미세먼지

대기 중에 떠다니며 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지를 말한다. 질산염(NO3-), 암모늄 이온(NH4+), 황산염(SO42-) 등의 이온 성분과 탄소 화합물과 금속 화합물 등으로 이루어져 있다.

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대체로 강수량이 한철에 집중된 기후대가 심하고, 난류의 영향 등으로 1년 내내 강수량이 고른 기후대는 양호하다.

이름	크기(지름)
미세먼지	10.0 μm ≥n 10.0 μm ≥n (PM10)
초미세먼지	2.5 μm ≥n 2.5 μm ≥n (PM2.5 / PM1)

해외에서는 지름이 10μm 이하(PM 10)이면 부유먼지(suspended particles)라 하며 지름이 2.5μm 이하(PM 2.5)인 먼지, 지름이 1μm 이하(PM1)인 먼지로 세분화하나, 한국에서는 부유먼지를 미세먼지(PM10)로, 미세먼지를 초미세먼지(PM2.5)로 부르며, PM1 역시 초미세먼지로 분류한다.

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이 외에도 기체로 배출되었다가 식어서 먼지가 되는, 극미세먼지보다 더 작은 응축성 미세먼지가 있다. LPG같은 천연가스는 연소시에 미세먼지와 극미세먼지가 덜 나오지만, 일산화탄소, 이산화 탄소 등의 공해 가스와 응축성 미세먼지가 많이 나온다.

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장기간 미세먼지에 노출될 경우 면역력이 급격히 저하되어 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환은 물론 심혈관 질환, 피부질환, 안구질환 등 각종질병에 노출될 수 있다. 특히 직경 2.5μm 이하의 초미세먼지는 인체 내 기관지 및 폐 깊숙한 곳까지 침투하기 쉬워 기관지, 폐 등에 붙어 각종 질환을 유발한다. (출처: PM 2.5 환경기준 설정연구, 국립환경과학원, 2006)

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미세먼지에 함유되어있는 물질들을 분석해 본 결과, 미세중금속으로 부르는 게 맞지 않나 싶을 정도로 중금속 함유량이 높다.황사의 경우 원래는 자연적인 풍화 현상에서 나타나는 현상이였지만, 현대에 와서 모래 알갱이가 공장 매연을 같이 쓸고 와서 문제가 된 것이다. 미세먼지의 경우 공기 중 매연이 너무 많아 매연 내 입자들과 공기 중에 있는 황산화물, 수분 등이 엉겨서 생긴 것이라 둘은 그 발생 메커니즘이 완전히 판이하다. 말하자면 미세한 금속 가루가 공기중에 떠다니는 것. 당연히 1급 발암물질 중 하나이다.

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대한민국은 중국에서 편서풍을 타고 날아오는 수많은 미세먼지와 기타 대기 오염 물질로 인해 대기가 자주 스모그화 되어버린다. 특히 골치 아픈 부분인 황사는 계절 한정이지만 미세먼지는 동부에 밀집되어있는 중국의 공업지대로 인해 바람이 한국 방향으로 부는 순간 바로 불어닥친다는 점이다.

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아시아에서는 중국의 미세먼지가[7] 인접국인 대한민국과 북한, 그리고 일본 등에 피해를 주며, 인구 과밀화 문제가 심각한 국가인 인도, 파키스탄, 방글라데시, 이란, 아프가니스탄, 베트남 북부 지역은 물론이고 아라비아 반도, 아프리카 대륙의 사하라 사막 주변도 심각하다. 모로코는 남부 일부지역만 제외하면 북부는 그럭저럭 괜찮다.

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미세먼지 발생원인

1.대기기온 역전현상(기온역전층)

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지표면 온도보다 공기 온도가 높을 때 발생하는 현상으로, 지표면 부근 공기가 지표면에 의해 냉각이 되면서, 지표면 공기가 상층보다 더 차가워지는 대기기온 역전현상이 발생하게 된다. 이때 대기의 상층으로 이동하는 대류가 발생하지 않으므로 미세먼지가 축적되며, 연평균 미세먼지 농도는 이 역전층에 의해 크게 좌우된다.

