하루의 시작으로 미세먼지 예보를 확인하는 것이 일상이 되었습니다. 초미세먼지는 더 이상 단순한 불편함이 아닌 우리 건강에 직결된 문제로 다양한 분야에서 해결책을 찾고 있습니다. 폐 질환부터 심혈관계 질환까지 유발할 수 있는 위험한 물질이라는 사실을 알게 된 후로 저는 이 문제에 더욱 민감해졌습니다. 이 글에서는 현재 개발되고 있거나 실용화된 초미세먼지 저감 기술인 배출원 제어 기술과 도시 환경을 바꾸는 정화 기술, 실내 공기질 관리, 모니터링 기술과 앞으로의 과제를 살펴보고자 합니다.
1. 배출원 제어 기술의 발전
산업 현장에서 배출되는 미세먼지를 차단하는 기술이 놀라운 속도로 발전하고 있습니다. 어릴 적 공장 굴뚝에서 뿜어져 나오는 검은 연기를 보며 숨을 참았던 기억이 있는데 이제는 나노 기술을 접목한 하이브리드 집진 시스템으로 99.9%까지 연기를 제거할 수 있게 되었습니다. 포스코나 현대제철 같은 대형 철강사들이 수천억 원을 투자해 친환경 설비를 구축하고 있다는 소식은 정말 기뻤습니다. 특히 습식 전기집진 기술은 물을 활용해 미세먼지를 응집시킨 후 전기적으로 포집하는 방식으로 실제 테스트에서 95% 이상의 제거율을 보였다고 합니다. 지난해 산업단지 견학을 갔을 때 이 기술이 적용된 시설을 볼 기회가 있었는데 이전의 먼지투성이 환경과는 완전히 달랐습니다. 또한 포집된 미세먼지를 자원화하는 기술도 함께 개발되고 있어 환경과 경제 양쪽 모두를 잡을 수 있다니 놀라웠습니다. 화력발전소에서도 선택적 촉매 환원법(SCR)과 습식 탈황설비(FGD)를 통합한 복합 대기오염 제어 시스템이 도입되고 있습니다. 이산화탄소 포집 기술까지 접목되면 온실가스와 대기오염물질을 동시에 줄일 수 있다니 기후변화와 미세먼지 두 가지 환경 문제를 함께 해결할 수 있는 길이 열리는 것 같아 희망적입니다. 교통 분야도 많은 변화가 있습니다. 과거엔 출퇴근길에 차량 매연으로 목이 아프던 경험이 있었는데 최근엔 가솔린 미립자 필터(GPF)를 사용하면 미세먼지 배출량을 80%나 줄일 수 있다고 합니다. 저온에서도 높은 효율을 유지한다고 하니 우리나라 겨울철 대기질 개선에 큰 도움이 될 것 같습니다. 한 중소기업에서 개발한 PM-NOx 동시저감장치는 노후 경유차의 배출가스를 Euro 6 수준으로 낮출 수 있다고 하는데 이 중소기업의 기술력에 박수를 보내고 싶습니다. 더 놀라운 건 수소버스가 운행하며 공기를 정화한다는 사실입니다. 한 대가 시간당 20kg의 미세먼지를 정화할 수 있다고 하니 마치 달리는 공기청정기 같다는 생각을 했습니다. 수소버스는 조용하고 매연도 없어서 놀라운데 거기다 공기정화까지 한다니 더욱 즐거웠습니다. 이렇게 친환경 대중교통이 늘어나면 도시 대기질이 크게 개선될 것이라 기대됩니다.
