󰏚 먼지란 ?

먼지란 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질의 하나로 보통 0.1∼500㎛의 입경범위를 가지며, 입자의 크기에 따라 무거워서 침강하기 쉬운 것을 강하분진이라 하고, 입자가 미세하고 가벼워서 좀처럼 침강하기 어려워 장기간 대기 중에 떠다니는 것을 부유분진이라 한다.

󰏚 PM-10

입자의 크기가 10㎛ 이하인 먼지를 말한다.

󰏚 PM-2.5

입자의 크기가 2.5㎛ 이하인 먼지를 말한다. 입자의 크기가 작을수록 건강에 미치는 영향이 크다는 결과에 따라 선진국에서는 90년대 후반부터 미세입자에 대한 환경기준을 도입하기 시작

󰏚 TSP

총부유분진(Total Suspendid Particles)이라고 하며, 입경에 관계없이 부유하는 모든 먼지를 말한다. 입자의 크기가 10㎛이상인 경우에는 인체의 건강에 영향이 적고, 도시미관에 영향을 미치는 경우가 많아 90년대 후반 TSP 에서 PM-10으로 환경기준을 변경함

󰏚 생성메카니즘

가스상 물질의 입자 변환기구(conversion mechanism)는 가스상 물질이 상(phase) 변화하여 액상, 고체상의 입자를 생성하는 기구와 기존에 존재하고 있는 미세입자에 가스상 물질이 응축(condensation)되는 기구로 구분

󰏚 미세먼지의 발생원

○ 인위적인 발생과 자연적인 발생으로 구분

∙ 자연적인 발생원 : 자연발생원은 모래먼지, 화산재, 산불시 발생하는 먼지 등이다. 해염입자 또한 바다인근에 위치한 지역에서는 많은 영향을 미침

∙ 인위적인 발생원 : 인위적인 발생의 많은 부분은 연소에 의해 발생된다. 화석연료 사용시 보일러나 자동차, 발전시설 등의 배출가스에 포함된 미세먼지와 공사장에서 발생되는 비산먼지, 식물이나 물이 제거된 토지에서 발생되는 부유먼지 등이 많은 부분을 차지한다. 미세먼지는 직접대기 중에 방출되기도 하며 가스상으로 방출된 기체의 상변화에 따라 대기 중에서 입자로 생성되기도 한다.

󰏚 발생원 분류

○ 화석연료를 사용하는 각종 연소시설에서 0.5∼30㎛ 정도의 먼지발생

○ 소각시설에서 1∼50㎛ 정도 크기의 먼지발생

○ 유리, 도자기 및 금속의 용융, 용해, 열처리 시설에서는 0.3∼10㎛ 정도의 먼지발생

○ 석유화학제품 제조시설에서 3∼50㎛ 정도의 먼지발생

○ 시멘트, 코크스, 석탄, 연탄 및 제조시설 등에서 3∼50㎛ 정도의 먼지발생

○ 각종 토목, 건축공사장, 채석장, 비포장도로 및 나대지에서 먼지발생

○ 자동차 매연, 자동차의 운행에 따라 타이어 및 도로의 마모에 의한 먼지발생

󰏚 오염경로

○ 발생된 먼지는 공기 중에 부유상태로 존재하면서 식물의 잎에 부착되어 잎의 기공을 막고 햇빛을 차단하여 동화작용, 호흡작용, 증산작용 등을 저해하여 식물생육에 악영향을 미치며 또 호흡에 의하여 인체에 침입하여 기관지 및 폐에 부착된다. 이들 입자중 일부는 기침, 재채기, 섬모운동 등에 의하여 제거되나 일부는 폐포 등에 침착․축적되어 인체에 유해한 영향을 나타낸다.

