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수도권 고농도 미세먼지 원인… 국외 기여율 57~38%국내 배출 SOx·NOx 2차생성으로 최고 농도 발생

[환경일보] 지난 1월15일부터 18일까지 수도권에 발생한 고농도 미세먼지(PM2.5) 발생 원인을 분석한 결과, 57%로 출발한 국외 기여율이 대기 정체 등의 이유로 점차 낮아진 것으로 나타났다.

환경부 소속 국립환경과학원은 올해 처음 수도권 미세먼지 비상저감조치가 발령된 1월15일부터 18일까지 수도권 미세먼지 고농도 발생 원인을 분석해 한국대기환경학회 등 전문가들의 검토를 거쳐 발표했다.

수도권 일대 미세먼지 측정소의 관측 자료를 분석한 결과, 국외 기여도는 15일 57%, 16일 45%, 17~18일 38%로 점차 낮아졌다.

시간별 미세먼지 국내·외 기여 추정. 1월15일 10~14시 기저농도가 급격하게 상승한 구간은 국외 영향, 그 이후 대기혼합고 일변화 등 대기조건으로 인한 시간 변동을 고려하여 국외 기여도 계산 <자료제공=국립환경과학원>

대기질 모델링을 활용해 검증한 결과에서도 관측자료 분석과 비슷하게 16일부터 국외 기여도가 낮아지는 것으로 확인됐다.

국립환경과학원은 15일 오후 국외 미세먼지가 유입된 이후, 16일부터 18일까지 대기가 정체되고 습도가 높은 상태에서 국내 미세먼지 원인물질의 배출로 미세먼지 2차 생성이 활발해졌고, 18일 오후부터 불었던 북서풍으로 해소될 때까지 미세먼지 고농도가 지속됐다고 분석했다.

미세먼지 2차 생성은 공장 굴뚝 등에서 직접 배출되지 않고 대기 중의 황산화물(SOx)와 질소산화물(NOx) 등이 물리·화학 반응을 거쳐 미세먼지(황산염(SO₄₂-), 질산염(NO₃-))로 전환되는 것을 의미한다.

국립환경과학원은 국내에서 배출(자동차, 발전소 등)된 질소산화물이 대기정체로 지면 부근에 축적되고 2차생성 미세먼지인 질산염으로 전환돼 고농도 미세먼지가 발생한 것으로 보고 있다.

PM2.5 최고값: 106μg/m3(16일 13시, 서울) <자료제공=국립환경과학원>

1월15일부터 17일까지 수도권집중측정소(서울 은평구 소재)에서 측정한 질산염의 시간당 증가율(0.31㎍/㎥/hr, 1.4%/hr)은 황산염 증가율(0.04㎍/㎥/hr, 0.7%/hr)의 약 2배로 나타났다. 국내에서 배출된 질소산화물이 질산염으로 전환되면서 미세먼지 2차생성이 활발했다는 뜻이다.

따라서 57%로 출발한 국외 기여율이 낮아진 근거는 ① 15일 저녁부터 18일 오전까지 자동차 등 국내 배출원의 영향이 지배적으로 나타난 점 ② 대기정체 상태에서 수도권 미세먼지와 질산염의 시간별 변화 추세가 일치한 점 ③ 질산염의 증가율이 황산염보다 약 2배 이상 높았던 점 등 3가지다.

국립환경과학원 김정수 기후대기연구부장은 "질소산화물은 교통분야, 특히 경유차에서 많이 발생하며 대기가 정체되면 농도가 더욱 높아진다"고 설명했다. <사진=김경태 기자>

6일 환경부 세종청사에서 열린 브리핑에서 국립환경과학원 김정수 기후대기연구부장은 “앞으로도 정확한 미세먼지 예보와 고농도 미세먼지 원인 분석 결과를 전문가와 검토해 제공하기 위해 노력할 것”이라고 밝혔다.

이정은 기자  press@hkbs.co.kr

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