연속 기획|미세 먼지, 어떻게 대처해야 하나 3. 미세 먼지가 우리에게 미치는 영향 (1)__김동식

미세 먼지,

어떻게 대처해야 하나

최근 우리는 일 년 내내 전국적으로 미세 먼지가 발생하는 심각한 상황 속에 살고 있다. 연구 결과에 따르면 우리 몸이 미세 먼지에 노출되면 호흡기 및 심혈관계 질환이 발생하며 사망률도 높아진다고 한다. 때문에 미세 먼지야말로 국민 건강에 치명적인 위해를 끼치는 침묵의 살인자라 할 것이다.
이에 본지는 미세 먼지에 대해 과학적으로 분석하고 해법을 제시하기 위해 연속 기획으로 미세 먼지에 대해 세밀하게 다룬다. 이를 통해 미세 먼지에 대한 경각심을 높이는 한편 올바른 대처 방안을 강구해보고자 한다.

 

 

3. 미세 먼지가 우리에게 미치는 영향 (1)

올해 상반기 구글코리아(www.google.co.kr)에서 가장 많이 검색된 단어는 ‘미세 먼지’다. 수많은 이슈가 등장했지만, 미세 먼지만큼 파급력 있고 꾸준히 언급된 이슈가 없었다. 그 이유로는 누구도 피해갈 수 없다는 보편성과 생명과 직결되는 치명성이라는 미세 먼지의 특징이 꼽힌다. 이런 이유로 미세 먼지에 대한 대비는 현재를 살아가는 모든 사람이 대면한 문제이며 이 문제를 해결하기 위한 대비 역시 하루도 미룰 수 없을 만큼 시급하다.

미세 먼지는 새로운 재해? NO!

미세 먼지는 어디에서 왔을까? 사실 먼지는 인류의 태동 그 이전부터 존재했던 물질이다. 독일의 과학자 옌스 죈트겐과 크누트 필츠케가 쓴 「먼지 보고서(Staub-Spiegel der Umwelt)」에 따르면 먼지의 본질은 모든 물질적인 것의 발단이자 종착역이다. 흔히 영화에서 사람이 죽으면 먼지로 흩어지는 것으로 표현하는 것처럼 먼지의 실체는 우리가 흔히 상상하는 매연, 황사, 화산재, 산업 먼지, 우주 먼지뿐

만 아니라 꽃가루, 섬유, 각질 등 우리 생활에서 동식물이 만들어내는 것들을 포함한다. 인류가 배출하는 먼지에는 오염원에서 대기로 직접 배출되는 토양과 금속 성분, 이산화황, 일산화탄소 등과 같은 1차 입자가 있다. 또 이들이 공기 중의 산소, 오존, 수증기 등과 화학반응을 일으켜 만들어지는 이산화질소, 황산염 등의 2차 입자가 있다. 이 밖에도 난방, 실내 활동, 생물적 혹은 무생물적 요인(예를 들면 화재)도 미세 먼지의 근원이다. 이처럼 먼지가 태초부터 존재했던 만큼 인류는 먼지에 익숙했고 저항력을 가지고 있었다. 먼지가 문젯거리가 되기 시작한 것은 산업화와 생활 방식의 변화로 초미세 먼지라는 새로운 먼지가 생겨났기 때문이다. 초미세 먼지는 유기 탄소, 원소 탄소, 질소산화물, 휘발성 유기화합물, 오존, 암모니아, 황산화물, 응축성 입자, 금속 입자, 미네랄 입자 등을 통해 발생한다. 먼지의 재난화에는 인류에게 책임이 있다는 것이다.

