신뢰성 위해 다양한 정밀측정장비 연구 … "실시간 진단기술 필수"
전국 300여곳 측정소서 농도 공개
상시 측정 2곳뿐… 원인 규명 한계
표준과학연서 분석 장치 자체 개발
중 춘절 불꽃놀이 영향 과학적 입증
KIST, 재활용 나노필터 세계 첫 선
전국 300여곳 측정소서 농도 공개
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![[알아봅시다] 미세먼지 해결나선 출연연](http://contents.dt.co.kr/images/201804/2018040502101876788001[1].jpg "[알아봅시다] 미세먼지 해결나선 출연연")
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연일 하늘을 뒤덮은 미세먼지로 숨 막히는 봄날이 이어지고 있습니다. 정부와 지자체가 미세먼지 줄이기에 총력을 기울이고 있지만 뾰족한 수가 없는 상황입니다. 아직 지독한 미세먼지가 중국에서 왔는지, 대기 중에서 2차 발생했는지에 대한 정확한 원인조차 파악되지 않은 것이 현실입니다. 전문가들은 근시안적인 단기 대책보다는 중장기적인 대안 마련이 필요하다고 지적하고 있습니다.
미세먼지에 대한 근본적인 대책을 마련하기 위해선 과학기술 연구개발(R&D)이 필수적입니다. 미세먼지의 성분부터 발생 원인과 과정 등을 과학적으로 진단하고 이를 바탕으로 상황별·지역별 맞춤형 저감 방안을 마련해야 한다는 지적입니다. 정부출연연구기관(출연연)이 미세먼지 문제 해결을 위해 연구하고 있는 과학기술에 대해 알아보겠습니다.
◇미세먼지의 발생 원인을 밝혀라=미세먼지의 발생원은 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분됩니다. 자연적 발생원은 흙먼지, 바닷물에서 생기는 소금, 식물의 꽃가루 등이 있습니다. 인위적 발생원은 보일러나 발전시설 등에서 석탄·석유 등 화석연료를 태울 때 생기는 매연, 자동차 배기가스, 건설현장 등에서 발생하는 날림먼지, 공장 내 분말 형태의 원자재, 부자재 취급공정에서의 가루 성분, 소각장 연기 등이 있습니다.
미세먼지는 굴뚝 등 발생원에서부터 고체 상태로 나오는 '1차 발생'과 발생원에서 가스 상태로 나온 물질이 공기 중 다른 물질과 화학반응을 일으켜 미세먼지가 되는 '2차 발생'으로 나눌 수 있습니다.
석탄·석유 등 화석연료가 연소하는 과정에서 배출되는 황산화물이 대기 중 수증기, 암모니아 등과 결합하거나, 자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물이 대기 중 수증기, 휘발성 유기화합물, 암모니아 등과 결합하는 화학반응을 통해 미세먼지가 생성되기도 하는데, 이들이 2차 발생에 속합니다. 2차 발생이 중요한 이유는 수도권만 하더라도 화학반응에 의한 2차 생성 비중이 전체 미세먼지 발생량의 약 3분의 2를 차지할 만큼 매우 높기 때문입니다.
지금까지 국내에서는 화력발전소 등에서 나오는 미세먼지를 측정하는 1차 측정 기술에 주로 투자가 이뤄졌으며, 화학반응을 통해 발생하는 2차 생성 미세먼지 문제나 광역 먼지 확산 등을 분석하는 고급 역량이 부족했습니다. 이에 한국과학기술연구원(KIST), 한국기계연구원 등 10개 연구기관 500여명의 연구진이 참여하고 있는 '범부처 미세먼지 국가 전략 프로젝트 사업단'에서는 올해 미세먼지 발생원인 규명 연구 시설인 '중형 스모그 챔버'를 구축해 국내 미세먼지 2차적 발생 원인을 규명할 계획입니다. 사업단은 한반도 대기질을 조사하는 항공관측 시스템을 마련하고 빅데이터와 입체관측망 등을 활용해 미세먼지 예보를 고도화하는 연구도 추진하고 있습니다.
◇미세먼지 측정기술 국산화=미세먼지 농도는 전국 300여 개 측정소에서 측정돼 '실시간 대기오염 정보공개시스템' 등을 통해 공개하고 있습니다. 미세먼지를 측정하는 방법은 방사선 또는 빛의 물리적 특성을 이용해 간접적으로 측정하는 방법과 미세먼지의 질량을 저울로 직접 측정하는 방법 등이 있습니다. 이렇게 측정한 미세먼지 농도는 공기 1㎥ 중 미세먼지의 무게를 나타내는 ㎍/㎥ 단위로 표시합니다.
미세먼지 대책 마련을 위해선 발생원과 과학적 생성원인 규명을 위한 실시간 진단기술이 필수적 입니다. 기존에 필터로 포집한 후 성분을 분석하는 방법으로는 신속한 발생원 파악이 어렵기 때문입니다. 현재 국내에서 활용되는 단일 초미세먼지 성분분석 실시간 측정장비는 대당 5억~6억원의 고가로 6대가 운용되고 있으며, 상시 측정하는 곳은 전국에 2곳밖에 없어 초미세먼지 발생 원인을 신속하게 규명하는데 한계를 겪고 있습니다.
전문가들은 미세먼지 문제 해결을 위해선 정밀측정장비 개발이 필수적이라고 강조합니다. 한국표준과학연구원은 대기 중 미세먼지 측정에 필요한 다양한 측정장비를 개발하고 측정 신뢰성 확보를 위한 연구를 진행하고 있습니다. 최근에는 자체 개발한 초미세먼지 실시간 분석 장치로 중국 춘절 불꽃놀이로 인해 발생한 오염물질이 국내에 유입돼 초미세먼지 농도를 '나쁨' 수준으로 올렸다는 사실을 과학적으로 입증하는데 성공하기도 했습니다.
◇미세먼지 잡는 집진·저감 기술=발생한 미세먼지를 포집하고 제거하는 미세먼지 저감기술 개발도 활발히 이뤄지고 있습니다. 재료연구소는 일반 부직포 필터에 알루미늄 나노 구조체를 코팅하는 기술로 기존 헤파(HEPA) 미세먼지 필터보다 10배 높은 효율로 미세먼지를 제거할 수 있는 필터를 개발했습니다. 이 기술은 공기를 여과하는 데 필요한 송풍기 전력 소모량이 많고 소음·진동 등이 발생하던 헤파 필터의 단점을 보완한 기술로 꼽힙니다.
한국 기계연구원 플라즈마 연구팀은 차량에서 발생하는 미세먼지를 태우는 '플라즈마 버너' 기술을 개발했습니다. 플라즈마 버너는 디젤차 배기관에 배출되는 매연 95% 이상을 필터로 포집해 태우는 장치입니다. 연구팀이 개발한 플라즈마 버너 크기는 일반 연소기 10분의 1 크기에 불과해 대형선박이나 발전소는 물론 소형 승용차에도 적용될 수 있을 정도로 활용 폭을 넓힌 게 특징입니다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 복합소재기술연구소는 재활용이 가능한 미세먼지 필터를 세계 최초로 개발하는 데 성공했습니다. 차세대 나노소재인 '질화붕소나노튜브(BNNT)'를 활용한 이 필터는 기공에 걸린 미립자를 태워 제거하는 방법으로 재활용이 가능합니다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
도움말=국가과학기술연구회
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