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“우리의 건강을 위협하는 무서운 적, 미세먼지!”
알고 대비하면 좋을 미세먼지에 관한 상식!
 
김승주 기자   기사입력  2018/11/14 [21:12]
▲     © 의왕뉴스 편집실

 

먼지란, 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하는데 석탄·석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장·자동차 등의 배출가스에서 많이 발생한다. 먼지는 입자의 크기에 따라 50μm 이하인 총먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분한다. 미세먼지는 다시 지름이 10μm보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5μm보다 작은 미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. PM10이 사람의 머리카락 지름(50~70μm)보다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기라면, PM2.5는 머리카락의 약 1/20~1/30에 불과할 정도로 매우 작다. 이처럼 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머물러 있다 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동하여 들어감으로써 건강에 나쁜 영향을 미칠 수도 있다. 세계보건기구(WHO)는 미세먼지(PM10, PM2.5)에 대한 대기질 가이드라인을 1987년부터 제시해 왔고 2013년에는 세계보건기구 산하의 국제암연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer)에서 미세먼지를 사람에게 발암이 확인된 1군 발암물질(Group 1)로 지정했다.                     

             

미세먼지의 성분

 

미세먼지를 이루는 성분은 그 미세먼지가 발생한 지역이나 계절, 기상조건 등에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로는 대기오염물질이 공기 중에서 반응하여 형성된 덩어리(황산염, 질산염 등)와 석탄 · 석유 등 화석연료를 태우는 과정에서 발생하는 탄소류와 검댕, 지표면 흙먼지 등에서 생기는 광물 등으로 구성된다. 전국 6개 주요지역에서 측정된 미세먼지의 구성비율은 대기오염물질 덩어리(황산염, 질산염 등)가 58.3%로 가장 높고, 탄소류와 검댕 16.8%, 광물 6.3% 순으로 나타났다. 한편 국내 미세먼지 발생분이 적은 백령도에서는 탄소류와 검댕의 비율이 상대적으로 낮았다.

           

미세먼지 발생원

 

미세먼지 발생원은 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분된다. 자연적 발생원은 흙먼지, 바닷물에서 생기는 소금, 식물의 꽃가루 등이 있다. 인위적 발생원은 보일러나 발전시설 등에서 석탄·석유 등 화석연료를 태울 때 생기는 매연, 자동차 배기가스, 건설현장 등에서 발생하는 날림먼지, 공장 내 분말형태의 원자재, 부자재 취급공정에서의 가루성분, 소각장 연기 등이 있다. 미세먼지는 굴뚝 등 발생원에서부터 고체 상태의 미세먼지로 나오는 경우(1차적 발생)와 발생원에서는 가스 상태로 나온 물질이 공기 중의 다른 물질과 화학반응을 일으켜 미세먼지가 되는 경우(2차적 발생)로 나누어 질 수 있다. 석탄·석유 등 화석연료가 연소되는 과정에서 배출되는 황산화물이 대기 중의 수증기, 암모니아와 결합하거나 자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물이 대기 중의 수증기, 오존, 암모니아 등과 결합하는 화학반응을 통해 미세먼지가 생성되기도 하는데 이것이 2차적 발생에 속한다. 2차적 발생이 중요한 이유는 수도권만 하더라도 화학반응에 의한 2차 생성 비중이 전체 미세먼지(PM2.5) 발생량의 약 2/3를 차지할 만큼 매우 높기 때문이다.

       

미세먼지의 2차 발생원

 

대기오염물질인 휘발성 유기화합물, 질소산화물, 황산화물 등이 미세먼지로 전환되는 과정은 다음과 같다. 우선 자동차 배기가스, 주유소 유증기 등에 많이 포함된 휘발성 유기화합물(VOCs)은 반응성이 강한 물질(OH, O3 등)과 화학반응을 일으켜 2차 유기입자(Secondary Organic Particles)가 된다. 또한 각종 연소과정에서 발생한 질소산화물(NO, NO2)은 대기 중 오존(O3) 등과 반응해 산성물질인 질산(HNO3)을 생성하고, 이는 대기 중 알카리성 물질인 암모니아(NH3)와 반응하여 질산암모늄(NH4NO3)이 된다. 이 질산암모늄(NH4NO3)은 입자상 물질로서 2차적 미세먼지인 것이다. 아울러 아황산가스(SO2)는 수증기 등과 반응하여 황산(H2SO4)이 되고, 이는 다시 암모니아 등과 반응하여 황산암모늄((NH4)2SO4) 등 미세먼지 입자를 생성한다.

