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공기

환경과 관련된 물, 공기, 토양, 생태계, 폐기물, 화학물질에 대해 함께 배워봅시다.

조성

공기는 일종의 혼합기체이며, 주성분인 산소와 질소 외에 소량의 이산화탄소 ㆍ아르곤 등 비활성기체를 포함한다. 그러나 때와 장소에 따라 수증기 ㆍ아황산가스 ㆍ일산화탄소 ㆍ암모니아 ㆍ탄화수소 등의 기체 또는 먼지, 꽃가루, 미생물, 염화물 등의 무기물, 타르 성분 등의 유기고형물을 포함하고 있는데, 이들을 제거한 소위 건조공기는 지상 20km 이하에서는 그 성분이 일정한 비율로 존재한다.

세균은 보통 먼지에 부착하여 공기 속을 부유하는데, 두꺼운 솜의 층을 써서 공기를 여과하면 먼지와 함께 솜에 부착되므로 세균이 없는 공기를 얻을 수 있다. 독감의 예방으로 마스크를 착용하는 것은 이러한 뜻에서 효과가 있다. 공기의 조성은 지구상의 어디서나 거의 변함이 없으므로, 옛날에는 화합물이라 생각된 일도 있다. 그러나 공기가 화합물이 아니라 혼합기체라는 사실은 때와 장소에 따라 조성이 정확히 일정하지 않고, 산소와 질소가 각각 고유의 성질을 보이며, 액체공기로부터 성분을 축차적(逐次的)으로 증류 ㆍ분리할 수 있다는 점에서 명백한 사실이다.

물에 녹이면 성분의 비율이 변하여, 상온에서 질소 65.09%, 산소 34.91%가 된다. -140.7℃, 37.2atm에서 액체가 되며, 액체공기를 기화시키면 끓는점이 낮은 성분부터 차례로 기화한다. 이 성질을 이용하면 공기의 각 성분을 분리할 수 있다.

성질

공기는 일반 기체의 공통적인 성질을 가지고 있으며, 온도 ㆍ압력 ㆍ밀도는 대체로 보일-샤를의 법칙에 따른다. 공기를 단열적으로 압축하면 온도가 올라가고, 팽창시키면 온도가 내려가는 것도 일반 기체와 같은데, 이 때문에 상승하는 공기는 차가워지고, 하강하는 공기는 따뜻해져서 기상현상의 가장 중요한 요인이 된다. 점성은 매우 작으나, 운동하는 물체의 속도가 커지면 소용돌이가 생겨 여기에 에너지를 빼앗기기 때문에 소용돌이 점성이 되어 큰 저항을 받는다.

또 공기는 소리의 전파에 대한 가장 중요한 매질로, 건조공기 속에서의 소리의 속도는 0℃에서 331.45m/s이다. 그러나 온도가 높아질수록 빨라지기 때문에, 기온의 분포상태에 따라 음선(音線)에 굴절이 생겨 확산 ㆍ집중 등의 현상이 일어난다.

공기의 전기전도는 이온화[電離]에 의한 것이 많은데, 이온화는 공중 및 지상에 있는 방사성물질에 의한 방사선, 태양에서 오는 자외선, 투과성 우주선 등에 기인한다. 상층의 희박한 공기는 극도로 이온화하며, 지상 약 100km 되는 곳에서는 공간전파의 반사로 유명한 헤비사이드층을 형성한다.

무게를 재는법

0℃, 1atm의 건조공기의 밀도는 1.293g/l이다. 공기의 대략적인 무게를 재는 데에는, 플라스크에 고무호스를 핀치콕으로 고정시키고, 진공펌프로 공기를 뺀 다음 감소한 무게를 칭량한다. 물 속에서 콕을 열어 들어가는 물의 부피에 의해서 감소한 공기의 양을 알 수가 있다. 또 반대로 용기에 자전거용 펌프 등으로 공기를 밀어넣어 증가한 무게를 재고, 물 속에 거꾸로 세운 메스실린더에 공기의 증가분을 넣어 부피를 아는 방법도 있다.

단지 무게가 있다는 사실을 알고 싶을 때에는 소량의 물을 넣은 플라스크를 가열하여 수증기와 함께 대부분의 공기를 빼내어 마개를 막고, 그 무게를 잰 다음 마개를 빼고 공기를 넣어, 다시 무게를 잼으로써 확인할 수 있다.

