■ 추천사

미세먼지의 가해자도, 피해자도 모두 우리다. 이를 해결하기 위해서는 우리 모두의 노력이 필요하다. 이 책이 전하는 미세먼지에 대한 올바른 과학적 지식이, 그 무엇보다 강력한 일상의 참여와 실천으로 이어지기를 희망한다.
문길주(미세먼지특별대책위원회 위원장)

우리가 미세먼지를 인식하고 불안해한 지 10년이 지났다. 그동안 미세먼지에 대한 정보가 우리에게 많이 전달되었지만, 과학적으로 명확하면서도 읽기 쉬운 것은 드물었다. 이번에 KIST가 미세먼지의 일생과 그 영향, 그리고 이를 줄이려는 전문가들의 노력을 책으로 잘 정리해냈다. 이 책의 출간이 반갑고 기쁘다.
김용표(이화여자대학교 화학신소재공학부 교수)

맑은 하늘을 되찾을 우리의 과학기술

2010년대에 접어들며 많은 사람이 미세먼지 문제에 관심을 갖고, 정부와 연구 기관 등이 함께 해법을 모색하고 있지만 한국의 공기 질은 여전히 열악하다. 한국은 2019년 OECD 회원국 가운데 초미세먼지 오염도가 가장 높은 나라로 꼽혔으며, 195개국을 대상으로 하는 WHO 조사 결과에서도 하위권을 기록했다. 더구나 기후 위기나 고령화 등의 사회 변화와 맞물려 건강과 사회제도, 지구환경에 대한 미세먼지의 영향력은 더욱 커질 것으로 보인다. 미세먼지 예보를 매일 확인하고, 마스크를 쓰는 것 이상의 대응이 필요해진 것이다.
『미세먼지』는 이처럼 한반도 대기오염 문제의 해법을 찾는 국내 과학기술의 최신 성과들을 살펴보는 책이다. 이 책의 대표 저자 배귀남은 미세먼지가 대중적 관심사로 떠오르기 훨씬 이전인 30여 년 전부터 선도적으로 한국과학기술연구원에서 미세먼지 연구를 수행해온 이 분야 최고의 전문가다. ‘미세먼지 해결사’로도 불리는 그는 지난 2017년부터 2020년까지 연구자 570여 명이 참가해 과학기술정보통신부와 환경부, 보건복지부가 공동 수행한 미세먼지 범부처 프로젝트 사업단장을 역임하기도 했다. 이 책은 미세먼지 범부처 프로젝트를 비롯해서 국내 연구진이 내놓은 다양한 연구 결과를 흥미롭게 풀어낸다.
무엇보다 이 책에 실린 연구 결과들은 국내 대기 환경에 특화된 것으로, 동북아시아에서 발생하는 고농도 초미세먼지 현상의 원인과 현황을 규명하는 데 중점을 두고 있다. 가령 기체 상태의 오염 물질이 대기 중에서 화학반응을 일으켜 만들어내는 ‘2차 생성 미세먼지’는 국내 초미세먼지의 절반 이상을 차지한다. 편서풍을 따라 유입되는 중국발 오염 물질과 국내 오염 물질의 상호작용까지 복잡하게 얽혀 만들어지는 만큼, 효과적인 대응을 위해서는 미세먼지의 일반적 특성과 지역적 특수성이 아울러 고려되어야 하는 것이다. 이 책은 미세먼지가 어디서 어떻게 생성되어 이동하는지, 미세먼지의 물리·화학적 특성은 무엇인지 등의 과학 지식을 다양한 국내 데이터 분석과 함께 제시한다. 또한 미세먼지에 대응해온 사례를 과거에서부터 훑어 내려오며, 계절관리제나 자동차 배출 가스 등급제 등 현재 국내에서 시행 중인 제도를 중점적으로 살펴본다.

미세먼지의 실체에서 고농도 초미세먼지 현상의 원인과 대책,
국내 과학계의 최신 연구에 이르기까지
한반도 대기오염 문제의 해법을 찾는 과학기술의 성과들

