“중국발 미세먼지+국내 오염물질→초미세먼지 배 이상 증가”

KIST 김진영 박사 "국내외 오염물질 반응으로 초미세먼지 오염 악화하는 과정 규명"

중국발 미세먼지가 유입돼 대기 정체 상태에서 국내에서 배출된 자동차 배기가스 등에 들어 있는 질소산화물(NOx)과 만나면 화학반응으로 초미세먼지(PM2.5) 농도가 배 이상 증가한다는 연구 결과가 나왔다.

한국과학기술연구원(KIST) 환경복지연구센터 김진영 박사팀은 수분을 많이 함유한 중국발 미세먼지가 국내에서 배출된 질소산화물과 상호작용해 수도권 초미세먼지 오염을 더욱 악화시키는 과정을 규명했다고 28일 밝혔다.

겨울에서 봄에 걸쳐 나타나는 고농도 초미세먼지 오염의 원인으로는 국내에서 배출된 미세먼지 원인 물질들과 함께 중국발 미세먼지 등 해외 오염물질이 지목된다.

연구팀은 그러나 수도권의 초미세먼지 농도는 중국발 미세먼지 유입만으로 설명하기에는 훨씬 높은 경우가 많다며 이 연구는 그런 현상이 발생하는 메커니즘 중 하나를 화학적으로 설명한 것이라고 말했다.

연구팀은 2012~2014년 서울 지역 초미세먼지를 측정일별로 해외 유입, 국내 대기 정체, 해외 유입+국내 대기 정체의 세 가지 조건으로 분류하고 유형별 미세먼지의 열역학적 특성을 분석했다.

그 결과 해외 미세먼지 유입이 없는 대기 정체 조건에서는 PM2.5 농도가 34㎍/㎥였으나 중국발 미세먼지가 유입될 경우 53㎍/㎥로 높아졌다. 여기에 국내 대기 정체까지 겹치면 PM2.5 농도가 72㎍/㎥로 중국발 미세먼지 유입을 없을 때보다 배 이상으로 높아졌다.

또 중국발 미세먼지가 유입된 경우에는 그렇지 않은 때보다 초미세먼지 내의 황산염, 질산염, 암모늄 등 2차 생성 오염물질 성분과 수분이 많은 것으로 확인됐다.

연구팀은 중국발 미세먼지 속 황산염과 질산염은 습기를 빨아들이는 성질이 강해 입자 내 수분을 증가시킨다며 수분이 많은 미세먼지가 수도권의 자동차 배기가스 등 질소산화물과 만나면 질산염 같은 초미세먼지가 추가로 생성된다고 설명했다.

이렇게 증가한 질산염이 다시 수분을 흡수하고 질산염을 더욱 증가시키는 되먹임 효과로 수도권 미세먼지 농도가 더욱 높아진다고 덧붙였다.

연구팀은 질소산화물이 미세먼지 입자 내에서 수분과 만나 질산염으로 전환되려면 대기중 질소산화물과 암모니아가 많아야 한다며 국내 질소산화물 배출 저감으로 대기중 총 질산 성분을 줄이는 게 중국발 미세먼지 유입 시 수도권 초미세먼지 오염을 완화하는 좋은방법이 될 수 있다고 제안했다.

김진영 박사는 “중국발 미세먼지가 국내 자동차·산업시설에서 배출되는 질소산화물과 함께 수도권 초미세먼지 농도를 증가시키는 복합적인 메커니즘을 밝혀냈다”며 “이 연구가 향후 더욱 효과적인 수도권 초미세먼지 관리 정책의 밑거름이 되기를 바란다”고 말했다

이 연구 결과는 기상·대기과학 분야 국제학술지 ‘대기 화학과 물리'(Atmospheric Chemistry and Physics) 온라인판에 게재됐다.

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