미세먼지 문제가 연일 극성이다. 고농도 미세먼지가 도시를 뒤덮고 마스크로 중무장한 시민들의 모습을 보면 어린 시절 소년잡지에서 보던 암울한 미래시대가 현실화된 것 같아 마음이 무거울 뿐이다. 일부에서는 “옛날에도 다 그랬는데 요즘 사람들이 너무 예민해져서 난리법석을 떨뿐”이라는 반응도 있다.

정말 그럴까? 1950년대 런던 스모그 사건이나 1960년대 LA 스모그 사건도 있었으니 분명 먼지와 매연으로 인한 대기오염문제는 새로운 일은 아니다.

우리나라도 1990년대 지금 연무현상이라 부르는 스모그를 안개로 치부한 적도 있었으니까. 그러나 과거 스모그와 지금 우리가 매일같이 만나는 스모그는 질적으로 다르다.

스모그의 원인인 먼지 크기가 과거와 달리 어마어마하게 작아졌다는 점에서 그렇다. 일반적으로 공기 중에 떠다니는 먼지 입자 크기는 머리카락 단면 크기인 70㎛ 이하인데 지금 문제가 되는 미세먼지(PM-10)는 그보다 7배에서 30배 가까이 작은 10㎛∼2.5㎛ 크기이며 이보다 작은 초미세먼지(PM-2.5)와 초초미세먼지(PM-1)는 머리카락 단면 보다 거의 70배나 작아 눈에 보이지도 않는 물질이다. 이제는 심지어 나노 미세먼지(PM-0.1)까지 등장했으니 입자 초소화 경쟁이라도 벌어진 느낌이다.

문제는 미세먼지의 입자 크기가 작으면 작을수록 호흡과정에서 코털이나 기관지 점막에서 미세먼지가 걸러져 체외로 배출되지 않고 폐 또는 혈관을 통해 체내로 직접 침투된다는 점이다. 이렇게 체내 침투된 미세먼지는 호흡기질환이나 뇌혈관 질환의 원인이 된다. 이런 이유로 세계보건기구 WHO는 2012년 미세먼지를 석면이나 벤젠 등과 같은 1군 발암물질로 지정하였다.

과장하고 싶지는 않지만 우리는 지금 발암물질로 가득한 도심에서 살고 있는 것과 다름이 없다. 경제협력개발기구, OECD가 최근 발표한 2017년 기준 국가별 1년 평균 미세먼지 수치를 보면 인도가 가장 심각했고, 뒤를 이어 중국과 베트남, 우리나라, 남아프리카공화국 순이었다고 한다.

가장 미세먼지가 심한 5개 나라에 우리나라가 이름을 올린 것인데, 먼지의 지름이 2.5㎛보다 작다는 뜻인 PM 2.5 수치를 보면, 우리나라는 25.1로, OECD 평균인 12.5보다도 훨씬 높은 수준이다. 인도의 경우는 90.2였으며 중국은 53.5, 베트남은 30.3, 남아프리카공화국은 25.0이었다. 참고로 미국의 연평균 미세먼지 수치는 7.4, 이웃 나라인 일본의 경우는 11.9에 불과했다. 이번에 발표된 게 2017년 기준 자료인 만큼 지난해와 올해에는 미세먼지 수치가 한층 더 악화했을 가능성이 커 보인다.

미세먼지가 가장 나쁜 5개 국가의 공통점은 석탄발전 비중이 OECD 최상위권이라는 점이다. 5위인 남아프리카공화국의 석탄발전 비중은 무려 87.7%에 달하며, 우리나라에 큰 영향을 미치는 중국 역시 비중이 70%에 가깝다고 한다. 우리나라 역시 46.2%로 OECD 회원국 평균인 27.2%는 물론이고, 전 세계 평균인 38.1보다도 훨씬 높은 편이다.

문제는 당분간 우리나라와 중국의 석탄발전소가 늘어난다는 점에서 미세먼지의 개선이 밝지만은 않다는 점이다. 우리나라는 내년에 2기가와트급 석탄발전소에 이어 2021년 2기가와트, 2022년 3기가와트가 추가될 예정이라고 한다.

중국 역시 앞으로 2~3년 동안 석탄발전소가 무려 460여 개가 더 만들어질 계획이라고 한다. 석탄발전과 미세먼지가 직접적인 연관이 있다는 점을 고려하면, 당분간 공기 질이 개선되기는 어려운 것이 아니냐는 우려가 나오는 이유다. 이제는 계속 중국 탓만 하며 미룰 수는 없다. 중국과의 논의는 필수겠지만 보다 근본적인 특단의 대책을 강구해야만 한다. 석탄발전에 대한 재검토 등 대체에너지의 개발을 비롯 기존의 에너지 정책에 대한 전면적인 수정과 대책이 시급히 이뤄져야 한다.

