니켈, 1·3-부타디엔, 에틸벤젠 등 유해성 큰 물질 배출 많아

울산 여천동은 1급 발암 벤젠 환경기준 초과…측정망 확충 시급

» 울산 석유화학단지의 야경. 울산 산단지역의 유해화학물질 오염도가 매우 높은 것으로 나타났다. wikimapia, 위키미디어 코먼스

주요 8개 항목과 180여 유해물질 측정

현재 우리나라에서 대기오염을 막기 위해 관리하는 오염물질은 크게 대기 환경기준에서 정하고 있는 오염물질과 그 기준으로 정하지 않은 물질로 나눌 수 있다. 대기 환경기준에서 관리하는 오염물질은 현재 8개 물질(이산화황, 이산화질소, 일산화탄소, 오존, 납, 벤젠, 미세먼지-PM2.5, PM10)이며 이 물질 중 납과 벤젠을 제외한 오염농도는 250여개의 도시 대기측정소와 50여개의 도로변 대기측정소에서 연속측정을 통하여 대기환경기준 달성 여부를 감시하고 있다. 

공기 속에는 대기 환경기준으로 관리하지는 않지만 인체에 매우 해롭거나 대기관리에서 중요한 180여개의 오염물질이 더 존재한다. 이들 유해 대기오염물질에는 폐암과 같은 암을 일으키는 물질로 확인된 물질이 많다. 따라서 이들 오염물질의 실태를 파악하기 위하여 대기 중금속 측정망, 유해 대기물질 측정망을 설치해 운영하고 있다.

유해 대기물질 측정망은 인구 50만 이상의 대도시와 대규모 공단지역, 배경 농도 지역에서 운영 중이다. 도시지역은 주거지역 17개소와 상업지역의 4개소, 산업단지 지역은 공업지역에 4개소, 녹지지역과 농림지역은 각각 3개소, 4개소가 설치되어 2015년 현재 32개소의 측정소를 운영하고 있다. 

현재 이 측정망에서는 인체에 유해한 휘발성 유기화합물질(VOCs) 13종과 다환방향족탄화수소(PAHs) 7종을 월 1회(1일) 측정주기로 측정하고 있다. 2010년부터는 벤젠 농도의 대기환경기준 달성 여부를 확인하기 위하여 벤젠 등 유기화합물질 자료는 단계적으로 자동측정 장비로 전환 중이다.

산업단지에 유기화합물질 배출량 많아

» 울산의 한 정유공장 야경. 석유화학 단지 북쪽에 있는 여천동의 벤젠 연평균 농도가 기준치를 넘어섰다. wikimapia, 위키미디어 코먼스

환경부가 작성한 <대기환경연보>에서 드러난 2015년 유해 대기오염물질 중 중요한 유기화합물질의 농도를 보자. 연평균 환경기준이 5㎍/㎥(1.5ppb)인 벤젠의 연평균 농도는 0.45∼7.01 ㎍/㎥(0.14~2.16ppb)의 분포를 나타냈다. 울산 남구 여천동에서 가장 높은 농도를 보이며 연평균 환경기준을 초과하였다. 

톨루엔, m, p-자일렌, 에틸벤젠 등은 유해 대기물질 측정망 대부분의 측정소에서 높게 측정되었다. 오염물질별로 살펴보면 톨루엔의 연평균은 0.16~11.72ppb 수준이었다. m, p-자일렌의 연평균 농도는 0.02~11.42ppb이었으며, 에틸벤젠은 0.02~5.44 PPA의 농도 범위였는데, 대도시 지역에서 농도가 높았고 울산 남구 여천동의 오염이 가장 심했다.

이들 물질의 인체 위해성은 상대적으로 크지 않지만 대기 중에서 오존을 생성하는 기여도가 높아서 오존이 높게 나타나는 광화학 스모그 상태를 줄이기 위하여 배출관리가 필요하다.