󰏚 인체에의 영향

○ 입자상 물질들은 가스상물질에 비해 인체의 폐에 침착되기 쉽기 때문에 다른 대기오염물질보다 인체 건강에 더 큰 악영향을 초래할 가능성이 있고, 특히 사람이 호흡할 때 직경이 10 m이하인 미세입자들은 호흡기를 통하여 폐에까지 도달하여 침착될 수 있다고 한다. 미국에서는 이를 근거로 대기환경기준 항목에 PM-10을 추가함

○ 폐의 각 부위에 어느 정도까지 도달할 수 있는가는 입자의 크기에 좌우되는 데 작은 미세입자일수록 폐 깊숙이 유입될 수 있다. 1㎛이상의 큰 먼지는 대부분 코나 기도의 점막과 섬모에 걸려 객담으로서 배출된다. 이때 기관지를 통과할 수 있는 0.1∼1㎛크기의 먼지가 폐포내 침착율이 가장 높다. 이러한 경로로 폐포내에 먼지가 많이 침착되면 진폐증이나 규폐증이 발생될 수 있다. 우리나라에서도 탄광지역의 일부 근로자에 진폐증이 발생된 것으로 언론에 보도되어 사회문제를 야기 시킨바 있다. 또한 최근 연구결과에 의하면 미세 입자농도의 증가가 주민들의 사망률 증가와 밀접한 관계가 있다고 하며, 이밖에도 폐질한으로 인한 통원 치료의 증가, 병가로 인한 학생들의 결석률 증가, 성인들의 활동 제한, 가벼운 순환기 질환 등을 초래한다고 함

○ 특히, 기존의 폐나 심장에 질환을 갖고 있는 성인이나 어린이들의 경우 PM-10에 의해 쉽게 영향을 받는 것으로 보고되고 있다.

○ 미세한 입자상 물질이 대기 중에 부유할 때에는 빛을 흡수, 산란시키기 때문에 시정을 악화시키기도 함

󰏚 측정원리

○ 환경정책기본법, 대기오염공정시험법에서 PM-10 측정원리로 Beta-ray 방식이 정의되어 있음

∙ 대기 중에 부유하고 있는 10 ㎛이하(단 분립장치에 따라 포집입자의 크기를 조절할 수 있음)의 입자상물질을 일정시간 여과지위에 포집하여 베타선을 투과시켜 입자상물질의 중량농도를 연속적으로 측정하는 방법

○ 대부분의 지자체에서 Beta-ray 방식의 측정장비를 사용 중이나 수도권 일부에서 TEOM 방식의 측정장비를 가동 중임

∙ 고유 진동수로 발전시킨 검출 소자와 대조 소자 중에 검출 소자의 금속 전극표면에 측정하려는 분진을 포집 퇴적시켜 검출 소자의 질량 증가에 비례하여 진동 주파수가 변하는 것을 소자와 대조 소자의 진동 주파수의 변위를 측정하여 분진의 농도를 구하는 방법

󰏚 주요 미세먼지 측정방법의 장･단점 요약

(a) 상기 표에서 서술한 정밀도는 PM₁₀ 질량 결정을 위해 사용된 측정기를 언급함

󰏚 국내 환경기준

환경정책기본법 시행령 제 3조에 의거하여 미세먼지(PM-10)에 대한 환경기준 설정

※ 주(2000.12.31까지) : 1. 1시간 및 24시간 평균치는 연간 3회이상 그 기준을 초과하여서는 아니된다.

2. 미세먼지는 입자의 크기가 10㎛이하인 먼지를 말한다.

※ 주(2001. 1. 1부터) : 1. 1시간 평균치는 999천분위수(天分位數)의 값이 그 기준을 초과하여서는 아니되고,

8시간 및 24시간 평균치는 99백분위수의 값이 초과하여서는 아니된다.

2. 미세먼지는 입자의 크기가 10㎛이하인 먼지를 말한다.

󰏚 각국의 환경기준 비교

※ 스위스의 PM-10은 침강속도가 10㎝/s 이하인 미세부유분진을 대상으로 함.