미세 먼지로 인해 발생한 대표적인 사건이 최초의 대기오염 사례인 ‘도노라(Donora)’ 사태와 ‘스모그(Smog)’라는 신조어를 만들어낸 ‘런던 스모그’(1952년) 사태다. 최초의 대기오염으로 인한 집단 사망 사건으로 기록된 도노라 사태는 대기오염 사례의 대명사 격인 ‘런던 스모그’보다 4년 앞선 1948년 미국 펜실베이니아주의 도노라에서 일어났다. 인구 1만 4,000명이 사는 작은 도시였던 도노라는 제철소와 황산 제조 공장이 들어선 작은 공업 도시였다. 계곡에 위치한 지형적 조건 탓에 평소에도 짙은 안개가 도시를 덮는 경우가 많았다. 비극은 1948년 10월 27일에 시작됐다. 이날부터 닷새간 바람이 불지 않고 안개가 자욱하게 낀 날들이 계속되며 공장에서 배출된 여러 종류의 유해가스와 매연, 증기 등이 안개와 함께 하나의 공기층을 형성했고 이로 인해 20여 명이 사망하고 6,000여 명이 호흡기 질환으로 입원 치료를 받았다. 특별할 것이 없는 작은 마을에서 이유를 알 수 없는 집단 사망 사건에 미국은 면밀한 역학조사를 실시했고 그 결과 우리가 미세 먼지라 부르는 10㎛(마이크로미터) 이하의 오염 물질로 인한 것임이 밝혀졌다.

하지만 미국에서 발생한 집단 사망 사건으로 인한 경각심이 채 세계로 퍼지기도 전인 1952년 그 유명한 런던 스모그 사건이 발생해 도노라 사태와 비교할 수 없을 만큼 많은 인명을 앗아갔다. 사실 산업혁명이 시작된 런던은 이전에도 스모그로 인해 피해를 본 적이 수차례 있었지만 ‘그레이트 스모그(Great Smog)’라 불린 1952년은 앞선 피해들과 차원이 달랐다. 스모그란 단어가 연기(smoke)와 안개

(fog)를 합쳐 만들어진 신조어인 만큼 런던 스모그 역시 기본적으로 대기 안정과 오염 물질 정체가 맞물릴 때 일어난다. 1952년 12월 5일, 차가운 고기압이 영국을 점령하자 대기가 안정되며 런던은 안개로 뒤덮였다. 평소보다 쌀쌀해진 날씨에 런던 시민들은 난방에 이용되는 석탄 사용량을 늘렸다. 석탄에서 나온 그을음은 그 자체가 미세 먼지다. 여기에 디젤 버스에서 배출된 오염 물질인 황산 가스가 더해지며 세상이 기억하는 런던 스모그가 완성됐다. 당시 세계 최고의 도시였던 런던과 도노라의 도시 규모 차이만큼이나 대기오염으로 인한 피해의 차이도 컸다. 런던에서는 도노라 전체 인구와 맞먹는 1만 2,000여 명이 사망하는 대참사가 발생했다. 끔찍한 경험을 한 영국은 1956년 ‘청정 대기법(Clean Air Act)’을 제정하고 공기 질을 관리하기 시작했다.

국내 미세 먼지, 현실은?

앞서 언급한 비극적인 두 사건 모두 대기 안정과 오염 물질 유입 증대가 맞물려서 일어난 사건이다. 국내에서도 미세 먼지 피해가 가장 큰 시기는 대기가 안정돼 미세 먼지를 필두로 한 오염 물질이 정체돼 있을 때다. 대기 안정의 가장 큰 원인은 역전층이다. 일반적으로 대기는 고도가 높아질수록 기온이 낮아진다. 하지만 일교차가 큰 계절이나 산간 지역의 경우 고도가 높아질수록 기온이 높아지는 현상이 종종 발생하는데 이럴 때 역전층이 생성된다. 지표 부근에 역전층이 만들어지면 대류 현상이 일어나지 않아 미세 먼지가 역전층 위쪽의 상공으로 퍼지지 못하는 대기 안정 상태가 된다. 이 역전층을 경계선 삼아 위쪽은 파란 하늘이 보일 정도로 미세 먼지 농도가 낮지만 아래쪽은 미세 먼지가 축적되면서 농도가 급격히 상승하게 되는 것이다.

