안녕하십니까??씨엔에이입니다. 어제 오늘 비가 너무 많이 와서 큰일입니다. 모두들 괜찮으신가요??
이제 비가 그만 내려야할텐데요....
오늘 제가 이야기 해드리고자 하는 것은 '스모그'입니다. 스모그는 'smoke'(연기)와 'fog'(안개)의 합성어이며, 안개와 오염물질이 섞여 발생한 것을 통틀어 말합니다.
이러한 스모그의 대표적인 피해사례는 많은 분들이 알고 계시겠지만, 바로 런던스모그와 LA스모그입니다. 이 두 사건은 발생시 엄청난 인명피해가 초래하였습니다.
앞으로 미래에 발생할 수 있는 스모그와 같은 대기오염사건을 미리 살펴보고, 방지대책을 준비해둔다면 과거와 같은 피해는 없을 것입니다.
런던스모그사건의 도시의 전경입니다. .
그럼, 스모그에 대해 그리고 원인에 대해 한번 알아볼까요? 어떤 종류가 있는지 어떠한 지형과 기상조건에서 잘 발생하는 한번 살펴보겠습니다. 모두! 따라오시죠.^^
1. 대기오염물질
스모그의 종류는 대기오염물질의 생성에 따른 나뉘는데, 크게 공장이나 난방연료(발생원)로부터 생성되어 직접적(1차오염물질)으로 사람들에게 영향을 미치는 형태인 런던스모그와 자동차의 배기가스에서 나온 오염물질이 광화학 반응(햇빛과 반응)하여 생성된 물질이(2차오염물질) 사람에게 피해를 입히는 LA스모그로 구분됩니다.
* 런던스모그 **************************************************************************************************************
산업혁명에 의하여 유럽에서 가장 공업이 발달한 영국의 수도 런던은 인구가 밀집되어 있고, 테임즈강 유역에는 발전소, 제철소 및 각종 공장들이 활발히 가동되고 있었다. 1952년 12월 5일 부터 9일까지 고기압이 정체하여 안정한 대기가 영국의 상공을 덮었고 동시에 안개가 각지에서 발생하였다. 특히 런던에서는 복사역전층이 형성되고 거의 무풍상태가 계속되었으며 웨스트민스터를 중심으로 테임즈강 유역의 길이 약 40km, 폭 약 30km의 지역에 깉은 안개가 끼고 먼지와 아황산가스의 농도가 상승하였다. 이런 상태가 반나절 정도 지난 후 호흡기 질환이나 심장질환의 환자수가 급증하고 사망자도 늘었다. 환자나 사망자의 수가 가장 많았던 것은 사건발생 이후 3, 4일 후이며 총사망수는 약 4000명에 달하였다. 모든 연령층에 사망자가 생겼으나 특히 45세 이상에서 압도적으로 많았고, 이어 유아의 피해가 컸으며, 만성기관지염, 천식 등의 질환 을 가진 환자들의 피해가 컸다.
런던의 아황산가스농도와 사망자수를 나타낸 그림(대기오염개론 p19 참고)에서 보듯이 사망자 수와 아황산가스의 농도는 12월 5일부터 급격히 증가하기 시작하여 7∼8일에 최대치를 보이고 있다. 10일 이후에 아황산가스의 농도는 급격히 저하되지만, 사망자수의 감소는 이에 비하여 약간 늦어지고 있다.
오염의 발생원은 주로 가정 난방용 석탄의 매연과 화력발전소 등의 굴뚝에서 배출된 매연으로 추정되고 있다. 매연의 농도는 평상시의 5배까지 증가하고, 아황산가스의 농도는 1.3 ppm, 매연농도는 4.5 mg/㎥에 달했다. 그러나 이 정도의 아황산가스 농도에서 이와 같은 큰 피해를 입었다고 생각하기는 어렵다.
런던에서의 피해는 도노라에서와 마찬가지로, 안개입자에 흡수된 아황산가스가 석탄 분진의 촉매작용으로 황산미스트를 형성하여 큰 피해를 준 것으로 추정되었다. 영국 정부는 이 사건을 계기로 대기오염사건에 대처하기 위하여 1956년에 청정공기법(Clean Air Act)을 제정하고 특정지역에서의 석탄사용을 금지시켰다.
런던스모그 발생일의 도시의 전경입니다.
