에어포칼립스(Airpocalypse) 시대
초미세먼지 문제를 바라보면서 드는 질문들
2013년 1월 중국에서 발생한 극심한 대기오염 현상을 본 파이낸셜타임스(FT)는 "에어포칼립스(airpocalypseㆍ공기오염에 따른 대재앙)"라는 용어를 사용하였습니다. 이처럼 극심한 대기오염을 피해 중국을 떠나는 외국인들이 점차 늘어나고 있습니다. 최근 우리나라에서도 초미세먼지에 대한 관심과 우려가 증가하고 있습니다.
1. 초미세먼지의 위해성 발견
초미세먼지가 2013년에 WHO가 규정하는 1급 발암물질이 되었습니다. 그 전부터 초미세먼지의 위해성을 우려하는 목소리는 있었지만, 정부 차원에서 본격적인 대응에 나선 것도 2013년 전후로 추정됩니다. 2012년에는 중국에서 최악의 초미세먼지 스모그가 발생한 것도 영향이 있었을 겁니다. 초미세먼지가 1급 발암물질이 된 데에는 많은 연구가 기초가 되었겠지만, 사실 어떤 메카니즘을 통해 어떤 영향을 미칠지에 대한 위해성 연구는 좀 더 필요한 상황입니다. 미국 환경청에서도 초미세먼지의 위해성을 인정하지만 인체에 영향을 미치는 메카니즘까지는 파악하지 못한 걸로 보입니다. 인위적인 환경문제들이 발생하면서 새로운 물질들이 출현하게 되면서 안정성이 입증될 때까지는 사전적으로 예방하는 것이 중요할 것 같습니다.
2. 초미세먼지의 구성 및 발생원인
초미세먼지는 배출원과 생성경로가 다양하고 복합적입니다. 가장 큰 비중을 차지하는 것이 2차 생성물질인 이온성분으로 전체 PM2.5의 절반에 육박합니다. 이산화황, 이산화질소 등의 1차 오염물질이 대기 중 화학반응을 통해 황산염, 질산염 등의 이온성분으로 바뀌는 것이지요. 이어 여러 난방·소각시설 등의 연소 과정에서 나오는 탄소성분, 자동차 배기가스, 비산먼지 등이 손에 꼽힙니다. 발생 원인이 다양하다 보니 획일적인 방법을 통해서는 초미세먼지 감축이 어렵고 저감 대책의 효과도 직접적으로 금방 나타나지 않는다.
3. 우리 정부의 대응 역사
2004년부터 시작된 초미세먼지 문제
우리나라 환경부가 초미세먼지(PM2.5) 관리를 고려하기 시작한 것은 2004년으로 거슬러 갑니다. 환경부는 2005년에 미세먼지(PM10)을 관리하기 위한 '미세먼지 저감대책'을 발표하였습니다. 당시에 초미세먼지(PM2.5)에 대해서도 별도의 대기환경기준을 설정할 필요가 있다는 말이 나오기도 했지만, 실제로 관리기준이 마련되지는 못하였습니다. 초미세먼지에 관한 논란은 환경부의 '미세먼지 저감대책'이 시작된 2005년 이후에 다시 붉어지기 시작하였다.
2004년 3월~12월간 환경관리공단에서 처음으로 초미세먼지를 공식적으로 측정하고 그 결과를 발표하였다. 도심은 물론 비도심지역에서까지 미국연간환경기준을 넘어섰고(아래 그림 참고), 대기 중 미세먼지 PM10 중 PM2.5가 차지하는 비중이 60%(도심)~40%(비도심) 수준으로 나타났다. 이때도 경유차가 초미세먼지의 배출 주범으로 지목되었고, 경유차 확대를 방지하기 위해서 경유세를 올려한다는 전문가들의 주장도 꽤나 있었다.