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대기기온 역전층이 발생하는 원인

1. 침강역전층 - 고기압 중심 하강하는 공기에 의해 단열압축으로 발생 < LA 스모그 원인 >

2. 복사역전층 - 일교차에 의해 발생 < 맑은 날 새벽에 발생하는 미세먼지 원인 >

3. 이류역전층 - 더운공기가 들어오며 발생 < 바다, 육지 광범위한 미세먼지 발생원인 >

4. 전선역전층 - 온도가 다른 기단이 충돌하는 경계면에서 형성 < 장마철 발생 >

5. 분지냉각 - 산을 끼고 있는 분지나 골짜기에서 찬공기가 모이면서 발생)

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대한민국 및 동북아에서 미세먼지를 유발하는 역전층의 주 원인은 이류역전층이다. 극심한 기온변화가 역전층을 유발한다. 3한4온과 같이 하고, 주로 더운 공기가 들어올 때 발생하며, 그로 인해 봄에 역전층이 매우 심하게 발생한다. 찬 공기가 들어오는 가을에는 대류가 활발해지며 청정해진다. 고기압 및 침강역전 자체는 의외로 미세먼지의 큰 원인이 아닌데, 고기압 중심에 드는 날들은 미세먼지가 오히려 낮다. 단순하게 생각해봐도 미세먼지의 발생원은 지상에 있지 상공에 있지 않다. 고기압권에서 침강이 생기면 하늘에서 침강한 바람이 불어 나가는데, 있던 미세먼지도 주변으로 빠져나가야 정상이다. 한반도의 미세먼지는 대부분이 중국발 미세먼지로, 고기압 중심에 있을 때보다는 가장자리에서 서풍을 받을 때 심해진다는 점을 봤을때 명확하다. 다만 미세먼지를 체감하게 되는 시정저하의 경우 고기압 중심에 들 때 심한 것이 맞다.

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2.중국에서의 유입

중위도 지역에 위치한 대한민국은 중국에서 불어오는 편서풍의 영향을 받고 있으며, 고농도 미세먼지는 세계최대의 공업국인 중국에서 배출하는 오염물질이 직접적인 원인으로 작용하고 있다. 각종 연구기관에서도 세계 사망자 5명 가운데 1명은 화석연료에서 나오는 미세먼지 때문에 사망하는 것으로 분석됐고 한국의 미세먼지 원인 조기사망률은 30.5%로 세계에서 네 번째로 높았다는 결과가 나오고 있다. 결과적으로 중국에서 유입되는 미세먼지는 한국인들의 건강에 큰 해악을 미치고 있다.

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대한민국에서 배출하는 오염물질이 고농도 미세먼지의 주원인이라는 주장도 있지만, 대한민국 최대 중화학 공업 지역인 포항시, 울산광역시, 창원시, 거제시, 여수시, 광양시으로 이어지는 남동해안이 국내 주요 도시권 중에서는 미세먼지가 가장 낮은 지역이라서 납득하기 힘들다.

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대한민국 영토가 좁긴 하지만 그 좁은 영토 안에서도 중국에서 거리가 멀수록 미세먼지 피해 일수가 덜한 경향이 통계로 드러난다. 게다가 중국과 거리가 가까우면서 지역 공업화는 전국 기준으로 미진하다고 볼 수 있는 전북특별자치도 해안 지역도 연간 미세먼지 고농도 일수가 긴 편이고, 심지어 공업화 및 산업화가 매우 미진한 북한도 미세먼지가 한국 못지 않게 심각하다는 사실은 고농도 미세먼지가 한반도에서 배출된 것이 아니라는 사실을 보여주는 또다른 근거가 된다.

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중국은 오히려 미세먼지가 동풍을 타고 서해를 건너간다는 적반하장식 주장을 하는데, 이는 지구 자전 때문에 중위도 지역에는 항상 편서풍이 분다는 사실에 반(反)하는 주장이다.

