제6강 교통과 환경문제 |
1. 교통과 지구온난화
가. 산업혁명 이전의 교통수단 : 자연의 순환시스템 안에 있다(육상–동물이용, 강이나 바다–바람과 물의 흐름 이용)
〃 이후의 교통수단 : 석유(교통 에너지원의 중심)-가장 뛰어난 에너지원, 자동차
나. 교통부문의 석유소비(2002년 기준)
1) 자동차(총 소비량의 40%)
① 수송부분(57%) 중 자동차(70%) 차지
② 화석연로 사용 증가(온난화에 막대한 영향 끼침)
③ 원유수입 증가(해상유류 사고 위험성 증가)
2) 항공교통 : 수송비중은 크지 않지만 생태계 파괴가 상대적으로 훨씬 크다. 질소산화물(지표 –오존 만듦, 성층권 –오존파괴)
다. 온난화 주요원인 : 자동차 중심의 사회구조, 관광산업의 규모 증대 등으로 석유에너지 소비량 증가
2. 교통과 대기오염
가. 교통망의 발달
▪ 도시화 촉진(도로–교통 인프라 중심), 대기오염과 직결, 도로의 증가(생태계 악영향~생물 종 감소), 해양오염 심각
나. 대기오염 : 세계보건기구가 정한 인류건강 위협하는 10대 원인
1) 이산화탄소(CO2), 에어로졸 : 지구온난화
2) 아연 : 자동차 타이어에서 발생, 빈혈․췌장 손상 등의 원인
3) 질소산화물
① 산성비 유발→산림파괴
② 호수의 산성도(ph) 증가→수서생물 서식환경 파괴
③ 햇빛과 반응→오존발생 : 식물생장 억제, 호흡기질환 유발
4) 미세먼지(PM-10) : 자동차의 유해물질(60%), 벤젠–암 원인, 도로변 주민–천식
다. 한국 대기오염 : 전 국민의 80%정도가 PM-10 단기기준 초과지역에서 살고 있음(2002년)
․ 서울(2004년부터 5년 동안 세계에서 가장 심한도시로 선정)
3. 도로와 환경문제
⑴ 아스팔트 : 석유화학 공업의 산물로서 석유를 채굴하여 운반, 제조하는 과정에서 많은 에너지를 사용
⑵ 시멘트 : 원료인 석회석 광산을 개발하는 과정에서 생태계를 파괴하고 많은 에너지를 사용
에너지원으로는 거의 대부분 화석연료를 사용하므로 이산화탄소를 배출하고 지구온난화를 촉진시킨다. |
⑶ 로드 킬(road kill)의 위험성
․ 생태계 단절시켜 동물들의 이동통로 끊김
․ 동물이 차량 뚫고 들어와 운전자 사망, 연쇄교통사고 발생
․ 생태계 파편화로 동물들의 이동제한→근친교배→멸종 순으로 변화
⑷ 생태이동통로 : 생태계 단절의 문제를 해결하기 위해 인공적으로 만든 구조물
(육교형, 터널형 등)
⑸ 지하수의 저하
․ 도시지역에 만들어지는 도로는 빗물이 지하로 스며드는 것을 막아서 지하수위의 저하를 불러일으킨다는 점도 중요한 문제
․ 도시지역에서는 건물과 도로로 뒤덮여 비가와도 빗물이 지하로 스며드는 양이 제한적이어서 지하수가 형성되기 어렵게 된다.
4. 다른 교통수단의 환경문제 및 해결책
⑴ 지하철의 문제
․ 건설과정과 운영과정에서 에너지를 과다하게 사용
→ 화력발전소와 원자력발전소에서 생산된 전기를 사용하기 때문에 지구온난화를 촉진시키고 핵폐기물의 위험성을 증대
․ 지하수위의 저하 현상
→ 건설 중 지하수를 퍼내면서 공사, 그에 따라 지하수위 저하
⑵ 해상교통
․ 한꺼번에 많은 물자를 수송할 수 있다는 장점이 있는 반면, 사고가 나면 엄청난 환경손상이 예상됨
→ 배가 좌초하게 되는 경우 기름이 바다로 유출되어 생태계에 심각한 피해를 초래
- 소음 주원인
① 도로교통
② 항공기
③ 지하철(온난화, 핵폐기물 위험성)
④ 해상교통(원유운반→유출시 생태계 피해)
- 해결책으로 친환경적 교통수단 활성화 필요
① 자전거
② 노면전차, 지상철도
③ 카풀, Car Sharing 등을 통한 교통량 감축
< 공 란 >
제7강 화학물질과 환경문제 |
1. 생명 유지에 필요한 화학물질
가. 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N)
: 지구상에 존재하는 동식물의 조직을 구성하는 물질(특히, C와 N은 단백질을 구성하는 물질임)
ㅇ 단백질의 50%가 탄소이며, 탄소는 광합성작용을 통해 식물을 성장하게 만들고 태양에너지를 지구에 고정시키는 역할을 함
나. 규소(Si) : 지각을 구성하는 기초 단위인 광석·광물의 기본 물질, 대지 시멘트역할, 지각구성 원소 중 산소 다음 두 번째로 많은 물질
ㅇ 규소가 없으면 토양의 존재가 불가능(암석권의 주요 구성 성분임)
다. 생명체에 대한 원소의 유용성은 그 화학적 형태에 따라 달라질 수 있다.