미세먼지는 인간의 호흡기에 큰 악영향을 미치기 때문에 공기오염에 대한 경각심을 갖게 한다. 미세먼지로 인한 질병은 기침과 같은 호흡기 질환에서부터 천식 발작에 이르기까지 다양하다. 호흡 기관에 미치는 미세먼지의 영향은 먼지 입자 크기에 달려 있다.

입자가 작을수록 폐에 더 잘 침투 할 수 있기 때문이다. 폐는 입자가 10 미크론보다 작은 입자를 걸러 낼 수 없기 때문에 PM10 정도의 미세먼지는 폐에 어느 정도 도달한다. 입자가 작을수록 폐에 더 깊숙히 침투 할 수 있으므로 초 미세 입자 (직경 0.1㎛ 미만)는 폐포가 침투하여 매우 천천히 분해되거나 정착(규폐증)될 수 있다.

의학 연구에 따르면 대기 중 PM10 농도가 10 μg /m3 정도 증가하면 호흡기 질환 발병률이 0.5 ~ 5,7 %로 크게 증가하고 사망률이 0.2 % ~ 1,6 %로 증가한다. 독일에서 2001-2004년에 실시한 미세 먼지 코호트 연구는 미세먼지 10 μg / m3 당 사망률이 약 9% 증가하는 것을 관찰했다. 또한 선형 상관관계로 인해 인체에 무해한 미세 먼지 농도는 없는 것으로 나타났다. 유럽 연합(EU)의 경우, 미세한 분진 노출은 인간의 평균 수명을 적어도 1년 이상 단축 시킬 것이라고 발표했다.

최근 연구에 따르면 PM2.5 정도의 미세한 분진은 일반 분진에 비해 인체 건강에 특히 더 위험한 것으로 나타났다. 따라서 향후 미세먼지 측정 및 측정기준이 이러한 먼지 입자에 집중될 것으로 예상된다. 또한 실제 사람들은 실내에서 대부분의 시간을 보내고 있기 때문에 외부 미세먼지 뿐만 아니라 실내 공기 오염도 더 중요한 문제가 될 것이다.

미세먼지를 포함해서 모든 다양한 환경문제들을 해결하기 위한 과정은 동일하다. 먼저, 문제의 정확한 분석이 필요하다.

둘째로 문제 분석 결과를 바탕으로 핵심적 문제를 풀어가기 위한 가장 적합한 해결책을 채택하고 제도화하는 것이다. 셋째로 해당 제도가 잘 운영되는지 검증해서 추가적 문제가 발견되는 경우 제도를 수정하는 것이다.

미세먼지 문제 분석이라고 한다면 미세먼지가 어디서 어느 정도 발생하는지를 확인하는 것이 가장 첫 단계이다. 정부 자료에 의하면 미세먼지는 발전소와 공장 그리고 자동차와 같은 대기오염배출원을 통해 직접적으로 발생하는 이른바 1차 미세먼지가 1/3, 또 대기오염배출시설에서 배출된 황산화물이나 질소산화물 등의 대기오염물질이 대기 가운데서 다른 오염물질등과 화학반응을 하면서 생성되는 이른바 2차 미세먼지가 2/3 정도라고 한다.

그렇다면 1차 미세먼지를 만드는 대기오염배출시설을 규제하고 황산화물이나 질소산화물과 같은 미세먼지를 만드는 물질(미세먼지 생성물질 혹은 전구물질)을 규제하는 방법이 상식적으로는 가장 타당해 보인다. 규제를 하기에 앞서 기존에 얼마만큼의 1차 미세먼지가 배출되었는지, 또 얼마만큼의 미세먼지 생성물질들이 어느 정도의 2차 미세먼지를 어떻게 만들어내는지 그 과정을 파악해야 효율적 규제방식 채택과 사후 검증까지도 가능할 것이다.

비공학도로서 단순하거나 막연하게 생각한다면 미세먼지를 배출하는 주요 배출시설의 배출구에 측정기를 부착하여 실시간으로 미세먼지 배출량을 자동적으로 측정하면 될 것 같다. 그렇지만 현실은 전혀 그렇지 않다. 지금 우리나라에서 미세먼지를 측정하는 방법은 미세먼지가 배출되는 곳에 여과지를 두고 24시간 동안 시료를 채취해서 여과지에 쌓인 물질 가운데 2.5㎛ 크기보다 작은 미세먼지의 질량을 미세저울로 직접적으로 측정하는 중량농도법을 사용한다. 이와 같은 방식으로 정확하게 1차 미세먼지 배출량을 측정할 수 있을까?