( )는 PM2.5 자료임

󰏚 미 환경청, 미세먼지 대기환경기준 강화계획 발표('05.12.21)

○ 미 환경청은 미세먼지가 건강에 미치는 영향에 대한 그 동안의 광범위한 연구결과와 신규 과제를 토대로PM₁₀과 PM_2.5에 대한 강화된 기준(안)을 마련하였으며, 향후 90일간의 예고 및 3회의 공청회를 거쳐 '06.9월 확정할 예정임

∙ 미국의 PM-10 과 PM-2.5에 대한 대기환경기준은 각각 1987년, 1997년에 처음 마련되어 현재까지 유지되어 왔음

○ 금번 기준 강화는 단시간 동안 과도한 배출량에 노출되는 것을 방지하기 위하여 현행 기준을 50% 이상 강화할 예정임

※ PM-2.5 기준 강화로 9개 도시에서의 미숙아 사망률이 22% 감소할 것으로 예상

○ 미세먼지 저감대책은 미국 대기환경정책의 가장 중요한 이슈로 Bush 정부는 Clean Air Interstate Rule(미 동부지역 화력발전소 배출량 감소), Clean Diesel Program(고속도로 배출량 감소), Clean Air Visibility Rule(국립공원 지역 배출량 감소)대책 등을 중점 추진하고 있음

󰏚 미세먼지(PM-10) 등 대기환경기준 대폭 강화('06.07.31)

○ 환경부는 대기환경기준을 선진국 수준으로 강화하기 위해 환경정책기본법 시행령을 개정키로 했다고 31일 발표(2007년부터 시행 예정)

○ 시행령 개정은 깨끗한 대기질에 대한 국민의 요구가 높아지고 유해화학물질의 사용이 급증하고 있어 대기환경기준의 강화 및 새로운 환경기준 항목 설정의 필요성이 지속적으로 제기되고 있기 때문이라는 환경부 설명

□ 환경부는 수도권 대기환경을 개선하고, 국민의 대기환경개선 욕구 증대에 부응하기 위하여 대기환경기준을 선진국 수준으로 상향 조정하는 내용으로 환경정책기본법 시행령을 개정하였다.

□ 이번 환경정책기본법 시행령 개정에 따라 강화되는 대기환경기준의 주요내용을 살펴보면 다음과 같다.

① 미세먼지(PM-10) 환경기준 강화

○ 현행 미세먼지 환경기준은 유럽 등과 비교할 때 크게 완화되어 있어 기준 강화의 필요성이 지속적으로 제기됨에 따라, 연간평균치는 현행 70㎍/㎥에서 50㎍/㎥으로, 24시간평균치는 150㎍/㎥에서 100㎍/㎥으로 상향 조정하는 등 선진국 수준으로 강화하였다.

② 이산화질소(NO₂) 환경기준 강화

○ 현행 이산화질소 환경기준은 '83년에 제정된 이후 현재까지 운영되고 있으며, 특히 연간평균치의 경우 전지역이 환경기준(0.05ppm)을 달성하고 있는등 기준 강화의 필요성이 제기됨에 따라,

- 연간평균치는 현행 0.05ppm에서 0.03ppm으로, 24시간평균치는 0.08ppm에서 0.06ppm으로, 1시간평균치는 0.15ppm에서 0.10ppm으로 환경기준을 강화하였다.

③ 벤젠 환경기준 신규 설정

○ 벤젠은 발암성물질로서 인체 유해성 등으로 사회적 관심이 증가하면서 기준 제정의 필요성이 지속적으로 제기되고 있어 영국 등 유럽수준인 5㎍/㎥으로 환경기준을 신규로 설정하였다.

- 다만, 벤젠 환경기준의 시행시기는 측정장비 확충 및 측정지점의 확대 등 측정자료의 대표성 확보 등을 고려하여 2010년부터 적용할 계획이다.

□ 이와 같이 대기환경개선을 위한 행정목표의 강화를 통하여 수도권 특별대책 등 대기보전대책이 추진됨에 따라 대기질 개선에 보다 효과적으로 기여할 것으로 기대된다.

□ 대기환경기준 강화를 위한 환경정책기본법 시행령 개정안은 지난 11. 21일 국무회의 심의를 거쳤으며, 12.4일 공포되어 2007년부터 시행될 예정이다.