이용

기체의 부피탄성을 이용한 것에는 공기총 ㆍ공기스프링 외에 공기분쇄기(에어밀) ㆍ공기 해머 ㆍ에어카 ㆍ공기착암기 등의 여러 가지 공기기계가 있다. 또 공기가 연소를 돕는 작용을 하는 것은 성분 중의 산소에 의한 것이고, 아조토박터 등의 미생물이 암모니아나 질산 등 질소화합물을 만드는 것은 공기에 질소가 있기 때문이다.

공기의 각 성분은 분리되어 여러 방면에 이용된다. 산소는 금속의 제련 ㆍ산소흡입 ㆍ산수소(酸水素) 불꽃 ㆍ산소-아세틸렌 불꽃 ㆍ로켓연료 및 화학공업의 원료로 사용된다. 질소는 산화방지를 위하여 고압전선 ㆍ대형변압기 ㆍ건유(乾乳)의 깡통 등을 봉입하며, 암모니아 등의 화학원료로 이용된다.

공기에 포함되어 있는 비활성기체원소로는, 네온사인에 네온 ㆍ헬륨 ㆍ아르곤, 전구의 봉입(封入)에는 아르곤, 기구(氣球)에는 헬륨 등이 이용된다.

대기정책

  • 정책 목표
    • 배경

      1970년 이래 중화학공업의 육성, 도시화 현상의 심화등으로 가속화되기 시작한 국내대기오염은 1980년 이후에는 자동차 보급의 증가와 산업의 고도화에 따른 각종 화학물질의 사용증가로 오염이 확대되었다.
      대기오염 양상도 경제의 급성장 과정에서 나타나는 스모그, 오존, 미세먼지, 유해대기오염물질발생 등의 오염형태로 빠르게 변하고 있으며, 대도시지역의 오존주의보발령회수, 공단지역의 주민진정사례회수 등이 증가하고 국민의 체감오염도는 점차 악화되고 있는 실정이다.
      또한 국제적으로는 중국 등 인접국가의 급격한 산업화 추세에 따라 산성비 원인물질 등 국경간 오염물질의 이동이 증가하고 있으며 기후변화, 오존층의 파괴등 전세계적으로 대기오염에 대한 위기의식이 고조되고 있다.
      특히 지구환경문제의 심화로 이의 해결을 위한 국제협력이 활발해지면서 무역과 연계된 국제환경규제가 가속화될 전망으로 WTO와 OECD 등의 국제기구에서는 환경과 무역을 연계하는 새로운 무역규범에 대한 논의를 주요관심사로 다루고 있으며, OECD에서는 CO2 배출량을 줄이기 위한 국가별 목표량을 설정하고 탄소세·에너지세의 부과, 자동차 연비기준 등 각종 규제수단을 개발하고 있다.
      그동안 대기환경의 개선을 위하여 저황유 및 LNG등 청정연료의 지속적인 공급을 추진하여 아황산가스와 먼지의 오염도는 개선되고 있는 추세이나 자동차의 증가로 이산화질소, 오존 오염도는 증가하는등 주요 대기오염물질이 개도국형에서 선진국형으로 변화하고있다.
      이와같은 상황하에서 깨끗한 공기에 대한 국민의 욕구를 총족시키면서 경제발전과 대기환경보전이 조화를 이루는 지속가능한 사회를 건설하는 것이 향후 우리가 추진해 나가야 할 과제라 하겠다.


