발행월 : 98년 07월

제  목 : [환경교육] 대리석까지 녹이는 산성비가 내리면(1)

《환경교육, 이렇게 해봅시다》

■ 대리석까지 녹이는 산성비가 내리면 ■

보성율어중학교 환경과

영국의 대기학자인 ‘제임스 러블록’은 지구를 하나의 생명체로 정

의하고 자기조절 기능을 갖고 있다는 ‘가이아 이론’을 내놓았다. 예

컨대 온도조절 스위치가 자동으로 작동돼 지구의 온도를 일정한  상태

로 유지시키는 자기조절 능력을 갖고 있다는 것이다.

그러나 모든 생물체와 마찬가지로 지구도 여러 질병을 앓도록  되어

있다. 지구가 불치의 병에 걸려  죽으면 당연히 그 안에  사는 인간도

운명을 같이 할 수밖에 없다.

화석연료의 사용에 따른  기온상승과 산성비 오염,  일주일에 1백만

에이커씩 사라져가는 열대우림 등의 문제는 지구의 질병이 모두  인간

의 부주의에서 비롯된다고 해석한다.

유엔환경계획(UNEP)의 평가에 의하면 지구환경이  최근 10년간 급

속도로 악화돼 있다는 것이다. 이에 따르면  세계 주요도시는 거의 악

화된 대기환경으로 고통받고 있는 것으로 분석됐다.

특히 아시아 지역의 에너지 소비량이  빠르게 늘고 있어 이  추세로

계속 간다면 2010년에는 90년의 2배에 이를 것으로 추산하고 있다. 대

기환경이 오염되면 가장 먼저 나타나는  것이 ‘산성비’이다. 산성비

가 내리면 우리 주변에는 어떤 현상이 일어날까? 산성비가 식물과  건

물에 어떤 영향을 미치는지 실험으로 알아보자.

● 탐구활동 1 ● 하늘에서 신비가

하늘에서 내린 비가 신맛이난다. ‘와! 좋겠다. 레몬즙 같은 비가 내

린다면…….’

그러나 식초같은 비가 내린다면 어떤 현상이 일어날까? 그 비를  맞

는다면 어떻게 될까? 우리 고장에 내리는 비는 어떤 성질이 있는지 조

사해 보자.

(1) 준비물 : 여과지, 깔때기, 비커, 여과장치, 유리막대, PH시험지

(2) 학습방법 : 실험활동과 토론

(3) 필요한 시간 : 실험활동(과제), 토론(40분)

(4) 실험활동

① 깨끗한 물로 씻은 용기를 먼지가 없는 장소에 놓고 빗물을  받는

다. 비가 올 때를 대비하여 미리 빗물을 받을 준비를 한다.

② 받은 빗물을 여과지로 여과한다.

③ 빗물을 여과지로 거른 후 관찰결과를 표에 기록한다.

(5) 생각해 봅시다

① 채집한 빗물은 ‘깨끗하다’고 말할 수 있을까? 그 이유는?

② 장소(동네)에 따라 PH가 차이가 나는 까닭은 무엇일까?

③ 빗물을 받은 시간에 따라 여과지의 색이나 PH에 차이가 있을까?

있다면 그 원인은?

(6) 이렇게 지도해 보세요

산성비에 의한 피해는 국경이 없다. 스웨덴은 환경보호 정책이 엄격

한 나라지만 영국과 독일에서 날아오는 오염물질 때문에 산성비가  내

려 막대한 피해를 입는다. 그 산성비로 1천□나 되는 거대한 삼림지대

의 75%가 노랗게 변해버렸고, 아름다운 호수 중에 1/3이 물고기가 살

지 못하는 죽은 호수로 변해버렸다.

우리나라도 같은 피해를 입고 있다.  한국환경기술개발원 민병승 박

사는 “우리나라에 떨어지는 산성비 원인의 16∼33%가 유황성분이 많

은 중국에서 날아온 것으로 산성비 피해를 줄이기 위해 동북아시아 국

가들간의 기술·경제협력이 절실하다”고 지적했다.

본 활동은 방학과제로 제시하는 것이  바람직하다. 평상시에도 가능

하겠지만 주로 집에 있는 시간이 많은 방학 때 환경공부를 겸한  자율

탐구학습과제로 제시하면 적당할 것이다.

교사가 사전에 활동방법을 자세히 설명해 주는  것이 좋다. 이때 조

건통제를 너무 까다롭게 요구하지 않도록 한다. 굳이 한다면 ‘용기의

크기’와 ‘빗물을 받는 시간(비가 내리기 시작할 때, 한참 오고 있을

때, 비가 그칠 무렵)’ 정도로 그친다.

PH시험지는 용액의 수소이온농도(PH), 즉 산성, 중성, 알칼리성인지

를 알아보는 간이측정기구로서 PH 1∼12까지를 색으로 나타나게 되어

있다. PH시험지는 시중에서 구하기 어려우므로 구입할 수 있는 곳(전

문 과학시약 취급점이나 시중의  비교적 큰 과학사)을 안내해  주도록

한다. 또 한번으로 끝내지 말고 방학기간을 통해 비가 올 때마다 2∼3

회 계속해서 평균을 내어 그 추이를 살펴보도록 한다.