다만 국내의 경우 앞선 두 사례와 달리 중국이라는 큰 변수가 존재해 예측과 대비 모두 쉽지 않다. 지난 7월 환경부 국립환경과학원이 발표한 ‘대기질 예보 권역에 대한 배출원별 지역 간 정량적 기여도 평가 연구’에 따르면 국내 초미세 먼지(PM 2.5) 발생량 중 국외 배출에 의한 기여도는 59%(2015년도 기준)다. 이 중 중국의 비중은 연평균 45%이며 시기에 따라 월 최대 69%까지 치솟기도 한다. 서울을 기준으로 하면 자체적으로 발생한 초미세 먼지는 12%에 불과하다. 절대 다수

인 88%는 외부에서 유입된 미세 먼지다. 역전층으로 인한 대기 안정과 중국에서 유입되는 미세 먼지는 국내 미세 먼지 연구와 예측에 있어 기상에 대한 이해와 고려가 절대적으로 필요한 이유다. 남은 41%의 국내 발생분은 충남이 19.9%로 가장 높았고, 경북(11.9%), 전남(11.7%), 경기 남부(11.1%) 순이었다. 이 같은 수치는 전국 6개 주요 지역에서 측정된 미세 먼지 구성을 봐도 알 수 있다. 국내 미세 먼지의 대부분(58.3%)은 대기오염 물질이 공기 중에서 반응해 형성된 덩어리(황산염, 질산염)로 탄소류와 검댕(16.8%), 광물(6.3%) 등의 비중은 상대적으로 낮다. 미세 먼지의 외부 유입이 미세 먼지의 성분 분석으로도 증명되는 셈이다.

물론 중국을 필두로 한 외부 유입이 원인의 절반 이상을 차지하지만 국내 발생 요인도 자세히 살펴 줄이려는 노력을 기울일 필요가 있다. 환경부에 따르면 국내에서 배출되는 초미세 먼지는 약 6만 3,286톤(2014년)이다. 제조업 연소 과정에서 발생하는 초미세 먼지가 3만 322톤으로 가장 많고 철도·선박·건설 장비 등 비도로 이동 오염원이 주요 발생 요인이다. 하지만 이 같은 수치가 정확한지에 대해서는 보다 면밀한 고민이 필요하다. 먼저 국내 환경 전문가들은 도로에서 날리는 비산 먼지의 통계를 정확히 조사하기가 쉽지 않은 점을 지적한다. 비산 먼지의 정확한 측정을 위해서는 도로 조건과 계절적 요인까지 고려해야 하지만 현실은 비산 먼지 통계는 현재 공개조차 되지 않고 있다는 것이다. 또 전국 5만여 개의 대기오염 배출 사업장(1~5종으로 구분) 중 규모가 큰 1~3종 사업장만 배출량을 측정하고 90%에 달하는 영세한 규모의 4~5종 사업장은 배출량 측정에서 제외된 것 또한 문제다. 이런 문제점들을 해결하지 않고서는 정확한 미세 먼지 통계라 할 수 없다. ‘적을 알고 나를 알면 백 번 싸워 백 번 모두 이긴다’는 옛 고사성어처럼 정확한 수치를 모른다면 미세 먼지에 대한 싸움을 시작할 수도 없다. 이처럼 미세 먼지에 대한 정확한 현실을 파악하는 것은 내년 2월 환경부 산하에 신설될 ‘국가 미세 먼지 정보센터’에서 첫 번째로 해결해야 할 과제가 될 것이다.

