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hwp‘대기오염관리’ 동영상 강의(1~6강)에서 다룬 내용에 대하여 각 강의에서 한 가지 주제를 선정한 후, 서술식 문제 6개를 만들어 제출하시오.
대기오염관리
‘대기오염관리’ 동영상 강의(1~6강)에서 다룬 내용에 대하여 각 강의에서 한 가지 주제를 선정한 후, 서술식 문제 6개를 만들어 제출하시오.
1강) 표준 상태에서 NO _{2}의 농도가 67.2ppb일 때, 이 농도를 mg/Sm ^{3}으로 환산하면 얼마인가?
정답 및 해설) ppb농도를 mg/Sm ^{3}로 변환하는 농도 변환 공식은 mg/Sm ^{3} =`ppm` TIMES `M/22.4이다. 여기서 M은 NO _{2}의 화학식량(= 몰 질량= 분자량)을 말한다. NO _{2} ^{}의 분자량은 46이다. 그리고 ppb를 ppm으로 변환하는 공식은 1ppm = 10 ^{3} ppb이다. 이들을 농도 변환 공식에 대입하면 mg/Sm ^{3} =`ppm` TIMES `M/22.4`=`67.2` TIMES `10 ^{-3} ` TIMES `46/22.4`=`138 TIMES `10 ^{-3}이다. 따라서 67.2ppb의 NO _{2} 농도를 mg/Sm ^{3}으로 환산한 값은 138mg/Sm ^{3}이다.
2강) 스모그에 대해 설명하고 런던형 스모그와 LA형 스모그 사례를 각각 설명하라.
정답 및 해설) 스모그는 Smoke와 Fog의 합성어로 안개 형태로 존재하는 대기 속의 오염 물질을 이야기한다. 스모그는 인체에 흡수되었을 때, 호흡곤란과 폐 질환을 유발한다. 대기 오염 물질의 종류는 열거하기 힘들 정도로 많지만, 그중에서도 암모니아, 중금속, 질소 산화물 및 불화수소 등 할로겐 화합물 등이 대표적이다. 스모그의 종류는 크게 두 가지로 나뉘는데, 런던형 스모그는 주로 석탄의 연소에 의하여 발생하며 LA형 스모그는 질소 산화물에 의해 발생한 지표면의 오전에 의하여 발생한다.
런던형 스모그 사건의 첫 사례는 1930년 발생한 벨기에 뮤스 계곡 안개 재앙이다. 기압이 높아진 공장 지대 내에서 공기의 기온이 역전되면서 대기 내에 존재하던 불소 및 불소 화합물에 공장 노동자들이 중독되는 사건이 일어났다. 발병자 수는 정확히 측정되지는 않았지만 수천 명으로 추정되며 사망자는 60여 명에 이른다. 1948년에는 미국에서 도노라 스모그 사건이 일어났다. 이 사건 역시 공장 지대 내에서 기온이 역전되면서 황산과 이산화질소 등의 오염 물질에 노출된 사람들에게 호흡기 질환이 발병했다. 약 7천 명이 호흡기 질환을 경험했고, 사망자는 20여 명을 기록했다. 이어서 1952년 영국에서 런던 스모그 사건이 일어났는데, 이전까지의 스모그 사건과는 비교할 수 없을 정도로 짙은 농도의 독성 오염 물질을 지닌 스모그가 발생했다. 고황함유 석탄 연료로 인해 호흡기 질환과 심장 질환에 노출되었고 만 명 이상의 사망자를 기록했다.
LA형 스모그의 대표적인 사례는 미국 로스앤젤레스 사건이다. 런던형 스모그가 공기 중의 수분과 대기 오염 물질이 서로 관여하여 발생한 것과는 달리 LA형 스모그는 수분과는 무관하게 발생한다. LA형 스모그는 주로 자동차로부터 발생한 오염 물질들과 태양 빛 사이의 광화학적 반응으로 인해 과산화 아세틸 질산염(PAN) 등의 산화성 물질을 만들어 내면서 발생한다.
3강) 대표적인 대기 오염 물질 배출 시설과 이에 따라 배출되는 물질에 대해 논하시오.
정답 및 해설) 대기오염물질은 다양한 장소에서 다양한 이유에 의해 생성되지만, 산업화 이후 대부분의 대기오염물질은 주로 생산 과정에서 배출된다. 대표적인 대기오염물질 배출 시설에는 연소 시설, 산업 공정 그리고 VOC 배출시설이 있다.
