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전문가 심층분석

중국발 미세먼지 어디에서 오나 봤더니…

“베이징-톈진-허베이 공단이 주 배출원인 듯”

  • | 동종인 서울시립대 환경공학부 교수 jidong@uos.ac.k

중국발 미세먼지 어디에서 오나 봤더니…

  • ● 기존 미세먼지 분석자료 2차 종합분석
    ● 징진지 대도시는 개선, 공단은 더뎌
    ● 화력발전소, 제철소, 시멘트공장, 석유화학단지, 폐기물소각장
중국발 미세먼지 어디에서 오나 봤더니…
최근 몇 년 동안 겨울철뿐만 아니라 봄철에도 미세먼지가 극성을 부리고 있다. 이제는 일기예보보다 미세먼지 예보에 더 귀 기울일 정도로 미세먼지에 대한 시민들의 관심도가 높다. 약간 큰 먼지(PM10, 입경 10μm 이하 입자)에 대한 대기환경기준이 2015년 작은 먼지(PM2.5, 입경 2.5μm 이하 입자)에 대한 기준으로 바뀌었는데, 그 후 미세먼지 대기오염도는 개선되기는커녕 오히려 고농도 일수나 오염도 수준이 계속 높아지고 있다. 

더 작은 미세먼지(초미세먼지라고도 함)는 배출원 자체가 다르고 구성 성분과 인체에 미치는 영향도 다르게 나타난다. 이 작은 미세먼지는 자연적으로 발생하는 것보다 인위적으로 발생하는 것이 유해성 물질도 더 많이 포함하고 있어 인체에 미치는 영향도 더 심각하다. 

흔히 초미세먼지라고 하는 PM2.5는 질산염, 황산염 같은 기체물질에서 입자화된 물질, 원소 탄소, 유기탄소, 휘발성유기화합물, 암모니아에 기인한 암모늄염, 응축성 입자, 금속 입자, 미네랄 입자 등으로 구성된다. 국내 연구진에 의하면 초미세먼지 중 질소산화물에 기인하는 질산염과 아황산가스에 기인하는 황산염이 차지하는 비중이 60~70% 정도다. 기체 상태의 대기오염물질이 공기 중에 일정 기간 체류하면서 입자물질로 전환되는 현상에 의해 미세먼지가 주로 형성되는 것이다. 이외에도 유기화합물이 응축되거나 불완전 연소된 부산물들이 입자화되어 초미세입자가 되기도 한다.


“미세먼지는 발암물질”

한반도 상공에 중국발 미세먼지가 두껍게 깔려 있다. [김재명 동아일보 기자]

한반도 상공에 중국발 미세먼지가 두껍게 깔려 있다. [김재명 동아일보 기자]

초미세먼지는 크기가 작아 인체의 호흡기를 통해 폐 깊숙이 침투해 폐에 염증을 일으키거나 폐를 손상시키기도 한다. 국내 최대 사망 원인인 암 중에 가장 문제시되는 폐암의 중요한 요인으로 받아들여진다. 또 염증 반응 시에 만들어진 시토카인이 폐 이외 다른 신체 부위로 이동해 문제를 일으킬 수도 있다. 혈관장애, 동맥경화를 유발하는 것으로도 보고된다. 

미세먼지는 호흡기 감염 외에 심근경색, 뇌졸중, 혈압·심박동수 이상, 급사 같은 심혈관계 질환의 중요한 위험 요인으로도 알려져 있다. 최근 세계보건기구(WHO)는 미세먼지 자체를 발암물질로 규정했다. 

우리 정부도 2017년 이후 특별대책을 계속 발표하고 있고, 서울시도 2018년 특별대책 외에 고농도 시 비상저감조치를 취하기로 했다. 대중교통 이용을 유도하기 위해 일시적으로 출퇴근 시간대 대중교통 무료이용 정책을 시행하기도 했다. 

이런 과정에서 사람들은 중국에서 한국으로 오는 미세먼지가 상당히 많다고 믿게 됐고, 나아가 한국에 영향을 주는 미세먼지가 구체적으로 중국의 어디에서 주로 발원하는지 궁금해한다. 여러 언론이 연일 미세먼지에 관한 심층 기획물을 내놓고 있고, 이 중 일부는 중국 현지 취재에 나서기도 했다. 미세먼지는 이제 국가적 관심사다. 그렇다면 중국발 미세먼지의 규모는 어느 정도이고 그 진원지는 도대체 어디일까. 

