뜨거운 한여름날 날씨예보에서 '오늘 대기 중 오존 농도는 나쁨으로 예상됩니다.' 이런 멘트를 들을 수 있습니다. 우리는 미세먼지, 황사에 대해서 오존에 비해 많이 듣고, 많이 조심하는 것 같습니다. 그만큼 오존에 대해서는 잘 알지 못하거나 미세먼지, 황사에 비해 관심도가 작을 수도 있겠네요. 아마도 눈에 보이지 않기 때문에 그럴 수 있다고 생각됩니다. 지난 4월 중순 2023년 첫 오존주의보가 발령되었습니다. 대부분 뜨거운 한여름에 오존에 대한 경고 등을 많이 들었던 것 같은데 최근에는 봄날에도 오존주의보가 발령되네요. 그만큼 오존에 대한 주의가 더 필요하다는 생각이 듭니다. 오늘은 오존에 대해 알아보려고 합니다. 자~ 그럼~~ 렛츠기릿~
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1. 오존이란?
오존(O3)은 산소분자(O2)에 산소원자(O)가 결합된 산소원자 3개로 구성된 무색의 기체입니다. '냄새가 나다'라는 뜻을 가진 희랍어 ozein에서 유래하였습니다. 오존은 산소와 같은 종류의 원소로 구성되지만 원소의 개수와 구조가 달라 다른 성질을 보입니다. 산소보다 에너지가 높고 햇빛이나 주변 전자파를 흡수하여 쉽게 분해됩니다. 이때 남은 산소 원자는 주변 물질과 쉽게 반응하는 강한 산화력을 가집니다.
| 오존의 분자 모습 |
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오존의 강력한 산화력은 하수의 살균, 악취제거 등에 유용하게 쓰입니다. 또한 대기 중에 오존층을 만들어 지구의 보호막 역할도 합니다. 그러나 오존이 지표면에 생기면 인간과 동식물에 해로운 대기오염물질이 됩니다.
2. 오존의 양면성
대기 중 오존의 역 90%는 지상으로부터 10~50km 사이에 있는 성층권에 존재합니다. 나머지 10%는 지상 10km 이내의 대류권에 존재하며, 오존의 분포 위치에 따라 상이한 영향을 미칩니다.
| 오존층의 분포 |
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(1) 성층권의 오존층
지구가 만들어진 초기에는 오존층이 없었습니다. 그런데 녹색식물이 나타나 산소를 만들면서 대기 중의 산소농도가 증가하게 되었습니다. 이때 태양에너지의 영향으로 산소 분자가 산소 원자로 분해되고 다시 결합하는 과정을 거치면서 오존이 만들어졌습니다.
오존층이 만들어지는 최적의 환경은 높이 20~30km 부근의 성층권입니다. 이론적으로는 성층권에서 오존층이 계속 증가해야 하지만, 실제로는 일정하게 유지됩니다. 오존이 자외선을 흡수하면 산소원자와 산소분자로 분해되고 다시 결합하는 과정을 거치면서 오존이 만들어집니다.
태양에서 오는 자외선은 지구 내 모든 생물체에게 해롭습니다. 성층권에 만들어진 오존층은 자외선이 지표면에 도달하기 전에 대부분 흡수하여 지구상에 존재하는 생명체를 보호합니다.
| 오존층의 이로운 역할 |
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오존층은 햇빛 중에서 피부암, 백내장 등을 일으키는 해로운 자외선(UV-B 등)을 95~99% 정도 흡수합니다. 따라서 지구상의 인간과 동식물의 생명을 보존하는데 도움을 주는 보호막 역할을 합니다. 그런데 산업화로 인해 오존층을 파괴하는 여러 물질이 배출되고 있습니다. 대표적으로 프레온가스, 할론가스, 각종 산업용 세정제로 쓰이는 메틸클로로포름 등이 있습니다.
| 오존층을 파괴하는 물질들 |
| 산림파괴(화전) / 산불 스프레이 냉매 자동차 배출가스 온실가스 / 화석연료 |
| 염화불화탄소(CFCs) 할론 사염화탄소 메틸클로로포름 (스프레이용품, 차량연료, 산업공정 등에서 발생) |
세계적으로 오존층 보호에 대한 관심과 경각의 목소리가 높아짐에 따라 이 중 일부는 규제 대상물질로 정해졌습니다. 그러나 이런 물질이 포함된 소화기, 스프레이, 반도체 등의 생산과 소비가 여전히 많기 때문에 우리는 오존층 파괴의 위험에 대비해야 합니다. 이렇게 오존층 보호의 필요성이 높아지면서 UN총회에서는 9월 16일을 '세계 오존층 보호의 날'로 지정하였습니다. 이는 1994년 제 39차 UN총회에서 오존층 파괴물질의 생산량 및 소비량 삭감을 주요 내용으로 하는 몬트리올 의정서 채택일(1987년 9월 16일)을 기준으로 지정한 것입니다. UN총회에서는 모든 회원국이 국가 차원에서 오존층 파괴물질의 생산 및 사용을 규제하는 구체적인 행동과 실천을 통해 오존층 보호에 앞장서도록 요구하고 있습니다.