“우리 동네는 ‘시골이니까’ ‘공장이 없으니까’ 산성비는  물론

대기오염이 없을거야”라고 생각하면 착각이다. 공해의 도시인 서울의

경우 지역에 따라 어느 곳은 산성비,  어느 곳은 알칼리성비가 내리는

경우가 많다. 또 같은 지역에서도 낮에는 강산성을 띄던 비가,  퇴근시

간에는 호전되었다가, 다음날  출근시간에는 다시  강산성으로 변하는

등 종잡을 수 없다. 이처럼 지역마다, 시간대마다 강우산도가 다른  까

닭은 먼지 농도 및 공기의  흐름과 상관관계가 있기 때문이라고  한다

(중앙일보).

개학을 하면 활동결과를 걷어 동네별로 우리 고장에 내린 비의 산성

도를 알아보도록 한다.

발행월 : 98년 07월

제  목 : [환경교육] 대리석까지 녹이는 산성비가 내리면(2)

● 탐구활동 2 ● 산성비의 피해

비가 내린 뒤의 하늘은 언제나 맑고 푸르다.  왜 그럴까? 비가 땅으

로 떨어질 때는 공기 중에 떠다니는 가스와 작은  입자, 먼지 등이 같

이 떨어지기 때문이다. 이렇게 산성비가 내리는 지역에서는 삼림이 말

라죽고, 호수의 물고기들이 살 수 없게 된다고 한다. 또 사람이 산성비

를 맞으면 머리카락이 빠진다고도 한다. 정말  그럴까? 식물을 재배하

여 산성비가 식물에 미치는 영향을 알아보자.

(1) 준비물 : 화초가 있는 작은  화분 3개, 식초, 유리컵, 페트법,  라

벨, 기록일지

(2) 학습방법 : 관찰 및 토의

(3) 필요한 시간 : 관찰(2주일), 토론(20분)

(4) 실험활동

① 첫째병에 식초를 1/4컵 넣고 나머지는 물로 채운다. 라벨에 ‘약

한 산성’이라고 써서 붙인다.

② 둘째병에 식초를 1컵 넣고, 나머지는ㄴ 물로 채운다. 라벨에 ‘강

한 산성’이라고 써붙인다.

③ 셋째병에는 식초를 넣지 않고 수돗물만 채운다.

④ 화분과 각병의 용액을 짝지어 2∼3일에 한번씩 물을 준다.

⑤ 식물이 변화되어 가는 과정을 계속 관찰하여 기록한다.

(5) 생각해 봅시다

① 화분 ㉮ ㉯ ㉰의 모습을 비교하여 이야기해 보자.

② 화분에 나타난 결과처럼 산성비의 원인은 무엇인지 이야기해  보

자.

③ 산성비가 내리지 않게 하려면 어떻게 하는 것이 좋은지 이야기해

보자.

(6) 이렇게 지도해 보세요

강한 산성은 PH 3 정도의 용액을 만들고 약한 산성용액은 PH 4∼5

정도의 용액을 미리 넉넉히 만들어 두도록 한다. 수돗물의 PH는 6∼7

정도 나오면 된다. PH 시험지로 농도를 측정하면 같은 용액이라도 위

의 결과와 다를 수  있다. PH시험지는 정확한  수치로 계산되는 것이

아니라 색깔로 구분하므로 편차가  발생할 수 있기  때문이다. 용액의

PH 농도는 다음의 표와 같다.

<표>

2.0       3.0    4.0  5.0  6.0   7.0      8.5         10.0     12.0

레몬주스/사과주스/콜라/커피/우유/끓인물/중탄산소다/마그네시아유/암모

니아

낮은 산성도 ←-------  산성        염기성  -----→  높은 염기성도

용액을 만들 때는 학생들에게 너무 정량화시키지 말고 강산성·약산

성 정도의 정성적인 실험으로 유도한다. 화분은  햇빛이 잘 드는 집안

의 양지에 놓아두도록 한다.

3주 정도 관찰하면서 각 화분에 2∼3일에 한번씩 ‘강산성’ ‘약산

성’ ‘수돗물’을 흙이 흠뻑 젖을 정도로  주게 한다. 이때 보충하는

세용액의 양은 꼭 같아야 한다.

물론 실험 전의 식물의 크기, 화분의 크기, 흙의 양과 종류 등이  모

두 같아야 하겠다.

식물을 심은 화분을 집안에 두는 이유는 비로 인한 이런 영향을  없

애기 위해서이다.

실험에 사용할 강산성 용액의  PH 농도는 보통의 산성비  농도보다

강하다는 것을 학생들에게 알려주도록 한다. 보통  PH 농도가 4 이하

일 때, 강산성비라고 한다.

세 화분에 어떤 일이 일어났는가? 수돗물을 준 화분의 식물은  아무

런 탈없이 잘 자란다. 그러나 ㉯ 화분은 잎이 노랗게 변하고 떨어지며

점점 말라 죽어감을 확인할 수 있다. ㉮ 화분도 잎이 싱싱하지 못하여

점차 생기를 잃어감을 알 수 있다.

