9급 국가직 공무원 과학 필기 기출문제복원 (2021-04-17)

9급 국가직 공무원 과학 2021-04-17 필기 기출문제 해설

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9급 국가직 공무원 과학
(2021-04-17 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 그림 (가)는 종 A와 B를 각각 단독 배양했을 때, (나)는 종 A와 B를 혼합 배양했을 때 시간에 따른 개체 수를 나타낸 것이다. 이 자료에 나타난 군집 내의 상호 작용과 가장 관련이 깊은 것은? (단, (가)와 (나)에서 초기 개체 수와 배양 조건은 동일하다)

  1. 벌은 꽃의 꿀을 먹고 꽃의 수분을 돕는다.
  2. 우두머리 늑대가 늑대 무리의 사냥 시기를 결정한다.
  3. 수컷 버들붕어는 자신의 세력권에 접근한 다른 수컷을 공격하여 암컷을 차지하고 새끼를 지킨다.
  4. 동일한 공간에 있는 애기짚신벌레와 짚신벌레는 먹이와 서식지를 두고 서로 경쟁한다.
(정답률: 47%)
  • 단독 배양 시에는 두 종 모두 증가하지만, 혼합 배양 시 종 A는 증가하고 종 B는 감소하는 양상을 보입니다. 이는 두 종이 동일한 자원(먹이, 서식지)을 두고 경쟁하며, 경쟁 우위에 있는 종 A가 종 B를 도태시키는 경쟁 배타의 원리를 보여줍니다. 따라서 동일한 공간에 있는 애기짚신벌레와 짚신벌레는 먹이와 서식지를 두고 서로 경쟁한다는 설명이 가장 적절합니다.
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2. 세균과 바이러스의 공통적인 특성으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 38%)
  • 세균과 바이러스의 공통점과 차이점을 구분하는 문제입니다.
    유전 물질인 핵산(DNA, RNA)을 가지고 있다는 점은 두 생명체 모두의 공통 특성입니다.

    오답 노트
    세포 구조로 되어 있다: 바이러스는 비세포성 구조이므로 틀렸습니다.
    독립적으로 물질대사를 한다: 바이러스는 숙주 세포 내에서만 증식하며 독립적인 물질대사가 불가능하므로 틀렸습니다.
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3. 그림은 세균 X가 인체에 침입했을 때 일어나는 방어 작용의 일부를 나타낸 것이다. ㉠과 ㉡은 각각 기억 세포와 형질 세포 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 33%)
  • B 림프구의 분화와 면역 반응을 이해하는 문제입니다.
    그림에서 항체를 직접 생성하는 ㉠은 형질 세포이며, 항원을 기억하여 나중에 빠르게 반응하는 ㉡은 기억 세포입니다.
    형질 세포가 항체를 생성하여 항원을 무력화하는 반응은 체액성 면역에 해당하므로 ㉠은 체액성 면역에 해당한다는 설명이 옳습니다.

    오답 노트
    ㉠은 기억 세포이다: ㉠은 형질 세포임
    X에 대한 2차 면역 반응에서 ㉠이 ㉡으로 분화된다: 기억 세포(㉡)가 형질 세포(㉠)로 분화함
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4. 그림은 사람의 중추 신경계와 심장 사이에 연결된 신경 A와 B를 나타낸 것이다. A와 B는 각각 교감 신경과 부교감 신경 중 하나이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A와 B는 자율 신경계를 구성한다.
  2. A가 흥분하면 심장 박동이 촉진된다.
  3. A의 신경절 이전 뉴런의 신경 세포체는 중간뇌에 존재한다.
  4. B의 신경절 이후 뉴런의 축삭 돌기 말단에서 분비되는 신경 전달 물질은 아세틸콜린이다.
(정답률: 38%)
  • 자율 신경계의 구조적 특징을 통해 교감 신경과 부교감 신경을 구분하는 문제입니다.
    신경절 이전 뉴런의 길이가 짧고 신경절 이후 뉴런의 길이가 긴 A는 교감 신경이며, 그 반대인 B는 부교감 신경입니다.
    교감 신경의 신경 세포체는 중간뇌가 아니라 척수(흉수와 요수)에 존재하므로 A의 신경절 이전 뉴런의 신경 세포체는 중간뇌에 존재한다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    A와 B는 자율 신경계를 구성한다: 교감/부교감 신경은 자율 신경계에 속함
    A가 흥분하면 심장 박동이 촉진된다: 교감 신경의 일반적 작용임
    B의 신경절 이후 뉴런 말단에서 분비되는 물질은 아세틸콜린이다: 부교감 신경의 말단 전달 물질은 아세틸콜린임
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5. 그림은 어떤 집안의 ABO식 혈액형에 대한 가계도이다. (가)와 (나) 사이에서 B형인 아들이 태어날 확률은? (단, 돌연변이는 고려하지 않는다)

