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오존층


1. 오존층의 위치와 역할


  • 성층권에서 오존이 집중적으로 모여 있는 지역을 오존층(지상 20~25 km)이라고 한다.
  • 태양의 자외선을 차단하여 지상의 생명체를 보호한다.


2. 오존층의 생성


  • 산소 분자가 파장 0.1~0.2 ㎛의 자외선을 흡수하면 2개의 산소 원자로 광분해된다. 이 산소 원자들이 산소 분자와 충돌하면 오존(O3)이 형성된다.


3. 성층권의 온도


  • 태양 자외선이 상층의 오존층에 흡수되므로 성층권에서는 위로 올라갈수록 기온이 높아진다.
  • 자외선 흡수는 성층권 상층인 고도 50 km에서 가장 크다.


오존층 파괴


1. 원인 물질


  • 클로로플루오로탄소(CFCs)가 자외선에 의해 분해될 때 나오는 염소(Cl) 원자가 성층권의 오존을 파괴한다.


◇클로로플루오로탄소(CFCs)

- 일명 프레온 가스라고도 불린다.

- 프레온 가스는 CFC-11, CFC-12, CFC-115 등 다양한 종류가 있다. 이들을 통칭하여 CFCs라고 한다.


◇ 프레온 가스

탄소, 염소, 플루오린으로 이루어진 유기 화합물로, 메테인과 에테인의 휘발성 파생물로 생성된다.

1930년 미국의 전자 제품 회사인 제너럴일렉트릭(GE)이 가정용 냉장고의 냉매로 쓰이던 암모니아를 대체하기 위해 미드글리라는 과학자에게 의뢰하여 개발했다. 제너럴일렉트릭은 화학 제품 회사인 듀폰(Dupont)과 공동 생산하기로 하고, 상품명을 프레온(freon)이라고 붙였다.

제조 방법은 클로로폼(CHCl3), 사염화탄소(CCl4), 육염화에테인(C2Cl6) 등을 원료로 하여 플루오린화수소(HF)와 촉매 반응을 거쳐 만든다.

프레온 가스의 종류에는 CFC-11(CCl3F), CFC-12(CCl2F2), CFC-115(C2F5Cl) 등이 있다. 모두 상온에서 기체 상태로 존재하며, 색과 냄새가 없고, 인체에 무해하며, 매우 안정하여 불에 타거나 폭발하지 않는다.

화학적으로 안정한 성질 때문에 냉장고, 에어컨 등의 냉매로 사용되며, 용제나 발포제, 스프레이나 소화기의 분무제 등에도 사용된다.

이염화플루오린화메테인(CFC-12)의 분자 구조


◇ 프레온 가스와 오존층 파괴

- 클로로플루오로탄소가 자외선을 흡수하여 일산화 염소를 만들어 오존 분자를 파괴하는 과정은 다음과 같다.


Cl + O3→ ClO + O2

ClO + O → Cl + O2


- 이러한 과정을 거쳐 염소 원자는 촉매가 되어 계속 오존 분자를 파괴한다.

- 염소 원자 1개가 약 10만 개의 오존 분자를 파괴하는 것으로 알려졌다.


2. 오존층 파괴에 의한 피해


  • 성층권의 오존 농도 감소 →지표에 도달하는 자외선 증가 →식물의 광합성량 감소
  • 동물의 면역 체계 손상(피부암, 백내장, 유전자 변형)
  • 기후 변화


관련문제

문제

01

다음 중 프레온 가스의 특징을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

선택지

① 인체에 무해하다.

② 매우 불안정하여 쉽게 분해된다.

③ 불연성이므로 화재의 위험이 없다.

④ 성층권에서 강한 자외선에 의해 분해될 수 있다.

⑤ 냉장고의 냉매, 스프레이의 분사제 등으로 사용된다.

정답 :

해설 :

프레온 가스는 지상에 있을 때는 매우 안정한 분자이지만, 상공에 올라가면 강한 자외선에 의해 분해된다.

프레온 가스는 인체에 무해하고 불연성이어서 화재 위험이 없고, 매우 안정한 물질로 쉽게 분해되지 않은 특성이 있어서 냉방 장치의 냉매, 분사제 등으로 널리 사용되고 있다. 대류권에서는 쉽게 분해되지 않고 대기 중을 순환하다가 성층권에 도달한 프레온 가스 분자는 강한 자외선에 의해 분해되면서 오존층을 파괴하게 된다.

문제

01

다음은 프레온 가스에 의해 오존층이 파괴되는 과정을 단계별로 나타낸 것이다. ( ) 안에 공통으로 들어갈 원소의 기호를 쓰시오.

<보기>

정답 :

Cl

해설 :

프레온 가스에서 떨어져 나온 염소 원자에 의해 지속적으로 오존 분자가 파괴된다. 성층권까지 올라간 클로로플루오로탄소(CFCs, 일명 프레온 가스) 분자가 자외선에 의해 분해될 때 나오는 염소 원자가 성층권의 오존 분자를 파괴한다.

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    2. 2 . 지구 기후 변화

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