ㅇ 수소, 탄소, 질소 세 가지 원소가 결합한 시안화수소(HCN)는 강한 독성을 띠게 되며, 미국 등에서는 공기 중의 허용농도를 10ppm으로 규제함
2. 생명을 위협하는 화학물질
□ 반수치사량(LD50)
ㅇ 유해 화학물질의 독성 표현 단위
ㅇ 모집단의 50%를 죽일 수 있는 1회분의 투여량
ㅇ 상대적인 독성
ㅇ 독성효과는 주입방식과 다른 화합물이나 영양소의 유무의 영향을 받음
=> 동물실험을 통해 독성을 연구하기 때문에 인간의 독성 복용량에 대한 정확한 지식은 부족함
※ 10대 유해물질 : 대기오염, 비소, 석면, 벤젠, 카드뮴, 다이옥신류, 불소, 납, 수은, 농약
⑴ 비소
- 강한 독성 때문에 무기질 살충제로 사용
- 여러 가지 물질이 함유된 광석 속에 들어 있으며 화산, 바다, 샘물 속에도 소량 포함
- 수용성 무기 비소는 급성 독성이 있어 중독이 될 경우 피부증상, 말초신경장애, 당뇨, 신장계통의 이상, 심혈관계통 질병, 암 등의 건강문제가 발생
- 유기 비소화합물은 해산물에 풍부하게 들어 있으며, 몸 안에 들어와도 신속하게 배출되기 때문에 건강에는 크게 해롭지 않음
- 무기 비소에 대한 노출(예시)
․ 비소의 농도가 높은 지하수를 마시는 경우 또는 이러한 물로 조리된 음식을 먹는 경우
․ 비소 함유가 높은 물을 사용하여 경작된 곡물을 섭취하는 경우 등
- 식수의 비소 농도 기준
․ WTO : 10㎍/물 1ℓ
․ 한국 : 0.05㎎/물 1ℓ (WTO 기준의 5배)
⑵ 벤젠
- 벤젠에 대한 노출은 급성 및 만성적인 질병을 발생(특히, 암 또는 재생불량성 빈혈)
- 직업 또는 가정에서도 노출
․ 자동차 연료나 솔벤트 같은 석유정제 산물 중에 벤젠이 함유되어 있기 때문
․ 흡연 및 간법흡연도 중요한 노출원에 해당
- 휘발성이 매우 크고 대부분의 노출은 호흡기를 통해 이루어짐
- 노출 방지책
① 대체 솔벤트 사용
② 벤젠이 함유된 제품을 사용하지 않도록 안내
③ 소비자제품에서는 벤젠이 함유되지 못하도록 규제
④ 금연정책
⑤ 건물은 주차장과 별개로 건축(자동차의 배출가스로 인한 오염 방지)
⑶ 카드뮴
- 신장, 뼈, 그리고 호흡기에 영향을 미치며, 사람에게는 발암물질로 분류됨
- 환경 중에는 낮은 농도로 존재하나, 인류의 산업 활동으로 인해 그 농도가 증가되었음
- 발생원으로부터 먼 곳까지 대기 중으로 이동 가능
- 생태계 중 연체동물과 갑각류에 축적이 잘 되며, 야채․시리얼․감자․고구마 등에서도 검출됨
- 사람에 대한 노출은 주로 오염된 음식 섭취, 흡연(간접흡연 포함), 작업환경 등이 영향을 미침
- 노출 방지책 : 카드뮴 재활용, 작업환경 개선, 금연 등
※ 이타이이타이병 : 일본 도야마현의 강 하류에서 발생한 카드뮴 중독으로 인한 공해병
(아연 광산에서 카드뮴을 제거하지 않고 버린 것이 원인임, 일본의 4대 공해병 중 하나)
⑷ 납
- 독성 중금속, 오염이 많이 되어서 여러 지역에서 다양한 문제를 발생시키고 있음
- 신경계, 조혈계, 소화기계, 심혈관계, 신장계통 등 다양한부위에 영향을 미침
- 저농도의 노출에서 회복할 수 없는 장애를 줄 수 있는 ‘어린이 납 노출 문제’가 있음
- 전 세계 질병의 약 0.6%를 발생시키는 원인
- 석유화학, 페인트, 배관, 땜질 등에서 납 사용량 감소 노력 덕택에 인체 내 납 농도는 상당히 감소되었으나, 개발도상국에서는 중요한 노출원들이 여전히 남아 있음
⑸ 부적절한 또는 과도한 불소
- 긍정적 효과 : 충치 예장
- 부정적 영향 : 치아의 에나멜과 뼈에 불소침착증이 발생
⑹ 수은과 미나마타병
- 수은은 다양한 형태로 존재 : 금속수은, 무기수은(염화수은), 유기수은(메틸수은, 에틸수은) 등
- 수은은 존재형태에 따라 각각 서로 다른 독성을 가지고 있음
- 신경계, 소화기계, 면역시스템, 폐, 신장, 피부, 눈 등에 영향을 미침
- WHO 기준
․ 성인 1인당(1주일 기준) : 수은 0.3㎎ 이하, 메틸수은은 0.2㎎ 이하
- 미나마타병
․ 1950년대 일본 구마모도 미나마타 시에서 발생
․ 공장폐수에 포함된 메틸수은을 정제처리하지 않은 상태로 하천으로 방류, 바다로 유입, 물고기 등에 농축, 인근 주민들은 농축된 어패류를 잡아먹게 됨으로써 질환 발생
․ (중국)1970년대 쑹화강이 수은에 오염되어 인근 주민들 피해(메틸수은 중독)
․ (이라크)1971~1972년 메틸수은 살균제로 처리된 종자열매를 먹고 3,000여명이 사망
⑺ 농약과 침묵의 봄
- 농약은 잡초를 제거하고 병충해를 예방함으로써 농산물 수확을 늘려 주는 이점이 있는 반면, 환경 중에 노출되어 생태계에 피해를 가져오는 단점도 있음
- 『침묵의 봄(Silent Spring)』(레이첼 카슨-Rachel Carson, 1962)
․ 농약으로 사용하는 화학물질의 위험성을 경고하면서 환경보전의 중요성을 강조
․ 무분별한 살충제 사용으로 파괴되는 야생 생물계의 모습을 공개(화학물질의 유해성을 강조)
․ 농약, 살충제, 제초제 등 화학물질의 심각한 남용행위와 그로 인해 인간이 치러야 할 대가를 고발
․ 유기염소계 살충제인 DDT의 피해사례를 제시
⑻ 환경호르몬(내분비계장애물질)
- 우리나라에서도 1998년 환경호르몬이 인류를 멸종시킬 가능성이 있는 물질로 이슈화 함
- 세계 3대 환경문제(전문가) : 오존층 파괴, 지구온난화, 환경호르몬
- DES(디에틸스틸베스테롤, Diethylstilbesterol)
․ 가장 처음 알려진 환경호르몬으로 여성호르몬과 같은 기능을 하는 합성물질
