[책걸상 '벽돌 책' 함께 읽기] #25. <일인 분의 안락함>

염소원자라디칼이 오존을 만나면 오존이 분해되는 건가? ChatGPT의 말: 좋은 질문이야 👍 바로 그 염소 원자 라디칼(Cl·) 이 오존 파괴의 핵심 역할을 해. 🔹 반응 메커니즘 성층권에서 자외선에 의해 프레온이 분해되면 염소 원자 라디칼(Cl·) 이 생겨. 이게 오존과 만나면 이렇게 돼: Cl· + O₃ → ClO· + O₂ → 오존 분자가 산소 분자와 염소 산화물 라디칼(ClO·) 로 변환돼. 여기서 오존 하나가 바로 파괴되는 거지. 이제 ClO· 는 다시 다른 산소 원자(O) 와 반응할 수 있어: ClO· + O → Cl· + O₂ → 다시 염소 라디칼이 재생되고, 산소 분자가 또 하나 생겨. 🔹 전체 반응을 정리하면 𝑂3+𝑂→2𝑂2 즉, 염소 원자 라디칼은 파괴되지 않고 다시 재생돼서, 촉매처럼 수천~수만 개의 오존을 연속적으로 분해할 수 있어. 그래서 프레온이 소량이라도 성층권에 가면 오존층에 큰 영향을 주는 거야. ✅ 결론: 염소 원자 라디칼이 오존과 만나면 오존은 분해된다. 그 과정에서 염소는 사라지지 않고 촉매 역할을 하기 때문에, 아주 작은 양의 프레온도 큰 피해를 준다.

매우 안정적이고 반응을 하지 않는 분자가 성층권에 올라가면 강한 자외선을 얻어맞으면서 분해가 되는 거구, 강한 자외선한테 흡수한 높은 에너지레벨을 갖고 주변을 돌아다니면서 오존의 결합을 파괴해 평범한 산소분자들을 만들어내는 촉매 역할을 하는구나, 대충 그렇게 이해했어요. 그런데 촉매란 건 또 어떻게 촉매역할을 하는 건가 궁금해지지만, 오늘은 이 정도로 만족해야 할까 봅니다.

내친 김에 조금 더 물어봤습니다. ------------------------------- 오존과 산소분자는 어느쪽이 에너지 레벨이 높아? 이런 질문이 적당한 표현인가? 아무튼 오존은 촉매를 통해 산소가 될 수 있는데 산소도 촉매를 통해 오존이 될 수 있는 거야? 아니면 에너지를 흡수해야 오존이 될 수 있는 거야? ChatGPT의 말: 좋은 질문이야 👍 표현도 충분히 적절해! “어느 쪽이 에너지 레벨이 높나?”라고 물어본 건 안정성(=화학 퍼텐셜 에너지) 을 묻는 것과 같은 의미로 볼 수 있어. 🔹 1. 오존과 산소 분자의 에너지 비교 산소 분자(O₂) 는 이중결합을 가진, 매우 안정한 분자야. 오존(O₃) 은 세 원자가 연결된 구조인데, 산소 원자들의 결합이 불안정하게 “균등 분산”된 상태라서, 퍼텐셜 에너지가 더 높은 준안정한 상태에 있어. ➡ 따라서 오존이 산소 분자보다 에너지 레벨이 높다고 말할 수 있어. 그래서 오존은 자발적으로 산소로 분해될 수 있지만, 그 반대는 외부에서 에너지를 공급해 줘야만 가능해. 🔹 2. 오존 → 산소 (자연스러운 방향) 오존은 성층권에서 다음과 같이 쉽게 분해돼: 𝑂3→O2+O (이 과정은 촉매(Cl·, OH· 등)가 있으면 더 빨라져.) 즉, 오존은 불안정 → 안정(산소) 방향으로 가는 게 자연스러워. 🔹 3. 산소 → 오존 (역방향) 산소가 오존으로 되려면, 외부 에너지 흡수가 필요해. 주된 방법은 자외선 흡수야: O₂ + hν (자외선, λ < 240 nm) → 2 O → 강한 자외선이 산소 분자를 깨뜨려 원자 산소가 생김. O + O₂ + M → O₃ + M* → 여기서 M은 “세 번째 충돌 분자” (질소, 산소 같은 주변 분자)인데, 충돌 과정에서 여분의 에너지를 가져가서 오존이 안정적으로 형성돼. 즉, 산소 분자만으로는 오존이 될 수 없고, 반드시 자외선 같은 에너지원이 있어야 해. 🔹 4. 촉매의 역할 정리 오존 → 산소: 촉매가 반응 경로를 열어주면 에너지 공급 없이도 쉽게 일어남. 산소 → 오존: 촉매만으로는 불가능, 반드시 자외선 같은 에너지 흡수가 필요함. ✅ 결론: 오존이 산소보다 에너지 레벨이 높다. 오존은 촉매 도움으로 쉽게 산소로 분해된다. 반대로 산소가 오존이 되려면 자외선 같은 외부 에너지가 필요하다.

