한국공업화학회·대한화장품학회 공동 주최
[더케이뷰티사이언스] “미세먼지(Aerosol) 문제를 해결하려면, 정확한 현상 이해하는 연구와 적절한 대책 수립 및 시행하는 정책이 함께 이루어져야 한다.”
이화여자대학교 화학신소재공학과 김용표 교수가 지난 6월 21일 건국대학교 새천년관 국제회의장에서 열린 '제18회 콜로이드·계면화학 심포지움'에서 ‘우리나라 미세먼지 문제 이해’를 주제로 이같이 조언했다.
이번 행사는 ‘유해 및 규제환경 대응을 위한 화장품연구개발 동향’을 주제로 한국공업화학회와 대한화장품학회가 공동주최하고 한국공업화학회 콜로이드·계면화학분과회가 주관했다.
김 교수는 미세먼지는 지구 냉각화를 유발하는 기후 변화까지 야기하기 때문에 연구가 필요한 중요한 대상이라고 말했다.
보통 빛은 대기 중의 미세먼지(Aerosol)를 통해 산란 및 흡수되어 사람의 눈으로 전달되는데, 평상시 미세먼지가 많을 때 남산타워가 뿌옇게 보이는 현상으로 이를 설명할 수 있다. 초미세먼지(PM 2.5)는 다양한 생성원 및 다양한 생성 반응을 보이고 있으며, 각각의 생성 및 반응을 잡아야 하기 때문에 복잡한 문제다. 사람에게도 심각한 영향을 미칠 수 있다. 일례로 1952년 12월 런던 스모그로 인해 4000여명이 1주 동안 스모그로 초과 사망했으며, 당시 12월 한 달 동안 1만명 정도가 초과 사망했을 것으로 추산됐던 사건이 있다. 우리나라 교통사고 사망자가 1년에 300명이 안되는 경우를 비교한다면 그만큼 대기오염이 건강에 미치는 심각성을 느낄 수 있다.
김 교수는 우리나라의 미세먼지를 지역별로 측정한 결과 대전과 충남을 제외하고는 미세먼지(PM10)는 줄어들고 있는 상태라고 밝혔다. 특히 초미세먼지의 경우 서울은 가시거리가 더 나아진 양상을 보였으며, 특이한 점은 전주의 경우 서울보다 가시거리가 나빠지는 결과를 보임에 따라 지역별 미세먼지의 차이에 대한 추가 연구를 진행 중이라고 밝혔다.
김 교수는 통계적으로 미세먼지가 줄고 있지만 국민들의 불안과 불신은 갈수록 높아지는 추세라면서, △아직은 높은 농도의 미세먼지 △정부의 효과적인 대처 실패 △높아진 기대수명 △체감 오염의 악화 △관점 및 인식의 변화 등을 주요 요인으로 꼽았다. 이를 해결하기 위해서 자연과학기술 뿐만 아니라 사회과학적인 접근이 필요하며, 장단기적으로 과학적 결과에 바탕을 둔 대책 수립이 필요하다고 조언했다.
뒤이어 ‘미세입자의 물리·화학적 특성 및 기초 생성 메커니즘’을 발표한 한국외국어대학교 환경학과 이태형 교수는 에어로졸(미세먼지) 실험실을 운영하고 있으며, 미세먼지의 일반 개요 및1차 미세먼지의 화학물리적특성과 2차 미세먼지의 생성 메커니즘을 설명했다.
이 교수 역시 미세먼지 연구가 필요한 이유로 미세먼지의 영향으로 인한 △가시도 △인체 유해성 △기후변화(지구 냉각화) 등의 문제점을 꼽았다.
미세먼지를 분류하면 1차 미세먼지는 △대형점오염원(발전소, 화학단지, 산업단지) △이동오염원(자동차)으로부터 발생된다. 국외 및 국내요인으로 발생원 분류 시 30~50%정도 중국의 영향을 받고 있는 것으로 추정하고 있다.
이 교수는 실제로 백령도 및 중국 칭다오를 비교했을 때 중국발 미세먼지가 넘어오는 것을 확인했다고 밝혔다. 국내 요인으로는 △자연적(화산, 산불, 황사, 숲, 꽃가루) △인위적(자동차, 공장, 에너지 시설 및 2차 미세먼지를 만드는 대기 중 화학 반응) 등이 있다. 이 교수는 보통 미세입자는 직접적인 배출로 생기는 1차 미세 입자와 대기 중 화학반응으로 만들어지는 2차 미세 입자가 절반씩 차지하는 화학적 구성을 갖고 있다고 설명했다.