․ 태아의 생식기능을 교란시킨 사례(태아가 성장 후 질암 또는 성기기형이 발생)
- 환경호르몬으로 작용하는 물질의 다수를 차지하는 것은 의약품이 아닌 환경오염 화학물질임
(예. 다이옥신, PCB, DDT, 농약 등의 합성화학물질)
※ 잔류성 유기화합물(Persistent Organic Pollutants ; POPs)
o 스톡홀름 협약에 의해 지정된 물질 o 이 물질들은 오염원으로부터 아주 멀리까지 이동하여, 생태계에 축적되고, 먹이 사슬 속에서 농축됨 o 화학적 구조가 생명체의 호르몬과 비슷하여 생명체에 흡수될 경우 정상적인 호르몬의 기능을 교란시킴으로써 성기의 기형, 생식기능의 저하, 행동의 변화, 암 발생 등을 유발할 수 있음 |
□ 유해 화학물질로 인한 피해는 20~30년 이상 지난 뒤에 나타나는 경우가 대부분임
ㅇ 유해 화학물질들은 일반적으로 공기, 물, 토양, 그리고 유기체 내에서는 농도가 낮기 때문임
ㅇ 환경 속에서 지속적으로 존재하고, 생물학적 농축이 일어나 문턱 값을 넘어서면 문제가 됨
□ 유해 화학물질의 원천 : 폐기물 소각장, 화학공장, 농약 등
□ 화학물질에 대한 근본적인 해결책
① 합성화합물 개발과 사용을 줄이고, 아주 한정된 숫자의 화학물질만을 사용
② 플라스틱 제품을 재활용할 수 있는 유리, 토기, 금속으로 바꿈
③ 합성화학물질 제조방법 재구상(『도둑 맞은 미래』저자들 주장)
④ 자연에 순응하는 제2차 산업혁명 주장(독일의 브라운가르트, 미국의 맥도노)
비소 (As) | 강한 독성, 무기질 살충제로 사용, 유기 비소화합물(해산물, 해롭지 않음), 무기 비소에 대한 노출(지하수, 음식, 곡물 섭취) * 허용기준(한국) : 0.05㎎/물 1ℓ (WTO 기준의 5배) |
벤젠 | 급성 및 만성질병 발생, 암 & 재생불량성 빈혈 유발, 자동차연료 & 솔벤트 같은 석유정제산물에 함유, 휘발성 크고 호흡기 통해 노출, 흡연 및 간접흡연, 직업 & 가정에서도 노출 |
카드뮴 (Cd) | 이타이이타이병, 신장, 뼈, 호흡기 영향, 연체동물 & 갑각류 축적 잘됨, 야채, 시리얼, 감자, 고구마→낮은 농도검출 |
납 (Pb) | 독성 중금속, 오염 多, 신경계·조혈계·소화기계·심혈관계·신장계통 영향, 전 세계 질병의 0.6% 발생원인 |
불소(F) | 긍정(충치예방), 부정(치아 에나멜, 뼈에 불소침착증) |
수은 (Hg) | 미나마타병 : 일본의 4대 공해병의 하나→중추신경계·전신마비·언어장애·시각장애·보행장애 등 자궁내 태아 등 조기의 발육장애 일으킴, 신경계·,소화기계·면역시스템·폐·신장·피부·눈 영향, 물고기에서 발견되는 화학종→오염된 조개, 어패 섭취, 작업장에서 원소수은 증기 흡입할 때 이루어짐 |
농약 | DDT 피해사례 제시(레이첼 카슨→침묵의 봄), 제2차 세계대전이 낳은 부산물(곤충대상 실험), 이점(농산물수확 늘어남), 단점(생태계 피해) |
환경 호르몬 | 내분비계 장애물질, 오존층 파괴, 지구온난화와 더불어 세계 3대 환경문제, 먹이사슬 농축, 생태계 축적, 인간이 합성한 화학물질(다이옥신·PCB ·DDT, 농약 등), 멀리 이동가능, DES(제일 먼저 알려진 환경호르몬, 여성호르몬 기능함) 기름에 잘 녹는 지용성→오염된 생선, 육류의 지방질에 많이 들어있음 생명체 흡수 시→성기의 기형, 생식기능저하, 행동의 변화, 암 유발 ▪ 스톡홀름 협약에 의해 지정된 잔류성 유기화합물 |
◆ 세계 10대 유해물질
< 공 란 >
제8강 자원의 이용과 환경문제 |
□ 지구의 구조
⑴ 암석권 : 토양층을 포함하는 지각과 상부 맨틀로 구성
⑵ 수권 : 강, 호수, 바닷물 및 지하수를 포함
⑶ 대기권 : 지구를 둘러싸고 있는 대기의 층으로 지상 약 1,000㎞ 까지를 의미
□『성장의 한계』
- 1972년 지구의 미래를 비관적으로 예측한 로마클럽의 보고서
- 비관적 예측의 근거 : 자원의 고갈, 인구증가
□ 자연자원의 범주
⑴ 재생가능한 자원 : 태양에너지, 바람, 조류, 유수 등
⑵ 재생불가능한 자원 : 화석연료, 철․구리․알루미늄 등의 금속성 광물자원, 점토․모래․인산 등의 비금속성 광물자원
⑶ 잠재적 재생가능 자원
․ 자연적인 과정을 통해서 비교적 빠른 속도로 새로 보충될 수 있는 자원
․ 비옥한 토양, 식물과 동물, 신선한 공기, 담수호와 지하수 등의 깨끗한 물 등
□ 산업혁명 이후 내연기관의 발명과 20세기 산업자동화로 인해 환경오염의 심각성이 증폭됨
ㅇ 현대 가장 많은 환경오염을 유발하는 자원은 화석에너지 중 하나인 ‘석유’임
1. 인구와 자원
가. 인간 활동으로 인한 환경 부담
ㅇ 인구수, 1인당 자원소비량, 기술 등
ㅇ ‘기술’이란 얼마나 많은 자원이 사용되며 자원소비량에 따라 얼마만큼의 폐기물 또는 공해물질이 발생하는가를 의미
나. 인구감소에 따른 사회문제화 경향
ㅇ 사망률 감소 및 고령화 → 젊은 층 인구 감소, 노동력 감소 등 경제구조 왜곡 → 파국 우려
ㅇ (한국)출산율 : 가구당 1.2명(2008년 기준)으로 세계 최저수준
다. 대체수준출산율
ㅇ 통계적으로 한 쌍의 부부를 대체하게 될 자녀들의 수(2.1명)
ㅇ 선진국은 2.1명, 개발도상국은 2.5명 <= 생식연령에 도달하기 전 유아기에 사망하기 때문임
라. 생태학적 발자국(ecological footprints)
ㅇ 1996년 캐나다 마티스 웨커네이걸(Mathis Wackernagel), 윌리엄 리스(William Rees)가 고안한 지료로 한 사람이 밟고 선 땅의 넓이를 뜻함
ㅇ 육류와 에너지 소비가 많고 주거공간을 넓게 차지할수록 생태학적 발자국은 커진다.
