혼합층

[강연] 미세먼지는 지구 환경에 어떤 영향을 줄까? (2) _박록진 교수 | 2016 가을 카오스 강연 '지구인도 모르는 지구' 7강 | 7강 ②

초미세먼지는 황산염, 암모늄, 질산염, 그리고 유기 탄소 에어로졸이라는 네 가지 주요 성분으로 구성됩니다. 서울의 관측 자료에 따르면, 화력 발전에서 기인하는 황산염이나 자동차 배출물인 질산염보다 유기 탄소 에어로졸이 약 33%로 가장 큰 비중을 차지하고 있습니다. 하지만 이 성분은 생성 과정과 발생원에 대한 불확실성이 매우 커서 전 세계 과학자들이 여전히 집중적으로 연구하고 있는 분야입니다. 이는 한국뿐만 아니라 전 세계적으로도 초미세먼지의 가장 중요한 구성 요소로 확인되고 있으며 대기 질 개선을 위해 반드시 규명해야 할 과제입니다. 초미세먼지 농도는 계절에 따라 뚜렷한 차이를 보입니다. 흔히 겨울철 난방 때문이라고 생각하기 쉽지만, 더 결정적인 원인은 한반도에 영향을 주는 기단의 차이입니다. 여름에는 상대적으로 깨끗한 북태평양 고기압의 바다 공기가 유입되어 농도가 낮아지는 반면, 겨울에는 시베리아나 중국 대륙에서 오염 물질을 포함한 공기가 불어오기 때문에 농도가 높아집니다. 현재 우리나라는 사계절 내내 초미세먼지 농도가 세계보건기구(WHO) 권장 기준인 10 μg/m³를 상회하고 있어, 대기 질 측면에서 국제적으로 상당히 낮은 순위에 머물러 있는 안타까운 실정입니다. 대기 오염 물질의 농도는 배출량뿐만 아니라 풍속과 같은 기상 조건에 큰 영향을 받습니다. 2012년 이후 우리나라의 초미세먼지 농도가 다시 증가하는 추세를 보이는데, 이는 풍속의 감소와 밀접한 관련이 있습니다. 풍속이 빠르면 오염 물질이 주변 공기와 잘 섞여 농도가 낮아지지만, 최근 기후 변화의 영향으로 풍속이 점차 느려지면서 대기 정체 현상이 심화되고 있습니다. 실제로 풍속과 초미세먼지 농도 사이에는 매우 높은 음의 상관관계가 존재하며, 이는 우리가 똑같은 양의 오염 물질을 배출하더라도 기상 조건에 따라 체감하는 오염도가 훨씬 심해질 수 있음을 시사합니다. 대기의 수직적 구조인 혼합층 높이도 초미세먼지 농도를 결정하는 중요한 요소입니다. 낮에는 지표면이 가열되어 공기가 위로 잘 섞이므로 오염 물질이 희석되지만, 밤에는 지표가 빨리 식으면서 공기가 정체되어 오염 물질이 지표 근처에 쌓이게 됩니다. 특히 우리나라는 밤늦게까지 자동차 이용량이 많아 야간에 오염 물질 농도가 급격히 상승하는 특성을 보입니다. 따라서 건강을 생각한다면 대기 확산이 원활하지 않아 오염 물질이 정체되어 있는 이른 아침 시간대보다는, 공기 순환이 활발하게 일어나는 오후 시간대에 야외 운동을 하는 것이 건강 관리에 훨씬 유리합니다. 도시의 열섬 현상은 주변 지역의 오염 물질을 도심으로 끌어들이는 역설적인 결과를 초래하기도 합니다. 도심의 높은 온도로 인해 상승 기류가 발생하면 이를 메우기 위해 외곽의 공기가 유입되는데, 이때 외곽 공장 지대의 오염 물질이 함께 들어오기 때문입니다. 또한 겨울철 고기압 영향권에 들면 대기가 정체되고 기온이 다소 오르는데, 이때가 바로 초미세먼지 농도가 가장 높아지는 시기입니다. 따라서 겨울철 날씨가 평소보다 포근해질 때는 대기 정체로 인해 초미세먼지 수치가 급격히 올라갈 가능성이 크므로 야외 활동 시 각별한 주의가 필요합니다.