사건의 단서를 찾으러 다니던 꿀록 탐정에게 제비 한 마리가 날아오며 말했어요.
“꿀록 탐정님! 저희 마을을 구해주세요!”
“또, 무슨 일이 생겼나요?”
꿀록 탐정이 제비를 진정시키며 묻자, 제비가 울먹이며 말했어요.
“마을의 건물이 부서지고, 농사가 잘 안돼 식량이 부족하답니다. 게다가 행복한 왕자님 동상 색이 변했어요.”

● 스토리 따라잡기

마을이 황폐해진 이유는?

제비를 따라 도착한 곳에는 행복한 왕자 동상이 기다리고 있었어요. 마을은 한눈에 보기에도 황폐해 보였어요. 주변 나무와 식물들은 시들어 있었고, 건물들도 부식돼 있었지요. 행복한 왕자 동상도 녹이 슬어 얼룩덜룩했고, 심지어 움푹 팬 부분도 있었답니다.
“왕자님, 대체 이게 다 무슨 일인가요?”
꿀록 탐정이 행복한 왕자에게 묻자 왕자는 한숨을 푹 쉬며 말했어요.
“탐정님, 와주셔서 감사해요. 이런 몰골로 인사드려 죄송하군요. 얼마 전부터 제 눈이 따갑고 피부도 간지러운 데다 점점 녹는 거 같아요.”
“식물들은 시들고, 물고기들도 기운이 없어요. 무엇보다 행복한 왕자님이 사라질까 봐 무서워요.”
제비가 안타까운 표정으로 말을 이었지요. 꿀록 탐정은 마을 여기저기를 돌아다니며 주민들의 이야기도 들어봤어요. 주민들은 저마다 자신이 겪은 일을 쏟아냈죠. 꿀록 탐정은 왜 이런 일이 일어났는지 골똘히 생각하다 마을
주민들에게 물어 봤어요.
“언제부터 그랬나요? 특히 심해진 시기가 있나요?”
주민들은 잠시 생각하더니 누가 먼저랄 것도 없이 동시에 소리쳤어요.
“비가 왔어요! 그날, 비가 온 후 더 심해졌어요!”

● 통합과학 개념 이해하기

산성비는 왜 내릴까?

보통 비는 산성이에요. 공기 중에 들어 있는 0.04%의 이산화탄소(CO2)가 내리는 빗물에 녹아 탄산(H2CO3)을 만들어 일반적으로 pH 5.6~6.5로 약한 산성을 띠거든요. 이보다 강한 산성을 띠면 ‘산성비’라고 해요.
강한 산성비를 만드는 원인 물질은 주로 이산화황(SO2)과 질소 산화물(NOx)이에요. 이런 이산화황이나 질소산화물은 화력발전소 또는 공장, 난방용 보일러, 소각로 등에서 만들어져요. 또, 자동차, 항공기, 기차 등도 내뿜지요. 화석 연료를 태우면 이산화황(SO2)이 나오는데, 이산화황(SO2)이 공기 중에서 산소와 만나면 삼산화황(SO3)이 돼요. 그리고 이 삼산화황(SO3)이 빗물에 녹으면 황산(H2SO4)이 되고요.
또, 주로 자동차 배기가스에서 나오는 질소 산화물(NOx)은 공기 중 산소와 만나 일산화질소(NO)를 만들어요. 일산화질소가 공기 중에서 떠다니며 다른 산소와 만나 이산화질소(NO2)가 되지요. 이 이산화질소가 빗물에 녹아 질산(HNO3)이 된답니다.
황산과 질산으로 인해 pH 5.6 이하의 강한 산성을 띠는 비가 내리면 토양, 식물, 호수 등에 피해를 줘요.
먼저, 토양을 산성화시켜 식물이 자라는 환경을 방해해요. 토양 속 세균이나 곰팡이 같은 미생물을 죽여 나뭇잎이나 동물의 사체가 잘 썩지 않게 돼요. 그럼 식물에게 줄 영양분이 부족해져 농작물이 잘 자라지 못해요. 또 식물이 직접 산성비를 맞으면 잎의 조직이 파괴되고 엽록소가 빠져나가기도 하지요. 그 결과 나무는 말라 죽게 돼요. 또 산성비는 호수나 하천의 수소 이온 농도를 떨어뜨려요. 대부분의 물고기는 pH 5.0 이하의 물에서는 살아가기 힘들지요.
문화 유적이나 건물도 피해를 받아요. 대리석으로 된 조각품이나 건축물을 부식시키고 금속으로 된 구조물을 산화시켜 다리, 철로, 건물 등의 수명이 줄어들지요. 행복한 왕자 동상의 색이 변한 이유예요.
산성비는 그 피해지역이 광범위해요. 오염물질은 공장이나 대도시에서 만들어지지만, 바람을 타고 널리 퍼지기 때문에 산림이나 농장에도 산성비가 내리거든요.
산성비의 피해를 줄이기 위해 공장에서는 산화칼슘(CaO)을 이용하여 이산화황을 아황산칼슘(CaSO3)으로 만들어 없애요. 자동차의 배기가스 속 질소 산화물을 없애기 위해 백금이나 로듐을 이용한 촉매변환기를 설치하기도 한답니다.
장기적으로는 여러 나라가 협력해 산성비를 공동으로 연구하고 피해 감소 대책을 마련하고 있어요. 화석연료의 사용을 줄이기 위해 풍력, 태양력, 지열, 수소 등 대체 에너지도 개발하고 있지요.