ㅇ 인간이 살아가는 데 필요한 자원을 땅의 크기로 견주어 나타낸 것
․ 인간이 지구에서 살아가기 위해 필요한 의․식․주와 에너지․도로․폐기물 등 자원을 생산하고, 또 그것을 처리하는데 드는 비용을 토지 면적으로 환산한 것
ㅇ 부유한 선진국에 살고 있는 사람의 20%가 세계 자원의 86%를 소비
2. 재생불가능 자원
□ 지각에 한정된 양으로 존재하고, 이론적으로 완전히 소모될 수 있는 자원(공급량이 제한적)
▪ 에너지자원(화석연료, 원자력 등), 광물자원, 비금속 광물자원(석회석, 인산)
3. 석유자원의 한계
가. 킹 허버트(King Hubbert, 1956년)
ㅇ 미국 산유량이 1970년대 초에 최대값에 달한 후 감소할 것이라고 전망
→ 그의 예측은 1971년에 들어맞았음이 확인될 때까지 무시당함
나. 콜린 캠벨(Colin J. Campbell)
ㅇ 허버트 모델의 영향을 받아 석유 산유량 변화 관련 가장 신뢰할 만한 결과를 도출
ㅇ 세계 산유량도 미국의 경우와 마찬가지로 종 모양 곡선을 그린다고 전망함
ㅇ 분석도구
① 그동안 발견된 유전과 앞으로 발견될 유전의 누적매장량
② 그동안 해마다 생산된 석유의 양
□ 2000년의 석유 발견량은 연간 평균 8기가배럴, 소비량은 연간 평균 약 27기가배럴임
4. 석유와 환경오염
□ 유전의 생산과정, 원유 운반과정에서 환경오염 유발
⑴ 파이프라인의 파손, 유조선 및 유조차의 사고 등으로 석유누출에 따른 환경오염
⑵ 정유공장에서 휘발유 등의 연료나 화학공장의 원료를 생산하는 과정에서 대기오염물질(이산화탄소, 이산화황, 질소산화물 등) 배출
⑶ 자동차나 난방용으로 석유 사용에 따른 대기오염물질(이산화탄소, 황산화물, 질소산화물, 탄화수소 등) 발생
□ 화학물질의 생산과정 및 이용단계에서 환경오염 유발
⑴ 생산단계 : 화학물질 누출 → 생태계 파괴, 인명 사고 등
(예. 1983년 인도 보팔에서 발생한 화학공장 폭발사고)
⑵ 이용단계 : 화학물질의 독성으로 생태계 파괴, 소각 과정 시 독성물질 발생
(예. 1990년 대구 수돗물 페놀 오염 사고)
5. 석탄과 환경문제
□ 석탄 : 고생대, 중생대, 신생대 등 각 지질시대에 매장된 식물들의 잔해들이 퇴적되어 수억 년에서 수백만 년 동안 강한 열과 압력을 받아 생성된 것
ㅇ 매장량은 약 5,600억 톤으로 추정, 이는 170년 동안 사용할 수 있는 물량
□ 석탄의 피해
ㅇ 채광 작업자나 야적장 주변에 석탄 분진으로 건강 피해(규폐증, 진폐증)
ㅇ 수질오염 : 산성광산배수(AMD, 산성폐수)를 배출하여 생태계를 파괴시킴
ㅇ 런던형 스모그 현상 : 연소 때 발생하는 매연․아황산가스․일산화탄소 등이 안개와 합쳐 생김
6. 광물자원과 환경문제
□ 광물 : 자연적으로 생성된 물질로서 단단하고 일반적으로 결정형태를 가진 것
ㅇ 광물자원의 소비량은 기술문명의 발전과 인구증가에 따라 지수함수적인 급격한 증가추세임
(1750~1900년까지 광물 소비는 10배로 증가, 1900년대 이후는 13배로 증가)
□ 세계 모든 나라가 미국과 같은 생활수준에 도달하려면 주요 광물자원을 현재의 200배 정도 소비해야 함
ㅇ 전문가들은 현재의 소비수준이 계속된다면 75년 후에는 유용한 광물 가채매장량의 절반이 고갈될 것으로 추정
(고갈소요기간 : 납-22년, 구리-28년, 니켈-34년, 아연-20년, 주석-37년)
* 가채매장량(可採埋藏量) : 기술적․경제적으로 채굴 가능한 매장량을 의미. 부존량이라고도 함
□ 환경문제(에너지 문제와 직결)
① 노천채광으로 인한 생태계 파괴
② 비산먼지로 인한 환경피해
③ 폐광한 후 지반침하 가능성
④ 산성광산배수로 지역 지하수 오염
⑤ 독성원소(카드뮴, 코발트, 구리, 납, 수은 등)로 인한 오염
7. 산성광산배수(Acid Mine Drainage, AMD)
⑴ ph 6.0 미만, 총산도가 총알칼리를 초과하는 물로서 노천광산이 가동되었던 지역, 가동 중이거나 휴광 또는 폐광된 지역에서 유출되는 물로 정의
⑵ AMD는 철, 망간, 구리, 납, 아연과 같은 금속을 암석 또는 토양으로부터 용해하여 운반하기 때문에 오염을 확산시킴
⑶ 철산화물은 물의 색깔을 붉은 색으로 변화시키고, 물속에서 광선의 통과를 방해하여 광합성반응을 저해하거나 정지시켜 생태계에 피해을 주게 됨
