환경공학개론

1. 환경공학개론 한 영 욱 Textbook : Bernad J. Nebel and Richard T. Wright, "Environmental Science", 8th. edition, Prentice Hall, Inc., 2002. Reference: M.P. Wanielista, Y.A. Yusef, J.S. Taylor, and C.D. Cooper, "Engineering and the Environment", PWS Engineering, 1984.

2. http;//san.hufs.ac.kr/~leesk 비밀번호 : 4531 e-mail : ewoohan@hanmail.net 면담 : 자연대 521호

3. 사전적 의미의 환경 둘러싸여 있는 주변의 세계 인간 또는 생물의 주변에 있어 그 의식이나 행동에 무엇인가의 작용을 받는 것 또는 그 외계의 상태.

4. 둘러싸여 있는 주변의 세계란? • 사람을 둘러싸고 있는 것 : • 사람의 가치를 중시하는 인간 중심주의의 사상에 근거. ⇒ 사람은 모든 생물의 윗부분에 있는 생명체. 자연을 무한하게 이용하는 개발의 근거로 이용. • 인간은 생물 또는 무생물과 조화하는 의무와 책임. • 생물을 둘러싸고 있는 것: • 지구상의 모든 생물은 본질적으로 동일․평등하며, 인간은 생물 중의 하나이다. • 환경은 무생물로 이루어진 자연, 즉 대기, 물, 토양 등으로 구성.

5. 유엔환경계획기구(UNEP)에서의 환경구성요소

6. 우리나라 환경정책기본법에서의 환경구성요소

7. 환경의 정의 ○ 인간이 생활을 영위하는 자연환경 및 생활환경 등을 포함하는 자연상태의 모든 권역 ○ 인간이 감지하지 못하는 미세한 초기의 변화에도 인간이 예측 하지 못하는 커다란 변화가 발생하는 권역 ○ 뉴턴의 과학을 통해 정확한 예측이 가능한 자연계와 생명현상 또는 기상과 같이 정확한 예측이 불가능한 복잡계가 공존하는 권역

8. 산업혁명 이전의 환경 • 산업혁명 이전에 대한 인간의 착각 • 전통적인 농업사회에서 노동이 많을수록 자연과 거의 기적적인 조화가 이루어진다. • 현재의 이용과 미래를 위한 보존과의 균형이 이루어지는 사회이다. • 산업혁명 이전의 자연파괴 • 역사적으로 하나의 문명붕괴는 환경과 연계 • 높은 유아사망율, 짧은 수명, 영양실조. 흉년과 질병의 빈번한 발생 ⇒ 자연과의 기적적인 조화는 존재하지 않았다. • 산업혁명 이전의 미화에 대한 문제점 • 근본적으로 사회를 재구성하여 환경문제를 해결하려는 노력들을 좌절 • 자연과 조화에 대한 동경으로 인하여 잘못된 문제해결방안의 제시

9. 역사로 조명한 환경오염(Ⅰ) ○ 미케네 문명 ⇒ 기원전 1500년경 그리스 본토까지 세력을 확장한 문명으로 기원전 1200년에 돌연히 사라진 문명 ○ 환경으로 본 미케네 문명 ⇒ 문명의 발전과 인구 증가로 삼림의 파괴를 유발 산림의 파괴는 토양의 황폐화 ⇒ 곡물의 생산성 감소 도기 등의 제조에 사용되는 연료부족 및 조선을 위한 원자재 감소 한냉화 및 습지의 확대에 대한 무대책 항구의 폐쇄와 질병의 만연 ⇒ 문명의 붕괴

10. 역사로 조명한 환경오염(Ⅱ) ○ 로마문명 ⇒ 이탈리아 강으로부터 내려온 퇴적토가 늪지를 형성 : 모기 서식처를 형성 빈번한 말라리아의 발생 인구의 감소 ○ 로마문명의 영향 ⇒ 튀니지부터 모로코에 이르기까지의 광대한 북아프리카 지역은 번성기 로마제국의 중요한 곡창지대 ☞ 로마시대에 번성한 북아프리카의 대도시 지역은 광활한 사막으로 전락

