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최근 수정 시각 : 2024-11-03 16:17:47

대기오염

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1. 개요2. 공기오염물질3. 입자상 공기오염물질4. 대책
4.1. 개인 차원의 대책
4.1.1. 대기오염에 대한 정보의 입수4.1.2. 대기오염으로부터 신체를 보호
4.1.2.1. 마스크와 바이러스

1. 개요

大 氣 汚 染 / Air pollution

공기 안에 오염물질이 포함되는 것을 공기오염 또는 대기오염이라고 한다.

지구상에서 가장 심각한 환경 문제로 꼽히며[1] 발생하는 데는 다양한 원인이 있다. 단편적으로 매년 700만 명에 이르는 개발도상국에 사는 사람들이 집 안에서 요리와 난방을 위해 피우는 장작, 석탄, 건조 변[2] 등을 태우는 데서 나오는 공기오염으로 인해 사망한다. 즉, 전 세계 전체 사망자 8명 중 1명이 집 안에서 피우는 불로 인한 공기오염으로 사망하는 것이다.[출처]

공기오염의 가장 큰 원인은 의외로 개발도상국에 사는 28억 명의 사람들이 매일 피워대는 장작, 석탄, 건조변에서 발생하는 오염물질이다. 이런 연료를 사용해 난방과 조리를 하는 집에 사는 사람은 하루 담배 두 갑을 피우는 만큼의 오염물을 숨으로 들이쉬게 된다. 상술한 연간 700만 건의 사망 중 이런 이유로 인한 사망이 430만 건에 해당한다. 나머지 270만 건은 산업에서 발생한 공해 등으로 인한 사망이다.[4]

이와 같은 범지구적 공기오염에 대해 보다 전문적인 내용을 알아보려면 국제 환경문제 씽크탱크인 코펜하겐 컨센서스가 발행하는 보고서 등의 자료를 참조하면 좋다. 그러나 이 문서에서는 특히 우리나라에 해당되는 내용을 집중적으로 알아본다.

본 문서의 제목은 "대기오염"이지만, 공기오염은 대기오염과 실내 공기오염을 모두 포함하는 개념이다. 대기오염은 환경학(environmentology)에서, 실내 공기오염은 산업보건에서 집중적으로 다룬다.

2. 공기오염물질

공기 오염물질은 크게 두 가지로 분류된다.

여기서 기체란 수증기와 유증기 등의 기화된 물질을 포함하며, 다음과 같은 것들이 대표적이다.

기체는 기공(pore)의 크기에 의존하는 필터[5]로는 잡아낼 수 없으며, 활성탄[6] 필터로만 잡을 수 있다.

또한 기체상 오염물질은 다른 오염물질이나 물방울(즉 안개)과 반응하여 다른 형태의 오염물질로 전환되기도 한다. 대표적인 것이 스모그. 하지만 이는 매우 복잡한 내용이므로 이 문서에서는 다루지 않는다.

입자는 고체 입자와 액체 입자를 가리킨다.[7] 오염된 공기에는 다음과 같은 입자들이 있을 수 있다.

입자상 공기오염물질은 공기 중 입자를 크기에 따라 잡아내는 필터, 예를 들어 HEPA(헤파) 필터로 잡아낼 수 있다. 헤파 필터는 0.5 ~ 2.0미크론 크기의 입자를 대부분 잡아낸다.[8] 이상 입자를 99.97% 잡아낼 수 있어야 헤파 필터라 부를 수 있다.]

우리나라는 공해와 산불 등으로 인한 대기오염에 시달리고 있는 데다, 중국에서 유입되는 황사와 초 미세먼지로 인해 그 고통이 가중되고 있다. 본 문서에서는 공기오염 중에서도 황사와 초미세먼지에 포함된 입자상 공기오염물질에 대해 알아본다.

미국의 뉴욕, 필라델피아, 워싱턴 컬럼비아 구(區) 등도 2023년에 캐나다에서 일어난 산불이 만든 연기가 뉴욕, 필라델피아, 워싱턴 컬럼비아 구(區)에 와서 공기질이 악화된 사례가 있다.

3. 입자상 공기오염물질

입자상 공기오염물질은 일반적으로 흡입성(吸入性, Inhalable) 입자와 호흡성(呼吸性, Respirable) 입자로 분류한다. 이름만 보면 흡입성, 호흡성으로 비슷해 보이지만, 흡입과 호흡은 큰 차이가 있다. 폐를 통해 혈관으로 흡수되는지의 여부가 바로 그것이다.

