가. 꾸준한 대기오염물질 배출 저감 노력에도 획기적으로 개선되지 않는 미세먼지 대기질 문제
｢수도권 대기환경 개선에 관한 특별법｣ 제정(2003), 뺷1,2차 수도권 대기환경관리 기본계획뺸 수립(2005; 2013), ‘미세먼지 예보제’ 전면 시행(2014), 뺷미세먼지관리 특별대책뺸 수립(201 6), 뺷미세먼지관리 종합대책뺸 수립(2017), ｢미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법｣ 제정(201 8), 뺷비상·상시 미세먼지관리 강화대책뺸 수립(2018), 뺷미세먼지관리 종합계획(이하 ‘종합계 획’)뺸 및 뺷미세먼지 고농도 시기 대응 특별대책뺸 수립(2019) 등 2000년대 이후 미세먼지 및 전구물질에 대한 꾸준한 관리 정책 이행 결과 2010년대 초반까지 서울시의 대기오염물질 배출 량과 (초)미세먼지 농도는 계속해서 감소하는 추세를 나타내었다.1) 특히 2011~2013년 기간 동안 연간 25만 톤 수준이던 배출량은 2014년 이후 20만 톤 내외로 감소하였다. 그러나 (초) 미세먼지 농도는 2013년 이후 2016년까지 오히려 상승하는 추세를 보이다가 2017년부터 다시 소폭 감소하긴 하였으나 여전히 연평균 PM2.5 농도 25μg/m3 안팎에서 증감을 반복하며 정체하는 모습을 보이고 있어 대기환경기준인 15μg/m3 농도 목표를 달성하기엔 요원한 상황이 다(그림 1-1 참조). 정부는 매년 구체화·강화된 대책을 내놓고 있으나 획기적인 대기질 개선을 위해서는 기존과는 다른 시각의 접근이 필요하다고 판단된다. 또한 최근 기간의 대기오염물질
1) 국가법령정보센터, “수도권 대기환경개선에 관한 특별법”, “미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법”; 환경부(2005), pp.1-77; 환경부(2013), pp.1-107; 관계부처 합동(2016), pp.1-32; 관계부처 합동(2017), pp.1-37; 관계부처 합동(2018), pp.1-20; 관계부처 합동(2019a), pp.1-19; 관계부처 합동(2019b), pp.1-92.
배출량과 (초)미세먼지 농도의 변동 경향이 불일치하는 것에 대해 정확한 원인 규명을 통해 앞으로 의 대기관리 정책 개선 방향을 제시해야 할 것으로 생각한다.
주: 자료의 연속성 유지를 위해, ’15년부터 공식적으로 추가 산정된 비산먼지 및 생물성 연소 배출량은 제외함.
자료: 국가미세먼지정보센터, “배출량 통합검색”, 검색일: 2020.8.31; 서울특별시 대기환경정보, “기간별 평균”, 검색일: 2020.6.5를 바탕으로 저자 작성.
<그림 1-1> 2001~2017년 기간 동안 서울시 연간 대기오염물질 배출량 변화 추이
나. 미세먼지 대기질과 기상·기후의 관련성
앞 절에서 말한 배출량 변화와 농도 변화의 경향이 일치하지 않는 문제의 원인에 대해 다양 한 시각이 존재하나 최근에는 2010년대 이후 기상 여건이 변화한 것이 주요 원인이라는 주장 이 설득력을 얻고 있으며, 나아가 이러한 기상 여건의 변화가 기후변화로 인한 것이라는 의견 도 제기되고 있다. 이러한 의견들의 배경에는 미세먼지 농도를 결정하는 데 기상과 기후가 중요한 역할을 한다는 전제가 깔려 있다. 미세먼지를 비롯한 대기오염에 기상·기후가 중요한 역할을 한다는 것에 대해서는 전 세계적으로 많은 연구들이 진행되어 왔다.
제1장 서 론 ∣ 3
김용표(2017, pp.5-6)의 선행 연구에서는 미세먼지 농도를 결정하는 데 배출, 외부 유입, 반응 생성, 제거, 외부 유출 등 여러 가지 과정이 복합적으로 작용하며(그림 1-2 참조), 이 중 제거, 외부 유입 및 유출 등의 과정에는 강수, 바람 등 기상조건이 많은 영향을 미친다고 설명하였다.
자료: 김용표(2017), p.5.
