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문제는 2차 미세먼지!

기자단 친구들은 가장 먼저 물질구조제어연구센터로 향했어요. 연구실을 둘러보기에 앞서 하헌필 미래융합기술연구본부 본부장님이 친구들에게 미세먼지가 무엇인지 질문을 던졌지요.

“미세먼지는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지예요. 나쁜 물질로 이뤄져 있어서 우리 몸에 들어오면 건강을 해치지요!”

강민준 기자가 대답하자 본부장님이 설명을 덧붙였어요.

“맞아요. 미세먼지는 대부분 대기 중에 있던 질소산화물과 황산화물 같은 물질들이 햇빛을 만나 화학 반응을 일으키면서 만들어져요. 이를 ‘2차 미세먼지’라고 하는데, 전체 미세먼지의 60% 이상을 차지한답니다.”

미세먼지는 황사와 달라요. 황사는 고비사막에서 바람을 타고 날아오는 모래이기 때문에 비교적 크기가 크고, 흙 성분이 대부분이지요. 한편 미세먼지는 공장이나 자동차 배기가스에서 나온 질소산화물이나 이산화황이 햇빛을 만나 화학 반응을 일으키면서 만들어져요.

겨울이 되면 중국에서 난방을 하기 위해 태운 석탄 때문에 질소산화물이 많이 발생해요. 그만큼 미세먼지도 많이 만들어지지요. 이후 편서풍을 타고 우리나라로 날아와 공기를 오염시키고 있답니다.

“그렇다면 우리나라 쪽으로 날아오지 않게 바람의 방향을 바꾸면 되지 않을까요?”

설명을 듣던 장재민 기자가 질문했어요. 그러자 하헌필 본부장님은 “바람이 부는 현상은 온도와 위도, 지구가 자전하는 방향 등 여러 가지 요인에 의해 일어나기 때문에 인위적으로 방향을 바꾸는 것은 어렵다”다고 답하셨어요. 이어 “대신 과학자들은 질소산화물이 미세먼지가 되기 전에 없애는 방법을 고민하고 있다”고 설명하셨답니다.

촉매로 질소산화물을 없앤다!

하헌필 본부장님의 안내에 따라 연구실 안으로 들어가자 한쪽에 놓인 노란 직육면체가 눈에 띄었어요.

“질소산화물은 질소와 산소로 이뤄져 있는 화합물질이에요. 화학반응을 일으켜 질소산화물을 질소 기체와 수증기로 분리하면 미세먼지로 변하는 것을 막을 수 있지요. 지난 2013년 우리 연구팀은 이런 역할을 하는 친환경 ●촉매를 만들었어요. 현재 이 촉매를 선박에 붙여 미세먼지 발생을 막고 있답니다.”

●촉매 : 자신은 변화하지 않으면서 다른 화학반응을 빠르게 하거나 늦추는 역할을 하는 물질.

미세먼지의 주재료인 질소산화물은 디젤 엔진을 쓰는 트럭이나 선박에서 많이 만들어져요. 디젤을 태우는 과정에서 질소산화물이 발생하거든요. 그런데 연구팀이 개발한 촉매를 엔진과 배기구 사이에 붙이면, 질소산화물이 미세먼지로 변하는 걸 막을 수 있어요.

특히 이 촉매는 기존의 촉매보다 낮은 온도에서도 반응이 잘 일어나게 해줘요. 그래서 엔진에서 나와 이미 식어버린 매연가스를 다시 뜨겁게 데우는 비용을 줄일 수 있지요.

하헌필 본부장님은 “앞으로 미래형 자동차에도 사용할 수 있도록 더 낮은 온도에서 반응을 일으키는 촉매를 만들 예정이랍니다”이라고 말했답니다.

미세먼지 발생 원리를 찾는다!

이어서 방문한 곳은 ‘스모그 챔버’가 있는 환경복지연구단 연구실이었어요. 기자단 친구들은 가장 먼저 갖고 있던 휴대전화의 전원을 껐어요. 휴대 전화에서 나오는 전파가 장비를 방해하면 실험 결과가 잘못 나올 수도 있거든요. 연구실 안에서 김화진 박사님이 기자단 친구들을 맞아 주었어요.

“작은 방처럼 생긴 이 장비는 미세먼지가 어떻게 만들어지는지 알아보는 ‘스모그 챔버’예요. 비닐 풍선에 공기를 담은 뒤, 실험할 물질을 다양하게 넣을 거예요. 이후 형광등을 켜서 빛을 쪼여 주면 미세먼지가 발생하는지 확인할 수 있어요.”

스모그 챔버는 실제 대기 환경을 재현해 놓은 곳이에요. 비닐 풍선은 ‘대기’, 푸른 빛을 내는 형광등은 ‘햇빛’이에요. 그리고 풍선 안에 공기와 습도, 넣는 물질 등을 달리해 어떤 환경에서 미세먼지가 만들어지는지 확인하지요. 스모그 챔버 옆의 모니터에서는 챔버 안에 어떤 물질이 많고 적은지 실시간으로 보여주고 있었답니다.

“미세먼지를 줄이는 방법을 연구하기 위해선 미세먼지가 어떤 환경에서 어떻게 만들어지는지 아는 것도 중요해요. 앞으로 스모그 챔버에서 밝혀질 미세먼지의 비밀을 기대해 주세요!”

# 이번 취재를 통해 기자단 친구들은 미세먼지에 대해 더 자세히 알 수 있었어요. 하지만 과학자들의 노력에도 불구하고 연일 미세먼지 주의보가 내려지고 있지요. 미세먼지를 줄이기 위해서 우리가 일상생활에서 할 수 있는 일은 무엇이 있을까요? <;어린이과학동아>; 친구들도 함께 고민해 봐요~!