[미세랩] 中서 오는 미세먼지 콕 집어준다, 발원지 밝히는 ‘0.7% 핵심단서’

중앙일보

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미세먼지 측정하는 방식이 궁금합니다!(주복*)

미세먼지의 정확한 기준을 알고 싶네요(이지*)

미세먼지가 어디서 생기는지 알 수 있나요(뿌***)

보건환경연구원은 6일마다 주기적으로 공기 샘플을 채취한다. 측정 기기에 여지(포집필터)를 24시간 동안 두고 공기 중에 먼지를 모으는 방식이다. 미세먼지가 나쁠 때는 여지가 누런색으로 변하기도 한다.박해리 기자

중앙일보의 미세먼지 정보 사이트인 ‘먼지알지’에 많은 사용자가 미세먼지가 무엇인지, 어떻게 측정하는지 등에 대한 질문을 보내주셨습니다. 미세먼지는 과연 어떤 물질로 이뤄져 있을까요? 미세먼지는 어떤 방식으로 측정하고 분석하는 걸까요?

궁금증을 풀기 위해 서울시 보건환경연구원 대기질통합분석센터를 찾았습니다. 이곳은 6일마다 주기적으로 서울에 날아온 초미세먼지(PM2.5)를 모니터링해 성분을 분석합니다. 미세먼지의 샘플을 수집하는 서울 광진구 도시 대기측정소, 분석실이 있는 경기도 과천 보건환경연구원의 분석실까지 따라가 봤습니다.

※자세한 내용은 영상에서 확인 가능합니다.

24시간 동안 초미세먼지 샘플 채취

서울 동쪽 지역의 수돗물(아리수)을 책임지는 구의아리수정수장은 일반인의 출입이 제한된 곳이다. 정수시설이 가득한 이곳의 한편 건물 옥상에는 광진 도시 대기측정소가 설치돼 있다.

서울 보경환경연구원은 광진구 구의아리수정수장에 광진 도시대기측정소에서 6일마다 주기적으로 공기 샘플을 채취한다. 박해리 기자

보건환경연구원은 이곳에서 6일마다 한 번씩 공기 샘플을 채취한다. 측정 기기에 24시간 동안 여지(포집필터)를 놓아두고 공기 중에 먼지를 모으는 방식이다. 미세먼지가 보통일 때는 24시간 후에도 필터는 기존의 하얀색을 유지하지만 미세먼지가 나쁠 때는 누런 색으로 변한다.

현재 서울에서 수동으로 공기 시료를 채취하는 곳은 광진구 대기측정소가 유일하다. 종로구 측정소에도 비슷한 샘플링 장비가 있지만 상시 측정은 광진구에서만 이뤄지고 있다. 환경부 종합측정소도 서울시에서 운영하는 측정소와 같은 건물 옥상에 있다. 이 밖에도 서울에는 25개의 도시 대기측정소 등 총 55개의 측정소가 있다.

역학적인 방식으로 공기 중의 PM10과 PM2.5를 구분하는 임팩터. 박해리 기자

보건환경연구원은 이곳에서 채취한 샘플을 경기도 과천에 있는 연구원으로 옮겨 본격적인 성분 분석을 한다. 채취한 샘플은 전(前)처리 과정을 거친다. 미세먼지의 정확한 무게를 재기 위해서 24시간 동안 건조하는 ‘항량’이라는 과정이다. 액체 상태의 분석이 필요할 때는 초순수 증류수로 추출하는 작업도 한다.

이렇게 처리 작업을 한 초미세먼지를 32개 항목으로 분석한다. 세부적으로는 염화이온·질산이온 등 8개의 이온 성분, 마그네슘·알루미늄 등 20개의 금속 성분, 2개의 탄소 성분과 생물성 연소 성분을 측정한다.

광진구 도시대기측정소에서 채취한 샘플은 경기도 과천에 있는 보건환경연구원으로 가져가 본격적인 성분 분석을 한다. 박해리 기자

서울 초미세먼지 55%는 이온으로 구성

지난해 1월부터 올 7월까지 이 같은 방식으로 분석한 서울의 초미세먼지(PM2.5) 중 절반 이상을 차지하는 성분은 이온(54.8%)이었다. 그 다음으로는 탄소 성분(31.1%), 중금속은 가장 적은 1.6%를 차지했다. 하지만 계절별로 미세먼지 농도가 달라지면 구성 성분의 비율도 달라진다. 미세먼지 농도가 높아지는 겨울철에는 이온 비중이 높아진다. PM2.5가 ㎥당 75㎍ 이상일 때 이온은 64.5%, 탄소 18.3%, 중금속 0.7%이었다.

이온 물질은 대기 중에서 화학 반응을 일으켜 초미세먼지를 발생시킨다. 엄정훈 서울시 보건환경연구원 환경연구사는 “배출가스에서 많이 나오는 질소산화물 성분과 암모니아에서 나오는 암모늄 성분이 음이온과 결합해 미세먼지를 발생시킨다”며 “자동차 배출가스를 줄이고 암모니아 배출량을 줄이는 것이 미세먼지 감축에 중요하다”고 말했다. 암모니아는 주로 비료나 축사에서 나온다. 서울은 근교 농업지대의 영향을 받는다.

탄소 성분은 유기탄소와 원소탄소로 나뉜다. 유기탄소는 연소과정에서 직접 배출돼 대기 중에서 2차 변환을 일으킨다. 원소탄소는 화석연료 연소에 따라 직접 배출된다. 서울에서 이러한 탄소 성분은 주로 자동차에서 배출된다.

광진구 도시대기측정소에서 채취한 샘플은 경기도 과천에 있는 보건환경연구원으로 가져가 본격적인 성분 분석을 한다. 박해리 기자

중금속은 비중은 가장 적지만 미세먼지의 발원지를 확인하는 중요한 단서다. 권승미 서울시 보건환경연구원 환경연구관은 지난 12일 열린 서울시 미세먼지 토론회에서 “올 2월 고농도 미세먼지 발생 때 중국에서 정월대보름 불꽃놀이를 했다”며 “당시 서울의 미세먼지에 마그네슘과 알루미늄이 평소보다 높게 측정됐다”고 말했다. 권 연구관은 “이 성분은 불꽃의 색을 표현하는 주요 물질로 쓰인다”며 “이 단서로 중국의 영향을 분석할 수 있었다”고 설명했다.

“중국 기여도 평소 55%, 겨울철 75%”

초미세먼지 분석은 서울시 미세먼지 정책을 세우는 데 중요한 사전 자료로 쓰인다. 최용석 서울시 보건환경연구원 대기질모델링센터 팀장은 “미세먼지가 중국에서 얼마 나왔는지, 자동차에서 얼마나 왔는지 등을 정확히 알아야 그에 맞는 정책도 세울 수 있다"며 “성분 자료를 보며 높아지는 농도를 분석하고 조치를 취한다”고 말했다.

권승미 연구관은 “보건환경연구원에 가장 많이 들어오는 문의는 미세먼지의 중국 기여도가 어느 정도냐는 것”이라며 “2016년 서울연구원의 모니터링에 따르면 중국의 영향은 평균 55%, 고농도 시즌에는 75%가량 나온다고 분석된다”고 말했다. 이어 권 연구관은 “하지만 계절별 바람의 방향에 따라 다르고 기후도 다양하기에 일관적으로 기여도를 말하기는 어렵다”며 “정확한 기여도를 파악하기 위해서도 초미세먼지의 성분 분석을 상시로 하는 것이다”고 말했다.

박해리 기자 park.haelee@joongang.co.kr