국내 연구팀이 초미세먼지를 분석해 그 안에 포함된 독성 물질을 밝혀냈다. 한국, 중국, 몽골의 도시에서 포집한 먼지 시료를 정밀 분석함으로써, 총 600종이 넘는 유해 물질을 식별해냈다는 내용이다.
초미세먼지 유해성 분석의 한계
‘초미세먼지가 인체에 해롭다’라는 것은 잘 알려져 있다. 하지만 이는 상당 부분 단순화된 명제다. 간단하게 예를 들어, 인간의 몸 안에는 무수한 종류의 단백질 기반 물질이 존재한다. 이들은 실제로 다른 분자 구조를 가지고 있으며, 저마다 다른 기능을 수행한다.
마찬가지로, 초미세먼지라고 한데 묶여 불리는 물질에도 수많은 세부 종류가 있다. 무수히 많은 단백질들이 저마다 특성을 갖는 것처럼, 초미세먼지도 어떤 것은 특히 더 위험하다거나, 어떤 것은 상대적으로 덜 위험할 수 있다. 따라서 각각의 성분을 구체적으로 파악하고, 그 특성을 알아보는 것은 상당한 의미가 있는 일이다.
기존까지 초미세먼지 유해성 연구는 주로 미국 환경청(EPA)이 지정한 16종의 PHA(다환방향족탄화수소)를 중심으로 이루어졌다. 해당 물질들이 어디서에 주로 배출되는지, 어느 정도의 위험성을 가지는지를 중점적으로 연구해온 것이다.
하지만 실제 대기 중에는 그보다 훨씬 더 다양한 유기 성분이 존재한다. 또한, 국가마다, 지역마다 환경이 다르고 생활방식이 다른 만큼, 대기 중의 초미세먼지 유해성 및 성분 구성에도 차이가 있을 것이다. 변수에 따라 다른 물질이 섞여 있을 수 있고, 같은 물질이 존재한다고 해도 그 구성 비율이 다를 수 있다는 것이다.
이들을 정확하게 비교·분석하기 위해서는 비슷한 시기에 각기 다른 장소에서 확보한 초미세먼지 샘플이 있어야 하며, 분석 조건도 동일해야 한다. 그래야만 국가별, 지역별, 도시별 차이를 올바르게 도출해낼 수 있기 때문이다. 기존에는 이 부분에 한계가 있을 수밖에 없었다.
유기적인 국내·외 협력 통한 분석
한국기초과학지원연구원(KBSI)이 주축이 돼 수행한 이번 초미세먼지 유해성 연구는 우리나라에서 주도한 국제공동관측 ‘FRIEND 캠페인’을 통해 수행됐다. KBSI 디지털오믹스연구부 장경순 박사 연구팀은 지난 2020년 12월부터 2021년 1월까지 각각 한국, 중국, 몽골의 수도인 서울, 베이징, 울란바토르의 대기에서 PM2.5 초미세먼지 시료를 포집했다.
서울에서는 이화여자대학교 이지이 교수팀이, 베이징에서는 북경대학교 우 지쥔(Zhijun Wu) 교수팀, 울란바토르에서는 몽골 국립대학교 암갈란 나착도르지(Amgalan Natsagdorj) 교수팀이 각각 시료 동시 포집을 도왔다.
한편, 기상정보와 포집한 기체 내 성분 데이터는 국내 환경과학원을 비롯한 각국 협력 연구팀이 자체 수집했다. 초미세먼지 시료에 포함된 PAH를 제외한 다른 화학 성분 관련 정보는 이화여대, 전북대, 부산대 연구팀이 공동 제작한 자료를 기반으로 했다.
포집한 먼지 시료는 동일한 조건에서 고분해능 장비를 사용해 분석했다. 그 결과, 총 646종의 유해한 PHA 및 관련된 유기 화합물을 발견했다. 연구팀은 이 물질들을 이차원 분리 구조로 정밀하게 분리·분석했다.
대기오염 해결 위한 국제 협력 모범사례
이를 바탕으로 연구팀은 각 도시별로 유해 물질의 구성이 다르며, 그 독성에도 차이가 있다는 것을 밝혀냈다. 이는 상대적으로 인접해 있는 국가와 도시라 할지라도, 정밀하게 들어가면 저마다 초미세먼지 유해성과 위험도가 다를 수 있다는 점을 보여준다. 또한, 여러 국적의 기관들이 서로 역할을 나누어 긴밀하게 협력함으로써, 동북아시아 지역 전체의 대기오염 문제를 해결하고자 한 모범 사례라 할 수 있다.
연구팀은 이번 분석 결과를 통해 각 도시별 유해 물질 조성, 해당 물질들의 독성 차이 등을 객관적이고 정량적으로 규명해냈다. 이는 향후 각 지역에 맞는 대기 질 개선 정책을 수립하는 것은 물론, 어떤 물질이 특히 많은지, 또 어떤 물질이 특히 더 위험한지 등의 데이터를 토대로 유해 물질 저감 전략을 세우는 데도 활용할 수 있을 것이다.
KBSI 장경순 박사는 “이번 연구는 동북아 주요 도시의 초미세먼지로부터 수백 종의 유해 물질을 분자 수준에서 정밀 분석하고, 지역별 독성이 어떻게 다른지를 과학적으로 밝혀낸 데 의미가 있다”라며, “앞으로 각 도시별 맞춤형 대기오염 관리 전략 마련 및 국제 공조 체계 강화에 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
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