[책걸상 '벽돌 책' 함께 읽기] #25. <일인 분의 안락함>

러브록은 프레온의 유해성 같은 건 전혀 관심없이 대기의 이동을 연구하다가 프레온 농도를 측정해보게 된 거구, 그 연구결과가 우연히 다른 과학자들에게 전해져 프레온의 위험성이 밝혀지게 된 건가요? 정말 인류의 운명은 0.3센티미터, 동전 두 개 겹쳐놓은 오존층의 두께만큼이나 얇은 행운으로 지탱되고 있는 느낌이네요. 상업적 목적 없이 자유롭고 광범위한 주제의 자연 탐구가 얼마나 중요한지 느껴지기도 하구요.

택배와 기후위기 우리가 일상에서 마주하는 수많은 편안함 뒤에는 종종 우리가 미처 인식하지 못하는 문제들이 숨어 있습니다. 폭염 속에서 시원한 바람을 선사하는 에어컨이 온실가스의 주범인 프레온 가스를 배출한다는 사실, 그리고 문 앞에 도착한 택배가 누군가의 열악한 노동 환경의 결과라는 사실처럼 말입니다. <일인분의 안락함>은 이처럼 우리가 외면하고 있던 불편한 진실을 직시하도록 이끕니다. 이 책을 통해, 우리는 문제를 제대로 인식하는 것이 곧 해결의 첫걸음임을 깨닫게 됩니다. 최근 여름은 택배 노동자들의 휴식 보장을 위한 ‘택배 없는 날’로 기억되고 있습니다. 이 파업은 대다수 시민이 당연하게 여겼던 택배 서비스의 이면, 즉 보이지 않는 곳에서 과중한 노동에 시달리는 노동자들의 현실을 일깨워 주었습니다. 시민들은 자신들의 편의를 위해 이들의 파업을 외면하거나 불편함을 토로하기도 했지만, 이는 결국 노동 환경 개선이라는 본질적 문제를 외면한 채 익숙한 편안함만을 좇으려는 태도에 불과했습니다. 택배 노동자들의 파업은 “우리 여기 있어요!”라고 외치는 절규와 같았고, 우리는 비로소 그들의 존재와 문제를 인식할 수 있었습니다. 이처럼 문제를 인식해야만 비로소 해결을 위한 논의가 시작될 수 있음을 보여줍니다. 자본주의는 효율 극대화를 위해 우리에게 ‘편리함’을 제공하며, 그 과정에서 불편한 진실을 가려 버립니다. 에어컨의 등장은 이 과정을 명확히 보여주는 사례입니다. 1920년대 등장한 에어컨은 개인에게 쾌적함을 선사했지만, 그 안에는 냉매로 사용된 프레온 가스가 지구의 오존층을 파괴하고 지구 온난화를 가속화한다는 숨겨진 위험이 있었습니다. 사람들은 개인의 안락함을 선택했고, 자본은 그 선택을 부추기며 문제의 심각성을 덮어 왔습니다. <일인분의 안락함>의 저자는 책의 상당 부분을 할애해 에어컨의 역사와 프레온 가스의 등장을 다루는 이유도 여기에 있습니다. 택배기사의 혹독한 노동 환경을 우리가 인식하지 못했던 것처럼, 프레온 가스의 위험성 역시 ‘안락함’이라는 거대한 편의 뒤에 가려져 있었던 것입니다. 결국 우리는 우리 자신의 안락함이 어디에서 비롯되는지 깊이 성찰해야 합니다. <일인분의 안락함>의 핵심 문장은 바로 이 점을 날카롭게 지적합니다. “나의 안정성은 내가 이름조차 알지 못하는 공동체의 늘어난 불안정성에 의존한다.” — 8장, ‘개인적 편안함에 대한 정의’, <일인분의 안락함> 우리가 누리는 개인적 편안함은 결코 개인의 노력만으로 얻어진 것이 아닙니다. 그것은 프레온 가스로 인해 파괴되는 환경, 또는 과도한 노동에 시달리는 누군가의 희생 위에 세워진 것입니다. 이제 우리는 문제의 실마리를 풀기 위해 우리의 안락함 뒤에 숨겨진 진실을 직시해야 합니다. 택배 파업을 계기로 노동 환경 개선 노력이 시작되었듯, 프레온 가스 문제 또한 우리가 그 심각성을 제대로 인식할 때 비로소 해결의 길을 찾을 수 있을 것입니다. 개인의 안락함이 공동체의 불안정성으로 이어지는 악순환의 고리를 끊어내기 위해서는, 문제에 눈을 감는 대신 정면으로 응시하는 용기가 필요합니다.