원래 이들 용어는 광업의 산업보건의학에서 사용하던 용어이다. 옛날엔 광부들의 직업병이던 진폐증의 원인을 설명할 때 쓰던 용어를, 이젠 일반 대중에 대해 사용하고 있는 것이다.

근년에는 흡입성, 호흡성 같은 알기 힘든 표현보다는 "PM10", "PM2.5" 같은 용어를 많이 사용하는데, 여기서 "10"이나 "2.5"같은 숫자는 입자상 공기오염물질의 크기를 가리킨다. 예를 들어 PM2.5는 "입자물질(particulate matter)의 직경이 2.5 마이크로미터 이하"라는 의미이다.

호흡성 입자가 무서운 이유는, 이 입자들이 기관지 섬모가 없는 구역까지(즉 폐포까지) 도달할 수 있기 때문이다. 기관지 내의 오염물을 잡아 제거하는 것은 섬모 및 거대식세포(마크로파지)의 역할인데, 폐포에는 이런 것이 없으니 인체는 어떤 방어책도 사용할 수 없어 속수무책으로 혈류에 그냥 흡수된다.

호흡성 입자 중에는 발암물질인 각종 유기화합물[10]과 각종 만성질환의 원인인 중금속이 포함되어 있는데, 이런 오염물이 체내 조직에 흡수/축적되면 유전자 손상으로 암에 걸리거나 몸 상태가 악화될 수도 있으며, 뇌 신경계가 손상되어 지적 기능이 떨어지다가 치매가 빠르게 온다던지, 그 외 치명적인 각종 만성질환을 유발하거나 영유아의 정상 발육에 큰 악영향을 미칠 수 있을 것으로 추정되므로 매우 심각한 상황이다.

4. 대책

국가 차원에서 사용할 수 있는 대책으로는, 공기오염물질을 줄이는 방향으로 산업구조 및 교통수단을 개선하는 것 이외에 현실적인 방법이 없다.


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4.1. 개인 차원의 대책

대기오염은 엄연한 원인과 결과가 있는 환경문제로, 이성적이고 합리적인 접근법을 이용해 대처하는 것이 당연하다. 자신이 스스로 생각해 봐서 납득이 되지 않는 대책은 대개 실제로 아무 소용이 없는 방법일 가능성이 높다. 예를 들어 삼겹살을 먹으면 폐포를 통해 흡수된 오염물질이 제거된다는 속설은, 어떤 원리로 이것이 제거되는지 제대로 설명하고 있지 않다.[14] 이와 같은 속설에 의존하지 말고, 전문가들이 권장하고 자기 자신이 납득할 수 있는 방법을 이용해 스스로를 보호하는 것이 좋다.

현재까지 효과가 입증된 개인 차원의 공기오염 대책은 다음과 같다.

이를 위해 개개인이 대기오염에 대해 신속하고 정확한 정보를 입수할 수 있어야 하며, 신체를 오염물질로부터 보호하는 마스크 등의 방호 피복류와 그 용법에 대해 정확히 알아야 하며, 대기오염으로부터 실내를 보호하고 실내 공기를 효과적으로 정화하는 방법을 알아야 한다.

4.1.1. 대기오염에 대한 정보의 입수

2018년 현재 스마트폰의 앱을 이용해 현재 공기오염 상태 및 단기 예보를 손쉽게 입수할 수 있다. iOS와 안드로이드 모두 앱스토어에서 무료로 이런 앱들을 다운로드받을 수 있으며, 성능도 양호하다.

스마트폰이 없을 경우 한국환경공단에서 운영하는 에어코리아에서 대기오염에 대한 정보와 단기 예보를 볼 수 있다. 민간업체인 케이웨더 역시 대기오염에 대한 정보와 예보를 제공한다.

그런데, 자세히 보면 대기오염 상태를 나타내는 숫자가 두 가지, 심지어 세 가지가 있어서 다소 혼동될 수 있다.

또한 앱에 따라서는 미국 지수인 AQI(Air Quality Index)를 사용하는 경우도 있다. [16] AQI는 미국 정부가 운영하는 웹사이트인 AirNow(에어나우)에서 알아볼 수 있으며, 미국 뿐 아니라 세계 여러나라의 공기오염 상태를 AQI 지수로 알려주니 해외여행 시에도 참고할수 있다.