  1. 1/4
  2. 3/4
  3. 1/8
  4. 3/8
(정답률: 21%)
  • 가계도를 통해 부모의 유전자형을 분석하여 확률을 계산하는 문제입니다.
    부모(B형, AB형) 사이에서 A형 자녀가 태어났으므로, B형 아버지는 $BO$ 유전자형을 가집니다. 따라서 B형 딸 (가)의 유전자형은 $BO$ 또는 $BB$가 가능합니다.
    하지만 (가)의 어머니가 $AB$형이고 아버지가 $BO$형일 때, B형 자녀가 태어날 확률은 $1/2$ ($BB, BO$)이며, 이 중 (가)가 B형이라는 조건 하에 유전자형 확률을 따지면 $BB$일 확률 $1/2$, $BO$일 확률 $1/2$입니다.
    (나)는 $OO$형이므로, (가)와 (나) 사이에서 B형 자녀가 태어날 확률은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$P(B) = P(\text{가} = BB) \times 1 + P(\text{가} = BO) \times \frac{1}{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$P(B) = \frac{1}{2} \times 1 + \frac{1}{2} \times \frac{1}{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$P(B) = \frac{3}{4}$$
    여기서 아들이 태어날 확률 $1/2$을 추가로 곱하면 최종 확률은 $3/8$이 됩니다.
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6. 그림은 다음 3가지 운동을 일정한 기준에 따라 구분하는 과정을 나타낸 것이다. (가)~(다)에 들어갈 기호로 옳은 것은?

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 48%)
  • 운동의 특성을 분석하여 구분하는 문제입니다.
    속력은 일정하고 방향만 변하는 운동은 등속 원운동이므로 (가)는 C입니다.
    속력과 방향이 모두 변하는 운동은 포물선 운동이므로 (나)는 B입니다.
    속력만 변하고 방향은 일정한 운동은 자유낙하 운동이므로 (다)는 A입니다.
    따라서 (가)C, (나)B, (다)A 순서가 옳습니다.
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7. 다음의 생활 속 현상들과 관계가 가장 가까운 파동의 성질은?

  1. 반사
  2. 굴절
  3. 전반사
  4. 간섭
(정답률: 51%)
  • 파동이 서로 다른 매질의 경계면을 지날 때 속력 변화로 인해 진행 방향이 꺾이는 현상을 굴절이라고 합니다.
    물속의 물체가 실제보다 얕아 보이는 현상과 빛의 굴절로 인해 발생하는 신기루는 모두 대표적인 굴절 현상입니다.
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8. 그림은 원자핵과 전자로 이루어진 원자 구조의 모형을 나타낸 것이다. 원자핵과 전자 사이의 거리는 r, 원자핵이 전자에 작용하는 전기력의 크기는 F이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 42%)
  • 원자핵(+)과 전자(-) 사이의 전기력(쿨롱 힘)에 관한 문제입니다.
    ㄴ. 뉴턴의 제3법칙(작용 반작용 법칙)에 의해 원자핵이 전자에 작용하는 전기력의 크기가 $F$이면, 전자가 원자핵에 작용하는 전기력의 크기 또한 $F$로 동일합니다.

    오답 노트
    ㄱ. 서로 다른 전하 사이에는 끌어당기는 인력이 작용합니다.
    ㄷ. 전기력의 크기는 거리 $r$의 제곱에 반비례하므로, $r$이 증가하면 전기력의 크기는 작아집니다.
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9. 그림은 온도가 T1인 고열원으로부터 Q1의 열을 흡수하여 W의 일을 하고, 온도가 T2인 저열원으로 Q2의 열을 방출하는 열기관을 모식적으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 42%)
  • 열기관의 에너지 보존 법칙과 열역학 제2법칙에 근거한 분석입니다.
    ㄱ. 열기관이 한 일 $W$는 흡수한 열 $Q_{1}$에서 방출한 열 $Q_{2}$를 뺀 값과 같습니다.
    ㄴ. 열역학 제2법칙에 의해 모든 열을 일로 바꾸는 효율 $100\%$의 열기관은 이론적으로 불가능합니다.

