환경 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 07071 많은데도 모자라는 물

환경

많은데도 모자라는 물

□ 대상: 7학년

□ 7차 교육과정의 관련 내용: 물의 순환, 수질오염, 물부족 현상

□ 개념: 생활하수, BOD, COD

□ 탐구: 자료 해석 및 변환, 토의, 조사, 실험

개발:	엄영주(서울교육과학연구원)

김용건(제주도교육과학연구원)

이화성(대영고등학교)

지구의 어떤 생물이든지 물 없이는 살 수 없다. 물은 대부분 자연적으로 정화되지만 정화 속도 보다 오염 속도가 더 빠르므로 깨끗한 물의 양은 점점 줄어들고 있다. 우리가 일상 생활에서 쓰는 물의 양을 계산해 봄으로써 물이 낭비되고 있음을 깨닫고 물을 절약하는 방법을 토의해 본다. 우리가 사용하는 수돗물을 정화하는 곳을 방문하여 물의 정화과정을 알아보고 폐식용유로 비누를 만들어 봄으로써, 물의 오염을 줄이기 위해 우리가 할 수 있는 노력을 강구해 본다.

활    동

1. 내가 사용하는 물은 얼마나 많을까?

2. 물 절약 실천 사례 발표

3. 물을 정화하는 곳

4. 폐식용유가 비누로…

1. 모듈의 목표

□  한 사람이 하루, 일년동안, 평생 동안 필요로 하는 물의 양을 계산해 봄으로써 물을 아껴야 하겠다는 마음을 갖는다.

□ 물을 절약할 수 있는 아이디어를 조사하고 직접 실천한 물 절약 사례를 발표한다.

□ 우리가 마시는 수돗물을 깨끗하게 하는 곳을 방문하고 물의 정화 과정을 알아본다.

□  정화시키는데 가장 많은 물이 필요한 폐식용유로 비누를 만들어 봄으로써 환경 보존을 실천해 본다.

2. 교수□학습 활동의 개요

학 습 활 동	차시	활 동 방 법	평 가 방 법
1. 내가 사용하는 물은 얼마나 많을까?	1	자료 변환을 통한 예측(개인)	자료 준비도 보고서 완성도
2. 물 절약 실천 사례 발표	2-3	조별 토의 개인 실천 사례 발표	실천 참여도 발표 참여도
3. 물을 정화하는 곳	4-5	방문 및 조사(조별) 보고서 작성(조별)	방문 활동 참여도 조사 보고서
4. 폐식용유가 비누로…	6	실험(조별)	실험 참여도

3. 평가

학생들의 활동 수행 과정 관찰과 활동 결과물을 통한 평가를 주로 한다. 활동 결과물로는 관찰보고서와 실천 일지 등이 있으며, 교사가 수행 과정을 관찰하려면 자료나 실험 재료의 준비성, 발표 및 활동 참여도 등을 체크리스트로 작성해야 한다. 이 모듈의 내재적인 목표는 □이론을 얼마나 많이 아는가□하는 것보다는 □아는 것을 정말 실천하는가□이기 때문에 실천과 활동의 수행 여부가 가장 중요한 평가 기준이 되어야 한다.

실험은 조별로 이루어지지만 결과 관찰과 결과 해석은 개인의 활동이므로 보고서 작성을 독립적으로 하도록 보고서 문항을 작성해야 한다. 예를 들면, 학생마다 독특한 개성있는 보고서가 되도록 하기 위해서는 개인이 준비한 자료를 붙이도록 요구할 수 있다.

4. 교수□학습 활동의 전개

활동1. 내가 사용하는 물은 얼마나 많을까?

한 사람이 일생동안 사용하는 물의 양을 자신이 현재 사용량으로부터 구해보고 물을 아껴 써야 하겠다는 마음을 갖는다. 인간이 일생동안 사용하는 물의 개념 속에 일상 생활을 하는데 필요한 물 뿐만 아니라 오염을 정화하는데 필요한 물까지 포함하여 생각해 본다.

활동 목표

□ 자신이 현재 사용하고 있는 물의 양을 알아 본다.

□ 자신이 일생동안 쓸 물의 양을 추정해 본다.

□ 오염을 정화시키는데 필요한 물의 양을 계산해 본다.

준 비 물

우리집 수도 요금 계산서(일년치), 작년 학교 수도 요금 계산서, 계산기, 보고서

활동 전개

1. 자신이 평생동안 생활 용수로 사용할 물의 양 추정하기

1)  자신이 집에서 사용한 물의 양을 계산한다.

①  우리집 수도 요금 계산서 일년치를 준비해서 일년동안 우리집에서 사용한 물의 양을 알아 본다.

② 가족 일인당 집에서 사용한 물의 양을 {①÷가족수}로 구해 본다.

2)  자신이 학교에서 사용한 물의 양을 {학교 일년 수도 요금÷(학생수+교사수+…)} 로 계산한다.

3) 자신이 학교와 집에서 사용한 물의 양을 더한다.

4) 3)에서 구한 물의 양을 L 단위로 고쳐 본다.

5)  {자신이 일년동안 사용한 물의 양(L) × 우리나라 성인의 평균 수명(년)}으로 자신이 평생동안 사용할 물의 양을 추정해 본다.

2. 오염을 정화시키는데 필요한 물의 양 알아 보기

1)  식품의 오염도를 조사한다.

우리가 무심코 버리는 여러 물질들이 희석되어 물고기가 살 수 있을 정도의 물이 되기까지 필요한 물의 양을 알아 본다.

2) 오염을 정화시키는데 필요한 물의 양을 계산한다.

①  일년에 버리는 식품의 양을 예상하여 이 들을 정화시키는데 필요한 물의 양을 모두 더한다.

② ①의 결과에 우리 나라 성인의 평균 수명을 곱한다.

3. 자신이 평생동안 사용할 물의 양 알아 보기

(생활 용수의 양 + 오염을 정화시키는데 필요한 물의 양)을 구해 본다.)

활동 안내

1)  학생이 가정에서 모아 둔 수도 요금 영수증을 각자 준비해오도록 하고 학교 수	도요금 계산서는 교사가 준비한다.

2)  학생마다 계산값이 다르므로 개인적으로 활동하도록 도와주며, 영수증 준비가	안된 학생을 위한 자료를 교사가 준비하여 제시한다.

3)  계산 시간을 절약하기 위해 계산기를 준비시킨다. 학생 수가 그리 많지 않은 학	급에서는 학교에서 준비해 주면 좋다. (단, 개인별로 1개씩, 적어도 2명에 1개씩은 준비해주어야 한다.)

4)  자신이 직접 사용하고 버리는 물 이외에도 식품을 버림으로써 간접적으로 소비	하는 물의 양도 고려해 봄으로써 물을 절약하고 식품을 함부로 버리지 않아야 하겠다는 생각을 심어 줄 수 있다

평    가

1)  준비도 점검 : 활동을 위해서는 각 개인의 가정 수도 요금 계산서가 필요하다. 미리 예고하여 준비해오도록 하고 준비도를 점검하여 평가에 반영한다.

2)  보고서 평정 : 활동이 끝난 후 제출한 보고서에서 각 과정의 계산을 제대로 했는지 점검하여 평가에 반영한다.

배경 지식

지구의 어떤 생물이든지 물 없이는 살 수 없다. 우리 인류도 먼 옛날부터 물을 얻어 생명을 지속시켜 왔다. 새로운 땅을 만들어 낼 수 없듯이 새로운 물도 만들어 낼 수 없다. 따라서 지금 우리가 쓰는 물을 더럽히게 되면 우리는 물론 우리의 후손들까지도 더러워진 물을 쓸 수 밖에 없다.

우리나라의 연평균 강수량은 1100∼1200mm로, 세계의 평균 강수량 970mm 에 비해 많은 편이다. 그렇지만 인구 일인당 강수량은 3000(m3/년) 으로서 세계 평균값(34000)에는 턱없이 모자란다. 더욱이 우리 나라는 일년동안 내리는 비의 60%가 6월∼9월 사이에 집중적으로 내리기 때문에 나머지 기간에는 물 부족 현상이 두드러지게 나타난다.

사람의 몸은 70% 이상이 물로 되어 있다. 하룻동안에만 약 2.5 L 의 물이 필요하므로 일년에는 730 L 가 필요하다. 75세까지 산다고 할 때 55톤의 물이 필요하게 된다. 그런데 우리는 이렇듯 소중한 물을 너무 소홀히 다루고 있다. 최근 소득 수준이 높아지면서 수돗물 사용량이 점점 증가하는 추세를 보이고 있다. 특히 서울을 비롯한 대도시의 수돗물 사용량이 지방 중소도시보다 훨씬 많게 나타나고 있다. 90년에 국민 한사람이 하루에 사용한 수돗물은 전국 평균 369L로 89년 소비량 339L 보다 30L, 8.8%가 증가했다. 한사람이 하루에 사용한 수돗물은 서울이 457L로 가장 많았으며, 인천 443L, 부산 409L, 대구 385L, 로 대도시일수록 수돗물을 많이 사용하고 있다. 충남과 전남은 각각 235L, 258L로 서울시민이 사용한 양의 절반 수준이었다.

활동2.	물 절약 실천 사례 발표

각 가정의 물 사용 방법의 차이를 발견하고 물을 절약할 수 있는 여러 가지 방법을 조사한 후 일정 기간 실천한 과정 및 결과를 보고한다. 온 가족이 참여할 수 있는 방안을 고안하여 실천하고 느낀 점이나 실제로 실험한 결과를 정리하여 발표하는 시간을 갖는다.

활동 목표

□ 가정 또는 학교에서 물을 절약할 수 있는 방법을 토의한다.

□ 물을 절약하는 방법에 따라 실천해 본다.

□ 실천한 과정 및 결과를 정리하여 발표한다.

준 비 물

조사 보고서

실천 보고서

활동 전개

1. 가정 또는 학교에서 물을 절약하는 방법 토의하기

1) 가정에서 물을 사용하는 활동을 조사하고 아래와 같은 표를 작성하여 보자.

활동 내용	물 사용 방법	하루 사용 횟수
세수하기
목욕(샤워)하기
칫솔질하기
손씻기
변기 물내리기
빨래하기
청소하기
설겆이하기
화분에 물주기

2) 지난달 수도 요금 고지서를 준비하여 일인당 물 사용량을 계산한다.

3)  일인당 물 사용량이 가장 많은 학생과 가장 적은 학생의 1)번 자료를 비교하여 물 사용 방법의 차이점을 발견하여 보자.

4) 물을 절약하기 위한 방법을 정리하여 보자.

2. 물 절약 실천 사례 발표하기

1) 각 가정에서 물 절약을 실천한 사례를 정리한 보고서를 준비해 온다.

2) 가장 돋보이는 실천 사례를 뽑아 환경상을 시상한다.

활동 안내

1)  물을 절약하는 방법을 토의하기 전에 각 가정의 물 사용 실태를 분석해 오도록 준비 시킨다.(예시된 표 참조)

2)  일인당 물 사용이 가장 많은 가정과 가장 적은 가정의 물 사용 방법 및 횟수를 분석하면 물 절약 방법을 강구하는데 도움이 될 것이다.

3)  첫째 시간 토의후 어느 정도 시간을 주고 토의한 물 절약 방법을 각 가정에서 실천하여 보고서를 작성하도록 지도한다. 실천 시간은 교사와 학생이 상의하여 정하되 일주일 이상 한달 이내가 적당하겠다.

4)  실천 보고서를 작성하는 양식을 교사가 준비해 주어도 좋으나 학생들이 자신의	사례에 어울리게 작성하는 것도 좋을 듯 하다.(실천 기간, 실천 방법, 실천 후 느낀	점 및 반성을 포함하도록 지도한다.)

5)  가장 돋보이는 실천 사례를 보고한 학생에게 환경상을 시상하고 평가에도 반영하되 미리 예고하는 것이 좋다. 환경상의 이름을 학생들에게 공모해서 학생들의 참여를 높일 수 있다.

평    가

1) 처음 토의 시간은 협동성은 조별로, 토의 참여도는 개인별로 평가할 수 있다.

2)  둘째 실천 사례 발표 시간의 평가는 개인별로 이루어진다. 보고서 제출 여부, 보고서의 완성도 등을 교사가 점검하고 보고서를 제출한 학생 중에서 발표에 참여하는 학생에게는 가산점을 주고, 발표 태도는 교사와 학생들의 의견을 설문지를 통하여 평가 에 반영하는 것도 고려해 봄직 하다.

배경 지식

수자원은 생활에 절대 필요한 자원이지만 석유나 석탄처럼 저장할 수 없기 때문에 매일 필요한 양만을 제때에 이용할 수밖에 없는 제약이 따르게 된다. 지구상의 담수의 대부분은 빙설형태로 존재하며 인간은 빗물을 제외하고는 대부분 하천이나 지하수의 일부분만을 이용하게 된다. 세계적으로 수자원사용량은 1960년대 이후부터 급증하기 시작하여 2000년대에는 1960년대의 3배가 넘는 6천km3 에 이를 것으로 추정되고 있다.

세계는 부족한 수자원을 효율적으로 관리하기 위하여 인공댐을 건설하고 있다. 인공댐은 우기에 수자원을 확보했다가 필요할 때 사용할 수 있기 때문에 각국은 댐을 건설하는데 천문학적인 예산을 투입하고 있다. 미국, 브라질, 아르헨티나 등 비교적 수자원이 풍부한 나라뿐만 아니라 중국, 태국 등 개도국들도 부족한 수자원을 확보하기 위해 댐건설에 박차를 가하고 있다. 최근 인공댐은 주로 다목적댐으로 건설되어 농업, 생활, 공업용수도 확보하고 전력도 생산하고 있다. 1982년 현재 전세계에는 200m 가 넘는 대규모 댐이 24개에 이르고 있으며, 이 댐은 13개 국가에 특히 3분의 2가 5개 국가에 집중되어 있다. 중국은 전체 댐의 절반을 갖고 있어 전세계에서 가장 많은 댐을 갖고 있는 국가이다. 대규모의 댐을 건설하게 되면 넓은 면적의 토지가 수몰되어 자연 생태계가 파괴되고 댐건설 후에도 안개, 기후 변화, 생태계 변화가 일어나게 되며, 대대로 살아오던 주민들의 생활의 뿌리가 송두리째 뽑히게 되므로 지역 주민들과 환경단체들이 강력하게 반발하고 있어 이제는 댐건설도 난관에 부딪치고 있다.

전세계적으로 인구증가와 함께 농업용수의 이용이 가장 두드러지게 증가하고 있으며, 공업용수는 개도국의 산업화로 인해서 앞으로 1960년대의 약 6배가 필요하게 될 것으로 보인다.

