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오존이란

2009-04-01

오존은 산소원자가 세 개 모여 이룬 물질입니다. 공기중의 산소는 산소원자가 두 개 모여 이룬 분자입니다. 이 산소 두 개 짜리 분자는 안정한 데에 비해 산소원자 세 개 짜리인 오존은 불안정합니다.

1872년에 화학적 조성이 밝혀진 이 오존은 자극성이 있는 연푸른 색의 기체로 낮은 농도에서도 폭발하는 성질이 있고 또 몸에 매우 해롭습니다. 농축되어 있는 오존은 매우 불안정하고 반응성이 커서 제조하기도 어렵고 위험합니다. 오존 기체는 섭씨 100도 이상의 온도나 실온에서도 어떤 물질이 촉매로 작용하면 매우 빨리 분해됩니다. 오존은 여러 가지 면에서 산소와 성질이 비슷하지만 반응성은 더 크므로 매우 강한 산화제로 이용되기도 합니다. 여러 가지 물질을 탈색하는 성질이 있어 빨래할 때 사용하기도 합니다.

오존은 대기에도 항상 아주 적은 양이 존재했었습니다. 그런데 대기층 가운데 고도 25km 이상에 존재하는 성층권 가운데 오존이 큰 밀도로 존재하는 곳이 약 40km 두께로 존재하고 있습니다. 특별히 이 층의 이름을 오존층이라고 부릅니다. 이 오존층은 태양으로부터의 자외선을 흡수하는 일을 합니다. 즉 자외선은 산소 분자를 파괴하여 산소 원자(정확하게는 산소 이온)를 만들고 이 산소 이온이 분해되지 않는 산소분자와 결합하여 오존을 만듭니다. 이렇게 만들어진 오존은 또 자외선에 의해 산소분자와 산소원자로 분해되는 것입니다. 이렇게 오존층에서는 산소 분자가 분해되고, 그래서 만들어진 오존이 또 분해되는 일이 끊임없이 반복됩니다. 이 일에 자외선은 결정적인 역할을 하고 있는 것입니다. 그래서 이 오존의 반응에 사용되는 자외선은 지표에까지 갈 수 없는 것입니다.

지표면에 도달하는 자외선의 파장은 그 이상의 것입니다. 그러므로 아주 높은 파장부터 가시광선의 영역임을 상기하면 지표면에 이르는 자외선은 매우 극히 작은 양이 되는 셈이죠. 바로, 이 지표면에 도달한 자외선이 나쁜 균도 죽이고 뼈를 튼튼하게 하는 비타민 D도 만드는 중요한 일을 수행하는 것입니다. 그래서 햇빛을 제대로 쬘 수 없는 북유럽을 포함한 서양에서는 이 햇빛을 온몸으로 받기 위한 선탠을 광적으로 즐기기도 합니다. 태양의 모든 자외선이 오존층에서 흡수되지 못하고 그대로 지표면에 도달한다면 대부분의 생물이 죽거나 큰 피해를 면치 못할 것입니다.

만약 반대로 오존층이 형성되지 않았다면 지구상에는 어떤 생물체도 생성되지 못했을 수도 있습니다. 그런데 현재 대기 오염 물질 가운데 프레온 가스, 할론, 질소산화물들이 이 고마운 오존층을 위협하고 있습니다. 이들 물질은 산소 이온에 산소 분자보다 훨씬 더 강력하게 결합하는 물질을 가지고 있습니다. 그래서 분해된 산소 이온이 오존으로 결합되는 것을 방해하여 산화염소, 산화브롬 등의 물질을 만들거나 불안정한 오존분자를 공격해 산소분자와 산소 이온으로 분해하고 이 산소 이온이 다른 염소와 브롬과 같은 물질과 결합해 다른 산화물들을 만들어버립니다.

이렇게 되면 오존이 줄어들게 되고 오존이 줄어들면 오존층이 엷어지게 되며 심지어 구멍이 뚫려 아주 짧은 파장의 자외선이 지표면에 도달하게 되는 것입니다. 오존층을 파괴하는 물질의 사용을 규제하자는 운동이 선진국 중심으로 전개되고 있고 우리 나라에서도 1999년 7월부터 프레온 가스를 냉매로 사용하는 기기의 생산이 중단되는 등 각종 움직임이 진행중입니다. 또 오존층에 대한 연구가 발전되어 최근 자연에 존재하는 브롬이 오존층의 또 다른 적임이 발견되기도 했습니다.

대기권에서 이렇게 착하고 이로운 일을 하는 오존이 대기 중에서는 어떤 일을 할까요? 최근 들어, \\\\'오존주의보\\\\', \\\\'오존경보\\\\'로 오존에 대해 경계를 하라고 하는 것을 보면 대기 중의 오존은 우리에게 좋지 않은 영향을 미치는 것이 분명합니다.

대기 중의 오존은 성층권의 오존이 지표면으로 온 것이 아닙니다. 이 오존은 자동차 배기 가스의 주성분인 질소 산화물이 자외선에 의해 분해될 때 나온 산소 이온이 공기 중의 산소 분자와 결합하여 발생합니다. 이것은 대표적인 대기 오염물질입니다. 오존주의보는 오존농도가 0.12ppm일 경우이고, 오존 경보는 0.3ppm일 경우에 내려집니다. 대기 중의 오존은 건강한 사람에게는 큰 영향이 없지만 노약자, 어린이에게는 매우 위험합니다. 오존 농도가 0.1ppm일 경우 그 다음날 사망자가 7%가 증가한다는 연구 결과가 나오기도 했습니다. 그리고 오존주의보가 발령된 때는 건강한 사람이라도 눈물, 기침이 나고 오존 경보 발령 수준에 이르면 어린이 노약자는 두통, 폐기능 저하, 시력 저하 등의 피해를 볼 수 있습니다. 이 오존이 몸에 해로운 것은 오존이 분해될 때 떨어져 나오는 산소 이온 때문입니다. 체내에서 이 반응이 일어날 경우 이 산소 이온은 세포를 파괴시켜 특히 호흡기에 치명적이죠. 따라서 천식, 폐기종 등 호흡기 질환을 앓고 있는 사람들에게는 이 오존은 천적입니다. 그러므로 오존주의보가 발효되면 외출을 하지말고 특히 여름날 오후 3시 정도는 오존의 농도가 최고가 되는 시점이므로 외출, 운동을 하지 않는 것이 좋습니다.

#산소이온 #오존 #오존주의보 #오존층 #오존층파괴 #자동차 배기가스 #자외선흡수 #프레온가스

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