[理知논술/교과서로 논술 잡기]과학영역

《‘교과서에 나오는 심화학습 문제에 통합교과형 논술 대비책이 숨어 있다.’ 서울대 등 주요 대학과 논술 전문가들의 한결같은 주장이다. 교과서를 통해 논술의 기초를 충분히 다질 수 있다는 것이다. 고교 교과서의 핵심 내용을 논술 준비 강의로 진행하는 새 연재를 시작한다. 한 주는 사회와 과학, 한 주는 언어와 수리를 싣는다.》

한반도는 과연 지진 안전지대인가

1월 20일 평창군 지진발생 이유는

○ 주제: 지각변동

<교과서 본문 1> V. 지구의 변동 (고1 공통과학 교과서) 대륙이동설

1912년에 알프레트 베게너는 대서양을 사이에 둔 남미와 아프리카 대륙의 해안선을 접근시키면 서로 잘 들어맞는 데 착안하여 대륙이동설을 발표하였다. 이 학설에 의하면 고생대 말에 한 개의 큰 초대륙(판게아)이 중생대 쥐라기부터 분리되기 시작하여 현재와 같은 대륙 분포를 보이게 되었다는 것이다. 그러나 베게너는 바로 그 대륙 이동의 원동력에 대한 증거를 효과적으로 제시하지 못하였다. 1950년대에 고지자기에 대한 연구가 활발해지면서 대륙이동설이 인정받기 시작하였다.

<보충 설명>

글 싣는 순서(과학)
번호	주제	분류
1	물질대사	생물
2	소음	물리
3	전해질과 이온	화학
4	지각변동	지학
5	순환과 배설	생물
6	힘과 운동	물리
7	산과 염기의 반응	화학
8	날씨의 변화	지학
9	인체와 건강	생물
10	일과 에너지	물리
11	반응 속도	화학
12	해양의 성질	지학
13	자극과 반응	생물
14	전기와 자기	물리
15	공기	화학
16	태양계	지학
17	생식	생물
18	파동과 입자	물리
19	금속의 부식	화학
20	우주	지학
21	생태계와 환경오염	생물
22	에너지의 사용	물리
23	우리 주변의 화합물	화학
24	지구환경의 변화	지학

베게너가 주장한 대륙 이동의 증거를 보면 다음과 같다.

첫째, 남아메리카와 아프리카의 지질구조와 해안선이 유사하다.

둘째, 서로 떨어져 있는 대륙에 분포하고 있는 동물군(담수성 파충류인 메조사우루스)이나 식물군(글로소프테리스)이 일치하거나 유사한 점이 많다.

셋째, 인도, 아프리카, 오스트레일리아, 남아메리카 지역은 현재 열대나 온대지방에 위치하고 있지만 빙하 흔적(빙퇴석)의 분포를 가지고 있다.

넷째, 과거 지질시대의 기후를 반영하는 특수한 지층이 그 당시의 위도를 따라 연속적으로 분포한다.

대륙이동설의 탄생은 지구 역사의 규명에 있어서 그때까지 정적이고 수동적인 관점에서 탈피하는 계기가 되어 보다 능동적인 새로운 지질학적관이 확립되는 데 큰 기여를 했다고 볼 수 있다.

<교과서 본문 2> V. 지구의 변동 (고1 공통과학 교과서) 판의 경계와 특징

지진파 탐사의 결과 지하 약 100km부터 지진파의 저속도층이 확인되었는데, 이 부분은 고온이고 유동성이 커서 그 상부의 강체와는 아주 다른 성질을 갖는다. 따라서 저속도층이 시작되는 위치를 경계로 암석권과 연약권으로 구분한다. 암석권은 10여 개의 크고 작은 판의 형태로 연약권 위에 떠 있으면서 서로 상대적으로 이동한다. 판의 경계는 세 가지 형태로 구분한다.

첫째, 판과 판이 분리되는 곳은 맨틀 대류로 인하여 물질이 계속 상승하면서 새로운 지각을 만드는 경계이다. 이 경계의 특징은 해령과 열곡이 발달하고, 천발지진이 생기고 지각 열류량이 높다.

둘째, 판과 판이 부딪치는 곳은 맨틀의 대류가 하강하는 곳으로 해양 지각의 판이 연약권 속으로 밀려들어가기 때문에 해양지각이 소멸하고 있는 경계이다. 이 경계의 특징은 호상열도나 해구가 발달하고, 소멸하는 판의 상부면을 따라 지진과 마그마가 발생되며 지표에서는 화산도 발달한다. 지진은 해구에서 대륙에 가까워질수록 천발지진에서 심발지진으로 된다.

셋째, 판과 판이 스쳐 지나가는 곳은 새로운 지각이 생성되지도 않고 소멸되지도 않으면서 판들이 수평 방향으로 서로 스쳐 지나가기만 하는 경계이다. 이 경계의 특징은 변환단층이 발달하고, 천발지진이 발생한다.