우리 나라는 수자원이 풍부한 편이지만 우기와 건기가 뚜렷이 구분되는데다가 6월, 7월, 8월 3개월에 걸쳐 전체 강수량의 65%-80%가 내리고 있기 때문에 소중한 수자원이 그대로 바다로 흘러가고 있다. 최근 생활수준의 향상과 공업 단지 조성이 활발해지면서 공업용수 이용량이 급증하여, 울산, 포항, 여천 같은 공업도시에서는 물부족 현상이 해마다 발생하고 있다.

활동3. 물을 정화하는 곳

인구가 적고 산업화가 덜 된 옛날에는 물의 자정 작용만으로도 하천이 깨끗하게 유지되었으나. 산업화와 도시화에 의해 많은 오염 물질이 배출되는 현대에는 물의 자정 작용만으로는 물을 깨끗하게  유지할 수 없다. 따라서 인공적인 정화 과정이 필요하게 되었다. 우리가 마시는 수돗물을 어떻게 정화하고 있는지 알아보고, 우리가 쓰고 버린 생활 하수를 처리하는 방법을 알아보자.

활동 목표

□ 수돗물 또는 하수를 처리하는 곳을 방문하여 보자.

□ 우리 고장의 수돗물 정화 과정을 조사해 보자.

□ 우리 고장의 하수 처리 과정을 알아보자.

준 비 물

수돗물 처리 시설 안내(약도 및 전화번호 교통수단), 하수처리장 약도, 조사 보고서

활동 전개

1. 우리 고장의 수돗물을 처리하는 과정을 조사하자.

1) 우리 고장에 공급되는 수돗물의 상수원을 알아보자.

2) 정수 사업소를 방문하여 수돗물의 정화 과정을 조사해 보자.

3) 정수 사업소에서 조사한 수돗물의 제조 과정을 도표로 만들어보자.

2. 우리 고장의 하수 처리 과정을 조사하자.

1) 하수처리장을 방문하여 하수 처리 과정을 조사해 보자.

2) 하수 처리 과정을 도표로 만들어 보자.

3. 하수 처리 과정과 수돗물 처리 과정의 차이점을 비교하자.

1) 수돗물 처리에만 있는 과정을 알아보고 그 이유를 생각해 보자.

2) 하수 처리에만 있는 과정을 알아보고 그 이유를 생각해 보자.

활동 안내

1)  하수 처리장이나 수돗물 정수 사업소의 약도를 미리 학생들에게 나누어 주고 방문 계획을 세운다. 학습 전체가 단체로 방문할 수도 있고 ,학생들을 몇 그룹으로 나누어 방문하도록 지도할 수도 있다.

2)	첫째 시간에는 방문 계획과 방문시 조사할 목표를 세우도록 지도한다.

3)  학급 전체를 반으로 나누어서 하수 처리장과 수돗물 정수 사업소를 방문하도록 지도하고 하수 처리 과정과 상수 처리 과정을 비교하는 수업은 2차시에 할 수 있다.

평    가

1)  방문 활동에 참여하였는가?(방문을 확인하려면 방문지에서 확인을 받아올 수 있	도록 별도의 양식을 마련해야 한다)

2) 방문 후 작성한 보고서 평정: 정수 과정을 도표로 나타내었는가?(상, 중, 하)

배경 지식

1) 수돗물과 생활하수

1990년 한해 동안 전국에서 생산한 수돗물은 46억 2천만톤으로 우리 나라 최대의 다목적댐인 소양댐의 저수량 28억 7천만톤의 1.6배, 수도권 시민 1천 5백만명의 식수원인 팔당호의 총저수량 2억 4천 4백만톤의 19배나 되는 막대한 양이 생산되어 가정으로 공급되었다.

정부는 오는 2001년까지 상수도 보급률을 선진국 수준인 90%로 끌어올리고 1인당 하루 급수량도 440L로 높일 계획을 가지고 있다.

한강, 낙동강, 금강, 영산강 등 우리 나라 4대강이 공장폐수와 생활하수 그리고 축산 폐수로 자정능력을 잃어가고 있어 정화대책이 시급한 실정이다. 한강수계는 생활하수가 수질오염원의 주원인이 되고 있으며, 4대강 수계에 배출되는 폐수의 53.4%가 배출되고 있어 수도권 시민의 젖줄인 상수원 오염이 심각한 위기를 맞고 있다.

수질오염 문제가 점점 심각해지고 있는 가운데 정부는 많은 예산을 투자하여 오염물질 배출량을 줄이려고 노력하고 있다.

사람이 마시는 물은 환경보존법상 수질환경기준에서 BOD와 COD로 측정하여 등급을 결정하고 있다. 수질등급 분류기준은 1등급부터 5등급까지 나누어 정의하고 있는데 BOD, COD기준으로 1ppm이하는 1등급,1-3ppm은 2등급, 3-6ppm은 3등급, 6-8ppm은 4등급, 8-10ppm은 5등급이 된다. 수도권 시민의 상수원인 팔당댐의 오염원은 생활하수,축산폐수, 공장폐수,농약, 화학비료이며, 팔당호의 오염원은 생활하수와 축산폐수가 대부분을 차지하고 있으며 또한 팔당호 주변의 위락시설에서 배출하는 오염물질도 수질을 오염시키는데 한 몫을 하고 있다.

생활하수는 미생물이 먹이가 되는 영양물질뿐만 아니라 산소 소비물질을 많이 함유하고 있어 수질오염을 일으키는 가장 큰 원인이 되고 있다. 생활하수의 관리는 1차 처리인 침전처리,미생물처리로 하수 속에 녹아 있는 유기물을 제거하는 2차처리, 그리고 미량의 유기물과 질소, 인, 무기염을 제거하는 고도의 3차처리법이 있다. 영국, 독일은 80년대초에 이미 하수처리율이 90%를 넘어 거의 완벽하게 하수를 처리하고 있으나 우리 나라는 하수처리율이 31%정도로 선진국에 훨씬 못미치고 있다.

2) 수질 오염 측정

물의 오염도를 알기 위해서는 pH, 무기물의 농도, 중금속의 농도, 유기물의 오염도(DO, BOD, COD) 등을 알아본다.

① DO(용존 산소량)

수중에 용해되어 있는 산소의 양을 말하며, 맑은 물의 용존 산소량은 7-14ppm 이다.

② BOD(생물학적 산소요구량)

하수, 폐수 중 함유되어 있는 유기 물질이 수중의 호기성 미생물(박테리아, 플랑크톤) 에 의해 분해될 때 요구되는 산소량으로서 상수원 환경 기준에 따르면 1ppm 이하일 때 1급수로 분류하고 생수로 사용 가능하다. 3급수는 BOD 3-6ppm 으로서 화학처리가 필요하다.

③ COD(화학적 산소요구량)

하수, 폐수 중에 함유되어 있는 유기물질을 화학적으로 산화시킬 때 소비되는 산소량으로서 바닷물의 환경기준에 따르면 1등급수는 COD 가 1ppm 이하로서 수산물 서식에 적합한 물을 말하며, 2ppm 이하일 때 해수욕장으로, 4ppm 이하일 때 공업용수로 적합하다고 할 수 있다.

3) 산화지(lagoon)

하수, 배수를 24 시간-수개월간 저수하여 그동안 생물학적 처리를 비롯한 여러 가지 처리를 행하기 위한 못으로서 처리 형식에 따라 호기성지, 폭기식 산화지, 혐기성지의 세가지로 나눈다.

4) 소독, 염소소독

병원균을 죽이는 처리를 소독이라고 한다. 모든 미생물을 다 죽이는 처리를 멸균이라고 하는데 반하여 정수 과정에서 병원성 미생물을 죽이기 위하여 소독을 한다. 우리나라의 경우 정수처리장, 하수처리장 등에서는 주로 염소소독을 실시하고 있다. 염소소독이란 침전 여과 등의 처리 후 염소 살균 작용을 이용해서 무해화하는 조작을 말한다. 상수 및 하수처리에도 사용한다. 자동조절 장치를 갖춘 염소 주입기(직접 주입기와 용액 주입기)로 상수에서는 잔류 염소가 0.2mg/L를 유지하도록 한다. 하수의 염소 주입량은 염소 요구량 등 하수의 수질에 커다란 영향을 받으므로 실험적으로 결정할 필요가 있다. 염소 접촉 시간이 길수록 효과가 있지만 일반적으로 15-30분 정도로 한다.

5) 스크린(screen)

원수나 하수를 정화할 때 펌프로 들어가는 물에 나뭇잎이나 나뭇가지, 종이조각 등이 부유물질이 있으면 펌프에 해를 가하거나 수도의 흐름을 나쁘게 하므로 정수장이나 폐수처리장에서는 첫 처리 단계로 스크린을 사용하여 부유물을 제거한다. 스크린은 6cm 이하의 눈을 가진 망이 사용되며 30°∼ 45°로 비스듬이 세워서 걸린 부유물을 손쉽게 제거한다.

6) 생물학적 처리

미생물을 이용하여 오수, 폐수를 처리하는 것을 일컫는다. 호기성 분해에 의한 것과 혐기성 분해에 의한 것이 있다. 호기성균에 의해 유기물을 산화, 분해시켜 500ppm 이하의 낮은 BOD 로 처리하거나 혐기성균에 의해 유기물을 환원, 분해하는 방법을 말한다.

7) 에어레이션(aeration)

폭기, 탈기라고도 한다. 수중에 공기를 불어 넣거나 공기에 물을 분무하여 물과 공기를 접촉시켜서 물 속의 철, 망간, 황화수소, 물의 냄새, 메탄가스 등을 제거하는 조작을 말한다.

8) 슬러지, 슬러지 상승

정수 및 폐수 처리 과정에서 수중의 부유물이 액체로부터 분리되어 별도로 처리되는데 이것이 슬러지이다. 침전지에서 바닷에 쌓인 것이나 표면에 뜬 것, 스크린에 걸린 것 등을 모두 포함한다. 슬러지는 수분을 제거한 후 처리한다. 폐수중 질소 성분이 폭기에 의하여 질산화되고 침전조에 용존산소가 부족하면 탈질산화 현상이 생긴다. 이때 상승하는 질소 기포가 고형물을 부상시키는 현상으로 침전조내가 혐기성이 되면 바닥에 쌓인 슬러지가 혐기성 분해를 일으킬 때 생기는 기포와 함께 슬러지가 부상되는 것을 말한다.

9) 트리할로메탄(THM)

발암성 물질로 알려져 있으며 염소 소독 과정에서 잔류된 유기물과 염소가  반응하여 생성된다. 수돗물에서 주로 문제가 되며 과다한 염소소독, 원수불량 등이 원인이다. 그러나 THM은 다음과 같은 방법을 사용하여 식수 기준치보다 그 농도를 낮출 수 있다.

① 끓이기 : 2분만 끓이면 세계 어느 나라의 음료수기준보다 낮아진다.

②  공기주입 : 물통 속에 어항에 쓰는 공기 주입기를 넣고 30분 정도만 기다리면 거□ 모든 오염 물질이 제거된다.

③  믹서사용 : 수돗물을 전기 믹서에 넣고 2분만 돌려주면 오염 물질의 75% 정도가 제거된다.

10) 하수처리

하수 처리의 일반적인 순서는 스크린에 의한 조대 오물이 제거  → 침사지에 의한 침사 → 유지와 스컴의 제거 → 최초 침전지에 의한 부유 물질의 제거 → 생물학적 처리 → 최종 침전지 → 염소에 의한 살균 → 방류 의 순이다. 이 과정중 생물학적 처리에는 살수 여상법, 활성 오니법과 같은 방법이 이용된다. 염소 처리는 살균하여 공공용 수역에 방류하기 위해서 한다.

11) 체코 블루베이비 사건

1953년부터 1960년에 걸쳐 체코에서 산모는 건강한데 푸른색을 띠는 '블루 베이비'라는 병을 가진 아기가 출생하는 사례가 많자 조사가 시작되었다. 그 결과 주민들이 마시는 식수에서 다량의 질산이 있다는 사실이 밝혀졌다. 질산은 체내 혈액에서 헤모글로빈과 결합하여 산소 운반을 방해하였고 이 때문에 산소가 신체 각 부분에 전달되지 못하여 몸이 푸른색으로 변하게 된 것이다. 이는 어른보다 어린이에게 쉽게 나타난다. 블루 베이비 중 8%가 사망한 것으로 보고되었다. 이 증상은 세계 여러 나라에서 보고된 식수 오염 피해이다.

우리 나라에서도 이 증상을 청색증이라고 부르는데 최근 그 사례가 보고되었다. 질산으로 오염된 지하수에 분유를 타서 유아에게 먹임으로써 나타난 경우이다. 질산은 퇴비, 화학비료 그리고 낙엽 등에 많이 들어 있다. 식수 적합성 조사가 이루어지지 않은 곳에서 생수를 취수하거나 아무곳에서 취수하여 마시는 것은 끓여 먹는다 하여도 매우 위험하다. 특히 임산부와 유아에게는 치명적인 영향을 미치게 된다.

활동4.	페식용유가 비누로

각 가정에서 한 번 쓰고 버리는 폐식용유에 의해서 물이 오염되고 있다. 집에서 폐식용유를 이용하여 만든 비누를 합성 세제 대신에 쓰면 물의 오염을 막을 뿐만 아니라 비누값을 절약하는 경제적 이익도 얻을 수 있다. 비누를 만드는 방법을 알아 두고 집에서 직접 만들어 쓸 수 있도록 지도한다.

활동 목표

□ 생활하수를 정화시키는데 드는 물의 양을 비교할 수 있다.

□ 폐식용유로 비누를 만들어 본다.

준 비 물

폐식용유 3L, 수산화나트륨 450g, 물 850mL, 고무 장갑, 뚜껑이 있는 스티로폼 상자, 막대 1개, 헌 기름통, 마스크

활동 전개

1. 생활 하수를 정화시키는데 드는 물의 양 비교하기(자료 해석)

·같은 양을 버렸을 때 가장 물을 오염시켜, 희석하는데 많은 양의 물이 드는 식품은 어느 것인가?

버리는 물질의 양(mL)	소주 1잔(20)	우유 1컵(200)	라면 국물(200)	된장찌개 1공기 (200)	김치국물 (100)	커피1잔 (100)	폐식용유 (20)	쌀뜨물 1주전자 (4000)
BOD농도 (ppm)	243,000	100,000	25,000	23,000	56,800	188,000	1,000,000	3,000
희석에 필요한 깨끗한 물의 양	5통	20통	5통	4.6통	5.7통	19통	20통	13.5통

1통: 200L

2. 폐식용유로 비누만들기

1) 고무 장갑을 끼고 수산화나트륨 450g을 헌 기름통에 넣는다.

