환경 용어 1

[돌아온 홍길동]

배 기 가 스

물질이 연소·합성·분해될 때 발생되는 기체성 물질. 배출가스라고도 한다. 일반적으로 내연기관이 배출하는 기체, 즉 이산화탄소·일산화탄소·탄화수소·황산화물·황화수소· 질소산화물·암모니아·오존·옥시던트 등을 말한다. 내연기관은 밀폐된 실린더 속에 연료와 공기의 혼합기를 가두고, 압축·점화하여 연료 속의 탄소를 급속히 연소시킨다. 연소 후 가스는 외부로 배출하고, 다시 신선한 혼합기를 흡입하는데, 이 외부로 버리는 기체가 배기가스이다. 배출되는 가스의 양이 많은 것은 자동차의 가솔린 기관이다. 자동차 배기가스 속에는, 대기를 오염시키고 인체에도 해로운 성분이 포함되어 있어, 1950년대 미국에서 새로운 공해로 사회문제가 되었다. 배기가스를 규제하기 위한 머스키법이 70년 9월에 제정되었으며, 한국에서도 78년 6월 환경보전법에 의한 배기가스 규제가 실시되고 있다.
【유해성분과 발생과정】 가솔린기관에서 배출되는 가스 속에 포함되어 있는 유해성분은 다음과 같다.
① 일산화탄소(CO):혈액 속의 헤모글로빈과 결합하여 일산화탄소 헤모글로빈이 되는데, 농도가 20 %이면 두통·현기증이 나고, 60 %이면 의식을 상실하게 되는데, 방치해 두면 사망한다. CO는 연소하는 동안의 산소부족에서 생기므로, 혼합기를 가솔린 기관의 이론공연비(혼합기가 완전연소하는 공기와 가솔린의 비율)인 14.8 % 이상으로 묽게 하면 발생하지 않는다.
② 탄화수소(HC):농도가 높으면 점막을 자극하고 조직을 파괴하며, 질소산화물과 반응해서 광화학스모그의 원인이 된다. HC는 가솔린의 수성분이 불완전연소하여 그대로 배출되는 것이다. 혼합기가 이론공연비 전후에서는 HC의 발생이 가장 적으나, 이론공연비를 넘어서 묽어지면 불꽃의 전파가 중단되어 불완전연소를 일으켜 HC는 증가된다.
③ 질소산화물(NO, NO2):산소결핍증·중추신경기능의 감퇴를 일으킴과 동시에, 광화학스모그의 원인이 된다. NOx 는 공기 중의 산소와 황이 고온에서 반응하여 생성되는 것이므로 이론공연비 전후에서 최대가 된다.
【대책】 유해성분이 생성되는 조건이 서로 모순되므로, 그것을 줄이는 것은 쉬운 일이 아니다. 대책은 한마디로 말해서 ‘엷은 혼합기(CO 대책)를, 실화하지 않게(HC 대책), 천천히 저온에서(NOx 대책) 연소시키는’것이 중요하다. 한국의 배기가스 허용기준은 78년 6월 대통령령으로 공포된 ‘자동차 배기가스 농도기준’에 규정되어 있다. 자동차 제조업체에서 이 규제에 적합하도록 기관을 개량하여 엷은 혼합기를 효과적으로 연소시키려 노력하고 있다. 이러한 노력에는 전자제어 연료분사를 사용하여 혼합기의 농도를 정밀하게 조절한다든지, 층상흡기를 채택한다든지, 기통당 2개의 플러그를 설치할, 난류를 일으키는 기실을 설치하여, 연소실에 공기를 불어넣는 것 등이 있다. 배기관의 일부에 산화촉매나 3원촉매를 발라 배기 속의 유해성분을 무해성분으로 변화시키는 방법도 있다. NOx 대책은 비활성가스로서의 배기를 소량 혼합기에 섞어 연소온도와 속도를 낮추는 배기재순환장치(EGR)도 채택하고 있다.

