미세먼지도 원산지 추적한다

과학기술

미세먼지도 원산지 추적한다
원자력연, 미세먼지 내 방사성 물질 이용한 오염원 추적 기술 개발

2021.04.28 09:00 사이언스타임즈

국내외 미세먼지 구분 기술로 활용 가능, 방사성 물질을 마커로 오염원 역추적

국내 연구진이 보다 객관적으로 미세먼지를 구분·평가하여 그 오염원을 추적할 수 있는 기술을 개발해 화제다. 한국원자력연구원(원장 박원석)은 미세먼지 내에 극미량으로 존재하는 방사성 물질을 분석해 해당 미세먼지의 오염원을 추적하는 기술을 개발해 특허 등록했다고 4월 21일 밝혔다.

원자력연구원 김지석 박사(하나로이용부)가 주도해 개발한 이 기술은 미세먼지 내에 존재하는 다양한 방사성 물질에 주목한다. 미세먼지 내 방사선량 변화를 측정하고 해석해 극미량의 방사성 물질을 분석하고, 이들을 마커(표지자)로 활용한다. 중국발 미세먼지에서 주로 발견되는 방사성 마커와 한국 미세먼지에서 주로 발견되는 방사성 마커를 발굴해 검증하고 오염원을 역추적하는 것이다.

미세먼지 측정소에서 매일 미세먼지를 포집해 시료를 확보한다 ⓒ한국원자력연구원

원자력연구원은 중성자 방사화 분석법*을 활용해 미세먼지에서 35개 핵종을 분석해왔는데, 최근 5종의 극미량 방사성 핵종을 추가 분석하는 데 성공했다. 이중 베릴륨-7(Be-7), 납-214(Pb-214), 납-212(Pb-212) 등의 방사성 물질을 국외유입과 국내발생 미세먼지 마커로 삼을 수 있을지 검증하는 데 주력하고 있다.

*중성자 방사화 분석법: 중성자를 분석 시료에 조사해 방사성동위원소로 변화시켜, 방출되는 감마선을 측정함으로써 특정 원소의 양을 정량적으로 조사하는 방법

베릴륨-7(Be-7)은 주로 성층권에서 생성되는 물질로, 다양한 먼지와 함께 지상으로 내려오는 경로를 보인다. 중국에서 발생하는 미세먼지의 상당수는 장거리 이동을 위해 높은 고도에서 부유하다 내려오기 때문에 베릴륨(Be-7)을 다량 함유할 것으로 예상한다. 지각에서 가스 형태로 발생하는 납-214(Pb-214)와 납-212(Pb-212)은 다양한 미세먼지에서 측정되는데, 짧은 반감기 때문에 장거리 이동이 어려울 것이기에 국내 발생 미세먼지에만 포함되어 있을 것으로 예상한다.

국내 발견되지 않는 물질 분석해 중국발 미세먼지 DB 구축

이외에도 이 기술을 이용해 단 반감기 핵종과 장 반감기 핵종의 비율, 국내에서는 발견되지 않는 기타 방사성 물질을 분석해 중국 발 미세먼지를 더욱 폭넓게 해석할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 원자력연구원은 이 기술을 이용해 서울과 대전에 독자적인 미세먼지 측정소도 구축해 운영 중이다. 측정소에서 포집한 미세먼지 내에 포함된 다양한 물질의 데이터베이스를 구축하고, 각각의 물질을 분석해 미세먼지의 기원을 정확히 밝힐 계획이다.

미세먼지 시료를 분석하는 장면, 해당 분석을 바탕으로 데이터베이스를 구축한다 ⓒ한국원자력연구원

나아가 미세먼지 내 방사성 물질에서 내뿜는 방사선의 양을 이용하여 미세먼지 기원에 대한 보다 정확한 정보를 국민들에게 제공한다는 목표다. 이번 미세먼지 추적기술을 개발한 김지석 박사는 “명확한 증거를 기반으로 미세먼지 오염원을 분석해 보다 효과적인 미세먼지 해법을 제시하는데 일조하겠다”며 “향후 실시간 미세먼지 오염원 추적기술까지 개발해 대기질 개선에 활용됐으면 좋겠다”고 말했다.

한국원자력연구원 박원석 원장은 “이번 성과는 방사선을 이용한 국민 삶의 질 향상에 부합하는 대표사례로, 미세먼지 저감대책에 반드시 필요한 미세먼지 발생 국내외 기여도를 정확히 밝힐 수 있도록 연구를 지원하겠다”고 밝혔다.

이 기술은 과학기술정보통신부 방사선기술개발사업으로 지정되어 연구되고 있다.

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