< 참고 자료 >

붙임 : 1. 대기환경기준 참고자료

〈붙임 1〉

대기환경기준 참고자료

□ 대기환경기준 강화 내용

□ 각국의 대기환경기준 비교

□ 주요도시 미세먼지(PM₁₀) 연평균 오염도

(단위 : ㎍/㎥)

□ 주요도시 이산화질소(NO₂) 연평균 오염도

(단위 : ppm)

󰏚 미국 국가대기환경기준(NAAQS) ('06.12.17)

○ 대기정화법에서는 두가지 형태의 대기환경기준을 설정하고 있음

∙1차 대기환경기준 : 천식환자, 어린이 및 유아와 같은 민감군의 건강상의 문제를 포함한 일반대중의 건강을 보호하기 위한 한계 설정

∙2차 대기환경기준 : 시정거리 감소, 동식물, 농작물 및 건축물 손상으로부터의 보호를 포함한 재산상의 보호를 위한 한계 설정

○ EPA의 대기질 계획 및 기준 사무국(OAQPS)은 "기준성(Criteria)" 오염물질이라 일컫는 6개 대기오염물질에 대한 국가 대기환경기준을 설정함

○ 기준성 오염물질의 측정단위 : 부피 단위로 백만분의 1(ppm), 공기부피당 밀리그램(mg/㎥) 및 공기부피당 마이크로그램(㎍/㎥)

○ 국가 대기환경기준

(1) 연간 1회 이상 그 기준을 초과하여서는 아니 된다.

(2) 사무국은 2006년도에 조대입자에 의한 장기간 노출로 인한 건강상의 문제와 연계된 증거가 불충분하다고 판단하여 PM-10의 연간기준을 폐지하였다(2006년 12월 17일부로 유효함).

(3) 3년에 걸쳐 그 기준이 연간 1회 이상 초과하여서는 아니 된다.

(4) 대기환경기준을 달성하기 위해서, 한개 또는 다수의 지역중심 측정소로부터 측정한 PM-2.5의 연간가중 평균농도의 3년 평균이 15.0 ㎍/㎥을 초과해서는 아니 된다.

(5) 대기환경기준을 달성하기 위해서, 지역내 24시간 농도의 98백분위수의 3년 평균이 30 ㎍/㎥을 초과하여서는 아니 된다.

󰏚 미세먼지 중 OC/EC란 ?

○ 탄소성분 : 대기 중 입자상 물질의 성분 중 이온, 금속성분과 더불어 입자상 물질을 구성하는 주요성분 중 하나임

○ 탄소성분 : 유기탄소(Organic Carbon, 이하 OC)와 무기탄소

○ 일반적으로 OC/EC의 비가 높으면 대기 중에서 광화학반응으로 생성된 2차 오염물질의 영향이 있는 것으로 보고됨

○ 탄소는 도시지역에서 미세입자에서 황산염, 질산염 등과 같은 수용성이온성분 다음으로 높은 비율을 차지하는 것으로 알려져 있으며, 대기 중에서 시정장애에 영향을 미치며, SO₄^2-, NO₃^-가 이차오염물질로서 대기 중에서 생성되는데 중요한 역할을 함

○ 측정방법

∙시료채취 : PM-2.5 Cyclone(URG-2000)으로 분립 후 Teflon filter pack에 장착된 필터를 통해 1일 단위로 시료채취, 필터는 주로 석영필터(Quartz, Whatman)를 사용

∙탄소분석 : 열광학적 투과도법(Thermal Optical Transmittance : TOT)을 이용하여 유기탄소(OC)와 원소상탄소로 나누어 분석

∙백령도 소재 대기집중측정소에 OC/EC 분석기 설치(가격 : 1억 3천만원)

∙현재 국내에서 OC/EC를 전문적으로 분석할 수 있는 기관이 전무하다고 함

∙일부 국내 조사연구에 의하면, 채취한 시료는 전문적으로 탄소성분을 분석하는 미국 Desert Research Institute(DRI)에 의뢰( 시료건당 $50∼60)

󰏚 국립환경과학원 보도자료(2007.11.23)

○ 국립환경과학원(원장: 윤성규)은 한국대기환경학회(전국 28개 대학 참여)가 수행한 "대도시 대기질 관리방안 조사연구"('01～'06) 사업을 통하여 수도권 미세먼지의 주요 원인물질을 규명하고 저감대책 수립에 필요한 기초자료를 제시

∙ 서울 전농동에서 미세먼지(PM_2.5) 평균 성분 조성은 유기탄소 24%, 황산염 21%, 질산염 14%, 원소탄소 10%, 금속산화물 8%, 기타 24%로 나타났다 (붙임 1 참고)