(2) 대류권의 오존
인간이 만들어 낸 대기오염물질은 대부분 지상으로부터 1~2km 이내에 존재합니다. 그중 질소산화물(NOx)*과 휘발성유기화합물(VOCs)**은 햇빛의 영향을 받아 화학반응을 일으켜 오존을 생성합니다. 생성된 오존 중 일부(지표 오존)는 대기 중에 있는 또 다른 오염물질과 2차 반응하여 광화학스모그***를 유발합니다. 정부가 대기환경기준을 정하고 대기오염물질****로 관리하는 오존은 인체의 건강에 영향을 미치는 대류권의 오존을 말합니다.
* 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2)를 통칭, 석탄·석유 등 화학연료 연소 과정에서 90~95% 이상이 NO로 배출됨
** Volatile Organic Compounds의 약어. 대기 중으로 쉽게 증발되어 악취나 오존을 발생시키는 탄화수소화합물로 벤젠, 포름알데히드, 톨루엔, 자일렌, 에틸렌, 스틸렌, 아세트알데히드 등을 통칭. 주로 석유화학, 정유, 도료, 도장공장의 제조와 저장과정, 자동차 배기가스, 페인트나 접착제 등 건축자재, 주유소의 저장탱크 등에서 발생하고 낮은 농도에서도 악취를 유발하고 그 자체로도 환경과 인체에 직접적으로 유해한 영향을 미치며 대기 중에서 광화학반응에 관여하여 광화학산화물 등 2차 오염물질을 생성함
*** 대기 속 오염물질이 황갈색 안개를 만드는 현상. 가시거리가 짧아지고 호흡기나 눈을 자극하는 등 건강에 영향을 주며 농작물에도 직·간접적인 피해를 줄 수 있음
**** 대기오염물질 (응답하라) 대기오염물질 / 총 부유먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 황산화물(아황산가스), 질소산화물(이산화질소), 휘발성유기화합물, 암모니아, (tistory.com)
(3) 실내오존
새집증후군, 건물증후군 등 실내 공기질 문제가 사회적 이슈가 되면서 쾌적한 실내 환경을 위한 국민적 관심이 점점 증가하고 있습니다. 이에 실내 공간에서 이용되는 여러 기기들이 배출하는 오염물질, 특히 오존을 발생시키는 제품들에 대한 우려 역시 커지고 있는 추세입니다. 오존 농도가 높아지면 비릿한 냄새가 나며 호흡 곤란과 폐기능 저하를 유발할 수 있기 때문입니다.
오존의 강한 산화력을 이용하면 살균, 탈취, 탈색 등이 가능합니다. 그래서 일상생활뿐만생활뿐만 아니라 정수장, 병원 등 여러 실내 공간에서 이용되고 있습니다. 일상생활 속에서 오존을 발생시키는 기기는 일부 공기청정기, 오존 살균세탁기 등의 가전제품, 복사기, 레이저 프린터 등의 사무기기가 대표적입니다.
오존을 발생시키는 전기용품은 주로 강한 전기방전을 이용합니다. 실내 공기 중 의 산소(O2)가 제품 내에서 발생한 전자와 반응하여 활성산소(O·)로 변하게 되고, 이 활성산소가 실내 공기 중의 또 다른 산소와 결합하여 오존(O3)을 생성하는 것입니다.
오존의 누출을 막기 위해 오존 분해 장치를 설치한 제품도 있지만 별도의 장치가 없는 제품도 존재합니다. 따라서 해당 제품을 사용할 때와 사용한 이후에 반드시 환기를 시켜 실내공기 중 오존 농도가 높아지지 않도록 유의해야 합니다.
실내에서 장시간 오존이 발생하거나 오존 이용 제품을 사용할 때는 미세먼지 나 오존주의보가 발령되지 않은 상태에서 실내에 맞바람이 들어오도록 주기적인 환기가 필요합니다. 기기 사용 중에 환기가 어렵다면, 사용 후 최소 30분 이상은 자연환기를 하는 것이 좋습니다.
3. 성층권의 오존층이 파괴된다면 어떻게 될까?
(1) 기후 변화
오존층이 파괴되면 지구로 들어오는 자외선의 양이 많아집니다. 지구에 들어오는 자외선양이 많아짐에 따라 기온이 올라가게 됩니다. 이렇게 지구온난화가 나타나면 증발량과 습도가 늘어나 강수량이 변하고 대기의 흐름도 바뀝니다. 지구의 기후상태에 심각한 변화가 일어나는 것입니다.
