지구의 방패 오존층

[하늘빛고운날]

1) 오존층이란?

가) 대기권에서의 오존층

대기권은 지구 표면에서 약 120 km 정도이다. 이중 성층권의 약 20 - 30 km 부근에는 오존(O₃)의 농도가 특히 높은 곳이 있다. 이곳을 오존층이라 하는데 지구로서는 매우 귀한 존재이다.

물론 대류권에도 오존이 존재한다. 그러나 그 농도가 오존층에 비해 매우 낮다. 대류권에서는 오존의 농도가 높은 것은 반가운 현상이 아니다. 우리나라도 년간 몇 회 이상 오존 경보가 내려지는 것을 볼 수 있다. 오존 농도가 일정 농도 이상이 되면 운동을 삼가야 한다. 성층의 오존은 지구를 보호하지만 대류권의 오존은 사람의 건강을 해친다고 볼 수 있다.

오존과 산소기체는 동소체의 관계가 있다.

동소체란 구성 원소는 같지만 성질이 다른 물질을 말한다.
우리 몸은 산소를 들여마셔 생명을 유지할 수 있다.

산소 대신 오존을 마신다면 어떻게 될까? 물론 살 수가 없다. 오존은 희미한 청색의 기체이며, 산화력이 강한 물질이다.

코 와 목, 눈을 따갑게 하고, 병에 저항하는 힘을 감소시키며, 폐질환을 유발하고, 식물에도 영향을 주어 성장을 억제한다. 오존의 산화력을 이용하여 공기를 깨끗하게도 하고, 수돗물 속의 균을 소독하기도 하며, 냄새를 없애는 데에 이용된다.

나) 오존층의 역할

오존층은 태양 광선의 자외선을 대부분 흡수하여, 지상의 생명체를 보호하는 역할을 한다.

자외선은 눈에는 보이지 않지만 태양에서 형성된 매우 파장이 짧은 광선이다.

그런데 자외선의 일부는 생명체의 유전자를 파괴는 살상의 기능을 가지고 있다. 이런 유해한 자외선을 오존층이 막아주는 것이다.

원시 지구에서 바다의 생명체들이 육지로 올라와 살 수 있었던 것도 오존층이 있었기 때문에 가능하였다고 볼 수 있다.
아마 오존층이 형성되기 전에 육지로 올라온 생명체는 태양의 자외선 때문에 모두 죽었을 것이다.

오존은 생성 및 분해 과정에서 모두 자외선을 흡수한다. 이러한 화학반응을 통해 오존은 자외선을 차단할 수 있는데 오존의 농도가 줄어들게 되면 이런 반응이 일어날 수 없다. 따라서 자외선은 그대로 제거되지 않고 지상으로 내려올 수 있다.

2) 오존층 파괴

가) 오존층 파괴의 원인

오존은 염소 원자에 의해서 분해되어 사라진다. 염소 원자가 오존과 반응하면 일산화염소와 산소로 분해된다. 그런데 일산화염소는 다시 산소 원자와 반응하여 염소 원자와 산소로 분해되고, 염소 원자는 오존을 또 공격하게 된다. 이러한 연속된 반응으로 염소원자가 계속해서 오존을 분해해 버린다. 염소 원자 1개가 약 1만개의 오존을 분해시켜 버린다고 한다.

오존층 파괴 물질인 염소 원자는 프레온이라고 불리는 염화플루오러화탄소(CFC)가 분해되면서 나온 것이다.

프레온은 냉장고나 에어콘의 냉매나, 스프레이의 충전제로 쓰이는 인공적 물질이다. 자연의 상태에서는 전혀 만들어지지 않으며, 인간에 의해서만 만들어지는 물질입니다. 이것이 하늘로 올라가 분해되면서 염소 원자를 만들어낸다.

지표에서 누출된 CFC가 오존층에 도달하는 시간은 약 10년 정도가 걸리며, 한번 올라간 CFC가 분해되어 없어지는데는 70년에서부터 400년이 걸린다. 결국 지금 당장 CFC를 쓰지 않더라도 앞으로 몇 백년동안은 오존층 파괴가 계속 일어나게 된다.

