표준상태에서 오존량의 단위인 1 Dobson 의 두께는?
- 1.0cm
- 0.1cm
- 0.1mm
- 0.01mm
정답과 해설 보기
정답 ④ · 오존량의 단위인 Dobson Unit(DU)는 0°C, 1기압의 표준상태에서 순수한 오존이 0.01mm의 두께로 쌓였을 때를 1 DU로 정의합니다. 따라서 1 Dobson은 0.01mm에 해당합니다.
1 DU는 표준상태에서 오존 두께 0.01mm에 해당하므로 정답은 0.01mm이다.
개념 한 쪽
대기환경산업기사 영향 및 피해 — 가시거리·코흐·침강속도
미세먼지는 가시거리 감소, 광학적 투과 손실, 입자의 침강과 인체 영향 등 다양한 피해를 일으킨다. 본 개념은 가시거리 계산식, 코흐(Coh) 지표, 스토크스 법칙에 따른 침강속도, 돕슨 단위와 더불어 열섬·황산화물·라돈·지표식물 관련 특징을 정리한다.
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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 |
|---|---|---|
| 단위 정의 기억 | 1 | 돕슨 단위와 오존 두께의 관계를 묻기 |
| 가시거리 계산 | 1 | 분진농도와 상대습도로 가시거리 산정 절차를 묻기 |
| 영향 원인 판별 | 1 | 도시열섬 원인과 관계가 먼 항목을 가리는 문제 |
뜻
가시거리(visibility)는 대기 중 입자의 산란으로 시야가 제한되는 정도를 나타내는 지표이다. 재료에서는 가시거리 계산에 V(km)=A/(분진농도(μg/m³) × √(상대습도(%))) 형태의 공식을 제시하며, A는 문제에서 주어진 상수로 취급한다. 분진 농도가 높거나 상대습도가 높을수록 가시거리는 짧아진다.
코흐(Coh)는 빛의 투과율(T)을 이용해 먼지 농도를 나타내는 광학적 지표이다. 정의상 투과율의 자연로그 값을 단위 길이로 정규화하여 계산하며, 재료에서는 투과율 75%의 자연로그 값 ln(0.75)≈-0.2877을 이용해 단위 길이당 값을 구하는 과정이 설명되어 있다. 실제 문제에서는 공기 흐름과 단위 환산 절차를 정확히 따르는 것이 관건이다.
작은 입자의 침강 속도는 스토크스 법칙으로 구한다. 스토크스 법칙은 Vt = g d² (ρp - ρf) / (18 μ) 형태이며, 재료에서는 공기 밀도를 무시할 경우 ρf≈0으로 처리하고 cm 단위로 변환해 계산할 것을 강조한다. 예시 대입으로 직경 2μm, 밀도 2.5g/cm³, 점성계수를 약 1.81×10⁻⁴ g·cm⁻1·s⁻1로 보고 g≈980cm/s²를 대입하면 약 0.03cm/s 수준의 종말침강속도가 도출된다고 설명한다.
오존층 양을 나타내는 돕슨(Dobson Unit, DU)은 표준상태에서 오존을 모두 지표면까지 모았을 때의 두께를 나타내는 단위이다. 재료에서는 1 DU가 표준상태에서 오존 두께 0.01mm에 해당하고, 1mm 두께는 100 DU에 해당한다고 설명한다. 이 관계를 이용해 오존량을 두께로 환산할 수 있다.
대기오염의 영향 면에서는 도시열섬 현상과 인체 유해물질의 특성도 다룬다. 도시열섬의 원인으로 인공열 증가, 지표의 열적 특성 차이, 건물에 의한 거칠기 변화 등이 제시되며 기온역전은 열섬의 직접적 원인과는 거리가 있는 대기 상태 현상으로 구분한다. 황산화물(SOx), 특히 SO2는 수용성이 높아 흡입 시 주로 하부 기도에서 흡수되는 특성을 보이며 SO3는 수분과 반응해 황산을 형성할 수 있다. 라돈(Rn)은 토양·암반 등에서 방출되는 무색무취의 방사성 기체로서 공기보다 무거워 낮은 곳에 축적되기 쉬운 특성을 가진다. 대기오염 지표식물은 특정 오염물질에 민감한 종을 이용해 오염을 생물학적으로 모니터링하는 방법으로, 재료에서는 H2S 지표식물로 포플러 등이 더 적합하다고 언급한다.