2) 물 850mL를 더한다.

3) 막대로 저으면서 수산화나트륨을 녹인다.(마스크 착용하면 좋다)

4)  수산화나트륨이 다 녹으면, 걸러낸 폐식용유 3L를 천천히 부으면서 막대로 12-30분 동안 저으면서 섞는다.( 한 방향으로만 젓는다)

5) 스티로폼 상자에 붓고 뚜껑을 잘 덮어서 따뜻한 곳에 놓아 둔다.

6)  만든 후 3시간 정도 경과한 후 적당한 크기로 칼금을 해 놓으면 굳은후 잘라서 사용하기가 편리하다.

7)  일 주일 후에 다 굳은 비누를 사용하기 쉬운 크기로 자른다. 완성된 비누는 만든 즉시 사용하면 피부가 거칠어지기 때문에 한 달 정도 지난 후에 사용하도록 한다.

활동 안내

1)  비누를 만들기 전에 가정에서 쉽게 버리는 물질 중에서 물을 가장 많이 오염시키는 물질을 찾아 봄으로써 폐식용유를 비누로 만들어 재활용하는 당위성을 깨닫게 한다.

2)  비누를 만들 때 수산화나트륨을 사용하므로 안전에 유의하도록 지도하고 수산화나트륨을 손으로 만지거나 가루를 들이마시지 않도록 주의 시킨다.

3)  실험 순서를 잘 지키고 분단별로 협동하여 실험하도록 지도한다. 다루는 양이 많으면 2분의 1 정도로 양을 줄여서 실험해도 좋으나 섞는 비율을 지키도록 한다.

4)  비누를 만드는 데서 그치지 않고 학생들이 만든 비누를 이용하여 청소를 하거나 팔아서 기금을 마련한다면 학생들에게는 좋은 경험이 될 것이다.

평    가

1) 실험 준비성 : 폐식용유를 준비하였는가? 고무 장갑을 준비하였는가?

2) 실험 태도 : 안전에 유의하면서 실험하는가? (교사 체크리스트)

배경 지식

1) 기름 오염

가정에서 무심코 버리는 여러 가지 식품이 하수로 방류될 때 상수원을 심각하게 위협을 받을 수 있는데 그 중에서도 가장 심각한 것이 기름이다.

1989년, 알래스카 남서부에서 유조선 엑슨 밸디스 호가 침몰하여 20만 드럼의 원유가 바라도 유출되었다. 1800km에 걸친 해안선이 오염되었고 기름을 제거하는 작업에 참여한 사람이 1년에 12,000명에 이르렀으며, 1400대의 선박과 항공기가 동원되었다. 그러나 3년후 결국 기름 제거 작업은 실패하고 말았다. 그동안 기름 제거 작업에 든 비용만도 12억 8천만 달러였으며 33,000마리의 물새가 죽는등 큰 피해가 있었다.

2) 비누화 반응

생명체에서 얻어지는 기름과 지방은 글리세롤과 탄소 원자의 사슬이 긴 카르복시산의 에스테르이다. 상온에서 액체인 기름과 고체인 지방을 합쳐서 유지라고 한다.

유지와 수산화나트륨을 반응시키면 비누화 반응이 일어나 지방산의 나트륨염과 글리세롤이 생기며, 이때 생긴 지방산의 나트륨염이 비누이다.

비누는 친유성기인 탄소 사슬과 친수성기인 -COO- 로 구성되어 있다. 오물이 묻은 천을 비눗물에 담그면 비누 분자의 친유성기가 천에 묻은 오물에 침투한다. 비누 분자들은 섬유와 오물을 분리시켜 둘러싼다. 비누 분자가 둘러싼 오물 입자가 작은 알갱이로 쪼개져서 물 속에 분산됨으로써 세탁이 된다.

3) 레만호 오염

알프스산의 레만호는 스위스를 대표하는 호수이다. 1950년초 스위스와 프랑스에서는 전후 복구 작업으로 도시가 재건되었으며 농업과 공업이 다시 살아나기 시작하였다. 그러나 스위스에서 가장 큰 레만호의 많은 물이 점점 오염되어 갔으며 1950년대 말 경에는 악취는 말할 것도 없고 생물이 더이상 살 수 없는 죽음의 호수로 변했다. 오염된 원인은 여러 가지 있지만 그중 가장 큰 원인은 일반 가정에서 사용하는 합성 세제였다. 합성세제는 경제적이고 비누보다 세척력이 뛰어나지만 수중 생물에 매우 유독하며 물에서 쉽게 분해되지 않고, 부영양화를 일으키는 인을 다량 함유하고 있다. 1962년 스위스와 프랑스는 20년 동안 120개의 폐수 처리장이 레만호 주위에 건설되어 대부분의 인이 제거되었다. 이같은 노력으로 인하여 1970년대 말부터 물은 맑아지기 시작해서 물고기가 다시 뛰노는 살아 있는 호수가 되었다. 이처럼 한번 오염된 호수를 살리는 데는 많은 시간과 엄청난 비용이 든다.

5. 참고 자료

참고 문헌

1) 최도영, 지구촌 환경정보, 나남, 1993.

2) 한국교육개발원, 중학교 환경, 교육부, 1995.

3) 소현수외 4명, 고등학교 화학Ⅱ, 두산동아, 1995.

4) 소현수외 4명, 고등학교 화학Ⅰ, 두산동아, 1995.

5) 한국교육개발원, 중학교 환경, 교육부, 1995.

6) 서울특별시 교육청, 푸른산 맑은물 깨끗한 공기(환경교육 지도자료Ⅰ), 1994.

참고 인터넷 사이트

http://mypage.channeli.net/seokal/정수장현황.htm

http://arsenel.paichai.ac.kr/∼cogito

방문 가능 기관 및 장소

정수사업소	위 치 (전화번호)	급 수 구 역
광암	경기 하남시 광암동 174 ☞482-1215,473-1008	금천, 동작, 관악, 서초, 강남, 송파, 강동
암사	강동구 암사동 산10 ☞441-5610,5612	성동, 동대문구, 중랑, 성북 노원, 양천 구로 영등포, 동작, 관악, 서초 강남, 강동, 광진, 금천
구의	광진구 구의동 산38 ☞457-2561,4961	성동, 동대문구, 성북, 도봉, 노원, 중랑, 강북, 광진
뚝도	성동구 성수동 1가 642 ☞461-2317,464-2120	종로, 중구, 용산, 성동, 성북, 마포, 서대문
보광동	용산구 한남2동 산10 ☞798-4424,5330	종로, 중구, 용산, 은평, 서대문, 마포
노량진	동작구 노량진동 2-3 ☞815-0741,817-4566	동작, 관악
선유	영등포구 양화동 95 ☞634-3731,3823	서대문구, 마포, 영등포, 구로, 금천
영등포	영등포구 양화동 1 ☞633-0290,1529	서대문구, 마포, 구로, 은평, 양천, 강서
신월	양천구 신월동 산8 ☞698-1296,6754	양천, 강서
강북	경기도 남양주시 삼패동 432-1 ☞1346-576-7301∼4	노원, 도봉, 경기도 남양주시, 구리시

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환경 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

환경

더러워진 공기, 흐린 하늘

□ 대상: 8학년

□ 7차 교육과정의 관련 내용: 대기 오염, 스모그, 오존층 파괴

□ 개념: 스모그, 오존층, 오존 기체

□ 탐구: 자료 해석 및 변환, 관찰, 실험

개발:	엄영주(서울교육과학연구원)

김용건(제주도교육과학연구원)

이화성(대영고등학교)

대기 오염이란 인간의 활동에 의해서 배출된 물질이 사람과 그 밖의 생물에게 피해를 주게 되는 대기의 상태를 말한다. 대기 오염 물질들은 직접 피해를 주거나 이 물질들의 화학 반응으로 생기는 물질에 의해 이차적으로 피해를 준다. 과거 대도시에 나타났던 스모그 현상의 사례를 조사함으로써 대기 오염의 심각성을 깨닫고, 대기 오염으로 나타나는 오존층 파괴와 대기 오염에 의한 오존주의보에 대해 알아봄으로써 대기의 중요성을 다시 한번 확인할 수 있다.

활    동

1. 스모그? 스모그!

2. 오존의 두 얼굴.

1. 모듈의 목표

□  대기 오염으로 나타났던 스모그의 피해 사례를 조사하고 각 도시에 나타난 스모그의 원인을 비교할 수 있다.

□  생명을 지켜주는 상층 대기 중의 오존의 역할을 알고 오존층이 파괴되는 메커니즘을 알 수 있다.

□  지표에 가까운 곳에서 오존이 생성되는 이유를 알고, 오존주의보가 내릴 때 올바른 행동 요령을 알 수 있다.

2. 교수□학습 활동의 개요

학 습 활 동	차시	활 동 방 법	평 가 방 법
1. 스모그?스모그!	1-2	조사 및 발표(조별)	조사 보고서 완성도 발표 태도 및 참여도
2. 오존의 두 얼굴	3-5	자료 읽기 및 해석(개인) 조사 및 발표(개인) 표어,포스터 만들기	보고서 평정 조사 및 발표 참여도 작품완성도 평정

3. 평가

활동 결과물의 평가는 자료 해석 이나 조사 보고서를 통하여 지필로 할 수 있다.이 때 조사 보고서의 완성도와 자료 수집의 충실성, 참고 방법의 다양성 등이 평가 기준이 될 수 있다. 교사가 수행 과정을 관찰하려면 토의 활동이 일어날 때 조원들의 협동성을 조별로, 또는 개인별로 체크할 수 있으며, 발표시에는 발표 참여도, 발표시 태도 등을 토대로 평가하고 발표 후 학생들의 설문지를 통하여 발표 내용의 인지도나 호응도를 알아보고 평가에 반영할 수 있다.

4. 교수□학습 활동의 전개

활동1. 스모그? 스모그!

대기 오염의 피해 사례 중 가장 유명한 것은 런던의 스모그와 로스엔젤레스의 스모그 현상이다. 최근에는 우리 나라에서도 □서울형 스모그□가 나타나는 등 대기 오염 문제가 심각해지고 있다. 역사적인 대기 오염 사례를 살펴봄으로써 스모그가 나타나게 되는 과정을 알아보고, 스모그를 줄이려면 어떻게 해야 하는지 알아보자.

활동 목표

□ 스모그 피해 사례를 읽고 스모그란 무엇인지 설명할 수 있다.

□ 스모그 피해 사례를 읽고 스모그가 어떻게 발생하는지 알 수 있다.

□ 스모그 현상이 주는 구체적인 피해를 정리할 수 있다.

□ 스모그 현상을 방지하기 위한 방법을 나열할 수 있다.

준 비 물

읽기 자료, 보고서

활동 전개

1. 스모그로 인한 피해 사례 수집하기

2. 수집한 자료를 읽고 생각 정리하기

1) 스모그란 무엇인가?

2) 스모그는 어떻게 발생하게 되었는가?

3) 스모그가 주는 피해는 어떤 것들이 있었는가?

4) 스모그 현상을 줄이려면 어떤 노력을 해야 하겠는가?

활동 안내

1)  스모그로 인한 피해 사례를 교사가 미리 준비해도 좋으나, 학생들이 문헌이나 컴퓨터 통신을 통하여 찾아오도록 해도 좋을 것이다.

2)	자료를 면밀히 잘 읽고 질문에 대한 생각을 정리할 수 있는 시간을 준다.

3) 마지막 십분 동안 정리한 생각을 발표할 시간을 준다.

평    가

1)  준비도 점검 : 스모그 피해 사례를 조사해 오도록 미리 예고하고 조사 학생에게는 가산점을 줄 수 있다.

2)  보고서 평정 : 자료를 읽고 질문에 대한 생각을 정리한 후 제출한 보고서에서 각 과정의 생각이 논리적인지 점검하여 평가에 반영한다.

배경 지식

1) 스모그(smog)

Smoke(연기)와 Fog(안개)의 합성어. 연기는 매연을 말하고 안개는 기상 현상으로서의 안개를 지칭하는 것으로, 매연과 안개의 공존에 의한 대기 오염을 가리킴. 로스엔젤fp스형 스모그, 런던형 스모그, 런던 살인형 스모그 등이 있다. 공장에서의 배기 가스가 주요 원인이 된 뮤즈(Meuse)계곡 사건이나 도노라(Donora)사건이 있다. 자동차의 배기 가스가 주요 원인이 된 스모그에는 로스엔젤리스형의 스모그가 있고 가정 난방의 배기 가스가 주요 원인이 된  런던형의 스모그가 있다. 일본 동경의 스모그는 자동차의 배기 가스나 공장에서의 배기 가스에 태양 광선이 작용하여 옥시던트로 된 것이며, 런던형 스모그는 1차 오염에 의한 것이지만, 동경의 스모그는 2차 오염에 의한 것이다.

2) 광화학 스모그

광화학 스모그는 질소산화물과 탄화수소가 대기 중에 농축되어 있다가 태양광선 중 자외선과 화학반응을 일으키면서 2차 오염물질인 광산화물을 만들어 대기가 안개 낀 것처럼 뽀얗게 변한다. 이러한 광화학 스모그의 주범은 자동차 배기 가스다. 광화학 스모그는 햇볕이 강하고 바람이 약한 날 발생하기 쉬우며, 맑게 갠 하늘인데도 안개가 끼고 대기는 뽀얗고 침침하고 탁한 느낌을 준다. 매연 등의 거무스름한 스모그와 대비시켜서 하얀 스모그라든가 자주빛 스모그라고 부른다. 광화학 스모그가 일어나면 눈과 목의 점막을 자극, 따가움을 느끼게 하거나 심할 때엔 눈병과 호흡기질환을 일으키고, 급성중독 때엔 폐수종을 유발, 목숨을 잃게 한다. 또 식물에 대해서는 잎이 마르거나 열매가 열리지 않게 될 정도의 피해를 주며, 산림을 황폐시키고, 자동차타이어 등 고무제품을 부식시켜 수명을 줄인다. 미국의 로스엔젤레스는 자동차가 많은 도시이며 더구나 산으로 둘러 쌓인 분지여서 20여년 전부터 로스앤젤레스 스모그로도 잘 알려져 있다.

