김영훈 교수(화학공학과) 연구팀, 도로의 거칠기와 경사도에 따른 

미세플라스틱(타이어마모입자) 및 중금속 배출 특성 규명

국제 저명 학술지 Environmental Research (IF 7.7, JCR Rank 상위 3.8%) 게재 -

본교 김영훈 교수(화학공학과) 연구팀(이민규, 류현정, 정우석, 현민승, 이세현, 박민, 김민성, 허지민)은 국립환경과학원(권정택 박사, 이재웅 박사)과 공동으로 서울시 전역의 57개 도로 지점(도로변대기질측정망 포함)에서 도로 바닥먼지를 채취하고 그 안에 포함된 타이어마모입자(Tire Wear Particles, TWP), 중금속, 나노-카본블랙의 함량을 정밀 분석하였다.

특히 본 연구는 도로의 거칠기(IRI, International Roughness Index)와 경사도라는 물리적 조건이 이러한 비배출 오염물질의 축적과 밀접한 상관관계를 가진다는 점에 착안하여 스마트폰 기반 IRI 측정 기법을 도입해 도로 상태를 효과적으로 정량화하고 총 42개소에서 입자 성분 분석을 병행하여 그 결과 도로가 거칠수록(IRI > 3.0 m/km) 혹은 내리막 구간일수록 TWP 및 Fe, Zn 등의 중금속 농도가 유의하게 높게 나타났으며 단순한 농도 비교를 넘어 교통량으로 정규화된 단위당 배출량(TWP/traffic, Zn/traffic 등)을 통해 도로 조건이 개별 차량 수준의 오염 기여도에 직접적 영향을 미친다는 것을 실증적으로 입증하였다.

타이어마모입자는 대표적인 미세플라스틱으로 전체 미세플라스틱 발생량의 약 60%를 차지하며 마모 시 생성되는 고무 입자와 함께 다량의 아연(Zn), 철(Fe), 구리(Cu), 나노-카본블랙 등을 포함하고 있어 대기, 토양, 수계 등 다양한 환경매체로 확산되어 장기적으로 생태계 및 인체에 위해를 끼칠 수 있는 물질이다. 그럼에도 불구하고 지금까지 대부분의 관련 연구는 실험실 환경에 국한되었으며, 실제 도시 도로에서의 발생·축적 메커니즘을 반영한 실증적 데이터는 매우 제한적이다.

본 연구는 현장 기반 정량 측정과 통계 분석을 통해, 도로 인프라(노면 상태, 교통특성 등)가 비배출 오염물질 발생에 미치는 영향을 계량화하고 Euro 7 등 강화되는 환경 규제 및 미세플라스틱 저감 정책을 위한 과학적 근거를 제시하였다. 특히, 브레이크 마모에 의한 중금속 배출이 경사도에 따라 달라진다는 점 그리고 도로 유지보수가 미세입자 오염 저감에 기여할 수 있다는 정책적 시사점도 함께 제공하고 있어 도시환경 공학, 교통계획, 환경정책 수립 등 다양한 분야에 활용도가 높을 것으로 기대된다.

해당 연구 결과는 환경보건 및 도시오염 분야의 권위 있는 국제 저널 Environmental Research (JIF Percentile 96.2%)에 게재되었으며, 본 연구는 국립환경과학원의 연구지원(NIER-2024-01-01-024, NIER-2024-04-02-069)을 통해 수행되었다.

논문 링크 : https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.122079