겨울철 유독 심해지는 미세먼지, 이유가 뭘까?

지자연, 미세먼지 섞인 빗물 분석해 상관관계 분석

겨울철 기온 감소로 화석연료 사용 많아져 미세먼지 증가

미세먼지 심한 날은 평소와 대기 미생물도 달라...외부요인이 대기질에 영향 줘

미세먼지를 구성하는 탄소화합물[사진=한국지질자원연구원]

겨울철에 유독 미세먼지가 많이 발생하는 이유는 무엇일까? 한국지질자원연구원(KIGAM)이 강수, 미생물 등 다양한 영향요인을 종합적으로 분석해 발표했다.

KIGAM 지질환경연구본부 최한나 박사 연구팀은 서울 남부지역 강수자료와 미세먼지 포집자료를 바탕으로 미세먼지 입자의 성분 분석을 통해 미세먼지와 날씨(기온·강수 등)의 상관관계를 확인했다.

대기를 구성하는 다양한 입자와 성분들은 끊임없이 이동하며 물리·화학적 반응에 관여한다. 때문에 미세먼지 발생 기원에 대한 주요한 원인과 배출 책임은 명확히 다루기가 어렵다. 연구팀은 산성비가 온 날과 오지 않은 날의 빗물을 비교·분석하고, 미세먼지가 빗물에 섞여 내릴 때 수용성 금속 성분이 나오는 것을 확인했다. 산성비가 내리는 날에는 알루미늄, 아연, 철 등 금속 성분이 일반 빗물보다 더 높게 관측됐다.

미세먼지 속에는 결정이 남아있는 광물 알갱이, 금속성 구형입자, 다공성 탄소입자가 관찰됐다. 연구결과, 화석연료 사용과 차량배기가스 등에서 발생한 탄소산화물이 금속성분과 섞여 미세먼지 입자 형태로 대기로 배출된 것으로 보고 있다.

특히, 겨울철 기온이 내려갈수록 석탄 등 화석연료 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.

연구팀은 이번 연구에서 미세먼지 내 미생물 군집 조성에 관한 유의미한 차이도 발견했다. 미세먼지 경보가 발령된 날과 농도가 보통 이하인 날을 비교해본 결과 발견되는 대표군집 미생물에 차이가 있었다. 이는 미세먼지 증가가 단순히 산업·생활 환경뿐만 아니라, 외부적인 요인으로도 발생할 수 있다는 의미다. 따라서 추가적인 고려와 대책도 필요하다.

최한나 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.

김광은 한국지질자원연구원장 직무대행은 "정부의 탄소중립 2050 실현에 있어 미세먼지의 원인과 대책 마련은 선결되어야 할 중요한 연구분야"라며, "앞으로 딥러닝 등 다양한 기술로 미세먼지를 연구해 안전과 행복에 기여하겠다"고 말했다.