3) 런던형 스모그

영국 런던의 대기오염은 주로 공장의 배기가스, 빌딩이나 가정의 난방으로 인한 매연이 주요 원인이 되었고, 여기에 짙게 깔려 있는 안개로 사건이 더욱 악화되었다. 당시 런던의 연료는 대개 석탄이었으며 기온이 내려가자 연료소비량이 급증하면서 매연 배출량도 증가하여 공기 중의 황산화물 함유량이 평소의 2배에 달하였다. 안개와 매연이 결합하여 스모그현상을 일으키면서 가시거리가 100m도 안되어 제대로 사물을 알아볼 수가 없었다. 살인적 스모그 사건이라는 말이 나올만큼 처참했던 이 사건은 1952년 12월 5일부터 9일까지 5일간 일어났다. 주로 노인, 어린이, 환자 등 허약체질을 가진 사람들에게 엄습하여 4,000 여명의 호흡기질환 환자가 사망하였고, 다음해 2월까지 8,000 여명의 사망자가 늘어나 총사망자는 12,000 여명에 달하였다. 유아와 노인 사망자가 많았고, 45세 이상에 있어서는 연령과 사망자 수가 비례하는 현상을 나타냈다. 이와 같은 참사로 가져온 스모그 사건은 주로 아황산가스와 떠돌아다니는 먼지가 안개와 결합하여 일어났다.

4) 로스앤젤레스형 스모그

산으로 둘러싸인 지형, 바람이 약하고 역전층이 일어나기 쉬운 기상, 강한 태양 광선 조건 아래 고도로 자동차에 의존하는 도시에서 발생하는 광화학 스모그, 로스엔젤레스에서 최초로 발생하였다 하여 로스엔젤레스형 스모그라 불리게 되었다. 특이한 현상이라기보다는 도시 대기오염의 상징적 존재라고 할 수 있다.

5) 로스앤젤레스 스모그 사건

미국의 로스앤젤레스에서는 1943년경부터 맑은 날씨에 안개가 발생하는 새로운 스모그 현상이 나타나기 시작했다. 이 스모그에 의하여 눈의 자극, 식물의 낙엽 현상,좋지 못한 냄새, 고무의 균열 등의 피해가 생겼다. 이 현상에 대해서는 1956년경에 와서야 이산화질소와 탄화수소의 광화학적 반응에 의한 것이라는 설이 정설로 확인되었다. 식물의 피해와 고무의 균열은 주로 오존에 의한 것이며 눈의 자극은 오존과 더불어 알데히드, PAN(PerooxyAcetyl Nitrate)광화학적 생성물질에 의한 것임도 밝혀지게 되었다. 로스앤젤레스의 스모그는 자동차의 배기가스가 주원인이며 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물의 1차 오염물이 대기 중의 태양광선 에너지에 의하여 광화학반응을 일으키고, 인체에 해로운 2차 오염물질을 생성하는 점에 그 특색이 있다. 이 사건의 이름을 딴 광화학 스모그를 로스앤젤레스형 스모그라고 부르기도한다. 매연 등 1차물질에 의한 것을 런던형 스모그라 한다.

6) 멕시코시티 대기 오염

1987년 2월 멕시코 시티 상공에서 수천 마리의 새가 떨어져 죽은 사건이 일어났다. 죽은 새를 검사한 결과 극심한 대기 오염으로 인한 납, 카드늄, 수은 등 중금속으로 인한 것으로 나타났다. 멕시코시티는 해발 2,240미터의 분지에 위치에 있으며 인구 2,000만이 넘고 자동차를 비롯해 3만5천여 개의 공장에서 나오는 중금속이 섞인 먼지가 하루 40톤이나 떠다니는 실정이다. 세계보건기구의 조사에 따르면 이곳 시민들은 두통, 무기력, 불면증, 구토 등 고통을 겪는가 하면 환각과 환청 증세를 호소하고 있다. 이들은 독일과 미국에 비해 20배의 중금속을 체내에 함유하고 있어서 아기에게 모유를 먹이지 말도록 경고 받은 바 있다. 지난해 세계 보건기구는 서울을 멕시코시티 다음으로 대기 오염이 심한 곳으로 보고했다. 우리는 멕시코시티의 오염을 교훈으로 환경을 기초로 하는 도시의 성장과 관리를 위해 최선의 노력을 기울여야 하겠다.

7) 이산화황

유황 또는 유황 화합물을 연소시켰을 때 발생하는 자극적 냄새가 나는 질식성 기체이고 -10℃에서 액화된다. 물에는 20℃에서 40배정도 녹아서 아황산이 된다. 주된 발생원은 중유 또는 석탄을 연료로 사용하는 시설로서 매연 중에 함유되어 다른 배기가스와 함께 대기 중으로 확산된다. 일반적으로 야채는 아황산가스에 대하여 민감하여 1ppm 의 농도로 연반을 나타내는 종류가 있다.

8) 질소산화물

질소와 산소와 화합물로서 아산화질소(N2O), 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 삼산화질소(N2O3), 오산화질소(N2O5)가 있으며 보통 가스로 존재한다. 이들 가스는 화학 공업에 있어서 니트로화질산을 사용하는 공업, 질산을 사용하는 표면 처리 공업 등에서 발생하나 자동차의 배기가스 중에도 함유된다. 질소 산화물, 탄화수소, 산소가 공존하는 대기에 태양광선이 비치면 옥시던트가 발생하기 쉽다. 질소 산화물은 환경보전법 시행 규칙에 배출 허용 기준이 250ppm 이하로 되어 있다.(단, 석탄 전용은 500ppm 이하) 이 중에서 일산화질소는 무색의 기체이며 공중에서 산화되어 색이 있는 이산화질소로 된다. 화학공장에 있어서 니트로화구리 및 동합금의 광휘 처리와 알루미늄의 화학 연마에 질산을 사용할 경우에 발생하고 자동차의 배기가스 중에도 포함된다. 낙뢰와 폭약의 폭발, 전기 용접 등의 경우에는 공중의 질소와 산소가 결합하여 일산화질소가 생성된다.

9) 일산화탄소

산소가 부족한 상태로 연료가 연소할 때 반드시 발생하는 것이며, 혈액 중의 헤모글로빈과 결합하여 산소의 보급을 저해하고 심한 때는 질식에까지 이른다. 인체에 대한 독성은 대기 중의 일산화탄소의 농도와 노출 시간과의 관계에 따라 다르지만 안전한 한계는 50ppm이다. 100ppm의 공기 중에서 8시간 이상 호흡하면 위험하다. 연탄가스나 탄광폭발, 화재에 있어서 일산화탄소 중독 환자 중에는 후유증이 남는 사람이 많다.

활동2.	오존의 두 얼굴

지구에 존재한 전체 오존량의 90%는 지상 약 10-50km사이에 있는 오존층에 밀집되어 존재하고 있다. 이 오존층은 태양 광선 중 생물체에 해로운 자외선을 95-99%정도 흡수하여 지구상의 인간과 동식물의 생명을 보호하는 경이로운 보호막 역할을 하고 있으며 이러한 현상은 자연의 오묘한 신비 중 하나라고 할 수 있다. 나머지 10%의 오존은 지표에서 10km 이내에 존재하며, 적당량이 있을 때에는 살균, 탈취 등의 작용으로 인간에게 이롭게 사용된다. 그러나 오존 농도가 일정 기준 이상 높아질 경우 인체나 농작물에 피해를 주게 된다.

활동 목표

□ 상층 대기 중의 오존층이 필요한 이유를 안다.

□ 상층 대기 중의 오존층을 보호하기 위하여 우리가 할 수 있는 일을 찾아 본다

□ 지표 근처의 오존이 인체 및 식물에 미치는 영향을 안다.

□ 오존에 관한 지식을 이용하여 오존에 관한 표어, 포스터를 만들 수 있다.

준 비 물

학생 활동지, 자료(표, 그림)

활동 전개

1. 상층 대기 중의 오존층이 필요한 이유를 알아 보기(자료 읽기)

2. 오존층을 파괴하는 물질의 종류 알아보기(자료 읽기)

3. 오존층 파괴 물질이 들어 있는 상품의 이름 조사하기(조사 보고서)

4. 지표 근처의 오존이 인체 및 식물에 미치는 영향 알아보기(자료 읽기)

5. 오존에 관한 표어, 포스터 만들기

활동 안내

1)  □오존의 두 얼굴□은 세 시간 정도에 걸쳐서 진행되는 것이 좋을 듯하다. 예를 들면 첫째 시간에는 오존층이 필요한 이유와 오존층을 파괴하는 물질의 종류를 알아보고 난 후 오존층 파괴 물질이 들어 있는 상품의 이름을 조사하도록 예고해야 하며, 둘째 시간에는 조사한 내용을 발표하고 지표 근처의 오존이 발생하는 원인과 그 영향을 알아보고, 마지막 시간에는 오존에 관한 표어, 포스터 만들기 대회를 여는 것이다.

2)  오존에 관한 표어, 포스터 만들기에서는 오존층 파괴를 줄일 수 있는 방법이나 지표면 근처의 오존의 농도를 줄이기 위한 노력에 초점을 맞추도록 지도한다.

3)  조사 보고서는 조사한 장소, 일시, 상품명, 오존층 파괴 물질의 종류 등이 기록  되도록 구성해야 한다.

4) 조사 보고서의 표 예시

오존층 파괴물질의 이름	함량	상품명	조사장소	조사일시

평    가

1) 조사 보고서 평정은 □실제로 조사에 참여했는가?□ 로 평정할 수 있다.

2)  표어, 포스터 대회는 참여 여부나 작품의 질을 평가에 반영하고 우수 작품은 시상한다.

배경 지식

1) 오존층과 자외선

태양광에는 파장이 다른 여러 종류의 빛이 포함되어 있다. 그 중 400nm이하의 파장이 짧은 빛을 자외선이라고 한다. 지구의 대기에 도달한 태양광 중의 자외선은 일부가 열권이나 중간권에서 흡수되지만 성층권에 도달한 태양광 중에도 상당한 양의 자외선이 포함되어 있다. 이 자외선을 흡수하는 것이 산소와 오존이다. 산소 분자는 242nm이하의 자외선을 흡수하여 산소원자로 나누어 진다. 이렇게 해서 생긴 산소 원자가 주위의 산소 분자와 결합하면 오존 분자가 생성된다. 오존은 다시 자외선을 흡수하여 산소 분자와 산소 원자로 다시 나누어 진다. 이렇게 오존의 생성과 분해가 반복되면서 자외선은 흡수되고 오존의 농도가 일정하게 유지된다. 따라서 태양광 중에서 300nm이하의 자외선은 지표면에 거의 도달되지 않게 되고 표면에 사는 인간과 동식물들이 유해한 자외선으로부터 안전하게 보호될 수 있게 된다.

2) 오존층 파괴 물질

오존은 산소 원자나 하이드록실 라디칼(-OH), 일산화질소(NO), 염소원자(Cl), 브롬원자(Br)에 의해 분해될 수 있다. 인간 활동으로 오존 분해 물질의 빌생원이 되는 물질이 오존층 부근으로 도입되면, 오존층 파괴가 일어나게 된다. 프레온 가스나 염소 함유 물질(CCl4, CH3CCl3, CHCl=CCl2, CCl2=CCl2) 또는 할론가스(CF3Br) 등이 자외선에 의해 분해되어 염소원자나 브롬원자로 되면 오존과 반응하여 오존을 분해하게 된다. 또 한 번 염소 원자가 생성되면 오존을 분해하는 동시에 다시 염소 원자가 생기므로 1개의 염소 원자가 평균 1만개의 오존 분자를 분해할 수 있다고 알려져 있다.

3) 자외선 증가가 생물에 주는 영향

오존층이 5-10% 파괴되면 자외선 강도가 10-20% 증대하고, 20% 파괴되면 자외선 강도는 50%나 증대한다. 자외선 증가는 인간에게 피부암의 증가, 피부의 노화 촉진, 눈의 백내장 증가 등을 가져오며, 식물에서는 생육장해를 일으켜서 농산물 수확량 저하를 일으키는 등의 영향을 줄 수 있다. 피부암 중에서 많은 것은 기저세포암, 유극세포암, 악성흑색종 등이다. 피부암의 발생 빈도는 인종에 따라 차이가 있지만 일반적으로 자외선이 1% 증가하면 기저세포암은 4% 증가하고 유극세포암은 6% 증가한다고 알려져 있다.

자외선 증가가 인간 이외의 생태계에 미치는 영향은 간접적으로 인간에게 중대한 영향을 초래한다. 쌀의 경우 오존층이 8-11.5% 감소했을 때에 상당하는 자외선을 쪼였을 때 수확량이 3분의 1까지 감소된 경우가 보고되었다. 물 속의 식물 플라크톤이나 동물 플라크톤에 대해서도 자외선 증가에 의한 생육 저해가 보고되고 있으며, 먹이사슬을 통하여 어류 등에 영향이 나타날 가능성도 배제할 수 없다.

4) 프레온 가스와 할론

프레온 가스는 화장품 등의 스프레이 제품의 가스, 냉장고나 에어컨의 냉매, 소화제(消化劑), 쿠션이나 각종 발포제품 제조용 발포제, 반도체 등의 전자부품이나 정밀기계의 제조용 세정제 등 무척 많은 용도로 사용되고 있다.

프레온 가스가 광범위하게 사용되고 있는 이유는 프레온 가스가 다음과 같은 특을 가지고 있기 때문이다.

·비슷한 분자량을 가진 유기화합물과 비교해서 끓는점이 대단히 낮고 인체에 대한 독성이 낮다.

·무색 무취 불연성으로 폭발성도 없으며 안전한 물질이다.

·산이나 알칼리에 대해서도 안정하며 기름을 잘 녹인다.

·표면장력이 작고 어떠한 좁은 틈새에도 침투할 수 있다.

프레온 가스는 안정한 물질이므로 대류권에서는 거의 분해되지 않으므로 성층권까지 확산해가고 거기에서 자외선을 받아 분해되면 염소원자가 생기고 그 염소가 오존층을 파괴하는 것이다. 프레온 가스와 비슷한 물질로서 염소대신에 브롬을 함유하고 있는 화합물을 특히 □할론□이라고 부르며, 할론은 오존 파괴지수가 염화불화탄소 즉 프레온보다 크다.

프레온 가스나 할론 가스 이외의 기타 오존층 파괴 물질들은 대류권에서 분해되기 쉽기 때문에 성층권에 도달하는 비율은 낮지만 생산 소비량이 많기 때문에 오존층에 대하여 영향력이 있다.

