[198호 기획: 미세먼지] 한반도를 뒤덮는 미세먼지 공해

 

정부는 수도권대기환경법을 수립하며, 대기질을 개선하기 위하여 애쓴 덕분에 서울을 비롯한 인천·경기 지역의 미세먼지는 2013년 40㎍/m3을 밑도는 평균치를 기록하였으나, 여전히 OECD 국가 대비 평균 두 배 이상 높은 수준이다. 지난 2013년도 말에 한반도의 하늘을 뿌옇게 뒤덮은 미세먼지가 여러 날 관측되었다. 그 원인은 중국에서 발생하는 스모그와 미세먼지가 우리나라로 이동해오면서 하루 평균 농도 기준치인 100㎍/m3을 넘어 300~400㎍/m3까지 치솟았기 때문이다. 이번에 발생한 중국발 대기오염인 직경(直徑) 10㎛ 이하인 미세먼지에는 초미세먼지로 분류되는 PM2.5의 함유량이 70% 이상으로 그 위해도(危害度)가 매우 심각한 상태이다. 2015년부터 발효되는 초미세먼지의 대기환경기준을 하루 평균 50㎍/m3 이하로 규정하고 있다.

미세먼지의 위해도(危害度)

호흡을 통하여 인체에 유입되는 미세먼지는 기관지와 폐에축적되면서 호흡기 질환의 직접적인 원인이 되며, 몸의 면역기능을 떨어뜨린다. 초미세먼지는 폐포 깊숙이까지 침투하여 심장질환이나 호흡곤란을 야기하고, 조기사망의 원인이 되기도 한다. 대기 중에 오래 부유하는 미세먼지는 시야를 악화시키고, 식물의 광합성이나 증산작용을 방해하며, 근본적으로 시민들의 삶의 질을 떨어뜨리고 있다. 특히 초미세먼지는 입자의 특성상 구성성분이 다양할 뿐만 아니라, 가스상 물질들의 반응으로부터 생성되기도 하면서 다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons) 물질들과 같은 유해 성분을 포함하고 있다. 작년 세계보건기구(WHO)는 초미세 먼지(PM2.5)를 1급 발암물질로 지정하기도 하였다. 수도권에 대한 환경질병 연구결과에 따르면 PM2.5 농도가 평소보다 10㎍/m3 증가하면 조기사망률이 0.8% 증가하며, 노인(65세 이상)이나 아동의 사망률은 1.1% 증가할 것으로 추정하였다. 임산부들에게 초미세먼지는 특히 위험하여 호흡기질환이나 심혈관질환을 장기간 앓게 되면 조산의 원인이 되기도 한다. 따라서 서울시는 건강과 직결되는 초미세먼지 농도가 시간평균 85㎍/㎥ 이상 2시간 정도 지속되면 문자와 전광판 등을 통해‘초미세먼지 주의보’를 발령하는 시스템을 채택하기 시작하였다.

 

중국발 미세먼지

봄철이 되면 대한민국 전체가 누런 황사의 영향을 받는 날이 자주 발생한다. 황사는 중국의 내륙 사막이나 황토 지대의 작은 모래와 황토 또는 먼지가 하늘에 떠다니다가 상층 바람을 타고 우리나라까지 날아오는 것이다. 이는 자연적 현상이지만, 기후 변화와 개발 활동에 의해 최근 더 심해지고 있는 추세이다. 예를 들면, 몽골평야의 경우 전통적인 방법으로 목축을 하는 지역에 비해 중국이 관할하고 있는 네이멍구자치구(Neimenggu) 지역은 생산성이 향상되고 소유지의 개념이 뚜렷해지면서 생태계의 자연적인 순환이 저해되고 사막화가 훨씬 가속화되고 있다.

또한 중국의 급속한 경제성장은 인구의 도시 집중화를 심화시키고, 이에 따른 시민들의 편리한 생활에 대한 욕구가 증가하면서 생산현장과 발전소를 비롯한 사회기반시설, 자동차 등의 수요가 폭발적으로 늘고 있다. 이러한 대규모 산업 활동과 에너지(주로 석탄) 소비로부터 발생하는 미세먼지를 비롯한 대기오염물질들이 제대로 관리되지 않은 채 방출되어 중국 내 대도시의 스모그는 우리의 상상을 초월한다. 실제로 베이징의 초미세먼지(PM2.5) 농도는 2013년 1월과 10월에 각각 최고 993㎍/㎥, 407㎍/㎥에 달했다고 한다.

따라서 중국에 인접해 있는 우리나라는 서풍 또는 북서풍이 발생하는 시기에 미세먼지(PM10) 농도가 평균 44.5% 증가하는 것으로 분석되었다. 특히 중국에서 기원하는 미세먼지는 중국 내 대기에 넓게 분포하는 중금속 입자나 유기오염물질을 머금은 채 한반도로 이동해오기 때문에 더욱 유해하다. 이러한 중국발 황사나 스모그가 우리나라 대기오염에 미치는 영향은 황산화물(SOx)의 경우 약 30%, 초미세먼지 30~60%, 미세먼지 30~50%, 납 30%, 카드뮴 50%, 그리고 비소는 약 40% 정도 되는 것으로 파악되고 있다. 최근 동아시아에서는 중국발 미세먼지에 대해 대책을 세우기 위하여 각 국가별로 미세먼지 주의보, 예보제도, 발생억제 등에 관심을 기울이고 있으며, 근본적인 문제를 해결하기 위하여 중국을 중심으로 각종 회의, 협약 등도 추진되고 있다. ‘한·중 환경협력’에서는 민간 협력 사업을 적극적으로 지원하여 실질적인 환경산업과 기술을 제공하고, 동시에 관련 산업 수출도 도모하고 있다. 외부 국가로부터의 미세먼지에 대한 관심이 집중되자 중국 내부에서도 높은 관심을 가지고 환경산업 기술 분야와 대기과학, 환경인력 양성에 큰 투자를 시작하고 있다.