∙ PM-10의 경우 PM_2.5에 비하여 유기탄소와 원소탄소의 구성비가 상대적으로 감소하고 금속산화물이 증가하는 특징을 나타내었다

∙ 시정에 대한 미세먼지의 성분별 기여도는 서울 전농동의 경우 원소탄소 27%, 황산염 22%, 유기탄소 화합물 18%, 질산염 13% 등으로 나타났다 (붙임 5 참고)

∙ 주간에도 시정거리가 개선되지 않고 시정장애 현상이 계속되는 것은 황산염, 질산염 및 유기탄소화합물과 같은 성분들이 주요 원인인 것으로 나타났다

∙ 시정장애 유발물질의 농도 변화에 따른 시정개선도 평가결과 원소 탄소의 감소가 시정개선에 가장 크게 기여하는 것으로 나타났다

∙ 수용모델을 이용한 PM_2.5의 배출원별 기여율은 2차 미세먼지 31.4%(전농동 31.6%, 용현동 31.1%), 자동차 22.8%(전농동 19.7%, 용현동 25.8%), 토양성분 15.6%(전농동 16.6%, 용현동 14.6%), 생체 연소를 포함한 각종 소각 12%(전농동 14.7%, 용현동 9.3%), 화석연료 10.4%(전농동 5.4%, 용현동 15.4%)로 나타났다.

∙ 자동차의 경우 1차 미세먼지뿐만 아니라 자동차에서 배출된 가스상 오염물질이 대기중에서 2차 미세먼지로 전환되는 율을 고려하면 자동차에 의한 기여율은 훨씬 더 커질것으로 예상된다

∙ 특히 경유자동차에서 배출되는 미세먼지는 입경이 작고 벤조(a)피렌 등 각종 발암성 물질을 함유하고 있어 단위중량당 위해도가 다른 배출원보다 상대적으로 매우 크므로 우선적으로 저감하는 것이 필요하다.

※ 경유자동차 배출 미세먼지 발암위해도는 휘발유자동차의 1000배

(橫田久司, 2004)

<붙임 1>

미세먼지(PM₁₀, PM_2.5)의 구성성분 분포

표 4. PM₁₀, PM_2.5의 구성성분 분포

<붙임 2>

미세먼지 성분별 시정에 대한 기여도

󰏚 연무/박무 란 ?

연무가 끼면 풍경의 색채가 둔해지고, 배경이 검을 때 연무의 색은 청색, 밝은 배경이면 황색으로 보인다. 연무와 비슷한 박무는 빛깔과 공기 중의 습도로 구별된다. 엷은 안개를 뜻하는 박무는 연무보다 습도가 높으며 회색을 띠는 특징이 있다. 대기 하층에 기온 역전층이 있으면 역전면 아래층에는 기류의 정체로 인하여 연무가 역전면 위로 올라갈 수 없기 때문에 역전면 경계에 연무선을 형성하게 된다.

연무가 많이 끼면 시정이 나빠지고, 천식 등 호흡기 질환과 상관이 있는 것으로 발표되었다. 연무를 발생시키는 입자들의 발생 원인은 인공적인 것과 자연적인 것이 있으며, 인공적인 것에는 대도시에 발생되는 매연·불완전 연소물이고, 자연적인 것에는 화산회·황사(黃砂)·흙먼지 등이 있다. 특히 지상의 동식물로부터 휘발되는 유기물이 태양광선의 작용으로 연무입자를 생산하게 되어 일출(日出)과 함께 짙어지는 경우가 일어나기도 한다.

연무는 습도가 비교적 낮을 때 대기 중에 연기나 먼지같은 미세 입자가 떠 있어 공기가 뿌옇게 보이는 현상을 말한다.

WHO 기준에 따르면 연무는 haze(헤어즈)를 가리키는 것으로, 뿌연 습기나, 먼지 등의 시정 장애 현상을 총체적으로 일컷는 말로서, 안개와는 상대습도로 구별을 합니다.습도가 75 % 이상은 박무이고, 75% 미만은 연무입니다.