2. 도시 환경을 바꾸는 정화 기술
중국의 스모그 타워는 100m 높이의 거대한 공기청정기로 주변 10 km² 지역의 미세먼지를 15% 감소시킨다고 합니다. 처음 들었을 때는 SF 영화 속 이야기 같았지만 서울에서도 유사한 시스템을 볼 수 있습니다. 지난달 청계천을 걷다 미세먼지 클린로드를 보았는데 미세한 물방울이 공기 중 먼지를 가라앉히는 모습이 인상적이었습니다. 이런 시설이 있는 곳은 실제로 제 호흡이 더 편안하게 느껴졌습니다. 한국과학기술연구원(KIST)에서 개발 중인 도시 광촉매 시스템도 흥미롭습니다. 도로나 건물 외벽에 특수 코팅을 적용해 대기 중 유해물질을 분해한다고 하니 도시 전체가 하나의 거대한 공기청정기로 작동하는 셈입니다. 서울 강남구에서 시범 적용된 이 기술이 질소산화물 농도를 20~30% 감소시켰다는 연구 결과를 읽고 정말 놀랐습니다. 앞으로 이런 기술이 더 많은 도시에 적용된다면 어떨까 상상해 봅니다. 그리고 자연의 힘을 활용하는 방법도 있습니다. 학창 시절 교과서에서만 보던 수직 숲 형태의 건물이 이제 현실이 되고 있습니다. 1 헥타르당 연간 168kg의 대기오염물질을 흡수한다는 도시 숲의 효과는 정말 놀랍습니다. 삼나무, 측백나무, 편백나무 등이 미세먼지 저감에 효과적이라는데 지난 주말 방문한 도심 공원에서 느낀 상쾌함이 단순한 느낌이 아니었나 싶습니다. 가죽나무, 은행나무 같은 활엽수도 효과가 좋다고 하니 내 작은 베란다에도 몇 그루 심어볼까 고민 중입니다. 그리고 서울시의 미세먼지 차단숲 사업도 반가운 소식입니다. 도로변과 공해 배출 시설 주변에 여러 층으로 구성된 숲을 조성해 미세먼지 유입을 차단한다고 하니 이런 녹색 방패가 많아질수록 도시 생활이 더 건강해질 것 같다고 생각합니다. 게다가 도심 온도 저감, 소음 감소 같은 부가 효과까지 있다니 일석이조입니다.
3. 실내 공기질 관리의 혁신
코로나19 이후로 실내 공기질에 대한 관심이 더 커졌습니다. 저도 작년에 AI 스마트 공기청정기를 구매했는데 외부 미세먼지 정보를 연동해 알아서 작동하는 모습이 신기했습니다. 실내 공기가 오염되기 전에 미리 작동해서 집에 들어갔을 때 항상 쾌적한 환경을 유지해 줍니다. LG전자, 삼성전자 같은 기업들이 개발한 이런 시스템은 미세먼지뿐만 아니라 이산화탄소, 휘발성유기화합물 등 다양한 오염물질까지 모니터링한다니 든든합니다. 한국기계연구원의 전기유변학적 필터는 전기장으로 필터 기공 크기를 조절한다고 하니 미래에는 더 효율적인 제품들이 나올 것 같습니다. 기존 HEPA 필터보다 전력 소모량은 30% 줄이면서 정화 효율은 99.97%까지 높일 수 있다고 하니 에너지와 건강 두 가지 모두를 챙길 수 있어서 기쁩니다. 환절기만 되면 알레르기로 고생하는 저로서는 이런 발전이 정말 반갑습니다. 그리고 아파트 단지에 도입되는 클린 에어 시스템도 흥미롭습니다. 외부 공기를 필터링해 각 세대로 공급하는 방식인데 환기해도 미세먼지 걱정이 없다니 정말 반가운 소식입니다. 지인이 최근 이런 시스템이 갖춰진 아파트로 이사 갔는데 창문을 열지 않고도 항상 신선한 공기를 마실 수 있다고 자랑하여 부러운 감정이 들었습니다. 다음 이사 때는 저도 이런 시스템이 있는 곳으로 가고 싶다는 생각이 들었습니다. 카이스트에서 개발한 적응형 환기 시스템은 각 공간의 사용 패턴과 사람 수를 고려해 최적의 환기량을 제공한다고 하니 맞춤형 공기질 관리 시대가 오는 것 같습니다. 에너지 소비량도 30% 이상 절감할 수 있다고 하니 환경과 경제적 측면 모두 큰 발전입니다. 아이들이 다니는 학교에도 사물인터넷 기반 공기질 관리 시스템이 도입되고 있다고 하니 안심이 됩니다. 교실별 미세먼지, 이산화탄소 농도를 실시간으로 모니터링하고 자동으로 환기 시스템을 가동한다고 하니 아이들의 건강이 더 잘 보호받을 수 있을 것 같아 안심이 됩니다. 학부모로서 이런 발전은 정말 반갑습니다.
