6. 환경위생 - 공기

환경위생 공기

1) 공기

공기의 중요성: 공기는 물, 음식물과 함께 인간의 생명유지에 절대적인 요소입니다. 

 

<공기의 자정작용>
(1) 희석작용 (2) 산화작용 (3) 교환작용 (4) 세정작용

 

대기오염은 인류의 건강과 환경에 중대한 영향을 미치는 글로벌한 문제입니다. 대기 오염은 운송, 산업 활동 에너지 생산 등 다양한 요인으로 발생합니다. 배기가스 규제, 재생 에너지 등 대기 오염을 줄이기 위한 여러 가지 전략이 있지만 그중에서 가장 혁신적인 해결책은 공기 자체 정화라는 개념입니다. 

 

공기 자정 작용이란, 특정 물질이나 기술이 다양한 메커니즘을 통해 공기에서 오염 물질을 제거하는 기능을 말합니다. 이러한 메커니즘에는 광촉매, 흡착, 정전기 인력 등이 포함될 수 있습니다. 공기 자가 청소의 목표는 건물, 교통 시스템 및 기타 구조물에 사용할 수 있는 재료 또는 기술을 개발하여 대기 오염을 줄이고 공기질을 개선하는 것입니다.

 

공기 자가 정화 기술의 한 가지 예는 광촉매 물질을 사용하는 것입니다. 광촉매 물질은 햇빛과 반응하여 질소산화물 및 휘발성 유기 화합물과 같은 공기 중 오염 물질을 분해하도록 설계되었습니다. 가장 일반적으로 사용되는 광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2)으로, 콘크리트 및 유리와 같은 건축 자재와 자동차 및 기타 차량용 코팅에 널리 사용됩니다.

이산화티타늄(TiO2)이 햇빛에 노출되면 과산화수소 및 슈퍼옥사이드와 같은 활성 산소종(ROS)을 생성하는 화학반응을 거칩니다. 이러한 활성산소는 공기 중의 오염 물질과 반응하여 물과 이산화탄소 같은 무해한 화합물로 분해됩니다. 이 과정을 광촉매라고 하며, TiO2 및 기타 광촉매 물질의 공기 자가 정화 특성을 뒷받침하는 핵심 메커니즘입니다.

공기 자체 청소에 대한 또 다른 접근 방식은 공기에서 오염 물질을 흡착할 수 있는 물질을 사용하는 것입니다. 흡착은 오염 물질이 활성탄이나 제올라이트와 같은 물질 표면에 달라붙어 갇히는 과정입니다. 이러한 소재는 공기 필터나 벽이나 천장과 같은 건축 자재에 사용되어 공기에서 오염 물질을 제거할 수 있습니다.

활성탄은 일반적으로 사용되는 흡착제로, VOC, NOx, 입자상 물질 등 다양한 오염 물질을 공기 중에서 제거하는 데 효과적입니다. 활성탄은 오염 물질을 다공성 표면으로 끌어당겨 공기에서 제거되는 방식으로 작동합니다. 따라서 공기 필터뿐만 아니라 실내 공기 오염을 줄이기 위해 설계된 건축 자재에 사용하기에 효과적인 소재입니다.

제올라이트는 공기 자체 청소에 사용할 수 있는 흡착 소재입니다. 제올라이트는 특정 유형의 분자를 선택적으로 흡착할 수 있는 독특한 구조를 가진 천연 또는 합성 물질입니다. 따라서, 암모니아나 이산화황과 같은 공기 중 오염 물질을 제거하는 데 효과적입니다. 또한, 제올라이트는 실내 공기질을 개선하기 위해 벽 코팅이나 타일과 같은 건축 자재에 사용할 수 있습니다.

 

앞에서 다루었던 광촉매와 흡착 외에도 정전기 인력과 같은 다른 메커니즘을 공기 자체 청소에 사용할 수 있습니다. 정전기 인력은 오염 물질이 반대 전하를 띠는 표면으로 끌어당겨지는 과정입니다. 이는 전기장을 사용하여 공기 중의 오염 물질을 가두는 장치인 정전기 집진기를 사용하여 달성할 수 있습니다.

정전기집진기는 발전소나 공장과 같은 산업 환경의 배출물에서 미립자 물질을 제거하는 데 일반적으로 사용됩니다. 정전기 집진기는 공기 중의 오염 물질을 충전한 다음 반대 전하를 띤 표면에 끌어당겨 공기에서 제거하는 방식으로 작동합니다. 이 프로세스는 공기에서 대량의 오염 물질을 효과적으로 제거할 수 있어 특정 환경에서 대기 오염을 줄이는 데 유용한 기술입니다.

 

<공기의 주요 성분>

성분	질소	산소	이산화탄소	아르곤
%	78.1	20.9	0.03	0.9

<질소>
정상기압상태에서는 인체에 영향이 없습니다. 고기압 상태에서는 중추신경계의 마취작용을 합니다.

잠함병(감압병)
:고압(고기압) 환경에서 갑자기 감압(저기압)하게 될 경우, 혈액 속에 녹아있던 질소가 기포를 형성하여 혈전현상을 일으킵니다. 잠수부와 해녀들에게서 많이 발생합니다.

<산소>
호흡 및 영양소의 연소에 이용됩니다. 1회 호흡 시 4~5%의 산소를 취하게 됩니다. 성인의 경우 안정 시 1일 약 550~650l의 산소가 필요합니다. 

산소를 다량 흡입할 경우 -> 고농도의 산소 상태: 산소 중독증
산소가 부족할 경우-> 저산소증 : 10%이하일 경우 호흡곤란, 7% 이하일 경우 질식사

<이산화탄소>
무색, 무취의 비독성 가스이며, 물체가 연소할 때 발생합니다. 온실효과로 인한 지구온난화 현상의 원인 물질이기도 합니다. 

 

실내 공기오염의 판정기준 : 이산화탄소 실내 서한량 : 0.1%(1,000ppm)

※군집독(Crowd poisoning)
실내에 다수인이 밀집해 있을 때 발생합니다. 주로 취기, 온도, 습도, 연소가스, 분지 등에 의해 발생합니다. 예방책으로는 적절한 환기입니다. 

 

<일산화탄소>
무색, 무취의 맹독성 가스, 불완전 연소할 경우 많이 발생합니다. Hb과의 친화성이 산소에 비해 210~300배 강합니다. 일산화탄소의 이중작용은 혈중의 산소농도 저하와 조식세포의 산소 부족을 시키는 것입니다. 

 

일산화탄소의 서한량: 1시간 기준 400ppm, 8시간 기준 100ppm(0.01%), 1,000ppm(0.1%) 이상이면 생명이 위독해집니다.