5) 프레온 가스 대체물질의 개발과 문제점

오존층을 파괴하는 물질로서 프레온 가스에 대한 규제가 진행되는 동시에 프레온 가스를 대신하여 하이드로플루오로카본류(HFC)와 하이드로클로로플루오로카본류(HCFC)를 사용하려는 시도가 있었다. 지구 온난화를 유발하는 온실효과기체로서 작용한다는 점, 환경 속에서 분해하면 반드시 불화수소를 생성하며 이것이 물에 녹으면 매우 부식성이 높은 물질로 대부분의 금속을 녹일 뿐만 아니라 유리도 녹일 수 있다는 점, 가연성인 것은 연소할 때 유독 기체를 발생한다는 점이 문제가 되어 대체 물질도 안전할 수 없다. 따라서 프레온 가스나 대체 물질을 회수하여 재이용할 수 있는 기술을 개발하는 것이 환경을 보존할 뿐만 아니라 자원의 낭비를 막을 수 있을 것이다.

6) 피해를 주는 오존

지표로부터 10km 이내의 대류권에 존재하는 오존은 강한 살균력이 있기 때문에 적당량이 존재할 때는 살균, 탈취 등의 작용으로 인간에게 이롭게 사용되지만 농도가 일정값 이상 높아질 경우 호흡기나 눈이 자극을 받아 기침이 나고 눈이 따끔거리거나 심할 경우 폐기능 저하를 가져오는 등 인체에 피해를 주기도 하고 농작물의 수확량 감소를 가져오기도 한다. 오존은 주로 자동차 배출가스에서 나오는 질소산화물 등이 강력한 태양광선과 광화학 반응을 일으켜 생성된다. 따라서 상층 대기의 오존층 파괴는 지표면에 도달하는 자외선의 양을 늘리고 지표면 근처의 오존 농도를 높이는 결과를 초래하게 된다.

지상의 평균 속력이 3m/s미만으로 바람이 약하고, 최고 기온이 25℃이상으로 높으며, 일출 후 정오까지의 총 일사량이 1500cal/cm3 이상으로 많은 경우이거나, 쾌청한 날씨가 계속될 경우에 오존이 발생하기 쉽다. 오존 오염도에 따라 주의보, 경보, 중대 경보 등 3단계로 구분하여 발령하며, 주의보는 오존 농도가 0.12ppm이상일 때, 0.3ppm이상일 때는 경보를 내리지만 서울시에서는 현재까지 경보나 중대 경보를 내린 적은 없다.

7) 오존(O3)과 오존층

지구 대기는 대부분 질소와 산소로 이루어져 있다. 오존층은 이 산소와 자외선이 함께 작용하여 만들어진다. 오존층은 대기 중에 쌓여 있는 산소가 태양으로부터 나오는 자외선을 받아 광화학 작용이라 불리는 화학 작용을 일으켜서 형성된다. 산소 원자(O) 두 개로 이루어진 산소 분자(O□)는 높은 에너지를 가진 자외선을 받으면 반응성이 매우 높은 산소 원자로 분해된다. 이 산소 원자(O)가 다른 산소 분자와 결합해서 오존(O□)을 만든다.

이처럼 오랜 세월에 걸쳐 형성된 오존층은 지구상의 생물들에게 아주 중요한 역할을 한다. 하지만 태양에서 지구로 들어오는 태양광선들이 모두 생물에게 유익한 것은 아니다. 오존층은 생명의 기본이 되는 유전 정보를 담고 있는 DNA를 포함해서 생물의 중요한 세포 분자를 파괴하는 짧은 파장의 자외선을 대부분 흡수한다.

1985년 남극 '핼리베이'에 기지를 둔 영국 탐사대에 의해 남극의 상공 12∼24Km 지점(성층권 하부)에 있는 오존층이 계속해서 감소해 왔으며, 특히 매년 봄에는 오존층이 그야말로 구멍이 뚫린 것처럼 오존의 양이 줄어들었다는 사실이 밝혀졌다. 1987년 10월에 조사한 결과로는 남극의 오존층에 뚫린 구멍이 미국 대륙 넓이만큼이나 되었다고 한다.

처음에 오존층 파괴는 두 가지로 설명되었다. 하나는 대기의 흐름을 이용한 설명이었다. 극지 특유의 회오리바람과 영하 80℃의 찬 기온, 그리고 독특한 남극 성층권의 구름이 서로 작용해서 위쪽으로 올라가는 공기의 흐름인 상승 기류를 만들고, 이 상승 기류에 의해서 오존층에 구멍이 생겼다는 설명이다. 또 하나는 그 현상을 화학적으로 설명하려고 한 것이다. 남극 상공에서 CFC(Chloro Fluoro Carbons)라는 화학 물질과 오존, 그리고 그 밖의 화학 물질들 사이에서 벌어지는 복잡한 상호 작용에 의해 오존층이 파괴되었다는 설명이다.

5. 참고 자료

참고 문헌

1) 서울특별시교육청, 푸른산 맑은물 깨끗한 공기(환경교육지도자료Ⅰ), 1994.

2) 한국교육개발원, 중학교 환경, 교육부, 1995.

3) 와다다케시, 지구환경론 (인간과 자연의 새로운 조화), 예경, 1992.

4) 서울특별시, 오존주의보 발령시 이렇게 합시다, 1999.

참고 인터넷 사이트

1)	www.moenv.go.kr 환경부

2) http://changan-e.ed.Seoul.kr/∼haksil/환경사전,htm

3) www.kfem.or.kr/little/1-3html

4) www.atoms.snu.ac.kr/intro/summary/smog.html.

5) www.kgms.co.kr/hwan2/event10.htm

6) http://www.metro.Seoul.kr

환경 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

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환경

하늘에서 신 비가

□ 대상: 9학년

□ 7차 교육과정의 관련 내용: 대기오염, 산과 염기, 산성비

□ 개념: 산성비, 용액의 pH, 수소 이온 농도, 대기 오염

□ 탐구:  자료 변환 및 해석, 관찰, 측정, 변인 통제, 조사

개발:	엄영주(서울교육과학연구원)

김용건(제주도교육과학연구원)

이화성(대영고등학교)

대기는 우리에게 매우 소중한 것이다. 그러나 요즈음 대기가 심하게 오염되면서 그 피해가 날로 늘어나고 있다. 그 중에서도 대기 오염 물질인 이산화황과 이산화질소와 같은 기체는 공기를 직접 오염시킬 뿐 아니라 빗물에 녹아 내리면서 호수나 토양을 산성화시키고 있다. 토양이나 물을 산성화시키는 주요 원인인 산성비는 세계 도처에서 관측되고 있으며 그 피해 사례도 점차 커지고 있다. 또한 직접 오염 기체를 배출하는 지역에 피해를 줄 뿐 아니라 대기의 순환에 따라 다른 지역으로도 옮겨감으로써 국가간의 분쟁마저 일으키고 있다. 따라서 산성비에 대하여 지구 전체가 공동으로 대책을 세워야 할 것이다. 과거의 자료를 통하여 산성비 지도를 만들어 보고, 산성비가 식물이나 금속에 어떤 영향을 주는지 직접 실험하여 봄으로써 산성비의 심각성을 깨닫는다.

활    동

1. 산성비 지도 만들기

2. 콩은 산성비를 좋아할까?

3. 산성비가 금속을 만났을 때…

4. 오염을 감시하는 생물들

1. 모듈의 목표

□ 여러 지역에 내린 빗물의 산성의 세기를 비교할 수 있다.

□ 정확한 측정과 관찰을 통하여 산성비가 식물의 생장에 미치는 영향을 알아낼 수 있다.

□ 산성비가 금속에 주는 영향을 알아내는 실험을 설계하고 수행할 수 있다.

□ 오염 지표 생물을 환경 오염 감시에 이용한 사례를 조사하여 자료를 만들 수 있다.

2. 교수□학습 활동의 개요

학습 활동	차시	활동 방법	평가 단위	평가 방법	비고
산성비 지도 만들기	1	자료해석 및 변환(개인)	개인	보고서 평정
콩은 산성비를 좋아할까?	2-3	측정 및 관찰	개인	보고서 평정 교사 체크리스트	측정의 정확성, 관찰 및 기록 능력 실험 참여도
산성비가 금속 을 만났을 때…	4-5	변인 통제 및 관찰	조별	보고서 평정 교사 체크리스트	변인 통제 능력 및 관찰의 정확성 토의 참여도
오염을 감시 하는 생물들	6-7	조사 및 발표	개인	조사 보고서 평정 교사 체크리스트	자료 수집 능력 발표 참여도 및 태도

3. 평가

참여도, 발표 태도와 같은 정의적 영역의 평가는 활동이 일어나는 시점에서 교사가 체크리스트를 통하여 평가하는 것이 좋다.  한편, 측정 및 관찰 능력, 자료 수집 능력은 보고서를 통하여 지필 평가를 하는 것이 바람직하다. 여러 학생이 조별로 실험을 수행하는 경우 지필 평가와 함께 정의적 영역의 평가를 함께 병행하여야 소수의 학생만이 참여하거나 소수의 학생이 소외되는 것을 막을 수 있다.

4. 교수□학습 활동의 전개

활동1. 산성비 지도 만들기

여러 지역에 내린 빗물의 pH 자료를 보고 어느 지역의 빗물의 산성의 세기를 비교할 수 있다. 한 지역에 내린 빗물의 수소 이온 농도의 시기적 변화를 그래프로 표현함으로써 빗물의 산성화가 얼마나 빨리 진행되고 있는가를 알 수 있다.

활동 목표

□ 여러 지역에 내린 빗물의 pH로 산성의 세기를 비교하자.

□  같은 지역에 내린 빗물의 수소 이온 농도의 시기적 변화를 그래프로 나타내어 보자.

준 비 물

보고서

자료지(표,우리나라 지도 그림-도시의 위치가 표시되어 있으면 더욱 좋다)

활동 전개

1. 여러 지역에 내린 빗물의 산성을 비교하여 보자.<표1>

1) 최근 5년 동안 내린 빗물의 pH값이 가장 낮은 도시는 어디인가?

2) 평균 pH값으로 산성비 지도를 만들어 보자.

3) 가장 강한 산성비가 내리는 지역은 어디인가?

4)  1990년 충청남도 태안 반도에 내린 빗물의 산성도는 오염되지 않은 빗물의 산성도(pH 5.6)에 비해 대략 몇 배나 강한가?

(산성도는 수소 이온 농도에 비례한다. 수소 이온 농도=10-pH 이다.)

2. 최근 5년 동안 부산 지역에 내린 빗물의 산성의 변화를 그래프로 나타내자.

1) <표1>에 제시된 pH를 수소 이온 농도로 환산하고 그래프로 나타내자.

2)  부산 지역의 빗물이 가장 산성인 때는 언제이었는가? 이때 빗물의 수소 이온 농도는 오염되지 않은 빗물의 수소 이온 농도(10-5.6)보다 몇 배 큰가?

<표1>주요 도시별 산성비의 pH

도시 연도	서울	부산	대구	광주	울산	대전	포항	여천	춘천	제주	태안
1987	5.1	5.4	5.3	5.8	4.9	5.5	5.2	5.2	5.6	5.9
1988	5.7	5.2	5.6	5.7	5.1	5.7	5.3	5.4	6.3	5.9
1989	5.6	5.2	5.3	5.7	5.6	5.8	5.9	5.8	6.3	6.4
1990	5.0	5.2	5.7	5.5	5.7	5.4	5.8	5.6	6.1	6.2	3.7
1991	5.4	5.1	5.9	5.5	5.7	5.6	5.8	5.2	5.7	5.9

활동 안내

용액의 pH값을 그냥 비교하는 것보다 수소 이온 농도로 바꾸어 산성의 세기를 비교하는 것이 산성비의 심각성을 깨닫는 데 효과적이며 이론적으로 뿐만 아니라 산성의 세기를 체험적으로 인식하게 하는데 도움을 준다.

평    가

1)  제시한 자료를 변환하는 능력, 그래프로 표현하는 능력을 지필로 평가할 수 있다.

2)  계산 기능을 평가하는 것이 아니므로 계산기(지수 계산 가능한 것으로)를 준비하는 것이 좋다.

배경 지식

1) 용액의 pH와 수소 이온 농도

pH란 용액의 산성의 세기를 나타내는 지수로서 pH가 7이면 중성이고 pH가 7보다 작으면 산성, 7보다 크면 염기성이다. 수소 이온 농도와 pH의 관계를 식으로 나타내면 아래와 같다.

pH= - log (수소 이온 농도)

수소 이온 농도= 10-pH

따라서 수소 이온 농도가 10배 많아지면 pH의 숫자는 1만큼 줄어들 것이다.

2) 빗물의 pH

보통의 오염되지 않은 빗물은 약산성으로서 pH가 5.6정도이다. 대기 중에 존재하는 이산화탄소가 빗물에 녹으면 탄산이 되고 약산성을 나타내게 된다. 따라서 산성비란 pH가 5.6이하인 비를 일컫는다. 산성비의 원인이 되는 기체는 아황산가스(SO2), 질소 산화물(NOx), 염화수소(HCl)등이 있다. 아황산가스는 주로 화산 폭발할 때나 황이 포함된 연료를 연소시킬 때 배출된다. 질소 산화물들은 대기 중에 가장 많이 존재하는 질소와 산소가 고온의 자동차 엔진 속에서 반응하여 만들어진다. 따라서 산성비도 인간의 과도한 산업 활동의 부산물이 지구의 평형을 파괴하는데 따르는 현상이라고 말할 수 있으며 따라서 인간의 자구 노력에 의해서만 해결할 수 있다.

활동2.	콩은 산성비를 좋아할까?

산성비가 많이 내리는 지역은 토양도 산성화된다. 여러 가지 토양에서 콩의 생장을 비교함으로써 산성비가 식물에 미치는 영향을 알아볼 수 있다.

활동 목표

□ 용액의 산성도를 측정할 수 있다.

□ 서로 다른 용액을 이용하여 키운 콩의 생장을 관찰, 비교할 수 있다.

□ 산성비가 토양을 산성화시키고, 콩의 생장에 영향을 끼침을 알 수 있다.

준 비 물

산성도 측정기(pH미터 혹은 리트머스 종이), 비커, 증류수, 분필 가루, 식초, 콩, 일회용 컵 3개, 깔때기, 거름 종이, 흙, 필기도구

활동 전개

1. 실험 장치하기(1차시, 조별 실험)

1)  준비한 흙에 증류수를 부으면서 거름 종이로 거른 후 거른 용액의 산성도를 측정한다.

2) 싹이 튼 지 일주일 지난 콩을 세 개의 컵에 나누어 담은 흙에 심는다.

3) 증류수, 분필 가루를 탄 물, 식초의 산성도를 측정하고 기록한다.