 

미세먼지 연구동향

최근 상황들을 반영하여 미세먼지 관련 연구는 주로 모니터링과 예측 모델링, 환경영향평가 등을 중심으로 이루어지고 있다. 국내의 미세먼지 발생원에 대한 방지설비기술에 대한 연구 역시 꾸준히 이루어지고 있으나, PM2.5와 같은 초미세먼지의 경우 PM10 에 비하여 대기 중 2차 생성 기여율이 크고, 매우 복잡한 가스 및 입자상 반응 기작으로 생성되므로, 측정평가 분야에 비하여 상대적으로 정부의 지원이나 관심이 덜한 상황이다. 그러나 국내 초미세먼지의 발생원이 자동차 배기가스를 비롯한 내부 발생량이 50% 이상이라는 주장도 있으므로 대외적인 모니터링과 예측만으로는 실질적인 미세먼지 제어나 관리가 이루어질 수 없다. 따라서 최신 방지설비기술들을 융합하여, PM10 이 제거대상이었던 것을 PM2.5 로까지 그 범위를 확대하여 관리하고자 하는 시도가 종종 이루어지고 있다. 대표적인 예는 기본적인 집진기술인 사이클론(cyclone)에 규모가 다른 보조 장치를 설치하여 미세먼지 범위에서의 효율을 극대화 시키는 PoC(Post cyclone), 여과포(filter cloth) 집진방식과 사이클론의 원리를 접목시킨 Cybag-filter, 전기집진기와 백 필터(bag filter)를 접목시킨 Hybrid filter 등과 같은 융합형 집진장비들이 대표적이다. 또한 PM2.5와 같은 미세입자가 가스 상 등으로부터 상(像)변화와 함께 그 크기가 변하는 것을 극대화 시켜 PM2.5가 아닌 PM10 이상의 크기로 성장시켜 보다 쉽게 제거할 수 있는 응축현상연구, 응집현상 연구 및 그 기초기술에 대한 연구가 주목받고 있다.

 

미세먼지 대처방안

그렇다면 현시점에서 실천 가능한 미세먼지에 대처할 수 있는 방법으로는 어떠한 것들이 있을까? 물론 사업장에서는 최대한의 방지기술을 적용하고, 배출을 사전 예방하는 것이 가장 중요하다. 또한 연구자들의 지속적인 관심과 각종 기술개발 등이 필요하다. 무엇보다 정부차원에서 적극적으로 환경관리와 국민 홍보에 노력을 기울일 필요가 있다. 그러한 일환으로 정부는 미세먼지에 대해 2014년 2월부터 대기오염 예보제를 시행하고 있다. 현재 시행하고 있는 미세먼지 시범 예보는 PM10 에 대해서만 이루어지고 있으며 PM2.5를 수도권은 5월부터, 전국적으로는 8월부터 시행하게 된다. 현재 PM10의 경우 [㎍/㎥, 일] 의 단위로 각각‘좋음(0~30)’, ‘보통(31~80)’, ‘ 약간 나쁨(81~120)’, ‘ 나쁨(121~200)’, ‘ 매우 나쁨(201~)’으로 구분하고 있다. 따라서 일반 가정에서는 예보 내용을 확인한 후 미세먼지가 높은 날(약간 나쁨 이상)에는 실외 활동을 자제하고, 일반마스크가 아닌 황사마스크 인증상품을 착용하는 것이 좋다. 또한 외부의 미세먼지가 높은 날은 외출 후 손발을 깨끗이 하고 평상시와 달리 창을 닫고, 빨래는 실내에서 건조할 수 있도록 한다. 건강을 위해 세면을 자주하고 흐르는 물에 코를 자주 세척하는 것도 효과적이다. 실내에서는 공기청정기를 적극 활용하는 것도 좋은 방법이다.

 

TIP

■초미세먼지(ultra-fine particles): 먼지는 입자의 크기에 따라 총먼지(TSP: total suspended particles), 지름이 10㎛ 이하인 미세먼지, 지름이 2.5㎛ 이하인 초미세먼지로 나뉜다. 초미세먼지는 미세먼지의 4분의 1크기밖에 되지 않는 아주 작은 먼지로, 사람의 눈에는 거의 보이지 않는다. 미세먼지와 마찬가지로 자동차나 화석연료에서 발생한다. 미세먼지보다 훨씬 작기 때문에 기도에서 걸러지지 못하고 대부분 폐포까지 침투해 심장질환과 호흡기 질병 등을 일으킨다.
■미세먼지 농도 값 [㎍/m3]: 공기 1m3에 포함되어 있는 미세먼지의 무게.
■다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons): 대기 중 미세먼지 입자에 함유되어 있는 벤젠고리 형태를 포함한 화학물질로서 벤조피린과 같은 일부 화합물은 발암물질로 지정되어 있다.

조 영 민 / 환경학 및 환경공학과 교수

* 그림 설명 및 출처

– 그림1: 미세먼지 주의보가 발령된 서울 시내의 모습이다. (출처 : http://news.donga.com/3/all/20140117/60235771/1)

작성자: khugnews

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