자동차 공기 오염에 따른 대기질 현황 및 전망

세계 주요 도시를 대상으로 1976년부터 1995년까지 대기 중 이산화황 농도의 변화 추세를 보여줍니다. 이 데이터에서 1976년부터 1996년까지 선진 산업 국가에서 이산화황 오염이 크게 감소했음을 알 수 있습니다. 여기서 Figure 10.3에서 제시한 자료가 도시지역, 공단지역, 농촌지역, 상업지역 내 평균치라는 점을 고려할 필요가 있습니다. 따라서 일부 도시는 기준치를 초과할 수 있습니다. 예를 들어, 뉴욕 도심 거주 지역에서 세 번의 모니터링 기간(1976~1978년 72μg/m³, 1979~1981년 74μg/m³, 1982~1985년 65μg/m³) 동안 이산화황의 일일 평균 농도는 WHO 표준 값을 초과했습니다. 선진국 도시 중 밀라노는 예외적으로 1976~1978년 사이 WHO 기준을 훨씬 초과하는 오염이 발생했지만 1990~1995년 사이에는 WHO 기준치를 밑돌았습니다. 그러나 개발도상국은 이산화황 오염을 줄이는 데 별다른 진전이 없는 것으로 나타났습니다. 특히 테헤란, 콜카타, 베이징 등의 도시는 모니터링 기간 동안 오히려 오염이 증가했습니다. 이러한 현상은 오염 통제에 필요한 기술 개발에 대한 투자가 부족하고 급격한 산업화가 초래한 결과로 해석됩니다.

선정된 도시에서 발생하는 현탁성 미세먼지(SPM; Suspended Particulate Matter)의 일평균 농도는 브뤼셀을 제외한 유럽 전역과 북미에서 현저히 감소하여 WHO 기준치에 부합하는 것으로 조사되었습니다. 반면, 개발도상국의 모든 도시에서 SPM 농도는 안전 한계를 넘어섰을 뿐만 아니라, 감소 대책에 대한 실질적인 진전도 없는 것으로 밝혀졌습니다.

이러한 상황은 일산화탄소와 질소산화물로 넘어가면 더욱 비관적입니다. 대부분의 국가에서 1973년에서 1984년 사이에 일산화탄소와 질소산화물의 배출량에는 거의 변화가 없었으며, 심지어는 증가한 경우도 있었습니다. UNEP와 WHO가 공동으로 35개 도시를 대상으로 주변 공기 내 질소산화물 농도 변화를 조사한 결과, 매년 18개 도시에서 감소하고 17개 도시에서 증가하는 것으로 나타났습니다.

WHO는 전 세계 18억 명이 거주하는 도심 인구 중 약 12~14억 명이 이산화황과 SPM의 연평균 농도가 WHO 기준치에 근접하거나 초과하는 지역에 살고 있다고 밝혔습니다. 여기서 중요한 점은 NAAQS나 WHO 기준치를 충족했다고 해서 반드시 건강에 영향을 미치지 않는다는 의미는 아니라는 것입니다. WHO는 “기준치는 특정 오염물질 하나에 대해 정한 것으로, 다양한 오염물질에 동시에 노출될 경우 개별 오염물질이 기준치 이하라도 건강에 부정적인 영향을 줄 수 있다”고 경고합니다. 따라서 WHO의 근본적인 목표는 가능한 한 대기오염을 최대한 줄이는 것입니다.

1970년부터 1995년까지 미국의 CO 및 NO 배출량 변화는 Figure 10.5에 제시되어 있습니다. 이 기간 동안 CO 배출량은 다소 줄었으나, NO 배출량은 약 8% 증가했습니다. 앞서 설명한 바와 같이 NO는 도시의 스모그와 오존을 형성하는 전구물질입니다. 미국 폐협회는 오존이 건강에 미치는 영향을 3단계로 구분하여 경보를 발령합니다.

• 첫 번째는 오렌지 경보(0.035~0.104ppm)로, 기관지 질환자 등 민감한 집단에게 영향을 미치는 단계입니다.
• 두 번째는 레드 경보(0.105~0.124ppm)로, 일반인도 영향을 받을 수 있는 수준입니다.
• 세 번째는 보라색 경보(0.125~0.374ppm)로, 모든 사람의 건강에 심각한 영향을 미칠 수 있는 단계입니다.

EPA가 수집한 오존 농도 모니터링 자료를 분석한 결과, 대도시에서 대기오염이 지속되면서 건강에 심각한 위협이 되고 있으며, 일부 지역에서는 실제 대기질이 더욱 악화되고 있다는 결론에 이르렀습니다. 이는 지난 20년간 어린이 천식 환자가 두 배로 증가한 통계에서도 확인할 수 있습니다.