연소시설은 말 그대로 어떠한 물질을 연소하는 시설이다. 연소는 흔히 태운다는 말로 이해되는데, 이 태우는 과정에서 특정 물질들은 산소와 결합하면서 빛과 열을 생성한다. 이러한 연소시설로는 온열 기구, 화력 발전소, 소각로, 자동차의 연소 시설 등이 해당한다. 연소 시설에서는 주로 물과 이산화탄소가 생성되지만, 이 외에도 대기오염물질인 황산화물, 매연, 알데하이드, 산, 일산화탄소, 질소산화물, 금속 물질, 케톤, 탄화수소 등이 발생한다.
많은 대기오염물질은 산업공정 중에 발생한다. 산업 공정은 다음의 9개로 나눠볼 수 있다. 첫 번째로 화학제품 제조가공시설이 있다. 화학제품을 제조하고 가공하는 시설에서는 화학 공정을 통해 생성하는 물품뿐만 아니라 여타의 대기오염물질이 발생한다. 어떤 물질을 화학 공정에 사용했는지에 따라서 배출되는 물질이 달라진다. 대표적으로는 먼지, 퓸, 가스, 에어로졸 등이 배출되는데 화학 공정의 특성상 독성이 있는 물질이 배출될 수도 있다. 두 번째로 수지 및 플라스틱 제품 제조시설이다. 수지는 플라스틱을 구성하는 기본적인 물질로서 공정의 마무리 코팅 단계에 주로 사용된다. 수지와 플라스틱은 가공과 처리 과정에서 열이 사용되며 이 과정에서 가스 형태의 대기오염물질이 배출되는데, 이들의 대부분은 악취를 수반한다. 세 번째로 도료 제조시설이다. 페인트와 잉크 등의 도료 제조 과정에서도 열이 사용된다. 열과 함께 배출되는 대기오염물질은 대부분 악취를 수반한다. 네 번째로 산 제조시설이다. 산은 현대 산업 공정에서 중요한 무기화합물인데, 산 제조공정에서는 이산화항을 포함한 가스 물질과 삼산화황, 황산이 연기의 형태로 배출된다. 다섯 번째로 비누와 세제 제조시설이다. 비누를 제작하는 과정에서 화학물질과 지방, 기름과 같이 악취를 동반하는 오염물질이 배출되고 세제는 기름을 가공하는 과정 배출되는 것과 동일한 대기오염물질을 배출한다. 여섯 번째는 인산비료 제조시설인데, 인광성을 가공함으로써 생산되는 인산비료는 과인산비료를 생산한다. 일곱 번째는 무기화학 제품 제조시설이다. 무기화합물은 현대 산업에서 빼놓을 수 없는 중요한 물질이다. 따라서 제조 공정에 따라 다양한 대기오염물질을 배출하며, 석회 가루, 암모니아, 수산화나트륨 가루 등이 배출된다. 여덟 번째는 석유 및 석탄 제품 제조시설이다. 석유와 석탄으로부터 얻어지는 에너지는 아직도 주된 에너지원이다. 석유는 채취하는 과정에서부터 탄화수소, 황 환원 물 등을 배출하는데 이를 가공하는 과정에서도 질소산화물과 일산화탄소와 같은 대기오염물질을 배출한다. 마지막으로 일차 금속 제조시설이다. 금속을 가공하고 제련할 산화철, 매연, 퓸과 같은 가스, 비소, 비스무트와 같은 오염 물질이 배출된다. 또한 황이 포함된 제련 과정이 오랫동안 진행되면, 이산화황이 공기 중으로 산화되어 주변 환경에 악영향을 끼친다.
VOCs 배출시설 역시 대기오염물질을 배출한다. VOC는 휘발성 유기화합물을 이야기한다. 이러한 VOCs 관련 시설로는 페인트, 인쇄, 세탁 시설이 있다. 페인트는 사용 시에 용량의 50% 이상이 휘발되며 코팅과 건조 과정에서 알코올, 알킬, 에스터와 같은 VOC가 배출된다. 인쇄 과정에서는 잉크가 건조되면서 도료와 도료를 고정하는 성분들이 배출되며, 세탁 과정에서는 다량의 솔벤트가 대기 중으로 배출된다.
4강) 대기오염물질인 황산화합물, 질소화합물, 탄소화합물에 대해 논하시오.
잘 참고하셔서 도움 되셨으면 좋겠습니다.