    • 여건과 전망

      대도시지역에서는 여름철 오존주의보발령이 빈번해지고, 주요 공단지역에서는 휘발성유기화합물질과 악취등에 의한 체감오염도가 증가하는 등 연료사용량과 자동차의 지속적인 증가, 도시화의 가속으로 대기오염의 형태가 더욱 다양해지고 복잡해질 것으로 전망된다.
      지난 '97년 IMF금융지원체제 등 국가경제위기상황에서도 환경과 경제를 병행하여 추진할 수 있도록 저공해자동차의 생산확충 등 국내 환경문제해결과 해외시장 확대를 동시에 추구하여 대기보전정책과 국가경쟁력 강화를 상호보완 차원에서 추진할 필요가 있으며, 정치·사회여건변화에 따라 대기오염 등을 표면상 이유로 하는 집단민원이 표출될 가능성이 상존하므로 공단지역의 대기질 관리를 대폭 강화하고, 국민생활과 함께 하는 대기보전시책을 강구하여야 할 것이다.
      또한 OECD 가입에 따라 대기질향상을 위한 관리체계강화와 국가간 대기오염물질 이동에 대한 적극적인 대응방안의 수립도 필요한 실정이다. 특히 특정대기유해물질을 OECD 수준으로 확대 지정하는 등 신규 유해대기오염물질에 대한 관리를 강화해 나가야 할 것이다.
      그리고 생활양식 변화에 따른 지하생활공간 공기질 및 유해 전자파 등 새로운 생활오염에 대한 관리기반 조성도 필요하다. 따라서 올해에는 이러한 제반 국내외적인 여건변화에 능동적으로 대처하기 위한 대기정책 방향을 수립하는 것이 필요할 것으로 전망된다.


    • 정책개요
      • 1. 기본방향

        21세기를 대비한 대기환경보전정책의 목표와 비젼을 제시하고 대기환경기준 및 배출허용기준을 합리적으로 조정하며, 저황유정책을 지속적으로 추진하면서 발전시설등 대형배출업소에 대한 배연탈황시설등 방지시설의 설치를 촉진하고 저공해 자동차의 생산과 공해저감기술의 개발촉진 및 자동차 운행수요억제 위한 제도적 장치를 도입하는 한편 체감대기오염 개선을 위하여 악취오염물질 및 특정대기유해물질에 대한 관리를 강화할 계획이다.


      • 2. 주요추진과제
        (1) 대기보전정책의 합리적인 추진기반 조성
        • - 대기환경기준의 합리적 조정

          장기대기보전정책의 방향제시를 통해 효율적인 정책추진기반을 조성하고 정책추진효과를 제고시키기 위하여 2010년까지를 계획기간으로 하여 학계, 민간환경단체 등의 공청회를 거쳐 대기환경보전 중·장기종합계획을 마련할 계획이다.

        • - 대기환경기준의 합리적 조정

          그간의 대기보전정책의 지속적인 추진결과, 아황산가스등 3개항목은 환경기준을 달성하여 이들 오염물질의 환경기준을 WHO 권고기준 수준으로 조정하고 대기환경기준의 설정이 어려운 벤젠·톨루엔등 휘발성유기화합물질에 대하여는 미국등 일부국가에서 실시하고 있는 건강위해성평가기법(health risk assessment)을 도입하는 방안을 적극 검토하여 국민의 건강을 보호하는 수준으로 대기환경기준을 설정할 것이다.

        • - 대기환경 규제방식의 전환 및 영향권역별 광역환경관리기반 조성

          사업장에서 배출되는 오염물질의 과학적인 관리를 위하여 3종이상 사업장(3,326개소)에 대하여 단계적으로 원격자동감시시스템(TMS) 설치를 확대하고 민간전문기관에 위탁운영토록 하여 관리의 전문화를 도모하고 TMS가 설치된 사업장에 대하여는 정기적인 지도점검을 면제하고, 시설설치자금 융자지원 등의 방안을 강구하며 기업의 자율적인 오염저감 노력을 유도하기 위하여 기업체가 자발적으로 에너지절약 및 이산화탄소의 저감목표(5년간 8%이상) 등 세부시행계획등을 정부에 제출하고 기업체와 정부가 협약(Voluntry Agreement)을 체결하여 이행하는 자발적협약을 추진하고, 현행 대기배출부과금제도의 내실화를 기하여 실효성 있는 경제적인 규제방식의 도입을 추진할 계획이다. 또한 1997년 7월에 대기환경규제지역으로 지정된 서울특별시, 인천직할시등 수도권 17개시외에 부산·대구 및 광양만권역을 '99.12월 대기환경규제지역으로 추가 지정하였다. 대기환경규제지역은 시·도에서 엄격한 지역배출허용기준 설정과 휘발성유기화합물(VOC) 배출시설에 대한 규제등을 강화하여 지역대기질 개선에 대한 세부실천계획을 수립·시행토록 하고 있다.

