우리 지역 미세먼지 위해도, 싸고 간편하게 예측한다!

미세먼지에 포함된 유해물질의 농도를 예측해 ‘인체에 실제로 미치는 위험성(위해도)’을 정확히 평가하는 기술이 나왔다. 새로운 기법을 활용하면 특정 지역 대기의 위해도(risk)를 저렴하고 손쉽게 예측할 수 있다.

UNIST(총장 이용훈) 도시환경공학부의 최성득 교수팀은 실제 대기 시료를 측정한 자료와 컴퓨터 모델링(modeling)을 결합해, 울산 지역의 ‘다환방향족탄화수소(PAHs)’에 관한 ‘고해상도 대기오염 지도’와 ‘인체 위해도 지도’를 완성했다. PAHs는 유기물이 불에 타는 과정(연소)에서 발생하며, 발암성이 확인된 ‘벤조피렌’ 등이 대표적인 PAHs다.

PAHs는 기체와 미세먼지 같은 입자 형태 모두로 존재하는 ‘반휘발성(semivolatile) 물질’이다. 우리 몸에는 기체보다 입자 형태의 유기오염물질이 더 위험한데, 현재 대기오염을 측정하는 ‘수동대기채취기’는 주로 기체상태의 오염물질 농도만 파악할 수 있다. 미세입자 형태의 유해물질 양을 측정하고 위해도를 평가하기에는 한계가 있는 것이다.

그림1. 수동 대기 채취기와 기체/입자 분배모델을 이용한 PAHs 대기오염 지도와 인체 위해도 지도 작성 모식도

최성득 교수팀은 ‘기체/입자 분배모델’을 이용해 기존 수동대기채취의 단점을 보완했다. 수동대기채취는 기체 시료를 채취해 분석하는 모니터링 기법으로 간편하고 저렴하다. 하지만 입자 상태의 오염물질까지는 파악하기 어려운데, 이를 ‘기체/입자 분배모델’로 해결한 것이다. 이를 활용하면 개별 유기오염물질의 물리·화학적 특성과 기상 조건을 고려해 해당 물질이 기체와 입자로 얼마씩 나뉠지 예측할 수 있다.

이번 연구에서는 울산 지역 20개 지점에서 채취한 대기 시료 측정결과에 ‘기체/입자 분배 모델’을 적용해 입자 상태의 오염물질 농도를 산정했다. 그 결과, 울산에서 PAHs 오염도와 인체 위해도는 주거지보다 산업단지와 주요 도로변에서 높게 나타났다. 평균적인 위해도는 미국 환경청에서 제시한 기준치 이하였으나, 산업단지 등 고농도 유해물질에 오래 노출되는 지역에서 위해도가 기준치를 초과할 수 있으므로 지속적인 모니터링이 필요한 것으로 드러났다.

최성득 교수는 “이번 연구에 활용한 기법으로 도시별로 수십 지점 이상에서 비교적 저비용으로 고해상도 위해도 평가가 가능하다”며 “특히 대기오염에 취약한 지역에서는 주민들의 건강에 미치는 영향을 효과적으로 평가할 수 있을 것”이라고 기대했다. 그는 이어 “이번 논문에서 제시한 ‘모니터링-모델링 융합기술’을 이용해 PAHs 이외의 다양한 유기 독성물질의 오염원을 추적할 예정”이라고 향후 계획을 밝혔다.

이번 연구는 환경오염 분야 최상위 저널인 ‘유해물질 저널(Journal of Hazardous Materials)’에 온라인 공개됐으며 오는 7월 5일에 출판될 예정이다. 연구수행은 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다.