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미세먼지를 줄이는 암모니아 배출량 저감 정책 모색

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작성자 탁영진 작성일18-09-19 10:17 조회57회 댓글0건

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자료 출처 기후변화 행동연구소 

http://climateaction.re.kr/index.php?mid=news01&document_srl=175278 


환경부가 7월에 온실가스 감축 로드맵 수정안을 확정하면서 발표한 보도자료에 따르면 이번 로드맵은에너지전환과 더불어 미세먼지 관리강화도 목표라고 한다물론 로드맵에서 예로 들었듯이 미세먼지를 줄이는 방법은 에너지 전환(30년 이상 된 석탄발전기의 봄철 가동 중지시도지사의 미세먼지 경보 발령 시 석탄발전 출력 제한미세먼지로 인한 사회적 비용 등을 반영한 환경급전 등을 통한 친환경 발전믹스 강화 등)과 교통 부문 배출량 감축(자동차용 경유에 바이오디젤 3% 혼합전기·수소연료전지·하이브리드 자동차 보급 확대유무선 충전 전기버스 상용화신재생에너지 연료 혼합의무화 제도 등)에 의한 것이 많겠지만미세먼지 배출량을 줄일 수 있는 잠재량이 큰 다른 부문은 어디가 있을까 고민해 보았다.

환경부(2016)가 만든 자료 <미세먼지도대체 뭘까?>는 미세먼지(PM2.5)의 발생 원인을 다음과 같이 소개하고 있다.

미세먼지는 굴뚝 등 발생원에서부터 고체 상태의 미세먼지로 나오는 경우(1차적 발생)와 발생원에서는 가스 상태로 나온 물질이 공기 중의 다른 물질과 화학반응을 일으켜 미세먼지가 되는 경우(2차적 발생)로 나누어 질 수 있다석탄·석유 등 화석연료가 연소되는 과정에서 배출되는 황산화물이 대기 중의 수증기암모니아[NH3]와 결합하거나자동차 배기가스에서 나오는 질소산화물이 대기 중의 수증기오존[O3], 암모니아[NH3등과 결합하는 화학반응을 통해 미세먼지가 생성되기도 하는데 이것이 2차적 발생에 속한다. 2차적 발생이 중요한 이유는 수도권만 하더라도 화학반응에 의한 2차 생성 비중이 전체 미세먼지(PM2.5발생량의 약 2/3를 차지할 만큼 매우 높기 때문이다.

이번에는 좀 더 이해하기 쉽게그림을 통해 전체 미세먼지 발생량의 약 2/3를 차지하는 이 미세먼지의‘2차적 발생’ 과정을 알아보자.

 

Ammonium.png
그림:    미세먼지의 2차적 발생 과정의 암모니아의 역할.

참고녹색 글상자 = 전구물질빨간색 글상자 = 2차 생성물질

출처: Committee on State Practices in Setting Mobile Source Emissions Standards, et al., 2006

이 그림에서 유기입자[1]의 생성을 제외한 미세먼지 생성 과정의 마지막 단계를 화학반응식으로 요약하면 다음과 같다.

(1) 황산암모늄 미세먼지의 생성:

                i.   황산암모늄(ammonium sulfate): NH3 + H2SO4  NH4HSO4

              ii.    중황산암모늄(ammonium bisulfate): 2NH3 + H2SO4  (NH4)2SO4

(2) 질산암모늄 미세먼지의 생성: NH3 + HNO3 [= NO2 (≒ O3 + NOX) + OH radical] → NH4NO3

황산화물이 황산암모늄염이 되고오존과 질소산화물이 질산암모늄염이 되는데어느 대기오염 물질이건 미세먼지가 될 때 암모니아와의 화학적 결합을 수반한다그래서 암모니아를 미세먼지의 전구물질이라고 부른다암모니아가 대기 중에 배출되면 그 중 상당량이 일련의 화학반응(대기 중으로 배출된 암모니아가 황산암모늄이나 질산암모늄으로 변환)을 거쳐 미세먼지가 된다.

그렇다면 암모니아 배출량을 줄이면 건강을 위협하는 미세먼지 발생량을 크게 줄일 수 있지 않을까그렇다면 우리나라 암모니아 배출량을 배출 부문별로 나누어서 분석하면 필요한 정책에 대한 아이디어를 얻을 수 있을지도 모른다.

 

NH3.png
그림:    부문별 암모니아 배출량.

 

그림에서 보듯우리나라의 암모니아 배출량은 대체로 증가하고 있다(2007년의 폐기물처리 부문 배출량은 배출계수 오류로 인해 과다 추산). 2015년 기준으로 우리나라 전체 암모니아 배출량(297,167중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 농업 부문(231,263, 78%)으로서 두 번째 배출원인 생산공정 부문(39,432, 13%)의 약 6배를 배출한다농업 부문은 그 비중이 클 뿐만 아니라 증가율도 2001년에서2015년 사이에 연평균 2.1%로서 생산공정 부문의 증가율(1.7%)보다 커서 총배출량 증가율(1.8%)을 끌어올린 주원인이다그러므로 암모니아 배출량 저감의 핵심 정책은 농업 부문에 관한 것이 되어야 함을 알 수 있다.

그렇다면 농업 부문의 어느 배출원이 문제가 될까환경부는 농업 부문의 암모니아 배출량을 소분류군에 따라 한 번 더 자세하게 제공하고 있다.

 

NH3_Agriculture.png
그림농업부문 소분류군별 암모니아 배출량.

 

농업 부문의 암모니아 배출량은 크게 비료사용 농경지와 가축분뇨에서 비롯되는데그중 비중이 가장 큰 배출원은 식육용 가축(돼지일반 소)의 분뇨다[2]가장 최근 자료인 2015년 수치를 보면 농업 부문(231,263)의 81%를 차지한다육류생산용 가축 분뇨는 그 증가율도 다른 소분류군을 능가한다통계 기간 15년 사이에 암모니아 배출량이 연평균 3.8% 증가했다앞서 지적한 농업 부문의 높은 증가율(연평균 2.1%)은 사실 육류생산용 가축 분뇨의 증가 때문이었다그러면 자연스레 관심은 우리나라 육류 수요의 증가 수준으로 향할 것이다.

농림축산식품부에서 해당 통계를 제공한다우선 우리나라 국민의 1인당 육류 소비량 변화는 다음과 같다.


Meat.png
그림: 1인당 육류 소비량.

 

최근 우리나라 인구는 증가 속도가 크게 둔화했는데도(2001~2015년 사이 연평균 0.5% 증가) 1인당 육류 소비량은 연평균 2.7% 증가했다그 결과 육류의 전체 소비량은 더 많이 증가했다관련된 통계로육류 생산용 가축 수와 육류 공급량을 보자.

 

가축 사육 마릿수(단위천 마리)

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