⑷ AMD로 인한 하천의 수질의 낮은 pH, 낮은 용존산소량, 높은 용존물질량 등은 생물에의 치명적인 요소가 됨
8. 중금속 원소 오염
□ 카드뮴, 코발트, 구리, 납, 수은 등의 중금속이 생물학적 농축을 통해 문제를 일으킴
① 카드뮴–이타이이타이병
․ 일본, 납과 아연을 생산하는 광산에서 정련 시 발생한 폐석에 함유되어 있던 카드뮴이 하천을 오염시키고, 그 하천수를 이용해서 농사를 지은 쌀에 카드뮴이 농축되어 그 쌀을 섭취한 주민들에게 발병됨
․ 한국, 가학광산(경기 광명) 주변지역의 카드뮴으로 인한 토양오염 사례(1993년)
② 수은–미나마타병
․ 1980년부터 개발이 진행되고 있는 브라질의 사금광에서 수은 사용으로 주변 강이 오염
9. 석회석과 환경문제
□ 석회석
ㅇ 석회석의 주성분은 ‘탄산칼슘’이며, 생성방법에 따라 다음과 같이 분류
․ 화학적 석회암 : 지질시대를 통해서 바닷물에 녹아있던 탄산칼슘이 과포화 상태에서 침전되어 생성됨
․ 유기적 석회암 : 산호․석회질조류․석회질 플랑크톤 같은 생물들의 사체가 퇴적되어 생성된 것
ㅇ 가장 풍부한 비금속 광물자원으로, 가장 많이 쓰이는 용도는 시멘트의 원료임
ㅇ 폐기가스와 폐수를 정화하는 데 쓰이기도 하고, 석회를 만들거나 철광석을 제련하는데도 사용
□ 환경문제
① 노천채굴 방식으로 광산이 개발됨에 따라 생태계가 회복 불가능한 상태로 괴멸됨
② 비산먼지로 주변 환경에 악영향
③ 소음․진동 피해, 용수고갈, 수질오염,도로 파손 등
④ 온실가스인 Co2 다량배출(전 세계 Co2 배출량의 5% 차지)
(예) 27년째 석회석 채광으로 능선이 70여m 잘려 나간 강원도 자병산의 환경파괴 사례
10. 석면
⑴ 자연계에 존재하는 섬유상 규산광물의 무기물질
⑵ 내마모성, 내화성, 방연성 등의 특성이 있어 1990년대까지 건축, 자동차, 섬유제품 등 다양하게 사용되었음
⑶ 세계보건기구(WHO)가 정한 1급 발암물질
⑷ 한국에서는 2009년부터 생산 및 사용 금지
11. 우라늄
⑴ 원자력 발전의 에너지원
⑵ 2009년 전 세계 연간 소비량 7만 톤, 추출가능 매장량 547만 톤 → 앞으로 80년이면 고갈
⑶ 채굴과정 노출 → 암 유발
⑷ 원자력 발전소 가동 중 사고로 인해 외부로 노출될 경우 광범위한 방사능 오염지역 발생
12. 잠재적 재생가능 자원
⑴ 물, 공기, 숲, 토양, 동식물 등은 자연적인 과정을 통해 비교적 빠른 속도로 새로이 보충될 수 있다는 의미로 ‘잠재적 재생가능 자원’으로 분류
⑵ ‘생물종 다양성’(biological diversity)
․ 생명의 궁극적인 원천이며, 인간과 생태계 등의 생명부양시스템을 유지하는 필수적인 자원
․ 현재 지구상에서 발견되는 다양한 환경에서 가장 잘 살아남을 수 있는 종들로 구성
․ 지구상에 생명체를 유지시켜 주는 핵심적 역할 수행
⑶ ‘지속가능한 생산’
․ 잠재적 재생가능 자원의 공급능력을 축내지 않는 범위에서 무한히 사용할 수 있는 최고의 정도
․ 새로이 보충되는 속도보다 소모되는 속도가 빠르지 않게 하는 것이 중요
→ 소모되는 속도가 빠르게 되면 점차 고갈되어 감
⑷ ‘환경파괴’
․ 자연적인 보충 속도를 초과해서 자원을 사용하면 이용가능한 공급량이 줄어들기 시작함
⑸ ‘공유지의 비극’(The Tragedy of the Commons)
․ 1968년 미국 생물학자 가렛 하딘(Garrett Hardin)이 발표
․ 공공소유 자원의 파괴의 위험성을 지적
․ 잠재적 재생가능 자원은 지속가능한 생산율을 넘어서서 사옹하게 되면 인간의 시간 범주에서 재생이 불가능한 상태가 될 수 있어 공유지의 비극이 발생하게 됨
13. 재생가능 자원
⑴ 태양에너지, 바람에너지 등의 재생가능에너지가 유일하며, 핵심은 태양에너지임
⑵ 지구상 에너지의 99%를 태양이 제공
⑶ 수동적 이용(태양열의 이용), 능동적 이용(태양광 발전 등) 모두 환경문제가 발생하지 않음
14. 문제의 해결
⑴ ‘피의 다이아몬드’(blood diamond)
․ 1991~2002년 아이아몬드를 둘러싼 아프리카 시에라리온의 내전으로 10만 명 이상의 희생자 발생
