[미세먼지란?] - 미세먼지 정의와 화학적 발생원인

매일같이 계속되는 미세먼지의 습격... 2017년이 들어서 미세먼지가 유독 극성을 부리고 있습니다.

특히 봄이 되면서 중국에서 불어오는 황사에 더해진 미세먼지... 하루하루가 밖에 나가기가 겁이 납니다..

하늘이 미세먼지로 뒤덮힌 광화문 광장의 모습을 보니 숨이 턱턱 막혀오는듯 합니다.

글을쓰는 이 시각 왼쪽 구글어스로 본 미세먼지 현황과 우측 에어비쥬얼로 본 대기 현황....

구글어스와 에어비쥬얼에 대해 더 자세히 알고 싶으면 아래의 링크를 참고하세요

▶ 구글어스 대기현황, 에어비쥬얼(Airvisual) 알아보기

밤새 공기청정기를 꼭! 틀고 자야겠습니다.

이렇듯 매일같이 우리를 괴롭히고 있는 미세먼지.

막연히 몸에 안좋다, 중국에서 오는 중금속 덩어리, 암유발자 등등으로 알고 있는데 오늘 그 정확한 정의와 원인을 살펴보도록 하겠습니다.

1. 미세먼지란 무엇인가?

통상 미세먼지란 그 크기가 아주 작아 눈에 보이지 않는 미세한 물질을 뜻합니다.

특성 성분을 지칭하기 보단 PM(Particulate Matter)이라고 하며 입자성 물질이라 불리웁니다.

미세먼지는 그 입자 크기에 따라서 지름 2.5~10㎛인 일반 미세먼지와 지름 2.5㎛ 이하인 초미세먼지로 구분이 됩니다.

(최근 환경부는 미세먼지=부유먼지, 초미세먼지=미세먼지 로 명칭을 정정한다고 발표 했습니다. 추후에 좀 더 자세히 다루겠습니다^^)

미세먼지의 단위 인 ㎛! 그냥 단순 단위로만 비교하면 1m=1,000mm=1,000,000㎛과 같은데 잘 감이 오지 않습니다.

직관적인 비교를 위해 아래의 사진을 한번 보겠습니다.

사람의 머리카락의 지름이 약 50~70㎛인데 반해 미세먼지(PM10)는 지름이 약 1/5배 입니다.

머리카락에 미세먼지가 붙는다면 약 20개의 미세먼지 입자가 머리카락을 한바퀴를 감을 수 있습니다.

머리카락 한 가닥 길이가 10cm라고 생각 한다면, 머리카락 한 가닥에 붙는 미세먼지는...

길이방향 10,000개 X 둘레 20개 = 약 20만개

의 미세먼지가 붙을 수 있습니다. 상상만 해도 끔찍하네요!!

자 그런데.. 초미세먼지(PM2.5)는 어떨까요?

초미세먼지(PM2.5)는 미세먼지(PM10) 보다도 그 지름이 1/4밖에 되지 않습니다...

그러기에 초미세 먼지로는 위와 같이 10cm길이의 머리카락에 빼곡히 붙는다고 생각을 하면

길이방향 40,000개 X 둘레 88개 = 약 352만개!!

초미세먼지(PM2.5)가 머리카락 붙을 수 있는양..... 어마어마 하네요 ㅜㅜ

즉 머리카락이 나는 모공에 비해 훠~~얼씬 작은 크기의 입자라는 뜻이 됩니다..

이렇게 입자가 작은 미세먼지이기에 우리가 숨을 쉴때 폐나 점막에서 걸러지지 못하고 그대로 폐포로 침투하여 직접적으로 심혈관계에 침투를 할 수 있어 우리의 건강에 큰!! 위협이 되고 있습니다..

또한 대기중 체류 기간 일반 미세먼지(PM10)가 2~3일 인데 반해 초미세먼지(PM2.5)는 그 크기와 무게가 매우 작고 가벼워 약 7일동안 대기를 부유한다고 합니다..

특히 미세먼지(PM10)가 흙먼지, 꽃가루, 포자, 매연, 연소가스 등 1차적인 생성물인 반면

초미세먼지(PM2.5)의 경우 질산염, 환산염, 암모늄 등 화학 생성물질이 대부분을 차지 하며

기관지염, 천식 등 을 유발하며 우리들의 건강을 위협하고 있습니다..

