김훈채 Home Page(오존층 파괴)

wellcome to dim...

Kim Tech.

오존층 개요 ?

지구를 둘러싸고 있는 기체의 층을 대기권이라고 하고 대기중에서 고도 약 10km로부터 50km까지를 성층권이라고 하며, 지구 대기권에 존재하는 오존의 거의 대부분은 지상에서 20-30km되는 부분에 존재하게 된다. 이러한 성층권의 중간 부분을 오존층이라고 한다.

오존층은 태양의 자외선을 흡수하여 성층권의 기온이 고도에 따라 상승하게 한다. 또한 이 오존층은 햇빛 중의 자외선을 흡수함으로써 지상에 도달하는 강한 자외선을 막아준다.

지표면에서 태양 스펙트럼을 관측하면 300nm보다 짧은 파장을 가진 자외선은 나타나지 않는다. 이것은 300nm이하의 자외선이 오존층에 흡수되기 때문이다. 그래서 오존층은 생물학적으로 매우 중요한 역할을 하는 것이다.

오존층의 중요성 :

지표면에 존재한 대부분의 오존은 인간의 건강에 해로운 물질로 취급된다. 그러나 성층권내에 존재하는 오존은 태양으로부터 방출되는 자외선을 흡수하므로 지구의 생명체를 자외선으로부터 보호해 주는 아주 중요한 역할을 한다.

오존층이 파괴되면 태양으로부터 지구에 도달하는 UV-B(280∼320nm)는 인체의 피부와 눈에 해로우며 또한 면역체와 비타민 D의 합성에 악영향을 끼친다. 이 밖에도 UV-B가 증가할 경우 해양계에서 먹이 사슬의 중요한 역할을 맡고 있는 플랑크톤의 체질을 변화시켜 생산량 감소에 따른 먹이사슬이 파괴되어 생태계에도 큰 악영향을 미치게 된다.

오존층 파괴 물질:
프레온 가스로 알려진 염화플루오르화탄소(Chloro fluoro carbon, CFC)는 냉장고와 에어콘의 냉매, 단열재의 발포용도, 스프레이의 분사용도, 전자 제품의 세척제등으로 사용되는 휘발성이 강한 물질이다.

프레온은 메탄(CH₄)이나 에탄(C2H6)의 수소 원자를 불소(F)와 염소(Cl)로 치환하여 만든 인공 화합물로 1930연대에 미국의 듀퐁사가 프레온(Freon)이라는 상품명으로 출시 하였기 때문에 프레온(freon)이라고 부른다.

CFC는 독성이 없고, 무색·무취의 안정된 물질이며, 끓는점이 낮아 기체와 액체 사이의 변화가 쉽기 때문에 그 용도가 매우 다양하다.

CFC는 불연성의 안정된 물질이므로 대류권에서는 분해되지 않고 지상에서 방출된 CFC가 성층권에 도달하면 자외선에 의해 분해되어 염소원자를 방출한다. CFC의 분해에 의해 방출된 염소원자(Cl)는 오존(O3)과 반응하여 오존을 파괴하여 산소와 일산화 염소분자가 생성된다. CFC의 긴 체류시간과 염소 원자사이의 연쇄적인 반응에 의해 한 개의 CFC분자가 오존 10만개를 파괴한다.

오존층 파괴의 영향 :

남극에서의 오존량은 영국 과학자들에 의해 1957년부터 핼리 만의 자상 관측소에서 측정되었다. 그 후 1982년 10월(남극의 봄)에 성층권의 오존량이 20%나 감소한 것을 발견하였다. 또한 미국 항공 우주국(NASA)의 기상 위성 관측에 의하면, 특히 남극에서 오존의 감소가 급속도로 일어나고 있음이 밝혀졌다. 오존 구멍은 정상 상태보다 오존의 농도가 낮아 오존층에 구멍이 뚫린 것처럼 보이는 부분으로 남극 상공에 동심원 모양으로 나타난다. 이처럼 남극의 오존량이 급격히 감소한 곳을 남극의 오존 구멍이라고 하는데, 남극의 성층권에서는 이러한 오존 구멍의 크기가 1년에 4%씩 넓어지는 것으로 알려지고 있다.