4. 모니터링 기술의 진화
정확한 측정이 중요한데 레이저 산란법 같은 최신 기술이 정확도를 크게 높였습니다. 한국표준과학연구원의 질량 기반 미세먼지 측정 기술은 기존보다 정확도를 20% 향상했다고 하니 놀랍습니다. 서울시의 마이크로 센서 네트워크로 동네별 미세먼지 농도를 실시간으로 확인할 수 있게 되었습니다. 얼마 전 핸드폰 앱으로 우리 동네 미세먼지 농도를 확인했을 때 불과 2km 떨어진 곳과 수치가 달라 놀랐던 기억이 있습니다. 이처럼 세밀한 정보가 있으면 외출 계획이나 활동 범위를 조절하는 데 도움이 됩니다. 그리고 드론을 활용한 3차원 측정도 흥미롭습니다. 고도별 측정이 가능해 미세먼지 이동 경로를 파악할 수 있다고 하니 날씨 예보처럼 미세먼지 예보의 정확도도 높아질 것 같습니다. 지난해 과학관에서 본 대기질 모니터링 드론 시연은 정말 인상적이었습니다. 공중을 날아다니며 데이터를 수집하는 모습이 마치 공상과학 영화의 한 장면 같았습니다. 인공지능 기술도 미세먼지 예측에 큰 변화를 가져오고 있습니다. 딥러닝 알고리즘을 활용한 고해상도 미세먼지 예측 모델이 읍면동 단위의 상세한 예측 정보를 제공한다니 기대가 됩니다. 저처럼 야외 활동을 좋아하는 사람들에게는 정확한 예보가 정말 중요합니다. SKT, KT 같은 통신사들이 개발 중인 실시간 대기질 분석 플랫폼은 위치별 맞춤형 정보와 개인별 노출량까지 계산해 준다고 하니 건강 관리에 큰 도움이 될 것 같습니다. NASA와 한국천문연구원의 정지궤도 환경위성 사업도 기대됩니다. 1시간 간격으로 한반도 주변 미세먼지를 관측해 중국 등에서 유입되는 오염물질을 조기에 감지할 수 있게 되었으니 국가 차원의 대응력이 높아질 것으로 기대됩니다. 얼마 전 뉴스에서 본 위성 이미지는 황사와 미세먼지의 이동을 한눈에 보여주어 정말 인상적이었습니다.
5. 앞으로의 과제와 희망
기술 발전에 기대가 크지만 이것만으로는 부족합니다. 국제 협력, 제도 개선, 시민 참여가 함께 이루어져야 합니다. 특히 중국과의 협력이 중요한데 환경 문제에는 국경이 없음을 실감하게 됩니다. 작년 겨울 중국발 미세먼지로 일주일 내내 마스크를 쓰고 다녔던 경험이 아직도 생생합니다. 주변국과의 공동 연구와 정책 협력이 더욱 강화되길 바랍니다. 그리고 경제적 지속가능성도 과제입니다. 초미세먼지 저감 기술 개발과 보급에는 상당한 비용이 들기 때문에 정부 지원과 민간 투자가 조화롭게 이루어져야 합니다. 하지만 환경 기술이 새로운 산업과 일자리를 창출할 수 있다는 점은 희망적입니다. 친구의 자녀가 최근 환경공학을 전공하기로 했다는데 미래가 밝은 분야라고 생각합니다. 이러한 기술 발전은 단순한 환경 문제 해결을 넘어서 국민 건강 증진과 삶의 질 향상으로 이어질 것입니다. 아이들에게 맑은 하늘을 물려주기 위해 우리 세대가 노력해야 한다는 생각이 듭니다. 매일 아침 미세먼지 앱을 확인하지 않아도 되는 날이 오길 바라며 개인적으로도 대중교통 이용하기, 친환경 제품 사용하기 같은 작은 실천을 계속해야겠습니다. 어제는 오랜만에 맑은 하늘을 보며 딸아이와 공원을 산책했습니다. 깊게 숨을 들이마시는 아이를 보며 이런 순간이 특별한 날이 아닌 일상이 되었으면 하는 바람이 들었습니다. 기술의 발전과 우리의 작은 노력이 모여 모두가 숨 쉬기 편한 세상이 오길 기대해 봅니다.