그럼 오존층이 자외선을 막아주는 이유는 뭐지? 오존이 자외선을 받아서 산소가 되는 게 아니라 산소가 자외선을 받아 오존이 되는 거라면 오존층이 어떻게 자외선을 막아주는 건지 잘 이해가 안돼 ChatGPT의 말: 아주 날카로운 질문이야 👍많은 사람들이 여기서 헷갈려! 핵심은 오존층에서 일어나는 두 가지 광화학 과정이 동시에 벌어지고 있다는 것이야. 🔹 1. 산소 분자(O₂)의 역할 강한 자외선(파장 240 nm 이하, UV-C)은 O₂에 흡수돼서 이렇게 분해돼: 𝑂2+ℎ𝜈(𝜆<240 nm) →2O ​ → 이렇게 생성된 원자 산소(O)가 O₂와 결합하면 오존(O₃)이 만들어져. 즉, 가장 짧은 파장(가장 강력한 에너지)의 자외선은 O₂가 막는다. 🔹 2. 오존(O₃)의 역할 오존은 그보다 긴 자외선(UV-B, 일부 UV-C, 240–320 nm)을 잘 흡수해: 𝑂3+ℎ𝜈→ 𝑂2+𝑂 → 이때 자외선의 에너지는 결합 에너지 + 운동 에너지(열) 로 변환돼. 즉, 오존은 중간 파장의 자외선을 막아주는 역할을 한다. 🔹 3. 오존–산소 사이클 (Chapman cycle) 실제로 성층권에서는 산소와 오존이 자외선을 흡수하면서 서로 전환되는 순환이 계속 일어나고 있어. 1. O₂ + hν (UV-C) → 2O 2. O + O₂ + M → O₃ + M* 3. O₃ + hν (UV-B/UV-C) → O₂ + O 4. O + O₃ → 2O₂ 이 네 단계가 합쳐져서 "Chapman cycle"이라고 불려. 이 순환에서 자외선은 흡수되면서 없어지고, 그 에너지는 열로 전환돼서 성층권이 따뜻해지는 거야. 🔹 4. 정리 짧은 파장(UV-C) → 산소 분자가 흡수 (분해되면서 오존 생성) 중간 파장(UV-B) → 오존이 흡수 (분해되면서 산소 생성) 이 두 과정이 계속 순환하면서 자외선을 흡수해 버리니까, 지표면에는 강한 자외선이 거의 도달하지 않는 거야. ✅ 결론: 오존층이 자외선을 막아주는 건 “산소 ↔ 오존 전환 사이클”에서 자외선을 계속 흡수하기 때문이야. 즉, 산소도 막고, 오존도 막고, 둘이 합쳐서 막는 시스템이라고 이해하면 돼.

와! 2부 6장에서 본 오존층이 자외선을 흡수하는 ‘파도’와 같은 과정이 이렇게 이뤄지는 것이군요. 정말 오묘합니다. 알려주셔서 감사해요.

예전에는 존대말로 답변했던 것 같은데 요즘엔 반말로 답변하네요. 친해졌나봐요.

반말이 거슬려. 하고 입력하면 존대말로 답해줄거에요. 그런데, 그러면 더 에너지를 쓸테니 컴퓨터를 식히는 냉방을 더 해야할테고 그에 따라 냉매의 위협이 커질테니 그냥 반말로 답을 듣는 것이 이 책을 읽은 사람의 자세가 아닐까 생각해봤습니다. ㅎㅎ 덕분에 오존의 자외선 흡수 메커니즘 잘 이해했습니다. 감사합니다.

그래도 위의 대답은 -ㄴ/는다 간단체로 대답했는데, 아래 대답은 완전 친구네요? ㅎㅎㅎ 갑자기 내적친근감이...

오, 갑자기 학구열이 불타는 과학시간이 되었습니다:) (이따가 밤에 또 꼼꼼히 읽어보겠습니다) 여담이지만 저희 팀이 있는 사무실 쪽 에어컨이 고장났어요(하하하). 부품이 오려면 며칠 걸린다고 하시는데, 더 오래 걸렸으면 좋겠다고 (혼자 속으로) 생각했습니다. 그동안 너무 추웠는데, 이제 좀 살 것 같아요(후아...). 아까 기사님이 에어컨을 요리조리 보시면서 '냉매'라는 단어를 몇 번 언급하신 것 같았는데, 괜히 귀가 쫑긋했습니다(다행히 그 문제는 아닌 것 같았지만요). 근데 이 책 정말 흥미롭게 읽고 있어요. 장르는 전혀 다른데, 전에 읽었던 『호라이즌』이 계속 떠오릅니다. 책 중간중간 작가의 가치관을 은근히 담아내는 게 비슷하달까요.

UV-C, UV-B 이런 건 선크림 설명에서 본 것 같아요. 암튼 기독교인이라면 신의 섭리의 근거로 들만한 오묘한 자연현상이네요. 몇미리미터 두께의 오존층이 중간파장 자외선을 흡수해 산소가 되고 산소가 또 단파장 자외선을 흡수해 오존이 되고. 그런 순환 속에 지구 상의 생명들이 살아나갈 수 있다고 하니까요. 전 기독교인은 아니지만, 생명이 유지되는 환경이 유지되는 지구의 미묘한 과정들이 신기해요.

