중국에 건설된 공기 정화 타워 조감도. 사진: 홍보 자료

작은 마천루 크기의 공기 정화 타워가 중국 시안에 건설됐다. 이 프로젝트에 참여한 과학자들이 작성한 보고서는 도시 전체의 대기 오염 물질을 제거하는 기술적 경로를 제시하는 등 언뜻 보기엔 긍정적인 효과를 보여주는 내용을 담고 있다. 하지만 이런 주장을 뒷받침할 데이터가 공개되지 않아 당분간 회의론이 가시지 않을 전망이다.

대기 오염 물질을 제거하기 위한 시도는 이번이 처음이 아니다. 인도에서는 최근 분진을 씻어내기 위해 물대포를 사용했고 영국 런던에서는 해로운 질소산화물을 제거하는 페인트가 등장했다. 여러 도시가 공기 정화를 위한 수단으로 보다 많은 관목 식재를 권장하기도 했다.

공기 정화 타워를 비롯한 이 모든 수단은 타당한 과학적 근거가 있다. 공기 정화 타워는 대기 중의 해로운 미세먼지를 걸러내고 산화 티타늄 페인트는 질소산화물과 반응해 이를 제거한다. 나무도 오염 물질을 빨아들이는 역할을 한다. 그러나 중요한 건 과연 눈에 띠는 효과가 있느냐다.

오염 물질은 광범위하게 퍼진다

오염 물질을 흡기 파이프가 아닌 대기 중에서 제거하려 할 때 가장 큰 문제는 공기가 희석된다는 점이다. 인간은 주로 대기층의 가장 아래쪽에서 생활하지만, 인간의 호흡은 지상에서 1km 정도 상공 사이를 흐르는 훨씬 괌범위한 공기층에 상당한 영향을 받는다. 기상학 용어로 행성 경계층으로 불리는 대기층이다. 대기 오염 물질은 난기류와 대류 현상으로 인해 경계층에서 급격하게 공기와 뒤섞인다. 따라서 오염 물질을 제대로 제거하려면 엄청나게 많은 양의 공기를 정화해야 한다.

공기 정화 페인트는 이를 설명해주는 좋은 예가 되고 있다. 지난 2016년 영국 정부는 런던에서 질소산화물을 빨아들이는 페인트가 오염 물질 제거에 효과가 있다는 보고서를 냈다. 보고서의 결론은 이 페인트의 효과를 보여주는 일부 화학적 반응이 나타난 만큼 과학적 근거는 타당하지만, 대기 오염 물질이 페인트가 칠해진 표면에서 행성 경계층까지 폭넓게 퍼져 있어 페인트에 반응하는 공기의 양이 매우 적다는 것이다. 따라서 보고서는 이 페인트의 대기 정화 효과를 거의 기대하기 어렵다고 밝혔다. 나무를 심는 것도 마찬가지다. 나무를 심으면 다른 긍정적인 효과가 많지만 나뭇잎에 닿는 공기의 양이 적어 공기 정화 효과는 크지 않다.

도시는 밀폐된 박스가 아니다

중국의 대기 정화 프로젝트는 다소 다른 접근법을 취하고 있다. 수동적인 방식이 아니라 온실을 사용해 위로 올라가는 따뜻한 공기의 흐름을 만들어 필터를 통과하도록 하는 방식이다.

이를 통해 1000만 세제곱미터의 공기가 정화된다. 하지만 평범한 중국 도시의 면적이 10제곱킬로미터에 달하고 지상에서 행성 경계층의 높이가 1km에 달하는 것을 고려할 때 이런 대기 정화 시스템이 정화시킬 수 있는 공기의 양은 전체의 0.01%에 불과하다.

도시 표면의 공기는 좀 더 많이 정화될 수도 있다. 하지만 도시는 밀폐된 박스가 아니기 때문에 지속적으로 오염 물질이 유입된다. 굴뚝 같은 통로로 정화된 맑은 공기를 내보내는 정화 시스템의 경우 정화된 공기가 하강하는 지역만이 혜택을 볼 뿐이다.

실제 효과가 있는 정화 시스템은?

과학자들은 이런 프로젝트의 대기 정화 효과를 입증하기 어려울 것이다. 대기 오염 방지 정책의 효과를 찾아내는 일은 정책 추진 이전과 이후의 측정치가 필요하고, 측정치의 뚜렷한 변화가 나타나야 한다. 개별 지역에서 나타난 효과는 매우 작을 수 있고, 그 효과도 날씨의 자연적 변화와 겹쳐져 나타날 것이다.

따라서 대기오염을 눈에 띄게 감소시켰다고 주장하는 연구를 다룰 때 주의가 필요하다. 이런 효과를 보고 싶어하는 정치적, 사회적 욕구가 크지만 현실은 실망스럽고 효과를 입증할 증거는 불충분하다. 이런 대기 질 개선 프로젝트로부터 한 가지 결론을 이끌어 낸다면 오염원 단계에서 해로운 배출물을 없애는 기술을 개발하는 게 이미 오염된 공기를 정화하는 것 보다 훨씬 쉽다는 것이다.

알라스테에 루이스는 요크대학 국립대기과학센터에서 대기화학 교수로 재직 중이다.

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