대만 연구진 미세먼지 오염과 유해성 논문
‘빛 소멸’ 정도와 산화능의 탈동조화 확인
“시정 개선만으로 건강 위험 판단 못해”
▲지난 6일 오후 서울 여의도의 파란 가을 하늘. 하늘이 맑게 보여도 습도가 높고 자동차 배기가스에서 나오는 오염물질이 많다면 건강에는 좋지 않을 수 있다. 강찬수 기자
하늘이 파랗고 먼 산까지 또렷하게 보인다고 해서 공기까지 안전한 것은 아닐 수 있다. 미세먼지가 공기 중에서 빛을 얼마나 가리는지와 인체에 산화 스트레스를 일으킬 가능성을 나타내는 '산화능(oxidative potential·OP)'이 반드시 함께 움직이지 않는다는 연구 결과가 나왔다.
대만 국립대만대학교 환경공학연구소와 국립양명교통대학교 연구진은 이 같은 내용을 담은 논문을 국제학술지 '유해물질 저널(Journal of Hazardous Materials)'에 최근 발표했다.
연구진은 대만 남부 가오슝의 난쯔)와 펑산에서 지난해 봄부터 가을까지 초미세먼지(PM2.5)를 농도와 성분을 분석해 빛을 가리는 정도인 '빛 소멸(light extinction)'과 산화능을 비교했다.
◇ 맑은 하늘 속 '보이지 않는 살인자'
분석 결과 흥미로운 영역이 나타났다. 빛 소멸 정도는 낮아서 하늘은 비교적 맑지만, 산화능은 높은 '고산화능-저빛소멸(Q2)' 상태를 보인 영역이었다.
연구진은 이를 '보이지 않는 살인자(invisible killer)' 영역이라고 불렀다.
반대로 산화능은 낮은데 빛 소멸은 높은 Q4에서는 하늘이 뿌옇게 보였다. 대기오염이 심한 듯 보였지만, 건강에 미치는 영향은 덜한 편이었다.
결국, '잘 보이는 대기오염'과 '건강 측면에서 중요한 대기오염'이 반드시 같은 것이 아니라는 얘기다. 이런 차이를 만든 것은 미세먼지의 화학 성분과 공기 중 수분이었다.
대표적인 것이 이차 질산염이다. 질산염은 빛을 강하게 산란시켜 시정을 악화시키지만, 산화능에는 거의 영향을 주지 않았다.
따라서 질산염이 많으면 하늘은 뿌옇지만 산화능은 상대적으로 낮을 수 있고, 질산염이 적은 조건에서는 반대로 하늘이 맑았지만 다른 오염물질로 인해 산화능이 높은 상태가 나타날 수 있다.
◇ 습한 공기는 뿌옇고, 건조한 공기는 '투명한 독성'?
공기 중 수분도 중요한 변수였다.
미세먼지는 습한 공기에서 수분을 흡수해 몸집이 커진다. 이렇게 커진 입자는 빛을 더 잘 산란시켜 하늘을 뿌옇게 만든다.
연구진은 높은 에어로졸 액상수분(ALWC) 조건에서 이차 질산염 형성과 입자의 흡습성 성장이 활발해지면서 빛 소멸이 커지는 현상을 확인했다.
반대로 ALWC가 낮은 건조한 조건에서는 빛 산란이 약해져 하늘이 상대적으로 맑아지지만, 산화활성을 가진 성분의 상대적 영향이 커지면서 산화능이 높은 상태가 나타났다.
미세먼지가 많고 적은 것만으로도 설명되지 않았다. 실제로 연구진은 Q4에서 PM2.5 질량농도가 Q2보다 높았지만 산화능은 더 낮은 현상을 확인했다.
▲8일 서울 여의도. 파란 하늘이지만 도로를 달리는 차량에서는 오염물질이 배출되고 있다. 강찬수 기자
◇ 질산염보다 교통·연소 배출 주목해야
모든 미세먼지 성분이 같은 역할을 하는 것도 아니었다.
수용성 유기탄소(WSOC)는 산화능과 빛 소멸 모두와 강한 연관성을 보였다. 이차 황산염과 이차 유기 에어로졸(SOA), 교통 배출과 화석연료 연소도 산화능과 빛 소멸에 함께 영향을 주는 주요 배출원으로 나타났다.
반면 이차 질산염은 시정을 개선하는 데는 효과적이지만 산화능을 줄이는 효과는 제한적이었다.
연구진은 이에 따라 대기질 관리가 단순히 하늘을 맑게 만드는 데 그쳐서는 안 되며, 교통 배출과 화석연료 연소, 이차 황산염·SOA 등 건강과 시정에 동시에 영향을 미치는 배출원을 함께 관리해야 한다고 제안했다.
다만 '보이지 않는 살인자'라는 표현을 실제 건강위험과 동일시해서는 안 된다. 이번 연구가 측정한 DTT 기반 산화능은 미세먼지의 산화·환원 반응성을 나타내는 지표이지, 실제 질병이나 사망 위험을 직접 측정한 것은 아니다. 연구 역시 봄~가을에 한정됐고 아주 미세한 극미세먼지(PM1)을 별도로 분석하지 않는 등의 한계가 있다.
이번 연구는 대기질 관리에서 '얼마나 맑아졌는가'뿐 아니라 '어떤 미세먼지를 줄였는가'를 함께 따져야 하다고 강조한다. 푸른 하늘은 분명 반가운 신호지만, 그것만으로 오염된 공기의 건강 위험이 완전히 사라졌다고 판단할 수는 없다는 것이다.
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