μg/㎡건, CAI건, AQI건 간에 숫자가 높을수록 공기가 안 좋은 것이다.

앱 중에는 아무 수치 없이 직관적으로 "최악", "매우 나쁨" 등의 서술적 용어로만 대기오염 상태를 나타내는 경우도 있다.

4.1.2. 대기오염으로부터 신체를 보호

가장 효과적인 방법은 대기오염에 신체를 노출시키지 않는 것이다. 대기오염 상태를 미리 알고, 그에 따라 실외활동을 계획하는 것이다.

CAI가 200~300을 넘나드는 상황에서도[17] 수술용 마스크 하나 달랑 쓰고 한강변을 힘차게 걷는 사람들이 종종 있는데, 공기질이 "나쁨"인 날에는 운동을 비롯해 모든 실외활동을 최소화하는 것이 좋다. 이런 날 공기오염물을 흡입함으로써 받는 악영향은 운동을 통해 얻는 바람직한 효과를 모두 상쇄하고도 남는다.

그러나 출퇴근, 등하교 및 업무 때문에 실외에 반드시 나가야만 하는 경우가 있을 것이며, 이에 대한 대책으로 마스크 등을 착용하여 신체를 보호해야 한다.

우리나라의 대기오염의 주범 중 하나인 황사는 약 1~10 마이크로미터 범위의 입자들로 이루어지며, 그 중 직경 3 마이크로미터의 입자가 가장 많다. 때문에 마스크가 3 마이크로미터 정도의 입자를 대부분 잡아낼 수 있다면 황사로부터 호흡기를 보호하는 것이 가능하다.

한편 근년 큰 걱정거리가 되고 있는 "초미세먼지"[18]는 앞서 언급된 PM2.5(호흡성 입자)이기에, 황사용 마스크로는 호흡기를 보호할 없을 것이라 걱정될 수 있을 것이다.

그러나 실제로는 황사용 마스크로 추천되는 KF80 등급의 마스크만 써도 황사뿐 아니라 "초미세먼지"(PM2.5, 호흡성 입자)로부터도 호흡기를 보호하는 데 상당한 효과를 볼 수 있다. 그 이유는 아래 KF 등급에 대한 설명을 보면 알 수 있다.

KF는 "Korea Filter"(...)의 약어라고 하는데, 마스크의 여과능을 나타내는 등급으로 그 의미는 다음과 같다.

위에는 설명하지 않았지만 KF 등급은 단순히 입자 여과 성능뿐 아니라 흡기저항(숨을 들이쉴 때 느껴지는 저항)도 고려하는 기준이며, 높은 등급일수록 흡기저항이 높다. 다시 말해 KF80 등급 마스크를 썼을 때보다 KF99 등급 마스크를 썼을 때 숨쉬기가 더 힘들다는 말이다. 때문에 무작정 높은 등급의 마스크를 착용할 경우 숨쉬기가 힘들어 도중에 벗어버릴 가능성이 높다. 출퇴근/등하교용 마스크라면 KF80 등급이면 대개 충분하다. 게다가 등급이 높은 마스크가 더 비싸다.

만약 KF 등급이 없는 외국 마스크를 사용하는 경우, 미국 기준인 NIOSH 등급(흔히 말하는 N, R, P 등급), 유럽 기준인 EN143 기준이나 EN 149 기준에 따른 등급 중 하나가 표시되어 있을 것이다. 이런 등급이 표시되지 않은 제품이라면 제대로 된 마스크가 아닐 가능성이 높다.

NIOSH(National Institute for Occupational Safety and Health, 미국국립산업안전보건연구원) 등급은 다음과 같다. NIOSH 등급의 특징은 공기 중에 기름 증기나 기름 입자가 있는 상태에서 사용하기에 적합한 제품인가의 여부에 따라 세 가지의 별도 기준이 마련되어 있다는 점이다. 일반인은 N 등급이면 충분하며, 유성 입자/유증기에 저항성이 있는 R등급이나 P 등급 마스크는 산업용이니 일반적으로는 필요 없다.

NIOSH 기준 N 등급 마스크는 다음과 같이 세분된다.

유럽의 경우, 마스크에 부착하는 필터에 대한 등급인 EN 143 기준과 마스크 자체에 대한 등급인 EN 149가 있다. 정화통이 달린 방독면형 마스크를 사용하는 것이 아니라면 EN 149 기준에 따른 등급(소위 FFP 등급)만 알아도 된다.

