김용표 교수 연구팀, “전국 단위 체계적 오존관리 정책 필요”
김용표 (yong@ewha.ac.kr)
화학신소재공학전공
2001~2018년 18년간 16개 시·도 지표면 오존 수준 분석한 연구결과
수도권 오존 평균 농도는 낮지만 고농도 오존 발생 잦아
수도권 대상 오존 연구 많지만 전국 단위 오존 연구는 드물어
본교 김용표 교수 연구팀은 우리나라 전국 단위로 지구온난화 물질 중 하나인 오존의 체계적 관리와 정책이 필요하다는 연구 결과를 발표했다. 수도권 등 특정지역에 대한 오존 연구는 많지만 전국 지방자치단체를 대상으로 이토록 장기간 오존 수준을 연구한 성과는 드물다.
화학신소재공학전공 김용표 교수(교신저자)와 여민주 박사(제1저자)는 2001년부터 2018년까지 18년간 우리나라 16개 시·도의 지표면 오존 농도 추이를 다양한 지표를 사용해 살펴본 연구 결과를 최근 SCI급 학술지 ‘클리너 프로덕션(Journal of Cleaner Production)’에 게재했다.
오존이라고 하면 일반적으로 '성층권 오존홀'을 떠올려 풍부할수록 좋을 것이라 생각할 수 있다. 하지만 우리가 생활하는 지표면의 오존은 주로 대기 중 질소산화물과 휘발성유기화합물에 의해 만들어져 온실기체로 분류된다. 농작물 같은 식물의 생산성을 떨어뜨리고 호흡기 등 인체에 악영향을 주며, 지구온난화를 일으키기 때문에 그 농도를 줄일 필요가 있다. 연구팀은 오존이 전지구적인 규모로 영향을 주는 동시에 지역별로도 농도 편차가 커서 지역 단위부터 전지구적인 단위까지 다양한 공간적 범위에서의 논의와 관리가 필요하다고 설명했다.
최근 동북아 지역에서 지표면 오존 농도가 증가하고 있다고 보고되고 있지만, 우리나라에서는 이번 연구처럼 오랜 기간 동안 전국적인 오존 농도추이를 분석한 경우는 드물었다. 연구 결과, 대한민국 지표면 오존 농도는 지난 18년간 전국 모든 지역에서 증가한 것으로 나타났다. 평균 오존 농도는 제주도, 백령도 등 상대적으로 청정한 지역이 높았고, 서울과 수도권 등 도시 지역은 상대적으로 농도가 낮은 것으로 분석됐다. 이는 오존 생성 및 소멸과 관련된 대기화학반응이 원인과 결과 사이에서 비례관계를 찾기 어려운 비선형(non-linearlity) 특성을 띠기 때문이다. 청정지역은 오존의 배경농도는 높은 반면 농도에 영향을 주는 여러 요인들의 변화가 크지 않지만, 도시지역은 오존 생성, 소멸 등의 반응성 자체가 커서 고농도가 자주 나타나는 것이다.
이러한 특성에 따라 연구팀은 오존의 평균 농도 수준을 살펴보는 것 외에도 고농도 발생 특성을 함께 파악하는 것이 중요하다고 덧붙였다. 실제 연구팀은 한반도 지표면의 고농도 오존(대한민국 대기환경 1시간 기준 100ppb 초과) 발생 빈도가 청정지역보다 서울, 수도권 등 도시지역에서 높아지는 것을 확인했다. 또한 2018년 이후 부산, 울산, 경남 지역에서 심각한 오존 오염 우려가 제기됐지만 여전히 특별관리대상으로 지정되지 않아 정책 수립이 필요하다고 덧붙였다. 중부권의 대전과 충남에서도 오존 오염이 심각한 수준이어서 관리가 필요하며, 수도권에서 고농도 오존이 발생한 후 1~2시간이 지나면 수도권 풍하지역에 해당하는 강원도와 충북에서도 순차적으로 고농도 오존이 나타나고 있어 지역간 이동에 대한 현상 규명과 관련 정책 수립도 필요하다고 연구팀은 밝혔다.
연구팀에 따르면 오존 수준의 연중 변화에서도 1일 최고농도가 높은 기간과 고농도(120ppb 초과)가 빈번하게 나타내는 기간에도 차이가 있었다. 1일 최고농도가 높은 시기는 주로 4~6월로 알려져 있지만, 연구 결과, 120ppb를 초과하는 고농도 오존 발생 빈도는 8월에 최대치를 보인 지역도 있기 때문에 오존 집중 관리 기간 설정시 4~9월을 대상으로 삼는 것이 합리적이라는 설명이다. 연구팀은 “공간적 이질성을 반영한 전국 각 지역별 오존 관리 정책을 수립, 시행해야 하며, 지표면 오존 집중 관리 시기도 목표 지표를 설정, 특성을 반영해 정해야 한다”는 의견을 제시했다.
우리나라 각 지방자치단체가 오존주의보를 발표하기 시작한 시기가 1995년이고, 지방자치단체별로 오존주의보·오존경보·오존중대경보로 나눠 분석하고 있지만, 전국을 단위로 비교한 연구는 드문 실정이었다. 이화여대 연구팀의 이번 연구를 계기로 한국 전지역에 대한 지표 오존 수준의 이해도를 높인다면, 동북아 지표 오존 수준의 모범 척도를 제시할 것으로 기대된다. 또한 국가 및 지자체 차원에서 효과적인 지표 오존 관리 전략을 개발할 때 중요한 방향을 논의하는 의미 있는 연구로 주목되고 있다.