이 책은 4부로 구성된다. 1부 「미세먼지의 정체를 밝혀라」에서는 미세먼지의 물리·화학적, 광학적 특성 등을 살펴보며 미세먼지가 무엇인지를 소개한다. 또한 대기오염으로 발생한 역사적 사건들을 돌이켜보면서, 미세먼지가 사회 이슈로 떠오르기까지의 과정을 훑어본다. 한편 미세먼지는 우리 몸에도 해로운 영향을 미치는데, 구체적으로 무엇이 있는지를 따져보며 체계적인 대기 질 관리가 필요한 이유를 함께 이야기한다. 2부 「우리 주변의 미세먼지」에서는 미세먼지가 어떤 원리로 생겨나는지 설명한다. 미세먼지는 사업장과 자동차 등에서 미세먼지 형태로 직접 배출되는 ‘1차 배출 미세먼지’와 대기 중에서 화학반응을 통해 만들어지는 ‘2차 생성 미세먼지’로 나뉜다. 2부는 실내와 실외의 다양한 미세먼지 배출원을 확인하는 동시에, 2차 생성 미세먼지를 발생시키는 광화학반응과 수분 반응의 메커니즘을 과학적으로 해명한다.
3부 「여행을 떠나다」는 미세먼지의 이동을 관측하고, 이를 통해 미세먼지를 과학적으로 예측하는 방법을 제시한다. 공기 중에 떠다니는 미세먼지는 기상 조건에 큰 영향을 받으며, 나아가 기후와도 영향을 주고받는다. 이곳에서는 현대사회에서 풀어야 할 가장 큰 난제인 미세먼지와 기후변화의 상호작용까지 알아본다. 끝으로 4부 「미세먼지 다스리기」는 과거부터 현재까지 세계 주요 국가는 어떻게 대기오염을 관리해왔는지, 우리의 미세먼지 관리는 어떤 방향으로 나아가야 할지 국내외 사례를 비교 설명한다.
여기에 ‘R&D 성과’라는 별도의 읽을거리를 덧붙였다. 1부에서 4부까지 본문에 등장하는 각종 과학 지식은 이 분야 연구자들이 세계 곳곳에서 연구해온 결과물이다. 지금 이 시간에도 연구자들은 보이지 않는 곳에서 미세먼지 문제를 해결하기 위해 연구에 열성을 쏟고 있다. 그중에서 국내 과학계가 다양한 미세먼지 분야에서 수행한 최근 연구를 소개한다. 여기에는 한반도 미세먼지 현상의 중국 기여도 분석처럼 국가 간 협력을 요하는 주제에서부터, 사업장 내 필터 길이를 획기적으로 늘여 효율을 높인 연구처럼 산업 현장에 실제 적용 가능한 주제까지 아우른다.

■ 책 속으로

이 연구소는 2013년 세계 각국의 1,000여 개 연구 결과를 근거로, 대기오염과 암 발병의 상관성이 충분하다고 인정해 대기오염을 112번째 1군 발암물질로 지정했다. 또한 실외 대기오염의 주성분인 미세먼지를 별도로 평가해 113번째 발암물질로 지정했다. 〔……〕 2010년 자료에 의하면, 전 세계적으로 22만 3,000명이 대기오염으로 인한 폐암으로 사망했다. 미세먼지를 구성하는 황산염, 질산염, 광물 같은 화학 성분이 암을 유발한다는 연구 결과는 이후에도 꾸준히 발표되고 있다. (42쪽)

연구진은 뇌신경세포 배양액에 국내 초미세먼지 나쁨 기준에 해당하는 1세제곱미터당 50마이크로그램 농도의 탄소 입자를 넣고, 아밀로이드 베타를 첨가한 뒤 신경전달물질의 변화를 분석했다. 그 결과, 저차원(0차원) 탄소 입자에서는 별다른 반응이 없었지만 고차원(3차원) 탄소 입자에서는 비정상적인 세포 반응을 보였다. 같은 탄소 성분의 미세먼지라도 구조에 따라 질병 원인 물질(아밀로이드 베타)과의 상호작용, 즉 인체에 미치는 영향이 다르다는 사실이 확인된 것이다. (51쪽)

우리나라에서는 이처럼 수치예보 모델링 결과에 예보관의 판단을 더해 최종 예보 등급을 결정하는데, 미국, 영국 등 주요 선진국이 수치예보 모델링 결과를 곧바로 공개하는 방식과는 대비되는 특성이다. 과거 우리나라 예보 모델 정확도가 낮아, 예보관의 판단을 더해 정확도를 올리던 방식이 지금도 유지되고 있는 것이다. 〔……〕 정확도는 계속해서 증가하는 추세다. 2019년에는 79퍼센트까지 향상됐다. 고농도 예보 정확도가 지속적으로 올라가려면 예보 모델의 성능 개선과 함께 예보관의 전문성도 더욱 강화해나가야 한다. (79쪽)