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석유, 석탄과 같은 화석연료가 타거나 자동차 매연으로 인한 배출가스에서 나오는 대기오염물질이 미세먼지의 주 유발 원인으로 알려져 있다. 서울특별시 기후환경본부는 '분진'이라는 표현을 사용하기도 했다. 홈페이지 참조 미세먼지는 당사국뿐만 아니라 주변 국가들까지 영향을 미칠 정도로 광범위한 지역을 오염시킨다. 때문에 해가 갈수록 위험성이 강조되고 있는 오염물질 중 하나이다. 중국이 대한민국을 안하무인으로 여기는 것도 원인이지만, 설령 대한민국과 동급 정화시스템을 강제한다 해도 머릿수가 많아서 중국의 오염이 대부분일 수밖에 없다.

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또한 대한민국과 중국은 여름 한철에만 강수량의 60~90%가 집중되는 기후이기 때문에 강수가 적거나 없는 계절에 유독 미세먼지가 잘 확산되는 경향이 강하다. 특히 겨울철. 중국은 물론, 대한민국도 비나 눈이 거의 오지 않기 때문에 겨울에는 습도가 20% 안팎까지 떨어진다. 다만 겨울철 특히 추운날은 미세먼지가 덜한 편인데, 시베리아 기단 고기압의 영향으로 미세먼지가 남쪽으로 밀려나기 때문.

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반면 러시아는 중국과 달리 강수량이 1년 내내 고른 지역이 많아 미세먼지 문제가 거의 발생하지 않는다.

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특히 중국은 여전히 겨울철 석탄을 이용한 난방이 대다수다. 비트코인 시장이 점점 확대되고, 대부분의 채굴 작업장이 생기면서 비트코인의 영향도 커지고있다. 비트코인을 채굴하는 데 들어가는 전력량이 점점 커지고 있는데 중국의 작업장들은 실상 현지 화력발전소로 돌리기 때문이다.

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2019년도 1월의 역대급 미세먼지 공습은 겨울보다는 초봄 날씨에 가까운 이상고온현상 탓이 매우 컸다. 미세먼지와 초미세먼지는 차가운 북서풍(시베리아 기단)이 불 때 낮아지고, 따듯한 서풍(양쯔강 기단)이 불 때 매우 높아지는 경향을 보이는데 전년도 12월부터 따듯한 서풍이 계속 유입되었기 때문. 경험적으로 겨울에 날씨가 추우면 미세먼지가 적고, 날씨가 따뜻하면 미세먼지가 높은 경향을 보이는데 이와 일치한다.

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대기정체 영향으로 피해가 커질 때가 있다. 당연히 초봄(3월)에는 황사와 같이 중국 영향을 크게 받는 건 사실이나 5월 같은 늦봄의 경우 서풍이 불기는 하나 바다는 깨끗한데 한중양국의 영토만 더러울때가 있다. 이때는 아무리 심해도 일반 미세먼지 100을 넘지 못한다. 결국 결론을 내리면 고농도시 (100~200 이상)는 중국 요인이 매우 크고 중국의 영향이 적어보이는데도 심하다면 대기정체로 인한 피해로 볼 수가 있다.

당장 2021년도 가을의 한국 하늘은 예년과 달리 유달리 청정한데, 중국과 호주의 외교갈등으로 중국 내 호주산 석탄의 씨가 말라버리면서 중국 화력발전소 가동률이 줄어들면서 자연히 미세먼지 발생이 줄어들었기 때문. 기사의 전문가들은 겨울까지 신중하게 파악해야 한다는 의견을 내고 있지만, 역대 최저치의 미세먼지가 그냥 운이 좋아서 나온 것이 아니기 때문에 중국발 미세먼지가 한국에 주는 피해에 대한 실질적인 증거라고 봐도 무리는 없으며 이는 통계적으로도 확인 가능하다.

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계절별 미세먼지 발생량

1.봄

북서풍 계절풍에서 편서풍으로 넘어가는 시기이다. 편서풍이 불때 따듯한 공기가 들어오면서 심각한 대기기온역전현상을 초래하며 미세먼지가 축적된다. 이는 동아시아 전반에 걸쳐 형성되므로, 이때 엄청난 중국유입이 이뤄진다.