11. 환경오염의 특성 1. 상호관련성 2. 광역성 3. 시차성 4. 탄력성과 비가역성 5. 복합성 6. 다양화 7. 무한계성

12. 1. 상호관련성 인간 또는 생물은 자연환경을 이용하면서 생활을 유지하고, 자연은 인간 또는 생물의 활동에 따라 발생되는 물질로 유지. ⇒ 인간은 환경에서 삶을 유지하기 위한 물질과 에너지를 구하고, 삶을 유지하면서 발생되는 에너지와 물질을 환경으로 보내고, 환경은 물질과 에너지를 분산, 희석하거나, 광분해, 생물학적․화학적 분해메카니즘에 의한 자정작용으로 새로운 자원을 생성

13. 2. 광역성 지구의 환경은 대기의 이동 또는 하천 또는 강의 흐름으로 인하여 국지적인 문제가 광역적인 문제로 확산시킨다. ⇒ 영국의 대기오염물질이 노르웨이의 토양을 산성화. 프랑스에 있는 석탄광산(알사스)의 오염물이 라인강을 통하여 벨기에와 네델란드에서 물고기를 죽인다.

15. 3. 시차성 일반적으로 인간의 활동으로 인하여 발생되는 환경문제는 상당한 기간을 두고 생활환경에 나타나게 된다. ⇒ 미국의 러브커넬사건 일본의 미나마따병(Hg)과 이따이이따이병(Cd)

17. 4. 탄력성과 비가역성 • 자연환경은 환경오염에 대하여 정화를 하는 자정능력을 갖고 있다. • 자정능력의 한계까지는 자신이 갖고 있는 환경조건에 대하여 탄력성을 갖는다. • 자정능력을 초과하면 탄력성은 비가역성으로 변화한다. ⇒ 환경은 정도의 오염에 대해서는 스스로 정화하지만, 자체정화 능력을 초과하면 정기능이 약화되면서 복원능력이 상실된다.

18. 5. 복합성 환경문제는 여러 변수들이 복합적으로 상호간의 인과관계 에 의하여 발생하고, 서로 상승작용을 하면서 문제를 더욱 악화. 인간의 활동으로 산성가스가 환경으로 배출 되고, 배출된 산성가스 중 침전되는 물질은 토양 또는 물과 화학작용으로 산성화되며, 대기로 확산되는 물질은 수증기와 반응하여 산성비를 형성.

19. 6. 다양성 • 과학의 발달로 새로운 물질이 지속적으로 개발되면서 환경에 영향을 미치는 물질들의 개발. • 자연상태에서 다량의 물질로 존재하여 환경오염과는 무관한 물질로 알고 있다가 최근에 환경오염물질로 확인. ⇒ CFCs(Chloro Fluoro Carbons : 염화불화탄소) • 냉장고 또는 에어콘 등의 냉매로 사용하며, 오존층 파괴물질로 확인. ⇒ Dioxin(다이옥신) • 방향족 화합물에 여러 개의 염소가 붙어 있는 화합물로 자연적 또는 인위적으로 발생,

20. 7. 무한계성 ○ 환경오염은 상호관련성, 광역성, 시차성, 복합성, 다양성 등으로 인하여 환경오염의 한계를 알 수 없다. ⇒ 대기 또는 하천 등의 자연상태의 자정능력 한계를 알 수 없다. • 오염물질에 대한 흡수, 동화, 제거 등의 한계를 알 수 없다. ⇒ 인간은 자연의 시간과 공간에 대한 인식에 한계를 갖는다. ○ 환경의 변화는 비선형적으로 움직이는 복잡계이어서 미래에 대한 예측이 어렵다. ⇒ 환경문제에 대한 연구는 불확실성의 최소화이다.

21. 환경오염 • 자연계에서 다양한 물질을 반응시켜 새로운 물질을 생성하는 것은 인간뿐이다. • 폐기되는 에너지 : 산업폐기물 또는 배출오염물질 • 신에너지의 생성과정에서 조작 등의 잘못으로 생성된 에너지 또는 폐기 되는 중간단계의 에너지 • 신에너지와 같이 자연으로 회귀하면서 오염물질을 형성하거나, 분해 되면서 또 다른 오염물질을 형성

22. 환경오염의 정의 • 자연의 자정능력으로 인간이 자연으로 돌려보낸 물질 또는 에너지를 정화하지 못하는 상태를 환경오염이라고 정의한다.