예제
1) 코흐 계산 예시: 빛 투과율이 75%일 때 ln(0.75)≈-0.2877을 구한다. 재료 해설은 ln(0.75)의 절대값을 기준으로 단위 길이 환산을 적용하여 1000m당 Coh를 유도하는 절차를 설명하며, 제시된 조건 하에서 약 1.74 수준의 값이 도출된다는 해석을 제공한다. 계산 시 투과율의 자연로그와 단위 환산 절차를 혼동하지 않도록 주의한다.
2) 스토크스 법칙 계산 예시: Vt = g d² (ρp - ρf) / (18 μ)에 g≈980cm/s², d=2μm=2×10⁻⁴cm, ρp=2.5g/cm³, ρf≈0, 점성계수 μ를 약 1.81×10⁻⁴ g·cm⁻1·s⁻1로 놓고 대입한다. 분자 약 980×(2×10⁻⁴)²×2.5, 분모 약 18×(점성계수)를 계산하면 Vt≈0.03cm/s 수준이 되어 단위 변환을 확인해야 함을 보여준다.
3) 돕슨 단위 활용: 1 DU = 0.01mm, 따라서 1mm = 100 DU 관계를 사용해 오존 두께와 DU 간 환산을 즉시 수행한다.
대표 기출 3문항
분진농도가 80μg/m³이고, 상대습도가 70%인 상태의 대도시에서 가시거리는 몇 km인가? (단, A=1.3)
- 12.56
- 16.25
- 21.46
- 26.80
정답과 해설 보기
정답 ② · 문제는 분진농도와 상대습도, 계수를 이용해 대도시의 가시거리를 구하는 방식에 관한 것이다. 가시거리 경험식은 여러 형태가 있어 단위 변환이나 계수 적용에 따라 결과가 크게 달라질 수 있다.
가시거리(km)는 A/(분진농도(μg/m³) × 상대습도(%)의 제곱근) 공식으로 계산한다.
다음 중 교외지역에 비해 온도가 높게 나타나는 도시열섬효과(heat island effect)를 가져오는 원인과 가장 거리가 먼 것은?
- 인구 집중에 따른 인공열 발생의 증가
- 건물 등 구조물에 의한 거칠기 길이의 변화
- 지표면의 열적 성질 차이
- 기온역전
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문항은 도시열섬을 일으키는 원인들 가운데 가장 거리가 먼 것을 고르는 문제이다. 도시열섬은 인공열 방출 증가, 건물 구조에 따른 표면 거칠기 변화, 지표면의 열물성 차이 등으로 도시의 온도가 주변보다 높아지는 현상에서 비롯된다.
기온역전은 대기의 안정화를 유발하는 현상으로, 열섬 효과의 원인이 되는 인공열이나 지표 특성 차이와는 직접적인 인과 관계가 없다.
자주 묻는 물음
- 가시거리 계산에서 주의할 점은 무엇인가?
- 가시거리 공식에 사용되는 분진 농도 단위와 상대습도의 제곱근을 올바르게 적용하고, 문제에서 주어진 상수 A의 정의와 단위 환산 여부를 확인해야 한다.
- 코흐(Coh)는 어떻게 해석하나?
- 코흐는 빛 투과율의 자연로그 값을 단위 길이로 정규화한 광학적 감쇠 지표로, 투과율을 ln으로 변환한 뒤 길이 기준으로 환산하는 절차를 따른다.
- SO2의 인체 흡수 부위와 라돈의 주요 유입 경로는 무엇인가?
- SO2는 수용성이 높아 주로 기관지 등 하부 기도에서 흡수되는 특성이 있고, 라돈은 토양이나 암반에서 방출되어 건물 내부로 스며드는 경로가 주요 유입 통로이며 공기보다 무거워 낮은 곳에 축적되기 쉽다.
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