한국·중국·일본을 중심으로 하는 동북아시아 지역에서 장거리 대기오염물질 이동에 의한 영향, 특히 미세먼지의 상호간 영향에 대해 각종 연구 결과가 조금씩 나오고 있다. 한·중·일의 ‘동북아 장거리이동 대기오염물질 공동연구’는 2000년 시작한 한·중·일 3국 연구자들의 공동 연구로, 배출원-수용체 영향분석 모델링을 기초로 하고 있다. 여기서는 대기오염물질이 배출원에서 수용체로 장거리 이동하는 과정에서 각 배출원이 수용체에 어느 정도 영향을 주는지에 대한 기여도를 분석한다. 분석 대상은 중국의 북부·중부·남부, 한국, 일본 등 8개 지역으로 분류한다. 국가별로 약간 차이는 있지만 대체적인 영향 정도는 상당 수준 유사한 결과를 나타내고 있다.


언론사들이 중국 내 배출원 찾지만…

이런 연구 자료에 의하면, 질산염의 경우 2006년 4계절 동안 중국 중부지역(베이징, 톈진, 허베이성 등 이른바 수도권에 해당하는 징진지 지역, 산둥성, 중국 서부 지역을 포함한 북위 30도에서 40도 사이의 중국 지역)이 한국에 끼친 영향은 40% 내외인 것으로 나타났다. 중국 북부가 한국에 끼친 영향은 10% 내외, 일본이 한국에 끼친 영향은 10~15%로 나타난다. 질산염은 미세먼지를 구성하는 핵심적인 성분으로 알려져 있다. 

아황산가스의 경우, 2002년 우리나라 자체의 기여율은 68.7%, 중국의 기여율은 25.8%, 일본의 기여율은 9.5%로 나타났다. 황산화물의 경우, 2002년 4계절 동안 중국에서 날아와 우리나라에 낙하하는 비중이 전체의 약 40%라는 발표(2006년)가 있었다. 

2013년 기준으로 미세먼지(PM2.5)를 조사한 결과, 국내 요인이 47.4%였고, 나머지는 중국 요인으로 평가됐다. 미세먼지가 적은 평상시는 대체로 미세먼지의 30~50%가 국외 요인이고, 미세먼지가 고농도일 땐 미세먼지의 60~80%가 국외 요인이라는 연구 결과도 발표됐다. 2013~2017년 미세먼지(PM2.5)의 영향을 본격적으로 모니터링하고 미세입자의 이온 농도, 화학적 조성에 대해서도 관찰했다. 

최근 미세먼지 이슈가 사회적으로 크게 부각되면서 일부 언론사들이 중국 현지 취재를 통해 미세먼지의 직접적 배출원을 찾고자 시도했지만, 이런 배출원을 확인해 국내 대기오염과 직접 관련성이 있음을 입증하기란 쉽지 않을 것이다.


한반도와 비슷한 위도에 위치

기상청 위성사진. 여러 연구 결과는 한반도와 비슷한 위도에 위치한 중국 베이징-톈진-허베이 지역의 대가 오염물질이 주로 한반도에 영향을 준다고 말한다. [기상청]

기상청 위성사진. 여러 연구 결과는 한반도와 비슷한 위도에 위치한 중국 베이징-톈진-허베이 지역의 대가 오염물질이 주로 한반도에 영향을 준다고 말한다. [기상청]

특정 지역의 대기오염원이 광역 범위의 대기오염도에 미치는 영향을 단편적으로 찾기란 매우 어렵다. 광역적으로 영향을 주는 배출원은 주로 대형이고 배출원의 높이가 높고 일부 상승기류를 타고 장거리를 이동한다. 이때 작용하는 기상 현상은 매우 복잡하다. 일정한 기상 패턴을 보일 때도 있지만 상당 부분 기류의 진행 방향이 바뀌거나 하고 수직 이동한다. 기류를 따라 이동하면서 기체상 물질이 반응을 일으켜 미세입자가 되기도 하고 기체상 물질 상태 그대로 이동하기도 한다. 

분석 자료를 모아 종합적으로 판단해 보건대 국내에 직접적 영향을 가장 많이 주는 중국 내 지역은 베이징-톈진-허베이(징진지) 지역, 징진지 지역의 남쪽에 위치한 동부 지역, 징진지 지역의 북쪽에 위치한 북동부 지역 순으로 나타난다. 특히 베이징-톈진-허베이 지역은 한반도와 비슷한 위도상에 위치해 서쪽에서 동쪽으로 바람이 불 때 우리나라에 직접 영향을 줄 수 있다. 