<보충 설명>

우리나라는 판의 경계에서 떨어져 있는 비교적 안정한 지역이다. 그러나 지진의 피해를 받지 않는다는 것은 아니다. 2014년 동계올림픽을 유치 중인 강원 평창에서 1월 20일 리히터 규모 4.8의 지진이 발생했다. 이것은 우리나라도 환태평양지진대에 속해 있기 때문에 지진이 발생한 자연 재해이다.

대표적인 환태평양지진대에 속하는 일본은 태평양판이 맨틀 대류로 유라시아판 밑으로 들어가 호상열도와 해구가 생기고 천발지진이 발생한다. 대륙 쪽으로 가면서 심발지진이 발생하고 판과 판의 마찰열로 마그마가 발생하여 호상열도에서는 화산 활동이 일어난다. 맨틀 대류에 의하여 해양지각이 대륙지각 밑으로 침강하는 면을 베니오프대라고 하며, 대륙 쪽으로 기울어져 발달하는 것이 특징이다.

○ 논제

<문제 1> 베게너가 대륙이동설을 주장한 여러 증거에도 불구하고 이 이론이 받아들여지지 않았던 이유를 설명하고, 해저확장설의 증거는 무엇인지 설명하시오.

<출제 의도>

교과서의 기본 내용을 충실하게 물으면서 기본 개념의 완성된 정리를 요구하고 있다. 과학의 통합적 지식은 개념이 잘 정리되어 있어야만 가능하기 때문이다.

<접근 방법>

베게너가 주장한 대륙이동설의 증거로는 대륙 간 해안선과 지질 구조의 연속성, 대륙 간 생물군의 유사성, 고기후학적 증거(석탄, 빙퇴석 등의 분포), 고지자기의 연구(자극 이동 경로의 불일치)이다.

해저확장설은 해령에서 생성된 해양지각이 해구에서 침강하면서 다시 맨틀 속으로 들어가는 컨베이어벨트와 같이 이동된다는 설이다. 해저확장설의 증거로는, 해령에서 멀어질수록 해양지각의 나이와 퇴적물의 두께가 증가, 지각열류량 분포, 평정 해산의 생성, 해저에서 나타난 지구 자기 줄무늬의 대칭, 변환단층에 대해서 이해한다.

<문제 2> 우리나라 주변에서 발생하는 판의 경계에 대해서 설명하고, 1월 20일 강원 평창군에서 리히터 규모 4.8의 지진이 발생한 원인과 과거 강원 홍성에서 리히터 규모 5.0의 지진보다 피해가 작았던 이유에 대해서 아는 대로 설명하시오.

<출제 의도>

통합논술은 무엇보다도 개념이 중요하기 때문에 개념을 잘 정리하면 바로 그 개념이 통합적 물음의 연결 고리 역할을 한다고 본다. 교과서의 내용을 충분히 숙지하여 지구상에서 일어나고 있는 지각변동을 얼마나 이해하고 우리나라는 과연 지진의 안전대인가를 묻고 있는 문제이다.

<접근 방법>

수렴형 경계의 특징을 이해한다. 판과 판이 부딪치는 곳에서는 호상 열도나 해구가 발달하고, 소멸하는 판의 상부면을 따라 지진과 마그마가 발생하고 지표에서는 화산활동도 발달한다. 이곳에서의 지진은 천발지진에서 심발지진이 발생한다.

지진의 원인에는 크게 두 가지가 있는데 탄성반발설과 판구조론이 있다. 탄성반발설은 지속적으로 힘을 받는 지층이 어느 순간 버틸 수 없을 만큼의 힘을 받게 되면 끊어져 단층이 되고, 그 단층이 원래의 모습으로 돌아가려는 반발력 때문에 지진이 일어난다는 것이다.

탄성반발력은 지층이 가해지는 힘이 어디서 비롯됐는지를 규명하기 어렵다. 그래서 독일의 지질학자인 베게너가 주장한 판구조론을 보면 지구는 약 2억 년 전에 판게아라는 거대한 하나의 땅덩어리였다. 그런데 이 판들은 가만히 제자리에 있는 것이 아니라 이동하기 때문에 이 과정에서 다른 판과 충돌하고 포개지기도 한다. 판과 판 사이에 어느 정도의 마찰 균형을 이루고 있으나, 마찰 저항을 이기기 어려운 힘에 달했을 때는 이 균형이 깨지면서 지진이 발생한다.

○ 도움 지식

※ 진원은 땅속에서 지진이 발생한 곳을 말하고, 진앙은 진원이 있는 바로 위의 지표면 위치를 말한다.

※ 지진 규모는 진원에서 발생된 에너지의 총량(E)으로 나타낸 것이다.

logE(erg)=11.8+1.5M

※ 진도는 진원에서의 거리에 관계없이 관측자가 느끼는 피해 정도이다. 즉, 인공구조물의 손실이나 지각표면의 변화로 만들어지는 진동의 값으로, 숫자가 클수록 피해가 크다.

※ 지각 열류량은 지표면의 1cm당 1초 동안에 흘러나오는 열량으로 그 평균값은 1.5×10cal/cm.s 또는 1.5HFU이다.

한필규 청솔 아우름 통합논술강사