[사이언스리뷰] 초미세먼지와 인간생활 그리고 측정표준

▲정진상 한국표준과학연구원 대기환경표준센터 선임연구원

얼마 전 초미세먼지를 발생시키는 주범으로 디젤자동차가 지목되어 한바탕 홍역을 치른 일이 있었다. 그도 그럴 것이 초미세먼지 중에서 검은색을 띄어 유독 사람의 눈에 많이 띄는 검댕이 버스나 트럭에서 많이 배출되니 초미세먼지의 주범으로 오해를 받을 만하다.

필자가 2006년 여름철 중국 북경시에서 연구한 결과, 대기 중 초미세먼지의 60 % 이상이 배출원에서 직접 배출되는 것이 아니라 대기 중 가스 상 물질의 광화학 반응으로 생성되는 것을 확인하였다. 당시 필자의 조사결과 초미세먼지 중 황산염, 질산염, 암모늄의 합이 약 52 %, 유기입자가 약 22 %, 검댕이 약 7 %로 초미세먼지의 대부분을 차지하였다. 초미세먼지를 구성하는 주요 성분 중에서 배출원에서 입자로 직접 배출되는 성분은 유기입자 일부분과 검댕 뿐이며, 대부분은 가스 상 전구물질(1차 대기오염물질)로부터 생성된다. 따라서 초미세먼지에 대응하기 위해서는 가스 상 전구물질인 질소산화물, 이산화황, 암모니아, 휘발성유기화합물 등을 정확히 측정하고, 이들이 어떻게 반응하여 초미세먼지가 만들어지는지에 대한 메커니즘을 명확히 이해할 필요가 있다. 필자가 소속된 한국표준과학연구원은 한반도의 대기오염문제를 해결하기 위한 한·미 협력 국내 대기질 공동조사 연구에 참여하여 가스 상 전구물질의 정도관리 및 측정을 수행하고 있다. 동시에 초미세먼지의 화학조성 및 흡습특성 규명을 위한 연구도 진행 중이다.

일반적으로 미세먼지와 초미세먼지는 각각 입경이 10 μm(마이크로미터)와 2.5 μm보다 작은 입자들로 정의한다. 10 μm와 2.5 μm 사이의 입자들을 조대입자라 정의하는데, 우리가 잘 알고 있는 황사는 대부분 여기에 속한다. 조대입자는 대부분 코와 기관지에 녹아 걸러져 폐까지 도달하지 않는다. 반면, 초미세먼지는 코와 기관지에 잘 걸러지지 않고 폐까지 도달하게 된다. 흡연을 전혀 하지 않은 사람의 폐 사진이 흡연자와 유사하게 검은색 반점을 띄고 있는 경우는 대부분 검댕이 농축되어 나타난 현상이다. 비록 미세먼지와 초미세먼지 일부분이 코나 기관지에서 걸러진다 하더라도 호흡기 질환이나 코의 염증을 유발하기도 한다. 특히 눈이 건조한 사람의 경우 여러 가지 안과질환을 유발시킨다.

초미세먼지는 시정(가시거리)과 밀접한 관련이 있다. 필자는 2006년 중국 광저우와 북경의 대기 중 초미세먼지의 농도가 증가함에 따라 시정이 악화되는 것을 확인하였고, 대기 중 상대습도가 높아짐에 따라 시정이 더욱 악화됨을 확인하였다. 현재 기상청에서 제공하는 시정은 목측(사람의 눈으로 거리를 직접 측정)에 의해 이루어진다. 필자가 개발 중인 광학적 기반의 시정 측정 장치를 이용하면 실시간으로 고감도의 시정측정값을 제공받을 수 있을 것으로 기대한다.

초미세먼지와 황사 문제가 불거질 때마다 거론되는 것이 올바른 황사마스크(KF80 혹은 KF94) 착용이다. KF80은 평균 직경이 0.6 μm인 입자의 제거 효율이 80 % 이상, KF94는 직경이 0.4 μm인 입자의 제거 효율이 94 % 이상을 의미한다. 필자가 2007~2008년 서울 지역 대기 중 미세먼지를 연구한 결과, 황사입자의 크기는 대부분 1 μm 이상이고 4~5 μm에 가장 많이 존재하였다. 결국 KF80을 쓰든 KF94를 쓰든 대부분의 황사가 걸러지게 될 것이다. 필자는 초미세먼지용 마스크와 황사용 마스크로 분리해서 제품을 생산하고 판매하는 것이 사용자에게 유용할 것으로 생각한다. 초미세먼지와 관련해서 공기청정기, 세정제 등 다양한 생활제품이 올바르게 사용될 수 있도록 제품에 대한 정확한 성능평가가 이루어져야 할 것이다. 이를 위해서는 측정에 대한 올바른 표준 확립이 선결 조건이고 국민에게 신뢰를 얻는 방법이다.