● 통합과학 넓히기

외계 행성에도 비가 내릴까?

‘하늘’하면 으레 푸른 하늘에 흰 구름이 둥둥 떠다니는 모습을 떠올려요. 하지만 모두 지구와 같은 모습은 아니에요. 다른 행성의 하늘은 어떤 모습일까요?
다른 행성들의 하늘에도 구름이 있어요. 각각의 행성들은 독특한 대기와 기후를 갖고 있어 물로 이루어져 있는 지구의 구름과 달리, 다른 화합물로 이루어져 있지요.
태양과 가장 가까운 수성은 태양풍으로 대기가 계속 사라져 측정이 어려울 정도로 대기층이 매우 얇아요. 그래서 이곳에는 구름도 없고 비도 내리지 않아요.
금성의 대기는 주로 이산화탄소로 이루어져 있어요. 약 96.5%를 차지하지요. 또, 금성의 구름은 황산으로 이루어져 있어 황산 비가 내린답니다. 하지만 한낮 기온이 약 450℃까지 올라가기 때문에 비가 금성의 표면에 닿기도 전에 증발하지요.
토성 주위를 도는 위성인 타이탄에는 메탄 비가 내려요. 독일 쾰른대학교 연구팀이 토성 탐사선 카시니 호이겐스호가 보내온 자료를 분석한 결과, 이곳에 부슬부슬 내리는 빗방울부터 강력한 폭풍우까지 메탄 비가 온다는 증거를 발견했어요. 메탄은 지구에서 기체 상태지만 평균 기온이 약 영하 180℃로 매우 낮고 지구보다 압력이 1.4배 높은 타이탄에서는 액체로 존재할 수 있어요.
해왕성은 대기 중에 메탄이 매우 많고 압력이 높아 다이아몬드 비가 내릴 수도 있어요. 독일 헬름홀츠 협회가 이끈 국제 연구진은 강력한 광학 레이저와 충격파를 이용해 해왕성의 내부와 비슷한 환경을 만들었어요. 그리고 탄소로 만든 플라스틱에 충격파를 준 결과, 충격파와 압력이 가해지면 탄소 원자들이 10억 분의 1m 크기의 작은 다이아몬드로 바뀌는 걸 확인했지요. 연구팀은 해왕성에서 실제로 만들어지는 다이아몬드는 수백만 캐럿에 이를 정도로 클 것으로 예상했답니다.

● 스토리 따라잡기

“산성비 때문이에요! 그래서 행복한 왕자의 동상의 색이 변하고, 나무와 물고기들이 힘이 없는 거예요. 공장 매연과 자동차 배기가스를 줄이기 위해 앞으로는 공장 가동시간을 줄이고, 자가용보다는 자전거를 타고 다니세요.”
오랜만에 문제를 해결한 꿀록은 매우 자신만만했어요. 하지만 주민들의 표정은 어둡기만 했어요.
“탐정님, 우리 동네에는 공장이 없어요. 자동차를 타고 다니는 사람도 없답니다. 우리는 모두 자전거를 타고 다닌다고요….”
꿀록은 주위를 둘러보았어요. 본인이 타고 온 오토바이만 덩그러니 보일 뿐이었지요.
“네? 그럼…. 이토록 강력한 산성비가 왜 내린 거지?”
꿀록 탐정은 또다시 고민에 빠졌어요.
“진짜 누가 일부러 동화마을에 오염물질을 퍼뜨린 거야?”