서울시에 산성비가 내리고 있다. 이때 산성비의 기준이 되는 pH는?
- 7.0 이하
- 6.5 이하
- 5.6 이하
- 4.5 이하
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문항은 산성비 판정 기준이 되는 pH 값을 묻고 있다. 자연 상태에서 이산화탄소 평형에 의해 형성되는 빗물의 pH는 약 5.6이고, 이보다 낮은 값을 산성비로 본다.
산성비는 중성인 순수한 빗물(pH 5.6)보다 더 산성이 강한 비를 의미한다.
개념 한 쪽
대기환경산업기사 영향 및 피해 — 산성비·pH·SO2·부식
산성비는 대기 중의 황산화물이나 질소산화물이 빗물과 반응하여 pH가 낮아진 비를 의미한다. 기준 pH는 자연 상태의 빗물 pH 5.6이며, 이 값 이하이면 산성비로 판정한다. 산성비는 금속 부식, 건축물 손상, 식물 피해 등 다양한 경제적·생태적 피해를 야기한다. 특히 습도가 높을수록 아황산가스(SO2)에 의한 부식 피해가 커진다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「영향 및 피해」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 산성비 판정 기준 확인 | 1 | 빗물 pH를 기준값과 비교하여 산성 여부 판단 |
| pH와 수소이온농도 계산 | 1 | pH 차이로 수소이온농도 배수를 계산하는 방법 |
| 오염원·입력자료·영향 구분 | 1 | 분산모델 입력자료나 오염물의 영향 특성을 구분하여 고르기 |
뜻
산성비의 판정 기준은 순수한 물이나 대기 중 이산화탄소와 평형에 있는 빗물의 pH 약 5.6을 기준으로 삼아 이 값보다 낮은 pH를 보이는 강수는 산성비로 본다. 따라서 pH 5.6 이하인 비가 산성비에 해당한다. pH는 수소이온농도([H+])의 음의 상용로그로 정의되므로 pH 차이는 수소이온농도의 배수 관계로 환산된다. pH가 1 단위 낮아지면 [H+]는 10배 증가한다. 예를 들어 pH 차이가 0.5이면 농도비는 10^0.5(약 3.16배)가 된다.
산성비와 관련된 주요 오염원은 화석연료 연소로 배출되는 이산화황(SO2)과 질소산화물이다. 역사적 대기오염 사건들은 석탄 연소에 의한 SO2와 분진이 주요 원인으로 지목되었으며 산성 성분 형성에 SO2가 중요한 역할을 한다.
산성비는 금속의 전기화학적 부식을 촉진한다. 특히 아황산가스는 대기 중 수분과 반응하여 산성을 띠므로 습도가 높을 때 금속 표면에 전해질막이 형성되어 부식 속도가 급격히 증가한다. 건축물과 금속 구조물의 손상은 이러한 화학적 반응과 환경 조건의 상호작용으로 설명할 수 있다.
식물에 대한 독성 강도는 물질마다 차이가 있다. 대표적으로 불화수소(HF)가 매우 강한 독성을 나타내고 SO2가 강한 영향, NO2는 중간 정도, CO는 상대적으로 약한 영향을 보인다. 이 점은 산성비와 관련된 생태계 영향 평가에서 고려할 요소이다.
예제
예: 판정기준 pH 5.6인 경우와 측정값 pH 5.1을 비교하면 pH 차이는 0.5이다. 수소이온농도는 pH의 음의 로그 관계이므로 농도비는 10^(5.6-5.1)=10^0.5이다. 10^0.5는 약 3.16이므로 측정한 빗물의 수소이온농도는 기준보다 약 3.16배 높다고 판정한다.
산성비에 따른 부식 영향 설명 예: 같은 SO2 농도라도 습도가 높은 환경에서 금속의 부식 속도가 증가한다는 점을 고려하면 피해 평가 시 습도 조건을 중요한 인자로 포함해야 한다.
대표 기출 3문항
대기오염원의 영향평가 시 분산모델을 이용하기 위해 일반적으로 요구되는 입력자료로서 가장 거리가 먼 것은?
- 오염물질의 배출속도
- 굴뚝의 직경 및 재질
- 오염원의 가동시간 및 방지시설의 효율
- 오염물질 배출측정망 설치시기
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문항은 대기오염 분산모델에 필요한 입력자료로 부적절한 항목을 고르는 문제이다. 분산모델은 배출속도, 굴뚝의 물리적 특성, 오염원 가동시간 및 방지시설 효율처럼 오염물의 배출 및 초기 조건을 결정하는 물리적·운영적 파라미터를 필수로 요구한다.
분산모델은 오염물질의 확산 거동을 예측하는 것이므로, 물리적 배출 조건과 기상 조건이 중요하며, 측정망 설치 시기는 모델 입력자료와 무관하다.
다음 중 대기 내에서 금속의 부식속도가 일반적으로 빠른 것부터 순서대로 연결된 것은?
- 알루미늄 ＞ 철 ＞ 아연 ＞ 구리
- 구리 ＞ 아연 ＞ 철 ＞ 알루미늄
- 철 ＞ 아연 ＞ 구리 ＞ 알루미늄
- 철 ＞ 알루미늄 ＞ 아연 ＞ 구리
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문항은 대기 중에서 금속의 부식속도가 빠른 순서를 묻고 있다. 일반적으로 전기화학적 활성도와 표준 전위 등을 고려하면 아연이 철보다 활성이 크고 구리는 상대적으로 안정하다.
금속의 부식 속도는 표준 전위차(전기화학적 활성도)가 클수록 빠르며, 아연>철>구리 순이다.
자주 묻는 물음
- 산성비의 기준 pH 값은 무엇인가?
- 산성비의 기준 pH는 순수한 빗물의 자연적 산성도를 반영한 pH 5.6이며 이 값 이하이면 산성비로 판정한다.
- pH 차이를 농도비로 바꾸려면 어떻게 계산하나?
- pH는 -log[H+]이므로 pH 차이 n은 수소이온농도의 배수가 10^n이 됨을 의미한다. 예를 들어 pH가 0.5 낮으면 농도는 10^0.5(약 3.16)배 커진다.
- 아황산가스(SO2)는 금속에 어떤 영향을 주나?
- SO2는 대기 중 수분과 반응하여 산성을 띠므로 습도가 높을 때 금속 표면의 전해질막 형성으로 전기화학적 부식이 촉진되어 부식 속도가 크게 증가한다.
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