<그림 1-2> 미세먼지 농도를 결정하는 과정들
Tai et al.(2010, pp.3976-3984)은 미국 전역에 대한 11년 간의 관측자료를 분석하여 PM2.5 농도와 기상 변수 간의 상관관계를 연구한 바 있다. 온도, 습도, 강수, 순환 등의 기상예 측 인자를 이용한 다중선형회귀(MLR) 모델에 의해 초미세먼지 농도 일일 변동의 최대 50%까 지 설명이 가능하며, 대기 정체 조건 하에서 PM2.5 농도는 평균적으로 2.6μg/m3까지 높아진 다고 분석하였다(그림 1-3 참조).2) 또한 이 연구에서는 전 지구 규모 기후 모델(GCM)을 활용 하여 미래 기후 모의실험을 진행한 여러 연구들에서3) 북반구 중위도 지방에서 장기간 지속되
2) Tai et al.(2010): 양원호(2019), p.22에서 재인용.
는 대기 정체 사례가 빈발할 것으로 예측했음을 들며 온난화된 미래 기후에서 PM2.5 농도가 상승할 것이라고 전망하였다.
주: 위 그림(a)의 단위는 μg/m3, 아래 그림(b)의 단위는 일(day)임.
자료: Tai et al.(2010), p.3980.
<그림 1-3> 대기정체일과 대기정체 없는 날의 PM2.5 농도 차이(위)와 미국 지역별 연평균 대기 정체일 수(아래)
한편 한반도를 비롯한 동아시아 지역에서의 기후변화와 대기오염의 관련성에 대한 연구도 최근 상당수 진행되고 있다. 2013년 1월에 중국에서 발생한 심각한 고농도 미세먼지 사례를 분석한 Zou et al.(2017, p.2)에 따르면 2012년 겨울 온난화의 영향으로 북극 빙하가 녹으면
3) Mickley et al.(2004); Murazaki and Hess(2006); Wu et al.(2008): Tai et al.(2010), p.3982에서 재인용.
제1장 서 론 ∣ 5
서 증발산량이 증가해 시베리아 지역에 폭설이 내렸고, 이로 인해 증가된 눈 덮임 면적이 지표 온도를 상승시켜 시베리아 고기압이 악화되었으며, 이로 인해 약해진 북서계절풍이 동북아 지역 대기 정체의 원인이 되어 유례없는 고농도 미세먼지 현상이 발생하였다고 유추하였다(그 림 1-4 참조).
자료: Zou et al.(2017), p.2. 재구성.
<그림 1-4> 2013년 1월 중국 미세먼지 고농도 사례와 기후변화의 연관성 분석 연구 결과
한국의 미세먼지 농도와 기상 및 기후의 관련성에 대한 선행 연구들도 최근 일부 진행되었다.
Kim et al.(2017, pp.1-7)은 기상조건에 의한 영향을 제거한 모델링 결과를 이용하여 최근 기간 배출량이 감소한 데 반해 미세먼지 농도가 상승한 원인이 기상의 영향, 특히 풍속 약화의 영향인 것으로 추정하였다. 이현주 외(2018, pp.423-433)의 연구는 고농도 미세먼지 사례와 연관된 기상 변수들(500hPa 지위고도, 500hPa 동서방향 바람, 850hPa 남북방향 바람)을
이용하여 한반도 미세먼지 지수(KPI)를 개발하였으며(상관계수 약 0.32로 미세먼지 농도 변화
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자료: 환경부(2019), p.15.
<그림 1-5> 미세먼지관리 종합계획(2020-2024) 개요
또한 최근 들어 정부는 비상저감조치와 계절관리제를 도입하여 연간 대기오염물질 배출량과 연평균 미세먼지 농도 등에 목표를 두고 추진하는 상시 대책 추진과 함께 고농도 발생 당일 및 빈발하는 계절에 강화된 조치를 시행하고 있다(그림 1-6 참조). 이처럼 정교화·입체화되고 있는 대기질 관리 정책 변화 동향에 발맞추어 연평균, 계절별 및 월별, 고농도 발생일 등 다양 한 각도에서 기상과 대기질 간의 관련성을 파악할 필요가 있다.
자료: 환경부(2019), p.22.
<그림 1-6> 계절관리제 및 비상저감조치 도입
현재 수행되고 있는 다수의 대기질 관련 분석 및 정책 연구 과제들의 경우 기후변화가 대기