부연 설명 감사드립니다. 아직 2부 7장까지 못 갔는데 부지런히 따라가 보겠습니다. 학부때 일반화학 재수강, 유기화학 2학기 수강을 했음에도... 20년이 넘게 지나니 탄소와 염소를 헛갈리는 무지렁이가 되었네요. ㅠㅠ

책을 읽으면서 새삼 새로운 것을 알게 되는데요 일단 오존층의 두께입니다. 여태 오존층이 식별 가능한 두께로 지구를 덮고 있다고 생각했는데 실제로는 2~3mm 정도 안된다는 것에 너무 놀랐습니다. 책에서는 초음속 여객기로 인한 오존층 손실 문제가 언급되지만 부가적으로 우주로 나가기 위해 로켓을 쏘아올리는 것도 영향을 주지 않을까 우려되더군요. 워낙 얇게 펴져 있다 보니 조금 구멍만 생겨도 전체에 영향을 미치지 않을까 하는 생각이 들더군요. 물론 지구 전체로 보면 그 구멍이 미미하게 보이긴 하겠지만요. 한때 일기예보에서도 나왔던 불쾌지수가 어느 순간 안보이고 체감온도로 바뀐 것 같은데요 이 부분에 대한 언급도 새로웠던 것 같습니다. 불쾌지수라는 단어가 알게 모르게 사라진 것 같은데요 어떤 계기로 불쾌지수라는 수치가 나오게 되었는지 배경도 새롭게 알게 된 것 같습니다.

@챠우챠우 아, 전공자셨군요. 하하하! 저는 일반화학과 유기화학 1은 어떻게 선방했는데, 유기화학 2는 결국 재수강해서 겨우 졸업했어요. 제가 괜히 어쭙잖게 설명을 드렸나 봅니다.

@RAMO 님, 귀한 의견 남겨주셔서 고맙습니다. 저도 택배 주고받을 때마다 항상 비슷한 불편함을 느끼고 있는데 또 생각없이 주고받고 그러네요;

@드림코난 네, 오존층이라고 하면 정말 두꺼운 띠 같은 걸 머릿속에 연상하게 되는데, 실제로는 저렇게 얇다고 합니다. 저도 처음에 알고서 놀랐던 기억이 있습니다.

전공자는 아닙니다;;; 필수과목이라 울며 겨자먹기로... ㅠㅠ

Don't Look up 영화가 생각나네요. 지구를 향해 돌진하는 소행성을 발견한 과학자 심정 같았겠어요.

궁금증을 일으키는 주제네요.

학교 다닐 적에 공부도 못했던 주제에 자꾸 화학 지식을 꺼내게 되어서 민망합니다. 그런데 뜻밖에 화학 지식이 이런 책 읽을 때도, 또 현상을 이해할 때도 도움이 된다는 걸 요즘 새삼 많이 접하고 있어서 여러분께도 공유합니다. 지금 읽는 부분까지 읽으면서 여러분 이런 질문은 안 떠오르셨어요? 그럼, 성층권에 가기 전 우리가 숨 쉬고 생활하는 대류권에서 CFCs는 러브록 같은 과학자가 깜박 무신경하게 대응할 정도로 안정적인(즉, 다른 물질과 상호 작용을 하지 않는) 이유는 무엇일까? 예를 들어, 화학 구조만 놓고 보면 탄소 주변에 수소 네 개가 붙어 있는 메탄과 비교했을 때 탄소 주변에 수소 대신 불소(F)와 염소(Cl)가 붙어 있는 모습으로 비슷해 보이는데요. (메탄은 알다시피 대류권에서도 여러 물질과 반응을 하거든요.) 제가 설명을 하려다, 제미나이한테 정리를 시켜보니 그럴 듯해서 아래 약간 보완해서 올립니다. * CFCs가 대류권에서 메탄보다 훨씬 안정적인 이유는 분자 구조에서 비롯된 강력한 화학 결합과 이로 인한 매우 높은 활성화 에너지 때문입니다. 메탄(CH₄)과 CFCs(예: CCl₃F)는 모두 탄소를 중심으로 4개의 원자가 결합한 안정적인 사면체 구조를 가집니다. 하지만 어떤 원자가 결합해 있느냐에 따라 그 안정성의 수준이 크게 달라집니다. 1. 분자 구조와 결합 에너지: '끊기 힘든 강력한 결합' 화학 결합의 안정성은 결합 에너지로 설명할 수 있습니다. 결합 에너지는 원자 사이의 결합을 끊는 데 필요한 에너지로, 이 값이 클수록 결합이 강하고 안정적임을 의미합니다. 메탄의 C-H 결합 에너지: 약 413 kJ/mol CFCs의 C-Cl 결합 에너지: 약 339 kJ/mol CFCs의 C-F 결합 에너지: 약 485 kJ/mol 여기서 핵심은 C-F(탄소-불소) 결합입니다. 이 결합은 불소 원자가 탄소와 매우 짧고 강하게 결합하고 있어, 알려진 단일 공유 결합 중 가장 강력한 결합 중 하나입니다. C-Cl 결합은 C-H 결합보다 약하지만, CFC 분자 전체는 이 강력한 C-F 결합과 다른 할로겐 원자들의 존재로 인해 매우 견고한 구조를 형성합니다. 결과적으로 CFCs의 모든 결합을 분해하는 데 필요한 전체 에너지가 메탄보다 훨씬 커서 분자 자체가 매우 안정적입니다. 2. 활성화 에너지: '반응을 시작할 수 없는 높은 언덕' 대류권에는 '대기의 세제'라 불리는 수산화 라디칼(•OH)이 존재합니다. 이들은 반응성이 매우 높아 메탄과 같은 여러 분자를 산화시키며 분해하는 주된 원인입니다. 메탄의 경우: 메탄은 수산화 라디칼(•OH)에 의해 수소 원자(H)를 빼앗기면서 분해가 시작됩니다. CH₄ + •OH → •CH₃ + H₂O 이 반응은 비교적 낮은 활성화 에너지를 가집니다. 즉, 대류권의 온도와 에너지 조건에서 충분히 '언덕'을 넘어 반응이 일어날 수 있습니다. 그래서 메탄은 대류권에서 약 10년 정도의 수명을 가지며 분해됩니다. CFCs의 경우: 반면, CFCs는 수산화 라디칼(•OH)이 공격할 만한 약한 고리가 없습니다. 수소 부재: CFCs에는 메탄과 달리 •OH 라디칼이 쉽게 떼어낼 수 있는 수소(H) 원자가 없습니다. 강력한 결합: •OH 라디칼이 탄소-염소(C-Cl)나 탄소-플루오린(C-F) 결합을 직접 공격하여 끊기에는 결합 에너지가 너무 강해 활성화 에너지가 엄청나게 높습니다. 대류권에 존재하는 에너지(햇빛, 열 등)로는 이 높은 활성화 에너지 '언덕'을 넘을 수 없습니다. 따라서 CFCs는 대류권의 어떤 화학 물질과도 거의 반응하지 않고 수십 년에서 100년 이상 원래의 분자 구조를 그대로 유지할 수 있는 것입니다. 결론적으로, CFCs는 매우 강력한 C-F, C-Cl 결합으로 이루어져 있어 분자 자체가 견고하고, 대류권의 주된 분해 메커니즘인 수산화 라디칼(•OH)과의 반응에 필요한 활성화 에너지가 비정상적으로 높아 상호작용 없이 성층권까지 도달할 수 있는 유독한 안정성을 가지게 됩니다.

