개념 한 쪽
대기환경기사 광화학 오염물질의 특징 — 오존의 거동과 일변화·배경농도
광화학 오염물질의 특징 세트는 「만들어진 뒤 어떻게 움직이는가」를 묻는다. 시간대별 농도 곡선, 배경농도의 수준, 생성 뒤 소멸하는 성질이 쟁점이고, 오존의 지위(지표 물질이자 온실가스)와 PAN의 성질이 함께 나온다.
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뜻
오존은 대류권에서 만들어진 뒤 오래 머물지 않는다. 자동차 배기가스나 공장에서 나온 질소산화물과 휘발성유기화합물이 햇빛을 받아 광화학 반응으로 생성되고, 로스앤젤레스 스모그 사건에서 처음 확인된 이래 광화학 스모그의 지표 물질로 쓰이며 온실가스로도 작용한다. 다만 반응성이 매우 강해 대기 중 다른 물질과 반응하거나 지면으로 침적되어 제거되므로, 「소멸하지 않고 계속 축적된다」고 적은 선지는 성질과 정반대다. 성층권 오존이 자외선을 막는 것과 달리 대류권 오존은 오염을 일으키는 쪽이라는 위치별 구분도 함께 물어진다.
배경농도는 오염 농도와 눈금이 다르다. 인간 활동의 영향을 받지 않은 자연 상태의 지표 오존 배경농도는 ppb 수준으로 매우 낮고, 0.1~0.2ppm이나 1~2ppm은 오염이 진행된 조건에서나 나오는 값이다. 배경농도를 0.1~0.2ppm이나 1~2ppm으로 적은 선지가 함정이고, ppm과 ppb의 단위 차이를 확인하는 것이 먼저다.
일변화 곡선은 시간 순서로 외운다. 낮 시간대 초반에는 태양광이 강해 일산화질소(NO)가 빠르게 산화되므로 NO 농도가 정오 전후에 최대가 되고, 오후 3시경에는 이산화질소가 광분해되어 오존 생성이 활발해지면서 오존 농도가 정점에 이른다. 알데하이드는 초기 반응에서 생기고 PAN 같은 2차 오염물질도 이 과정에서 만들어진다 — NO의 최대 시각을 오후로 옮겨 적은 선지가 오답이다. PAN은 광화학 스모그의 주요 성분으로 자극성이 강하고, 같은 계열의 PBN보다 눈에 대한 자극이 훨씬 강하며 분자식이 CH3COOONO2로 제시된다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 거동 뒤집기 — 반응성이 강해 쉽게 제거되는 오존을 «축적된다»고 적은 선지가 대표적이다. ② 농도 눈금 — 배경농도를 0.1~0.2ppm이나 1~2ppm으로 적거나 ppm·ppb를 바꿔 놓는다. ③ 일변화 시각 — 일산화질소 최대를 오후 3시로, 오존 최대를 정오로 바꿔 적은 선지가 오답이다.
자주 묻는 물음
- 대류권 오존은 왜 계속 쌓이지 않나요?
- 반응성이 매우 강해 대기 중 다른 물질과 반응해 분해되거나 지면으로 침적되어 제거되기 때문입니다. 광화학 반응으로 생성되지만 생성과 소멸이 함께 일어나므로 장기간 축적되지 않습니다.
- 지표 오존의 배경농도는 어느 정도인가요?
- 인간 활동의 영향을 받지 않은 자연 상태 기준으로 ppb 수준이며 오염 농도보다 훨씬 낮습니다. 0.1~0.2ppm이나 1~2ppm은 오염이 진행된 조건의 농도이므로 배경농도로 적으면 틀립니다. ppm과 ppb의 단위 차이를 확인하는 것이 먼저입니다.
- 광화학 오염물질의 농도는 시간에 따라 어떻게 변하나요?
- 낮 시간대 초반에는 태양광이 강해 일산화질소가 빠르게 산화되므로 NO가 정오 전후에 최대가 되고, 오후 3시경에는 이산화질소의 광분해로 오존 생성이 활발해져 오존이 정점에 이릅니다. 알데하이드는 초기 반응에서 생성되고 PAN 등 2차 오염물질도 함께 만들어집니다.
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