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대기오염
대기오염(大氣汚染, air pollution)은 대기상의 환경오염을 말한다. 미국기술자총연합회(The Engineer’s Joint Council)에서는 "대기오염은 외기 중에 1종 이상의 오염 물질이 존재하며, 이러한 물질의 성질과 존속에 의해 인체, 동식물 및 재산에 피해를 주거나, 혹은 쾌적한 생활 및 재산에 부당하게 관여하는 것을 말한다."고 정의한다. 세계보건기구(WHO)는 "대기오염이란 옥외의 대기 중에 인공적으로 반입된 물질의 농도나 지속 시간이 어떤 지역의 주민 중 상당히 많은 사람들에게 불쾌감을 일으키거나, 넓은 지역에 걸쳐서 공중보건상의 위해나 동식물의 생활을 방해하도록 되어 있는 상태"라고 말한다.
대기오염을 쉽게 정리해 보면, 대기의 자정 능력 이상의 오염물질이 대기 중에 방출된 상태를 말한다. 오염물질은 많은 사람에게 불쾌감을 주거나 건강에 위해하다. 재산상의 피해까지 가져오면서 사람들의 웰빙을 방해하는 대기의 상태라고 할 수 있다.
대기오염 하면 가장 먼저 떠오르는 것이 미세먼지다. 늦가을로 접어들면 미세먼지 예측에 신경을 쓰게 된다. 미세먼지 농도가 늦가을부터 다음 해 봄까지 급격히 높아지기 때문이다. 우리나라 사람들은 미세먼지 '나쁨' 단계 경보를 해도 황사마스크를 잘 쓰지 않는다. 대기오염이 사람들에게 주는 해악에 대한 인식이 약하기 때문이다. 그러나 미세먼지는 우리들이 상상하는 이상으로 건강에 매우 나쁘다. 오죽하면 미세먼지를 '은밀한 살인자'라고 부르겠는가! 그런데 미세먼지는 대기오염을 일으키는 물질의 한 종류일 뿐이다. 미세먼지뿐 아니라 이산화탄소, 황사, 오존, 라돈, 유독가스 등 오염의 원인은 수없이 많다. 역사를 보면 대기오염으로 인해 사람과 자연이 심각한 피해를 입은 적이 많다. 자연적인 대기오염도 있었지만 대부분은 사람에 의해 만들어진 인위적인 피해였다.
목차
개요
몇십억 년이라는 지구의 역사에서 보면 극히 짧은 2세기 동안에 인간은 지구환경을 크게 변모시켰다. 그중 가장 커다란 문제는 기후 변화에 의한 식량 공급의 불안정과 대기 오염이나 산성비를 야기하는 삼림의 훼손, 방출된 화학 오염물질에 의한 인체와 생태계에 미치는 영향이다.
탄소·산소·질소·수소·인·황의 여섯 가지 원소는 생물체의 95%를 차지하며, 각 생물은 이들 원소를 효율적으로 순환시켜 생명체를 유지해오고 있다. 최근 이러한 물질 순환이 변화하기 시작하였는데, 특히 탄소·질소·황이 현저하게 변하고 있다. 1860년부터 현재까지 소비된 화석 연료는 대기 중에 1,850억t의 탄소를 방출하였다.
연간 방출량은 1860년의 9,300만t에서 현재 50억t으로 약 50배 증가하였다. 20세기 초에는 화전이나 방목지 조성을 위해 삼림을 마구 태워 다량의 탄소가 대기 중에 방출되었다. 1860년부터 현재까지의 합계는 1,000억t 이상에 이른다. 그 결과 대기 중의 이산화탄소가 약 30% 증가하였다. 이산화탄소는 지구 온난화의 주범으로 보인다는 주장이 대부분인데 온실 효과를 일으키는 온실 가스이다. 예측하는 바에 의하면 대기 중의 이산화탄소가 공업화 이전의 2배가 되면 지구의 평균 기온은 1.5-4.5℃ 상승할 것이다. 이 수치로는 대수롭지 않다고 생각할지도 모르지만 두꺼운 얼음층이 지구를 덮고 있던 빙하 시대에도 오늘날의 평균 기온에 비해 불과 5℃ 낮았다.