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대체로 양쯔강 기단의 영향을 받아 남서풍과 서풍이 많이 불고, 가끔씩 시베리아 기단의 영향을 받아 북서풍이 불기도 한다. 5월 정도가 되면 오호츠크해 기단의 영향을 받아 북동풍과 동풍도 부는 경우가 있다.

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양쯔강 기단의 경우, 공장지대가 많지는 않은 곳에서 만들어지는 시베리아 기단과 오호츠크해 기단과는 달리, 공장지대가 많은 곳에서 만들어져 한반도에 영향을 주므로 미세먼지와 황사 문제의 직접적인 원인이 된다. 또한 한반도에 대기 정체를 일으키는 주범이다. 매우 차가운 시베리아 기단이나 오호츠크해 기단과는 달리 적당히 따뜻하니 그럴 수밖에.

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그래서 봄은 사계절 중 미세먼지 문제가 가장 심각한 계절이다.

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다만 초미세먼지는 겨울보다 적다. 미세먼지 발생하는 지역은 한반도의 서쪽과 북서쪽으로 나뉘는데 허베이성이 있는 쪽인 서쪽은 나쁨(151~200)을 유지하면서 황사가 발생하면 매우나쁨(201~300)을 넘어 위험(301~)까지 치솟는다. 이렇게 치솟아 편서풍이 불면 한반도로 오게 되어 한반도에는 나쁨에서 위험까지 치솟는다.

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2018년 3월과 2019년 3월에는 봄에 미세먼지 비상저감조치가 시행됐는데 2019년 4월부로 봄에는 저감조치가 시행되지 않는다. 2020년부터는 겨울철에 가끔(약 4회) 정도만 시행되고 있다.

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2.여름

편서풍에서 계절풍인 남풍이나 남서, 남동풍으로 넘어가는 시기이다.

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대체로 북태평양 고기압의 영향을 받아 남동풍이 많이 불고, 초반에는 오호츠크해 기단의 영향을 받아 북동풍과 동풍이 부는 경우가 있다. 여름에 영향을 주는 북태평양 고기압과 오호츠크해 기단은 미세먼지 발원지와는 전혀 다른 방향에 위치해 있어 사계절 중 그나마 미세먼지로 인한 피해가 가장 적다...라고 생각하면 착각이다.

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중국발 미세먼지는 잘 오지 않지만 실제론 초여름 더운 남풍이 들어오면서 대기기온역전층을 초래해 미세먼지를 유발하며, 여기에 남쪽 미세먼지가 서울로 유입되어 서울의 경우 국내발 미세먼지가 최고점에 도달하는 시기이며, 초여름부터 본격적으로 오존이 발생하므로[20], 이 오존을 더하면 종합 대기질은 미세먼지수치가 높은 봄철과 별 차이가 없다.

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2019년 들어서는 여름철에도 미세먼지가 '나쁨'을 찍는 경우가 예전보다 많아지고, '좋음'인 날은 별로 없어지고 있는데, 이 뉴스 기사를 보면 알 수 있듯이 환경부 관계자는 "현재 지역에 따라 대기흐름이 원활하지 않아 미세먼지 농도가 높게 나타나는 것"이라며 "바람이 불어 미세먼지가 날아가거나 흩어져야 하는데 그렇지 못하고 있다"고 설명했다.

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초여름 남풍이 불기 시작하면 서풍은 상대적으로 찬바람이 되기 때문에, 중국에서 바람이 불 때 대기기온역전현상이 사라져 공기가 맑아지는 기현상도 이때 나타난다. 간혹 태풍이 동해로 빠져나가면 강력한 서풍이 불어 중국의 미세먼지를 끌어들이는 경우는 있다. 여러모로 여름은 중국유입 적음에도 대기질은 안좋다.

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그래도 사계절 중에서는 가장 적게 나타나는 게 중국 유입이 적은 것도 있지만, 대기 순환이 겨울하고 다르게 여름에는 매우 원활해진다.