2015년부터 초미세먼지 관리 본격화
우리나라에서는 2015년부터 초미세먼지(PM2.5) 관리 기준을 설정하였습니다. 1995년에 대기환경기준에 미세먼지 PM10이 도입된 지 20년 만입니다. 초미세먼지가 중금속, 발암물질 등과 결합하기 쉬워 인체에 유해한 성분이기 때문에 관리의 필요성이 제기된 것입니다. 2015년에 설정된 PM2.5 기준은 일평균 50㎍/㎥ 이하, 연평균 25㎍/㎥ 이하로 세계보건기구(WHO)에서 정한 3단계(강ㆍ중ㆍ약) 권고 기준 가운데 `중'에 해당합니다.
초미세먼지 농도 현황(2012)
2011년부터 환경부는 전국 11개 측정소에서 집계한 PM2.5 측정·분석 결과를 발표하고 있습니다. 집계자료에 따르면 지난해 전체 11개 측정소 중 6개 측정소에서 PM2.5의 연평균 환경기준치인 ㎥당 25㎍를 초과한 것으로 나타났습니다. 지역별로 보면 경기도(의왕시 고천동 측정소)가 32㎍/㎥로 가장 높았고, 제주시(애월읍 봉성리 측정소)가 14.9㎍로 가장 낮은 수치를 기록했습니다. 서울(은평구 불광동 측정소)의 경우 25.2~29.9㎍/㎥로 최근 2년내내 환경기준을 초과했습니다. 중부권과 수도권의 경우 PM2.5의 24시간 평균 환경기준(50㎍)을 초과한 날이 최근 2년간 각각 68일과 63로 다른 지역보다 잦았습니다. 이들 지역에선 8일 연속으로 기준치를 초과한 경우도 있어 도심지역의 초미세먼지 농도가 심각한 것으로 분석되었습니다.
(* 참고로 서울은 해외 주요 도시인 LA(17.9㎍/㎥), 런던(16.0㎍/㎥), 파리(15.0㎍/㎥), 뉴욕(13.9㎍/㎥)과 비교해도 1.5~2배 정도 초미세먼지 농도가 높다.)
경유차가 초미세먼지 발생의 주요 원인인가?
초미세먼지를 줄이기 위해 정부는 경유차의 오염물질 관리에 초점을 맞춰왔습니다. 2005년 당시에 환경부는 경유차를 통해 발생한 초미세먼지의 비중이 66%라고 발표하고 이에 기반한 경유차 관리 대책(배출가스 저감장치 부착, LPG차 개조 등)을 마련하였습니다. 사실 클린디젤(경유)은 온실가스 대응에 집중하였던 2010년 이후부터 급격하게 늘어나기 시작하였습니다. 정유사들이 경유 판매를 확대하기 위한 브랜드 전략의 일환이었습니다. (*링크: http://www.e2news.com/news/articleView.html?idxno=57471) 온실가스 감축에만 집중하다보니 또 다른 오염물질 관리에 대해서는 소홀하게 된 것이지요. 국내에서 경유차 비중이 급격히 증가한 것이 산업계의 지대추구전략에 정부가 포획된 사례 중 하나로 볼 수 있을 것 같습니다.
그러나 경유차는 초미세먼지 문제에 영향이 미미하다고 주장하는 학자들도 있습니다. 서울대 박도명 교수팀은 경유차가 수도권의 초미세먼지(PM2.5) 발생에 기여하는 비중이 1.4%에 불과하다는 연구결과를 발표하면서, 환경부의 초미세먼지 정책 전반에 대한 실효성에 의문을 제기하였습니다. 경유차 외에도 초미세먼지를 발생시키는 데에는 다양한 요인들이 있기 때문에 경유차 대책에만 집중하는 것이 바람직하지 않다는 지적을 한 것이지요. 당시 서울대 연구팀은 중국발 오염물질(황산염, 스모그 에어로졸, 황사 등)이 초미세먼지의 50% 이상 기여하기 때문에 이에 대한 대처가 시급하다고 주장하였습니다. 미국 뉴욕시나 LA, 유럽의 여러 도시들도 서울처럼 자동차가 많지만 미세먼지가 20~30㎍/㎥에 불과한 반면, 서울시의 미세먼지 농도가 60~70㎍/㎥까지 치솟는 것은 자동차 외에 다른 요인이 있을 수밖에 없다고 의문을 제기한 학자도 있습니다. 우리나라에서 경유차와 화석발전소의 영향이 적은 백령도 조차도 해외의 주요 도시들보다 초미세먼지 농도가 높은 것을 고려하면 중국의 영향을 무시할 수 없을 것 같습니다.