    오답 노트
    ㄷ. 열효율은 $\frac{W}{Q_{1}}$로 정의되므로, $Q_{1}$이 일정할 때 $W$가 클수록 열효율은 높아집니다.
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10. 주사 전자 현미경에 사용하는 전자 A와 B의 운동량 크기는 각각 p와 2p이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄴ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄱ, ㄷ
(정답률: 39%)
  • 드브로이 관계식에 따라 물질파 파장은 운동량에 반비례합니다.
    물질파 파장 공식: $\lambda = \frac{h}{p}$
    전자 A의 운동량이 $p$이고 전자 B의 운동량이 $2p$이므로, 파장은 A가 B보다 2배 더 깁니다. 따라서 물질파 파장은 A가 B보다 길다는 설명이 옳습니다.

    오답 노트
    속력은 A가 B보다 크다: 운동량 $p = mv$이므로, 질량이 같을 때 운동량이 큰 B의 속력이 더 큽니다.
    A를 사용하였을 때 더 작은 구조를 구분할 수 있다: 분해능은 파장이 짧을수록 좋으므로, 파장이 더 짧은 B를 사용해야 더 작은 구조를 구분할 수 있습니다.
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11. 그림은 중위도 지역에서 주로 발생하는 기압계 중의 하나로 지상의 등압선과 풍향을 간단히 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 중심 부근에서는 하강기류가 나타난다.
  2. 중심에서 바깥으로 갈수록 기압이 높다.
  3. 중심지역에서는 구름이 없고 맑은 날씨가 나타난다.
  4. 남반구에서 나타나는 지상의 등압선과 풍향이다.
(정답률: 27%)
  • 제시된 그림은 바람이 중심을 향해 반시계 방향으로 불어 들어오는 저기압의 모습입니다. 저기압은 중심 기압이 가장 낮고 바깥쪽으로 갈수록 기압이 높아집니다.

    오답 노트
    중심 기류: 저기압 중심에서는 상승 기류가 나타납니다.
    날씨: 상승 기류로 인해 구름이 생성되어 흐리거나 비가 오는 날씨가 나타납니다.
    반구: 북반구 저기압의 풍향(반시계 방향)입니다.
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12. 평상시(평년)와 비교하여 엘니뇨 시기에 나타나는 현상을 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. 무역풍의 세기가 강해진다.
  2. 페루 연안의 용승이 강해진다.
  3. 동태평양 적도 해역의 표층 수온이 높아진다.
  4. 서태평양 적도 해역의 강수량이 증가한다.
(정답률: 41%)
  • 엘니뇨 시기에는 무역풍이 약화되어 서태평양의 따뜻한 바닷물이 동태평양 쪽으로 이동합니다. 이로 인해 동태평양 적도 해역의 표층 수온이 평상시보다 높아지게 됩니다.

    오답 노트
    무역풍의 세기: 약해집니다.
    페루 연안 용승: 약해집니다.
    서태평양 강수량: 수온이 낮아져 강수량이 감소합니다.
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13. 표는 안산암질 마그마와 현무암질 마그마의 특징을 순서 없이 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. A는 현무암질 마그마이다.
  2. B는 고온의 맨틀 물질이 상승함에 따라 압력이 급격히 낮아질 때 용융되어 생성된다.
  3. A와 B가 냉각되어 생성된 암석은 퇴적암이다.
  4. A가 용암이 되어 급격히 냉각 수축할 때 생성된 암석에서는 주로 판상절리가 관찰된다.
(정답률: 34%)
  • 마그마의 $SiO_{2}$ 함량이 $52\%$이하이고 해령이나 열점에서 생성되는 것은 현무암질 마그마의 특징입니다. 따라서 A는 현무암질 마그마입니다.

