CFC(chlorofluoro carbon)


















지표 25km지점의 성층권에는 자연적 오존이 많이 존재한다. 이들 오존은 지상에 도달하는 태양 자외선의 대부분과 유해한 우주선을 흡수하며 중요한 방패 역할을 하고 있다 참고로 오존층은 320nm 미만의 빛 에너지를 99%정도 흡수한다. 오존의 농도가 감소된다면 인간을 포함한 지상의 생물은 심각한 영향을 받게 되며 이 오존층이 사라진다면 지구상에 인간은 존재할 수 없게 된다. 성층권의 오존감소에 영향을 주는 인자는 여러가지가 있다. 우선 지상에서 배출되는 염화불화탄소(CFC:chlorofluoro carbon)는 오존을 감소시킨다. CFC는 1930년 Thomas Midgley에 의해 발명된 이후 1970년대까지 전세계적 사용량은 기하급수적으로 증가하였다.

냉장고나 에어콘 속의 냉매(refregerant), 스프레이 깡통 속의 추진제(propellant), 반도체 등의 세정제, 각종 수지 발포(foam blowing agent), 소화제(fire extinguisher)등에 다양하게 사용되고 있다. 이들 가스는 열과 화학약품에 극히 안정하며 비활성이고 무미무취 무독성의 물질로서 금세기 최고의 화학물질로 여겨왔으나 이 가스의 최대 장점인 안정성이 문제가 되고 있다. 즉 CFC는 매우 안정하기 때문에 자연적으로는 성층권의 강력한 자외선을 제외하고 대류권에서는 파괴 소멸되지 않는다 결과적으로 CFC가 대기중에 방출되었을 때 이들은 축적되고 대류권에서 성층권으로 서서히 이동하게 된다. 이들 성층권 내의 오존층에서 강한 자외선에 의해 염소기와 불소기로 광해리된다. 이때 이들 염소기와 불소기는 오존과 촉매적으로 반응하게 되는데 이 과정에서 오존은 점차 줄어들게 된다. 1974년 미국 캘리포니아 주립대의 Rowland와 Molina에 의해 처음 제시된 이와 같은 오존고갈 이론은 학계에서 주목받기 시작했으며 1980년대 중반에는 남극대륙에서 소위 오존 홀(ozone hole)로 불리는 급격한 오존농도 감소현상이 관측되기 시작하였다. 60년대 초 핵폭발시험 이후 또 다시 관찰된 이같은 오존감소현상은 인류에게 경각심을 주었고 선진국 주도로 CFC에 대한 사용제재가 논의 되기 시작하였다. 1987년 30개국 이상이 서명한 몬트리올 의정서는 CFC의사용을 점진적으로 금시하고 있으며 1992년에 우리나라도 여기에 서명 가입하였다. 따라서 각국에서는 오존파괴에 관여하는 CFCd의 생산금지, 판매금지,기존CFC의 재활용, 대체품 개발 등에 총력을 기울이고 있다.

오존층의 보호를 위해서는 근본적으로 CFC를 대기중에 방출하지 않아야한다. 하지만 CFC의 배출억제는 한계가 있으며 이를 대체할 수 있는 물질을 개발하는 것이 중요한다. CFC의 개발 대체품 크게 PFC(perfluoro carbon)와 HFC(hydrofluoro carbon)둘로 분류하여 살펴 볼 수있다. PFC는 C와 F만으로 분자를 구성한 매우 강력한 결합을 가진 화합물로 기존의 CFC의 분자결합보다 더욱 안정된 물질이다. 따라서 성층권에서는 분해되지 않고 더욱 고층에서 분해된다. HFC는 CFC분자에 H가 첨가된 구조를 가지고 있으며 대류권에서 쉽게 파괴되어 성층권가지 도달하지 않는다. 즉 CFC의 장점이며 최대 약점은 이 화합물이 안정성이 크다는 점인데 CFC에 수소 첨가 등으로 비교적 불완전하게 제조된 HFC는 성층권을 도달 이전에 대류권에서 파괴된다. 하지만 이러한 개념은 성층권 오존 보호 측면에서 나온 것이며 대류권 내에 또다른 문제를 야기 시킬수 도 있다 예를 들어 이미 HCFC-134a(CF3CFH2)는 냉장고 냉매로 잘 알려진 CFC-12(CCl2F2)를 대체하고 있으며 HFC-22(CHClF2)는 추진제 및 발포제로서 이미 대체되어 시판되고 있다.