           

미세먼지의 위해성

 

TV나 신문, 인터넷에서 날씨예보와 함께 미세먼지 예보도 전해주는 시대가 되었다. 세계보건기구(WHO)가 미세먼지를 1군(Group 1) 발암물질로 분류하는 등 국민의 우려가 크기 때문이다. 먼지 대부분은 코털이나 기관지 점막에서 걸러져 배출된다. 반면 미세먼지(PM10)는 입자의 지름이 사람 머리카락 굵기의 1/5~1/7 정도인 10μm 이하로 매우 작아 코, 구강, 기관지에서 걸러지지 않고 우리 몸속까지 스며든다. 만약 미세먼지의 농도와 성분이 동일하다면 입자크기가 더 작을수록 건강에 해롭다. 같은 농도인 경우 PM2.5는 PM10보다 더 넓은 표면적을 갖기 때문에 다른 유해물질들이 더 많이 흡착될 수 있다. 또한 입자크기가 더 작으므로 기관지에서 다른 인체기관으로 이동할 가능성도 높다. 일단 미세먼지가 우리 몸속으로 들어오면 면역을 담당하는 세포가 먼지를 제거하여 우리 몸을 지키도록 작용하게 되는데, 이때 부작용인 염증반응이 나타난다. 기도, 폐, 심혈관, 뇌 등 우리 몸의 각 기관에서 이러한 염증반응이 발생하면 천식, 호흡기, 심혈관계 질환 등이 유발될 수 있다. 노인, 유아, 임산부나 심장 질환, 순환기 질환자들은 미세먼지로 인한 영향을 일반인보다 더 많이 받을 수 있으므로 각별히 주의하여야 한다. 세계보건기구(WHO)는 2014년 한 해에 미세먼지로 인해 기대수명보다 일찍 사망하는 사람이 700만 명에 이른다고 발표했다. 세계보건기구 산하 국제암연구소(IARC)는 미세먼지를 인간에게 암을 일으키는 것으로 확인된 1군(Group 1) 발암물질로 2013년 10월 분류했다.

   

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요리 중에 발생하는 미세먼지

 

미세먼지는 가정에서 가스레인지, 전기그릴, 오븐 등을 사용하는 조리를 할 때도 많이 발생한다. 또한, 음식표면에서 15~40nm 크기의 초기입자가 생성되고 재료 중의 수분, 기름 등과 응결하여 그 크기가 커지는 것으로 알려져 있다. 미세먼지는 조리법에 따라서 그 발생정도가 다르다. 기름을 사용하는 굽기나 튀김요리는 재료를 삶는 요리보다 미세먼지를 많이 발생시키며, 평소 미세먼지 농도보다 최소 2배에서 최대 60배 높게 발생시킨다.

         

기온역전과 미세먼지

 

대기 중 기온은 일반적으로 고도가 100m 높아질 때마다 약 0.6℃씩 낮아진다. 그런데 거꾸로 고도가 높아질수록 기온이 올라가는 현상이 나타나기도 하는데 이를 ‘기온역전’이라 한다. 기온역전은 일교차가 큰 계절이나 산간분지지역에서 자주 발생하곤 한다. 대개 공기는 더울수록 밀도가 낮아져 더운 공기는 위로, 차가운 공기는 아래로 이동한다. 그러나 기온역전이 발생하면 고도가 낮은 쪽에 무거운 공기가, 높은 쪽에 가벼운 공기가 위치해 무게 차에 의한 공기의 상하이동이 일어나지 않는다. 그러면 지상에서 주로 발생하는 미세먼지 등 대기오염물질이 지상층에 머무르게 되고 계속하여 쌓이면서 그 농도가 높아지게 된다.

         

미세먼지와 가시거리

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가시거리란 정상적인 시력을 가진 사람의 눈으로 구분할 수 있는 곳까지의 최대거리를 말한다. 미세먼지는 가시거리에도 악영향을 준다. 미세먼지(PM2.5) 농도가 높아지면 빛이 미세먼지에 의해 여러 방향으로 흩어지거나 미세먼지에 흡수되어 가시거리가 감소하게 된다. 황산염, 질산염 등 대기오염 농도가 높은 상태에서 습도까지 높아지면 대기오염물질이 수분을 흡수하여 2차적 미세먼지를 발생시키게 되므로 가시거리는 더욱 짧아진다.