2005년 서울대 보건대학원 박도명 교수팀 연구결과초미세먼지 중국의 영향 탓인가?
국립환경과학원은 2013년 3월 '동북아 장거리 이동 대기오염물질(LTP)의 영향평가 최종보고서'를 공개하였습니다. 황과 질산염은 미세먼지나 가스의 형태로 국경을 넘어 산성비와 스모그의 원인으로 토양과 하천을 산성화시키고 호흡기 질환을 일으키는 등 피해를 준다고 합니다. 실제로 중국발 대기오염물질이 늘어나면서 일명 스모그라 불리는 연무 현상도 잦아졌습니다. 기상청에 따르면 2008~2011년 4년 동안 서울에서 연무가 관측된 날짜는 모두 543일로 연평균 136일에 이른다고 합니다. 2002~2006년 연평균 연무 일수가 12.2일이었던 것과 비교하면 해가 갈수록 크게 늘어나고 있는 셈입니다. 대기문제의 특성상 한 국가와 영토에 국한되어 발생하는 것이 아니기 때문에 우리나라 초미세먼지 문제 해결을 위해서는 동북아 3개국의 협력은 꼭 필요할 것으로 보입니다.
중국의 대응
중국에서 초미세먼지 문제는 고도성장기를 겪으면서 발생하였지만, 정부는 마땅한 관리체계를 구축하지 않고 있었습니다. 중국 초미세먼지의 심각성이 대중에 드러나게 된 것은 주중 미국대사관이 초미세먼지 농도를 실시간으로 공개했기 때문입니다. 주중 미국대사관은 2011년 12월 4일 트위터를 통해 4일 밤 7시 베이징시의 PM2.5 농도가 522㎍/㎥를 기록했다고 밝혔습니다. 2012년 1월 10일에도 501㎍/㎥을 기록하는 등 초미세먼지 문제가 심각한 수준이 된 것이죠. 초미세먼지 문제에 대해 중국인들의 반발이 거세지자 중국 정부는 2012년부터 베이징, 톈진, 허베이성 등 일부 지역부터 우선적으로 초미세먼지 기준의 대기오염 측정시스템을 적용하기로 하였습니다. 2012년 1월 16일부터 일부 지역에서 초미세먼지 수치를 실시간으로 발표하기 시작하였습니다. 2013년부터 중국 내 113개 도시로 확대되었고, 2016년부터 전 지역으로 확대한 상황입니다.
중국 정부는 또한 2012년 '청정공기 행동 계획'을 전면 실시하면서 초미세먼지 문제를 해결하기 위한 노력을 기울이고 있습니다. 2015년까지 현재보다 15%, 2020년까지 미세먼지 농도를 현재보다 30%이상 줄여나갈 계획을 세웠습니다. 2020년까지 배기가스를 배출하는 구형 차량 160만 대를 도로에서 퇴출시키고, 베이징 내 모든 시멘트 공장이 문을 닫으며, 2020년까지 총 석탄연료 사용량을 2015년 예측사용량의 62% 수준까지 절감하는 정책 방안을 활용할 예정입니다. 또한 심각한 대기오염원인 정유사, 석유화학 회사, 시멘트 회사, 철강 회사의 공장 신설과 공장 확장을 주요 도시에서는 허가하지 않는다는 방침을 세웠습니다. 중국에선 석탄연료의 사용이 많은 탓에 초미세먼지로 인한 대기오염 수치가 높은 편입니다. 특히 겨울철에 대부분 도시에서 초미세먼지가 기준치를 크게 초과하고 있습니다.