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3.가을

계절풍 남풍에서 차가운 계절풍 북풍(9월, 10월)~북서풍(11월), 서풍 또는 오호츠크해 영향인 동풍으로 전환되는 시기.

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미세먼지를 이해하려면 대기기온역전현상에 대한 이해가 전제돼야만 한다. 가을은 찬바람이 불어오는 계절로써, 여름철 따듯한 대지에 찬바람이 불어오면 매우 강력한 대류현상이 발생하게 되어 지상의 모든 미세먼지를 다 날려보내게 되어 대단히 청명한 날씨가 된다.

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봄과 마찬가지로 미세먼지의 주범인 양쯔강 기단의 영향을 주로 받아 남서풍과 서풍이, 전반기에는 북태평양 기단의, 후반기에는 시베리아 기단의 영향을 받아 각각 남동풍과 북서풍이 자주 분다. 그런데 가을은 여름과 함께 미세먼지가 거의 없는 계절이다. 대기 순환이 원활하기 때문. 11월에 미세먼지가 발생해도 금방 빠져나간다.

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미세먼지 비상저감조치는 가을철에는 시행되지 않지만 예외로 2018년 11월 7일에는 시행했다.

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4.겨울

계절풍 북서풍이 주로 분다. 시베리아 기단의 영향을 받은 북풍은 한파를 몰고오며, 이때 대류가 활발해져 청명해지며, 양쯔강 기단의 영향을 받은 북서풍이 부는 날은 따듯한 바람이 불어, 대기기온역전현상을 심하게 유발하고 미세먼지를 축적시키고, 여기에 대기정체까지 더해져 미세먼지가 악화된다. 만일 중국 유입까지 더 해진다면 고농도 수준까지 오를 수 있다.

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시베리아 기단은 미세먼지 발원지인 고비 사막쪽에 위치하지만, 워낙 차갑기 때문에 대기 순환은 원활한 채로 한반도에 영향을 주기 때문에 미세먼지로 인한 피해가 없다. 겨울은 온난한 바람이 불 때 미세먼지가 생겨 3한4미 라는 신조어가 등장. 이는 대기기온역전현상으로 발생.

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봄철하고 PM10 짜리 미세먼지는 잘 안 나타나고 PM2.5 짜리 초미세먼지가 대부분 발생한다.

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미세먼지 비상저감조치가 대부분 이때 시행된다. 저감조치는 PM2.5 76 이상 일정 시간 이상 나타날때 시행된다.

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대응방법

1.마스크 착용

KF80, KF94, KF99 는 국내 기준으로 유럽의 규격(FPP)과 단계별로 거의 동일하다. FPP1은 KF80, FPP2는 KF94, FPP3은 KF99와 거의 비슷하다고 보면 된다. 하지만 미국의 N 규격과는 좀 다르다. 3M 같은 전문업체의 마스크들은 당연히 한 마스크 모델에 여러 규격 인증을 같이 가지고 있고, 인증된 수준보다 더 높은 수준의 필터 성능을 가지고 있는 경우가 많다.하지만 좀 더 저렴하게 생산되는 소매점/약국에서 파는 것들은 해당 규격만 최소한으로 맞춘 것들이라 대충 일상 미세먼지만 막는 수준일 가능성이 높으니 산업용으로는 쓰지 말자.

공기를 걸러서 먼지를 막는 원리인 만큼 밀착/밀폐가 철저하지 않으면 효과가 적을 수 있다. 일상 미세먼지는 산업 분진에 비하면 별거(?) 아니긴 해도, 절대 단순 섬유덩어리로 걸러지는 분진들이 아니다. 따라서 그냥 방한대 같은 것으로 막을 생각은 전혀 하지 않도록 하고, 엄격한 규격 인증을 통과한 제품을 써야 한다.