          

계절별 농도 변화

 

미세먼지는 계절별로도 큰 차이를 보인다. 우선 봄에는 이동성 저기압과 건조한 지표면의 영향으로 황사를 동반한 고농도 미세먼지가 발생할 가능성이 크다. 반면 비가 많은 여름철에는 미세먼지 농도가 낮아질 가능성이 높다. 왜냐하면 비가 내리면 미세먼지와 같은 대기오염물질이 빗방울에 씻겨 제거됨으로써 대기가 깨끗해지기 때문이다. 가을을 상징하는 ‘천고마비’라 함은 가을 하늘이 높고 청명함을 뜻한다. 가을에는 미세먼지가 상대적으로 적은데 이는 다른 계절에 비해 기압계의 흐름이 빠르고 지역적인 대기의 순환이 원활하기 때문이다. 난방 등 연료사용이 증가하는 겨울이 되면 다시 미세먼지 농도가 높아질 수 있다. 서울의 경우 2012~2014년 기준 계절별 미세먼지(PM10) 농도는 30~60μg/m3로 겨울과 봄에 미세먼지 농도가 높았고 여름과 가을에는 상대적으로 낮았다.

      

미세먼지와 호흡기질환

 

기관지에 미세먼지가 쌓이면 가래가 생기고 기침이 잦아지며 기관지 점막이 건조해지면서 세균이 쉽게 침투할 수 있어, 만성 폐질환이 있는 사람은 폐렴과 같은 감염성 질환의 발병률이 증가하게 된다. 질병관리본부에 따르면, 미세먼지(PM10) 농도가 10μg/m3 증가할 때마다 만성 폐쇄성 폐질환(COPD)1)으로 인한 입원율은 2.7%, 사망률은 1.1% 증가한다. 특히, 미세먼지(PM2.5) 농도가 10μg/m3 증가할 때마다 폐암 발생률이 9% 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 호흡기 질환자는 우선 미세먼지에 장시간 노출되지 않도록 주의하는 것이 가장 중요하다. 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 환자는 미세먼지 농도가 ‘나쁨’ 이상인 날 부득이하게 외출할 때에는 치료약물(속효성 기관지 확장제)을 준비하는 것이 좋다. 또한, 만성 호흡기 질환자가 마스크를 착용할 경우 공기순환이 잘 되지 않아 위험할 수 있다. 그러므로 식품의약품안전처에서 인증한 보건용 마스크 착용 여부를 사전에 의사와 상의하는 것이 바람직하고, 마스크 착용 후 호흡곤란, 두통 등 불편감이 느껴지면 바로 벗어야 한다. 미세먼지가 건강에 미치는 영향은 최대 6주까지 지속될 수 있다. 미세먼지에 노출된 후 호흡곤란, 가래, 기침, 발열 등 호흡기 증상이 악화될 경우에는 병원에 가는 것이 좋다.

       

미세먼지와 심혈관 질환

 

미세먼지는 크기가 매우 작아 폐포를 통해 혈관에 침투해 염증을 일으킬 수 있는데, 이 과정에서 혈관에 손상을 주어 협심증, 뇌졸중으로 이어질 수 있다. 특히, 심혈관 질환을 앓고 있는 노인은 미세먼지가 쌓이면 산소 교환이 원활하지 못해 병이 악화될 수 있다. 질병관리본부에 따르면, 미세먼지(PM2.5)에 장기간 노출될 경우 심근경색과 같은 허혈성심질환3)의 사망률은 30~80% 증가하는 것으로 나타났다. 호흡기 질환자와 마찬가지로 심혈관 질환자도 가급적 미세먼지에 노출되지 않는 것이 중요하다. 미세먼지 농도가 ‘매우나쁨’ 혹은 ‘나쁨’일 때뿐만 아니라 ‘보통’일 때에도 몸의 상태가 좋지 않다면 가급적 창문을 닫고 불필요한 외출을 삼가는 것이 좋다. 심혈관 질환자가 마스크를 착용할 경우 공기순환이 차단되어 위험할 수 있으므로, 외출 시 식품의약품안전처에서 인증한 보건용 마스크 착용여부를 사전에 의사와 상의하는 것이 바람직하다.

           

미세먼지와 천식

 

미세먼지는 기도에 염증을 일으켜 천식을 유발하거나 악화시킬 수 있다. 질병관리본부에 따르면, 미세먼지에 장기간 노출될 경우 폐 기능을 떨어뜨리고 천식 조절에 부정적 영향을 미치며, 심한 경우에는 천식 발작으로 이어지기도 한다. 미세먼지가 ‘나쁨’ 이상인 날에는 실외 활동을 자제하는 것이 바람직하다. 어린이 천식환자는 유치원이나 학교 보건실에 증상완화제를 맡겨 두어 필요한 경우 언제든 사용할 수 있도록 함이 좋다. 천식 환자 또한 마스크 사용이 오히려 위험할 수 있으므로, 외출 시 식품의약품안전처에서 인증한 보건용 마스크 착용여부를 사전에 의사와 상의하는 것이 좋다. 또한 비염과 같은 질환을 함께 앓고 있는 천식환자가 고농도 미세먼지에 장기간 노출된 경우에는 의사와 상담하여 미세먼지로 인해 질병이 악화되었는지를 확인하는 것이 안전하다.