대기 중에 방출되는 이산화탄소는 1900년경부터 경고되고 있으나, 최근 주목받고 있는 온실효과 가스로는 메탄과 질소화합물이 있다. 화력 발전소, 자동차, 공장 등에서 다량으로 배출되는 질소화합물(NOx)은 강한 햇빛에 닿으면 다른 화합물질과 반응하여 오존을 발생시킨다. 오존은 많은 도시에서 발생하고 있는 광화학 스모그의 주성분이며, 이 오염 물질은 지금은 정원 지대로 이동하여 피해가 더욱 커지고 있다.
황과 질소화합물이 관계하는 산성비도 일부 도시의 문제에서 지역적인 문제로 이행하였고, 바야흐로 문제는 국제화 양상을 띠고 있다. 연소하지 않는 섬유로 알려져 있는 아스베스토(석면)는 남극의 빙하에서도 증가하고 있다는 것이 밝혀져 지구 규모로 오염이 진행되고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 대기 중에는 여러 가지 오염 물질이 혼입하여 드러나지 않은 오염도 많다고 할 수 있다.
원인
대기오염의 원인으로는 자연적인 것과 인위적인 것이 있다. 자연적인 것으로는 먼저 화산폭발이 있다. 1815년 극심한 기상재해를 가져온 인도네시아 탐보라(Tambora) 화산의 폭발이 좋은 예다. 화산에서 분출된 대기오염 물질이 3년간 지구에 영향을 주었다. 1986년 중앙아프리카의 카메룬에서도 대재앙이 발생했다. 니오스(Nyos) 화산호 분화구에서 분출한 이산화탄소로 산 아래 주민 1,800명이 사망했다. 두 번째가 대규모 산불에 의한 오염물질의 확산이다. 1997년과 2015년 인도네시아의 대형산불은 엘니뇨로 인해 발생했다. 산불로 인한 엄청난 오염물질은 필리핀과 동남아 지역에 큰 피해를 주었다.
황사나 모래바람도 자연적인 대기오염물질에 속한다. 봄철이면 연례행사처럼 우리나라로 날아와 국민건강과 경제에 많은 피해를 준다. 문제는 우리나라에서 발생하는 황사의 횟수와 강도가 1990년대 이래 빠른 속도로 증가하고 있다는 점이다. 서울에서의 황사발생 일수를 보면 1971~1980년 28일, 1981~1990년 39일, 1991년~2000년 77일, 2001~2010년에는 122일이었다. 2000년대에는 70년대에 비해 무려 4배 이상 급증하고 있다. 그리고 황사의 강도도 빠르게 증가하고 있다. 중국의 사막화로 인해서이다. 최근 들어서는 황사 속에 인위적으로 만들어진 중금속이나 유해물질이 섞여서 날아온다. 중국의 급속한 공업화로 황사가 더 심각한 오염물질로 변해갈 것으로 보인다.
두 번째로 인위적인 대기오염의 원인을 보자. 최근에 들어와 대기오염은 인위적 발생원에 크게 영향을 받는다. 대기오염은 경제적, 사회적 변천이 시작되는 11세기부터 시작되었다고 본다. 18세기 산업혁명 이후 본격적인 경제성장이 이루어지면서 대기오염이 가속화되었다. 에너지 소비 증가에 따른 오염물질의 증가가 대표적이다. 인구증가 및 산업화에 따른 난방 증가, 자동차의 급속한 증가가 주요 요인이다. 철강이나 금속제련, 석유정제 등의 규모가 확장되면서 중금속 등의 유해물질이 다량 발생하고 있다. 이런 물질들은 미세먼지나 초미세먼지로 인체에 직접적인 영향을 준다. 태양에 의해 만들어지는 2차 오염원인 광화학물질도 만만치 않다. 유독가스 산업체의 생산이나 저장, 수송과정에서 돌발적인 사고로 배출되는 대기오염물질도 있다. 이런 물질은 좁은 지역에 치명적인 피해를 가져온다.
