[PSAT 기출] 2024 국가직 7급 언어논리 사책형 17번 해설 – 나노 구조체 전자 방출 강화 약화

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개요

다음은 2024년도 국가직 7급 PSAT 언어논리영역 사책형 17번 문제 해설이다.

문제

17. 다음 글의 (가)와 (나)에 들어갈 말을 짝지은 것으로 가장 적절한 것은?

진공 상태에서 금속이나 반도체 물질에 높은 전압을 가하면 그 표면에서 전자가 방출된다. 방출된 전자가 형광체에 충돌하면 빛이 발생하는데, 이 빛을 이용하여 디스플레이를 만들 수 있다. 이런 디스플레이를 만들기 위해, 금속이나 반도체 물질로 만들어진 원기둥 형태의 나노 구조체가 기판에 고밀도로 존재하도록 제작하는 기술이 개발되고 있다.

고밀도의 나노 구조체가 있는 기판을 제작하려는 것은 나노 구조체의 밀도가 높을수록 단위 면적당 더 많은 양의 전자가 방출될 것이라는 가설 H1에 근거하고 있다. 그러나 기판의 단위 면적당 방출되는 전자의 양은 나노 구조체의 밀도가 일정 수준 이상으로 높아지면 오히려 줄어들게 될 것이라는 가설 H2를 주장하는 과학자들의 수가 많아지고 있다. 이는 나노 구조체가 너무 조밀하게 모여 있으면 나노 구조체 각각에 가해지는 실제 전압이 오히려 감소한다는 사실에 기반을 두고 있다.

과학자 L은 가설 H1과 가설 H2를 확인하기 위한 원기둥 형태의 금속 재질의 나노 구조체 X가 있는 기판을 제작하였다. 이 기판에 동일 거리에서 동일 전압을 가하여 다음의 실험을 수행하였다.

<실 험>

실험1: X가 있는 기판 A와 A보다 면적이 두 배이고 X의 개수가 네 배인 기판 B를 제작하였다. 이때 단위 면적당 방출된 전자의 양은 기판 A와 기판 B가 같았다.

실험2: 단위 면적당 방출된 전자의 양은, 기판 C에 10,000개의 X가 있을 때보다 20,000개의 X가 있을 때 더 많았고, 기판 C에 20,000개의 X가 있을 때보다 30,000개의 X가 있을 때 더 적었다.

두 실험 중 실험 1은 가설 H1을 (가) , 실험 2는 가설 H2를 (나) .

	(가)	(나)
①	강화하고	강화한다
②	강화하고	강화한다
③	약화하지 않고	약화한다
④	약화하고	약화한다
⑤	약화하고	강화한다

출처: 사이버국가고시센터

문제 해설

가설 1: 나노 구조체의 밀도가 높을수록 단위 면적당 더 많은 양의 전자가 방출

기판 A의 나노 구조체의 밀도: \(\dfrac{\text{X}}{\text{A}}\)

기판 B의 나노 구조체의 밀도: \(\dfrac{\text{4X}}{\text{2A}}=2×\dfrac{\text{X}}{\text{A}}\)

기판 B의 나노 구조체의 밀도는 기판 A의 나노 구조체의 밀도의 2배이다.

가설 1에 따르면, 기판 B에서 더 많은 양의 전자가 방출되어야 한다. 하지만 단위 면적당 방출된 전자의 양은 기판 A와 기판 B가 같았다.

그러므로 가설 1을 약화한다.

가설 2: 기판의 단위 면적당 방출되는 전자의 양은 나노 구조체의 밀도가 일정 수준 이상으로 높아지면 오히려 줄어들게 될 것

기판 C의 나노 구조체의 밀도 비교: 10,000X 기판 < 20,000X 기판 < 30,000X 기판

단위 면적당 방출된 전자의 양 비교: 10,000X 기판 < 20,000X 기판 > 30,000X 기판

가설 1에 따르면, 단위 면적당 방출된 전자의 양은, 10,000X 기판보다 20,000X 기판이 더 많고, 20,000X 기판보다 30,000X 기판이 더 적어야 한다. 실험 결과와 같다.

그러므로 가설 2를 강화한다.

정답은 ⑤번이다.

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2024 국가직 7급 PSAT 언어논리

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