    

주요국가와의 오염도 비교

 

우리나라의 미세먼지 농도는 주요 선진국의 도시와 비교해 보면 여전히 높은 수준이다. 2014년의 경우 황사를 포함한 서울의 미세먼지(PM10) 농도는 미국 LA보다 1.5배 높고, 프랑스 파리와 영국 런던보다 각각 2.1배, 2.3배 높았다. 우리나라의 미세먼지 농도가 상대적으로 높은 까닭은 인구밀도가 높고, 도시화, 산업화가 고도로 진행되어 있어 단위 면적당 미세먼지 배출량이 많음에도, 지리적 위치, 기상여건 등까지 유리하지 않기 때문이다. 우리나라는 지리적으로 편서풍 지대에 위치하여 상시적으로 주변국 영향을 받는다. 기상학적으로도 미세먼지를 씻어 내리는 강수가 여름철에 편중되어 있고, 겨울철, 봄철에는 강수가 극히 적어 세정효과를 거의 기대할 수 없다. 또한 우리나라 주변에 자주 형성되는 대륙성 고기압으로 인한 대기정체가 고농도 미세먼지 현상을 자주 발생시킨다.

   

농작물과 생태계에 미치는 영향

 

미세먼지는 농작물과 생태계에도 피해를 줄 수 있다. 대기 중 이산화황(SO2)이나 이산화질소(NO2)가 많이 묻어있는 미세먼지는 산성비를 내리게 해 토양과 물을 산성화 시키고, 토양 황폐화, 생태계 피해, 산림수목과 기타 식생의 손상 등을 일으킬 수 있다. 공기 중에서 카드뮴 등 중금속이 미세먼지에 묻게 되어도 농작물, 토양, 수생생물에 피해를 줄 수 있다. 또한 미세먼지가 식물의 잎에 부착되면 잎의 기공을 막고 광합성 등을 저해함으로써 작물의 생육을 지연시킨다.

       

산업활동에 미치는 영향

 

미세먼지는 산업활동에도 적지 않은 악영향을 준다. 반도체와 디스플레이 산업은 가로 · 세로 높이 30cm 공간에 0.1μg의 먼지입자 1개만 허용될 정도로 먼지에 민감한 분야다. 미세먼지에 노출될 경우 불량률이 증가하기 때문이다. 자동차 산업은 도장 공정에서 악영향을 받을 수 있고 자동화 설비의 경우에도 미세먼지로 인한 오작동 등의 피해를 입을 수 있다. 또한 가시거리를 떨어뜨리기 때문에 비행기나 여객선 운항도 지장을 받는다.

     

생활 주변 미세먼지 줄이기

 

도시화에 따라 자동차나 사업장이 아닌 생활 속에서도 미세먼지가 다량으로 배출되고 있다. 수도권 지역만 보더라도 대기 중 반응에 의해 추가로 미세먼지를 발생시킬 수 있는 휘발성 유기화합물(VOCs)1)의 약 15%가 생활 주변의 주유소, 인쇄소, 세탁소 등에서 배출된다. 특히 유조차가 주유소 저장탱크에 급유하거나 자동차에 주유하는 과정에서 공기 중으로 새어 나오는 유증기(油蒸氣)에는 벤젠 등 발암물질이 포함되어 있으므로 이를 회수하는 설비를 설치하도록 하고 있다. 이를 위해 유증기 회수설비 의무설치지역을 기존의 산업단지와 대기보전특별 대책지역, 대기환경규제지역 등 상대적으로 높은 대기오염이 우려되는 지역에서 나아가 인구가 많은 대도시 지역으로 확대해 나가고 있다. 또한 자동차가 지나갈 때 흩날리는 재(再)비산먼지를 모니터링하는 ‘도로이동측정시스템’으로 재비산먼지를 측정하고 필요한 경우 도로 물청소를 하도록 하고 있다.

