한국지질자원연구원(KIGAM)은 지질환경연구본부 최한나 박사 연구팀이 서울 남부지역 강수자료와 미세먼지 포집자료를 바탕으로 미세먼지 입자의 성분 분석을 통해 미세먼지와 날씨(기온?강수 등)와의 상관관계를 확인했다고 29일 밝혔다.
대기를 구성하는 다양한 입자와 성분들은 끊임없이 이동하며 물리·화학적 반응에 관여한다. 결국 미세먼지의 발생 기원에 대한 주요한 원인과 배출 책임은 명확히 다루기가 어렵다.
최 박사 연구팀은 산성비가 온 날과 오지 않은 날의 빗물을 비교·분석, 미세먼지가 강수와 함께 지표로 떨어짐에 따라 수용성 금속 성분이 나오는 것을 확인했다.
산성비가 내리는 날에는 알루미늄, 아연, 철 등 금속 성분의 측정값이 일반 빗물보다 더 높게 관측됐다.
미세먼지 속에는 자형(自形)이 남아있는 광물 알갱이나, 철질(鐵質) 구형입자, 다공성(多孔性) 탄소입자가 관찰됐다. 초미세먼지는 미세한 솜털이 뭉쳐있는 형태로 관찰돼 이미 알려진대로 호흡기 유입이 쉬울 것으로 예측했다.
연구결과, 화석연료의 사용과 차량배기가스 등에서 발생한 탄소산화물이 금속성분과 섞여 미세먼지 입자의 형태로 대기로 배출된 것으로 보고 있다.
연구팀은 미세먼지와 강수의 질산염 성분의 질소 동위원소 분석을 통해 대기 온도와 질소 동위원소 값의 강한 반비례 관계를 확인했다.
화석연료의 연소는 연료유 및 디젤 차량 배기가스보다 더 무거운 질소 동위원소를 배출하는 것으로 보고된다.
즉, 겨울철 기온이 내려갈수록 석탄 등 화석연료의 사용이 많아져 미세먼지를 증가시키고 대기질에 영향을 미치는 것으로 분석했다.
또한 빗물 샘플에서 화석연료 연소 시 주로 발생하는 입자인 황산염 동위원소가 질소 동위원소와 비례한 관계를 보이는 것도 이번 연구결과를 뒷받침했다.
최 박사 연구팀은 이번 연구를 통해 미세먼지 내 미생물 군집 조성에 관한 유의미한 차이점도 발견했다.
미세먼지 주의보 및 경보가 발령된 때와 미세먼지 농도가 보통 이하인 날의 자료를 분석한 결과 우점종(優占種), 즉 대표군집 미생물이 확연히 구분됨을 확인했다.
미생물 군집조성 관련 연구결과는, 미세먼지의 증가에 있어 산업?생활 환경의 영향뿐만 아니라, 외부적인 기원성분에 대한 추가적인 고려와 대책이 필요하다는 것을 의미한다고 할 수 있다.
최 박사는 “강수, 미생물 등 미세먼지의 다양한 영향요인과의 상관관계 연구를 통해 우리나라 미세먼지와 대기질 연구에 조금이나마 도움이 될 수 있어 기쁘다”며 “아이들이 맑은 공기를 마시며 맘껏 뛰놀 수 있는 안전하고 깨끗한 환경, 아름다운 지구를 만드는데 보탬이 되도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.
지질자원연 김광은 원장 직무대행은 “정부의 탄소중립 2050 실현에 있어 미세먼지의 원인과 대책마련은 선결돼야 할 중요한 연구분야”라며 “앞으로 딥러닝 등 다양한 분야가 적용된 미세먼지 연구를 통해 국민의 안전과 행복에 기여하겠다”고 말했다.
이번 연구는 서울대학교 관악캠퍼스에서 수집한 서울 남부지역의 강수량 표본 자료(2017.10~2019.12)와 한국지질자원연구원의 미세먼지 포집 및 분석 기술, 지구미생물학 연구역량이 융합돼 도출된 연구결과다.
연구결과는 지질환경분야 세계적 권위지인 ‘Environmental Science and Pollution Research(IF: 4.223)‘에 ’대기 중 에어로졸과 강수중 미세먼지 입자의 물리, 화학, 동위원소적 특성에 관한 연구’의 제목으로 지난 9월 23일 온라인에 게재됐다.
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