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차례 |
제 1장 |
제 2장 |
제 3장 |
제 4장 |
제 5장 |
제 6장 |
제 7장 | | ||
| 자원과 환경: 지구의 선물, 그 빛과 그림자 - 제 5장 화석 연료 | ||
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5-1. 지구상의 생물 - 과거와 현재 5-2. 오존층의 역할과 파괴 5-3. 화석 연료의 형성 및 개발 5-4. 화석 연료의 이용 5-5. 지구 온난화 5-6. 산성비(산성 강하물) 5-7. 기타 환경 문제 5-보충 학습 5-참고문헌 5-7. 기타 환경 문제 이번 단원은 화석 연료 사용에 관련해 생기는 환경 문제에 대해 다루는 마지막 단원으로서, 지구온난화나 산성비보다는 덜 알려져 있지만 이들 문제만큼이나 중요한 환경 문제인 도시 오존과 비산 먼지 문제에 대해 알아보자. 5-7-1. 스모그와 오존 스모그(smog)는 연기를 뜻하는 영어 단어 ‘smoke’와 안개를 뜻하는 ‘fog’가 합쳐져서 된 말로, 대도시에서 흔히 관찰되는 검은 안개, 즉 매연을 가리키는 말이다. 이 스모그는 산불이나 화산 폭발과 같은 자연적인 원인에 의해서도 생기지만, 대부분은 화석 연료의 연소나 쓰레기 소각 등과 같은 인간에 의한 대기 오염에 의해 발생한다. 스모그는 자동차의 배기통이나 공장의 굴뚝 등을 통해 배출되는 화석 연료 연소 후의 가스 화합물, 미처 다 타지 못한 연소 찌꺼기, 그리고 먼지 등이 복잡하게 섞여 있는 혼합물로서 우리의 건강에 심각한 위협이 될 수 있다.  그림 5-7-1. 서울의 스모그, 2008년 4월 25일. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Seoul_tower_smog_and_dusty_view.jpg 위 사진(그림 5-7-1)은 2008년 4월 25일 서울 타워에서 바라본 서울의 풍경으로 스모그가 잔뜩 끼어 있는 모습을 보여준다. 요즈음은 전국 어디서나 이러한 스모그를 볼 수 있다. 이 스모그는 다양한 유해 가스를 포함하여 기관지와 폐 등을 포함하는 호흡기계의 성능을 저하시키고 염증을 유발하는 등 직접적인 피해를 유발하며, 광화학 반응을 통하여 환경 유해 물질인 오존을 생성시켜 이차적 피해의 원인이 된다.
오존은 여기 위 반응 (5-7-1)에서 나타낸 것처럼 스모그 내의 질소산화물 가스 그리고 휘발성유기화합물과의 광화학 반응(photochemical reaction)을 통해 질산등과 함께 만들어진다. 우리는 이미 앞의 5-2에서 성층권에 존재하는 오존층이 지구환경을 위해 어떠한 중요한 역할을 하는지 배웠다. 하지만, 스모그로 인해 만들어지는 오존은 이번에는 우리를 비롯한 생물들에게 매우 해로운 독소로 작용하게 된다. 오존은 기본적으로 매우 강력한 산화제이고, 이러한 강력한 산화제는 생물에게 대체로 해롭기 때문이다. 이렇게 해로운 우리 주변의 오존을 도심 오존(urban ozone), 대류권 오존(tropospheric ozone), 저고도 오존(low level ozone), 또는 지상 오존(ground level ozone) 등의 다양한 이름으로 부른다. 우리는 지금부터 이 오존을 대류권 오존이라고 부르기로 하자.  그림 5-7-2. 1979-2000 기간 동안의 평균 대류권 오존 함량. http://asd-www.larc.nasa.gov/TOR/images/seasonal/global/TOR.Seasonal.Global.CLIM.jpeg 그림 5-7-2는 NASA가 1979년부터 2000년까지 측정한 대류권 오존의 양을 계절별로 평균하여 나타낸 것이다. 북반구와 남반구를 살펴보면 모두 온도가 높은 봄 여름에 오존의 함량이 상대적으로 높은 것을 알 수 있다. 이는 일조량이 좀 더 많은 계절에 오존의 생성이 활발했음을 지시하는 것이다. 또한 남반구보다 북반구의 오존 함량이 훨씬 높으며, 북반구 중에서도 우리나라와 중국을 포함하는 동아시아 지역과 미국 서부 지역의 대류권 오존 함량이 특별히 높아 이 지역의 대기 오염이 심각함을 알 수 있다. 