        • - 2000년대 대기질측정망 기본계획수립 및 운영효율화

          대기질측정망을 측정목적에 따라 전국적으로 재구성하고 2003년까지 연차적으로 측정망을 확충하는 한편 중앙정부와 지방자치단체간의 측정망운영 역할을 분담하여 환경부는 장거리이동, 산성비등 특수목적의 측정망을 운영하고 지자체는 도시지역 대기오염측정망을 운영토록 할 계획이다.

        • - 장거리이동 오염물질 저감을 위한 국제협력 강화

          "장거리이동 오염물질에 대한 측정·분석", "장거리이동 오염물질의 배출량조사 및 영향평가"등 한·중·일 전문가회의 등에서 합의된 연구과제를 차질없이 추진하고 장기적으로는 공동연구결과를 토대로 정부간 장거리이동 오염물질 저감을 위한 공동대책을 마련할 계획이다.

        (2) 자동차 1000만대 시대의 자동차공해 저감대책 추진

        저공해 및 고연비자동차 개발·보급여건 조성으로 자동차공해관리의 선진화를 추구하고 운행차의 배출가스 관리를 강화하는 한편 자동차용 연료품질기준을 고급화하여 오염물질 배출총량을 억제할 계획이다. 이를 위하여 다음과 같은 시책을 중점추진코자 한다.

        • - 환경친화적 수송연료가격 구조 및 세제도입 추진

          관계부처와 협의하여 현재 취득·보유단계 중심의 자동차세제 구조를 점차 운행단계 중심(주행세)으로 전환함으로써 운행거리 저감 등으로 에너지 소비절감, 교통소통의 원활화 및 배출가스의 저감을 도모하는 한편 주행세에 내재된 사회적 비용중 일부를 대기오염저감을 위한 투자비로 활용할 계획이다. 또한 경유차의 배출가스 저감방안의 일환으로 휘발유 대비 경유가 인상율을 확대하여 경유차에 대한 수요억제를 유도하고자 한다.

        • - 천연가스자동차의 보급추진

          2000년부터 수도권지역 시내버스에 천연가스차 보급을 위하여 충전소 설치 관련법령의 정비 및 부품의 국산화를 추진하고 1998년부터 천연가스 시내버스 4대를 시범운행하였고, 천연가스자동차 보급촉진을 위한 각종 경제적 유인책을 마련하여 현재 2007년까지 경유시내버스 2만대를 천연가스버스로 교체할 계획으로 추진중이다.

        • - 자동차연료의 장기 기준 설정

          국제규제동향과 대기질 개선효과 및 비용·편익분석 등에 대한 연구·조사를 실시하여 항목별 품질기준 및 적용연도 등을 설정하며 휘발유의 경우 2002년이후의 장기 품질기준을, 경유는 방향족화합물 및 90% 유출온도등을 추가로 설정할 예정이다.

        • - 이륜차 공해관리 강화

          제작차의 탄화수소 규제기준을 강화하고 50cc미만의 이륜차를 포함한 제작차의 저공해화 대책을 강구하며, 오염물질저감 촉매장치의 부착효과 및 국내 적용성 등을 종합적으로 분석하여 제작단계에서부터 부착을 의무화하도록 추진해 나갈 것이다.

        • - 운행차 배출가스 검사방법 개선

          현행 질소산화물 간접측정방법(공기과잉율 검사)을 정기검사에서만 실시하였으나, 노상단속까지 확대하여 실시하고 부하검사를 통한 직접 측정방법은 외국의 사례와 기술, 경제성 등을 충분히 검토하여 도입방안을 마련할 계획이며, 배출가스 중간검사를 대기환경규제지역에서는 조례가 정하는 바에 따라 시·도지사가 실시하도록 유도 하고있다.

        (3) 사업장 대기질관리 강화

        환경규제로 인한 기업의 경제적 부담을 최소화하면서 오염저감효과를 극대화시킬 수 있도록 효율적으로 사업장 관리를 도모해 나갈 것이며 특히 심각한 건강피해를 유발할 수 있는 휘발성유기화합물질 및 특정대기유해물질에 대한 관리체계를 정비하여 추진하고 있다.

