오존(O3)이란?

오존(O3)이란?

오존주의보 발령 횟수가 급증한 것은 올해에 풍속이 약하고 고온 건조한 기후가 지속, 오존이 생성되는 광화학반응이 활발히 일어났기 때문이다. 오존은 자동차 배기가스 등에서 나오는 질소산화물과 휘발성 유기화합물(VOC)이 태양의 자외선을 받아 생성된다.

오존 농도가 높아지면 눈과 호흡기가 따가워지고, 두통을 앓거나 기침을 하게 된다. 농도가 0.12ppm 이상이면 오존주의보, 0.3 ppm 이상이면 경보, 0.5ppm이상이면 중대경보가 각각 발령된다. 이와 같이 우리 생활 건강에 밀접한 관계를 지니고 있는 오존에 관하여 알아보고자 한다.

1. 물성 및 개요
녹는점 －193℃, 끓는점 －112℃. 0℃ 1atm에서 밀도는 2.144g/cc, 용해도는 49.4㎖/100㎖이며, 액체일 때 비중은 1.57(측정온도 －183℃)이다. 특유한 냄새가 있으므로 그리스어의 ozein(냄새나다)에서 오존이라 명명되었다.

대기 중에는 뇌우의 발생이나 광화학반응의 결과로 생긴 오존이 0.02정도 함유되어 있다. 자외선이 풍부한 고산·해안·삼림 등의 공기 중에 있다. 상쾌한 느낌을 주는 원인이 되지만 다량으로 있을 때는 오히려 불쾌감을 느끼게 한다. 또한 성층권에는 지표의 250배나 되는 오존을 함유한 오존층이 있는데, 이것이 태양광 중에서 고에너지 부분을 흡수함으로써 생물의 생존에 중요한 역할을 하고 있다.

건조한 산소나 공기 중에서 고압방전으로 생기는 이외에 노란 인이 공기 중에서 천천히 산화할 때, 물을 플루오르로 분해할 때, 자외선·X선·음극선 등이 공기 속을 통과할 때, 또는 황산의 전기분해 등에서도 산소에 수반해서 발생한다. 많은 양을 제조할 때에는 방전을 이용한 오존발생기 등을 사용한다.

기체일 때는 독특한 냄새가 나는 담청색이며, 액체일 때는 청색이며, 고체일 때는 암자색이다. 세균·바이러스의 제거를 위해 공기의 정화, 상수도의 살균, 폐수처리에 사용되는 외에 향료의 합성, 탈취, 유기물의 구조 결정 등에 쓰인다.

2. 인체의 유해성

허용농도(TLV-TWA) : 0.1ppm
LC50 (흡입, rat) : 4.80 ppm/4H
LC50 (흡입, mouse) : 12.60 ppb/3H

오존을 흡입하면 호흡기가 상하므로 주의해야 한다. 허용농도가 0.1 ppm으로 독성이 강해 미량이라도 장시간 흡입하면 중독을 일으키므로 매우 위험하다. 오존은 혀나 코를 자극하는 냄새가 특징이며 농도가 높아지면 불쾌감, 기침, 두통, 피로감, 숨막히는 증상을 유발할 수 있고 호흡기 감염에 대한 감수성을 높여 주기도 한다. 오존의 독성효과는 실험동물에서 폐기종이나 폐섬유화증 같은 기질적 변화가 관찰되고 장기 폭로될 때 조기 노화 현상, 폐암 등의 발생이 실험적으로 증명되어 있다.

따라서 규제대책을 강구하면서 대기오염측정망에 의한 측정을 지속하여 내용을 즉각 알릴 수 있도록 하여야 한다. 자동차 사용은 줄이고 노약자의 외출을 자제하고, 초등학교에는 체육활동을 중지시키는 것이 중요하다.

3. 오존의 생성 원인 및 대류권에서 농도 유지

대류권에서 오존의 농도는 지역에 따라 다소 차이가 있지만 대체로 10-100ppb의 범위 내에서 관측이 이루어진다. 대기 중에 오존이 존재한다는 사실을 처음 알아낸 사람은 독일의 쇤바인이다. 당시 그는 무색의 요오드(iodide) 용액이 묻은 종이를 대기 중에 노출시키면 요오딘(iodine)으로 산화가 이루어져 푸른색으로 변화되는 것을 알았고, 대기 중의 오존이 이 산화반응에 기여한다는 것을 확인하였다.

오존은 지구의 성층권에 많은 양으로 존재하며 자외선이 대류권내로 유입되는 것을 막아 주는 역할을 한다. 이와 같이 자외선을 차단하는 것은 지표내의 동·식물 및 주변환경을 보호해주는 큰 의미가 있다. 성층권의 오존이 적당히 존재하는 것은 매우 필요하다. 그러나 대기 오염 등에 의하여 발생한 이산화질소등에 의하여 고온에서 발생하여 인체에 직접 영향을 줄 수 있다.일반적으로 대류권의 상부나 고산지대와 같은 곳의 오존 분포는 성층권에서 오존이 유입된다는 가설이 높다.

도심지역을 포함한 일반적인 지표면의 부근의 오존은 이산화질소에 의한 광화학적 현상으로 생성된다고 알려져 있다. 연료가 산화되어 에너지를 얻는 과정에서 발생되는 배기가스는 대기 중에 배출되어 대기오염을 일으키게 된다. 이때 대기를 오염시키는 물질 중에서 직접 대기로 버려지는 것을 1차 오염 물질이라 하고 일단 배출된 오염물질이 외부의 여러 영향으로 합성 분해되어 형성되는 물질을 2차 오염 물질이라 한다. 이때 태양에너지에 의해 이산화질소와 탄화수소가 오존, 알데히드, 케톤, PAN 등의 상이한 물질을 형성하여 대기를 오염시키기도 한다. 특히 오존은 대기성분간의 화학반응에 의해 2단계로 스모그를 형성한다.

오존은 광화학스모그 물질 중 대표적인 것으로 지표물질이 되며 오존 농도가 높다는 것은 광화학스모그에 관계되는 오염물질들의 오염도도 높다는 것을 의미한다.

오존 문제는 오염관리대책에 의해 쉽게 개선되기 어렵다. 오존의 경우 원인물질의 주요 배출원이 자동차와 주유소, 페인트 등의 용제사용시설로 문제의 심각성은 자동차가 최근 급증하고 있으며 이에 따라 교통체증과 주유소의 증가에 있다. 대기오염에 의한 여름철에 오존 발생을 줄이려면 LPG나 휘발유 등을 자동차 등의 주유는 낮 시간대를 피하여 아침 또는 저녁에 하여야 한다