2012년부터 초미세먼지 저감을 위한 대책을 시행하였지만, 2013년 1월 12일 베이징 주재 미국대사관의 초미세먼지 측정치가 886㎍/㎥, 13일에도 700㎍/㎥ 이상이 지속되었습니다. 이러한 상황을 두고 파이낸셜 타임즈가 "에어포칼립스(airpocalypseㆍ공기오염에 따른 대재앙)"라는 용어를 사용한 것입니다. 2013년의 초미세먼지는 습도가 높고, 바람이 적은 날씨로 자동차 배기가스와 석탄 난방 등에서 배출된 오염물질이 도심 지역을 빠져나가지 못하고 누적되면서 벌어진 것이라고 합니다. 당시 중국 전역의 PM2.5 관측 도시 75곳 중 33곳이 300을 넘는 심각한 오염 상태가 발생한 것입니다. 일시적인 문제를 해결하기 위해 공항 폐쇄, 도심 주변 고속도로 폐쇄, 공사장 작업 중단, 산업체 가동 중단 등 특단의 조치를 내렸습니다. 이로 인해 베이징현대자동차도 하루 동안 공장 라인 가동을 중단해야 했습니다. 이러한 일련의 대기오염 사건들로 중국 내에서 산업구조와 에너지 소비 구조의 근본적 전환 필요성이 제기되었습니다. 중국 환경보호부는 유럽연합의 기준에 맞먹는 수준의 자동차 배출량 규제 가이드라인을 발표하였고, 국유기업과 정부 출자기업부터 오염물질 배출 정보를 공개해 전반적인 대기질 개선 노력에 착수하고 있습니다.
참고로 중국의 초미세먼지가 심했을 당시 서울 역시 미세먼지 농도가 12일 108㎍/㎥, 13일 155㎍/㎥, 14일 118㎍/㎥, 15일 117㎍/㎥, 16일 93㎍/㎥으로 높은 수준을 유지하였습니다.
초미세먼지는 수도권에서만 발생?
2012년 서울시 월별 평균 초미세먼지 농도는 1월 35㎍/㎥, 2월 26㎍/㎥, 3월 24㎍/㎥, 4월 22㎍/㎥, 5월 26㎍/㎥, 6월 24㎍/㎥, 7월 18㎍/㎥, 8월 14㎍/㎥, 9월 16㎍/㎥, 10월 18㎍/㎥, 11월 24㎍/㎥, 12월 26㎍/㎥였습니다. 겨울에는 대기의 질이 떨어지고 여름에는 상대적으로 회복되는 셈이다. 김신도 서울시립대 환경공학부 교수는 이런 경향을 “에너지 사용량 증가가 초미세먼지 발생량을 늘리는 것으로 보인다”고 분석했습니다.
보통 경유차가 많은 도심에서 초미세먼지 문제가 발생할 것이라고 생각할 수 있습니다. 그런데 산업도시에서의 초미세먼지 문제는 오히려 더 심각한 수준입니다. 예를 들어, 환경보건연구원에 따르면 창원시의 가음정동과 웅남동은 2010년 1년간 WHO의 초미세먼지 24시간 평균 기준에 초과한 날수가 246일과 265일로 나타났습니다. PM2.5의 평균은 창원시 가음정동과 웅남동은 모두 40㎍/㎥, 진주시 상대동과 양산시 북부동은 각각 34와 31㎍/㎥이었습니다. 이 수치들은 한국 기준 25㎍/㎥를 가볍게 넘긴 것은 물론이고 WHO 기준 10㎍/㎥의 3∼4배에 이릅니다.
석탄화력 발전소의 영향
석탄화력 발전소는 초미세먼지 발생의 주된 원인으로 지목되고 있습니다. 우리나라에서는 전체 발전량의 39%가 석탄화력 발전소를 통해 생산됩니다. 국내에는 총 53기의 석탄화력발전소가 운영되고 있습니다. 이 중 수도권 주변인 충청남도와 인천에 총 32기, 설비용량으로는 국내 석탄화력 발전소의 67%가 위치하고 있습니다.