이처럼 대기오염의 원인으로 국외 유입과 대기 정체가 흔히 함께 언급된다. 국외에서 유입된 미세먼지에 국내에서 배출된 오염 물질이 더해지고, 여기에 대기 정체까지 일어나면 대기 질은 당연히 나빠진다. 결국 오염된 공기를 얼마나 빨리 희석해서 미세먼지 농도를 낮춰주느냐가 중요한데, 이를 결정하는 두 가지 기상 요소가 바로 바람과 대기안정도다. (97쪽)

이산화탄소 같은 온실가스가 기후변화에 영향을 준다는 사실은 잘 알려져 있다. 그렇다면 인간이 배출하는 미세먼지는 기후변화와 관련이 있을까. 최근 들어 미세먼지와 기후변화가 서로 영향을 주고받으며 상호작용 한다는 사실이 주목받고 있다. 농경지를 개간하고 화석연료를 사용하는 과정에서 배출되는 미세먼지가 기후에 영향을 주는가 하면, 반대로 여름 또는 겨울철 몬순과 같은 기후 현상이 바람, 기압, 강수량 등을 변화시켜 미세먼지 농도를 올릴 수도 있다. (124쪽)

미국의 대기 질 기준은 보다 작은 크기의 먼지까지 관리하면서 기준 값도 점차 낮아지는 추세로 강화되고 있다. 특히 그 기준을 1차 기준과 2차 기준으로 나눠, 기준치를 다르게 설정한 것이 특징이다. 1차 기준은 어린이, 노약자 같은 대기오염 민감군·취약군 등 공공의 건강을 고려해 설정했고, 2차 기준은 동식물, 농작물, 건축물 보호와 가시거리 감소 정도 등 공공복지를 고려해 책정했다. (146쪽)

고농도 초미세먼지 현상에는 기상 요인과 2차 생성이 주도적인 역할을 한다. 다른 지역에서 유입될 뿐만 아니라, 대기 중에서 복잡한 반응으로 생성되기도 하는 것이다. 따라서 초미세먼지를 근본적으로 해결하려면 과학적 근거를 기반으로 중장기적인 대책이 마련되어야 한다. 즉 기술-정책 중심 배출 관리에서, 과학-정책-기술을 연계하는 배출 관리로 전환할 필요성이 있다. (186쪽)

■ 〈#해시태그_과학〉 시리즈 론칭

인류의 미래는 과학기술이 만든다
〈#해시태그_과학〉 1차분 ‘기후 위기’ 편 2권 출간!

문학과지성사와 한국과학기술연구원KIST이 새로운 과학 시리즈 〈#해시태그_과학〉을 함께 선보인다. 〈#해시태그_과학〉은 우리 사회가 마주하고 있는 첨예한 이슈에 대해 한국 과학기술 연구자들의 관점과 성과를 한눈에 볼 수 있는 시리즈다. 이번에 출간된 1차분 2권은 ‘기후 위기’라는 큰 틀에서 ‘탄소중립’과 ‘미세먼지’라는 주제로 독자들을 찾아간다.
올겨울 “역대 다섯번째로 추운 겨울이 될 것”이란 관측이 나오는 가운데, 북반구 곳곳을 강타 중인 이상 한파의 원인으로 지구 가열이 지목된다. 지구가 뜨거워진 탓에 극지방의 찬 공기를 가둬두던 제트기류가 약화되면서, 중위도지방까지 찬 공기가 내려왔다는 분석이다. 그런가 하면 2100년에는 한반도 대부분이 아열대기후로 바뀔 것이라 전망된다. 기후 위기는 당장 우리 일상에서 체감되는 위협이다.
지구 가열의 원인으로 거론되는 것은 온실가스다. 그렇다면 온실가스와 미세먼지를 다량 배출하는 화석연료를 적게 쓰는 것이 답이겠지만, 말처럼 간단하지는 않다. 경제 활동에는 에너지가 들며, 오랜 기간 정착된 화석연료 기반의 시스템을 하루아침에 바꾸기는 어렵기 때문이다. 경제성장과 기후 위기 억제라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 대안은 어떻게 마련될 수 있을까?
인류의 미래는 이제 과학기술이 좌우한다 해도 과언이 아니다. 〈#해시태그_과학〉은 지금 여기의 사회문제를 풀어나가기 위해 과학기술이 어디까지 도달해 있는지를 확인하는 자리가 될 것이다. 해시태그 기호(#)가 사회 이슈를 주제어로 띄워 올려 대중들을 연결시키는 것처럼, 이 시리즈는 각 분야의 최전선에서 이루어지는 과학기술을 독자들과 연결해나갈 예정이다.