오존층 파괴의 원인 이론은?

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오존층 파괴의 원인에 대한 이론

 

 

21세기가 시작되기 전부터 인류는 오존층 파괴와 온실가스에 의한 지구 온난화와 같은 큰 재앙을 염려하게 되었다.

 

지구를 둘러싼 대기권은 대류 현상이 일어나는 대류권(對流圈)과 그 위의 성층권(成層圈)으로 크게 나뉜다. 성층권은 지상 10~50km 높이의 대기층이다. 이곳 대기층에는 오존(ozone)이 유난히 많이 포함되어 있어 ‘오존층’이라 불리기도 한다. 프랑스의 과학자가 1913년에 처음 발견한 이 오존층에는 대기 전체 오존의 약 91%가 모여 있다.

 

오존층은 지구상에 사는 인간을 비롯한 모든 생물들을 보호하는 매우 중요한 작용을 한다. 왜냐하면, 태양에서 오는 강한 자외선의 93~99%가 이 오존층에서 차단되기 때문이다. 만일 오존층이 없어 자외선이 그대로 지표면까지 내려온다면, 자외선의 강한 화학작용 때문에 생물들이 살아가기 어렵다.

 

미국의 두 화학자 프랭크 셔우드 롤런드(Frank Sherwood Rowland 1927-) 와 마리오 몰리나(Mario Molina 1943- )는 사람들이 대량 사용하는 프레온(freon)과 같은 가스가 대기 중의 오존을 파괴시키고 있다는 논문을 1974년에 공동으로 발표했다. 프레온 가스는 낮은 온도에서 액체로 잘 변하기 때문에 냉동장치의 냉매(冷媒)로 대량 사용하고 있었다. 프레온은 염소(Cl)와 불소(F)와 탄소(C)로 구성된 화학물질 (chlorofluorocarbon, CFC)의 상품명이다.

 

 

두 과학자의 이론에 따르면, “대기 중에 뿌려진 CFC는 빗물에 녹지도 않고 대기 상층으로 올라간다. 여기서 프레온은 강한 자외선 때문에 분해되어 염소 원자가 떨어져 나온다. 이 염소 원자는 오존과 만나 촉매작용을 하여 오존을 일반 산소로 분해시켜버린다. 그 결과 대기 상층부는 오존이 감소하게 된다.”

 

이러한 논문이 나온 후, 과학자들은 남극 상공에 오존이 거의 파괴된 ‘오존 구멍’이 실재로 생겨난 것을 발견했다. 남극과 북극의 상공은 성층권이 다른 곳보다 낮아 오존이 먼저 파괴된 것이다. 이후부터 세계는 프레온의 생산과 사용을 규제하게 되었다.

 

성층권에 오존이 많은 이유는, 이곳의 산소(O2)가 짧은 파장을 가진 자외선을 받아 오존(O3)으로 된 때문이다. 이 오존은 긴 파장의 자외선을 받으면 O2 + O 로 분리되는데, 이때 생겨난 O는 다시 O2와 결합하여 O3로 된다. 성층권에서는 이러한 산소의 변화가 되풀이되고 있다. 대기권에 포함된 소량의 오존은 강한 산화작용으로 세균을 죽이고, 냄새 물질을 파괴하는 작용을 한다. 

 

 

 

 

바탕에 보이는 남극 대륙의 상공에 오존 구멍이 크게 나타나 있다. 오존층 파괴를 밝힌 롤런드와 몰리나 두 과학자는 1995년에 노벨 화학상을 받았다.

 

 

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