경유차가 주요 문제라면 경유차 운행이 더 많은 서울이 가장 초미세먼지 농도가 높을 것으로 예상할 수 있습니다. 그러나 서울보다 충청남도의 초미세먼지 농도가 더 높은 것을 알 수 있습니다. 석탄화력 발전소에서 나오는 가스 배출량 총량 자체가 워낙 많기 때문에 발생하는 현상일 가능성이 높습니다. 화력발전소에서 배출되는 질소산화물(NOx)과 황산화물(SOx)이 대기 중에서 화학반응을 일으켜 PM2.5 초미세먼지가 되기 때문입니다. 2차 초미세먼지까지 합치면 석탄화력발전소에서 배출되는 PM2.5가 가장 많다고 지적하는 학자들도 있습니다.
4. 6월 미세먼지저감 특별대책
정부에서는 6월 초 '미세먼지 특별대책'을 내놓았습니다. 사실상 2013년도에 수립한 '2차 수도권 대기환경관리 기본계획'과는 큰 차이는 없었습니다. 다만 몇 가지 주목할 만한 사항들은 있었습니다.
1) 석탄화력발전소와 초미세먼지 발생 사이에 인과관계가 점차 확인되면서 노후한 석탄발전소 10기를 폐기하고, 운영 석탄발전소에 대해서도 배출허용기준을 강화하겠다는 계획을 발표하였습니다. 사실상 기존 2차 계획에서는 석탄발전소에 대한 구체적인 계획은 없었기 때문에 한 단계 발전된 대책이라고 생각합니다. 다만 신규 석탄발전소를 계속해서 추가할 예정이기 때문에 우려의 목소리를 남아 있습니다.
2) 이번 미세먼지저감 특별대책을 통해 비수도권 사업장에 대한 배출 규제가 강화될 것으로 보입니다. 정부는 2017년까지 간접배출물질 부과금 제도를 신설하기로 했고, 2018년에는 질소산화물과 황산화물에 대한 배출허용기준을 추가로 마련할 계획입니다. 수도권을 기준으로 초미세먼지 배출기여도를 살펴보면 경유차가 가장 높습니다. 다만, 전국으로 확대하여 보면 사업장에서 배출하는 초미세먼지 비중이 가장 높은 것을 확인할 수 있습니다. (*출처: 6월 정부합동 미세먼지 특별대책)
5. 에어포칼립스 시대를 대비하는 기업 사례
테슬라에서 에어포칼립스 시대를 대비하여 차량에 Bioweapon Defense Mode를 개발하고 있습니다. Bioweapon Defense Mode는 HEPA필터 시스템을 적용하여 외부의 상황과 관계없이 초미세먼지, 생화학무기, 바이러스 등 오염도를 획기적으로 낮춰 차량 내부를 병원무균실 수준의 공기청정도를 유지하는 기능입니다. 작년 9월 Model X를 공개하면서 이 기능을 함께 발표하였는데요. 지금은 테스트 중이라고 합니다. 아직까지는 이벤트 성격이라고 보여지지만 진짜로 이 기능이 테슬라의 모델에서 실현이 될지는 두고봐야될 것 같습니다. 중국 시장을 타겟으로 이 기능을 넣지 않았을까 이런 생각을 해봅니다.
6. 마치며
초미세먼지가 지금처럼 문제가 된 이유는 환경이 그만큼 더 나빠졌다기 보다는 사람들의 관심도가 더 높아졌기 때문이라고 생각합니다. 과학기술의 발달로 환경문제에 대한 인과관계도 파악할 수 있고, 실시간으로 환경상태도 확인할 수 있게 되면서 인식도 높아진 것이겠지요. 그렇다고 지금 상황이 괜찮다는 것은 아닙니다. 다만 더욱 많은 사람들이 초미세먼지뿐만 아니라 전반적인 삶의 질 차원에서 더 많은 관심을 져보는 계기가 되면 좋을 것 같습니다. 먹고 사는 문제를 해결하기 위해서 달려왔더니 우리가 사는 삶의 환경이 많이 훼손된 경험을 다시 되풀이하는 건 어리석은 것이겠죠. 아직도 경제성장을 최우선 과제로 삼고 의사결정을 하는 분들이 많이 있습니다. GDP 성장률보다 더 나은 삶의 질을 먼저 얘기하는 게 당연한 사회가 언제쯤 올까요.