23. 환경오염의 원인 1. 인구의 증가 2. 산업화 3. 자연에 대한 인간 우위사상 4. 자연에 대한 맹목적 신뢰 5. 인간의 쾌락주의 및 이기심 6. 전쟁

24. 1. 인구의 증가 • 인간의 기본욕구는 의식주의 해결이다. ⇒ 인구의 증가는 토지의 개발이 필연적으로 이루어진다. 인구의 증가에 따른 자원의 소모량이 급증한다. ⇒ 지속적인 식량증산으로 토지의 황폐화가 가속. 현재 농산물 생산능력 : 0.4헥타르/명(120억명) 현재 농경가능지 : 0.27헥타르/명(현재인구 : 약 60억명) • 인구 억제 : 현재 세계경제수준을 5~10배 이상으로 향상 • ⇒ 경제의 확대는 에너지 공급의 문제와 환경오염의 문제가 수반된다.

25. 인구론 (An Essay on the Principle of Population, Thomas R. Malthus, 1798) ○ 인구는 기하급수적으로 증가하지만, 식량은 산술급수적으로 증가하므로 인구와 식량 사이의 불균형이 필연적으로 발생하며, 이로 인하여 기근·빈곤·악덕이 발생. ○ 인구증가를 억제하는 방법으로 기근 ·질병 등으로 인한 사망과 같은 적극적 억제와 성적난행(性的亂行)을 막고 결혼을 연기하여 출산율을 감소시키는 등의 도덕적 억제 ○ 빈곤과 악덕의 근원은 과잉인구에 있으며, 이는 사회제도의 변혁으로 해결할 수 없는 냉엄한 자연법칙의 결과이다.

26. ☞ 비관적 상황이 이루어지지 않은 이유 • 1815~1914년 사이에 2,000만명의 이민 ⇒ 영국계 이민자가 생산한 곡물이 본국으로 재공급 • 산업혁명으로 인한 부의 축적 ⇒ 인구가 4배 증가할 때, 생산이 14배 증가 • 새로운 작물과 윤작과 같은 신기술의 농법이 개발되고, 농장의 효율적 관리법이 도입

27. ☞ 현재의 상황 • 성장의 한계(로마클럽, 1972)에서 인구증가와 경제성장이 지구의 자원을 고갈시킨다는 보고서 작성. ⇒ 1900년 17억명 → 1999년 60억명 (4배증가) 10억명의 인구증가기간 : 123년, 33년, 14년, 13년, 12년 2003년 2월 26일 : 인구 63억명 ⇒ 급속한 산업화에 따른 자원의 고갈과 환경의 악화 • 자연자원에 의존하는 농업사회에서는 인구의 성장은 위험하지만, 노동가치가 각광받는 산업사회에서는 인구가 국력이 된다. ⇒ 기술개발과 경제발전을 통하여 인구는 증가하지만, 지구자원의 한계는? ⇒ 개발도상국의 인구가 2배 증가하려면, 생산능력도 2배로 증가. • 고도사회에서의 경제발전은 노동 생산성의 증가보다 기술발전과 산업구조의 조정 ⇒ 인구증가율의 97%를 개도국에서 차지

28. 2. 산업화 • 18세기 중반 산업혁명이 일어나고, 지금까지 전세계적으로 빠르게 확산, 확장되고 있다. • 산업화는 다량의 원자재(자원)와 에너지가 소비. • 원자재와 에너지를 얻기 위하여 자연환경의 파괴. • 에너지의 소비는 다량의 폐기물과 폐가스를 발생. • 자연환경의 자정능력을 초과하는 물질을 배출. 대기 : 런던 스모그 ⇒ 석탄의 과잉사용 LA 스모그 ⇒ 자동차 등에 의한 연료소비의 증가 수질 : 바이칼제지펄프컴비나트

29. 3. 자연에 대한 인간의 우위사상 • 인간중심사상에 근거한 무한자원의 개념이 무분별한 개발을 유발. ⇒ 성경의 창세기의 “생육하고 번성하여 땅에 충만하라. 땅을 정복하라. 바다의 고기와 공중의 새와 땅에 움직이는 모든 생물을 다스려라.” : 인간우위사상으로 해석. ⇒ 인간을 모든 우주의 생명을 다스리는 유일한 존재로 해석하여 인간의 욕구충족을 위하여 자연을 무제한적으로 이용 • 자연에 대한 탈신화화 ⇒ 자연물에 혼이나 신령이 깃들여 있다는 사고를 거부하고 자연을 비신격화하여 자연은 인간의 필요를 충족시켜주는 대상물로 격하. ⇒ 아마존 보호 : 원주민 땅의 귀속정책으로 아마존의 985,600km2의 산림이 인디언의 관할 구역으로 이전되었고, 인디언의 자연숭배 의식으로 인하여 산림의 훼손이 발생되지 않고 있다.