나) 오존층 파괴의 정도

현대 산업 사회가 발달하면서 보다 안정된 냉매가 필요하게 되었고 인간의 손에 의해 만들어진 프레온 가스는 매우 소중한 물질로 자리를 잡았다. 그러나 또다른 곳, 남극에서는 오존층의 파괴가 관측되었다.

북반구에 비해 남반구는 도시가 적고 공해가 없는 곳인데 어떻게 그곳에서부터 오존층이 파괴되었을까?
그것은 지구의 다른 곳에서 발생한 CFC가 바람을 타고 남극으로 이동하였기 때문이다.

지구의 다른 곳은 온도가 높아서 CFC가 오존층까지 올라가는 과정에서 저절로 분해되어 없어지는 경우가 많다. 그런데 남극은 기온이 낮아서 CFC가 분해되지 않고 오존층까지 올라가서 피해가 더욱 심각하다.남극 상공의 오존층의 모습 변화 사진, 붉은 색이 오존층의 밀도가 낮은 부분이며 점차 확대되어 가는 모습을 볼 수 있다.

남극 상공의 오존층의 모습 변화 사진, 붉은 색이 오존층의 밀도가 낮은 부분이며 점차 확대되어 가는 모습을 볼 수 있다.

다) 오존층 보호를 위한 노력

오존층 보호는 한 나라만 노력한다고 이루어 지는 것은 아니다. 따라서 각국에서 모두 노력해야만 성과를 거둘 수 있다.

이러한 뜻을 모아 1985는 오존층 보호를 위한 비엔나 협약이 처음으로 이루어졌고 우리나라는 1992년 가입하였다. 이후 몬트리올 의정서에 가입하면서 우리 나라도 오존층 보호를 위한 대열에 서게 되었으며 의정서에 의해 2030년 까지는 프레온 가스를 비롯한 오존층 파괴물질의 생산량을 0.5 % 까지 줄이기로 되어있다.

따라서 세계 각국은 보다 안정적이고 값이 싼 CFC 대체 물질 개발에 많은 노력을 하고 있다. 냉장고나 에어컨을 사용하지 않을 수는 없다. 따라서 새로운 물질 개발만이 오존층 파괴를 더 이상 방치하지 않는 길이다.

• 오존층 보호를 위한 비엔나 협약(1985.3. 22)
  
  : 오존층 파괴방지를 위한 과학 기술협력 오존층 파괴로부터 인간의 건강과 환경을
  보호하기 위한 각국의 의무등
  
  
• 오존층 파괴물질에 관한 몬트리올의정서(1987.9.16)
  
  : '86년을 기준으로 CFCs등 소비량의 단계적 감축일정 규정 비가입국에 대한 무역규제

3) 오존층 파괴의 피해

오존층이 줄어들면, 지구에 도달하는 자외선의 양이 늘어나게 되어, 인간을 비롯한 생명체는 생존적 차원의 피해를 입게 된다.

인간에게 있어서는 피부암 환자와 백내장 환자가 늘어날 것이며, 면역 기능이 전반적으로 떨어져 병에 쉽게 걸리게 될 것이다. 또한 피부 노화가 촉진되며, 생명이 단축될 것이다.

식물은 엽록소가 파괴되어 식량 생산량이 줄어들 것이고 바다의 플랑크톤이 자외선에 노출되어 죽게 되어 어류의 양도 감소할 것이며, 지구 산소의 약 70%를 만들어 내는 바다의 식물성 플랑크톤이 죽게 되면 산소를 만들어내지 못하여 그로 인한 피해가 막대할 것이다.

[여우가말했다]

오존층 파괴가 핵무기보다 더 무섭네요..

[최휘정]

오존층이 파괴되어 이미 많이 얇아졌다고 들었습니다. 남미였나?? 암튼 오존층 두께가 특히 얇은 지역에서는 농사지을때 긴 옷을 입지 않으면 피부암에 걸린다고 하지요. 그게 10년 전이었는데, 그때 한참 오존 대체 물질 개발한다고 붐이 일었었는데, 지금은 환경도 산업도 상황이 어떻게 바뀌었는지 궁금하네요