광화학(光化學)스모그

오염대기 중의 탄화수소와 질소산화물이 태양광선과 작용하여 광화학적으로 만들어진 스모그. 미국 로스앤젤레스에서 발견되었으므로 로스앤젤레스형(型) 스모그라고도 한다. 질소산화물은 연소할 때 공기 중의 질소와 산소가 결합하여 생긴다. 대부분이 일산화질소이고, 이산화질소는 적다. 탄화수소는 용제의 증발·석유화학공장·석유정제·석유저장소·자동차 등에서 나오는 것이 많다. 태양광선을 흡수하는 것은 이산화질소만이며, 빛을 흡수한 이산화질소는 일산화질소와 산소원자로 해리된다. 산소원자의 대부분은 공기 중에 산소와 결합하여 오존을 만든다. 대기 중에 퍼진 희박한 일산화질소는 태양광선의 조사를 받으면 비교적 빨리 산화하여 이산화질소가 되는 것은 어떤 연쇄반응에 의한 것으로 생각된다. 연쇄반응체는 OH라디칼이라는 설이 유력하다. 이렇게 생긴 오존, 산소원자, OH라디칼, 일산화질소, 이산화질소, 공기 중의 산소 등과 탄화수소 사이의 복잡한 반응을 거쳐, 2차 오염물질로 오존, 이산화질소 외에 질소 및 산소를 함유한 각종 유기화합물(PAN 등의 과산화물, 아세트알데히드나 아크롤레인 등의 알데히드, 질산알킬 등)이 생긴다. 이들 중 오존, 이산화질소, 과산화물은 산화성이며 산화제(옥시던트)라고 총칭한다. 사람의 눈·기관지 등의 점막에 자극을 주고, 식물의 잎을 마르게 하고 열매가 열리지 않게 한다. 광화학스모그는 대도시에서 기온이 높고 맑게 갠 바람이 약한 날에 일어나기 쉽다. 외국의 경우, 산화제의 농도는 오전 10∼11시경부터 높아져서 한낮이 지날 무렵 최고(0.1∼0.3 ppm)가 된다. 시정장애(視程障碍)의 원인이 되는 스모그 구성입자의 본체에 대해서는 아직 밝혀지지 않았다. 고분자량의 비휘발성 오염성분이 응축한 것, 또는 다른 부유미립자에 오염성분이 흡착한 것 등을 생각할 수 있다.

광화학(光化學) 스모그 경보

시민들이 옥외에 나가는 것을 삼가게 하고, 공장 등의 연료 사용을 줄이게 하여 산화의 농도가 더 높아지지 않도록 하는 소극적 행정주의보(行政注意報). 산화제농도가 높아져 광화학 스모그가 발생하기 쉬운 기상조건인 맑고 바람이 별로 없는 상태일 때에 발령한다. 어느 나라든지 산화제의 최대 발생원인 자동차에 대한 확정된 규제가 없기 때문에 경보를 발할 뿐이다. 전쟁 때 공습경보와 마찬가지로 시민은 참고 해제되기를 기다리는 수밖에 없다. 외국의 경우, 광화학 스모그 주의보는 산화제농도가 1시간 평균값으로 0.12 ppm 이상일 때, 경보는 0.24 ppm 이상일 때, 중대긴급경보는 0.4 ppm 이상일 때에 발령한다..

질소산화물(窒素酸化物)

질소와 산소의 화합물. 7종류가 알려져 있는데 공해문제로 중요한 것은 일산화질소 NO, 이산화질소 NO2이다. 일반적으로 NOx로 표시한다. 석유나 석탄의 연소에 의하여 발생하며, 발생원은 배기가스를 내뿜는 자동차가 대부분을 차지하며, 그 다음으로 광공업·발전소 순이다. 가정의 난방에 석유난로 등을 사용하면 실내의 질소산화물이 외부의 공기보다 몇 배나 많아지는 경우가 있다. 연소에 의하여 발생하는 것은 주로 일산화질소인데, 이것이 대기 중에 방출되면 산화되어 이산화질소가 된다. 이산화질소는 인체에 유해하며 고농도 아래에서는 폐기종(肺氣腫)· 기관지염 등 호흡기 질환의 원인이 된다.

