미세먼지의 실체에서 고농도 초미세먼지 현상의 원인과 대책,
국내 과학계의 최신 연구에 이르기까지
한반도 대기오염 문제의 해법을 찾는 과학기술의 성과들

이 책은 4부로 구성된다. 1부 「미세먼지의 정체를 밝혀라」에서는 과학적 사실에 기반해 미세먼지가 어떤 존재인지 소개하고, 대기오염의 역사를 따라서 미세먼지가 세계적인 이슈가 되기까지의 과정을 살펴본다. 또한 미세먼지가 건강에 미치는 영향에는 무엇이 있는지 다루어, 체계적인 대기 질 관리가 필요한 이유를 함께 담았다. 2부 「우리 주변의 미세먼지」에서는 미세먼지가 어떤 원리로 생겨나는지 설명한다. 미세먼지는 그 자체로 직접 배출되는가 하면, 공기 중에서 새로 만들어지기도 한다. 이렇게 직간접적으로 발생한 미세먼지가 우리 주변에 얼마나 있는지 알아본다.

3부 「여행을 떠나다」는 미세먼지의 공간 분포와 이동을 관측하고, 과학적으로 예측하는 방법을 제시한다. 공기 중에 떠다니는 미세먼지는 기상 조건에 큰 영향을 받으며, 나아가 기후와도 영향을 주고받는다. 현대사회에서 풀어야 할 가장 큰 난제인 미세먼지와 기후변화의 상호작용까지 알아본다. 끝으로 4부 「미세먼지 다스리기」는 과거부터 현재까지 세계 주요 국가는 어떻게 대기오염을 관리해왔는지, 우리의 미세먼지 관리는 어떤 방향으로 나아가야 할지 국내외 사례를 비교 설명한다.

여기에 ‘R&D 성과’라는 별도의 읽을거리를 덧붙였다. 1부에서 4부까지 본문에 등장하는 각종 과학 지식은 이 분야 연구자들이 세계 곳곳에서 연구해온 결과물이다. 지금 이 시간에도 연구자들은 보이지 않는 곳에서 미세먼지 문제를 해결하기 위해 연구에 열성을 쏟고 있다. 그중에서 국내 과학계가 다양한 미세먼지 분야에서 수행한 최근 연구를 소개한다. 국내 전문가들이 어떤 연구를 수행하고 있는지, 이를 통해 얻은 성과는 무엇인지 최신 정보를 담았다.

책 속에서

이 연구소는 2013년 세계 각국의 1,000여 개 연구 결과를 근거로, 대기오염과 암 발병의 상관성이 충분하다고 인정해 대기오염을 112번째 1군 발암물질로 지정했다. 또한 실외 대기오염의 주성분인 미세먼지를 별도로 평가해 113번째 발암물질로 지정했다. 〔……〕 2010년 자료에 의하면, 전 세계적으로 22만 3,000명이 대기오염으로 인한 폐암으로 사망했다. 미세먼지를 구성하는 황산염, 질산염, 광물 같은 화학 성분이 암을 유발한다는 연구 결과는 이후에도 꾸준히 발표되고 있다. (42쪽)

연구진은 뇌신경세포 배양액에 국내 초미세먼지 나쁨 기준에 해당하는 1세제곱미터당 50마이크로그램 농도의 탄소 입자를 넣고, 아밀로이드 베타를 첨가한 뒤 신경전달물질의 변화를 분석했다. 그 결과, 저차원(0차원) 탄소 입자에서는 별다른 반응이 없었지만 고차원(3차원) 탄소 입자에서는 비정상적인 세포 반응을 보였다. 같은 탄소 성분의 미세먼지라도 구조에 따라 질병 원인 물질(아밀로이드 베타)과의 상호작용, 즉 인체에 미치는 영향이 다르다는 사실이 확인된 것이다. (51쪽)

