▲Co, PM-10, PM-2.5 연평균 농도 분포 <출처: 대기환경연보 2019, 국립환경과학원>

전국의 대기오염물질 연평균 농도의 공간 분포를 살펴본 결과, 미세먼지(PM-10)와 초미세먼지(PM-2.5)는 경기 남부, 충청지역, 호남 북부지역이 다른 지역보다 상대적으로 높은 오염도를 나타냈다. CO는 농도 수준이 낮아 지역별 오염도 차이가 크지 않았다.

▲미세먼지 및 오존 주의보·경보 기준(대기환경보전법) <출처: 대기환경연보 2019, 국립환경과학원>

미세먼지는 환경부 기준에 의거 나쁨과 매우나쁨으로 구분된다. 미세먼지는 PM-10, 초미세먼지는 PM-2.5로 구분할 수 있다. 미세먼지는 일평균 81~150㎛/㎥의 경우 ‘나쁨’이며 151㎛/㎥ 이상 시 ‘매우나쁨’이다. 초미세먼지는 일평균 36~75㎛/㎥의 경우 ‘나쁨’이며 76㎛/㎥ 이상 시 ‘매우나쁨’으로 구분된다.

미세먼지 나쁨 일수에 있어 PM-10의 경우 서울은 2017년 이후 증가하는 추세이며, 2019년은 전년보다 4일 늘어난 25일이 발생했고 전국은 전년보다 5일 줄어들어 16일 발생했다. PM-2.5는 감소 추세에 있으며 2019년 서울은 전년보다 2일 감소한 55일, 전국은 전년보다 17일 감소한 41일 발생했다.

미세먼지 매우나쁨 일수에 있어 PM-10의 경우 2015년에는 4일로 최다 발생 이후 증감을 반복하고 있으며, 전년보다 서울과 전국이 각각 3일과 1일 증가했다. PM-2.5는 서울의 경우 전년보다 5일 늘어난 9일이 발생했고, 전국은 전년 1일보다 5일이 증가한 6일 발생했다.

▲ 미세먼지 및 오존 주의보·경보 발령 현황(2015~2019년) / 출처: 대기환경연보 2019, 국립환경과학원

PM10 주의보는 2017년까지 감소하다 2018년에 전년보다 14일 증가해 39일 발생했고, 2019년은 38일로 전년과 비슷한 수준을 보였다. 경보는 2018년까지 증가하는 추세를 보였으나 2019년은 발생이 없었다.

PM2.5 주의보는 최근 4년 동안 증가 추세에 있으며, 2019년은 전년보다 7일 증가해 77일 발생했다. 경보의 경우 2018년까지 발생이 거의 없었으나 2019년에 10일 발생했다. O3 주의보의 경우 2018년까지 꾸준히 증가했으며, 2019년은 전년보다 6일 감소해 60일을 기록했다. 경보는 최근 5년 동안 발생이 없었다.

▲ 미세먼지 배출원 현황 <출처: 대한민국 정책브리핑>

이런 미세먼지의 발생 원인이 되는 배출현황을 살펴보면, 미세먼지의 배출원은 미세먼지를 대기 중으로 발생하는 근원지를 말한다. 배출원은 사업장, 자동차, 냉난방 등이 있다. 크게 국내배출원과 국외영향으로 구분가능하다.

국내 원인으로는 인위적 배출원에서 미세먼지로 직접 배출되거나, 대기 중 화학반응에 의해 2차 생성되며, 또는 자연적으로도 발생한다. 직접배출에는 사업장 연소, 자동차 연료 연소, 생물성 연소 과정 등 다양한 인위적 배출원으로부터 직접 미세먼지 입자로 발생하며, 2차생성은 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 암모니아(NH3), 휘발성유기화합물(VOCs) 등이 대기 중에서 수증기 등과 반응해 발생한다.

자연적 발생으로는 자연적으로 존재하는 입자로서 광물입자(황사 등 토양성분), 소금입자(해염 등), 생물성 입자(꽃가루 등) 등이 있다.

국외 원인으로는 중국 등에서 발생한 고농도 미세먼지가 강한 서풍 또는 북풍의 영향으로 서해안 등을 통과하여 국내로 유입되고 있으며, 정부와 중국에서 발생한 미세먼지가 대기 정체로 인해 서해안에 축적된 후 국내로 유입·유출이 반복으로 발생하고 있다.