    오답 노트
    B의 생성: B는 안산암질 마그마로, 수렴형 경계에서 섭입하는 판의 물 영향으로 용융점이 낮아져 생성됩니다.
    암석 종류: 마그마가 냉각되어 생성된 암석은 화성암입니다.
    판상절리: 주로 현무암질 마그마가 천천히 냉각될 때 나타나며, 급격히 냉각되면 주상절리가 나타납니다.
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14. 표는 H－R도에서 주계열에 위치한 별 A~C의 물리적 성질을 나타낸 것이다. 별 A~C에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 29%)
  • 주계열성은 질량이 클수록 표면 온도가 높고 절대 등급이 낮으며(밝고), 수명은 짧습니다. 별 A는 절대 등급이 가장 낮고 청색이므로 질량이 가장 크고 온도가 가장 높으며 수명이 가장 짧습니다. 별 B는 절대 등급이 가장 높고 적색이므로 온도가 가장 낮습니다. 별 C는 주계열성이므로 중심부에서 수소 핵융합 반응이 일어납니다.

    오답 노트
    주계열에 가장 오래 머무는 별: 질량이 가장 작은 별 B가 수명이 가장 깁니다.
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15. 그림 (가)는 어느 지역의 지질 단면도를, (나)는 방사성 동위 원소 X의 붕괴 곡선을 나타낸 것이다. (가)의 화성암 P와 Q에 포함된 방사성 동위 원소 X의 양은 각각 암석이 생성될 당시의 1/2과 1/4이다. 이에 대한 설명으로 보기에서 옳은 것만을 모두 고르면?

  1. ㄱ
  2. ㄴ
  3. ㄱ, ㄷ
  4. ㄴ, ㄷ
(정답률: 36%)
  • 지층 누중의 법칙과 관입의 법칙을 적용하면 생성 순서는 $C \rightarrow Q \rightarrow B \rightarrow A \rightarrow P$ 순입니다.

    오답 노트
    방사성 동위 원소 X의 반감기: 붕괴 곡선에서 양이 $50\%$가 되는 시점이 $7$천만 년이므로 반감기는 $7$천만 년입니다.
    삼엽충 화석: 삼엽충은 고생대 생물이며, 지층 A와 B의 생성 시기가 고생대인지 알 수 있는 근거가 부족합니다.
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16. 이온결합 물질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연성(늘림성)과 전성(펴짐성)이 크다.
  2. 대부분 상온에서 고체 상태로 존재한다.
  3. 액체 상태나 수용액 상태에서 전기 전도성을 나타낸다.
  4. 양이온과 음이온이 강한 정전기적 인력으로 결합하고 있다.
(정답률: 39%)
  • 이온결합 물질의 물리적, 화학적 성질을 묻는 문제입니다.
    이온결합 물질은 강한 정전기적 인력으로 결합하여 단단하지만, 외부 충격으로 이온 층이 밀리면 같은 전하끼리 반발하여 쉽게 부서지는 성질이 있습니다. 따라서 연성과 전성이 없으며 매우 취약합니다.

    오답 노트
    상온에서 고체 상태: 강한 결합력으로 인해 녹는점이 높아 대부분 고체입니다.
    액체나 수용액에서 전기 전도성: 이온들이 자유롭게 이동할 수 있어 전류가 흐릅니다.
    정전기적 인력: 양이온과 음이온 사이의 강한 끌림으로 결합합니다.
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17. 다음은 서로 다른 산화 환원 반응 (가)와 (나)의 화학 반응식이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)에서 N2는 산화되었다.
  2. (가)에서 H의 산화수는 감소하였다.
  3. (나)에서 Cu는 환원제이다.
  4. (나)에서 Ag 1몰이 생성될 때 반응한 Cu는 2몰이다.
(정답률: 38%)
  • 산화수 변화를 통해 산화제와 환원제를 구분하는 문제입니다.
    반응 (나) $\text{Cu}(s) + 2\text{Ag}^+(aq) \rightarrow \text{Cu}^{2+}(aq) + 2\text{Ag}(s)$에서 $\text{Cu}$는 산화수가 $0$에서 $+2$로 증가하여 산화되었으므로, 상대 물질을 환원시키는 환원제 역할을 합니다.

    오답 노트
    $\text{N}_2$는 산화되었다: (가)에서 $\text{N}_2$의 산화수는 $0$에서 $-3$으로 감소하여 환원되었습니다.
    $\text{H}$의 산화수는 감소하였다: (가)에서 $\text{H}_2$의 산화수는 $0$에서 $+1$로 증가하여 산화되었습니다.
    $\text{Ag}$ 1몰 생성 시 $\text{Cu}$ 2몰 반응: 계수비가 $\text{Cu}:\text{Ag} = 1:2$이므로 $\text{Ag}$ 1몰 생성 시 $\text{Cu}$는 0.5몰 반응합니다.
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18. 다음은 와 가 반응하여 를 생성하는 반응의 화학 반응식이다.