아이러니 한 것은 CFC 배출의 대부분이 북반구에서 이루어지고 있음에도 불구하고 남극 상공의 오존층 파괴가 특히 심한 것은 남극 지방이 갖는 특이한 기상 현상 때문이다. 즉, 겨울철 북반구 성층권의 대기순환은 파동 형태로 매우 복잡한 모양인데 비해, 남극에서는 남극을 중심으로 거의 원형을 이루고 있다. 이로 인해 북극 상공의 대기는 오존이 풍부한 중위도의 대기와 혼합을 잘 이루지만, 남극 상공의 대기는 거의 고립되어 있어서 오존이 파괴된 후에도 중위도 지방으로부터 오존이 공급되지 못하기 때문이다. ( 겨울철 동안 남극의 성층권에서 강력한 공기의 수렴 현상이 발생하여 기온이 -80℃까지 하강되며, 그로 인해 질산염을 응결핵으로 하는 극성층 구름(parastratospheric cloud)의 형성에 적합한 기상 조건이 되는데 이러한 현상이 북극 성층권 보다 남극 성층권에서 더 잘 일어나 남극의 성층권 오존이 더 많이 파괴되어 남극에 오존 구멍을 생성시킨다고 한다. )

북극에서는 오존층 파괴가 없는 것일까...
북극에서도 미약하나마 오존의 감소가 있음이 발표되고 있다. 노르웨이의 북쪽에 있는 스핏츠버그 섬(Spitsbergen Island) 상공을 중심으로 매년 약 1.5∼2%씩 감소하는 엷은 오존지역이 나타나고 있다. 그러나 그 넓이는 남극 오존 구멍의 3분의 1에 불과하다.

▶ 오존량이 현재보다 10 %정도 감소할 경우 지상에 도달하는 자외선의 양은 약 20 % 증가한다.
▶ 자외선은 생물의 세포 결합을 파괴하고 DNA를 파괴 시켜 큰 피해를 준다.
▶ 오존층이 1%감소하면 자외선이 증가하여 피부암이 5%증가하며, 피부의 노화, 백내장이 증가한다.
▶ 식물 플라크톤이 감소하여 해양의 먹이 사슬이 깨진다.

오존층 파괴 물질 대체 기술:
대체물질로 개발하여 시판중인 HFCs와 HCFCs는 대기중 수명(lifetime)과 오존파괴능력(ODP) 모두 작고, 특히 HFCs는 염소원자를 함유하지 않아 ODP가 완전히 0이다.

HCFCs가 CFCs의 대체물질로 잘 활용되고 있지만 이것 역시 염소원자를 가지고 있기 때문에 ODP가 0은 아니다. 그리고 2030년 까지 HCFCs를 완전히 감축하기로 국제적인 조인이 되어 있는 실정이다. 고로 HCFC도 HFCs로 완전히 교체되어야 할 전망이다.

하나뿐인 우리의 지구...

do it my-self...