석 면(石綿)

섬유상(纖維狀)이며 마그네슘이 많은 함수규산염(含水硅酸鹽) 광물. 아스베스토스·돌솜이라고도 한다. 광물 조성상 크게 두 가지로 나누어지는데, 크리소타일(chrysotile)을 주성분으로 하는 석면은 온석면(溫石綿)이라 하여 질이 좋은 것은 실이나 직물로 이용된다. 다른 하나는 각섬석질(角閃石質) 석면이며, 섬유는 약하지만, 화학약품에는 강하다. 크리소타일도 각섬석질 석면도 사문암(蛇紋岩) 중에 맥상(脈狀)을 이루어 산출된다. 세계 산출고의 과반수가 캐나다에서 나며, 러시아 연방· 짐바브웨·미국의 애리조나주(州)·스위스 등지에도 대규모 광상이 있다. 밀보드·석면 슬레이트 등의 건축자재, 방화재(防火材)·내화재(耐火材)·보온재·단열재·전기절연재· 전해막용재(電解膜用材), 브레이크라이닝 용재 등에 쓰인다.
폐암을 유발하는 발암물질이다.

환경파괴무기(環境破壞武器)

군사적 목적에 이용하기 위하여 고의로 자연의 과정을 조작(操作), 환경에 변화를 일으키게 하는 기술. 인공강우(降雨) 기술로 폭풍우를 일으키게 하거나, 지진·해일의 발생을 자극하거나, 해류를 바꾸거나 할 수 있다면, 이것을 전술적·전략적인 무기로서 사용할 수 있다. 좀더 넓은 뜻에서는 전쟁 자체가 환경을 파괴하지만, 특히 전쟁수단의 파괴효과가 넓은 범위에 미치게 되면 생태계에 대한 영향이 심각해진다. 예컨대 베트남전쟁에서의 광범위한 고엽제(枯葉劑)의 사용·삼림의 소진(燒盡)계획 등은 환경에 중대한 영향을 미쳐서 비참한 결과를 초래하였다. 이러한 환경파괴 무기의 사용은 인류의 미래에 심각한 악영향을 미칠 것으로 예상되어 1974년부터 미·소간의 협의가 시작되었다. 77년 환경변경기술의 군사적·적대 사용을 금지하는 조약이 체결되어 78년부터 발효되었다.

오 존 층

주로 성층권 상층의 오존이 밀집해 있는 층. 두 가지 경우가 있는데, 하나는 오존이 검출되는 10∼15 km의 범위를 폭넓게 말하는 경우이고, 또 하나는 그 범위 중에서도 다시 집중적으로 오존이 극대에 달하는 20∼25 km의 범위를 말한다. 오존층은 대기 속의 산소분자가 파장(波長) 2400 A 이하의 파장이 짧은 태양자외선을 흡수하여 분해함으로써 생긴 것으로, 오존층이 있기 때문에 2800 A 이하의 인체, 생물에 해로운 강력한 자외선은 흡수되어 지상까지 도달하지 않는다. 지구상에서 생물이 무사히 생활할 수 있는 것은 오존층의 영향이 크다. 오존층의 높이는 20∼25 km인데 계절에 따라 변화하며, 겨울에서 봄에 걸쳐서는 낮고, 여름에서 가을에는 높다. 전층(全層)에 걸친 오존량의 합계는 봄에 극대에 달하고, 가을에 극소로 된다. 또 오존의 전량(全量)은 고위도에 많고 저위도에는 적다. 오존의 전량은 권계면(圈界面)의 높이와 밀접한 관계가 있어 오존이 증가하면 권계면은 내려오고, 감소하면 반대로 높아진다. 이와 같은 오존의 변화는 태양활동과도 밀접한 관계를 가지고 있어서 태양활동의 변화 → 오존의 변화 → 권계면 높이의 변화 → 대기대순환(大氣大循環)의 변화와 같이 태양활동을 기상변화에 결부시키는 데 매우 중요한 매개물로 되어 있다.

남극 조약 (南極條約)

남극대륙의 국제법상의 지위를 정하고, 남극의 이용원칙을 확립한 조약. 미국 대통령 D.D.아이젠하워의 제안으로 1959년 12월 미국·영국·소련·일본 등 12개국이 참가하여 조약을 체결하고, 61년 6월 발효되었다. 내용은 ① 남극의 평화적 이용, ② 과학적 탐사의 자유, ③ 영유권의 동결, ④ 핵실험금지 등이다. 이 조약은 당초의 참가국들이 남극조약협의당사국(ATCP)회의를 운영, 배타적 특권을 누려왔다. 88년 2월 한국은 남극의 킹조지섬에 세종기지를 완공함으로써 세계에서 18번째로 과학기지를 건설한 국가가 되었고, 89년 10월 제9차 남극조약특별협의회에서 협의당사국으로 지명되었다.

