KIST, 고농도 미세먼지 악화 과정 규명
한국과학기술연구원(KIST)은 환경복지연구센터 김진영 박사 연구팀이 중국발 미세먼지와 국내의 질소산화물이 상호작용해 초미세먼지 오염을 더 악화시키는 과정을 규명했다고 28일 밝혔다.
연구진은 초미세먼지(PM2.5)를 측정일별로 해외 유입, 국내 대기 정체, 해외 유입과 국내 대기 정체 등 세 가지 조건으로 분류했다. 이렇게 분류한 각 유형별 미세먼지의 열역학적 특성을 분석했다.
분석 결과 해외 미세먼지의 유입이 없는 대기 정체 조건에서는 34μg/㎥였던 초미세먼지 농도가 중국발 미세먼지가 유입될 경우 53μg/㎥로 높아졌다. 거기에 국내 대기까지 정체될 경우 72μg/㎥으로 가장 높은 농도를 보였다. 또 중국발 미세먼지의 유입이 있는 경우는 그렇지 않은 경우에 비해 초미세먼지 내의 황산염, 질산염, 암모늄 등의 2차 생성 오염물질 성분과 수분이 풍부한 것으로 나타났다.
중국발 미세먼지에 포함된 황산염 및 질산염은 강한 흡습성이 있어 입자 내의 수분을 증가시킨다. 수분이 많은 미세먼지가 수도권으로 유입돼 자동차 배기가스 등의 질소산화물과 만나 반응하면 입자 내에 질산염이 추가적으로 생성된다. 이렇게 국내에서 증가한 질산염이 다시 수분을 흡수하고 질산염을 증가시키는 되먹임 효과로 인해 미세먼지 농도가 더욱 높아진다.
질소산화물이 미세먼지 입자 내에서 수분과 만나 질산염으로 전환되기 위해서는 대기중에 질소산화물과 암모니아가 풍부해야 한다. 대기중 암모니아 농도를 줄이면 중국발 미세먼지와 국내에서 배출된 질소산화물 간의 시너지 효과를 줄일 수 있다. 하지만 이 과정에서 오히려 초미세먼지 입자가 산성화되기 때문에 미세먼지의 인체 위해성을 더욱 높일 우려가 있다.
연구진은 국내 질소산화물 배출 저감을 통해 대기중 총 질산 성분을 줄여 입자 내의 추가적 질산염 증가를 억제해야 한다고 설명했다. 이는 중국발 미세먼지 유입 시 수도권의 초미세먼지 오염을 완화할 수 있는 방법이다.
KIST 김진영 박사는 "이번 연구를 통해 중국발 미세먼지가 국내 자동차 및 산업시설에서 배출되는 질소산화물과 함께 수도권 초미세먼지 농도를 증가시키는 복합적인 기작을 구체적으로 밝힐 수 있었다. "고 말하며 "이 연구가 향후 더욱 효과적인 수도권 초미세먼지 관리 정책에 대한 밑거름이 되기를 바란다."고 밝혔다.
이번 연구 결과는 기상 및 대기과학 분야 국제 학술지인 '대기 화학과 물리'에 지난 6월 30일 온라인 게재됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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