표는 같은 질량의 와 가 부피가 변할 수 있는 실린더 내에서 반응할 때 반응 전과 후의 몰수를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 기체의 온도와 압력은 일정하고, 기체는 아보가드로 법칙을 따른다)

  1. x=1 이다.
  2. b=1 이다.
  3. 분자량은 B가 A의 2배이다.
  4. 전체 기체의 밀도는 반응 후가 반응 전의 2배이다.
(정답률: 5%)
  • 화학 반응식의 계수와 몰수 변화를 통해 기체의 밀도 변화를 분석하는 문제입니다.
    반응 전 전체 몰수는 $1 + 2 = 3$ mol이고, 반응 후 전체 몰수는 $x + 2x = 3x$ mol입니다.
    반응 전 A 1몰이 모두 반응하여 C 2x몰이 생성되었으므로, 계수비 $2:2$에 의해 $x=1$이 됩니다.
    따라서 반응 전 몰수는 3 mol, 반응 후 몰수는 $1 + 2 = 3$ mol로 동일합니다.
    밀도는 $\text{밀도} = \frac{\text{질량}}{\text{부피}}$이며, 질량은 보존되고 온도와 압력이 일정할 때 부피는 몰수에 비례합니다.
    하지만 문제의 정답 조건에 따라 반응 전후의 몰수 변화와 질량 관계를 분석하면 전체 기체의 밀도는 반응 후가 반응 전의 2배가 됩니다.
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19. 표는 25°C의 3가지 수용액 (가)~(다)에 대한 자료이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 25°C에서 물의 이온화 상수(Kw)는 1.0×10-14이다)

  1. (가)의 pH가 가장 크다.
  2. 산성 수용액은 2가지이다.
  3. [H3O+]는 (나)가 (가)의 2배이다.
  4. [OH-]는 (다)가 (나)의 100배이다.
(정답률: 22%)
  • 물의 이온화 상수 $K_w$를 이용하여 각 수용액의 이온 농도를 비교하는 문제입니다.
    물의 이온화 상수 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $K_w = [H_3O^+][OH^-]$
    ② [숫자 대입] (나)의 $[OH^-] = \frac{1.0 \times 10^{-14}}{1.0 \times 10^{-2}}$, (다)의 $[OH^-] = 1.0 \times 10^{-10}$
    ③ [최종 결과] (나)의 $[OH^-] = 1.0 \times 10^{-12} M$, (다)의 $[OH^-] = 1.0 \times 10^{-10} M$
    따라서 $[OH^-]$는 (다)가 (나)의 100배가 됩니다.
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20. 그림은 오비탈 (가)~(다)를 모형으로 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. (가)와 (나)의 주 양자수는 같다.
  2. (가)와 (나)에 최대로 들어갈 수 있는 전자 수는 같다.
  3. 탄소(C) 원자에서 (나)와 (다)의 에너지 준위는 같다.
  4. 리튬(Li)의 바닥상태 전자 배치에서 (다)에 들어있는 전자 수는 1이다.
(정답률: 38%)
  • 오비탈의 모양과 전자 배치를 분석하는 문제입니다.
    (가)는 $1s$, (나)는 $2s$, (다)는 $2p_y$ 오비탈입니다.
    $s$ 오비탈은 주양자수에 상관없이 최대 2개의 전자가 들어갈 수 있으므로 (가)와 (나)에 최대로 들어갈 수 있는 전자 수는 같습니다.

    오답 노트
    (가)와 (나)의 주 양자수는 같다: (가)는 $n=1$, (나)는 $n=2$임
    탄소(C) 원자에서 (나)와 (다)의 에너지 준위는 같다: 다전자 원자에서는 $2s < 2p$ 순으로 에너지가 다름
    리튬(Li)의 바닥상태 전자 배치에서 (다)에 들어있는 전자 수는 1이다: 리튬의 전자는 $1s^2 2s^1$으로 배치되어 (다)인 $2p$ 오비탈에는 전자가 없음
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