[대기오염] Lecture 9. 울산의 미세먼지

울산은 주거지역과 산업단지가 아주 가까이 위치하고 있어서, 타 대도시에 비해서 교통 배출보다는 산단 배출의 영향이 큽니다. 울산에는 국가산단으로 온산국가산단과 울산미포국가산단이 있습니다.

• 온산국가산단은 울주군 온산읍에 위치하며 다양한 업종으로 구성되어 있지만 가장 핵심 업종은 비철금속업입니다. 요즘 경영권 문제로 언론에서 많이 언급되고 있는 고려아연이 위치한 곳입니다. 
• 울산미포국가산단은 업종에 따라 석유화학산단(SK, S 오일 등), 자동차산단(현대자동차), 조선산단(현대중공업, 현대미포조선)으로 로 나뉩니다. 그래서 행정적으로는 울산에 두 개의 국가산단이 있다고 하지만, 연구 논문에서는 업종에 따라 네 개의 산단이 위치하는 것으로 설명합니다.

울산의 주요 산업단지 위치

 

미세먼지 1차 배출 차원에서는 화석연료(석탄과 석유)를 많이 사용하는 석유화학산단과 비철금속산단이 주요 배출원입니다. 이 산단에서는 SOx와 NOx 배출도 많기 때문에 미세먼지 2차 생성(무기 에어로졸)에 기여하기도 합니다.  반면, 자동차와 조선산단에서는 미세먼지는 적게 배출되지만 다량의 페인트 용매(휘발성유기화합물, VOCs)를 사용하기 때문에 미세먼지 2차 생성(유기 에어로졸)에 중요한 역할을 합니다. 결론적으로 울산의 주요 4개 산단은 모두 미세먼지와 상당한 관련이 있습니다. 

 

아래 그림은 환경부 국가미세먼지정보센터에서 제공하는 자료를 OriginPro로 정리한 울산의 미세먼지(PM2.5) 배출원 기여도 파이차트입니다. 2017년 자료인데 전체적인 비율에는 연도별로 큰 차이가 없습니다. 현재 2021년 자료를 제공합니다. 3년 정도 늦게 배출량 자료가 공개되는 것으로 생각하면 됩니다. 

다른 대도시에 비해 산업배출과 비도로이동오염원(특히, 선박배출) 영향이 아주 큽니다. 즉, 울산에서는 산업단지뿐만 아니라 선박을 포함한 항만배출이 매우 중요한 미세먼지 배출원입니다.

 

미세먼지(별다른 표시가 없으면 미세먼지는 PM2.5를 의미합니다) 전체 배출량과 점선면 배출량 지도입니다. 산단(점 오염원, 면 오염원), 선박, 도로가 주요 배출원이라는 것을 알 수 있습니다. 

 

 

울산에는 19개의 도시대기측정소가 있습니다. 아래는 2021년 측정소 위치 지도인데, 한 개(빨간색)가 더 늘어서 현재는 19개 측정소가 있습니다. 울산의 미세먼지 측정지점에 대한 더 구체적인 내용은 아래 논문을 참고하세요. 아래 링크 제목은 영어로 되어 있는데 국문 논문입니다.

Evaluation of Urban Air Quality Monitoring Stations in Ulsan using Geographic Information System

 

 

울산의 미세먼지 공간분포는 매년 조금씩 변화가 있지만, 전반적으로 산단과 도심지 위주로 농도가 높습니다. 그런데 점점 도시 외곽에서도 상대적으로 고농도 지역이 생기고 있습니다. 아래 지도에는 없지만, 최근에는 양산시와 가까운 웅촌면에서도 농도가 높은 경향이 있습니다. 

 

울산의 미세먼지 계절변화는 매우 독특합니다. 보통 겨울이나 황사가 심한 봄에 미세먼지 농도가 높은데, 울산에서는 늦봄과 여름(5~7월)에도 미세먼지 농도가 높은 경우가 많습니다. 계절풍 영향으로 늦봄과 여름에 남동풍이 많이 불어서 산단과 항만에서 배출된 미세먼지가 주거지역으로 많이 이동하고, 2차 생성도 활발하기 때문입니다. 

 

울산의 대기오염은 산단의 영향이 크지만, 장거리 이동 효과를 무시할 수 없습니다. 전문적인 모델링 연구팀에서는 CMAQ과 같은 대기화학모델을 이용하여 장거리 유입효과를 연구하지만, 제 연구실에서는 지상측정망, 역궤적, 하이브리드 수용모델, 화학성분자료를 이용하여 장거리 이동을 파악하고 있습니다.

 

예를 들어, 아래와 같이 역궤적을 12개 섹터로 구분하고, 섹터별 역궤적에 울산에서 측정한 미세먼지 농도를 매칭합니다. 그럼 어디서 바람이 불었을 때 울산에서 미세먼지 농도가 높은지 낮은지 알 수 있습니다. 

중국에서 이동한 역궤적과 그 이외의 역궤적을 구분해서 농도를 평균하면 아래 그림과 같이 외부 유입효과가 연간 41.3%라는 결과가 나옵니다. 아주 간단하고 불확도가 큰 방법이지만 가장 쉽게 장거리 이동을 평가할 수 있는 방법입니다.