여름철의복병 오존의 양면성
오존이란 산소의 동소체로 분자기호는 O3이다.
분자량은 48.0이며, 녹는점은 -193℃, 끓는점은 -110.51℃, 비중은 2.144이다.
오존이라는 명칭은 냄새를 맡는다는 뜻의 그리스어인 ozein에서 기원하였는데, 이는 오존
자체가 특유한 냄새를 띄기 때문이다.
오존의 색깔은 물리적 상태에 따라 다른데, 상온에서 기체일때는 약한 청색, 액체상태일때는
흑청색, 고체상테에서는 암자색을 띠며, 공기 속에 극소미량만 존재해도 냄새를 감지할 수 있다.
기체상태 오존의 물에대한 용해도 (0℃에서 1부피의 물에 0.494%(부피))는 매우 낮으며, 용해
된 오존은 물속에서 천천히 분해된다.
오존은 상대적으로 불안정하여 상온에서 자발적 분해를 통해 더 안정한 동소체인 산소로 바뀌는
데, 이산화망간이나 백금 분말 등이 이 분해작용을 촉진시킨다.
산화력이 매우 커서 은, 황화납, 황을 각각 과산화은,황산납, 산화황으로 산화시킨다.
습도가 낮은 산소나 공기중에서 무선방전시에 발생한다
유산소환경에서 붉은인이 천천히 산화할 때, 과망간산칼륨이나 중크롬산칼륨 등의 산소 화합물
이 황산에 의해 분해될 때, 불소를 사용하여 물을 분해할 때, 큰 전류밀도에서 물을 분해하는
경우에 산소와 같이 발생한다.
이 외에도 산소를 가열시키거나 황산이 전기분해될 때, 자외선, X선, 음극선과 같은 에너지가
대기를 통과하는 경우에도 형성되기 때문에, 산이나 해안, 산림 등과 같이 자외선이 풍부한
지역의 대기 중에 존재하면서 공기가 상쾌한 느낌이 들게하는 원인이 된다.
그러나, 농도가 높아지면 반대로 불쾌감을 일으킨다.
산소에 분해되는 특성을 응용하여 공공시설의 신내공기 정화에 사용되고, 강한 산화력을 응용한
살균작용에 의한 음료수 소독, 표백이나 유기화합물의 구조 결정 등에 사용된다.
오존은 독성이 있기 때문에 피해, 특히 호흡기 장애를 막기 위해서는 장시간 흡입하지 않도록
해야한다.
공기정화 등 효과 있지만 기준치 초과 땐 질병을 유발하기도 한다
장마철이 되면 일기예보가 달구어진 대기의 열기를 식혀 줄 것이라는 기대감을 갖게 한다.
장마철에 천둥번개가 치며 비가 내린 뒤의 투명한 공기 속에는 마치 신선함이 가득 차 있는것
처럼 호흡이 편해지고 기분이 상큼해진다.
이는 빗물이 미세먼지를 씻어간 것도 있지만 번개로 인한 방전으로 생긴 오존이 공기를 신선
하게 만든 것도 한 원인이 된다.
지구가 처음 태어났을 때에는 대기 중에 산소가 없었으나, 바다의 녹색식물이 진화하면서 차츰
산소를 만들어냈고, 그것이 모여 오존이 생겨났다.
오존은 산소원자가 3개 결합된 분자로서 독특한 냄새가 나는 산화력이 강한 물질로서, 대기 중
성층권의 20~30km에 약 90% 이상 오존층으로 존재하고, 지표면에서부터 약 10km까지의
대류권에 10%가 존재한다.
오존은 존재하는 높이와 농도에 따라 지구환경이나 생물체에 작용하는 역할이 다르다.
오존층의 오존은 태양의 자외선으로 생성과 분해과정을 반복하면서 자외선을 대부분 흡수하기
때문에 지상의 생물체가 유해한 자외선으로부터 보호를 받고 있다.
오존층을 조금 통과하는 자외선만으로도 사람은 살갗이 그을려지고, 많이 노출될 경우 피부암을
일으킬 수 있다.
지상에 존재하는 오존은 자연으로 존재하는 것 외에 번개가 칠 때, 자외선, X선 등이 공기를 통과
할 때, 전기용접, 복사기의 밝은 광원, 자동차의 배기가스 반응 등으로 만들어진다.
이 오존은 적당량 존재할 때 살균, 탈취, 표백 등의 작용으로 인간에게 이롭게 작용하는 중요한
물질이지만, 일정 기준 이상 높아질 경우 눈, 코 자극, 호흡기 자극, 패혈증으로 인한 사망 등
인체에 많은 피해를 주게 된다.
우리나라에서는 1995년부터 서울을 시작으로 대기 중 오존의 농도가 일정기준 이상 높게 나타
났을 때 경보를 발령함으로써 지역주민들의 건강과 생활환경 상의 피해를 최소화하기 위해
오존경보발령제를 실시하고 있다.
우리나라의 경우 여름철에 강한 햇빛에 의해 자동차 배기가스인 산화질소가 공기 중 산소와
반응을 일으켜 대기 중 오존의 농도가 급격히 증가하는데, 대기 중 오존농도가 0.12ppm/시
이상일 경우 주의보를 발령하여 외출이나 승용차 운행을 자제하게 하며, 0.3ppm/시 이상일
경우 실외 학습활동 금지, 일부 차량 운행을 제한하며, 0.5ppm/시 이상일 경우 중대경보를
발령하여 자동차 통행금지, 사업장 조업의 중지 또는 단축 등의 조치를 규정하고 있다.
그러면 성층권의 오존층 파괴를 줄이고, 대기 중의 오존이 필요 이상 증가하는 것을 막기 위해
우리는 어떻게 해야 할까?
먼저 성층권의 오존 파괴를 줄이기 위해 냉장고, 에어컨 등의 냉매로 다양하게 쓰이고 있는
프레온가스(CFCs) 사용 제품의 이용을 줄이고, 폐기 CFCs 회수 및 재사용률을 높이며, 더
적극적으로 대체물질 및 CFCs 사용 절감기술 개발이 요구된다.
또, 자동차의 배기가스를 줄이기 위해서는 가급적 자가용 차량 운행 대신 대중교통을 이용하고,
태양전지의 효율성 제고, 수소 에너지 등 친환경 에너지 개발에 더욱더 과감한 투자가 필요하다.
날이 갈수록 여름은 지구 온난화에 의해 예년보다 뜨거운 여름이 예상되고, 전력의 부족으로 그
어느 때보다 에너지 절약이 요구되고 있다.
우리 주변의 생활환경을 자연친화적인 에너지 절약 시각으로 바라보면서, 나부터 머리가 아닌
행동으로 실천하는 슬기로운 자세가 필요하다.
이렇게 국민들의 의식과 행동이 조금씩 바뀌어갈 때, 미래 우리 후손들은 보다 쾌적한 환경에서
삶을 이어가지 않을까....
글/경남신문 과학칼럼