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미세먼지 저감대책 효과, 고해상도 상세분석자료로 확인

2021.12.21 정은해 과학원 기후대기연구부장
안녕하십니까? 국립환경과학원 기후대기연구부장 정은해입니다.

오늘 말씀드릴 내용은 초미세먼지 저감의 정책효과를 저희가 대기환경연구소의 정밀관측 자료로 확인했다는 내용입니다.

노후 경유차 조기 폐차 영향으로 수도권 지역에 100㎚ 이하의 입자 그리고 원소탄소 농도가 2018년 대비 감소했고요.

바나듐이나 니켈 같은 초미량물질에 대한 분석을 통해서도 농도를 감소를 확인했고, 이를 통해서 선박연료 유해기준 강화 효과를 확인한 내용이 되겠습니다.

이번 연구는 국립환경과학원 산하의 권역별 대기환경연구소 6곳에서 수행한 것입니다. 이 연구소는 초미세먼지 자체를 측정하는 것에 더해서 농도 변화에 영향을 주는 배출원의 변화의 특성 그리고 어떻게 생성되는지 등을 규명하기 위해서 백령도에 제일 먼저 설치가 됐고요. 순차적으로 수도권, 서울, 중부권 대전, 호남권 광주, 영남권 울산, 제주도에 설치되어 있고 4개가 더 설치되어 있는데 그건 2019년부터 주로 설치되었기 때문에 이번 분석자료에 넣지 않았습니다.

여기서는 초미세먼지 질량 농도나 입자 개수 같은 것 그리고 구체적인 성분들, 황산염이나 질산염, 유기탄소, 원소탄소, 미량금속성분 등을 굉장히 상세하게 측정해서 정밀분석이 가능한 유인측정소라고 볼 수 있겠습니다.

2020년도 초미세먼지 농도 및 배출 변화 특성 연구를 통해서 이번 보도자료를 만들게 되었습니다.

이번 연구결과로 초미세먼지 농도는 2014년 최고 수준 농도를 보인 이후에 지속적으로 감소해서 2020년에 최저 수준의 농도를 보였습니다. 밑에 수치를 참고해 주시면 되겠습니다.

2쪽입니다.

전반적인 감소 추세입니다만 2019년에는 기상 요건 등의 이유로 전년에 비해서 초미세먼지 연평균 농도가 약간 상승했습니다. 그래서 초미세먼지 2차 생성물질, 그러니까 공기 중에 배출된 오염물질이 물리화학적 반응을 통해서 새로이 생성되는 2차 생성물질인 황산염, 질산염, 유기탄소는 대부분 지역에서 농도가 상승했습니다. 2019년에요. 그리고 2020년에 다시 감소한 것입니다.

그러나 자동차 등 화석연료 연소할 때 직접적으로 배출되는 원소탄소, 그러니까 1차 오염물질인데, 이 원소탄소의 경우에는 증가 경향이 보이지 않았고 미량 성분인 바나듐, 니켈 또한 2018년 이후에 아주 급격한 감소 추세를 보였습니다.

수도권 지역의 경우에는요. 원소탄소와 함께 100㎚ 이하 크기 입자의 개수가 줄었습니다. 이것을 통해서 자동차의 배출 입자 영향 감소를 확인할 수 있었는데요. 100㎚ 이하의 크기 입자는 초미세먼지가 2.5㎛니까 그것의 25분의 1, 그리고 머리카락 굵기의 500분의 1 이하인데 주로 경유차에서 배출되는 것으로 알려진 물질입니다.

그런데 수도권하고 백령도의 2018년부터 2020년까지 100㎚ 이하 입자를 시간당으로 어떻게 바뀌는지를 저희가 비교해봤는데 이게 굉장히 재미있는 결과가 나타났습니다. 3쪽을 보시면 되는데요. 예를 들어서, 밑에 그래프를 보시면서 같이 봐주시면 되겠습니다.

수도권의 경우에는 2018년도에는 수도권에는 100㎚ 이하 입자 개수가 출근시간대 8시부터 한 단위부피당 35만 개를 넘어서다가 퇴근시간 이후에는 오후 8시에 51만 개에 근접한 뒤 확 감소하는 이 변동이 매우 큰 효과를 보여주고 있습니다.

이에 비해서 백령도는 거의 직선으로 이 기간 동안 100㎚ 이하 입자 개수가 시간단위로는 크게 변화하지 않는 그런 모습을 보여주고 있습니다.

마찬가지로 수도권의, 수도권과 백령도의 원소탄소 농도도 일 변동이 비슷하게, 그러니까 출퇴근 시간에 증가했다가 밤에 감소하는 그런 효과를 보여주고 있습니다.

다른 지역에 비해서 수도권 지역의 경우에는 노후 경유차 조기 폐차가 굉장히 급격하게 일어났습니다. 5등급 노후 차량 대수가 2008년도에는 93만여 대였는데, 2020년 말에는 55만여 대로 약 41%가 감소해서 이것이 100㎚ 이하 입자 감소에 영향을 준 것으로 저희가 판단하고 있습니다.

다음은 바나듐, 니켈 관련 측정 결과입니다.

이게 선박연료유로 주로 쓰이는 중유를 연소할 때 대기 중으로 배출되는 물질인데요. 이것을 장기적으로 2012년부터 약 10년간 가까이 분석을 했습니다. 2018년 이후에 감소폭이 매우 뚜렷합니다. 그래서 국내외 선박연료유 관련 기준 강화가 영향을 준 것으로 저희가 확인하였습니다.