2. 콩의 생장 관찰하기(소요 시간은 약 1개월 정도)

1)  이틀 간격으로 각각의 컵에 증류수, 분필 가루를 탄 물, 식초를 주며 콩의 성장 모습을 문장이나 수치로 표현하며 꾸준히 기록한다.(개인별 관찰 기록)

3. 결과 측정 및 분석하기(2차시, 조별 실험 및 토의)

1)  한 달 후 콩을 키웠던 흙에 각각 증류수를 부으면서 거름 종이로 거른 후 거른 용액의 산성도를 측정한다(조별 실험)

2) 조별 토의

·식초나 분필 가루가 토양의 산성도에 어떤 영향을 주었는가?

·흙의 산성도가 콩의 생장에 어떤 영향을 주었는가?

활동 안내

<첫째 시간> 조별로 실험을 계획하고 필요한 장치를 하거나 사전 측정을 하게 한다. 이 때 조원들이 어떤 역할을 분담할 것인지 계획하고 콩을 기르는 동안 통제해야 하는 변인들을 토의한다.

<둘째 시간> 한 달 동안 개인별로 관찰한 기록을 제출한다. 흙의 산성도가 처음과 어떻게 달라졌는지 측정하고 토의를 통하여 산성비가 식물의 생장에 미치는 영향을 분석한다.

보고서의 표 예시

용액의 종류 관찰내용		증류수	분필가루를 탄 물	식초
처음 흙의 산도(pH)
관찰 날짜	×월×일
나중 흙의 산도

평    가

1) 실험의 과정 및 결과는 보고서를 통하여 지필로 평가한다.(조별)

2) 실험 과정 중의 태도는 아래와 같은 기준으로 평가할 수 있다

① 관찰 기록을 빠짐없이 하였는가?(개인)

② 역할 분담에 참여했는가?(개인)

③ 토의 참여도(개인)

배경 지식

1) 산성비가 생물체에 주는 영향

산성비는 산으로서 직접 생물에 영향을 미치는 경우와 수질 변화를 통한 간접적인 영향을 나타내는 경우가 있다. 산성도가 높아지면 생체 유기 화합물이 분해되어 생체 조직이 파괴된다. 나팔꽃은 산성에 민감한 식물로서 pH 4.3 정도에서 탈색된다. 동물의 경우 점막조직은 특히 민감해서 산성비의 영향을 쉽게 받는다. 런던 스모그 사건에서 보듯이 안개비와 같은 상태에서는 산성도가 높은 물방울이 생기기 쉬워 목이나 눈의 점막조직이 직접 분해되어 파괴됨으로써 많은 사망자가 생겼다.

산성비 속의 황산이나 질산으로 인해 호수, 하천, 토양속의 물이 산성화되어 가면 토양이나 암석 중의 알루미늄도 녹아내리므로 pH가 낮은 호수일수록 알루미늄 이온 농도가 높아진다. 물 속의 알루미늄 이온의 증가는 알루미늄에 의한 아가미막의 투과성 조절기능을 방해하기도 하고 아가미의 근육운동 저해, 호흡 작용 방해 등 칼슘이 관계하는 조절기능을 방해한다는 것이 보고되었다. 더욱이 알이나 어린 물고기의 발육에도 지장을 준다고 알려졌다. 식물에 대해서도 산성비의 영향을 받아 발육이 저하된 수목을 분석하면 알루미늄의 함유량이 증가하고 있음을 알 수 있다. 지하수가 산성화하여 땅속에 있는 알루미늄이나 카드뮴, 수은, 아연 등의 유해 중금속을 녹이게 되면 수목이 뿌리를 통해 이들을 흡수해 올려, 잎이나 열매에 함유된 후 떨어져 흙 표면으로 들어가 산성비에 씻겨 담수계로 들어간다. 이와 같이 산성화는 지표 부분의 중금속 오염을 확대할 가능성도 갖고 있다. 산성화의 진행으로 인한 생물 피해는 당연히 인류에게도 중대한 영향을 준다. 산성비 속에 포함된 질산 이온은 몸속에서 발암성인 니트로 화합물로 변하며, 알루미늄 이온의 증가도 뼈의 약화를 일으키는 병으로 이어진다.

더욱이 인류에게 가장 중대한 영향은 식량 생산에 관한 점일 것이다. 토양의 산성화가 진행될 경우 농산물의 생산이 저하될 것이다. pH가 5로 되면 쌀, 밀, 쌀보리의 광합성이 저해되고, pH 4이하가 되면 많은 농산물의 잎에 피해가 나타난다.

2) 산성비 사건

1950년대 초부터 유럽의 스칸디나비아 지방에서는 산성을 띤 비가 내리기 시작하여 삼림은 말라죽고 물이나 육지에 살고 있는 생물에 큰 피해를 주었다. 호수에 살고 있는 물고기는 점점 줄어들고 곡물의 생산량이 줄어드는 대신에 이끼류들이 늘어나는 현상이 보였다. 특히 1970년에는 pH가 2.8정도인 심한 산성비가 내리기까지 하였다.

스칸디나비아와 영국의 과학자들은 이 현상을 자세히 조사한 끝에 산성비의 원인은 스칸디나비아의 인접 국가인 영국이나 독일의 공업 지대에서 발생한 오염된 대기가 이동했기 때문임을 밝혀냈다. 이것은 황의 산화물이 대기 중에 2-4일간 떠 있을 수 있으므로 땅으로 떨어질 때까지는 약 100km 정도 이동할 수 있었기 때문이다. 따라서 한 국가에서 발생한 오염물질이 인근 국가로 이동하여 피해를 주는 산성비는 국제적인 문제로 대두되었다.

활동3.	산성비가 금속을 만났을 때…

산성비는 생태계에 영향을 미칠 뿐만 아니라 건축물이나 동상을 부식시키는 등의 피해를 주고 있다. 용액의 산성도가 금속의 부식 속도에 미치는 영향을 알아보기 위한 실험을 설계하고 실험을 수행한다. 변인을 통제하는 능력과 금속의 부식 현상을 관찰하여 기록하는 능력을 함께 평가할 수 있다.

활동 목표

□ 제시된 가설에 따라 실험을 설계할 수 있다.

□ 시간 경과에 따른 금속의 부식 정도를 관찰, 기록할 수 있다.

□ 금속의 부식 속도와 산성도의 영향을 분석할 수 있다.

준 비 물

학습 활동지, 금속(못 또는 칼심), 산성도 측정장치(pH미터 또는 pH시험지), 산성 용액(식초), 증류수, 돋보기, 정밀한 저울, 시험관 3개, 비커 3개

활동 전개

1. 가설에 따라 실험 설계하기(1차시, 조별 토의)

1)  독립 변인(산성도)과 종속 변인(금속의 부식 속도)에 맞추어 통제할 변인과 측정 또는 관찰할 것을 정한다.

2)  설계에 따라 실험 장치를 꾸민다(식초와 증류수를 섞는 비율을 달리하여 두가지 이상의 산성 용액 만들기, 만든 용액의 pH 측정하기, 금속을 용액 속에 넣기, 처음 질량 측정 또는 처음 상태 관찰 및 기록)

2. 실험 실시(관찰 및 측정, 수시로 역할 분담)

개인별로 일정한 시간 간격에 따라 용액 속에 담긴 금속의 상태를 관찰하거나 질량을 측정한다.

3. 결과 해석 및 보고서 작성(2차시,개인 활동)

1) 시간을 x축으로, 금속의 질량을 y축으로 하여 그래프를 그린다.

2) 곡선마다 용액의 pH를 표시한다.

3) 산성도와 금속의 부식 속도와의 관계를 알아내어 문장으로 표현한다.

활동 안내

<첫째 시간> 금속을 각각 산성도가 다른 세가지 용액에 넣어야 하므로 시험관 3개를 준비한다. 용액의 pH는 실제 산성비의 값과 비숫하게 (pH 3∼5) 맞추는 것이 좋다. 각 조원들의 역할을 분담한다. 칼심이나 못은 휴지로 잘 닦아 표면의 기름을 제거한 후 용액 속에 넣는다. 세가지 용액의 pH값이 차이가 많을수록 실험 결과 해석이 쉽다.

<둘째 시간> 관찰 또는 측정값을 그래프로 옮긴다. 결과 처리 시간에는 개인별로 활동한다.

표 예시(용액의 종류에 따른 금속의 상태(질량) 변화)

용액 날짜	식초	식초:증류수=1:9	식초:증류수=1:99
×월×일

평    가

실험 결과는 보고서를 통하여 개인별로 지필 평가하고 수행 과정 평가를 위한 기준은 아래와 같다.

① 토의 참여도(개인)

② 역할 분담(개인)

배경 지식

산성비와 산에 녹는 금속

산성비의 주된 원인 물질은 황산화물과 질소산화물이고, 그것들이 대기 중에서 황산이나 질산으로 되는 과정은 일련의 화학 반응이다. 아황산가스와 질소산화물은 물질이 연소할 때 생기는데 물질 속에 함유되어 있는 유황이나 질소가 산화되어 생긴다. 질소 산화물은 엔진 속에서 공기 중의 질소가 산화되어서 생긴다. 아황산가스는 공기 중의 산소 분자나 산소 원자, 오존 등으로 인하여 산화되어 삼산화황으로 되고 이것이 물에 용해되면 황산수용액으로 된다. 또한 아황산가스 상태에서 물에 용해하여 아황산으로 된 후 물방울 속에서 산화되어 황산이 생성되는 일도 있다.

질소산화물의 경우도 대기 중에서의 반응을 거쳐 최종적으로 질산 수용액으로 된다. 처음으로 생성되는 질소산화물의 주성분은 일산화질소이다. 일산화질소는 대기 중의 산소 원자, 산소 분자나 오존과 반응하여 이산화질소를 만든다. 이산화질소는 최종적으로 질산이 된다. 대기 중으로 방출된 아황산가스나 질소산화물은 황산이나 질산으로 되어 산성비로 내리게 된다. 따라서 산성비가 내려서 건축물의 구조를 이루고 있는 금속이나 금속으로 된 동상을 만날 때 금속은 산화되어 화합물이 되거나 용액 속에 이온으로 녹아 나오게 된다.

마그네슘, 알루미늄, 아연, 철과 같은 금속들은 산의 수용액과 반응하여 수소 기체를 발생시키며, 금속 이온으로 되어 수용액 속에 녹아 들어간다. 따라서 산성비가 내리면 건축물의 구조나 외관 장식물로 쓰이는 금속들이 녹게 되면서 건물의 구조와 미관에도 영향을 줄 뿐 만 아니라 녹아 나온 금속이온들이 강을 따라 흘러가면서 생태계에 영향을 미치게 된다.

활동4. 오염을 감시하는 생물

우리가 주변에서 흔히 볼 수 있는 생물에게는 각각 살기 좋은 환경이 있다. 환경 조건이 달라지면 생물들은 사는 곳을 옮긴다. 이렇게 환경의 변화에 반응하여 환경의 질을 알려주는 생물을 지표 생물이라고 한다. 지표 생물을 통하여 쉽게 환경의 오염 정도를 알아볼 수 있다. 우리 주변의 지표 생물을 알아보고 이들을 환경 감시에 어떻게 이용할 수 있는지 생각해 본다.

활동 목표

□ 우리 주변의 지표 생물을 조사하자.

□ 지표 생물을 이용한 환경 감시 방법은 어떤 것이 있는지 알아 보자.

준 비 물

조사 자료, 보고서

활동 전개

1. 여러 가지 지표 생물을 조사하자.(1차시)

2. 지표 생물을 이용하여 환경 오염을 감시하는 방법을 고안하여 보자.

3. 조사한 자료를 정리하여 발표하자.(2차시)

활동 안내

환경 오염 지표 생물에는 환경 변화에 민감한 여러 가지 꽃들과 지의류 등이 있다. 또 물의 산성화에 따라 어패류들이 살아 남는 정도가 다르므로 이런 성질을 이용하여 환경 오염의 정도를 표시할 수 있다. 우리 주변의 환경 오염 지표 생물을 조사하고 주변에서 찾아봄으로써 자신이 사는 곳의 환경 오염 정도를 파악할 수 있게 해 준다. 개인별 조사 학습이므로 시간을 충분히 준 후 조사 결과를 정리하여 제출하게 한다. 우수 보고서는 여러 학생들이 열람할 수 있게 하여 교육의 효과를 높이고 평가의 객관성도 확보할 수 있다.

2차시로 진행하게 되면 첫째 시간에 조사 활동의 목적과 방법, 보고서 작성 요령 등을 지도하고 바로 자료 수집에 들어가게 하며, 둘째 시간에는 조사 보고서를 발표하는 기회를 줄 수 있다.

평    가

1) 조사 보고서를 통하여 다음과 같은 점을 평가할 수 있다.

제출기한 지키기, 자료 수집의 충실성, 자료 정리의 효율성

2) 보고서 분량은  표지 한 장, 내용은 A4 용지로 3장 내외 정도로 정한다.

보고서 양식(예를 들면, 글자 크기-12, 줄간격-180%, 상하좌우여백-30mm, 머리말과 꼬리말은 없앤다.)은 통일하는 것이 좋다.

3)  발표시에는 OHP, 사진, 괘도, 실물화상기, 비디오 등의 다양한 매체를 이용하도록 지도한다.

4)  조사보고서를 제출하게 한 후 그 중에서 우수 보고서를 발표시키는 방법도 있다.

배경 지식

1) 오염 지표 생물

주변에서 흔히 볼 수 있는 꽃들 중에서 이산화황에 강한 것은 국화, 수호초, 노랑무늬 인동덩굴 등이고, 이산화황에 약한 것은 민들레, 휜줄무늬비비추, 할미꽃 등이다. 특히 지의류는 환경이 오염된 곳에서는 살 수 없다.

어떤 공장 지역에서는 주변에 지표 식물을 심어 가꾸면서 공장에서 배출되는 가스에 식물이 어떻게 변화되는가를 관찰하여 대기오염을 예방하는데 노력하고 있다.

수질 오염을 알 수 있는 지표 생물로는 물고기, 물벼룩, 박테리아, 조류 등이 있다. 민물   속에 사는 어류들은 물의 산성화에 큰 영향을 받는다. 물이 산성화 정도에 따라서 죽는     생물의 종류가 달라진다.

2) 오염 지표 생물을 이용한 환경 감시 사례

한강 수질 검사소에서는 1992년부터 물벼룩을 이용한 독성 경보 장치를 사용해서 한강의 수질을 감시하고 있다. 강물이 이 기계를 통과하도록 되어 있는데 물 속에 독성 물질이 들어 있으면 물벼룩의 움직임이 빨라지거나 느려지게 되므로 기계에 붙어 있는 감지장치가 작동하여 경보를 울리게 된다. 검사소에서는 이 기계를 24시간 동안 계속해서 켜두고 있으므로 지표 생물을 이용해서 물의 오염을 감시하고 예방할 수 있다.