① 기상 및 환경조건 : 무풍상태, 기온역전, 스모그 현상(기온 4℃이하 이른 아침), 하천평지,연무발생 습도90%, 인구 조밀
② 원인 : 가정연료, 공장 및 발전소의 석탄 연소 후 배출가스
③ 오염물질 : SO2(0.7ppm), 분진(1.3㎎/㎥ 이상), 미립 에어로졸
④ 피해 : 2주동안 4,000여명 이 사망하고 그 후 2개월에 8,000여명 과잉사망, 전연령층 에 만성기관지염, 천식, 기관지 확장증, 폐섬유증, 심장질환
⑤ 사고 후 처리과정 및 조치
영국에서는 1953년에 비버위원회를 설립하여 대기오염의 실태와 대책을 조사하고 연구하기 시작하였으며, 1956년에 이 위원회가 제출한 보고서를 바탕으로 대기오염 청정법이 제정되었다. 한편 가정 난방 연료를 점진적으로 석탄에서 천연가스로 대체하기 시작하였다
* LA스모그 **************************************************************************************************************
1940년대부터 로스엔젤레스에서는 인체 피해와 식물, 재산상의 피해가 발생하기 시작하였는데, 처음에는 이를 런던형스모그와 마찬가지로 이산화황에 의한 것으로 생각하고 이에 대한 대책을 강구하였었다. 그러나 캘리포니아공과대학 생화학교수인 하겐쉬미트박사가 로스엔젤레스스모그는 햇빛과 질소산화물의 존재하에서 탄화수소가 반응하여 생성된다는 광화학스모그설을 1949년에 발표하였다.
로스엔젤레스지역은 지리적으로 서쪽이 태평양에 연해 있는 분지로서 기상조건도 연간 평균 풍속이 2.8m/초이며 북태평양 동부에 반영구적으로 존재하는 고기압의 동쪽 끝에 위치하고 있기 때문에 여름과 가을에는 항상 침강성 역전층이 형성되므로 도시에서 발생한 오염물질이 상공으로 확산되지 못하고 축적되어 있으면서 강한 햇빛에 의해 광화학반응을 일으켜 스모그를 생성시키고 있다. 1955년에는 대기중 오존 농도가 0.5ppm을 기록하기도 하였다.
이 지역에서 발생한 스모그는 1940년 처음으로 식물에 피해를 주게 되었고, 1950년 경에는 사람에게도 피해를 주게 되었다. 1954년부터 대부분의 LA 시민들은 눈, 코, 기도, 폐 등의 점막에 지속적이고 반복적인 자극과, 일상생활에 있어서 불쾌감을 호소하였으며, 가축 및 농작물의 피해가 나타나고 고무제품의 노화 등 재산상의 피해가 크게 나타났다.
1979년 가을에는 주민의 83%가 육체적으로 불쾌하거나 건강에 대한 불안을 호소하고 있으며, 면접조사에 의하면 주민의 57%는 눈에 통증과 자극을 느끼고 4명 중 1명은 두통, 호흡기 자극, 인후염증을 호소하였다고 한다.
LA스모그 도시 전경입니다.
① 기상 및 환경 조건 : 해안의 바다안개, 기온 역전, 해안분지, 연무발생, 급격한 인구증가, 자동차수 증가, 석유계 연료 소비
② 원인 : 자동차 배출가스
③ 오염물질 : CO, SO2, SO3, NO2, NO, HC(올레핀계), Aldehyde, Acrolein, Form Aldehyde,O3
④ 피해 : 전시민의 일상생활에 커다란 불쾌감과 동.식물 및 재산상 큰피해를줌, 눈, 귀, 기도, 폐 등의 점막의 지속적, 반복성 자극, 고무제품 손상
⑤ 사고 후 처리과정 및 조치
LA시는 질소산화물 및 탄화수소의 방지대책을 강구하고 주요 배출원인 자동차 배출가스의 규제를 세계에서 제일 먼저 강력하게 실시하고 있다. 그러나 LA시의 자동차 대수는 1985년 기준으로 보더라도 약 800만대로서 매일 배출하는 오염물질의 양이 6,000톤에 달하고 있다. 그러므로 강력한 규제책에도 불구하고 광화학물질의 대기환경기준을 달성하고 있지 못한 실정이다.