남극 해양물 보존 조약 (南極海洋生物資源保存條約)

남극자원의 개발규제 등을 위해 마련한 33개조의 국제조약. 1980년 5월 오스트레일리아의 캔버라에서 미국·소련 등 15개국과 유럽 공동체 대표 사이에 체결되었다. 남극조약을 보완하기 위해 마련된 이 조약은 이미 국제적으로 결정을 본 고래·바다표범을 제외한 남극양의 생물자원, 특히 젓새우류의 보존에 중점을 두고 있으며, 그 자원상태를 조사하여 보존조처와 허용어획량 등을 결정하는 국제위원회와 그 하부기구로서 과학위원회가 있다. 한국은 86년 33번째 당사국으로 이 조약에 가입하였다.

산 성 비

오염되지 않은 비에 비하여 산성이 강한 비. 자연의 비는 대기 속의 이산화탄소와 평형상태에 있다고 하면 pH 5.6이 하한(下限)이다. 오늘날 이보다 훨씬 산성이 강한 강우가 전세계적으로 관측되고 있다. 네덜란드 근처에서 스칸디나비아반도 남부에 걸쳐, 또 미국의 북동부에서 캐나다에 걸치는 넓은 지역에서 pH 3~5의 산성비가 항상 관측되는데, 지난 30년 동안에 pH의 연간평균값이 차차 저하되고 있다. 이 때문에 호소(湖沼)·하천의 pH 저하, 토양의 변질 등에 의한 자연계의 생태계에 영향을 주어, 어떤 종류의 플랑크톤·어류·삼림수목에 피해를 가져오고 있다. 원인은 도시화·산업화가 진행됨에 따라 석유·석탄의 사용량이 늘어나 이의 연소에 따라 발생하는 황산화물, 질소산화물이 황산·질산으로 변화하여 산성비가 된다. 눈에 주는 자극성은 산성만으로는 설명되지 않는다. 산성비에는 포름알데히드·아크릴알데히드 등 각종 유기화합물이 검출되고 있는데, 진정한 원인은 아직 완전히 밝혀져 있지 않다.

유기화합물(有機化合物)

홑원소물질인 탄소, 산화탄소, 금속의 탄산염, 시안화물·탄화물 등을 제외한 탄소화합물의 총칭. 원래 유기란 생물에 관계되는 것을 의미하였고, 광물체로부터 얻어지는 무기화합물에 대하여 생물체의 구성성분을 이루는 화합물, 또는 생물에 의하여 만들어지는 화합물로 분류되었다. 이와 같은 분류는 생명현상에 관련되어 만들어지는 화합물은 모두 탄소화합물이므로, 무기물로부터는 만들 수가 없다는 생각에서 유래된 것이다. 그러나 1828년 F.뵐러가 무기물로 알려져 있던 시안산암모늄으로부터 요소를 만든 이래 많은 유기화합물이 합성되었다. 기본골격은 탄화수소로, 탄소-탄소와 탄소-수소의 공유결합으로 구성되어 있다. 이 기본골격에 산소·질소·황 등의 헤테로원자를 포함하는 작용기가 치환되어 많은 유도체를 만들 수 있다. 성질은 종류에 따라 다르지만 보통 가연성이며, 녹는점이 무기화합물보다 낮고, 물보다는 유기용매에 잘 녹는다. 응용화학연합에 의해 정해져 있다.

툰드라(tundra)