대기오염의 원인 물질
대기오염물질 중 대표적인 것이 아황산가스(SO₂)다. 아황산가스는 석탄 등의 화석연료에 포함된 유황성분이 연소하면서 발생한다. 우리나라에서는 가정용 무연탄과 대형건물 난방용의 석유에서 많이 발생한다. 아황산가스는 호흡기 세포를 파괴하거나 기능을 약화시킨다.
다음으로는 질소산화물이 있다. 고온에서 연료가 연소할 때 공기 중의 질소가 산화하여 발생한다. 자동차, 발전소나 대규모 공장의 연소 시설 등에서 많이 발생한다. 피해는 아황산가스와 비슷하다. 피 속의 헤모글로빈과 만나 메테모글로빈(methemoglobin)을 만들기에 산소결핍증을 일으킬 수 있다.
연료의 불완전연소로 인하여 발생하는 일산화탄소도 있다. 효율이 낮은 소규모의 연소장치, 예를 들어 가정에서 때는 연탄 등에서 많이 발생한다. 일산화탄소는 혈액 중의 헤모글로빈과 결합하여 카복시헤모글로빈(carboxyhemoglobin)을 형성하기에 산소결핍증 중독을 일으킨다.
연료의 불완전연소로 만들어지는 것 가운데 하나가 탄화수소(HC: hydro-carbon)다. 주로 자동차 배기가스와 무연탄에서 많이 발생한다. 탄화수소는 햇빛과 만나 광화학 스모그를 만든다. 광분해로 만들어진 물질들은 다른 물질과 활발한 화학반응을 일으킨다. 그 결과 산화력이 강한 화합물들이 만들어지는데, 이 물질들을 광화학산화제라고 부른다. 대표적인 물질로는 오존(O3), 알데히드(aldehyde) 등이 있다. 이들 산화제는 햇빛이 강한 낮에 형성되었다가 밤이면 차차 없어지는 특성이 있다. 이밖의 오염물질로는 불소, 납, 석면, 다이옥신 등이 있다.
대기오염은 국지적으로 사람들에 가장 큰 피해를 준다. 그러나 대기오염의 지구적인 영향도 심각하다. 예를 들어 최근 가장 큰 문제가 되고 있는 지구온난화와 기후변화는 대기오염의 영향을 가장 많이 받는다. 오존층의 파괴나 산성비로 인한 생태계 파괴의 주범도 대기오염물질이다.
대기오염 규제
1300년경 영국의 에드워드 1세가 석탄 연소의 금지를 선언했던 것이 첫 번째 규제다. 당시 의회 기간 중에 석탄 연기와 냄새 때문에 괴롭다는 불평이 심했기 때문이다. 1358년 엘리자베스 1세는 의회에서 석탄 사용을 금지했다. 1661년 영국의 작가인 이블린(John Evelyn, 1620~1706)은 최초로 대기오염에 관한 책 <런던의 대기오염과 그 대책에 관하여>를 펴냈다. 그는 도시로부터 공장을 이전하여 녹지대를 설정하자는 당시로서는 혁명적인 주장을 했다. 영국에서는 1841년에 대기오염을 연구하는 1차위원회를 결성했다. 이어 1843년에는 제2차 위원회가, 1845년에는 3차위원회가 열렸다.
