SDI정책리포트/대기질 관리 패러다임의 변화
[시정일보]서울의 대기질 문제는 이산화황(SO2), 일산화탄소(CO) 등 1차 오염물질보다는 오존(O3), 이산화질소(NO2), 미세먼지(PM10) 등 2차 오염물질이 문제시되는 선진국형으로 변하고 있다. 2차 오염물질은 생성 및 소멸과정이 복잡하게 얽혀 있어 관리가 까다로울 뿐 아니라 상호밀접하게 연관돼 있다. 따라서 개별 오염물질 관리에 집중하는 기존의 대기관리 방식은 1차 오염물질 관리에는 효과적이지만 2차 오염물질 관리 방식으로는 부적합하다는 지적이 나오고 있다. 그 동안 서울시는 미세먼지(PM10)와 이산화질소(NO2)를 중심으로 적극적인 저감방안을 추진해 왔으며, 어느 정도 효과가 있는 것으로 조사됐다. 이제는 오존(O3)까지 포함한 대기관리를 위해 통합적인 대기관리 방법을 모색할 필요가 있다.
Ⅰ. 서울의 대기질 현황과 과제
대기오염물질은 생성과정에 따라 1차 오염물질과 2차 오염물질로 분류된다.
1차 오염물질은 오염원에서 직접 대기로 방출되는 물질로 방출 즉시 대기를 오염시킨다. 이산화황(SO2), 일산화탄소(CO), 납(Pb), 도로비산먼지 등의 성분이 해당한다.
2차 오염물질은 1차 오염물질이 대기 중에서 물리·화학적 변환으로 생성되는 오염물질로 오존(O3), 이산화질소(NO2), 황산염, 질산염 등 일부 미세먼지 성분이 해당한다.
서울의 대기문제는 1차 오염물질보다는 2차 오염물질이 문제시되는 선진국형으로 변화하고 있다.
서울의 대기 오염도는 이산화황(SO2), 일산화탄소(CO) 등 1차 오염물질이 선진국 수준에 도달해 환경기준 이하로 유지되고 있고 오존(O3), 이산화질소(NO2), 미세먼지(PM10) 등 2차 오염물질은 장·단기 환경기준 초과 사례가 꾸준히 발생하고 있는 추세다. 또 오존(O3)은 광화학 반응이 활발한 5~8월에 단기환경기준을 초과하는 사례가 지속적으로 발생하고 있으며 단기기준 초과횟수가 증가하고 있는 상황이다.
2차 오염물질은 생성 및 소멸과정이 복잡하게 얽혀 관리가 까다로울 뿐만 아니라 상호 연관돼 발생한다.
미세먼지(PM10)는 비산먼지처럼 배출원에서 직접 배출되는 1차형과 휘발성 유기화합물(VOC), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등이 대기 중에서 반응해 생성되는 2차형 오염물질로 구성돼 있다. 또 이산화질소(NO2)는 일산화질소(NO)의 산화반응으로, 오존(O3)은 질소산화물(NOx)과 휘발성 유기화합물(VOC)의 광화학 반응으로 생성된다.
이와 같이 질소산화물(NOx)과 휘발성 유기화합물(VOC)은 오존(O3), 이산화질소(NO2), 미세먼지(PM10) 생성에 공통으로 참여해 서로간의 농도에 영향을 준다.
오염물질 개별관리 방식은 1차 오염물질에는 효과적이나 2차 오염물질 관리에는 부적합하다.
기존의 오염물질 개별관리는 각 오염물질을 독립적 물질로 보고, 각 오염물질의 저감방안이 다른 오염물질의 농도에 미치는 영향을 간과해 2차 오염물질 관리에 한계를 보였다.
특히 질소산화물(NOx)과 휘발성 유기화합물(VOC)의 광화학반응으로 생성되는 오존(O3)은 단순히 두 전구(前驅)물질의 배출량을 감소시키는 것만으로는 역효과를 초래할 가능성이 있다. 또 가장 중점적으로 추진하고 있는 자동차 정책들의 경우, 미세먼지(PM10)뿐 아니라 오존(O3)과 이산화질소(NO2)를 생성하는 질소산화물질(NOx)과 휘발성 유기화합물(VOC)의 배출에도 영향을 준다.
이에 따라 미세먼지(PM10)와 이산화질소(NO2) 중심의 대기오염물질 관리에서 탈피해 미세먼지(PM10), 이산화질소(NO2), 오존(O3)을 모두 관리할 수 있는 통합적 대기관리 방법의 모색이 필요하다.
서울시의 대기관리 방향은 <수도권 대기환경개선에 관한 특별법(2003년 12월 제정)>에 근거해 수립된 ‘수도권 대기환경관리 기본계획’에 기초해 오는 2014년까지 미세먼지와 이산화질소 농도를 선진국 수준으로 개선하는 것을 목표로 설정하고 있다.
그러나 서울시는 오존(O3)에 대한 목표 미설정으로 적극적 대기질 관리의 공백이 우려되고 있는 실정이다.