․ 분쟁지역에서 생산되어 그 수입금이 전쟁 수행비용으로 충당되는 다이아몬드를 지칭
=> ‘킴벌리 프로세스 인증 체계(KPCS : Kimberly Process Certification Scheme)’ 가동
․ 다이아몬드 원석의 수출입에 관한 사항을 협의․조정하는 국제적인 협의체
⑵ ‘피의 콜탄’
․ 휴대전화 배터리에 사용하는 원료(‘콜탄’이라는 광물자원에 포함되어 있는 탄탈륨)를 둘러싼 콩고민주공화국의 유혈분쟁
․ 1990년대 말부터 2000년대 중반까지의 내전, 수백만 명이 희생됨
⑶ ‘제2의 태양시대’
․ 현대의 기술들을 접목해서 태양에너지를 사용하는 현재를 일컬음
< 공 란 >
제9강 원자력의 이용과 환경문제 |
1. 원자력의 평화적(?) 이용
⑴ 냉전체제 하에서 소련이 핵무기 제조에 성공하면서 군비경쟁으로 핵무기가 증가하자 아이젠하워 미국 대통령이 1953년 유엔회의에서 ‘원자력(핵)의 평화적 이용’을 제안
⑵ 지구종말시계
․ 미국 시카고대학에서 발행하는 핵과학회지 『불리틴(The Bulletin of the Atomic Scientists)』의 표지에 실려 있는 일러스트 시계로 핵전쟁의 위기를 상징적으로 알려주고 있음
․ 핵전쟁으로 인류가 사라지는 시점이 시계의 자정이며, 2010년 초의 시각은 ‘자정 6분 전’임
․ 잡지를 발행(격월)할 때마다 지구 곳곳에서 진행 중인 핵실험이나 핵무기 보유국들의 동향과 감축 상황을 면밀히 살펴 분침을 조정함
2. 핵분열에너지(한국 : 설비용량 기준으로 세계 6위)
⑴ 핵분열을 이용한 원자력발전은 아무리 개량, 발전시킨다고 해도 환경문제를 근본적으로 해결하는 데는 도움을 줄 수 없다
⑵ 원자력발전소 건설 장애 요인
․ 품위가 낮은 우라늄 원석에서 우라늄을 추출해 낼 경우 핵 발전으로 생산할 수 있는 에너지의 30배를 소모하기 때문에 경제성이 없어짐
․ 원자력발전소에서 나오는 핵폐기물에 대한 안전대책 부재
⑶ 핵폐기물 처리의 문제
① 고준위폐기물
․ 사용 후 핵연료를 재처리하고 남은 부산물로 방사능함유량이 폐기물 중 가장 높음
․ 천연의 우라늄 수준이 되는데 30만 년 소요
② 고준위 방사성폐기물
․ 사용 후 핵연료와 같이 방사능 함유량이 높은 폐기물
③ 중저준위 방사성폐기물
․ 원전 내에서 사용된 작업복 등
3. 원자력발전소 안정성의 문제
⑴ 美. 펜실베니아주 스리마일 섬 원자력발전소 사고(1979.3월)
․ 노심(爐心, 원자h에서 핵분열 연쇄반응을 일으켜 열에너지를 발생하는 부분)이 거의 녹아 버릴 정도의 사고
․ 기계결함, 인간의 가동 실수
․ 방사성 물질 대기 노출로 5만 명 대피명령, 5만 명 자발적 피신
=> 종래 10만 로(爐)/년에 한 번밖에 생기지 않는다는 확률론이 잘못되었으며, 원자력발전 사고의 위험성이 그동안의 다른 설명보다 훨씬 큰 것이라는 사실이 입증됨
⑵ 구소련 체로노빌 원전 사고(1986.4월)
․ 원자로가 녹아 내리는 사상 최악의 원전사고
․ 긴급발전용 터빈 실험도중 발생한 것으로 잘못된 기술과 인간의 과오에 기인
․ 나가사키와 히로시마 원폭 방사능 방출량의 50배에 이르는 방사능이 방출
․ 반경 30㎞ 이내의 거주자 모두 이주
․ 적게는 14,000명~많게는 47만 명 정도의 사람이 암으로 사망할 것으로 추산
=> 원전의 위험성을 적나라하게 드러낸 사고였음. 이 사고를 계기로 국제적인 원자력안전에 관한 협약(원자력 사고의 조기통보, 원자력 사고 비상지원)이 체결됨
⑶ 日. 후쿠시마 원전 사고(2011.3월)
․ 체르노빌에 버금가는 원전사고
․ 지진 후 쓰나미로 인한 전기계통 정지, 냉각수 공급 중지
․ 반경 30㎞ 대피령
=> 안전대국이라고 불리는 일본에서의 사고로 원전의 안전성에 대한 재검토가 전세계적으로 일어남
4. 핵융합에너지
: 서로 다른 2개의 핵을 결합시킬 때 나오는 에너지, 핵분열에너지의 반대, 꿈의 에너지
⑴ 핵융합발전 가능성이 거의 없는 이유
① 폐쇄공간 안에서 지속적으로 진행될 수 없음
② 주로 연구되고 있는 것은 중수소–3중수소 반응이며, 3중수소는 리튬으로 만드는데 리듐은 우라늄만큼 희귀한 재생불가능한 자원임
③ 대형 핵융합로에서 연간 250톤의 핵폐기물이 만들어짐-핵폐기물 처리문제 발생
⑵ 핵융합은 안전한 것일까?