측정소별로 유기화합물질 농도 합을 살펴보면, 광주 광산구 하남동, 울산 남구 여천동, 마산 회원구 봉암동 순으로 농도가 높게 나타났다. 광주 하남동과 울산 남구 여천동은 산업단지 내의 측정소이므로 인근 배출시설의 영향이 클 것으로 생각된다.

(그림 1) 유해대기물질 측정소별 연평균 VOCs 분포

충남·전북엔 유해성 큰 화학물질 대기 배출 많아

» 충남 서산시 대산단지 석유화학 공장의 모습. 유해 대기오염물질 배출량은 경기도가 더 많지만 인체 유해성은 충남이 더 높은 것으로 밝혀졌다. 한화토탈

유해 대기오염물질을 관리하려면 대기 중의 오염농도 측정과 함께 어떤 배출원에서 많이 배출되는지를 파악하는 것도 매우 중요하다. 그러나 유감스럽게도 선진국과 같이 유해 대기오염물질의 배출 실태를 전체적으로 파악하지는 못하고 있다. 

현재 우리는 자동차와 같은 이동 오염원과 대도시 지역의 면 오염원의 배출 실태에 대해서는 연구 단계이고, 산업시설에 대해서는 환경으로 배출되는 화학물질의 양을 파악하고자 하는 경제협력개발기구(OECD)의 ‘오염물질 누출과 이동에 대한 보고’(PRTR)에 근거해 유해화학물질의 배출 실태를 취합하고 있다. 즉 유해 대기오염물질은 공식적으로는 산업시설의 배출량만 파악되고 있다. 

2014년 PRTR에 의한 화학물질 배출량 보고서에서는 배출저장·운반시설, 제품 제조공정 및 환경오염 방지시설 등 16개 화학물질 취급(사용, 제조) 과정에서 화학물질 211종 5만 4261t이 환경으로 직접 배출되었는데 이 중 99.5%가 대기로 배출되고 있는 것으로 조사되었다. 2014년 산업시설의 유해 대기오염 물질별 배출량을 살펴보면 자일렌(32.5%), 톨루엔(15.7%), 아세트산 에틸(7.8%) 순서로 많았다. 

지역별로는 <그림2>와 같이 경기(21.6%), 경남(16.2%), 울산(15.8%) 등 3개 지역에서 전체 배출량의 약 50%를 차지했다. 경기는 배출 업체 수가 많고, 경남은 선박 건조업에서 다량 배출되고, 울산은 대규모(대기업 중심) 산업단지에서 대부분 배출된다. 

경기는 펄프나 자동차 등의 업종에서 용제나 희석제로 사용되는 톨루엔, 아세트산 에틸, 메틸에틸케톤, 자일렌 등이 다량 배출되었고, 경남과 울산지역은 운송장비(도장작업)와 화학물질 및 화학제품 제조업종에서 취급하는 자일렌, 에틸벤젠, 톨루엔 등의 물질이 다량 배출되었다. 

(그림 2) 산업시설의 유해 대기물질 지역별 배출량(2014)

그런데 유해 대기오염물질을 물질별 배출량만으로 평가할 수는 없다. 그 이유는 유해 대기오염물질은 물질에 따라 유해성이 크게 차이가 나기 때문에 물질별 위해도를 고려할 필요가 있다. 따라서 미국 환경청에서 대기 위해성 평가에 사용하는 물질별 발암 가능성에 대한 단위 위해도를 적용하여 유해 대기오염물질의 발암성 배출 기여도를 분석하여 보았다. 

이를 살펴보면 물질별 배출량에서는 자일렌과 톨루엔이 가장 많은 양을 차지하지만 물질별 발암 위해도를 고려하면 니켈, 1 3-부타디엔과 에틸벤젠이 가장 큰 위해성 배출 기여도를 보이는 물질이다. 또한 물질별 배출량을 살펴보면 경기, 경남, 울산지역 순서로 많이 배출되지만 물질별 발암 위해도를 고려하면 충남, 전북, 울산지역 순서로 위해성 배출 기여도가 크게 나타난다. 

