오존

오존은 지구상에서 인간이 인공적으로만 만들어내는, 기존에 지구에 거의 없던 물질이 아니다. 사실은 자연에 널리 존재하는 물질이다.

오존은 다른 물질과 다르게 독특한 물성을 갖고 있다. 특히 오존의 독특한 냄새는  인간이 냄새만으로도 오존을 잘 구별해 낼 수 있게 한다. 예민한 사람은 0.01mg/L의 낮은 농도에서도 냄새를 맡을 수 있으며, 거의 모든 사람이 0.05mg/L의 농도에서 오존을 냄새로 구분할 수 있다. 사람의 코가 오존 모니터링의 좋은 센서인 셈이다.

오존은 산소(산소 원자 2개)의 동소체로 산소원자 3개로 이루어진 화합물이다.

산소가 지구 대기에 약 21% 존재하기 때문에, 오존은 자연적인 과정에서 쉽게 형성될 수 있는 물질이다. 번개가 치면 대기 중에서 오존이 형성되며, 이는 대기가 청정해지는데 기여한다. 그리고 공기중의 질소와 반응하여 질소산화물이 되어 토양에 강하하여 토양내 질소 공급에 중요한 경로가 된다.

오존은 화학구조상 불안정한 것으로 알려져 있지만, 대기 중에서 비교적 반감기가 긴 편이어서 몇 십분 이내에 사라지지는 않는다. 반응할 물질이 있다면 비교적 빠르게 소멸하지만, 그렇지 않다면 몇 시간 이상 존재한다. 반면 수중에서는 비교적 빠르게 사라진다.

오존은 불안정한만큼 반응성이 크다. 이로 인한 여러 특성 중에서 산업적으로 활용이 용이한 3대 특성이 잘 알려져 있다. 탈색력, 탈취력, 살균력이 그것이다. 이 3가지가 대표적으로 우수한 오존의 특성으로 여러 분야에서 이용되고 있다.

오존의 제조는 몇 가지 방법이 있는데, 가장 널리 사용하는 것은 무성방전(silent discharge)법이다. 소용량의 경우에는 자외선에 의한 발생법이 사용되기도 한다.

오존은 안정적 저장이 어려워서, 현재까지 거의 모든 경우 현장에서 생산해서 사용하고 있다. 오존은 자기 분해하기 때문에 그냥 두면 상온에서 일정 시간 후에 모두 산소로 전환된다.

오존에 관한 자세한 사항은 다음 문헌을 참고하기 바란다.

– 오존매뉴얼(상), (사)한국오존협회, 동화기술 (2007년 12월)

– Ozone Reaction Kinetics for Water and Wastewater Systems, Lewis Publishers (2004)

– Ozonation of Water and Wastewater, 2nd Ed., Wiley-VCH (2010)

– Ozone in water treatment – application and engineering, Lewis publishers (1991)

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[주요특징]

* 낮은 농도에서도 쉽게 감지된다.
이농도는 WHO 한계허용농도(0.1ppm)의 1/10 에 해당.

* 산소에 비해 수중에서 용해도가 비교적 높은 편이다. (산소에 비해 10배 이상)

* 산화력이 높다(Oxidation Potential: -2.07).
염소, 이산화염소, H2O2보다 높다(-1.36,-1.57,-1.78).

* 20%(wt)이상 농도에서 탄화수소류 만나면 폭발 위험성 있다.

* 반응 선택성이 높음 : 이중결합과 쉽게 반응한다.

* 상온에서 서서히 자기 분해되지만, 온도 상승에 따라 빠르게 분해되어 산소로 전환된다.

* 분해되고 남는 것은 산소 밖에 없다.

 

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