【환경화학】 2021 국가공무원 5급(기술) 제3문

2021 국가공무원 5급(기술) 제3문^]

 

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a. 라디칼 반응

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Q. 아래 그림은 2010년대 어느 해의 남극지방 최소 오존농도의 변화를 나타낸 것이다. 다음 물음에 답하시오. 

 

 

Q1. 해당 연도에 오존 분해반응의 촉매로 작용하는 염소의 농도는 연중 큰 변화가 없었다. 그럼에도 위 그림에서 오존농도가 특정 시기에 낮은 이유를 설명하시오.

 

A1. 

○ 출처 : https://public.wmo.int/en/media/news/2020-antarctic-ozone-hole-large-and-deep

2020 Antarctic ozone hole is large and deep

 

○ 요인 1. 태양광 

○ 100-240 nm 구간의 UV는 산소 분자를 분해시킴 

○ 태양광이 강할수록 오존 분해 반응이 강해짐 

○ 요인 2. 온도 

○ PSC(polar stratospheric cloud)는 -78 ℃에서만 형성됨 

○ PSC가 포함하는 얼음 결정들은 오존 분해 반응의 촉매로 참여할 수 있음 

○ 그 결과 남반구 기준 늦은 겨울 내지 이른 봄에 오존홀이 가장 커짐 

 

Q2. 1987년 세계 각국이 몬트리올의정서에 서명한 이후 오존층 파괴의 주원인이었던 염화불화탄소(CFCs)의 사용과 배출이 현저하게 줄었다. 그럼에도 현재까지 오존층 파괴 문제가 해결되지 않고 있는 이유를 설명하시오.

 

A2. 

○ 다음은 대표적인 CFC인 CFC113(1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane)의 오존층파괴 반응 예시이다. 

○ 1단계. 개시반응 :

 

C₂F₃Cl₃ → C₂F₃Cl₂· + Cl·

 

○ 2단계. 연쇄반응 : 

 

Cl· + O₃ → ClO· + O₂

ClO· + O → Cl· + O₂

 

○ 3단계. 종결반응 : 

 

Cl· + Cl· → Cl₂

C₂F₃Cl₂· + Cl· → C₂F₃Cl₃

C₂F₃Cl₂· + C₂F₃Cl₂· → C₂F₃Cl₂-C₂F₃Cl₂ 

 

○ 따라서 CFC가 촉매로서 반응물이 아니므로, 반응이 진행되어도 양이 줄어들지 않는다. 따라서 CFC 사용과 배출이 줄어도 성층권 내 잔존 CFC가 여전히 남아 있어 오존층 파괴가 계속 진행된다.

 

입력: 2022.08.07 00:48