한국표준과학연구원 화학의료표준본부 가스분석표준센터 정 진 상 박사(책임연구원)
1. 학 력 : ▲ 2003 한동대학교 건설환경공학과 학사 ▲2009 광주과학기술원 환경공학과 박사
2. 경력사항 : ▲일본 홋카이도대학 저온과학연구소 JSPS 연구원 ▲과학기술연합대학원대학교 부교수
3. 전문분야 : ▲ 초미세먼지 물리화학조성 분석 및 표준물질 개발 ▲독성가스 분석법 및 표준물질 개발 ▲ 대기환경 측정장비 개발
5. 발표논문 및 특허 : ▲“Chemical characterization of the long-range transport of firework/firecracker emissions over the Korean Peninsula: A novel indicator of Asian continental outflows”Atmospheric Environment 2018. 04. 등 SCI급 논문 39편 ▲“일체형 다파장 원격 시정측정기” 특허 10-21731884 등 국내특허 3건
<중국 초미세먼지 한반도 유입 추적에 성공하다>
한국표준과학연구원 가스분석표준센터 정진상 책임연구원팀이 중국 춘절 기간 사용한 폭죽이 한반도에 영향을 미치는 사실을 초미세먼지의 화학적 분석을 통해 최초로 규명했다. 한반도에 미세먼지의 주요 원인인 ‘중국발’ 초미세먼지에 대해 중국의 ‘모르쇠 정책’에 일침을 가할 수 있는 과학적 근거를 마련한 것이어서 그 의미가 남다르다.
초미세먼지는 지름 2.5 ㎛(마이크로미터) 이하의 먼지를 의미한다. 주로 화석연료나 바이오매스를 태울 때 발생한다. 미세먼지의 4분의 1 규모로 입자 크기가 매우 작아, 코나 기관지에서 잘 걸러지지 않고 인체에 축적되어 각종 질병을 유발하는 것으로 알려졌다.
<중국과 한국의 생활 차이를 발견하다>
연구팀은 폭죽 및 바이오매스 연소 ‘지시물질’을 이용한 추적기법을 사용해서 중국발 초미세먼지의 한반도 유입을 증명하기로 했다. 지시물질이란 오염원마다 독특하게 배출되는 물질을 말한다. 다른 배출원에서는 찾아볼 수 없는 고유의 물질이다.
연구팀은 우선 이런 지시물질을 쉽게 찾을 수 없다는 사실을 깨달아야 했다. 한국과 중국은 생활방식이나 문화적 공통요소가 많아 오염원 배출에서도 유사점이 많았다. 고민이 깊었다. 연구팀은 한국과 다른 중국의 문화 활동에 주목했다. 특히 중국인은 명절에 화약을 다량 함유한 폭죽을 많이 사용한다는 사실에 초점을 맞춘 연구를 진행했다.
폭죽과 관련된 특정 물질이 한반도에 유입되고 초미세먼지의 농도에 영향을 주는 것으로 증명된다면 발생원과 유입경로, 영향을 받는 지역을 자연스럽게 확정할 수 있고 분석을 통해 과학적으로도 증명될 수 있다고 확신하게 됐다.
<중국발 초미세먼지를 추적하다>
연구진은 매년 1월에서 2월 사이 한반도 미세먼지 농도가 높아지는 현상과 중국 최대 명절인 춘절의 상관관계를 분석하기 시작했다. 분석에 따르면 2017년 1월 말 중국 춘절이 시작되면서 한반도의 초미세먼지는 나쁜 수준으로 상승했다. 화학적 분석에 따르면 이 기간에 국내 대기 중 칼륨 농도가 평소보다 7배 이상 높아졌지만 레보글루코산의 농도는 변화가 없다는 사실도 밝혀냈다.
이번 연구를 위해 정진상 책임연구원팀은 우선 초미세먼지를 구성하는 물질인 칼륨과 레보글루코산을 실시간 측정하는 시스템을 개발했다. 칼륨은 폭죽과 바이오매스가 연소하는 과정에서 모두 배출되지만, 레보글루코산은 바이오매스 연소에서만 배출된다. 특정 지시물질 유무를 관찰하기 위해 분석 장비를 먼저 개발하고 관찰에 나선 것이다. 연구팀의 이러한 시도는 주요했다. 중국에서 사용한 폭죽에서 발생한 칼륨이 한반도에 유입된 사실을 증명하는 데 성공한 것이다.
<과학적 증명은 어떻게?>
■ 폭죽 및 바이오매스 연소 지시물질을 관찰하다
대기 중 칼륨은 대부분 폭죽과 바이오매스 연소에서만 배출되고, 레보글루코산의 경우 바이오매스 연소에서만 배출된다. 즉 칼륨 하나만으로는 폭죽과 바이오매스 연소의 구별이 불가능하다. 따라서 두 가지 지시물질을 실시간 측정하면 배출원을 추적할 수 있었다.
■ 칼륨과 레보글루코산의 실시간 측정기 개발
대기 중 존재하는 칼륨과 레보글루코산을 흡입한 다음, ‘미세먼지 액화포집기’를 통해 물에 녹여 실시간으로 분석기에 전달했다. 이온크로마토그래피로 레보글루코산을 분석할 수 있는 기법을 확립했다. 이후 두 대의 이온크로마토그래피 장비를 이용해 물에 녹아있는 칼륨과 레보글루코산을 실시간으로 분석할 수 있었다.