3) 하천의 생물을 이용한 수질 오염 판정법

수질 오염을 생화학적으로 판정하는 방법(DO, COD, BOD)은 소수 전문가에 의해서만 주로 행해져왔다. 이에 반하여 수질오염 판정용 kit를 이용하여 하천의 바닥 생물을 대상으로 수질 오염 판정표를 작성함으로써 물의 등급을 정하는 방법은 일반시민이 현장에서 쉽게 수질 오염을 판정할 수 있는 장점이 있다.

4) 생물학적 지표

수질 오염의 정도를 생물을 대상으로 하여 수량적으로 표시하는 지표이며 수질 판정의 기준으로 사용된다. 일반적으로 조류(유색생물)는 청정한 수역에 많고 단세포의 원생동물(무색생물)은 오염된 수역에 많이 살고 있다는 사실로부터 전 생물에 대한 무색생물의 비율에 의해 오염의 정도를 나타내는 것으로서 다음 식으로 산출한다.

BIP(%) ={ B/(A+B) }×100

여기서 A는 유색생물수를, B는 무색생물수를 나타내며 청정한 하천에서는 BIP 지수가 0-2정도이나 하수 등의 오수, 폐수에서는 70-100을 나타낸다.

5. 참고 자료

참고 문헌

1) 최도영, 지구촌 환경 정보, 나남, 1993.

2) 한국교육개발원, 중학교 환경, 교육부, 1995.

3) 와다다케시, 지구환경론(인간과 자연의 새로운 조화), 예경, 1992.

4) 서울특별시교육청, 푸른산 맑은물 깨끗한 공기(환경교육지도자료Ⅰ), 1994.

5) 서울특별시과학교육원, 서울과학교육, 1996(3).

참고 인터넷 사이트

http://arsenel.paichai.ac.kr/∼cogito

환경 □□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□

□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 10071 더워지는 지구

환경

더워지는 지구

□ 대상: 10학년

□ 7차 교육과정의 관련 내용: 온실효과, 지구 환경의 변화

□ 개념: 온실효과, 지구 온난화, 온실기체

□ 탐구: 자료 해석, 표현 및 감상,  토의 및 발표

개발:	엄영주(서울교육과학연구원)

김용건(제주도교육과학연구원)

이화성(대영고등학교)

인간이 살아온 역사는 지구 자연 환경을 개척하고 이용한 기록의 축척이다. 문명이 발달하는 속도가 급격히 빨라지면서 인구와 차량의 증가, 도시의 발달, 자원 소비의 증가, 화석 연료에의 의존 등이 인간과 지구의 미래를 위협하게 되었다. 그 중의 하나가 지구 평균 온도의 상승이다. 그 원인을 인간 활동과 연관지어 생각해 보고 지구 온난화가 계속되었을 때 일어날 수 있는 문제점을 그림이나 글로 표현해 보면서 지구 온난화의 심각성을 깨닫게 한다. 우리가 지구 온난화를 막기 위해서 할 수 있는 대책을 마련해 보고 이를 홍보하는 자료를 만들어 봄으로써 이론적으로 아는 데서 벗어나 실제 생활에서 실천할 수 있는 지식을 갖도록 한다.

활    동

1. 지구 온난화의 주범은?

2. 지구 온난화가 계속된다면?

3. 지구 온난화를 막기 위한 정책을 세워보자.

1. 모듈의 목표

□  주어진 자료(그림이나 표)를 이용하여 지구 온난화의 주원인이 되는 기체를 찾을 수 있다.

□ 지구 온난화 현상이 계속될 때를 상상하여 그림이나 글로 표현할 수 있다.

□  환경 정책을 입안하는 입장이나 환경 운동을 하는 사람의 입장에서 지구 온난화 현상에 대한 대책을 수립하고 이를 홍보하는 자료를 만들수 있다.

□ 다른 사람의 작품을 감상하거나 다른 사람의 의견을 논리적으로 비판할 수 있다.

2. 교수□학습 활동의 개요

학습 활동	차시	활동 방법	평가 단위	평가 방법	비 고
지구 온난화의 주범은?	1	자료해석	개인	보고서 평정
지구 온난화가 계속된다면?	2-3	조별 활동 및 감상	조별	체크리스트	협동성, 역할 분담, 작품의 창의성
지구 온난화를 막기 위한 정책 을 세워보자.	4-5	조별 토의 및 발표	조별	체크리스트	협동성, 정책의 합리성과 독창성, 토의 참여도
				학생 설문지	상호 평가 (토의 참여도, 기여도)

3. 평가

교사의 관찰을 통한 학생들의 활동 수행 과정 평가와 활동 결과물을 통한 평가를 병행한다. □지구 온난화의 주원인이 되는 기체 찾기□에서는 학생들의 보고서를 통한 지필 평가를 할 수 있으며, 조별 활동이 이루어지는 경우에는 조원들의 협동성과 같은 정의적 영역의 평가를 그룹별로 할 수 있다. 토의 참여도는 개인별로 교사가 체크리스트를 작성하여 평가하는 것이 좋으며 활동이 끝나는 시점에서는 설문지를 통한 조원들의 상호 평가도 시도할 수 있다. 작품이나 홍보물과 같은 결과물은 교사와 학생의 평가를 종합하여 평가할 수 있다.

4. 교수□학습 활동의 전개

활동1. 지구 온난화의 주범은?

지구 평균 기온 상승이나 이산화탄소의 농도 증가와 같은 자료를 보고 지구 온난화의 원인을 분석한다. 원인에 따라 지구 온난화를 방지할 수 있는 방법을 알아 본다.

활동 목표

□ 지구 온난화를 일으키는 온실 기체 중 가장 영향을 많이 주는 기체를 알아보자.

□ 지구 온난화를 방지할 수 있는 방법을 알아보자.

준 비 물

보고서, 자료지(표,그림)

활동 전개

1. 지구 온난화의 주범인 온실 기체를 찾아보자.

1) 온실 효과란 무엇인가? 온실 기체는 필요한가?

2) 지구의 평균 기온의 변화와 이산화탄소 배출량의 변화를 관계지어 설명하자.

2. 지구 온난화를 방지하는 방법을 알아보자.

1)  지구 온난화를 막기 위해서는 어떤 기체의 발생량을 억제하는 것이 가장 효과적일까?

2)  이 기체의 발생 속도를 늦추기 위해 어떤 노력을 해야 하는지 <표1>과 <표2>를 통하여 알아보자.

3)  <표1>을 보면 인간의 벌목이 지구 온난화에 기여하고 있다. 숲을 보호하는 것이 지구 온난화를 막는데 어떻게 기여하는지 설명하여 보자.

활동 안내

지구 온난화 현상과 온실 기체의 관계를 발견할 수 있도록 자료를 제공한다. 온실 기체 자체의 긍정적 효과도 있으나, 그 발생 속도가 급속히 증가하는 데 문제가 있음을 알게 한다. 지구 온난화를 막는 방법은 온실 기체의 발생량을 억제하거나 통제하는 방법과 이미 발생한 온실 기체를 흡수하는 방법이 있음을 알게 한다.

평    가

자료 해석 보고서를 통하여 개인별로 지필 평가한다.

배경 지식

1) 지구 온난화

1980년대 이후 나타난 기록적인 기온 상승과 이상 기상 현상으로 예측할 때 지구의 평   균 기온이 앞으로도 계속 상승할 것이라고 보는 견해이다.

2) 온실 기체와 온실 효과

온실 기체가 마치 온실의 유리와 같이 지구가 방출하는 열을 붙잡아 두는 현상을 온실 효과라고 한다. 온실 기체는 대기의 온도를 적당히 유지하게 하여 생물들이 사는 데 적합한 환경을 만들어 왔으나 온실 기체가 지금처럼 급격하게 상승하게 되면 지구의 기온이 계속 상승하게 되어 기후대의 변화, 해수면 상승, 지구 생태계 파괴 등 예측하기 어려운 커다란 변화와 피해를 입게 될 것이다.

대표적인 온실 기체는 이산화탄소, 메탄가스, 염화플루오르화탄소, 산화질소 등이 있다.

3) 인간 활동에 의한 이산화탄소의 증가

인간의 활동에 의해 이산화탄소의 농도가 증가하게 되는 주원인은 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석자원의 대량 이용과 삼림파괴이다. 화석 자원에 함유된 원소 중에는 탄소가 가장 많아 70-90%를 차지하고 있으며, 화석 자원을 연소했을 때 생기는 이산화탄소의 양은 소비한 화석 자원 질량의 약3배나 된다. 인류의 화석 자원 이용에 따른 이산화탄소의 방출은 1860년경에는 세계 전체에서 연간 약 3억톤에 지나지 않았던 것이 현재는 180억톤을 넘어서게 되었다. 만약 방출된 이산화탄소가 모두 대기 중에 남아 있다고 한다면, 이산화탄소의 농도는 현재보다 높아졌을 것이다. 이산화탄소가 식물의 광합성에 의해 소비되거나 서서히 바다에 용해되므로 방출된 이산화탄소 중의 50% 정도만이 대기 중에 남아 있게 된다고 본다.

4) 각종 온실 기체의 증가

대기 중의 메탄 농도는 최근 200년 사이에 2배 정도로 증가했는데 주원인은 인간이 배출하는 유기물(쓰레기)의 증가, 축산물의 증산이라고 볼 수 있다.

일산화이질소(N2O)는 바다나 토양 중의 생물 시체나 배출물이 분해될 때 발생하며, 질소 비료의 사용도 간접적으로 일산화이질소 증가에 기여한다.

화장품 등의 스프레이 제품이나 냉장고나 에어컨에서 냉매로 쓰이는 프레온 가스, 용메로 쓰이는 사염화탄소, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 대류권의 오존, 공장에서 배출되는 아황산가스 등도 온실 기체들이다.

5) 이산화탄소

탄산가스라고도 하며 무색, 무취로 공기보다 1.5배 무거운 불연성 기체이다. 대기 중에 0.03% 들어 있다. 공기 중의 농도가 10% 이상이 되면 인간은 호흡 곤란이 되어 의식을 잃어버린다. 물에 녹아 탄산이 되고 약한 산성을 나타낸다. 냉매, 소화제, 청량음료수, 고형탄산(드라이아이스) 등에 이용되고 있다.

활동2.	지구 온난화가 계속된다면?

자료 수집을 통하여 지구 온난화의 영향을 알아 보고 조별로 지구 온난화가 계속  되었을 때의 모습을 상상하여 작품을 완성하도록 한다. 조별 토의를 충분히 거친 후 협동하여 작품을 만들고 완성된 작품을 감상하는 기회를 가진다.

활동 목표

□ 지구 온난화가 우리 인간에게 미치는 영향을 알 수 있다.

□ 지구 온난화가 계속되었을 때의 모습을 상상하고 작품으로 표현할 수 있다.

□ 다른 조의 작품을 감상하고 평가할 수 있다.

준 비 물

그리기 또는 꾸미기 재료(4절지, 색연필, 크레파스, 파스텔, 물감, 사진, 잡지의 화보, 풀, 가위, 나무 조각 등), 글짓기 재료(원고지, 메모 패드)

활동 전개

1. 지구 온난화의 영향(자료 수집 및 토의)

1) 지구 온난화 현상이 지금의 속도로 계속 진행된다고 가정할 때의 기후 예측

2) 지구 온난화에 의한 기상 변동이 생태계나 인간 생활에 미치는 영향

2.  지구 온난화 현상이 계속된 2030년의 상상도 또는 지구 온난화 현상의 심각성을 알리는 포스터 구상(토의) 및 작품 완성(표현)

1) 조원들의 토의를 통하여 상상도 또는 포스터를 구상한다.

2) 다양한 재료나 기법을 동원할 수 있도록 지도한다.

3) 각 조원이 역할을 골고루 분담할 수 있도록 지도한다.

4) 완성된 작품을 다른 조원들이 함께 감상할 수 있는 기회를 준다.

활동 안내

<첫째 시간> 지구 온난화의 영향을 알 수 있는 자료를 수집하여 오도록 미리 예시하고 학생들이 조별로 수집한 자료를 토대로 지구 온난화가 계속되었을 때의 모습을 예상하여 토의하게 한다. 다음 차시의 활동 □상상도 만들기□에 이용할 자료를 의논하게 한다. 이 때 다양한 방법을 미리 암시하여 차시에 준비할 수 있도록 지도한다. 예를 들면 잡지 속의 사진을 이용한 오려 붙이기, 물감 또는 파스텔, 크레파스 등을 고루 이용하도록 조언한다. 시간이 허락하면 작품의 밑그림을 그리도록 지도한다.

<둘째 시간> 조별로 작품을 완성한다. 이 때 전체 조원이 역할 분담을 골고루 할 수 있도록 지도하고 그림을 설명할 수 있는 글(시, 산문, 일기…)을 짓도록 지도한다. 각 조의 작품을 적당한 장소에 게시하여 전체 학생이 작품을 감상하고 평가할 수 있는 기회를 제공한다. 학생 상호 평가시에 작품 한쪽면에 스티커를 붙이도록 하여 학생들의 반응을 한 눈에 알아볼 수 있는 방법도 생각해 봄직하다. 단, 스티커를 한 번씩만 붙이도록 지도하며 평가에 앞서 평가를 위한 기준을 상기시켜줄 필요가 있다.

평    가

1)  평가 시간을 따로 갖지 않고 작품 제작 과정에서 학생 개개인의 참여도, 조원들의 협동성등을 교사가 관찰하여 평가한다. 이 때 교사가 관찰할 항목을 미리 체크리스트로 만들어 평가에 임한다.

2) 둘째 시간의 평가를 위한 기준은 아래와 같다.

① 조원의 협동성(개인)

② 역할 분담에 참여했는가?(개인)

③ 작품의 완성도(조별)

④ 작품의 창의성(조별)

3)  상상화 같은 작품을 평가할 때 교사만 일방적으로 하지 않고 학생들과 공동으로 평정함으로써 학생들의 호응도를 높일 수 있다. 교사가 작성한 설문지를 미리 나누어 주고 작품을 감상한 후 제출하게 한다.

배경 지식

1) 이산화탄소 농도 예측

이산화탄소의 농도는 주로 에너지의 생산량과 삼림을 중심으로 한 생태계의 변화에 의하여 결정된다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 화석 자원이 대기 중의 이산화탄소 농도를 증가시키는 최대 원인이다. 그래서 앞으로의 이산화탄소 농도를 예측하는 데에는 어떠한 화석자원을 얼마만큼 사용하는가를 예측할 필요가 있다.

