21세기 도시들은 이전에는 경험하지 못한 문제에 직면하고 있다. 그 규모와 빈도 등은 기존 도시계획적 사고로는 해결할 수 없을 정도다. 수많은 문제 중 미세먼지는 최근 도시를 위협하는 심각한 원인이 되고 있다. 

최근 국내외에서 발생하는 미세먼지로 국민적 불안감이 커지고 있다. 2018년 통계청의 사회조사에 따르면 우리나라 국민은 범죄발생, 국가안보, 환경오염을 3대 불안 요소로 응답했으며, 환경문제 중 36%의 응답자가 국내의 대기환경이 2년 전보다 나빠졌다고 답했다. 이에 도시의 문제이자 관심이 증대되는 미세먼지에 대해 알아보자. 

▲ 미세먼지 크기 비교 <출처: 환경부>

미세먼지는 우리 눈에 보이지 않는 아주 작은 물질로 대기 중에 장기간 떠다니는 직경 10㎛ 이하의 입자상 물질이라고 정의하고 있다. 그 분류를 살펴보면 먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질이다. 석탄‧석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장‧자동차 등의 배출가스에서 많이 발생한다. 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총 먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분한다.

미세먼지는 다시 지름이 10㎛보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5㎛보다 작은 미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. PM10은 사람의 머리카락 지름(50~70㎛)보다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기다. PM2.5는 머리카락의 약 1/20~1/30에 불과할 정도로 작은 크기이다.

미세먼지(PM10, PM2.5)를 어떻게 구분해 부를지를 놓고 '부유먼지', '호흡성 먼지' 등 다양한 용어가 검토됐다. 이미 국민 대다수가 PM10은 미세먼지, PM2.5는 초미세먼지로 용어를 사용하고 있어, 입자 지름이 10㎛ 이하인 먼지는 '미세먼지', 입자 지름이 2.5㎛ 이하인 먼지는 '초미세먼지'로 구분하고 있다.

√ 입자의 지름이 10마이크로미터 이하인 먼지(PM-10: 미세먼지)

√ 입자의 지름이 2.5마이크로미터 이하인 먼지(PM-2.5: 초미세먼지)

이처럼 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머물다 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동해 들어감으로써 건강에 나쁜 영향을 미친다. 

세계보건기구(WHO)는 미세먼지(PM10, PM2.5)에 대한 대기질 가이드라인을 1987년부터 제시해왔고, 2013년에는 세계보건기구 산하의 국제암연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer)에서 미세먼지를 사람에게 발암이 확인된 1군 발암물질(Group 1)로 지정했다.

▲ 미세먼지의 성분 <출처: 환경부>

미세먼지를 이루는 성분은 그 미세먼지가 발생한 지역이나 계절, 기상조건 등에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로는 대기오염물질이 공기 중에서 반응해 형성된 덩어리(황산염, 질산염 등)와 석탄‧석유 등 화석연료를 태우는 과정에서 발생하는 탄소류와 검댕, 지표면 흙먼지 등에서 생기는 광물 등으로 구성된다.

전국 6개 주요지역에서 측정된 미세먼지의 구성 비율은 대기오염물질 덩어리(황산염, 질산염 등)가 58.3%로 가장 높고, 탄소류와 검댕 16.8%, 광물 6.3% 순으로 나타났다. 국내 미세먼지 발생분이 적은 백령도에서는 탄소류와 검댕의 비율이 상대적으로 낮았다.

▲ 미세먼지의 발생원 <출처: 환경부>

미세먼지 발생원은 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분된다. 자연적 발생원은 흙먼지, 바닷물에서 생기는 소금, 식물의 꽃가루 등이 있다. 인위적 발생원은 보일러나 발전시설 등에서 석탄‧석유 등 화석연료를 태울 때 생기는 매연, 자동차 배기가스, 건설현장 등에서 발생하는 날림먼지, 공장 내 분말형태의 원자재, 부자재 취급공정에서의 가루성분, 소각장 연기 등이 있다.

미세먼지는 굴뚝 등 발생원에서부터 고체 상태의 미세먼지로 나오는 경우(1차적 발생)와 발생원에서는 가스 상태로 나온 물질이 공기 중의 다른 물질과 화학반응을 일으켜 미세먼지가 되는 경우(2차적 발생)로 구분된다.

석탄‧석유 등 화석연료가 연소하는 과정에서 배출되는 황산화물이 대기 중의 수증기, 암모니아와 결합하거나, 자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물이 대기 중의 수증기, 오존, 암모니아 등과 결합하는 화학반응을 통해 미세먼지가 생성되기도 하는데 이것이 2차적 발생에 속한다. 2차적 발생이 중요한 이유는 수도권만 하더라도 화학반응에 의한 2차 생성 비중이 전체 미세먼지(PM2.5) 발생량의 약 2/3를 차지할 만큼 매우 높기 때문이다.

대기오염물질인 휘발성 유기화합물, 질소산화물, 황산화물 등이 미세먼지로 전환되는 과정은 다음과 같다. 우선 자동차 배기가스, 주유소 유증기 등에 많이 포함된 휘발성 유기화합물(VOCs)은 반응성이 강한 물질(OH, O3 등)과 화학반응을 일으켜 2차 유기입자(Secondary Organic Particles)가 된다.

▲ 조리법에 따른 미세먼지 발생정도 <출처: 환경부>

또한 미세먼지는 가정에서 가스레인지, 전기그릴, 오븐 등을 사용할 때 많이 발생한다. 음식표면에서 15~40nm 크기의 초기입자가 생성되며, 재료 중의 수분, 기름 등과 응결해 크기가 커지는 것이다.

미세먼지는 조리법에 따라 발생정도가 다르다. 기름을 사용하는 굽기 및 튀김요리는 재료를 삶는 요리보다 미세먼지가 많이 발생하며, 평소 미세먼지농도보다 최소 2배에서 최대 60배 높다.