4쪽입니다.

밑에 그래프를 보시면 뚜렷하게 보일 수 있는데요. 2012년 이후 2017년까지는 권역별 바나듐과 니켈 농도가 매년 일부 증가하거나 소폭 감소했습니다.

백령도의 경우는 보시면 2012년에서 2017년이 오히려 0.22 정도로 증가한 것을 보실 수 있습니다. 그런데 2018년 대비해서 2020년 농도는 바나듐은 83%에서 93%, 니켈은 35%에서 63% 해서 아주 급격하게 감소한 것으로 나타났습니다.

저희가 뒤에 붙임3에 지도 표시가 되어 있는 것을 보시면 확인하실 수가 있는데, 주로 해상으로부터 기류가 유입될 때 바나듐과 니켈의 농도가 높은 것으로 나왔기 때문에 선박에서 사용되는 중유 연소의 영향이 큰 것으로 저희가 추적할 수 있습니다.

이것은 국제해사기구의 선박 황산화물 규제 등 선박관련 다양한 국내외 환경규제의 강화가 바나듐과 니켈의 감소 추세를 견인하고 있는 것으로 저희가 보고 있습니다.

국제해사기구 해양오염방지협약에 따라 국제운항 선박유는 황 함량을 0.5%로 급격히 낮추는 것을 2020년에 시행을 하고 있고요. 뒤에 보시면 우리나라도 해양환경법 시행령에 따라서 연료유에 황 함량 기준을 2019년에 이미 개정했고 2020년에는 국제항해 선박, 2021년에는 국내항해 선박에 대해서 시행하고 있습니다.

또한, 중국은 선박 대기오염물질배출통제구역 진입할 때 0.5%, 기존에 3.5%였거든요. 3.5%를 0.5%로 낮추는 것을 2019년에 시행한 바 있습니다.

이게 왜 선박유 황 함유량하고 바나듐, 니켈이 연관이 되어 있냐면 황 함유량을 강화한 경우에 저황유를 제조하는 과정에서 정제를 거치기 때문에 불순물에 해당되는 바나듐, 니켈이 줄어드는 효과가 나타납니다. 그리고 그 함량을 맞추기 위해서 정제하지 않으면 오히려 더 깨끗한 유를 또 혼합하는 과정에서도 마찬가지로 바나듐과 니켈 함량이 감소하는데, 이는 최근에 미국 등의 논문에서도 국제선박유 관련되는 황 함량 변화가 바나듐, 니켈 농도 감소의 원인이라는 그런 연구결과를 내놓은 바가 있고, 이 연구결과가 정합성이 있다고 할 수 있겠습니다.

그래서 결국 결론적으로 2020년 초미세먼지 상세 성분의 변화 특성 분석을 통해서 저희가 경유차 대책, 선박유 기준 강화 등 미세먼지 저감대책과 관련된 성분의 농도가 대기 중에서 가시적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다는 말씀을 드릴 수 있겠습니다.

그리고 이번에 2020년도 초미세먼지 농도 및 배출변화 특성 연구의 상세자료는 저희 과학원 누리집 자료실에 올해 말에 게재될 예정입니다.

뒤에 붙임이 있는데요. 붙임 보시면 붙임1은 권역별 초미세먼지 상세 성분 농도 현황을 그래프와 함께 표로 저희가 보여드리고 있고요.

붙임2는 원소탄소 농도 및 입자 개수 분포 특성인데, 수도권하고 다른 지역을 비교를 한 겁니다. 수도권이 100㎚ 이하가 줄어드는 것이 뚜렷하게 보이는 데 반해서 백령도라든지 호남권, 제주도에는 그런 경향이 잘 보이지 않는다, 라는 내용이고, 8쪽에 보시면 지역별 배출가스 5등급 차량 감소의 숫자를 2018년 대비 2020년 말로 저희가 그래프로 표현을 했습니다.

붙임3에 '바나듐, 니켈의 특성' 이것을 보시면 이것은 1년간 매 시간 바나듐과 니켈을 측정을 해서 그것을 당시에 유입된 기류하고 함께 분석을 했습니다. 그래서 붉은색으로 또는 진한 색으로 나타내는 지역을 지나는 기류가 들어온 경우에 측정된 농도가 높다. 그래서 진한 표시... 붉은색이나 아주 진한 색으로 보이는 쪽이 해당 지역에 배출원이 존재할 가능성이 있다, 라고 하는 역추적 방식을 저희들이 활용해서 이렇게 표현을 한 것입니다.

그림이 그런데 보시면 약간 오해의 소지가 있는 부분이 이게 백령도... 뒤에 스케일이, 그림으로 표시를 하려고 하다보니까 스케일이 약간 달라요. 앞에 바나듐, 니켈 농도를 보고 확인하시면 되겠지만, 백령도하고 영남권, 백령도는 백령도에 있는 거고 영남권은 울산에 있는데 그쪽에 바나듐, 니켈 농도가 사실 제일 높습니다. 제일 높고, 감소량도 제일 큰 것으로 나타났습니다.

바나듐, 니켈 기간별 농도 증감률, 뒤에 12쪽 보셔도 백령도가 2018년에서 2020년에 -2.2로, 영남권은 -3.58 이렇게 감소하는 율도 가장 높은 것으로 나타났습니다.

이상으로 발표는 마치도록 하고요.

<사회자>
이상으로 미세먼지 저감대책 효과, 고해상도 상세분석자료 확인에 대한 브리핑을 마치겠습니다. 감사합니다.

<끝>
첨부파일

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