국내 배출원은 다시 대도시 지역과 전국으로 나눠 대도시는 경유차, 전국적으로는 사업장이 배출량이 큰 것으로 나타났다. (2014년 PM2.5 배출량기준)

- (수도권) 경유차(23%) 〉건설기계·선박 등(16%) 〉사업장(14%)

- (전 국) 사업장(38%) 〉건설기계·선박 등(16%) 〉발전소(15%)

국외영향의 경우, 계절, 기상조건에 따라 상이하다. 평상시 중국, 북한 등을 포함한 영향은 연평균 30∼50%, 고농도시(2015∼2016년 연간 18∼29일)에는 60∼80%로 추정하고 있다. 美 항공우주국(NASA)과의 공동연구 결과(2017년 7월 중간발표) 중국 등 국외영향 48%, 국내배출 52%로 분석(측정시점 : 2016년 5∼6월)되고 있다.

도시 내 도시민의 일상적인 활동으로 발생하는 미세먼지의 주요 배출원은 도로 이동오염원으로 전체 도시 내 미세먼지 발생의 약 절반가량에 해당한다. 이는 도시의 2차 생성(간접배출) 성분 중 질소산화물이 가장 큰 비중을 차지한다는 것과 관련이 깊다.

또한 질소산화물과 같은 미세먼지 구성 성분의 특성상 휘발유나 LPG를 에너지원으로 하는 차량보다 경유 차량에 대한 심각성이 매우 높다.

그러나 2000년부터 2017년까지 자동차등록 현황보고 통계자료에 따르면 경유 차량의 비중이 꾸준히 증가했음을 알 수 있다. 2000년에는 전체 자동차 등록대수 중 휘발유 차량은 60%가량, 경유 차량의 경우에는 30% 수준이었으나, 2017년 9월말 기준으로는 휘발유 차량은 46.1%, 경유차량은 42.4%로 거의 비슷한 수준의 점유율로 변화했다.

이처럼 도시 내 미세먼지의 심각성은 도시 내에서 생성된 2차 미세먼지 대부분이 초미세먼지(PM-2.5)로 그 비중이 92%에 이른다는 것이며, 2차 미세먼지 생성 및 농도 비중이 국외의 영향 못지않게 도시 내 도시민의 일상적인 활동에서 매우 높게 나타나고 있다.

▲미세먼지로 인해 발생할 수 있는 각종 질병 <출처: 환경부>

미세먼지는 독성을 가지는 물질로 사람 머리카락 굵기의 5분의 1 크기에 불과하다. 따라서 코나 기관지에서 걸러지지 않고 몸속에 스며들 가능성이 높아 몸에 들어와 폐까지 침투한 미세먼지는 천식과 폐질환의 원인이 되고, 이를 제거하기 위한 면역세포의 작용으로 염증을 일으켜 호흡기질환, 심혈관질환, 천식 등의 원인이 될 수 있다.

초미세먼지(PM2.5)의 경우, 미세먼지보다 더 넓은 표면적을 갖기 때문에 많은 유해물질이 흡착될 수 있고, 크기가 작아 혈관으로 침투해 다른 인체기관으로 이동할 가능성도 높아 일반적으로 미세먼지보다 건강에 해롭다.

기관지에 미세먼지가 쌓이면 가래가 생기고 기침이 잦아지며 기관지 점막이 건조해지면서 세균이 쉽게 침투할 수 있어 만성 폐질환이 있는 사람은 폐렴과 같은 감염성 질환의 발병률이 증가한다. 또 미세먼지는 크기가 매우 작아 폐포를 통해 혈관에 침투해 염증을 일으킬 수 있으며, 이 과정에서 혈관에 손상을 주어 협심증, 뇌졸중으로 이어질 수 있다.

특히, 심혈관 질환을 앓고 있는 노인은 미세먼지가 쌓이면 산소 교환이 원활하지 못해 병이 악화될 수 있고, 미세먼지는 기도에 염증을 일으켜 천식을 유발하거나 악화시킬 수 있다. 미세먼지에 장기간 노출될 경우 폐 기능을 떨어뜨리고 천식조절에 부정적 영향을 미치며, 심한 경우에는 천식 발작으로 이어지기도 한다.