겨울철 화석 연료 사용 증가와 미세먼지 농도 상승 연결고리 찾았다

29일 지질연 분석결과

초미세먼지 샘플을 확대한 전자현미경 사진이다. 한국지질자원연구원 제공

국내 연구팀이 겨울철 기온과 겨울철 미세먼지 농도 상승 간의 연결고리를 확인했다. 겨울철 기온이 내려갈수록 석탄 등 화석연료의 사용이 많아져 미세먼지를 증가시키고 대기질에 영향을 미치는 것으로 확인됐다.

최한나 한국지질자원연구원 지질환경연구본부 선임연구원팀은 서울 남부 지역의 미세먼지 입자와 강수 속 성분 분석을 진행한 결과, 화석연료의 사용이 많아지며 미세먼지가 증가하는 것을 확인했다고 29일 밝혔다.

질산염이나 황산염 등이 포함된 미세먼지는 심혈관 질환을 일으키는 위험인자로 꼽힌다. 심혈관 질환 외에도 치매나 결막염, 피부염 등 각종 질병을 유발하는 것으로도 알려졌다. 과학자들은 미세먼지 발생원인을 밝혀 배출 저감을 위해 연구해왔다. 하지만 대기를 구성하는 입자와 성분들은 끊임없이 이동하며 물리 화학적 반응이 일어난다. 이 때문에 발생원을 밝히는 데 어려움을 겪어왔다.

연구팀은 서울대 관악캠퍼스에서 2017년 10월부터 2019년 12월까지 수집한 강수자료와 미세먼지 포집자료를 바탕으로 미세먼지와 강수의 질산염 성분의 질소 ‘동위원소’를 분석했다.  동위원소는 원자번호는 같지만 질량이 다른 원소를 뜻한다.

그 결과 대기 온도와 질소 동위원소 값이 반비례 관계를 가진 것으로 확인됐다. 대기온도가 낮아지는 겨울철이 되면 질소 동위원소 값이 높아지는 현상이 나타났다. 연구팀은 “화석연료의 연소는 연료나 디젤 차량 배기가스보다 더 무거운 질소 동위원소를 배출한다”며 “겨울철 기온이 내려갈수록 석탄 등 화석연료의 사용이 많아져 미세먼지를 증가시키고 대기질에 영향을 미치는 것으로 보인다”고 설명했다. 

이와 함께 강수 자료에서 화석연료 연소 시 주로 발생하는 입자인 황산염 동위원소가 질소 동위원소와 비례한 관계를 보인 것으로 나타났다. 연구팀은 “미세먼지 속에는 자형이 남아있는 광물 알갱이나 철질 구형입자, 다공성 탄소입자가 관찰됐다”며 “초미세먼지는 미세한 솜털이 뭉쳐있는 형태로 호흡기 유입이 쉬울 것으로 보인다”고 말했다.

 
연구팀은 또 미세먼지 내 미생물 군집에 대한 차이점도 발견했다. 연구팀은 “미세먼지 주의보나 경보가 발령된 때와 농도가 보통 이하인 날의 자료를 분석한 결과, 대표적 미생물이 확연히 구분됐다”며 “미세먼지 증가에 있어 산업과 생활, 환경 영향 뿐 아니라 외부적 기원 성분에 대한 고려가 필요하다”고 말했다. 

이번 연구결과는 국제학술지 ‘인바이러멘탈 사이언스 앤 폴루션 리서치’에 지난 9월 23일 온라인으로 공개됐다. 

연구에 활용된 미세먼지 포집장치. 한국지질자원연구원 제공

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]