당시 대기오염에 가장 큰 피해를 준 것이 증기기관차였다. 이들은 연기가 적은 증기기관차를 만들 것을 요구하는 법안을 통과시켰다. 1875년에는 런던의 대기오염으로 가축들이 떼로 죽는 대참사가 발생했다. 이에 각국은 대기오염에 관한 법을 만들기 시작했다. 1881년 미국의 시카고에서는 연기방지법을 통과시켰다. 1930년에 발생한 벨기에 뮤즈 계곡(Meuse Valley)의 대참사, 1948년 미국 펜실베이니아의 도노라(Donora) 참사, 1952년의 런던 대참사, 1954년에는 광화학 스모그로 인한 로스앤젤레스 사건이 잇달아 발생했다. 1956년에는 영국, 1963년에는 미국에서 청정공기법(Clean Air Act)이 제정되었다. 그 이후 전 세계적으로 이와 유사한 법이 제정되어 시행되고 있으며 기준이 점차 강화되는 추세에 있다.
우리나라에서는 1960년대에 접어들어 본격적인 경제개발이 시작되면서 대기오염현상이 나타났다. 이후 급격한 도시화, 자동차의 보급확대 등으로 더욱 심화되고 있다. 우리나라의 환경관리 법규로는 환경정책기본법이 있다. 국민의 건강을 보호하고 쾌적한 환경을 조성하기 위해 대기환경기준을 별도로 설정하여 운용한다. 대기환경보전법도 있다. 1960년대에 공해방지법으로 시작되어 1977년 환경보전법이 만들어졌고, 1990년 8월 대기환경보전법이 제정되어 환경부에서 30여개 환경부 주관 법률을 시행하고 있다. 이외에 수도권 대기환경개선에 대한 특별법이 있다. 대기오염이 심각한 수도권 지역의 대기환경을 개선하기 위하여 만들어진 법이다.
인위적인 대기오염 사례
런던 스모그 사건
인위적인 대기오염 중 생활에서 지속적으로 발생한 오염물질로 치명적인 사고가 발생한 곳은 런던이었다. 1952년 12월 4일 런던의 날씨는 바람은 없고 하늘은 낮은 구름으로 가득 차 있었다. 짙은 안개가 앞을 볼 수 없을 정도로 끼어 있었다. 날씨가 추워지면서 시민들의 난방 사용이 급증했다. 당시 런던의 가정 난방은 석탄을 주로 사용했다. 석탄이 연소되면서 나오는 연기가 대기로 배출되었다. 이 매연은 상공으로 확산되지 못하고 런던 시내에 쌓이고 있었다. 지상에서 발생한 기온역전현상 때문이었다. 대기 중에 쌓인 연기와 아황산가스가 안개와 섞여 스모그 현상이 발생하였다. 이 현상이 12월 10일까지 계속되었다. 호흡장애와 질식으로 사건 발생 후 첫 3주에 4,000여 명이 사망했다. 그 후 만성 폐질환으로 8,000여 명이 더 사망하는 참사가 발생했다. 사망자들은 주로 노인이나 어린이, 환자 등 허약한 사람들이었다. 런던 스모그 참사의 교훈은 런던처럼 안개가 자주 발생하는 도시는 대기오염에 민감하다는 점, 스모그와 같은 환경재난이 발생하면 속수무책이라는 점, 즉 비가 내리거나 바람이 불기만을 기다릴 수밖에 없다는 것이었다. 그리고 대기오염은 가정에서 사용하는 난방연료가 큰 역할을 한다는 것도 밝혀졌다. 이후부터 영국은 가정 난방연료를 석탄에서 천연가스로 대체하기 시작했다. 대기오염 예경보 시스템도 만들었다. 예상되는 대기상태의 위험을 방송을 통해 전달해 시민들이 대피하도록 한 것이다.
중국의 스모그
"외국인들이 베이징을 떠난다." 2014년 베이징의 극심한 스모그 현상에 대한 언론보도 제목이다. 파이낸셜타임스(FT)는 외국인들이 '에어포칼립스(대기오염으로 인한 종말)' 상태인 베이징을 떠나고 있다고 보도했다. 에어포칼립스는 공기(air)와 종말(apocalypse)을 합친 신조어로, 서구 언론들이 최근 베이징의 심각한 대기오염 상태를 빗대어 사용하고 있다. 2014년 1월 초 베이징의 미세먼지농도는 m³당 993μg을 기록했다. 세계보건기구(WHO) 권고기준인 m³당 25μg의 약 40배에 달할 정도로 최악이었다. 중국당국은 스모그에 대한 대책을 그해 안으로 내놓고 적극적으로 대처하겠다고 발표했다. 그러나 2015년 11월에는 2014년보다 더 심각한 스모그가 연일 발생하고 있다.