미세먼지는 보통 국민이 사용하고 있는 일반 용어로 조금 더 전문적으로는 미세입자, 과학계에서는 에어로졸이라고도 불리고 있다. 에어로졸로 분류를 하면 PA(Primary Aerosol), SA(Secondary Aerosol)로 말할 수 있고, 더 나아가 탄소 유무에 따라 IA(Inorganic Aerosol), OA(Organic Aerosol), PIA(Primary Inorganic Aerosol), POA(Primary Organic Aerosol), SIA(Secondary Inorganic Aerosol), SOA(Secondary Organic Aerosol)로 분류할 수 있다. 또한 대기중에서 반응함에 따라 산소(Oxygen)가 하나씩 붙으면서 질량 농도가 증가하게 된다. 따라서 OA가 어느 정도의 Oxygen을 갖고 있느냐에 따라 계속 Oxygen이 붙을지 붙지 않을지 예측도 할 수 있게 되는 것이다. 가스상 전구 물질은 SA의 재료가 됨으로써 자동차에서 나오는 NOx, 공장에서 배출되는 SOx, 농가 및 축산지역에서 나오는 NH3, 페인트 및 톨루엔, 벤젠에서 나오는 VOCs가 있는데 이 중 NH3와 VOCs는 잘 알려져 있지 않아 많은 연구가 필요한 영역이라고 설명했다. 또 VOCs는 휴양림의 향긋한 냄새를 유발하는 BVOC(Biogenic VOCs)와 방향제 및 배출가스로부터 발생되는 AVOC(Anthropogenic VOCs)로 나뉘어진다.
이 교수는 미세입자의 화학적 특성 분석을 위한 HR-ToF-AMS(High resolution-time of flight-aerosol mass spectrometer) 측정장비를 사용하고 있으며, △배 △항공기 △지상 모든 공간에서 개조하며 측정하며, 검출되는 모든 시그널을 일일이 분석하여 성분함량까지 연구하고 있다고 했다.
또한 에어로졸로의 생성과정에서 전환율 또는 흡착률, 반응과정은 아직까지 자세히 알려진 바 없으며 실제 대기중에서는 1차 및 2차 미세입자가 혼용되어 있다고 말했다. 많은 연구자들이 2차 미세먼지 생성을 연구하기 위해 Smoke Chamber를 많이 사용해왔는데 여러 한계점으로 현재는 좀 더 개발된 OFR(Oxidation Flow Reactor)를 사용하여 대기의 전구물질 및 실 상황에 대해 지속적으로2차 미세먼지를 측정하고 있다고 했다.
이 교수는 강연을 마무리하며 미세먼지가 과하기 때문에 문제가 되는 것이지 미세먼지 자체는 본래 응결핵(Condensation nucleus) 역할을 함으로써 구름이 생성되는 것이기 때문에 무조건적인 배척은 어려움이 있다고 말했다. 한 실험으로 미세먼지가 공기 중 기껏해야 100여개 있는 ‘북극’에서의 입김 혹은 뜨거운 물의 연기가 발생하지 않는 흥미로운 실험 동영상을 보여주기도 했다. 이 교수는 “미세먼지가 아예 없다면 기상현상이 일어나지 않게 되고 결과적으로 생태학적인 관점에서는 불균형이 일어날 수 밖에 없을 것”이라고 강조하기도 했다.
한편 이 날 심포지엄은 미세먼지 주제를 포함해 세 가지 세션으로 나뉘어 진행돼열렸다. 첫 번째 세션에서는△에멀전의 생성(배재대학교 정밀응용화학부 랑문정 교수) △화장품의 피부효능 연구(P&K피부임상연구센타 이해광 박사) △피부독성연구의 소개와 시험법(이화여자대학교 임경민 교수)이, 두 번째 세션에서는△우리나라 미세먼지 문제 이해(이화여자대학교 화학신소재공학과 김용표 교수) △미세입자의 물리·화학적 특성 및 기초 생성 메커니즘(한국외국어대학교 환경학과 이태형 교수)에 대한 내용이 진행됐다. 세 번째 세션에서는△계면에서의 이동현상(KAIST 생명화학공학과 최시영 교수) △2019 화장품 주요 제도 변화(대한화장품협회 송자은 부장) △2020 화장품 제도변화 및 정책방향(아모레퍼시픽 김원희 부장)에 대한 발표 순서로 진행됐다.