EN 143 기준: 필터에 대한 등급이다.
EN 149 기준: 이쪽이 마스크 자체에 대한 등급이다. 우리나라 기준인 KF 등급과 매우 비슷하다.
보다시피 FFP 등급은 우리 KF 등급과 매우 비슷한데, KF 기준은 흡기 저항을, FFP 등급은 내부 유입 정도를 고려한다는 점이 다르다.
4.1.2.1. 마스크와 바이러스
2020년 이후 코로나바이러스-19 범유행으로 인해 바이러스에 대한 보호를 위해 마스크를 착용하는 것이 일반화되었으며, 보건 정책으로 널리 권장되고 있다.

종전에는 바이러스에 대해서는 일반적인(KF80, KF94 등의) 방진 마스크가 소용 없다는 것이 의료계의 일반적인 견해였으나, 이 신종 바이러스의 범유행에 대해서는 격리와 마스크 착용 이외에는 사실상 대응 방법이 전무하기에 마스크 착용이 권장되기 시작했으며, 처음에는 바이러스 감염을 막기 위해 마스크를 착용하는 것이 무용하며 우매하다고 폄하하던 서구 국가들도 범유행이 확산되자 결국 국가 차원에서 마스크 착용을 권고 또는 강제하기 시작하였다.

바이러스 입자는 대개 직경이 20~400 나노미터(1 나노미터 = 10억분의 1미터)이며, 코로나바이러스-19는 직경이 대략 100나노미터로, 바이러스 치고는 큰 편이다. 100 나노미터 = 0.1 마이크로미터(1 마이크로미터 = 100만분의 1미터)이므로, KF등급 필터가 걸러낼 수 있는 가장 작은 입자가 0.04 마이크로미터임을 감안할 때, 어느 정도는 여과(보호) 효과를 기대할 수 있는 셈이다.

그러나 KF등급 마스크는 올바로 착용할 경우에만 보호 효과를 제공하므로, 마스크의 윗변과 아랫변이 뺨과 턱에 각각 밀착되도록 착용해야 하며, 특히 코의 양 측면에 빈틈이 생기지 않도록 마스크의 윗변을 콧등에 잘 맞게 눌러줘야 한다. 들이쉬는 숨(흡기)은 모두 마스크 필터를 통해 들어오도록 하고, 내쉬는 숨(호기)은 마스크의 위아랫변(특히 아랫변)을 통해 새나가도록 하는 것이 이상적이다. 간혹 코, 입, 턱 중 하나를 마스크로 가리지 않는 이들이 있는데, 이 경우 아무런 보호 효과도 얻을 수 없으며, 불편하기만 할 뿐이다.