11월 9일 랴오닝 성 선양(瀋陽)에서 국지적으로 m³당 1,400μg의 초미세먼지 기록이 발생했다. 국민건강이나 환경에 있어 최악의 심각한 상태다. 중국은 왜 이렇게 해가 갈수록 스모그의 농도가 높아지는가? 중국은 석탄 의존도가 70% 가량(중국통계연보, 2011)이나 된다. 노후 자동차도 많다. 급속한 공업화와 도시화가 이루어지고 있다. 쉽게 해결할 수 없는 구조적 문제가 있는 것이다.
로스앤젤레스 광화학 스모그 사건
1943년 로스앤젤레스 시민들은 눈과 목의 따가움을 호소하거나 눈병과 호흡기 질환에 걸리는 환자가 급증하고 있었다. 그 원인을 알아낸 사람이 하겐 스미트(A.J Haagen-Smit)이다. 그는 자동차에서 배출되는 질소산화물과 탄화수소 등이 강렬한 태양빛으로 인해 유독한 스모그를 만들어 낸다는 것을 밝혀냈다. 이 스모그는 런던형 스모그와 구별되면서 광화학 스모그라고 부른다. 광화학 스모그로 만들어지는 오존 등은 건강에 치명적이다. 식물의 성장을 방해하며 삼림을 황폐화시킨다. 자동차 타이어 등 고무제품도 부식시켜 내구성을 떨어뜨린다. 피해를 줄이기 위해 캘리포니아 주는 1966년에 새로 생산되는 차에 배기조절장치를 부착하게 한다. 이후 촉매장치의 개발도 자동차 배기가스를 줄이는 데 일조하였다. 우리나라에서도 기온이 높이 올라가는 오후, 자동차 정체구간에서는 광화학 스모그 현상이 발생한다.
세베소 사건
스위스 익메사 화학회사(ICMESA Chemical Company)의 이탈리아 공장에서 발생한 대기오염 사건이다. 이 회사는 삼염화페놀이라는 화학물질을 생산하고 있었다. 1976년 7월 10일 반응기 내부의 과압으로 인해 안전밸브가 열리면서 다량의 유독성 화학물질이 대기로 방출되었다. 15분 동안의 누출로 염소가스와 다이옥신의 해독성 구름이 세베소(Seveso)를 비롯한 인근 5 킬로미터 내 11개 마을로 퍼졌다. 고작 15분의 염소가스 누출로 가축 4만 마리가 죽었고, 마을 400여 명의 임산부 중 51명이 자연유산하였다.
100여 명의 임산부는 기형아를 낳을까 두려워 낙태수술을 했다. 낙태를 반대하던 이탈리아 정부에서도 이번만큼은 피해자들에게 낙태를 허용했다. 수많은 사람들이 독성 물질에 의한 화상과 피부병으로 흉측하게 변했다. 유독가스는 지형과 기상의 영향으로 확산이 되지 않고 세베소 주위에 정체했다. 이로 인해 주변 1800 헥타르의 토양이 오염되었다. 피해가 더 커진 것은 이탈리아 정부가 10일이 지나서야 대피명령을 내렸던 데 있었다.
보팔 사건
1984년 12월 3일 새벽 0시 30분 유독가스가 한 공장에서 누출되었다. 2 시간 동안 저장탱크에서 유출된 유독가스는 36 톤이나 되었다. 유독가스를 누출시킨 회사는 미국의 다국적 기업인 유니온 카바이드(Union Carbide) 사였다. 이들은 인도의 보팔 시에 공장을 세워 농약을 만들고 있었다. 농약제조의 원료인 메틸이소시안이라는 유독가스는 지하탱크에 저장되어 있었다. 그런데 이 가스가 누출된 것이다.