우리나라에서는 이처럼 수치예보 모델링 결과에 예보관의 판단을 더해 최종 예보 등급을 결정하는데, 미국, 영국 등 주요 선진국이 수치예보 모델링 결과를 곧바로 공개하는 방식과는 대비되는 특성이다. 과거 우리나라 예보 모델 정확도가 낮아, 예보관의 판단을 더해 정확도를 올리던 방식이 지금도 유지되고 있는 것이다. 〔……〕 정확도는 계속해서 증가하는 추세다. 2019년에는 79퍼센트까지 향상됐다. 고농도 예보 정확도가 지속적으로 올라가려면 예보 모델의 성능 개선과 함께 예보관의 전문성도 더욱 강화해나가야 한다. (79쪽)

이처럼 대기오염의 원인으로 국외 유입과 대기 정체가 흔히 함께 언급된다. 국외에서 유입된 미세먼지에 국내에서 배출된 오염 물질이 더해지고, 여기에 대기 정체까지 일어나면 대기 질은 당연히 나빠진다. 결국 오염된 공기를 얼마나 빨리 희석해서 미세먼지 농도를 낮춰주느냐가 중요한데, 이를 결정하는 두 가지 기상 요소가 바로 바람과 대기안정도다. (97쪽)

이산화탄소 같은 온실가스가 기후변화에 영향을 준다는 사실은 잘 알려져 있다. 그렇다면 인간이 배출하는 미세먼지는 기후변화와 관련이 있을까. 최근 들어 미세먼지와 기후변화가 서로 영향을 주고받으며 상호작용 한다는 사실이 주목받고 있다. 농경지를 개간하고 화석연료를 사용하는 과정에서 배출되는 미세먼지가 기후에 영향을 주는가 하면, 반대로 여름 또는 겨울철 몬순과 같은 기후 현상이 바람, 기압, 강수량 등을 변화시켜 미세먼지 농도를 올릴 수도 있다. (124쪽)

미국의 대기 질 기준은 보다 작은 크기의 먼지까지 관리하면서 기준 값도 점차 낮아지는 추세로 강화되고 있다. 특히 그 기준을 1차 기준과 2차 기준으로 나눠, 기준치를 다르게 설정한 것이 특징이다. 1차 기준은 어린이, 노약자 같은 대기오염 민감군·취약군 등 공공의 건강을 고려해 설정했고, 2차 기준은 동식물, 농작물, 건축물 보호와 가시거리 감소 정도 등 공공복지를 고려해 책정했다. (146쪽)

고농도 초미세먼지 현상에는 기상 요인과 2차 생성이 주도적인 역할을 한다. 다른 지역에서 유입될 뿐만 아니라, 대기 중에서 복잡한 반응으로 생성되기도 하는 것이다. 따라서 초미세먼지를 근본적으로 해결하려면 과학적 근거를 기반으로 중장기적인 대책이 마련되어야 한다. 즉 기술-정책 중심 배출 관리에서, 과학-정책-기술을 연계하는 배출 관리로 전환할 필요성이 있다. (186쪽)

들어가며 맑은 하늘을 되찾을 과학기술

1부 미세먼지의 정체를 밝혀라
\t1 지금은 미세먼지 시대
\t2 미세먼지란 무엇인가
\t3 우리 몸이 미세먼지를 만나면
\tR&D 성과 1
\tR&D 성과 2

2부 우리 주변의 미세먼지
\t1 미세먼지가 생겨나는 곳
\t2 가스도 미세먼지로 바뀐다
\t3 어디서, 얼마나 들이마시고 있을까
\tR&D 성과 3
\tR&D 성과 4

3부 여행을 떠나다
\t1 미세먼지가 이동하는 법
\t2 미세먼지를 관찰하다
\t3 미세먼지와 기후변화의 상호작용
\tR&D 성과 5
\tR&D 성과 6

4부 미세먼지 다스리기
\t1 해외에서 미세먼지에 대응하는 방법
\t2 우리는 어떻게 대응할 것인가
\t3 미래 미세먼지 관리
\tR&D 성과 7
\tR&D 성과 8