현재까진 중국의 지역별 영향을 이 정도만 분석할 수 있을 뿐 더 정확한 영향 정도를 파악하기는 어렵다. 왜냐하면 중국의 대기오염 배출원에 대한 정확한 정보가 아직 없기 때문이다. 중국 내 사정도 비슷하다. 중국은 영토가 광대한 데다 전국적으로 통일된 데이터베이스를 구축하는 것도 쉽지 않다. 

중국 내 배출원에 대한 데이터베이스는 최근에야 지역별로 이루어지는 실정이다. 베이징을 중심으로 하는 북부 지역, 상하이와 주변 지역을 중심으로 하는 양쯔강 지역, 광저우를 중심으로 하는 남부 지역이 각각 배출원 데이터베이스를 구축하고 있다. 이 데이터베이스가 완성되는 데는 그리 오랜 기간이 걸리지 않을 것으로 예상된다. 그러나 이 데이터베이스를 국내에서 활용할 수 있느냐는 또 다른 문제다. 

결론적으로, 중국 자체 연구 결과와 국내에서 분석한 자료를 바탕으로 추정해보건대 한국에 미세먼지 영향을 가장 크게 주는 지역은 베이징-톈진-허베이 지역과 산둥성을 중심으로 하는 지역이다. 여기에 더해 아직 제대로 파악되지 않은 북한 지역과 일부 중국 북동부 지역을 들 수 있다. 

범위를 더 좁혀, 이들 지역 내 어떠한 지역과 어떠한 시설이 주로 한국에 영향을 주는지는 또 다른 추정에 근거해 논의할 수 있을 것이다. 결국 배출량이 많고 굴뚝이 높아 장거리 이동함으로써 영향을 줄 것으로 짐작되는 대형 배출 시설에 초점을 맞출 수밖에 없다. 

이런 대형 배출시설로는 석탄을 사용하는 화력발전소, 철강 제조 시설, 시멘트 제조 시설, 석유화학 관련 시설, 대형 산업용 보일러 시설, 폐기물 소각시설을 들 수 있다. 이러한 점오염원 외에 여러 곳에 산재한 석탄 사용 난방·취사단지, 최근 급증하는 자동차도 무시할 수 없는 오염원이 될 수 있다.


“경제 문제 얽혀 더뎌”

이들 배출원의 중국 내 입지와 관련해, 중국 내 대도시 미세먼지 대기오염도는 빠르게 개선되고 있다. 물론 원래의 오염도가 워낙 높은 수준이라 개선 속도가 매우 빠른 것처럼 보이는 착시효과가 있을 수 있다. 그러나 2013년경 시작된 중국 정부와 주요 도시들의 정책과 실천에선 사회주의 국가의 특성이 그대로 나타나고 있다. 베이징의 경우 미세먼지와 초미세먼지 오염도가 동시에 빠른 속도로 나아지고 있다. 주요 도시만 놓고 봤을 땐 한국보다 훨씬 강력하게 정책이 집행되는 것처럼 비친다. 

아직 기술적으로 해결되어야 할 문제가 있지만 적용 가능한 정책은 다 시행하고 있다는 인상을 준다. 특히 그 적용에 예외를 인정하지 않는다. 지방행정기관 책임자들의 지휘하에 규제 조치를 강력하게 적용하고 있고, 미진한 곳에선 기관장이 책임을 지는 구조이기 때문이다. 

그러나 베이징 같은 대도시에서 강력하게 시행되는 미세먼지 저감 대책이 주변 지역이나 특히 공단 지역에선 원활하게 시행되지 않고 있다. 낙후된 시설이나 연료 인프라, 경제 문제가 얽혀 산업계의 개선 속도가 더디다. 여기서, 경제 문제는 ‘미세먼지 저감에 나서면 중국 상품의 원가가 상승해 수출 경쟁력이 떨어지므로 중국이 미세먼지 저감에 소극적’이라는 항간의 이야기 등을 포함한다. 

이러한 지역에서 발생하는 미세먼지가 기상 현상에 따라 대도시에 미세먼지 오염을 유발하는 것으로 분석된다. 따라서 국내에 영향을 주는 중국 배출원도 결국 이러한 구조적 변화 속에서 지속적으로 관찰되고 분석되어야 한다.


중국발 미세먼지 어디에서 오나 봤더니…
동종인
● 1956년 부산 출생
● 서울대 화학공학과 졸업, 미국 러트거스주립대 환경공학 박사
● 서울시립대 환경공학부 교수
● 한국에너지기후환경협의회 회장
● 서울시 맑은 하늘 만들기 시민운동본부 위원장
● 환경정의 공동대표·한국환경회의 공동대표


신동아 2018년 7월 호

| 동종인 서울시립대 환경공학부 교수 jidong@uos.ac.k
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