전 조금 앞에서부터 문장수집했어요~생각할 부분이 많은 문장이쥬?

8,9,10장 정말 후르륵 읽히네요.. 이 책의 진정한 장점입니다.. 반박 불가능한 증거가 나오기 전까지는 과학계의 논쟁이나, 자기에게 유리한 가설만을 홍보하는 업계, 그리고 TV 매체가 대중에게 주는 영상의 힘에 대해 생각하게 되네요. 지금은 매체가 너무 많고 말도 안되는 주장 포함 다양한 주장을 할 수 있어서 오히려 약하지 않을까 싶구요. 에어로졸 제품만 금지하다가, 남극에서 측정된 오존층의 두께 감소가 몇년동안 오류라 생각되어 공개가 안되었고, 위성이 자동으로 오류로 처리하는 범위의 측정치였다는 것이 답답하면서도 섬짓한 대목이었습니다. 그래서 몇년을 허비한 거겠지만 국제사회를 움직일 결정적 증거가 되었다니 다행이었네요. 변화없는 오존두께를 2차대전후부터 계속 기록하고 있었다니.. 묵묵히 자연을 탐구하는 과학자들의 힘이라 생각합니다. 그 힘과 더불어 <냉전>에서 봤듯이 핵무기 경쟁과 체르노빌 사태가 지구절멸의 공포를 준 80년대에 NASA의 보라색 오존층 구멍은 대중의 마음에 공포를 깊이 새겼을 것 같습니다. 끝까지 버티는 듀폰.. 생산금지까지 가는 드라마가 험난하네요. 지금처럼 인공물로 뒤덮인 지구에서 또 다른 전지구적 위기가 언제 드러날지 모른다는 생각도 듭니다. 그렇게 많은 영화와 다큐가 쏟아져도 온난화의 체감은 높아지고 대응은 미온적이고..

동감입니다. 8장만 읽으려고 책을 펼쳤다가 11장까지 후루룩짭짭 읽어버렸어요. 몰입감이 쩌는구만요! 이 책은 뒤로 갈수록 더 재밌어지네요. 작가가 흡인력 있게 글을 잘 쓰기도 하지만 인식의 폭이 참 넓구나 싶고, 통찰력에 감탄하며 읽고 있습니다. 11장은 짧지만 엑기스가 들어있어서 통째로 다 밑줄을 좍좍 치고 싶었어요. 말씀하신 오존 두께 기록 얘기를 읽으니, 아마 그 비슷한 시기부터 하와이 산꼭대기에서 이산화탄소 농도를 매일 측정해 그래프로 그렸다는 과학자 얘기도 떠올랐습니다. 그분은 돌아가셨는데 그후로는 아들이 대를 이어 측정하고 있다고 들었어요. 그 그래프 덕분에, 화석연료 연소로 인한 지구 평균기온 상승이 입증되었다지요. 책에서 보았듯 듀폰 같은 기업에 붙어먹는 과학자도 있지만, 누가 알아주지 않아도 우직하게 모두의 생명을 위한 길을 걷는 분들도 있으니 감사하네요. 남극에서 목숨을 걸고 극소용돌이 속으로 들어가신 조종사들도 정말 대단했어요…

엇, 저도 이 대목에서 울컥했는데. 목숨을 걸고 소용돌이 속으로... 인류를 위해 목숨을 바치시는 분들 보면 정말 존경스럽습니다. 그 헌신이 아름답기도 하고요.

전 사실 파먼 씨가 연구지원이 삭감될까 봐 발표를 못하고 있었다는 부분에서 가슴이 아팠어요. 당시 파먼은 영국이 연구 프로그램의 예산을 삭감할 것을 두려워했다. 그의 연구는 자주 불필요한 것으로 취급되었기 때문이다. 프로그램 관리자가 해마다 계속해서 오존 두께를 측정하는 이유를 물었을 때, 오존 파괴 가설을 알고 있었던 파먼은 “사람들이 언젠가 오존이 변화하는 것 같다고 말할 때를 대비해 이 기록이 필요하다”라고만 말했다.204 파먼이 측정한 것과 같은 수치는 시간에 따라 오존층이 변했는지를 확인할 수 있는 유일한 방법이었다. 관리자가 말했다. “오, 당신은 후손을 위해 이러한 일을 한다는 말씀이로군요. 그런데 후손은 당신을 위해 무슨 일을 했나요?”

안녕하세요, 좀 늦었지만 벽돌책 읽기 모임에 참여합니다! 어제부터 부지런히 읽고 있어요. 냉매에 대해서 잘 몰랐는데 대기환경에 끼치는 영향력이 이렇게 클지 몰랐네요. 올려주신 내용들도 넘 유익해서 같이 보면서 재밌게 읽어보겠습니다. :)

어서 오세요, 반갑습니다. 이번책 너무 유익하고 재미있어요!