       

사업장 미세먼지 줄이기

 

과거에는 사업장 굴뚝에서 배출되는 대기오염물질의 배출농도를 규제하는 방식이 주를 이뤘으나, 2008년도부터는 수도권 지역에 대하여 대기오염물질 배출총량제도를 적용하고 있다. 배출총량제도란 지역별로 대기환경이 수용할 수 있는 배출허용총량을 정한 뒤, 해당 지역 사업장에 연도별로 배출허용총량을 나누어 주어 지켜나가게 하는 방식이다. 향후 2018년부터 2022년까지는 현재의 배출허용총량보다 50% 더 적게 할당할 예정이다. 또한 배출총량제 대상 이외의 사업자에 대해서도 배출허용기준을 단계적으로 강화할 예정이다. 2015년부터 신규 배출시설은 2010년 배출허용기준 대비 약 30~60%를 강화했고, 기존 배출시설의 경우 질소산화물(NOX)은 20%, 먼지와 황산화물(SOX)은 25%를 강화했다. 또한 산업계가 자발적으로 미세먼지를 포함한 오염물질을 줄이겠다는 자발적 협약을 72개 다량 배출사업자와 체결하여 감축해 나가고 있다. 자발적 협약의 이행으로 2017년까지는 총 3만 6천 톤의 대기오염물질 배출량을 감축할 예정이다. 아울러, 벙커C유 등을 사용하는 보일러 버너에서 배출되는 오염물질을 저감하기 위해 중소기업, 상업용 건물 등에 설치된 버너를 질소산화물(NOX) 등 대기오염물질을 적게 배출하는 저NOX 버너로 교체하는 비용을 지원하고 있다.

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Tip
의사선생님, 궁금해요!
Q : 호흡기 질환자는 마스크를 사용하면 오히려 위험하다고 하던데 왜 그런가요?
A : 마스크를 사용하면 호흡 시 저항이 증가하고 흡입 공기 중 이산화탄소 농도가 증가하여 호흡곤란 증상이 악화될 수 있습니다. 호흡기 질환이나 천식이 심한 환자의 경우 마스크 착용 전에 의사와 상의하는 것이 바람직합니다.

 

Q : 마스크가 황사와 미세먼지를 모두 막아주나요?
A : 식품의약품안전처에서 인증한 보건용 마스크는 호흡기에 들어오는 황사와 미세먼지를 걸러내는데 상당한 효과가 있습니다.


Q : 마스크를 빨아서 재사용해도 되나요?
A : 마스크가 물에 젖으면 정전기력이 떨어져 기능이 저하됩니다. 특히, 마스크를 세탁하면 내장된 미세먼지 차단 필터가 손상되어 미세먼지를 제대로 걸러낼 수 없습니다.

 

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Tip

황사와 미세먼지, 그게 그것인 듯?
황사란 주로 중국 북부나 몽골의 사막지대와 황토고원(총 262만 km2, 한반도의 약 12배)에서 강력한 회오리 바람이 발생하는 경우 휩쓸려 올라간 미세한 흙먼지가 장거리를 이동하여 우리나라의 지상으로 내려옴으로써 발생한다. 우리나라에 영향을 주는 황사는 3~5월경에 많이 발생한다. 때로는 강한 서풍을 타고 우리나라를 거쳐 일본, 태평양, 북아메리카까지 날아가기도 한다. 자연적으로 발생한 흙먼지로 자연 토양성분이 주를 이루는 황사는 주로 화석연료 연소, 공장 · 자동차 배출가스 등 사람의 활동으로 발생하며 탄소류 · 대기오염물질 등으로 구성된 미세먼지와는 다르다.
▶ 옛 문헌에서 황사 소개  황사에 대한 최초의 기록은 기원전 1150년경으로 거슬러 올라간다. 중국의 고대국가 상나라(또는 은나라) 마지막 왕인 제신(帝辛) 5년에 지금의 허난성 ‘호(毫) 지역에 우토가 내렸다’고 죽서기년(竹書紀年 : 죽간에 기록한 역사)에 기술하고 있다. 일본은 서기 807년경 ‘황우(黃雨)’라는 기록이 최초이다. 우리나라에서 황사에 관한 가장 오래된 기록은 삼국사기이며, 174년 신라에 “흙비(雨土)가 내렸다”고 나온다. 조선왕조실록 등에서도 황사현상에 대한 기록이 100여 건 등장한다. 1818년 천문기상학자인 성주덕이 지은 서운관지(書雲觀志)에는 토우(土雨) 현상을 “모시 모경에 사방이 어둡고 혼몽하고 티끌이 내리는 것 같다”고 표현하고 있다.

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기사입력: 2018/11/14 [21:12]  최종편집: ⓒ 의왕뉴스
 
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