주로 북극해 연안에서 수목의 생육한계(生育限界)에 이르는 사이의 동토지대(凍土地帶). 최고온의 달이 10 ℃ 이하이고, 식물의 생육기간이 60일 이하로 짧고 제한된 요인에 의하여 큰 나무가 자라지 못하는 곳, 즉 삼림한계보다도 북쪽의 극지(極地)에 해당한다. 주로 지의류(地衣類)· 선태류(蘚苔類) 등이 무성하고, 방동사니 등의 초본(草本), 버드나무류 등의 왜성(矮性)의 낮은 나무가 혼재한다. 그들 식물은 지표가 녹아서 습지를 이루는 불과 2개월 동안에 자란다. 낮은 구릉으로 배수가 잘 되는 땅에는 시로미·누운향나무 등이 자란다. 이들 식물은 순록의 사료가 된다. 유럽에서 시베리아 북서부에 걸친 사모예드족(族), 시베리아 북동부의 추코트·코랴크족, 알래스카의 에스키모족 등의 주민은 툰드라에서 순록을 방목한다. 매년 자라는 지의류나 선태류 등은 한대기후 때문에 부식을 하지 못하고 분해되지 않은 채 퇴적되어 이탄층(泥炭層)을 형성한다. 툰드라와 비슷한 상태의 초원으로는 남반구에서도 삼림생육한계 이남에 산재하는 섬에서 나타난다. 이곳에는 화본과 식물과 자작나무·버드나무·소나무 등 키가 작은 목본(木本)식물이 자라는데 이를 남극 툰드라라고 부른다. 또 고산지역에서도 수목생육한계를 넘는 만년설 부근에 나타난다. 스위스를 중심으로 하는 알프스의 산지초원(山地草原)은 해발고도 1,800∼2,800 m의 범위에 이르며, 여름철에는 키 작은 풀이 밀생하여 중요한 산지목장을 이룬다.

기후변화협약(氣候變化協約)

지구의 온난화를 규제·방지하기 위한 국제협약. 1979년 G.우델과 G.맥도날드 등의 과학자들이 지구온난화를 경고한 뒤 논의가 계속되었다. 88년 1월 미국은 지구기후변화법을 제정하였고, 그 해 6월에는 캐나다 토론토에서 주요 국가의 대표들이 모여서 지구온난화에 대한 국제협약 체결을 공식으로 제의하였다. 87년 제네바에서 개최된 제10차 세계기상회의에서 정부 간 기후변화패널(Inter-Governmental Panel on Climate Change:IPCC)을 결성하였다. 90년 제네바에서 열린 제2차 세계기후회에서 기본적인 협약을 체결하기로 합의하였다. 그 목적은 이산화탄소를 비롯한 온실 가스의 방출을 제한하여 지구온난화를 방지하고자 하는 데에 있다. 규제대상 물질은 탄산· 메탄가스·프레온가스 등이 그 대표적 예이다.

프레온 가스(Freon)

탄화수소의 플루오르화 유도체. 미국 뒤퐁사(社)의 상품명이 일반화한 것이다. 일반적으로 무색· 무취의 기체이며, 클로로포름·사염화탄소·육염화에탄 등을 원료로 하고 촉매를 사용해서 플루오르화수소와의 반응으로 만들어진다.
CHCl3＋2HF 1j CHClF2＋2HCl
SbF3+SbCl5
종류에는 프레온-11(트리클로로플루오르메탄:CCl3F), 프레온-12(디클로로디플루오르메탄:CCl2F2), 프레온-22(클로로디플루오르메탄:CHClF2) 등이 있다. 냉매로 사용되는데, 화학적으로 안정하고 폭발성이 없으며, 불연성의 무독이므로 냉장고냉동기, 에어콘 및 각종 냉동기의 냉각재로 사용된다. 이 밖에 플루오르화수지의 원료, 에오로솔 분사제(噴射劑), 소화기(消火器) 등에 사용된다. 그러나 화학적으로 안정하므로 사용 후 성층권까지 도달하는데, 이때 자외선에 의해 염소원자가 분해되어 오존층 파괴의 원인이 된다. 1987년 몬트리올 의정서가 채택되어 생산·소비량을 규제하고 점차 다른 물질로 사용이 대체되고 있다.

몬트리올 의정서

오존층 파괴물질의 규제에 관한 국제협약. 1989년 1월부터 발효되었으며, 정식 명칭은 ‘오존층을 파괴시키는 물질에 대한 몬트리올 의정서’이다. 1974년 F.S.로우랜드 교수가 제기한 오존층 파괴문제가 지구적 문제가 되었다. 이에 따라 85년 오존층 보호에 관한 빈 협약이 체결되었고, 86년 몬트리올에서 정식으로 체결되었다. 목적은 오존층 파괴물질의 생산 및 사용의 규제에 있다. 주요 내용을 보면, 염화불화탄소의 단계적 감축, 비가입국에 대한 통상제재, 90년부터 최소한 4년에 한번 과학적·환경적·기술적·경제적 정보에 입각하여 규제수단을 재평가하도록 한 것이다. 한국은 92년 5월에 가입하였다.