공통 과학 - 4.2 오존층
1. 오존층의 생성/2. 오존을 파괴하는 물질/CFC의 종류
오존은 태양으로부터 오는 강력한 자외선을 차단하여
지구상의 생물을 보호하는 한편
광화학 스모그에 의해 발생하는 오존은 산화력이 강하여
노약자들의 기관지, 호흡기에 큰 피해를 주는
두 얼굴을 지닌 물질입니다.
이 단원에서는 성층권의 오존에 관하여 공부합니다.
1. 오존층의 생성
(1) 오존
산소 분자와 오존은 서로 가역적으로 반응하여 생깁니다.
산소 분자가 강한 자외선에 의해 산소 원자로 쪼개지고,
산소 원자가 다시 산소 분자와 반응하여 오존이 되죠.
오존은 산소 원자 3개로 이루어져 있으며, 강력한 산화 작용을 합니다.
(2) 오존층
지상 20 ∼ 30km 상공에 형성되어 있으며
파장 320nm 이하의 자외선을 흡수하여 지상의 생물체를 보호한다.
Freon gas(CFC : 염화불화탄소)에 의해 연쇄적인 반응으로 파괴됩니다.
(1) CFC의 오존 파괴 반응
CFC, 불을 끄는 데 쓰이는 할론 소화제, 사염화탄소, 산화질소 따위가 있으며
그 중 CFC가 가장 유해하다고 합니다.
CFC가 반응하는 예를 들자면 다음과 같습니다.
CFC는 강한 자외선에 의해 염소 원자가 유리되어 나갑니다.
CCl2F2 --> CClF2 + Cl
유리된 염소 원자가 다음과 같이 오존과 연쇄적으로 반응을 일으킵니다.
Cl + O3 --> ClO + O2
ClO + O3 --> Cl + 2O2
위 반응식에서 보다시피 일단 염소 원자가 생기면
계속 되풀이하여 오존을 파괴하는 촉매 구실을 합니다.
실험에 따르면 염소 원자 하나가 오존 약 10만 개를 파괴한다고 합니다.
(2) CFC의 종류
화학식 |
용도 |
독성 |
가연성 |
끓는점 |
O3파괴도 |
톤당 가격비 |
CCl3F |
발포제, 냉매제, 분사제, |
낮음 |
없음 |
24.0 |
1.0 |
1.0 |
CCl2F2 |
발포제, 냉매제, |
낮음 |
없음 |
-30.0 |
1.0 |
0.8 |
CCl2FCClF2 |
세정제 |
낮음 |
없음 |
48.0 |
0.8 |
2.2 |
*오존 파괴도와 톤당 가격비는 CCl3F를 기준으로 정한 것입니다.
다음 그림은 1991년을 기준으로 한 CFC의 용도별 분포입니다.
발포제는 여러분들이 흔히 '스티로폴'이라고 부르는 물질처럼
플라스틱을 부풀리는 데 쓰이는 물질입니다.
신발 밑창에 쓰이는 우레탄 폼(foam)에도 발포제로 거품을 나게 하여
부피를 크게 하면 가볍고 탄성이 좋게 되기 때문에 대량으로 쓰입니다.
냉각제는 에어컨이나 냉장고에 쓰는 냉매를 말하는 것으로
우리가 흔히 프레온이라고 하면 대부분 떠오르는 분야입니다.
세정제는 주로 전자 회사에서 회로 기판을 닦는 데 대량으로 쓰이며
분사제는 에어로솔 분사용으로서 무스 등에 흔히 쓰입니다.