이러한 문제 인식에 따라, 최근 도시오염에 대한 학술적 관심은 황산화물과 미세먼지를 포함한 대기오염이 폐암, 심장질환, 호흡기 질환 등과 어떤 상관관계를 갖는지에 초점을 맞추고 연구되고 있습니다.

 

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1.  자동차 공기 오염

(1) 기체 및 증기상 물질

자동차는 질소산화물(NOX)의 주요 배출원으로 알려져 있습니다. 미국에서는 청정공기법(CAA: Clean Air Act)에 따라 1976년 이후 생산된 모든 자동차에 대기오염 방지장치가 설치되었습니다. 그 결과, 이 장치는 1971년 모델 기준으로 NOX 배출을 90%까지 줄일 수 있는 것으로 실험 결과 나타났습니다. 그러나 해당 장치가 제대로 관리되지 않으면 효과가 떨어지며, 설령 관리가 철저하더라도 차량 수 자체가 지속적으로 증가하고 있기 때문에, 장치 부착만으로는 대기오염 문제를 완전히 해결할 수 없습니다. 실제로 미국의 자동차 등록 대수는 1970년 1억800만 대에서 1986년에는 1억8000만 대로 증가했습니다. 이러한 추세가 지속된다면 2010년에는 최소 2억8100만 대에 이를 것으로 예상됩니다.

자동차로 인한 또 다른 주요 대기오염원은 연료 주입 시 발생하는 가솔린 증기입니다. 이는 포집장치로 제어가 가능하지만, 미국 내 대부분 주에서는 해당 장치의 설치가 의무가 아니기 때문에 실질적인 개선이 어렵습니다. 미국 폐협회 보고서에서는 “대도시 지역에서 NAAQS 기준치를 준수하지 않는다면, 이는 공중보건에 직접적인 악영향을 미치며, 특히 폐 질환자나 민감한 체질의 경우 건강 문제 해결을 위해 반드시 조치가 필요하다”고 언급하고 있습니다.

EPA 역시 1988년 도시 미세먼지가 사상 최악이었다고 보고하고 있으며, ‘Wheels 2에 대한 오염’ 보고서에 따르면 자동차로부터 배출되는 대기오염물질로 인해 발생하는 건강 의료비는 연간 4억5000만 달러에서 최대 93억 달러에 이를 것으로 추산됩니다.

1989년에는 서던캘리포니아 고속도로를 주행 중인 140여 대 차량을 무작위로 조사한 결과, 차량 내부의 공기오염 농도가 외부보다 4배나 높았으며, 가장 높은 농도를 기록한 물질은 벤젠이었습니다.

자동차에서 생성된 오존이나 자연적으로 발생한 오존 모두 농작물에도 피해를 줄 수 있습니다. 미국 내 일부 농촌 지역에서 하루 평균 7시간 동안 오존 농도가 50~60ppb에 달한다는 조사 결과가 있습니다. 이 정도 오존 농도에서는 목화, 콩 수확량이 약 20%, 땅콩은 약 15% 줄어들며, 옥수수나 밀 등의 작물도 유사한 피해를 입습니다.

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(2) 고무 및 석면

차량 한 대당 발생하는 타이어 마모 가루는 약 36mg/kg으로 추정되며, 현재로서는 대부분 도로나 주변 지역에 한정되어 존재하는 것으로 파악됩니다. 타이어에서 발생하는 고무 입자는 대기오염뿐 아니라 강우를 통해 수계로 흘러 들어가 수질오염까지 유발할 수 있습니다.

로스앤젤레스의 도로를 대상으로 한 조사에서는 타이어 마모 가루가 하루 약 671kg씩 대기 중 에어로졸 유기탄소로 유입되고 있으며, 이는 전체 유기탄소의 약 2.4%에 해당합니다. 브레이크 라이닝 마모 가루는 하루 1480kg으로 거의 두 배에 달했습니다. ‘도시 공기 중 검은 입자 보고서’에서도 대부분의 검은 입자가 자동차 타이어에서 발생한 것으로 추정하고 있습니다.

타이어의 주성분인 천연 라텍스는 라텍스 단백질을 포함하고 있으며, 이는 알레르기 증상을 유발하는 항원으로 작용할 수 있습니다. 브레이크 마모 물질의 약 60%는 CO, CO₂, 탄화수소 등으로 구성되어 있고, 이 중 약 40%가 입자상 물질이며, 이 가운데 약 0.1%는 석면인 것으로 확인됩니다.

타이어와 브레이크 마모 물질은 공기를 통해 호흡기로 흡입될 경우 천식을 유발하는 요인이 될 수 있습니다. 미국 통계청 자료에 따르면, 6~11세 어린이의 천식 유병률은 1971~1974년에는 4.8%였지만, 1976~1980년에는 7.6%로 증가했습니다. 특히 천식 발병률은 시골보다 도시에서 높았는데, 이는 도시의 에어로졸성 오염물질이 천식의 주요 원인일 수 있음을 시사합니다.