제 목 대기중에 존재하는 "OH"기의 반응성 연구

등록날짜 2000/11/08

정보출처 http://helix.nature.com/nsu/001109/001109-1.html

본 문

인간의 머리 위 모든 하늘을 과학적 실험의 대상으로 항상 실험을 할 수 있는 것은 아니다.
1999년 8월 11일에 실제 하늘을 대상으로 한 실험이 이루어졌다. 이날은 2분 동안 달이 태양을 가리는 개기일식이 일어났는데 영국 Leeds대학의 Michael Pilling 연구팀은 개기 일식이라는 자연현상만이 유일하게 수행할 수 있는 종류의 실험을 실시하였다.

연구팀은 Geophysical Research Letters지를 통해서 1999년에 이루어진 개기일식때 태양 빛이 잠시 사라질 경우 대류권의 대기성분 변화가 어떻게 일어나는지에 대해 설명하고 있다.
낮과 밤에 대기 구성 성분이 변한다는 사실은 이미 알려진 사실이다.
하지만 이런 변화는 일반적으로 점진적으로 일어난다.
개기 일식은 대기가 얼마나 신속하게 빛의 있고 없음에 반응하는지를 실험하기에 좋은 대상이었다고 한다.

대기를 구성하고 있는 대부분의 성분들은 밤이나 낮이나 그 양의 변화가 없는 편이며, 보통 1/5의 산소와 4/5의 질소 구성비를 유지한다.
하지만 대기중에는 기타 많은 미량 가스들도 포함되어 있는데 그 양이 아주 미미하여 정밀한 측정장비로만이 측정이 가능하다.

이들 미량 가스들은 대기의 건강을 유지시키는데 중요한 역할을 하고 있다.
대기중에는 도시의 스모그 발생 원인 물질이며 인간 건강에 문제를 발생시키는 이산화질소나 오존과 같은 오염물질을 포함하고 있다.

대류권내에 존재하는 황이나 이산화질소등도 산성비의 원인이 되고 있다.
대류권에서 가장 중요한 화학물질들중의 하나는 "하이드록실 라디칼"로서 "OH" 기재되며 산소와 수소로 구성된 반응성이 대단히 높은 물질이다.
이 물질은 기타 많은 미량 가스들과 반응하여 대기 중에서 제거하는 역할을 한다.

예를들면 OH는 독성을 가진 일산화탄소(CO)와 반응하여 이산화탄소(CO2)로 만들어 진다.
이 경우 OH는 대류권을 청소하는 역할을 하게 되는데 이런 이유로 종종 "대기 세척제"라고도 불려진다.
하지만 OH는 낮 동안에만 미량 존재하며 빠른 반응성으로 인해 몇초 이상 존재치 못한다.
이 물질은 태양빛이 존재할 때 만 재생산되는데....

자외선이 오존층을 광분해 할 경우 떨어져 나간 산소 원자가 대기 중의 수증기와 반응하여 OH가 형성되는 것이다.
이 때문에 OH의 농도는 태양빛의 강하고 약함에 따라 변화된다.
낮 동안의 이 물질의 변화는 느리기 때문에 얼마나 빨리 빛에 반응하는지를 측정하기는 어렵다.

개기 일식은 Pilling 연구팀에게 좋은 실험의 대상을 제공한 것이다.
이들은 개기일식이 97% 정도 일어난 아침 10시 19분경 서부 런던의 Silwood Park에서 대기 중의 OH 농도를 측정하였다.
개기일식이 진행된 시간은 OH 농도가 거의 없는 제로 상태로 되기에 충분한 시간이었다.

이후 약 1시간 뒤 개기일식이 완전히 끝 났을 때 대기중의 OH농도는 정상상태로 돌아 왔다.
물론 같은 시간대 동안의 오존 광분해 변화도 관찰되었는데 그 변화는 OH 변화와 정확하게 일치하여 OH가 빛에 의해 형성됨을 확신시켜 주었다.

대기 중에서의 OH의 이러한 빠른 변화는 실험실 실험을 통해서 예측된바 있었다.
실세계에서 드라마틱하게 예측이 옳음이 증명된 것이다.