개념 한 쪽
광화학스모그는 햇빛 아래에서 질소산화물(NOx)과 탄화수소(HC)가 반응하여 오존 등 광화학 산화물을 생성하는 현상이라고 정리한다. 발생에 핵심 역할을 하는 요소는 자외선, NOx, 탄화수소이며 발생 유형은 배출원과 기상조건에 따라 달라진다. 올레핀계(불포화) 탄화수소는 반응성이 높아 스모그 형성에 특히 유리하다고 설명한다.
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출제기준 단원 「특징」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 스모그 생성요소 판별 | 1 | 자외선·NOx·HC 중 생성요소를 가려내기 |
| 탄화수소 종류별 반응성 구별 | 1 | 올레핀계 등 반응성 높은 HC를 찾기 |
| LA형 특성 판단 | 1 | LA형 스모그의 발생 조건과 시간대를 구분하기 |
광화학스모그는 자외선 조사 하에서 NOx와 탄화수소가 광화학 반응을 일으켜 오존(O3)과 PAN 등 산화물을 생성하는 현상이라고 정의한다. 이 반응에는 빛이 필수적이므로 강한 일사량과 대기 정체가 발생하기 쉬운 조건에서 잘 일어난다.
광화학 스모그를 일으키는 주된 전구물질은 자동차 배기가스 등에 포함된 질소산화물(NOx)과 휘발성 유기화합물(HC, VOCs)이라고 설명한다. 이 둘이 자외선과 만나면 연쇄 반응을 통해 오존 농도가 상승하고 광화학적 산화성 환경이 조성된다고 정리한다.
탄화수소 종류별로는 불포화 탄화수소, 특히 올레핀계가 이중결합으로 인해 반응성이 커 스모그 생성에 가장 유리하다고 설명한다. 반면 메탄과 같은 포화 탄화수소는 반응성이 낮아 스모그 형성에 기여도가 낮다고 구분한다.
대류권 오존의 배경농도는 청정지역에서 대체로 매우 낮아 0.01~0.05ppm 수준을 보인다고 제시한다. 이 수치는 배경농도를 의미하므로 0.1~0.2ppm과 같은 값은 오염된 농도에 해당한다고 구별한다.
광화학반응을 유발하는 빛은 파장이 짧고 에너지가 큰 자외선과 관련되며 적외선은 에너지가 낮아 광화학반응을 유발하지 않는다고 정리한다.
선지에서 광화학스모그의 주원인을 묻는 문제는 'NOx + HC + 자외선' 연결을 확인하면 정답을 빠르게 고른다. 예컨대 이산화황(SO2)를 주원인으로 제시하거나 적외선을 광화학원인으로 제시하면 오답으로 본다.
탄화수소의 종류를 물을 때 올레핀계가 정답인 문제는 이중결합의 높은 반응성을 근거로 선택한다. 반대로 메탄이나 파라핀계가 정답으로 제시되면 반응성이 낮다는 점에서 오답으로 본다.
오존의 배경농도 관련 선지는 0.01~0.05ppm을 배경농도로 알고 0.1~0.2ppm을 배경값으로 주장하면 틀렸다고 본다.
오존(O3)에 관한 설명으로 알맞지 않은 것은?
정답 ④ · 문항은 오존에 대한 여러 설명 중 옳지 않은 것을 찾는 문제이다. 대류권 오존은 광화학 스모그의 주요 산화제 지표로 사용되며 온실가스 효과도 갖고 있고 LA 스모그 사건 등 역사적 사례와 연관이 있다.
대기 중 오존 배경농도는 0.01~0.05ppm 수준으로, 0.1~0.2ppm은 오염된 농도이므로 틀린 설명이다.
대기중의 질소산화물이 광화학반응을 하여 Los Angeles형 스모그를 형성할 때 탄화수소가 촉매역할을 하는데 어떤 종류의 탄화수소가 가장 유효한가?
정답 ③ · 문제는 광화학스모그 형성에서 탄화수소 중 어떤 계열이 촉매 역할을 가장 잘 하는지를 묻는 것이다. 이중결합을 가진 올레핀계 탄화수소는 반응성이 높아 NOx와의 광화학반응을 촉진하므로 스모그 형성에 가장 유효하다.
광화학 스모그 형성 시 탄화수소 중 올레핀계가 가장 강력한 촉매 역할을 합니다.
로스엔젤레스형 대기오염의 특성으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 이 문제는 로스앤젤레스형 광화학 스모그의 특징 중 옳지 않은 항목을 찾는 것이다. LA형 스모그는 강한 자외선과 고온 하에서 NOx와 휘발성유기화합물의 광화학반응으로 형성되므로 주로 낮 시간대에 발생한다.
로스앤젤레스형 스모그는 강한 햇빛(자외선)과 고온을 필요로 하므로 초저녁 무풍 상태와는 관련이 없습니다.
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