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대기 중 수은의 출처를 정확하게 알아낼 수 있는 기술이 개발됐다. UNIST 지구환경도시건설공학과 최성득 교수팀은 대기 중 수은 출처와 공간적·계절적 분포를 정확하게 알아낼 수 있는 평가기술을 개발했다. 고해상도 대기모니터링과 수은 동위원소 분석을 기반으로 하는 기술이다. 수은은 다양한 동위원소가 존재하는데, 이 동위원소의 비율을 분석해 수은의 출처를 알아낼 수 있다. 수은의 출처를 3가지로 나눠 분석하는 기법을 통해 정확도를 높였다. 연구팀은 이 평가법으로 울산 지역 대기에 대한 분석을 진행했다. 30개 지점의 대기를 1년간 채취해 분석한 결과, 울산 지역 수은 농도는 계절과 지역에 따라 큰 차이를 보였다. 평균 농도는 여름철이 9.3 ng/m³로 가장 높았으며, 가을철에 가장 낮은 4.4 ng/m³를 기록했다. 비철금속 산업단지에서는 최고 농도인 21.9 ng/m³를 보였는데, 이는 비철금속산업이 수은의 주요 배출원인임을 시사한다. 계절풍이 수은 확산에 중요한 영향을 미치는 것으로 분석됐다. 여름과 봄철에는 남동풍이 우세하여 해안가 산단에서 배출된 수은이 울산 내륙으로 확산됐고, 가을과 겨울철에는 북서풍이 대기 중 수은을 동해상으로 이동시켜 수은 농도가 낮아졌다. 특히, 여름철에는 수은 농도의 73%가 비철금속 산업과 같은 인위적 배출로부터 기인한 것으로 나타났다. 연구팀은 산업단지가 있는 타지역에 대한 장기 분석을 진행 중이며, 이 분석법은 인접국에서 넘어오는 수은의 기여도를 정확하게 파악하는 데도 도움이 될 것이라고 설명했다. 수은은 과량 노출되면 뇌와 신장 손상, 폐 질환, 소화기 이상, 혈압 상승, 피부발진 등을 유발하며, 장기적으로 수은 중독이나 미나마타병을 초래할 수 있는 중금속이다. 끓는점과 증기압이 낮아 기체 상태로 대기 중에 존재할 수 있다. 최성득 교수는 “검출된 수은 농도가 미국환경보호청 권고 기준(300 ng/m³)을 초과하지 않지만, 수은은 잔류성이 큰 물질이므로 산업단지에 대한 지속적인 모니터링과 관리가 필요하다”고 말했다. 이번 연구는 UNIST 조인규 연구원이 제1저자로, POSTECH 권세윤 교수와 국립수산과학원 임재현 박사, 황동운 박사가 공동 연구자로 참여했다. 연구 수행은 울산녹색환경지원센터, 해양수산과학기술진흥원, 한국연구재단의 지원으로 이뤄졌으며, 연구 결과는 환경 분야 최상위 학술지인 유해물질저널(Journal of Hazardous Materials) 4월호에 출판됐다. |
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[붙임] 연구결과 개요 |
1.연구배경 수은은 중금속의 일종으로 잔류성이 높으며 생물축적을 통해 뇌와 신장 손상, 폐 질환, 소화기 이상, 혈압 상승, 피부 발진 등을 유발하며, 장기적으로 수은 중독이나 미나마타병을 초래할 수 있다. 특히, 수은에 메틸기가 결합한 메틸수은(미나마타병 원인)이나 기체상 수은은 액상 수은보다 더 위험해 지속적인 관리와 모니터링이 필요하다. 2.연구내용 연구팀은 울산 전역 30개 지점을 대상으로 1년간 대기 중 기체상 수은 농도를 측정하여 공간 분포와 오염원을 파악하였다. 연구 결과, 수은 농도는 계절과 지역에 따라 큰 차이를 보였다. 평균 농도는 여름철에 가장 높았으며(9.3 ng/m³), 가을철에 가장 낮았다(4.4 ng/m³). 특히, 비철금속 산업단지에서는 최고 농도(21.9 ng/m³)를 기록하여, 비철금속산업이 수은의 주요 배출원임을 규명했다. 연구진은 계절풍이 수은 확산에 중요한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 여름과 봄철에는 남동풍이 우세하여 산단에서 배출된 수은이 내륙으로 확산되었고, 가을과 겨울철에는 북서풍이 대기 중 수은을 동해상으로 이동시켰다. 특히, 여름철에는 수은 농도의 73%가 비철금속산업과 같은 인위적 배출로부터 기인한 것으로 나타났다. 3.기대효과 이 연구에서는 최초로 수동대기채취기, 동위원소 분석, 삼원 혼합모델을 활용하여 대기 중 수은의 시공간 오염 지도를 작성하고, 주요 배출원의 기여도를 정량적으로 산정했다. 이번 연구 결과는 수은을 비롯한 중금속 노출에 의한 건강영향평가와 환경보건 정책 개발을 위한 중요한 기초 자료가 될 것으로 기대된다. 특히, 비철금속산업은 중금속뿐만 아니라 다양한 유기독성물질의 주요 배출원이므로, 지속적인 모니터링과 관리 감독이 필요하다. |
[붙임] 용어설명 |
1.수은 상온에서 액체 상태로 존재하는 유일한 중금속. 끓는점과 증기압이 낮아 기체 상태로 쉽게 존재할 수 있으며, 토양과 해수 등에 축적된 수은이 대기 중으로 유입될 수 있다. 2.동위원소 분석 수은은 다양한 동위원소가 있는데, 이 동위원소의 비율 등을 분석해 배출원을 알아낼 수 있다. 3.삼원 혼합 모델 수은의 출처를 산업단지 배출, 배경 효과, 표면 방출로 나눠 분석하는 기법. 이원 혼합모델보다 더 정밀하게 지역과 계절별 영향 평가가 가능하다. 표면 방출은 토양과 해양 등에 축적된 수은이 대기 중으로 휘발하는 효과이며, 배경효과는 자연 기원, 장거리 이동, 지표로부터의 재배출 등을 포함한다.
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[붙임] 그림설명 |
그림1. 연구 모식도. 수은 동위원소 분석을 통해 울산 지역 대기 중 수은의 주요 오염원 기여도를 정량적으로 평가하였다. 그림2. 수은 농도의 계절별, 지역적 분포 분석 결과. 대기 중 수은 농도는 비철금속산단과 인근 주거 지역에서 모든 계절에 높았다. |
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