․ 미국, 소련의 수소폭탄 실험성공(1953년)으로 ‘지구종말시계’는 ‘자정 2분 전’까지 당겨짐
․ 중수소-3중수소 융합 반응은 1억℃에서 발생함
→ 이런 고온과 방대한 양의 방사선을 지속적으로 감당할 수 있는 물질은 아직 없음
⑶ 핵융합이 실용화된다면 지구온난화 문제가 해결될 수 있을까?
․ 이산화탄소가 방출되지 않을 것은 분명함
․ 그러나 값싸고 깨끗하며 고갈될 염려가 없는 핵융합발전이 도입되면 에너지 소비가 크게 증가할 것이기 때문에 지구는 뜨거워질 수밖에 없음
5. 방사성폐기물 처분의 무제
⑴ 저준위 핵폐기물
․ 유해성이 없어지려면 최소 100~500년간 안전하게 보관해야 함
⑵ 고준위 핵폐기물
․ 방사능, 방사선 방출로 수천 년 동안 안전하게 처분해야 함
․ 플루토늄-239가 재공정 중에 제거되지 않은 경우는 약 24만 년을 안전하게 저장해야 함
⑶ 핵폐기물 처리에 대한 하비 브룩스(美. 하버드大 교수)의 주장
․ “궁극적으로 원자력이 사회적으로 받아들여지지 않는다면, 그것은 주로 대중이 핵폐기물 처분문제를 제대로 이해했기 때문일 것이다.”
⑷ 세계 어느 나라도 아직 핵폐기물을 안전하게 처리하는 방법을 찾지 못하고 있음
=> 과학자들은 아직 핵폐기물을 안전하게 저장할 방법에 대해서 의견의 일치를 보지 못하고 있음
(기술적으로 가능하다↔최대 20만 년 이상 안전이 보장되지 않는다)
6. 핵에 대한 이해
□ 원자력 추진론자들은 현재 인류가 이용하는 에너지원 중 효율 대비 가격 경쟁력이 가장 높다고 주장
→ 현재까지의 결과로 본다면 비용 측면에서 경쟁력이 높다고 할 수 없음
․ 원자력발전소의 해체비용은 원자력발전소에 들어가는 총비용의 1/3을 차지하며, 핵폐기물을 처분하는 비용까지 고려하면 화석연료에 비해 2~3배 가량 비싼 편임
< 공 란 >
제10강 환경문제와 생활양식 |
▪ 환경문제의 근본원인 : 현재의 포디즘(Fordism)적인 대량생산과 대량소비
▪ 브레턴우즈 체제 : 현재 생활양식은 ‘번영에는 고정된 한계라는 것이 없다’고 하는 경제 패러다임에 기초하고 있어, 지구환경을 점차 악화시켰다
1. 생태계
⑴ 생태계(ecosystem) 란 : 생물과 그것을 둘러싼 무생물적 환경으로 이루어진 계
① 다양한 생물종들 사이에서 상호작용 일어남
② 생물과 무생물적 환경 사이에도 상호작용 일어남(육지생태계, 해양생태계, 하천생태계, 숲생태계, 사막생태계 등)
③ 각 생태계는 환경조건에 따라 다양한 생물들로 구송되고 복잡하게 얽혀있다
⑵ 창발성(emergence) : 생태계 내부의 요인에 의해 새롭게 생기는 성질
① 외래종이 들어오면 이 외부의 경쟁자를 배척하기 위해 개별적으로는 가지고 있는 않은 능력을, 각 종(species)이 협동하여 생태계 전체의 새로운 능력을 만들어냄
→ 이는 종의 소멸을 가져오기 보다는 생태계의 다양성을 증가시킴
② 생태계가 가지고 있는 상호연결성에 의해 나타나는 자체 조절기능에 의한 것임
③ 생태계는 어느 누구의 의도적인 조정 없이 내부의 상호연결을 통해 자체 조절되며 스스로가 발전함
⑶ 환류(feedback) : 입력된 에너지가 생태계의 먹이사슬 한 단계에서 소비되고 그 단계의 구성원이 다시 다음 단계 구성원의 새로운 에너지원이 되면서 이루어지는 에너지의 전체적 순환과정
긍정환류 | 부정환류 |
․ 에너지 투입-산출-투입 과정이 지속되면서 먹이사슬의 각 단계에 있는 개체들이 성장하고 생태계 전체가 자기갱신을 하는 과정 ․ 체계는 끊임없이 자기 갱신을 통해 양적성장과 질적 변환을 함 ․ 각 개체 역시 자신의 낡은 한계를 벗고 새로운 개체로 변환함
| ․ 생태계의 구성원들이 변화하고 발전하면서 자칫 초래될 체계의 불안, 불균형 파괴를 제어하는 과정임 ․ 서로 연결된 구성원들이 에너지의 투입-산출-투입의 고리를 통해 어느 하나가 변동하면 다른 것들이 함께 변동하여 전체관계가 유지 ․ 생태계의 전체 관계는 임계 수준을 넘어 파괴되지 않고 균형을 회복하고 유지함 |
⑷ 생물다양성(biodiversity) : 인간사회에 주는 다양한 혜택 중 하나로 경제적 활동을 영위하는데 중요한 요소
① 유전적 다양성(genetic biodiversity) : 단일 종 안에서 개체들 간의 유전적 구성에 변이가 일어난 결과 나타나는 다양성
② 종 다양성(species biodiversity) : 여러 서식지에 존재하는 종들 사이에 나타나는 다양성
③ 생태계 다양성(ecological biodiversity) : 서로 간에 상호작용하고 무생물과도 상호작용하는 생물군집들 사이에 나타나는 다양성
2. 지구의 생명체 부양체계
⑴ 4개의 권역 : 대기권, 수권, 암석권, 생물권으로 구분
① 대기권 : 지표로부터 대류권, 성층권, 중간권, 가장 바깥쪽의 열권
