[환경공학-대기] 미세먼지와 초미세먼지 PM10과 PM2.5에 대해서 알아보자.

0. 서론

2018년, 대기오염 문제중에서 대중과 언론에서 가장 뜨거운 이슈는 바로 미세먼지이다.

필자도 미세먼지 문제에 대해서 경험하면서 가장 충격을 받았던 사건이 있었다. 최근에 건물 옥상에서 보이던 남산타워가 보이지 않아서 깜짝 놀랐던 것이다. 큰 충격을 받은 나머지 직접 사진을 찍어서 저장해두었다.

<사진출처 : 환경부 홈페이지>

사실, 몇 년 전만 하더라도 미세먼지라는 단어는 한국에서 찾아보기 힘들었다. 하지만 이제는 수도권의 경우에는 미세먼지에 대한 경보를 할 정도로 관심이 높고 연구에 대상이기도 하다.

이번 포스팅에서는 가장 핫한 이슈, 미세먼지에 대해 기본적인 것들에 대해서 적어보려고 한다. 다만, 미세먼지에 대한 원인은 많은 사람들은 절대적으로 중국발 미세먼지가 원인이라고 하고 있지만 아직 연구가 진행 중인 부분이며 ‘원인’을 규명하는 과학, 공학적인 측면을 넘어 외교적인 부분까지 포함하고 있어 따로 언급하지는 않겠다.

1. 황사와 미세먼지는 같은 것일까?

황사는 말 그대로 흙먼지이다. 토양입자, 칼륨, 철분, 마그네슘 알류미늄등의 성분으로 구성되어있고 바람에 의해 상승하여 서서히 떨어지는 형태이다. 한국은 실제 봄철에 중국에 의해 엄청난 양의 황사피해를 입고 있는 나라 중 하나이다.

미세먼지는 말이 좋아서 먼지이지 단순한 흙먼지가 아니라 대기오염물질이다. 후에 말하겠지만 질산암모늄, 황산암모늄등의 물질로 이루어져있다.

 

2. 미세먼지의 구분과 정의

최근 나노사이즈에 가까운 PM0.1의 경우도 언급되고 있지만 미세먼지는 보통 두 가지로 구분을 한다. 보통 말하는 미세먼지와 초미세먼지, 정확히 말하면 PM10과 PM2.5이다.

우선 PM은 Particulate Matter의 약자이며 뒤에 붙는 숫자는 입자의 크기를 의미한다. 그렇다면 PM10과 PM2.5을 나누는 기준에 대해 이해할 수 있다. 결국 PM10과 PM2.5는 입자의 크기(직경)에 따라 구분을 한 것이다.

즉, PM10의 경우 10µm(마이크로미터) 이하의 입자를 말하고 흔히 초미세먼지라고 불리는 PM2.5의 경우는 2.5µm(마이크로미터) 이하의 입자를 말한다. 마이크로라는 단위는 쉽게 이해하기 어려운 용어이고 직관적으로 받아들이기 어렵다. 과연 얼마나 미세먼지가 작은 것일까?

<사진출처 : 환경부-미세먼지 바로알기>

흔히 PM의 입자의 크기를 이해하기 위해서 보는 것은 머리카락이다. 머리카락의 굵기를 기준으로 PM10, PM2.5를 살펴보면 다음과 같다. 이것조차 어렵다면 간단히 생각하자. 머리카락 보다 작은 입경을 가진 우리 눈에 보이지도 않는 입자들이 바로 미세먼지다.

그렇다면 미세먼지는 영구적으로 대기 중에 있는 것일까? 그렇지는 않다. 미세먼지 또한 시간이 지나면 땅에 떨어지게 되는데 보통 PM10의 경우 시간~일정도로 보고 있으며 PM2.5의 경우는 일~주정도로 보고 있다.

 

3. 미세먼지의 인체영향

<사진출처 : 환경부-미세먼지 바로알기>

대체 우리는 왜 미세먼지를 두려워하는 것일까? 바로 인체에 악영향을 미치기 때문이다. 하지만 PM에서 보건적으로 모두 문제가 되는 것은 PM2.5를 주로 말한다. 왜냐하면 우리 건강에 있어서 PM10의 경우 기관지에 의해서 보통 걸러지는 경우가 많기 때문이다.

위 그림과 같이 PM2.5의 경우 기관지 질관, 심형관 질환등에 악영향을 미치는 것으로  알려져있다. 심지어는 세계보건기구(WHO)의 경우 초미세먼지 PM2.5를 1급 발암물질로 규정하고 있다. 이러한 이유로 한 언론은 미세먼지를 담배에 비유하기도 했다.

4. 미세먼지의 구성물질

PM은 입자별로 구성 물질이 틀리다. PM10의 경우는 먼지, 숯가루, 꽃가루, 곰팡이등이 주성분이다. 반면에 PM2.5의 경우는 질산암모늄, 황산암모늄, 유기탄소, 광물등으로 이루어져 있다. 이중 가장 많은 부분을 차지하는 것은 질산암모늄이다. 

질산암모늄은 NOx(질소산화물)라고 불리는 이 물질에 의해 생성되는데 초미세먼지의 발생의 매개체라고 볼 수 있다. 결국 NOx에 미세먼지 문제의 원인 규명과 해결에 열쇠가 될 수 있는 것이다.

이러한 점을 비추어 볼 때, 화력발전소, 제철소, 자동차등에서 질소산화물, 황산화물이 대량 배출된다는 점에서 화력발전소의 가동을 멈추는 것, 차량 2부제를 실시하는 것이 이러한 까닭이라고 볼 수 있다.