미세 먼지가 치명적인 이유

인류에게 피해를 준 많은 재난이 있음에도 미세 먼지가 더욱 큰 피해와 공포를 주는 이유는 눈에 보이지 않는다는 점이다. 공기 중에 고체나 액체 상태의 입자

상 물질(Particulate Matter)이 부유하고 있는 상태를 에어로졸(Aerosol) 또는 일반적으로 먼지라고 부른다. 먼지의 크기는 다양하지만 50㎛ 이상은 코와 목에서 걸러지며 20㎛ 이상은 기관지 점액 등을 통해 인체 외부로 배출된다. 문제는 입자 크기가 10㎛ 이하인 미세 먼지(PM 10)다. 미세 먼지는 기도를 자극해 기침과 호흡 곤란을 유발하며 천식이나 부정맥을 일으킨다. 기도와 폐에서 박테리아를 불활성화하거나 제거하는 인체의 방어 작용을 방해함으로써 호흡기 감염을 초래하기도 한다. 특히 미세 먼지보다 더 작은 먼지인 초미세 먼지(PM 2.5, 지름 2.5㎛ 이하)는 상식적으로 생각하기 힘든 피해를 일으키는 고약한 존재다. 사람 눈에 보이지도 않는 이 초미세 먼지는 최근에는 영국 옥스퍼드 의대 연구팀이 미세 먼지가 단순히 호흡기 질환뿐 아니라 심장 형태를 바꾸어 심혈관 질환의 직접적 원인이 된다는 충격적인 연구 결과를 발표하기도 했다.

또한 미세 먼지는 호흡이나 노출 시간에 따라서도 끼치는 영향이 달라지니 늘 주변 공기질에 주의를 기울여야 한다. 국내 한 대학 연구팀의 연구 결과에 따르

면 성인이 50㎍/㎥ 농도 아래에서 5.5㎞/h(속보) 속도로 1시간 동안 걸으면 120㎍의 미세 먼지를 들이마시지만 9.5㎞/h 속도로 달리면 240㎍의 미세 먼지를 들이마신다. 이는 미세 먼지 경보 발령 수준인 300㎍/㎥ 농도 아래에서 1시간 동안 휴식하며 들이마신 양(108㎍)보다 많은 것으로 운동 강도가 격해질수록 들이마시는 미세 먼지 양도 더욱 늘어난다. 미세 먼지 농도가 낮다 하더라도 장시간 노출되는 것 역시 위험하다. 미세 먼지에 장시간 노출되면 작게는 비만이나 중이염을 유발하며 크게는 인슐린 저항성을 높여 혈당 조절에 어려움을 겪게 하는가 하면 신장의 사구체 여과 기능을 저하시켜 신부전을 일으키고 골밀도를 감소시켜 골다공증을 발생시키는 등 다양한 건강 문제를 일으킨다.

대표적인 취약 계층인 어린이나 노인의 경우 더 큰 주의가 필요하다. 성인이 1분에 12회 호흡하는 데 비해 어린이는 20번 호흡한다. 호흡 횟수가 많은 만큼 호흡량도 많다. 성인이 체중 1kg당 200ℓ인 반면, 4세는 450ℓ, 1세 미만은 600ℓ로 어린이가 최대 3배 더 많다. 어린이가 더 자주 더 많이 호흡하는 만큼 더 많은 미세 먼지로 인한 위협에 노출될 위협 역시 많아지며 뇌가 발달 단계에 있기 때문에 성장 및 발달 지연, 주의력 결핍, 소아 비만, 성조숙증 같은 질환으로 이어질 수도 있다. 노인들은 상대적으로 면역력이 떨어져 염증이 더 심하게 나타날 수 있고 대표적인 호흡기 질환인 폐렴과 같은 질병이 사망으로까지 이어지는 경우가 많아 미세 먼지에 대한 더욱 주의가 필요하지만 미세 먼지에 대한 경계심이 낮아 오히려 더 위험에 노출될 때가 많다. 의료계 일각에서는 미세 먼지가 치매 등 신경성 질환에도 영향을 끼칠 수 있어 어린이 못지않게 좋은 공기질이 필요하다고 지적한다.