사람의 체질도 산성, 중성, 알칼리성 체질이 있다고 한다. 위의 표에

서 볼 수 있는 것처럼 아이들이 좋아하는 각종 음료수들은 대부분  강

한 산성이다. 이러한 음료수들을 우리가 지속적으로 먹는다면 우리 몸

에 어떤 변화가 올 수 있겠는지 상상해 보도록 한다. 그리고 산성,  중

성, 알칼리성 체질은 각각 어떤 특징이 있는지 조사해 보도록 한다.

방학이 끝난 후 결과를 발표시키는 과정에서 우리가 만든  산성용액

과 같은 농도의 산성비가 내린다면 어떤 상황이 일어날 것인지 추리해

보도록 한다.

발행월 : 98년 07월

제  목 : [환경교육] 대리석까지 녹이는 산성비가 내리면(3)

● 탐구활동 3 ● 무엇이든 녹이는 산성비의 힘

세계적으로 유명한 기념탑이나 동상, 그리고 고층건물들이 산성비에

의해서 파괴되고 있다. 수천년전에 만들어진  아름다운 대리석 조각품

도 천년이 지나도록 변함이 없던 청동 동상들도 산성비와 대기오염 물

질에 의해서 부식되고 있다.

이러한 아름다운 조각들과 건물들이 어떻게 변하는지 실험해 보자.

(1) 준비물 : 식초(레몬주스), 수돗물, 분필 2개, 송곳,  PH시험지, 컵2개

(2) 학습방법 : 실험활동과 토의

(3) 필요한 시간 : 실험활동(하루), 토의(20분)

(4) 실험활동

① 컵의 2/3 정도 물을 붓고 식초나 레몬주스 2∼3 스푼을 넣어 PH

3 정도의 산성용액을 만든다. 컵 표면에  ‘산성용액’이라고 써서          붙인다.

② 다른 컵에는 ①에서 만든 산성용액의  양과 똑같이 물을 채운다.

컵 표면에 ‘중성용액’이라고 써서 붙인다.

③ 송곳으로 각각 분필에 ‘ㅅ’ ‘ㅈ’이라 긁어서 새긴다.

④ ‘ㅅ’을 새긴 분필은 산성용액에 ‘ㅈ’을 새긴 분필은 물이 든

컵 속에 넣어둔다.

⑤ 24시간이 지난 후 두 컵 속의 용액을 쏟아내고 두 분필을 비교해

본다.

(5) 생각해 봅시다

① 분필은 어떻게 변했을까? 차이점이 생긴 이유는?

② 대리석과 분필은 어던 관계인가?

③ 위 실험과 산성비와의 관계를 알아보자.

④ 세계적인 조각품이나 동상들을 산성비로부터 보호할 수 있는  방

법을 생각해 보자.

(6) 이렇게 지도해 보세요

조개껍데기 나 대리석에 염산을 넣으면 이산화탄소가  발생한다. 조개껍       데기나 대리석, 그리고 분필은 모두 탄산칼슘(CaCo3)이  주성분이다. 정도       의 차이는 있지만 모두 산성용액에게 잘 분해되는 특징이 있는 것이다.

그러므로 산성용액에 든 분필에서는 거품이  발생한다. 거품은 산성

성분과 분필 속의 탄산칼슘이 반응한 결과이다. 중류수에 넣은 분필에

서는 이처럼 많은 거품이 발생하지 않는다. 하루가 지나면서 산성용액

에 든 분필은 부분적으로  용해된다. ‘ㅅ’이라는 표시도  잘 보이지

않게 된다. 증류수에 든 분필은 거의  변하지 않아 ‘ㅈ’이라는 표시

를 확인할 수 있다.

산성비가 대리석 건물이나 조각에 내리면 산성성분은 서서히 대리석

을 녹인다. 물론 산성비가  실험에 사용한 용액만큼  강하지는 않지만

오랜 기간 동안 산성비를 맞으면 건물과 조각상이 조금씩 녹아가는 것

이다. 또한 쇠나 구리도 공기 중의 산소와 물이 결합하여 산화작용(녹

슴, 부식장용)을 일으킨다. 이때 물 속의 산성도가 높아짐에 따라 산화

작용이 더욱 활발해진다.

청동이나 대리석으로 만든 세계  유적들이 산성비에 파괴되는  것은

바로 이같은 원리 때문이다. 그래서 그리스의 아테네시는 95년부터 도

시에서의 차량통행을 완전  금지시켰다. 아크로폴리스  광장을 비롯한

1.8□ 정도의 공간이 ‘무차지대’로 선포된 것이다.

이처럼 극단적인 조치가 내려진  것은 역사유적과 조각들이  자동차

배기가스와 산성비 때문에 부식되는 현상을 빚고 있기 때문이다. 아테

네시는 이런 조각들을 박물관으로 옮기는가 하면 한편으론 차양을  씌

워 산성비 피해를 막고 있다고 한다.