[인하대 산학협력단 수도권 미세먼지연구·관리센터] ② 올해의 주요 연구성과…이한돌 교수 연구팀

인하대학교 산학협력단 수도권 미세먼지연구·관리센터는 2025년 한해 쉼 없이 달려왔다. 서울·인천·경기 등지 수도권의 교통·산업·생활 부문 등 다양한 배출 특성을 분석하고 대기환경 개선 방향을 찾는데 온 힘을 다했다. 이런 노력에 힘입어 센터는 수도권 대기환경 연구의 중심기관으로 우뚝 섰다. 2022년 문을 연 이래 센터는 연구와 교육, 세미나 등 대기질 개선을 위한 다양한 활동을 펼쳤다. 수도권뿐 아니라 전국 단위의 대기환경 관리 정책 수립에도 영향력을 미치는 기관으로 성장했다. 본보는 수도권 대기질 관리 고도화를 위한 인하대 산학협력단 수도권 미세먼지연구·관리센터의 올해 주요 연구성과를 싣는다.

이한돌 교수 연구팀, 이동형 측정 플랫폼을 활용한 인천 대기질 정밀 진단한다

최근 대기오염은 국민 건강에 직결되는 핵심 환경문제로 인식된다. 인구 밀집도가 높고 산업 활동이 활발한 수도권에서는 그 심각성이 더욱 부각된다. 기존 대기질 관리 정책은 대부분 고정형 측정소 기반의 질량 지표(PM10, PM2.5)에 의존해 왔다.

이런 방식은 도시 환경의 복잡성을 반영하지 못할 뿐만 아니라 질량이 극히 작아 정밀 파악이 어려웠던 극초미세입자(1μm 이하)의 실시간 거동이나 반응성을 추적하는 데 한계가 있다. 극초미세입자의 생성과 성장, 노화 과정을 충분히 이해하지 않는다면 고농도 미세먼지의 실질적 원인을 해석하거나 예측 정확도를 높이는 데 구조적 한계가 존재한다.

이한돌 교수 연구팀은 인천과 같은 복합 도시의 대기질을 입체적이고 정밀하게 진단하기 위해 이동형 측정 플랫폼을 활용한 혁신 시스템을 구축하고 있다.

이 시스템은 입자의 질량이 아닌 수 농도와 화학 조성을 직접 분석할 수 있는 기술을 기반으로 한다. 연구팀이 개발한 측정 장비와 기존의 고성능 측정 장비를 시스템화해 다양한 이동 플랫폼에 적용한 것이 특징이다.

개발된 플랫폼들은 대기질의 ‘미세화’와 ‘입체화’를 동시에 실현한다. 고성능 측정 장비를 탑재한 드론과 기구를 이용해 수직적 오염원 추적과 고도별 대기질 프로파일링을 수행한다. 이는 건물 밀집 지역이나 산업 단지 상공 등 기존 고정 관측망이 접근할 수 없었던 영역의 오염물질 분포와 이동 경로를 파악한다. 오염물질의 침강과 확산 메커니즘을 분석하는 데 활용할 수 있다.

개인 활동 경로를 따라 이동하는 백팩과 자전거 기반의 측정 장비는 인구 밀집 지역이나 교통·산업단지 주변에서 ‘호흡 높이’ 오염도를 측정한다. 이를 통해 미세한 공간 스케일의 대기질 변화를 포착하고 시민들의 실제 노출량을 정밀 분석해 도시 환경의 사각지대를 해소하는 데 기여할 수 있다.

통합 분석 시스템은 복잡하게 변화하는 대기 중 나노 크기 입자들의 특성을 규명해 고농도 미세먼지 발생 시 어떤 반응 경로가 지배적인지 설명할 수 있는 과학적 근거를 제시한다.

이 고해상도 데이터는 데이터 기반의 과학적 정책 수립에 핵심 역할을 한다. 1차 배출원 관리뿐만 아니라 질산염·황산염 등 2차 에어로졸의 생성 과정과 탄소성 입자와의 상호작용을 함께 고려한 보다 종합적이고 실효성 있는 관리 전략을 수립하는 데 기초자료로 쓰인다.

극초미세입자의 크기 분포와 조성 변화에 대한 연구가 활발히 이뤄질수록 대기질 예측 모델의 정확도도 개선된다. 고농도 발생 원인 규명 또한 보다 정밀하게 이뤄진다.

첨단 이동형 측정 플랫폼의 활용은 도시 대기질 분석의 정밀도를 한층 높이고 고농도 미세먼지 현상을 보다 정확히 진단하는 새로운 전환점을 제시한다.

/박정환 대기자 hi21@incheonilbo.com