미국의 비영리단체 보건환경연구소(HEI)가 밝힌 「지구의 공기 상태(State of Global Air)」 보고서에 따르면 2016년 전 세계적으로 400만 명 이상이 대기오염에 노출돼 숨졌다. 이를 바탕으로 미세 먼지는 고혈압과 흡연, 고혈당, 체질량 지수에 이은 6번째 사망 위험 요인으로 올라왔다. 미세 먼지가 사회적 재난으로 떠오른 우리나라도 당연히 미세 먼지 안전지대가 아니다. 지난 2015년 서울대 연구팀이 지역별 초미세 먼지 농도, 기대수명, 질병, 생존 기간 등을 조사한 결과 2015년 한 해에만 1만 1,900여 명이 미세 먼지로 인해 조기 사망했을 것으로 추산했다. 보건환경연구원 역시 국내에서 1만 6,803명(2016년 기준)이 미세 먼지로

인해 조기 사망했을 것으로 예상했다. 이는 인구 10만 명당 24.5명꼴로 스웨덴의 인구 10만 명당 7명, 호주와 뉴질랜드의 8명에 비해 3배가 넘는 숫자다.

미세 먼지는 산업에도 부정적 영향

미세 먼지는 사람뿐 아니라 산업에도 큰 영향을 끼친다. 공기청정기나 온라인 상거래 매출 증대를 얘기하는 것이 아니다. 부정적인 면에서다. 미세 먼지는 기본적으로 산업에 부정적 영향을 준다. 반도체나 디스플레이 산업의 경우 가로·세로 30cm의 공간에 0.1㎍의 먼지 입자 1개만 허용될 정도로 먼지에 민감하다. 평소에도 먼지와의 전쟁을 벌이는 이들 산업은 미세 먼지가 극성을 부리기 시작하면 불량률을 낮추기 위해 공기 정화 시설을 강화해야 하며 이는 제품 생산 원가 상승으로 직결된다. 조선이나 자동차 업계의 경우 미세 먼지가 심할 때 도장 작업을 중단해야 하며 농업이나 축산업의 경우 식물의 기공을 막아 광합성을 방해하거나 가축 건강에 악영향을 끼쳐 정상적인 생육을 방해한다. 또 소비자들의 외출을 자제시켜 유통업, 항공업, 레저산업에도 직접적인 타격을 입힌다.

직접적인 면뿐 아니라 간접적인 면에서도 미세 먼지는 산업에 도움이 되지 않는다. 미세 먼지를 구성하는 물질 중 질소산화물과 황산화물이 있는데 이 두 물질은 산성비의 주원인이다. 이 두 물질이 대기 중의 수증기와 만나면 황산이나 질산으로 변하고 이후 비가 되어 내리는 것이 우리가 익히 아는 산성비다. 과수를 말라 죽게 한다든가 양식장의 어패류 폐사 등 산성비가 주는 해악은 널리 알려졌지만 그 주범이 미세 먼지라는 것을 아는 사람은 많지 않다. 이 밖에도 산성비는 의복, 음식물, 자동차, 건물 등에 침강해 세척 비용을 발생시키고 건설업, 농림어업, 운송업, 광업 등에 종사하는 옥외 근로자의 업무 효율을 떨어뜨리는 등 건강뿐만 아니라 산업적인 면에서도 백해무익이라 할 수 있다.

미세 먼지가 더욱 큰 피해와 공포를 주는 이유는 눈에 보이지 않는다는 점이다. 게다가 호흡으로 몸에 들어올 경우 폐를 통해 혈관을 타고 온몸을 돌아다니며 뇌졸중이나 폐암 등 다양한 질병을 일으킨다. 호흡기 질환뿐 아니라 심장 형태를 바꾸어 심혈관 질환의 직접적 원인이 된다는 충격적인 연구 결과가 발표되기도 했다.

김동식│한양대학교 기계공학과를 졸업하고 매사추세츠 공과대학 대학원 기계공학과를 졸업했다. 1997년 우리나라 최초의 기상 서비스 기업 케이웨더를 설립했고, 한국기상학회 이사, 한국기상산업진흥원 이사, 한국대기환경과학회 이사 등을 지냈으며, 현재 케이웨더 대표이사, 기상산업연합회 회장 등을 역임하고 있다. 저서로 『날씨 읽어주는 CEO』, 『미세 먼지 극복하기』가 있다.

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