        • - 배출시설 규제기준 및 제도개선

          대기오염물질을 최대로 저감하고 사업자의 안정적인 방지시설투자 및 기술개발을 유도하기 위하여 최적방지시설 기준을 설정·운영하고 있다. 최적방지시설기준은 경제성을 고려하여 기술적으로 달성가능한 최저배출율 개념을 적용하고 기존시설과 신규시설로 구분하여 기준을 설정하였다.
          기업의 방지기술촉진 및 투자안정성을 도모하기 위하여 환경기준 달성도, 방지기술 개발실태, 경제성 등을 고려하여 2005년이후 적용, 배출허용기준(안)을 마련중에 있다.

        • - 악취발생물질 및 특정대기유해물질 등에 대한 관리강화

          발암성, 축적성 등 유해성이 큰 특정대기오염물질에 대해 단계적으로 배출허용기준을 설정해 나갈 계획이며, 크롬화합물, 1~3부타디엔등 13개 오염물질에 대하여 새로이 배출허용기준을 설정하고 2005년까지는 벤조피렌등 80여개 물질을 단계적으로 특정대기유해물질로 추가 지정해 나갈 것이다.

        • - 배출업소 지도·감시방법의 과학화

          굴뚝자동측정기(TMS)에 의한 사업장 상시감시체계를 구축하여, 측정결과의 상대정확도 확보후 배출부과금 부과 및 지도단속 자료로 활용하는 등 사업장 관리의 과학화를 추진중에 있으며, 2001년까지 TMS설치의무대상 기업(특별대책지역 및 대기환경규제지역 1종사업장)의 조기설치를 추진하고 있다.

        (4) 쾌적한 생활환경의 조성
        • - 악취오염에 대한 관리기반 구축

          상설 기동단속체계의 구축, 민간 모니터링요원 운영, 악취예고제 등을 통하여 민원발생시 신속히 대응하고 있으며, 악취오염물질에 대한 과학적, 체계적 관리기반을 조성하기 위하여 연구용역사업을 추진하고 있으며, 동연구 결과를 토대로 종합적인 악취대책을 수립할 계획이다.

        • - 오존경보제 확대 및 홍보강화

          오존경보제에 대한 인식부족과 경보단계별 행동요령 미숙지로 인한 국민들의 불안감과 당혹감 해소를 위하여 방송매체 등을 이용한 지속적인 홍보를 실시하고 있으며, 오존오염 저감의 시급성을 감안하여 그간 운행차배출가스 특별단속, 하절기 도장·도로포장 자제유도 등 단기대책과 저공해천연가스버스 보급추진 등 중·장기대책 등을 추진하고 있다.

        • - 청정연료 및 저황유 사용확대

          청정연료 의무사용지역을 수도권 및 부산, 대구등 17개지역에서 광주·울산등 31개시까지 확대 시행하고, 전국 모든지역에 황함량 1.0%이하 저황중유를 공급·사용토록하는 한편 1997년도에 수도권등 24개시지역에 공급되던 황함량 0.5%이하 저황중유를 전국 40개시지역까지 확대 공급·사용토록 할 예정이다.

        • - 지하생활공간의 공기질관리강화 및 유해전자파 관리기반조성

          지하생활공간공기질관리법의 시행에 따라 지하역사와 지하도상가에 대하여 지하공기질기준이 설정된 아황산가스등 7개항목에 대한 오염도 측정등 관리기반을 구축하였고, 유해전자파의 위해성에 대한 전문가의 의견, 인체피해에 대한 국민들의 우려 등을 종합적으로 감안하여 국내 실정에 맞는 인체보호권고기준을 설정하며, 국내 유재전자파 발생현황에 대한 조사 및 유해전자파 권고기준에 대한 효율적인 관리방안을 강구하기 위하여 고압송배전선에 대한 전자파 방출권고기준 및 공정시험방법 제정을 추진하고 있다.

        • - 생활 및 도로소음관리 강화

          정온한 생활환경이 요구되는 주거지역을 대상으로 이동소음규제지역을 확대( 108개지역 → 165개지역 )하고 도로교통소음을 저감하기 위하여 교통소음규제지역에서의 통행속도제한, 경음기 사용금지등 저감대책을 추진하고 있으며, 소리환경 개선을 위해 아름다운소리 100선 선정사업을 추진중에 있다.


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