30. 4. 자연에 대한 맹목적 신뢰 • 인간의 활동영역에 비하여 자연환경의 크기가 무한히 커서 자연의 한계를 인지하지 못하고, 오염물질에 대한 인지가 매우 늦어 자연정화에 대한 신뢰가 크다. ⇒ 공간의 한계가 제한된 시대에는 자연의 개발이 인간생활의 윤택함을 보장하는 수단으로 인식. 신대륙의 개발 : 질병의 확산 금광개발 : 토양오염의 가속화 ⇒ 자연현상에 대한 낙관주의 선진국에서는 풍요로운 생활로 자연의 피폐화를 인식하지 못한다. ⇓ 개도국의 국민들이 생존을 위하여 진행하는 환경파괴(☞화전)

31. 5. 인간의 쾌락주의 및 이기심 • 선진국의 소비수준 증가 ⇒ 인구 : 세계인구의 25%, 소비량 : 세계 생산량의 75%를 소비 • 자본집약적․에너지집약적인 기술 의존도의 증가 ⇒ 1949~1968년 사이의 미국 인구증가율 : 34% 1인당 곡물 생산 증가율 : 11% 질소비료 사용 증가율 : 648% • 인간편의의 기술발전 ⇒ 유기질 비료에서 인공 화학비료로의 발전 천적 등을 이용한 해충제거에 농약의 등장 자연채취물질을 이용한 생활용품이 합성물질로 전환

32. 인간의 생존을 위한 3대 주요과제 • 인 구 인구와 빈곤의 해결은 개발 • 빈 곤 세계 인구의 1/4 : 1일 1달러 이하로 생활 세계 인구의 1/2 : 1일 2달러 이하로 생활 세계 인구의 1/7 : 영양실조 매일 2만 4천여명이 기아로 사망 • 환경오염화전 등으로 인한 자연의 파괴로 사막화 가속 산업화의 가속 환경오염의 심화

33. 환경보전 방안 • 인간과 자연은 공존한다는 인식의 전환 ⇒ 미래를 생각하는 자연개발 환경오염을 예측하는 과학의 발전 • 자연환경의 한계를 고려한 생존을 위한 최소한의 인간욕구에 만족 ⇒ 교육을 통한 관심과 참여 인간가치나 경제적 진보를 억압하지 않으면서 발전이 자연의 이해와 보전을 통하여 일어나도록 하는 행위 • 생태권의 상호의존과 복잡성에 대한 이해를 통한 자연군집의 안전성 보존 및 생태적․문명적 다양성 보존 • 환경보전이 우선되는 정책의 수립 ⇒ 오스카르 아리아스(코스타리카)는 열대우림을 규율화하여 보존함으로써 코스타리카를 관광국으로 발전시켜 부와 자연보전을 동시에 이룸.

34. 환경교육의 방향 • 인간은 자연의 지배자가 아닌 하나의 구성원이라는 인식. • 모든 생물의 생존권 존중사상 및 생태계의 보전. • 생물 다양성의 중요성. • 환경오염 및 자연훼손으로 인한 인간의 피해 • 지구자원의 낭비에 의한 환경오염

35. WCED에서의 환경보전 WCED : World Commission on Environment and Development 1982년 나이로비 정상회담에서 창설결의 지구생태계와 경제성장의 조화문제를 검토 1987년 4월에 우리의 미래(Our Common Future)라는 보고서(⇒동경 선언)에서 개발과 보존의 개념에서 지속적인 개발이 보장되는 지속가능 한 개발(Sustainable Development)의 개념을 도입 ⇒ 1990년대에는 환경적으로 건전한 지속가능한 개발로 발전 지속가능한 개발도 환경적으로 건전한 수단과 방법이 동원되어야 한다. 지속가능한 개발 : 미래의 세대가 그들의 욕구를 충족시킬 능력을 손상시키지 않으면서 현재세대의 욕구를 만족 ⇒ 10억명 이상 절대빈곤층의 욕구를 제쳐두고 선진국의 미래만 걱정한다는 반론이 제기