대류권 오존은 우리에게 여러 가지 건강상의 문제를 일으킬 수 있는데, 이중 대표적인 것들은 호흡기계 염증 유발, 기침, 인후염, 가슴 통증 유발, 폐 기능 저하, 호흡 장애, 천식 악화, 호흡기계 면역력 약화, 그리고 늑막염 손상 등이 있다. 위와 같은 환경적 위협 때문에 우리나라를 비롯한 세계 각국에서는 대기 중 오존 농도가 일정 수준 이상을 넘지 않도록 규제하고 있다. 이들 환경기준치를 살펴보면, 시간당 평균 농도가 세계보건기구는 0.1ppm, 미국은 0.12ppm, 카나다는 0.08ppm을 넘지 않도록 하고 있어 나라마다 약간씩의 차이는 있으나 대략 비슷한 것을 알 수 있다. 우리나라는 시간당 0.1ppm, 8시간 평균 농도는 0.06ppm을 오존 농도의 기준치로 정하고 있다. 스모그의 광화학 반응이 거의 없는 청정 지역에서의 오존 농도는 이들 기준치의 수%에 지나지 않는다. 우리나라 전국의 오존 농도는 http://www.airkorea.or.kr에서 실시간으로 확인할 수 있다. 5-7-2. 먼지와 플라이애쉬(fly ash) 먼지는 영어로 partiulate matter, 이를 줄여서 PM이라고 한다. 대기에는 많은 먼지들이 있으며, 이들 중 상당 부분은 오염물이다. 대기 먼지는 고상과 액상의 다양한 크기의 입자들로 구성되어 있으며, 대개 직경 70μm 보다 큰 것들은 금방 지상으로 떨어지기 때문에 이 크기보다 작은 먼지들을 다 합쳐서 총부유먼지, Total suspended particulates, 줄여서 TSP라고 부르고, PM70이라고 표시한다. 먼지는 특히 크기가 작은 것이 좀 더 대기 중에 오래 부유하고, 보다 쉽게 흡입되기 때문에 건강에 해로운데, 이중 10μm 이하의 직경을 갖는 먼지가 특히 해로운 것으로 조사되었다. 이들 먼지를 입자의 크기에 따라 다시 흡입가능부유먼지, 미세먼지, 그리고 극미세먼지로 나눈다. 흡입가능먼지는 직경 10μm 이하의 먼지로 영어로 respirable suspended particulate, 즉 RSP로 줄여부르며, PM10이라고 표시한다, 미세먼지는 직경 2.5μm 이하의 먼지로 fine particulate, 줄여서 FP라고 하며 PM2.5로 표시한다. 극미세먼지는 직경 0.1μm 이하의 먼지로 ultrafine particulate 줄여서 UFP라고 부른다. 우리나라 일부 분야에서는 PM10을 미세먼지, PM2.5를 극미세먼지라 부르기도 하므로 용어 사용에 주의하기 바란다. 우리나라 대기환경기준치에 따르면 PM10은 연평균 50μg/m3 24시간 평균 100μg/m3을, PM2.5는 연평균 25μg/m3 24시간 평균 50μg/m3을 넘지 않도록 규제하고 있다. 미국 환경청에 따르면, 이들 먼지는 폐암을 유발하고, 노인 사망률을 증가시키며, 임신부와 태아의 건강에 악영향을 미치며, 천식과 두통을 유발하고, 아토피 피부염의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 우리나라 전국의 먼지 농도도 앞서 언급한 http://www.airkorea.or.kr에서 확인할 수 있다. 플라이애쉬(fly ash)는 화석 연료 중 특히 석탄을 연소할 때 발생하는 미립의 먼지로(그림 5-7-3), 굴뚝을 통해 이들 먼지가 주변으로 비산하기 때문에 붙여진 이름이다. 이 플라이애쉬는 석탄 내의 불순물, 특히 규산염광물들과 같은 비금속 광물질 불순물이 석탄이 연소할 때 소결되어 만들어지는 것이다.  그림 5-7-3. 플라이 애쉬 연마편에 대한 후방 산란 이미지. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Back-Scattered_Electron_Micrograph_of_Coal_Fly_Ash.tif 현대에는 이들 대부분의 플라이애쉬는 전기적인 방법으로 굴뚝으로부터 배출되기 전에 제거되는데, 이렇게 제거된 플라이애쉬는 모아서 폐기하여야 한다. 그러나, 그 양이 점점 많아져서 폐기가 곤란하게되자 사람들은 이것의 재활용을 모색하게 되었고, 지금은 매우 다양한 제품의 재료로 활용되고 있다. 지금까지 스모그와 오존, 그리고 먼지와 플라이애쉬에 대해 살펴보았다. 이들 환경 문제의 피해를 최소화하는 방법은 이미 토론한 지구온난화에 대한 대응 방안과 기본적으로는 같다. 5-보충 학습에 계속 | ||
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