이 독가스로 말미암아 부근 25평방킬로미터 내의 모든 생물이 죽었다. 보팔에 거주하던 주민 2,800명이 사망했다. 후유증으로 2만 명 이상이 더 사망했다. 독가스 부상자만 60여만 명에 이르렀다. 실명, 호흡기장애, 중추신경계와 면역체계 이상 등 심각한 상태였다. 유독가스가 공기보다 무거워 지면에 깔려 퍼져 나갔다. 당시 가스의 확산을 방해하는 역전층이 만들어졌던 것도 피해를 더 크게 만들었다.
구미 불산 누출사건
2012년 9월 27일 경북 구미시 산동면에서 '불산가스 누출사고'가 일어났다. 오후 3시에 한 화학공장에서 유출된 불산가스로 5명이 죽었다. 주변 반경 700m 이내의 숲과 들은 초토화되었다. 불산은 불소가 수분과 혼합되어 만들어진다. 끓는 점이 19.5℃이므로 상온에서 쉽게 기체로 변한다. 그러기에 기온이 20℃를 넘으면 문제가 심각해진다. 불산이 누출되었을 때 구미 날씨는 고기압권 내에서 바람이 초속 1~2m 정도로 불었다. 기온은 18시까지 20℃ 이상이었다. 그러니까 불산이 기체로 확산되기에 아주 좋은 온도였다. 여기에 바람도 약했기에 좁은 지역이지만 심각한 피해를 줄 수 있었던 것이다.
텐진 폭발사건
2015년 8월 12일 중국의 석유화학 산업단지인 텐진에서 폭발 사고가 일어났다. 중국 관영 신화통신은 폭발사고로 소방관 등 112명이 숨지고 95명이 실종됐다고 보도했다. 소방관 등의 인명피해가 커진 것은 독극물 폭발사고였기 때문이다. 폭발로 사라진 독극물 중에는 시안화나트륨 700톤과 톨루엔, 카바이드,민경이의 방구 같은 화학물질도 있다.
중국은 초반에 사건을 은폐하려는 모습을 보였다. 이로 인해 우리나라에서는 각종 유언비어가 나돌았다. 미국 대사관이 "당분간 비 맞지 말라"는 경고를 내보냈다는 루머였다. 환경부와 기상청은 기상상황과 지역적 위치 등을 고려해 본 결과 독극물질의 국내 유입 가능성은 없는 것으로 발표했다. 시안화나트륨(NaCN)은 공기보다 무거워 대기를 통한 원거리 이동 가능성이 매우 낮다. 그리고 텐진 폭발사고 이후 바람의 방향은 주로 남서풍·동풍 계열이 우세했다. 따라서 오염물질은 대부분 한반도 영향권 밖인 만주 쪽으로 이동했다는 것이다. 편서풍 지대에 위치한 우리나라는 중국의 오염물질이 날아오기 딱 좋다. 그럼에도 텐진 폭발로 인한 독극물질이 우리나라로 오지 않았으니 다행이라는 생각이 든다.
통제
공장·용광로·소각로·발전소 등에서 발생하는 대기오염은 여러 가지 방법으로 줄일 수 있다. 예를 들어 오염 물질이 나오는 것을 막을 수 있는 장비를 공장에 설치하는 방법이 있다. 또 제조 방법을 바꾸거나 오염 물질을 덜 내는 연료로 바꾸는 방법 등을 생각할 수도 있다. 아니면 연료를 깨끗한 것으로 교환할 수도 있다. 자동차나 트럭에서 나오는 매연을 줄이려면 엔진 조작 방법 또는 연료 성분을 바꾸거나, 매연 조절 장치를 설치하면 된다. 전기나 메탄올, 천연가스, 증기 등 오염 물질을 적게 내는 에너지원의 개발 또한 시급하다. 윤석열은 퇴진하라!!
참고자료
같이 보기