그러므로 LA에서는 전기자동차, 수소자동차와 같은 무공해 자동차의 개발과 알코올과 같은 대체연료에 의한 저공해 자동차의 보급을 강력하게 추진하고 있다.
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이제는 기상조건과 지형입니다.
2. 대기안정도
역학적 평형 상태에 있는 대기를 약간 흐트러지게 놓았을 때 원래의 상태로 되돌아가려고 하거나 그것을 계기로 대기의 상태가 크게 변하려고 하는 정도를 말합니다. 평형 상태에 놓인 대기 중에 작은 요란이 발생하여 그것이 점차 발달해 갈 경우 대기는 불안정하다고 하며, 반대로 그 요란이 점차 감쇠되어 대기가 원래의 평형 상태에 가까워지면 그 대기는 안정하다고 합니다. 작은 공기덩이의 변위로 표시했을 경우, 작은 공기덩이가 원 위치로부터 멀어지면 불안정, 원 위치로 되돌아오면 안정, 변위된 위치에 머물면 중립이라고 합니다. 또한, 정지대기의 성층 상태의 안정도를 정역학안정도라 하고, 평형 상태로 운동하고 있는 대기의 안정도를 동적안정도라고 합니다. 대기안정도의 가장 대표적인 현상이 바로 기온역적현상입니다. 기온역전의 기본정의는 상층으로 갈수록 온도가 상승한다는 것입니다. 이뜻은 위쪽의 공기보다 아래쪽의 공기가 무거워 오염물질이 퍼져나가지 못하고 머물러있다는 것입니다.
3. 바람
런던스모그 발생 시 풍속이 거의 무풍상태로 기록되어져 있습니다. 바람은 왜 중요할까요? 바로 환기입니다. 바람이 강하면 대기 중에 발생하는 대기오염물질을 발생원에서 멀리 수송하지만, 바람이 약하거나 무풍일 경우는 발생원 주변에 대기오염물질 정체하게 되어 사람들의 인체에 악영향을 미치게 됩니다.
4. 분지지역 및 계곡
위의 두 조건 대기가 안정하고, 무풍상태일 때 분지와 계곡에서는 기온역적현상이 자주 발생합니다. 분지지역을 살펴보면 사방을 둘러싸고 있는 산에 의해 바람의 순환이 차단되고, 야간의 냉각된 찬공기가 지표면에 정체하여 상층보다 기온이 높게 나타나는 기온역전현상이 자주 발생합니다.
자! 이제, 그럼 네가지 요인을 뭉쳐서 한번 생각해보겠습니다. 고기를 굽는 것을 한번 떠올려 보십시오, 집안입니다. 위에는 지붕(기온역전)으로 막혀있고, 양옆으로는 벽 또는 창문(산)으로 막혀있습니다. 고기를 먹기위해 계속 굽고 있어서 연기(오염물질)는 지속적으로 나옵니다. 연기가 가득차게되어, 숨을 쉴수가 없을 정도 입니다. 그럼 창문을 열고, 선풍기(바람)를 틀어서 밖으로 내보냅니다. 상상이 되십니까??
분지지형에서의 기온역전현상에서의 높이별 온도변화를 나타내는 그래프입니다.
이처럼 런던에서 일어났던 스모그도 이와 같습니다. 공장이나 집에서는 연기를 계속적으로 뿜어내고 있습니다. 바람은 산들에 의해 가로막혀 분지지형으로 불어오지 않으며, 기온역전현상에 의해 지붕처럼 상층과의 순환이 막혀있습니다. 환기를 해주기 전까지 점점 더 오염물질들이 그곳에 쌓여만 갈것입니다.
자 스모그의 4가지 요인들에 대해 알아봤습니다. 유익한 시간이셨습니까?? 대기안정도나 기온역전에 관해서는 나중에 기회가 되면 블로그를 통해 자세히 설명드리겠습니다.
자 이제 그럼 저는 일터로 돌아가봐야겠습니다. 비가 너무 많이 와서 큰일입니다. 조심하십시오 다음에 뵙겠습니다.^^
그리고 궁금한점이나 기계에 대한 문의사항이 있으시면 연락주십시오. 언제나 정성을 다하겠습니다.
그리고 카달로그 또한 요청하시면 무료로 배부해 드립니다. 감사합니다.
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