제2차 세계대전 후부터 1970년대 중반의 석유파동 무렵까지 세계의 에너지 수요의 증가 속도는 대략 연간 5.3%였다. 그 후 증가 속도는 다소 둔해져 1979년부터 1985년 사이의 평균은 1.5%였지만, 최근에 또 증가 조짐을 보이고 있다. 1% 증가율로도 2080년 경에는 산업혁명기의 이산화탄소 농도의 2배 이상이 될 것이며, 3-4% 증가율로 설명하면 2030-2040년 경에도 이산화탄소의 농도가 2배나 될 것이다

2) 온실효과 기체의 증가에 의한 기후 예측

온실효과 기체의 증가에 의한 기온 예측은 여러 모델에 기초하여 이루어지나 이산화탄소  의 농도가 2배가 되었을 때를 예상하는 공통적인 견해는 다음과 같다.

① 평균 기온 상승은 4.0℃∼5.2℃ 정도가 될 것이다.

②  기온 상승에 따라 수분 증발량이 증가하여 평균 강수량은 증가하지만 대륙 내부에서  는 토양 수분의 증발량이 늘어남으로써 건조화가 진행될 것이다.

③ 강수량은 10% 정도 증가할 것이다.

3) 기온 상승에 따른 영향

앞으로는 이산화탄소 이외의 온실효과 기체의 농도 증가도 예상되고 있다. 게다가 이들 기체에 의한 기온 상승은 이산화탄소에 의한 기온 상승을 웃돌게 될 것으로 생가되고 있다.

온실 효과 기체의 농도 증가에 따른 기후 변동으로 생태계나 인간의 생활은 여러 가지 영향을 받을 것이다. 일반적으로 예측할 때 가장 직접적인 영향은 해면 상승으로 인한 해양 지역의 수몰, 거주지의 상실, 경작지의 감소, 식량 생산량 감소 등을 들 수 있다.

활동3.	지구 온난화를 막기 위한 정책을 세워보자.

자신이 속한 조의 역할을 정하고 토의를 통하여 지구 온난화 현상을 막기 위한 바람직한 정책을 생각해 보고 입안한 정책을 홍보하기 위한 자료(홍보물)을 완성하도록 한다. 조별 토의를 충분히 거친 후 협동하여 작품을 만들고 발표하는 기회를 가진다.

활동 목표

□ 지구 온난화 현상을 막기 위한 바람직한 정책을 세워 보자.

□ 토의한 정책을 홍보하기 위해 자료 및 홍보물을 제작하여 보자.

준 비 물

학습 활동지, 홍보물 제작 도구(컴퓨터 작업을 하거나 직접 만들 수 있다)

활동 전개

1. 지구 온난화를 막기 위한 구체적인 방법 찾기(토의)

1) 이산화탄소와 같은 온실 기체의 발생량을 억제하는 방법

2) 발생한 이산화탄소의 소비를 돕는 방법

2. 지구 온난화를 막기 위한 정책을 세우고 홍보물 제작하기

1)  조별로 자신들의 입장을 정한다(환경부 정책 입안자, 환경 운동가, 시민단체…)

2) 조별 토의를 통하여 바람직한 정책을 입안한다

3) 자신들이 세운 정책을 홍보하는 자료를 제작한다.

4) 홍보물을 이용하여 다른 조원들에게 자신들의 입장과 정책을 전달한다.

활동 안내

<첫째 시간> 각 조들이 어떤 역할을 맡을 것인지 정한다. 교사가 미리 준비한 쪽지를 뽑아도 좋고 학생들이 자율적으로 정해도 좋다. 역할이 정해지면 조원들의 토의를 통하여 지구 온난화 현상을 막기 위한 바람직한 정책을 입안하여 보도록 지도한다. 입안한 정책을 홍보하기 위한 배경 지식이나 자료를 함께 제시하도록 한다. 도서관이나 컴퓨터 통신을 이용하여 자료를 찾도록 도와 준다. 다른 조에게 나눠 줄 홍보물을 작성한다

<둘째 시간> 전체 학급 학생을 대상으로 전 차시에서 조원들이 세운 정책을 제시하고 그 정책을 홍보하는 시간을 가진다. 다른 조가 내세운 정책을 비판하는 시간을 가지고 새로운 대안을 제시하도록 한다. 학생들은 설문지를 통하여 정책의 합리성과 독창성을 비교하고 설문지의 결과를 평가에 반영한다. 조별로 홍보하는데 걸리는 시간이 5분은 되어야 하므로 학급당 8조 이내가 되도록 그룹을 정한다.

평    가

평가를 위한 기준은 아래와 같다.

① 토의 참여도(개인)

② 홍보물의 완성도(조별)

③ 홍보물을 발표하는 태도(개인)

④ 다른 학생의 호응도(조별)

배경 지식

지구 온난화 현상을 막으려는 노력은 두가지 차원에서 접근할 수 있다. 첫째는 온실 기체의 발생량을 억제하는 방법이며, 둘째는 이미 발생한 온실 기체를 소비할 수 있도록 하는 방법이다. 발생량을 억제하는 가장 손쉬운 방법은 국제적으로 온실 기체의 배출을 규제하는 것이다. 이산화탄소의 배출 규제의 법제화에는 국제적인 합의가 필요하나, 세계 각국은 자국의 이익을 먼저 앞세우고 선진국으로서 이산화탄소 배출량이 가장 많은 나라들이 경제와의 균형을 이유로 규제에 소극적인 자세를 보이고 있다. 삼림 보호나 나무 심기 등은 이미 발생한 이산화탄소를 대량으로 소비할 수 있는 방법으로서 장려되고 있다. 지금까지는 이산화탄소가 온실 효과에 대한 기여도가 매우 높았으나 앞으로는 이산화탄소 이외의 기체가 끼치는 영향이 더욱 커질 전망이다.

지구 온난화를 일으키는 기체별로 온실효과 기여도를 보면 이산화탄소가 50%를 차지하며, 다음으로 프레온 가스가 20%, 메탄이 16%를 차지하고 있으므로 이산화탄소, 프레온, 메탄을 3대 온실효과 기체로 부를 수 있다. 오존과 일산화이질소도 각각 8% 와 6%의 기여를 하고 있다.

지구 온난화를 막기 위해서 각국은 발전소, 공장, 가정, 매립장, 농토, 삼림 등에서 배출하는 이산화탄소와 메탄을 발생원부터 줄여나가고, 이를 회수처리하여 고정화시키는 기술을 개발하며, 대기 중에 존재하는 온실효과 기체를 흡수하도록 나무를 많이 심는 방법 들을 실천하고 있다. 전세계가 공동으로 지구온난화 문제에 대처하기 위해 탄소세 부과에 의한 화석연료의 사용규제, 프레온 사용금지, 자동차배기가스 규제, 발전과 산업 설비의 연비 개선 등 에너지 효율성을 높이는 소극적인 방법과 이산화탄소를 배출하지 않는 바이오매스, 풍력, 지열, 태양열과 같은 대체 에너지를 실용화시키는 적극적인 방법을 연구하고 있다.

현재 미국정부가 실천하고 있는 대책은 다음과 같다. 프레온 가스 생산과 사용 중지, 식목과 열대우림의 보전, 교통수단 효율개선, 공장, 가정의 효율개선, 배출부과금 징수, 천연가스 사용확대, 배기가스 규제, 태양에너지 이용 기술 개발, 바이오매스 상업화, 메탄가스 발생 억제, 원자력 발전 건설추진 등이다. 미국 환경보호청은 2060년까지 나무를 심고 공장과 가정의 에너지 효율 개선이 이루어진다면 10% 정도의 온실가스를 줄일 수 있으며, 바이오매스를 상업화할 경우에도 10%정도의 온실가스를 더 줄여줄 것으로 그 효과를 전망하고 있다.

5. 참고 자료

참고 문헌

1) 와다다케시, 지구환경론(인간과 자연의 새로운 조화), 예경, 1992.

2) 최도영, 지구촌 환경정보, 나남, 1993.

3) 서울특별시교육청, 푸른산 맑은물 깨끗한 공기(환경교육지도자료Ⅰ),1994.

6. 학생용 활동지 및 읽기 자료

활동지 1. 지구 온난화의 주범은?

활동 목표	① 지구 온난화를 일으키는 온실 기체를 알아보자.

② 지구 온난화를 방지할 수 있는 방법을 알아보자.

활동1. 지구 온난화의 주범인 온실 기체를 찾아보자.

1) 온실 효과란 무엇인가? 온실 기체는 필요한가?

2) 지구의 평균 기온의 변화와 이산화탄소 배출량의 변화를 관계지어 설명하자.

활동2. 지구 온난화를 방지하는 방법을 알아보자.

1) 지구 온난화를 막기 위해서는 어떤 기체의 발생량을 억제하는 것이 가장 효과적일까?

2)  <표1>과 <표2>를 참고하여 이 기체의 발생 속도를 늦추려면 어떤 노력을 해야 하는지 알아보자.

3)  <표1>을 보면 인간의 벌목이 지구 온난화에 기여하고 있다. 숲을 보호하는 것이 지구온난화를 막는데 어떻게 기여하는지 설명하여 보자.

<표1>온실기체의 부문별 기여도

부문	이산화탄소	메탄	오존	이산화질소	프레온	부문별기여도
에너지
직접	35	3	x	4	x	49
간접	x	1	6	x	x
삼림면적의 감소	10	4	x	x	x	14
농업	3	8	x	2	x	13
공업	2	x	2	x	20	24
온실기체별 기여도	50	16	8	6	20	100

<표2>온실 기체의 주요 발생원

원인 물질	기여율	발 생 원	연평균 증가율	현재농도비
이산화탄소	55%	화석 연료 소비 삼림 훼손에 의한 광합성량 감소	0.55%	1.000
염화플루오 르화탄소	24%	냉장고 냉매, 스티로폼 사용 반도체의 세정제	4.0%	0.006
산화질소	6%	화석 연료 및 초목의 연소 농작물 재배 토양	0.2%	1
메탄가스	15%	벼농사, 동물 사육 초목, 석탄, 가스 연소	0.9%	500

정리	@  지구 온난화란 온실 기체의 발생 속도가 온실 기체의 소비 속도보다 빨라서	지구의 평균 기온이 상승하는 현상을 말한다.

@  지구 온난화의 주범이 되는 기체는 인간의 활동 중 주로 (            ) 에서	발생하는 (               ) 기체이다.

@  지구 온난화를 막기 위한 노력으로는 근본적으로 이산화탄소의 발생량을 줄이	는 방법과 발생한 이산화탄소를 소비할 수 있는 환경을 만들어 주는 방법이 있다.

활동지 2. 지구 온난화 현상이 계속 된다면?(Ⅰ)

활동 목표	① 지구 온난화 현상이 계속되었을 때 나타나는 문제점을 알아 보자.

② 지구 온난화가 계속되었을 때를 상상하여 작품을 구상하여 보자.

자료1.  지구 온난화 현상이 지금의 속도로 계속 진행되어 대기 중의 이산화탄소 농도가 2배로 증가한다고 가정할 때, 연구자마다 이견은 있으나 대체로 아래와 같은 공통적인 기후 예측을 할 수 있다.

① 위도가 높을수록 기온 상승폭이 크다

②  기온 상승에 따라 해양등으로부터 수분 증발량이 증가하여 지구 전체 평균 강수량이 증가하지만, 대륙 내부에서는 토양 수분의 증발량이 늘어남으로써 건조화가 진행되는 지역이 나타난다

③  계절풍, 태풍의 발생, 번개의 발생 등 이제까지 일어나지 않았던 이상기상이 세계 도처에서 일어날 가능성이 있다.

④ 지구 전체의 평균 기온 상승은 약 4-5℃정도로 예측된다.

⑤ 강수량은 10% 정도 증가할 것으로 예측된다.

⑥  빙하가 녹아서 또한 해수의 온도 상승에 의한 팽창으로 해수면이 상승할 것이며, 이에 따라 육지가 감소될 것이다.

자료2.  지구 온난화에 의한 기상 변동이나 해면 상승과 같은 변화는 생태계나 인간 생활에 여러 가지 영향을 미치게 될 것이다. 일반적으로 예측할 수 있는 변화는 아래와 같다.

① 이산화탄소의 농도 증가와 기온 상승으로 식물의 생육이 향상될 것이다.

②  해면 상승으로 인해 해양 지역의 수몰, 거주지의 상실, 경작지의 감소, 식량 생산량 감소 등이 있을 것이다.

토  의

1.  지구 온난화 현상이 계속되었을 때(2030년)를 상상하는 작품이나 지구 온난화 현상의 심각성을 알릴 수 있는 포스터를 구상하자.

@ 조원들이 토의한 것을 가장 잘 표현할 수 있는 상상도 또는 포스터를 구상하여 보자.

@  표현 재료는 다양할수록 좋으며 그리기, 사진이나 그림 찟어 붙이기, 모자이크, 반입체 구성 등도 생각해 볼 수 있다.

@ 모든 조원이 참여하고 창의적인 작품이 되도록 노력하자.

@  그리기에 자신없는 조원은 작품을 설명하는 글을 지어 보자.(시,수필, 일기, 표어등 글의 종류는 관계없음)

2. 각 조원의 역할 분담은?

이름
역할

활동지 3. 지구 온난화 현상이 계속 된다면?(Ⅱ)

활동 목표	① 지구 온난화 현상의 심각성을 작품으로 표현하여 보자.

② 지구 온난화 현상의 심각성을 표현한 작품을 감상하여 보자.

지난 시간에 구상한 작품을 완성하여 보자. 평가 기준은 아래와 같다.

<평가 기준>

① 조원의 협동성(개인)

② 역할 분담에 참여했는가?(개인)

③ 작품의 완성도(조별)

④ 작품의 창의성(조별)

활동지 3. 지구 온난화를 막기 위한 정책을 세워보자.

활동 목표	① 지구 온난화 현상을 막기 위한 바람직한 정책을 토의하여 보자.

② 토의한 정책을 홍보하기 위한 자료를 제작하여 보자.

활동1.  지구 온난화 현상을 막기 위한 여러 가지 구체적인 방법을 아래와 같이 나누어	토의하여 보자.

① 이산화탄소 같은 온실 기체의 발생량을 억제하는 방법

② 발생한 이산화탄소를 소비를 돕는 방법

활동2. 우리 조의 역할은 무엇인가? 그 역할에 어울리게 정책을 입안하여 보자.

자신이 세운 정책을 국민에게 홍보할 수 있도록 당위성이나 실현가능성 그리고 외국의 사례등을 조사하자. 간단한 홍보물을 작성하여 보자