개념 한 쪽
대기환경기사 오존층 파괴 원인 물질 — 프레온·할론과 파괴 지수
오존층 파괴 원인 물질 세트는 「무엇이 얼마나 강하게 파괴하는가」를 묻는다. 염소를 품은 물질이 분해되며 오존을 연쇄적으로 깨뜨린다는 원리 위에, 물질 이름과 화학식, 파괴 지수(ODP)의 크기 비교가 얹힌다. 대체 물질이 정말 안전한지도 함께 물어진다.
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뜻
파괴는 염소 원자에서 시작된다. 프레온가스 같은 물질은 대기 중에서 분해되며 염소 원자를 방출하고, 이 염소 원자가 자유라디칼이라는 매우 활발한 상태로 변해 오존 분자를 연쇄적으로 파괴한다. 오존층 파괴물질이 자유라디칼을 만든다는 사실 자체가 출제 근거가 된다.
물질 이름은 화학식과 함께 외운다. CFC-12는 프레온 12로 불리며 탄소 원자에 불소 2개와 염소 2개가 결합한 CF2Cl2 구조이고, CFC-11은 CFCl3이다. 염화불소탄소(CFC) 계열에서 파괴 능력을 재는 기준은 CFC-11의 오존층 파괴 지수(ODP) 1.0이다. 이 기준에서 가장 강한 것은 할론으로, 특히 할론-1301의 ODP는 10~16 수준에 이른다. 메틸클로로포름이나 사염화탄소도 오존층 파괴물질이지만 할론보다는 파괴 지수가 낮다. 「오존층 파괴능이 가장 큰 물질」을 물으면 할론을 고른다.
대체 물질의 한계도 쟁점이다. HCFCs는 수소·염소·플루오린·탄소로 구성된 할로카본으로 프레온가스의 대체재로 쓰이지만, 여전히 염소를 포함하고 있어 분해될 때 염소 라디칼을 방출한다. 그래서 파괴 능력이 아예 없다고 할 수 없고, ODP는 낮지만 0이 아니다. 이와 달리 완전 대체제인 HFCs는 ODP가 0이다 — 「대체 물질이므로 무해하다」고 단정한 선지가 함정이 되는 지점이다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 화학식 매칭 — CFC-12를 CF2Cl2로, CFC-11을 CFCl3으로 연결하고 다른 계열의 식을 섞어 놓는다. ② 파괴 지수 비교 — 할론의 ODP가 CFC보다 훨씬 크다는 순서를 뒤집거나, 기준 물질(CFC-11)을 바꿔 놓는다. ③ 대체 물질 판단 — HCFCs의 파괴 능력을 0으로 적거나, 염소를 포함하지 않는다고 적은 선지가 오답이다.
자주 묻는 물음
- 오존층 파괴 지수(ODP)가 가장 큰 물질은 무엇인가요?
- 할론입니다. CFC-11의 ODP를 1.0으로 두는 기준에서 할론-1301의 ODP는 10~16 수준으로, 프레온가스나 메틸클로로포름·사염화탄소보다 훨씬 강하게 오존층을 파괴합니다.
- CFC-12의 화학식은 무엇인가요?
- CF2Cl2입니다. 프레온 12로도 불리며 탄소 원자에 불소 2개와 염소 2개가 결합한 구조입니다. CFC-11은 CFCl3이므로 두 물질의 화학식을 바꿔 놓은 선지에 주의해야 합니다.
- HCFCs는 오존층을 파괴하지 않나요?
- 파괴할 수 있습니다. HCFCs는 프레온가스의 대체재로 쓰이지만 여전히 염소를 포함하고 있어 분해될 때 염소 라디칼을 방출하므로, ODP는 낮지만 0이 아닙니다. 완전 대체제인 HFCs는 ODP가 0입니다.
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