[1] 지구 온난화 역시 인간의 활동으로부터 생성된 온실기체에 의한 지구 대기의 오염이므로 공기오염에 속한다. [2] 가축 등의 말린 대변. 연료로 사용된다. [출처] 코펜하겐 컨센서스 2015년 보고서 [4] 우리 생각에는 공장이나 산업단지에서 발생하는 산업 공해가 훨씬 큰 비중을 차지할 것 같지만, 실제로는 이와 같은 "풀뿌리 공기오염"의 비중이 훨씬 높다. 후진국 사람들이 실내 조명을 위해 태우는 등유에서 방출되는 오염 물질(이산화탄소 포함)의 양만 해도 미국의 모든 항공기들이 제트유를 태우며 내뿜는 오염물질의 양을 상회한다. [5] 필터나 마스크 등에 대해 "기공의 크기"라는 표현을 흔히 사용하지만, 이는 이해를 돕기 위한 것이며 실제로 사용되는 공기오염 필터 중에 실제로 기공이 뚫려있는 경우는 없음을 알아두자. 액체의 여과를 위한 필터나 삼투막 등으로 이용되는 막성(membrane) 필터나 활성탄과는 달리, 공기 필터는 기공이 아니라 촘촘한 섬유망으로 입자를 잡아낸다. 비유를 하자면, 공기 필터는 미세한 구멍이 무수히 뚫린 체보다는 빽빽하게 난 머리카락이나 동물의 털에 더 가깝다. 공기중의 입자가 이렇게 밀집된 섬유망을 통과하다가 섬유에 걸리는 것이 공기 필터의 원리다. 여담으로, 동물의 털은 실제로 공기중의 입자를 상당히 잘 잡기 때문에, 공기가 안 좋은 날 개를 산보시키고 나서 그 털의 냄새를 맡아보면 매우 나쁜 냄새가 난다. 목욕을 안 시켜서 그런 게 아니다 [6] 활성탄(活性炭, activated charcoal)이란 간단히 말해 숯을 곱게 간 가루다. 숯가루는 미세한 구멍(pore)이 엄청나게 많이 뚫려있어, 표면적이 매우 넓다. 겨우 1그램의 활성탄이 3천㎡가 넘는 표면적을 갖는다. 참고로 축구장 넓이가 약 1만㎡다. 활성탄은 이렇게 넓은 표면적을 갖기 때문에(게다가 만들기도 쉽다) 기체상 오염물질을 흡착하는 성질이 뛰어나다. [7] 액체 입자라 하면 증기(vapor)와 혼동되는 이들도 있겠지만, 증기는 액체가 기화한 것, 즉 기체이며, 액체 입자는 미세한 크기의 액체이다. 예를 들어 물의 증기는 수증기로, 물을 끓이면 냄비에서 올라오는 그것이다. 물의 입자는 안개나 초음파 가습기에서 나오는 아주 아주 작은 물방울이다. [8] 헤파는 필터의 규격이며, 공기 중에 있는 직경 0.3 미크론(= 1마이크로미터, 즉 0.001밀리미터. [9] 이 문서에서는 가급적 간략하고 알기 쉬운 내용을 전달하기 위해 상세 정보를 생략하고 있음에 유의하자. 때문에 호흡성 입자의 정확한 정의(누적 로그 정규분포 곡선에서 직경 중간값이 4마이크로미터, 표준편차 2마이크로미터인 입자)에 대해서는 본 문서에서 언급하지 않는다. 좀 더 상세한 내용이 알고 싶을 경우, 국제순수화학및 응용화학연맹(IUPAC)의 용어집을 참조하면 좋다. [10] 종류에 따라서 잠복 독성이 사린 가스에 맞먹거나, 내분비계를 교란하고 장기에 축적되는 것도 있다. 단지 반응성이 높아서 뭉치거나 자연 분해되어 가라앉고 흩어지기가 쉽고, 그 양이 적기 때문에 영향이 당장 드러나지 않는 것이지, 지속적으로 노출되었을 때 생길 증상은 무시할 수 없다. 몸이 약한 사람이 계속 들이마시고 토양에 섞인 물질을 흡수하게 되면 건강이 나빠지다가 장기부전이 올 수도 있다. [11] "지금도 저렴한 마스크가 시판되고 있지 않나" 싶겠지만 그 정도 가격대를 이야기하는 것이 아니다. 마스크 하나가 100원이더라도 경제적으로 부담되는 계층이 있다. 단가를 100원 미만으로 낮추면서도 일정 성능을 보장하는 제품이 개발되어야 한다. [12] 먼지, 유해화학물질 등 [13] 사이클론이라 부르기도 한다. [14] 아마 과거에 탄광에서 삼겹살을 구워먹으면 들이마신 먼지가 제거된다고 믿었던 것에서 이어진 낭설일 것이다. [15] 중국 도시에서는 공기오염이 극도로 안 좋은 경우 일반 시민들이 비닐 등을 이용해 급조한 간이 방진복을 착용하는 경우마저 있으며, 이런 모습이 매체를 통해 소개되기도 한다. 허나 그런 급조된 방진복의 효과는 미지수이며, 이 정도로 공기오염이 심각한 상황에서는 아예 실외로 나가지 않는 것이 좋다. [16] 우리나라 지수인 CAI는 사실상 미국 AQI를 그대로 본뜬 것이기 때문에, AQI = CAI로 이해하면 쉽다. 다만 CAI와 달리 미국 AQI에서는 151~200이 "나쁨", 201~300이 "매우 나쁨", 301~500이 "위험"이다. [17] 200 초반까지면 몰라도, 250 이상은 일반인도 실외활동이 어려울 수 있다. 300이 넘으면 독가스를 마시는 수준이다. [18] 부유먼지라고도 부른다. [19] 때문에 일반 마스크 형태인데 KF99 등급이라는 제품이 있을 경우 가품일 가능성이 높으므로 꼼꼼히 따져보는 것이 좋다.

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