이를 해결하기 위해서는 1차 대기오염물질 관리에는 효과적이나 2차 대기오염물질 관리에 한계를 보이는 기존의 오염물질 개별관리 방식을 탈피하고, 2차 오염물질(미세먼지, 이산화질소, 오존) 생성의 전구(前驅)물질인 질소산화물(NOx), 휘발성 유기화합물(VOC), 황산화물(SOx) 등의 관리 정책들에 대해서는 상호간에 미치는 복합적 효과를 평가해 정책의 우선순위를 조정하는 통합적 분석과정을 도입해야 한다.
Ⅱ. 효과적 대기질 관리를 위한 전략
오존(O3), 미세먼지(PM10) 등 2차 오염물질은 각각의 환경기준 달성에 목표를 둔 ‘오염물질 개별관리’(Level 1 단계의 대기질 관리 방식)로는 관리에 한계를 보인만큼 관리 대상 오염물질 상호간의 영향까지도 고려하는 ‘오염물질 통합관리'(Level 2 이상)로 대기질 관리 접근방법의 전환이 필요하다.
특히 2차적으로 생성되는 미세먼지의 대부분이 미세입자인 PM2.5영역에 해당되며 미세입자의 유해성이 거대입자보다 큰 것으로 추정된다. PM2.5는 2015년부터 대기오염물질에 포함돼 본격적인 관리가 시행될 예정이므로 통합관리로의 전환이 필수적이다
이를 위해서는 첫째 통합관리를 위한 인적·물적 기반의 구축이 필요하다.
우선 복잡·다양화되고 있는 대기관리를 위해서는 전문적인 지식 및 기술수준이 필요하므로 자체적으로 연구역량을 갖춘 전문조직을 확보해 미래 대기질 문제에 체계적으로 대응하고, 서울의 대기질은 서울시 자체의 노력만으로 해결할 수 없는 부분이 상당하므로 수도권의 대기질에 영향을 미치는 경기도, 인천시와의 실질적인 공조체계 구축이 필요하다.
또 서울시는 ‘대기모델링 센터’ 설립을 추진해 다양한 2차 오염물질의 반응, 생성, 소멸, 이동을 시뮬레이션해 오염물질의 통합적 평가가 가능한 모델링 시스템을 도입, 상시적인 모델링 체계를 구축해 지속적으로 운영하며 서울 및 수도권 지역 특성에 맞도록 정비해야 한다.
이와 함께 대기질 관리 정책에 따른 건강영향을 예측하고, 그에 따른 경제적인 가치를 추정할 수 있는 ‘건강영향 평가 모델’을 도입, 대기질 관리 정책별 건강편의 분석에 적용해 정책의 우선순위를 결정하고, 대상지역의 인구집단별·지역단위별 대기오염물질의 노출지도 작성을 통해 집중 관리대상 및 지역을 확인한다.
둘째 개별 오염물질의 환경기준 달성인지 대기오염물질로 인한 통합적 위해성 최소화인지에 따라 정책의 우선순위가 달라지므로 대기관리의 궁극적 목표를 재확립하고, Level 1 단계에 있는 기존 대기관리 방법을 Level 2, 3으로 단계적 업그레이드해야 한다. 이와 더불어 향후에는 기후변화까지를 고려해 대기오염물질과 온실가스 통합 관리로 확대되어야 할 것이다.
-최유진/서울시정개발연구원 부연구위원 -
위해성 최소화로 목표 설정
미세먼지·오존 등 통합관리
미국 디트로이트 등 일부 지역에서는 ‘Level 3’의 대기관리 방식을 시도하고 있다.
미국 디트로이트시는 위해성 최소화를 목표로 이 지역에서 문제되고 있는 미세먼지(PM2.5), 오존(O3), 일부 유해물질(air toxic)을 통합관리의 대상으로 선정하고 최적의 저감전략을 개발했다.
통합관리를 위한 전략개발평가는 대기질 모델링과 인체유해성 평가방법을 접목해 시행했으며, 위해성 최소화에 목적을 둔 오염물질 통합관리 방식이 오염물질 개별관리보다 미세먼지(PM2.5)와 오존(O3) 농도 저감 및 인체유해성분석에서 효과적인 것으로 분석됐다.
미국 필라델피아는 미세먼지(PM2.5), 오존(O3), 일부 유해물질(air toxic)을 통합관리의 대상으로 선정하고 위해성 최소화 관점에서 최적 저감전략을 개발, 휘발성 유기화합물(VOC)과 질소산화물(NOx)의 배출량 저감에 대한 세 가지 시나리오(50% NOx 저감, 20% VOC 저감, 50% NOx + 20% VOC 저감)를 적용했다. 이 세 가지 시나리오의 경우, 각 저감전략 적용에 따른 미세먼지(PM2.5), 오존(O3), 유해물질의 농도변화 정도는 유사했으나 위해성 분석 결과는 차이를 보였다.
이와 함께 기후변화와 연계한 대기질-온실가스의 통합관리로까지 연구를 확대하고 있다. 이는 단순히 온실가스 배출량과 연계하는 초보적인 대기질-온실가스 통합관리에서 벗어나 기후변화에 영향을 미칠 수 있는 오염물질들의 광화학적 작용까지 고려하는 통합적 접근 방법이다.
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