* 오존층-성층권 아래 부분, 유해 자외선 차단
* 오로라-우주로부터 들어오는 전자 또는 양성자가 지구의 공기분자와 충돌해서 빛을 내는 현상
② 수권 : 모든 생물체에 물 제공,
③ 암석권 : 지구의 고체부분(중심인 핵, 하부맨틀, 상부맨틀, 지각으로 구성) 중 상부맨틀과 지각을 일컬음
* 지각-식물생장에 필요한 영양소 공급원인 토양을 만듦
④ 생물권 : 생물체들 사이, 생물과 그것을 둘러싼 무생물적 환경사이에 상호작용이 일어나 생태계를 이룸
⑵ 생명유지 3가지 요인 : 태양에너지, 물질의 형태적 순환 또는 영양소(생물지화학적 순환), 중력
① 태양에너지 : 식물의 광합성작용에 의해 물질 내에 축적
→ 먹이사슬을 통해서 변환
→ 저질의 에너지 형태로서 주위환경으로 방출
→ 궁극적으로는 적외선으로서 우주로 방출
ㅇ 에너지는 순환하지 않고 한쪽 방향으로만 흐르는 특성을 가지고 있으며, 먹이사슬의 상위단계로 진행되면서 에너지의 총량은 연속적으로 감소하게 됨
(영양단계에서 다른 영양단계로 전이될 때 80~95% 에너지 손실이 발생)
※ 생태적 효율 : 한 영양단계에서 다른 단계로 전이될 때 쓰이는 에너지의 백분율
② 물질의 형태적 순환 : 생물체의 형태를 유지하고 생존을 위해 필요
* 생물지화학적 순환 : 생물–지구-화학적 순환을 의미
③ 중력 : 지구 대기권 유지, 모든 화학물질을 아래로 향하게 하여 물질순환이 가능
3. 인간이 변화시키는 생태계 - 산업혁명이 전환점이 됨
⑴ 생태계를 변형시키는 행위 : 도구의 발명, 불의 이용, 문자의 발명, 농업혁명, 산업혁명
▪ ‘잘못된 적응(maladaptation)’(모리스 고들리에, 프랑스 인류학자)
: 사육하는 소의 두수가 사회적 위세에 직결된 부족사회에서 사람들이 소를 계속 증가시키다가 급기야는 초지 생태계를 파괴하고, 그 때문에 인간사회가 지속되기 어려워진 동아프리카의 사례
4. 경제와 생태계(19 세기 영국에서 출발한 경제학)
⑴ 데이비드 리카도(David Ricardo, 영국) : 영국 입장에서 자연자원을 무한하다고 가정하여 무한한 상품생산을 논하는 경제학을 탄생
① 19세기 : 식민지 확장→산업혁명 성공→전지구적인 자연자원의 수탈
: 생태계 변화(환경위기, 생태계의 위기)
② 일본 : 서양발전 받아들임→한국, 중국 등 식민지하여 자연자원을 수탈, 한국에서 호랑이, 늑대가 멸종된 결정적 요인
⑵ 단기적인 이윤추구 : 자본투자→목적→이익
① 경제적 합리성 : 이익이 돌아오기까지의 기간 동안 발생하는 이자율 감수(삭감비율)
② 단기적 이익 추구
③ 최소의 투입으로 최대의 산출을 추구
5. 생태계의 경제적 가치
▪ 경제학 : 숲, 습지, 강, 바다 등 생태계가 가지고 있는 혜택이 얼마나 되는지 계량하지 못하는 것이 최대의 약점이다
⑴ 숲 생태계 : 생물들의 항구, 홍수조절, 기후조절
⑵ 갯벌 생태계 : 생물종 다양성, 어패류의 산란장, 오염물질 정화
⑶ 생태계 경제적 가치에 관한 연구 : 전 세계의 연간 총생산량에 해당하는 액수(33조 달러)
→ 생물학자들은 지구상의 동식물종 1/5이 30년 이내에 사라질 것이라고 경고함
6. 생태적 합리성과 적정한 사회
⑴ 생태적 합리성 : 환경문제에 자각 일어나고 생태계의 균형에 대한 합리적인 인식이 중요해지면서 등장한 개념
ㅇ 생태적 합리적 행위란 생태계의 부정환류를 보장함으로써 생태계의 균형을 유지하고 적정한 발전을 이루도록 하며, 그 토대에서 인간의 경제와 사회문화체계가 유지되고 발전되도록 하는 것
ㅇ 단기적 결과에 대한 예측보다 먼 미래의 결과에 대한 예측을 중시함
⑵ 적정한 사회 : 탈물질화와 재사회화의 사회, 생태적 합리성을 구현할 수 있는 사회
ㅇ ‘지속가능한 발전 연구소’(캐나다 브리티시 콜로비아大)가 제시한 해결책
① 탈물질화 : 인간의 생활양식을 대량의 물질소비에서 벗어난 단순생활로 다시 체계화하는 것
1단계 | 효율성 혁명 | 기술적 진보, 생활양식 변화, 재활용·재사용을 통한 물질과 에너지를 낭비하지 않음 |
2단계 | 생태산업혁명 | 물질과 에너지 자원을 효율적으로 이용하여 환경의 퇴화와 오염을 감소 |
3단계 | 효율성 혁명 | 지구의 모든 사람들의 기본적인 욕구를 총족시키기 위해 노력하고, 의미있는 삶을 영위하기 위해 실제로 얼마나 많은 자원이 필요한가를 질문 |
4단계 | 인구 통계학적 혁명 | 인구크기·중가율→인간과 다른 생명체에 대한 지구의 수용능력과 균형에 기초 |
② 재사회화 : 사람들이 환경 친화적인 생활양식을 가질 수 있도록 다시 사회화 하는 것
ㅇ ‘환경혁명’이 가능하게 하려면 ‘생태적으로 사고하고 생태적으로 행동하라’는 생태적 합리성의 행동원리를 실천하는 것이 환경 위기 시대의 우리의 생활양식의 기본이 되어야 함