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- 1997년부터 2023년까지 발생한 산불 피해 지역을 포함한 전 세계 데이터베이스 분석
- 산불에서 방출되는 VOC, IVOC, SVOC, 기타 휘발성 매우 높은 유기화합물 데이터 수집
- 기존 추정치보다 21% 더 많은 오염물질, 연평균 1억 4300만 톤 유기화합물 배출
- 오염물질의 가장 큰 원인이 숲이 아니라 건조한 초원
- 가장 심각한 영향을 받는 지역은 단연 아프리카 남부

화재로 인한 대기 오염은 생각보다 심각하다.
화재 속 유기 화합물의 위험성은 어디에 있을까?

과소평가된 위험성:
새로운 분석에 따르면 산불과 들불은 기존에 생각했던 것보다 21% 더 많은 오염 물질 입자를 방출해 대기를 심각하게 오염시키는 것으로 나타났다. 이 분석에 따르면 산불은 산업 배출물만큼이나 많은 유해한 유기 에어로졸 입자를 방출한다. 또한, 이 분석은 산불로 인한 오염 물질 배출량이 특히 높은 지역을 보여준다. 

▲ 산불이 발생하면 유기 화합물이 방출되어 유해한 에어로졸 입자를 형성하고 대기를 오염시킨다. pixabay

매년 넓은 지역의 산림, 초원, 습지가 자연 산불과 들불로 인해 불길과 연기로 뒤덮인다. 이 과정에서 수증기, 재, 그리고 온실가스인 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC), 준휘발성 및 중간 휘발성 유기 화합물(IVOC 및 SVOC)을 포함한 탄소 함유 화합물이 복합적으로 대기 중으로 방출된다.

이러한 탄소 기반 화합물은 직접 기체 상태(VOC)로 존재하거나 화재의 고온에서 기체로 증발한다. 공기 중에서 이러한 물질들은 미세한 에어로졸 입자를 형성하여 흡입 시 인체에 유해할 수 있다. 또한 이러한 입자는 기후에 영향을 미치고 지구 온난화를 유발하며 오존층을 파괴한다. 기존 연구들은 주로 VOC(휘발성 유기 화합물)에 초점을 맞추었으며, 측정하기 어려운 IVOC(휘발성 유기 화합물)와 SVOC(준휘발성 유기 화합물)는 간과되었다.

전 세계 산불 배출량 데이터베이스

베이징 칭화대학교의 황류인(Lyuyin Huang) 연구팀은 산불 발생 시, 대기 중으로 실제로 방출되는 가스와 입자의 양과 대기 오염 정도를 조사했다. 연구팀은 1997년부터 2023년까지 발생한 산불 피해 지역을 포함하는 전 세계 데이터베이스를 분석해 이러한 휘발성 탄소 기반 화합물의 총 배출량을 측정했다.

또한 연구팀은 현장 측정을 통해 산불에서 방출되는 VOC, IVOC, SVOC 및 기타 휘발성이 매우 높은 유기 화합물에 대한 새로운 데이터를 수집했다. 나아가 실험실 실험을 통해 방출되는 유기 화합물의 양을 예측했다. 연구팀은 이러한 데이터 세트를 결합해 전 세계 산불로 인한 연간 배출량을 계산했다.

기존 추정치보다 21% 더 많은 오염물질

분석 결과, 산불로 인해 연평균 1억 4300만 톤의 대기 중 유기 화합물이 배출되는 것으로 나타났다. 이는 기존에 알려진 것보다 2,500만 톤, 즉 21% 더 많은 수치다. 따라서 산림 및 들불에서 배출되는 물질, 특히 IVOC와 SVOC는 기존에 생각했던 것보다 훨씬 더 심각한 대기 오염을 유발하고 있을 가능성이 있다.

▲ 산불은 이전 연구에서 기록된 것보다 더 많은 유기 화합물을 배출한다.pixabay

새로운 분석에 따르면, 산불로 인한 배출량은 기존 추정치보다 높을 뿐만 아니라 산업 활동으로 인한 배출량과 거의 비슷한 수준이다. IVOC와 SVOC의 경우, 인간 활동으로 인한 배출과 자연 산불로 인한 배출은 대기 중 입자상 물질을 거의 동일한 양으로 배출한다. 그러나 인간 활동으로 인한 배출에는 VOC도 더 많이 포함된다. 또한 이번 분석에서는 인간 활동으로 인한 VOC 배출량이 더 많다는 사실도 밝혀냈다.

지역별 오염물질 배출 집중 지역

또한 주목할 만한 점은 자연 식생 화재로 인한 오염물질의 가장 큰 원인이 숲이 아니라 건조한 초원이라는 사실이다. 연구팀은 "초원, 열대림, 한랭 온대 기후대의 아한대림, 이탄지, 온대 기후대의 숲에서 발생하는 화재가 각각 전체 배출량의 66%, 13%, 11%, 6%, 4%를 차지했다"고 보고했다.

황(Huang) 연구팀은 화재로 인한 대기 오염물질 배출량이 특히 높은 몇몇 지역을 주요 배출 집중 지역으로 지목했다. 호주와 뉴질랜드, 남반구 아프리카 일부 지역, 북미와 아시아의 아한대 지역이 여기에 해당한다. 이 지역에서는 산불과 들불이 유기성 대기 오염물질의 주요 발생원이다. 면적 기준으로 보면 남부 아프리카, 동남아시아, 적도 아시아가 화재로 인한 대기 오염의 영향을 특히 많이 받고 있다.

반면, 1997년부터 2023년까지의 연구 기간에 중동과 유럽에서는 산불 및 들불로 인한 오염 물질이 비교적 적게 검출되었다. 그러나 최근 기후 변화로 인해 독일에서도 산불 발생 위험이 급격히 증가했다.

실제 위험에 대한 이해

연구진이 산불과 인위적 발생원으로부터의 배출량을 종합적으로 분석한 결과, 전 세계 오염 집중 지역에 대한 다소 다른 양상이 드러났다. 가장 심각한 영향을 받는 지역은 단연 아프리카 남부였으며, 그 뒤를 이어 아프리카 나머지 지역, 남미 남부, 적도 아시아 순이었다. 연구팀은 이러한 지역에서는 이중 부담으로 인해 대기 오염 문제 해결이 특히 어렵다고 결론지었다.

하지만 이번 새로운 연구 결과는 산불이 기후와 건강에 미치는 지역적 위험을 재평가하고 더 효과적으로 완화할 수 있도록 해준다. 황 연구원은 "이번에 수집된 자료는 더욱 상세한 대기질 모델링, 건강 위험 평가, 그리고 기후 관련 정책 분석의 토대가 될 것이다"고 말했다.

참고: Environmental Science & Technology, 2025; doi:10.1021/acs.est.5c10217
출처: 미국화학회

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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