(2) 생태계피해
오존층의 오존량이 10% 감소하면 지표면에 도달하는 UV-B(파장 280~ 320nm)는 약 20% 증가합니다. UV-B는 동식물 세포의 단백질 및 DNA에 직접 영향을 미쳐 세포를 죽이거나 DNA를 손상시켜 피부암이나 돌연변이를 유발합니다. 따라서 자외선을 장시간 직접 쬐면 피부가 타고, 피부암과 백내장에 걸릴 수 있으며 인체의 면역기능도 떨어집니다. 남극 상공은 오존층이 가장많이파괴된 곳인데, 여기서 가까운 지역에는 다른 지역보다 피부암 환자가 많습니다. 또한 동물의 1차 에너지원인 식물과 어패류의 근본 에너지원인 바닷속 플랑크톤의 광합성을 방해하여 생태계 먹이사슬을 무너뜨릴 수도 있습니다.
(3) 재산피해
자외선은 나무 등 건축 재료의 부식을 촉진하여 재산에도 피해를 줄 수 있습니다. 건축물과 차량 색상을 변하게 하고, 광택을 감소시키며 PVC와 같은 플라스틱 제품에는 직접적인 손상을 입힐 수 있습니다.있습니다.
4. 실내 오존 관리 기준?
오존은 특유의 비릿한 냄새를 가지고 있어 인지가 가능합니다. 그러나 냄새를 감지하는 순간 이미 일정 농도 이상의 오존에 노출된 상태이며, 장시간 노출되면 후각이 무뎌져 오존을 인지하지 못할 수 있습니다. 따라서 국민건강 보호를 위해 실내 오존관리가 중요합니다. 실내 오존발생원에는 일부 공기청정기, 레이저 프린터, 복사기, 오존 살균세탁기, 오존 발생 TV, 오존 과일세척기 등이 있습니다. 특히, 공기청정기와 같이 오존으로 유해물질을 제거하는 제품을 장시간 사용하면 실내 오존 농도가 높아질 수 있습니다. 오존의 살균·탈취 효과는 일정 수준 이상의 오존 농도에서만 가능하기 때문입니다. 따라서 남은 오존을 안전한 수준까지 분해시켜야 합니다. 환경부에서는 「실내공기질관리법」에서 실내공기질 권고기준(제6조)을 설정하여 실내 오존을 관리하고 있습니다.
| 실내공기질 관리법 | |
| 다중이용시설 | 오존 권고기준(ppm) |
| 지하역사, 지하도상가, 철도역사의 대합실, 여객자동차터미널의 대합실, 항만시설 중 대합실, 공항시설 중 여객터미널, 도서관, 박물관, 미술관, 대규모점포, 장례식장, 영화상영관, 학원, 전시시설, 인터넷컴퓨터게임시설제공업의 영업시설, 목욕장업의 영업시설 | 0.06 이하 |
| 의료기관, 어린이집, 노인요양시설, 산후조리원 | |
| 실내주차장 | 0.08 이하 |
5. 오존은 어디서 생기나요?
오존은 자동차, 사업장에서 직접 배출되는 오염물질이 아니라 대기 중 배출된 대기오염물질이 햇빛을 받아 광화학 반응을 일으켜서 생기는 2차 오염물질입니다. 고농도 오전은 햇빛이 강한 여름날 낮 시간에 습도가 낮고 풍속이 약한 안정적인 기상조건 하에서 질소산화물(NOx)과 휘발성유기화합물(VOCs)이 풍부할 때 주로 발생합니다.
6. 인체에 미치는 영향
- 오존은 자극성과 산화력이 강해 감각기, 호흡기 등에 영향을 미침
- 눈, 코 등 외부자각을 받아들이는 감각기관에 먼저 자극을 줌
- 고농도 오존에 노출되면 기침, 숨참 등 증상이 나타날 수 이 있고 기도나 폐포에 손상을 주거나 폐기능을 약화시킬 수 있음
우리는 오존에 비해 미세먼지, 황사에 대해 더 잘 알고, 더 관심이 있는 듯합니다. 오존은 대기오염물질 중 하나로 우리의 관심에서 멀리 두고 생각하면 안 됩니다. 오존에 대해 알아야 합니다. 오늘은 오존에 대해 상세하게 알아봤습니다. 우리가 관심을 가져야 주의할 수 있고, 조금이라도 노출을 피할 수 있습니다. 일기예보에서 오존주의보에도 관심을 둡시다.
감사합니다. 오늘도 좋은 하루 보내세요. ^^
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(응답하라) 오존 피해 / 오존 농도와 노출 시간이 인체 등에 미치는 영향 식물 및 산업활동에 미치는 영향 (tistory.com)
(응답하라) 대기오염물질 / 총 부유먼지, 미세먼지, 초미세먼지, 황산화물(아황산가스), 질소산화물(이산화질소), 휘발성유기화합물, 암모니아, (tistory.com)
(응답하라) 미세먼지가 건강에 미치는 영향!!! / 미세먼지로 인한 증상 (tistory.com)
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(응답하라) 봄철 황사·미세먼지에는 보건용 마스크 착용해야지요!!! (tistory.com)
▼ 참고 및 출처
에어코리아 > 자료실 https://www.airkorea.or.kr/web/board/3/271/?pMENU_NO=145
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