오존층 개요 ? 지구를 둘러싸고 있는 기체의 층을 대기권이라고 하고 대기중에서 고도 약 10km로부터 50km까지를 성층권이라고 하며, 지구 대기권에 존재하는 오존의 거의 대부분은 지상에서 20-30km되는 부분에 존재하게 된다. 이러한 성층권의 중간 부분을 오존층이라고 한다. 오존층은 태양의 자외선을 흡수하여 성층권의 기온이 고도에 따라 상승하게 한다. 또한 이 오존층은 햇빛 중의 자외선을 흡수함으로써 지상에 도달하는 강한 자외선을 막아준다. 지표면에서 태양 스펙트럼을 관측하면 300nm보다 짧은 파장을 가진 자외선은 나타나지 않는다. 이것은 300nm이하의 자외선이 오존층에 흡수되기 때문이다. 그래서 오존층은 생물학적으로 매우 중요한 역할을 하는 것이다.
오존층의 중요성 : 지표면에 존재한 대부분의 오존은 인간의 건강에 해로운 물질로 취급된다. 그러나 성층권내에 존재하는 오존은 태양으로부터 방출되는 자외선을 흡수하므로 지구의 생명체를 자외선으로부터 보호해 주는 아주 중요한 역할을 한다. 오존층이 파괴되면 태양으로부터 지구에 도달하는 UV-B(280∼320nm)는 인체의 피부와 눈에 해로우며 또한 면역체와 비타민 D의 합성에 악영향을 끼친다. 이 밖에도 UV-B가 증가할 경우 해양계에서 먹이 사슬의 중요한 역할을 맡고 있는 플랑크톤의 체질을 변화시켜 생산량 감소에 따른 먹이사슬이 파괴되어 생태계에도 큰 악영향을 미치게 된다. 오존층 파괴 물질: 프레온 가스로 알려진 염화플루오르화탄소(Chloro fluoro carbon, CFC)는 냉장고와 에어콘의 냉매, 단열재의 발포용도, 스프레이의 분사용도, 전자 제품의 세척제등으로 사용되는 휘발성이 강한 물질이다. 프레온은 메탄(CH₄)이나 에탄(C2H6)의 수소 원자를 불소(F)와 염소(Cl)로 치환하여 만든 인공 화합물로 1930연대에 미국의 듀퐁사가 프레온(Freon)이라는 상품명으로 출시 하였기 때문에 프레온(freon)이라고 부른다. CFC는 독성이 없고, 무색·무취의 안정된 물질이며, 끓는점이 낮아 기체와 액체 사이의 변화가 쉽기 때문에 그 용도가 매우 다양하다. CFC는 불연성의 안정된 물질이므로 대류권에서는 분해되지 않고 지상에서 방출된 CFC가 성층권에 도달하면 자외선에 의해 분해되어 염소원자를 방출한다. CFC의 분해에 의해 방출된 염소원자(Cl)는 오존(O3)과 반응하여 오존을 파괴하여 산소와 일산화 염소분자가 생성된다. CFC의 긴 체류시간과 염소 원자사이의 연쇄적인 반응에 의해 한 개의 CFC분자가 오존 10만개를 파괴한다.
오존층 파괴의 영향 : 남극에서의 오존량은 영국 과학자들에 의해 1957년부터 핼리 만의 자상 관측소에서 측정되었다. 그 후 1982년 10월(남극의 봄)에 성층권의 오존량이 20%나 감소한 것을 발견하였다. 또한 미국 항공 우주국(NASA)의 기상 위성 관측에 의하면, 특히 남극에서 오존의 감소가 급속도로 일어나고 있음이 밝혀졌다. 오존 구멍은 정상 상태보다 오존의 농도가 낮아 오존층에 구멍이 뚫린 것처럼 보이는 부분으로 남극 상공에 동심원 모양으로 나타난다. 이처럼 남극의 오존량이 급격히 감소한 곳을 남극의 오존 구멍이라고 하는데, 남극의 성층권에서는 이러한 오존 구멍의 크기가 1년에 4%씩 넓어지는 것으로 알려지고 있다. 아이러니 한 것은 CFC 배출의 대부분이 북반구에서 이루어지고 있음에도 불구하고 남극 상공의 오존층 파괴가 특히 심한 것은 남극 지방이 갖는 특이한 기상 현상 때문이다. 즉, 겨울철 북반구 성층권의 대기순환은 파동 형태로 매우 복잡한 모양인데 비해, 남극에서는 남극을 중심으로 거의 원형을 이루고 있다. 이로 인해 북극 상공의 대기는 오존이 풍부한 중위도의 대기와 혼합을 잘 이루지만, 남극 상공의 대기는 거의 고립되어 있어서 오존이 파괴된 후에도 중위도 지방으로부터 오존이 공급되지 못하기 때문이다. ( 겨울철 동안 남극의 성층권에서 강력한 공기의 수렴 현상이 발생하여 기온이 -80℃까지 하강되며, 그로 인해 질산염을 응결핵으로 하는 극성층 구름(parastratospheric cloud)의 형성에 적합한 기상 조건이 되는데 이러한 현상이 북극 성층권 보다 남극 성층권에서 더 잘 일어나 남극의 성층권 오존이 더 많이 파괴되어 남극에 오존 구멍을 생성시킨다고 한다. ) 북극에서는 오존층 파괴가 없는 것일까... 북극에서도 미약하나마 오존의 감소가 있음이 발표되고 있다. 노르웨이의 북쪽에 있는 스핏츠버그 섬(Spitsbergen Island) 상공을 중심으로 매년 약 1.5∼2%씩 감소하는 엷은 오존지역이 나타나고 있다. 그러나 그 넓이는 남극 오존 구멍의 3분의 1에 불과하다. ▶ 오존량이 현재보다 10 %정도 감소할 경우 지상에 도달하는 자외선의 양은 약 20 % 증가한다. ▶ 자외선은 생물의 세포 결합을 파괴하고 DNA를 파괴 시켜 큰 피해를 준다. ▶ 오존층이 1%감소하면 자외선이 증가하여 피부암이 5%증가하며, 피부의 노화, 백내장이 증가한다. ▶ 식물 플라크톤이 감소하여 해양의 먹이 사슬이 깨진다. 오존층 파괴 물질 대체 기술: 대체물질로 개발하여 시판중인 HFCs와 HCFCs는 대기중 수명(lifetime)과 오존파괴능력(ODP) 모두 작고, 특히 HFCs는 염소원자를 함유하지 않아 ODP가 완전히 0이다. HCFCs가 CFCs의 대체물질로 잘 활용되고 있지만 이것 역시 염소원자를 가지고 있기 때문에 ODP가 0은 아니다. 그리고 2030년 까지 HCFCs를 완전히 감축하기로 국제적인 조인이 되어 있는 실정이다. 고로 HCFC도 HFCs로 완전히 교체되어야 할 전망이다.