저도 챗지피티에 물어본 결과를 공유해 보겠습니다. ^^ ----------------------------------------------- 안녕~ 오존이 자외선을 흡수해서 분리되었다가 다시 합쳐지는 과정에서 자외선이 가진 에너지는 뭘로 변환되는 거지? 프레온의 경우에도 비슷한 과정을 거치는 것 같은데 자외선 흡수가 안되는 이유는 뭘까? ChatGPT의 말: 안녕~ 흥미로운 질문이네! 🌍☀️ 두 부분으로 나눠서 설명해 볼게. 1. 오존(O₃)과 자외선의 에너지 변환 대기권의 오존은 주로 자외선(UV-B, UV-C)을 흡수하면서 광해리(photodissociation) 과정을 겪어. 대표적인 과정은 이런 식이야: 𝑂3+ℎ𝜈(자외선)→𝑂2+𝑂 여기서 자외선이 가진 광자의 에너지는화학결합을 끊는 데 쓰이고 (결합 에너지로 변환)그 과정에서 남는 에너지는 열 에너지(분자의 운동에너지) 로 전환돼. 즉, 자외선을 흡수한 오존은 깨지거나 다시 결합하는 과정에서 대기 온도를 높이는 효과를 내는 거지. (이게 성층권이 높이 올라갈수록 온도가 다시 상승하는 이유야.) 2. 프레온(CFCs)과 자외선 흡수 여부 프레온(CFC, 염화플루오로탄소)은 매우 안정한 분자라서 성층권까지 잘 도달해. 프레온은 지상 근처에서 오는 자외선 A/B 정도 에너지로는 결합이 잘 안 끊어져 → 그래서 자외선 흡수도 거의 없고, 대기 중에서 분해되지 않은 채 오래 남아. 하지만 파장이 더 짧은 강한 자외선(UV-C, 200nm 이하) 은 충분히 에너지가 커서 C–Cl 결합을 끊을 수 있어. 성층권까지 올라가면 이런 강한 자외선을 맞아서: 𝐶𝐶𝑙3𝐹+ℎ𝜈→𝐶𝐶𝑙2𝐹+𝐶𝑙 이렇게 염소 원자 라디칼(Cl·) 이 튀어나와. 이 라디칼이 오존 분해 촉매 역할을 해서 문제를 일으키는 거지. ✅ 정리하면: 오존은 자외선 에너지를 흡수해서 → 결합에너지 + 운동에너지(열)로 전환. 프레온은 약한 자외선에는 반응 안 하고, 강한 자외선(UV-C)에 의해 깨질 때만 에너지를 흡수 → 이때 생긴 라디칼이 오존 파괴에 참여.

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.