물질별 위해도를 고려한 지역별 배출 특성을 살펴보면 경기, 울산, 경남 지역은 배출량도 많고 위해성을 고려한 배출기여도도 크다. 그러나 충남과 전북지역은 물질별 배출량은 상대적으로 다른 지역보다 작지만 물질별 위해성을 고려한 배출기여도는 다른 지역보다 크다. 이것은 충남, 전북지역에는 유해성이 큰 화학물질 배출량이 다른 지역보다 많다는 것을 의미하므로 배출관리에 더 많은 관심과 노력이 필요하다.

(그림 3) 물질별 위해도를 고려한 산업시설의 유해대기물질 지역별 배출기여도(2014)

어디서 얼마나 위험한 유해물질이 나오나 알아야

앞으로 유해대기오염의 관리를 위해서 다음과 같은 노력이 필요하다.

첫째, 유해대기오염 측정망의 확충

유해 대기오염측정망은 인체 위해성과 측정 용이성 등을 고려하여 측정 항목과 측정주기를 늘리는 것도 중요하지만 측정소를 확충하는 것이 더 시급하다. 현재 전국 도시지역에서 20개소, 특히 공업지역 4개소에서 유해 대기오염 농도를 측정하고 있는 것은 오염실태를 파악하기에 터무니없이 부족하다. 특히 유해성 배출기여도가 높을 것으로 추정되는 충남, 전북, 울산지역은 현재의 측정망으로는 실제 높은 지점들을 놓치고 있을 가능성이 있으므로 우선적인 측정망 확충이 필요하다. 

» 서울 상공의 대기오염. 자동차 등 이동오염원이 얼마나 건강에 영향을 끼치는지는 아직 조사되지 않고 있다. 김정효 기자

둘째, 유해 대기오염물질 배출량의 파악

유해 대기오염물질을 관리하려면 배출 실태를 파악하는 것이 먼저 필요하다. 현재 산업시설에 대해서만 PRTR을 통하여 배출자료를 모으고 있으나 자동차 등 이동 오염원과 면 오염원의 배출 실태도 조속히 파악하여야 한다. 특히 많은 인구가 거주하는 대도시 지역은 유해 대기오염의 주요 배출원인 이동 오염원에 의한 배출 실태 조사가 시급하다.

셋째, 국가 대기위해성 평가의 준비

유해 대기오염으로 인한 피해를 최소화하기 위해서는 선진국에서 수행하고 있는 국가 대기위해성 평가를 우리도 해야 한다. 이러한 작업은 단시간에 진행하기 어렵기 때문에 장기적인 기획과 기초자료 확보를 꾸준히 서둘러야 한다.

대기환경관리는 2016년 봄 미세먼지 사태에서 볼 수 있듯이 고농도 사태가 발생한 상황에서 단기적으로 대처하는 데는 한계가 있다. 대기 환경관리는 평상시에 꾸준히 대비하여 고농도 발생의 강도와 빈도를 줄여나가야 한다. 

유해 대기오염 관리의 효율성을 높이기 위해서는 국가 대기 위해성 평가를 통하여 우리의 유해 대기오염이 초래하는 인체 위해도는 어느 정도이며 어떤 배출원에서 배출되는 어떤 오염물질이 주요 원인인지 파악하는 것이 먼저 필요하다.

장영기/ 환경과 공해연구회 운영위원, 수원대 환경에너지공학과 교수

<참고 문헌>

1) South Coast Air Quality District, MATES-IV: Multiple air toxics exposure study in the south coast air basin, 2014.

2) 국립환경과학원, 대기환경연보(2015), 2016. 

3) 국립환경과학원, 대기오염물질 배출량(2013), 2016. 

4) 화학물질안전원, 2014년 화학물질 배출량 조사결과 보고서, 2016. 6.