이렇게 작은 암살자인 미세먼지.. 과연 발생원인이 무엇일까요?

2. 미세먼지 발생원인

일반적으로 초미세먼지(PM2.5)의 구성 성분은 위의 도표에서 보듯 약 58% 정도가 황산염, 질산염등으로 구성되어 있습니다. (황산염, 질산염: 황산, 질산으로 부터 생성된 고체성 물질)

석탄, 석유 등 화석연료의 연소에서 나오는 탄소류와 검댕, 황사와 같은 흙먼지로 이루어진 광물 등은 이에 비하면 그 정도가 작습니다.

이러한 2차적인 초미세먼지(PM2.5)가 만들어지기 전 1차적인 미세먼지 발생원이 존재합니다.

자연적인 원인으로는 흙먼지, 바다물의 소금, 식물의 꽃가루 등이 있습니다.

인위적 원인으로는 산불, 소각, 자동차 배기가스, 건설현장, 공장연기 등 매우 다양한 원인이 존재합니다.

이렇게 1차적으로 배출된 오염물질은 대기에서 황산화물, 질소산화물, 암모니아 등 일부 고체 형태와 가스 형태로 존재하게 됩니다.

하지면 여기서 1차 오염물질은 햇빛이나 수분들와 함께 화학반응을 일으켜 2차 미세먼지가 추가로 생성 됩니다..

이 과정에서 화학반응이 일어나기 때문에 더욱 입자가 미세해 지게되어 초미세먼지(PM2.5)가 다량 생성되는 원인으로 작용합니다.

쉽게 말해 1차로 배출된 황산화물, 질소산화물, 암모니아 등은 기체, 액체 상태로 존재를하는 반면 화학반응을 통해 2차 생성된 미세먼지는 황산암모늄, 질산암모늄 등은 고체 상태이기 때문에 미세먼지로 둔갑을 하게 되는 것입니다.

이렇게 2차 발생이 되는 과정은 흔히들 고등학교 화학 시간에 배우게 되는 광학 스모그 과정과 배우 유사합니다.

ㆍVOCs(휘발성 유기화합물):  주로 자동차 배기가스나 주유소 유증기에서 배출되는 반응성이 매우 강한 화합물이며 OH, 오존 등 과 함께 화학반응을 일으켜 2차 유기입자로 탄생하게 됩니다.

ㆍ아황산가스(SO2):  수증기와 반응해 황산이 되며, 황산은 다시 암모니아와 반응하여 황산암모늄으로 변신해 초미세먼지 입자가 됩니다.

ㆍ질소산화물(NO, NO2): 각종 연소과정에서 생성되는 이 물질은 NOx라고 불리우며 대기 중 오존등과 반응해 질산을 생성하고, 이 질산은 암모니아와 반응을 해 질산암모늄으로 둔갑을 하게 됩니다.. 이 역시 고체이기 때문에 미세먼지가 되는 것이죠.

위의 복잡한 화학식들과 과정들이 머리가 아파옵니다ㅎㅎ

간단히 정리를 하자면!

공장 굴뚝, 매연, 소각 등으로 부터 생성된 1차 미세먼지 발생원(PM10, 질산, 암모니아 등 기체, 액체 대기오염 물질)이 만들어 진다.

이 오염물질들이 대기중에서 섞여 햇빛을 받게 되어 2차 미세먼지 생성물이 만들어 진다.
이때 생성되는 2차 물질은 암모늄, 질산염, 황산염 으로써 화학반응 후 고체상태로 존재하게 되고,

화학반응의 결과물인 만큼 그 크기가 매우 작아 초미세먼지로(PM2.5) 불리우게 된다.

정도로 정리가 될 수 있겠습니다.

지금까지 우리를 괴롭히는 미세먼지.. 그 정의는 무엇이며 어디서 부터 시작이 되는 것이고, 어떻게 만들어 지는지 원인을 살펴 보았습니다.

원인을 알면 그 해법 역시도 찾을 수 있으리라 생각합니다.

하루빨리 깨끗해진 한반도의 맑은 하늘을 보길 기원 하면서 포스팅을 마칩니다.

※ 미세먼지의 설명을 위해 환경부에서 배포한 미세먼지 소책자에서 그림을 발췌했습니다.

- 감사합니다. Fin.