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마스크를 쓰면 일반적으로 호흡하는 것보다 훨씬 힘든 만큼, 미세먼지 거르겠다고 마스크를 썼다가 호흡기계, 심뇌혈관계 질환이 있거나, 알레르기/천식환자,어린이, 임산부, 노인등은 호흡 호율 저하로 인해 호흡곤란, 두통, 스트레스, 혈압상승 등 본말전도급 부작용이 있을 수 있으므로, 의사들이나 전문가들과 미리 상담을 하는 편이 좋다. 특히 알레르기나 천식등의 질환으로 호흡기가 너무 민감하거나, 심혈관계 질환으로 인해 호흡 방해요소가 있으면 문제가 생기는 사람들은, 애초에 미세먼지 있는 날에 밖을 아예 안 나갈 생각을 하는 게 좋다. 미 FDA, 미세먼지 마스크 부작용 경고 (기사 내 영어 원문 포함), 이코리아, 2019-01-17 KF80 규격만 맞춘 황사용 규격 마스크도 엄연히 개인보호장구(PPE)이다. 산업규격품인 만큼 우습게 여기지 말고 제대로 기준에 맞춰서 사용하자. 날숨용 배기구가 달린 마스크들은, 배기구가 없는 마스크에 비해 훨씬 사용하기 편리하다. 배기구가 달린 마스크는 숨을 뱉을 때 날숨의 압력으로 배기덮개가 아주 잠깐 열리면서 마스크 안에 고인 공기를 직접 분출하는 매커니즘을 갖고있다. 덕분에 마스크 내에 습기와 열이 차는 것을 방지하면서, 호흡을 훨씬 편하게 만들어준다. 따라서, 마스크 구매를 고려할 때 호흡의 용이함을 고려하면 배기구가 달린 제품을 고려해보는 것이 좋다.

몇몇 방진 마스크는 약간 검은색을 띄고 있는데, 검은색 필터의 정체는 바로 활성탄. 분진 필터링과 함께 고약한 악취 때문에 작업에 방해가 되는 현장에서 주로 쓴다. 당연하지만, 일반적인 환경에서의 황사나 미세먼지를 막기위해 쓰기에는 그다지 의미없는 기능이다. 단, 각종 특수 청소같이 유해물질과 심각한 악취가 동시에 존재하는 환경에서 활동한다면 방진 1급/특급 마스크가 아닌, 배기구와 활성탄 필터가 구비된 제품을 쓰는 것이 작업환경 개선에 훨씬 좋다. 제한적으로나마 재사용(반드시 관련 전문가 및 책임자에게 알아볼 것. 본격적인 현장은 일상과는 다르다!)하는 경우에도 훨씬 유리하며, 낭비도 적다.

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2.실내 공기청정기 사용

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공기청정기는 더 이상 사치품이 아니다. 이것은 단순히 집뿐만 아니라 헬스장이나 독서실 등 사용공간을 선택할 때 기준으로 삼아도 좋다. 필터 등급으로는 H13등급 이상의 필터가 아니고서는 먼지를 완전히 제거하지 못한다는 의견과, 가정용으로서는 공기를 순환시키는 능력이 더 중요해서 풍량이 세면 E11등급의 필터로도 충분하며 더 효율적이라는 의견으로 양분된 상태이다.

다만, 공기청정기가 있어도 사실 주기적으로 환기 자체는 필요하다. 무엇보다 기체 상태 방사능인 라돈이나 포름알데히드 등의 유해 물질이 쌓이기 때문이다. 이산화 탄소도 수치가 기준치를 쉽게 초과한다. 공기청정기의 필터로 미세먼지는 걸러낼 수 있지만 라돈이나 포름알데히드는 걸러내지 못한다. 환기가 잘 되지 않는 환경에서는 실내 미세먼지가 하루 허용 수준보다 100배 이상 치솟을 수 있기 때문에, 하루에 30분씩 두 번 정도는 환기를 해야 한다.기타 화학물질이나 몸에 좋지 않은 성분이 나오는 신축건물, 리모델링한 지 얼마 지나지 않은 건물, 또는 라돈이 쌓이기 쉬운 반지하일 경우 단시간이라도 주기적인 환기가 필요하다. 물론 미세먼지가 심하면 짧게 환기한 뒤 공기청정기를 켜고 바닥에 물걸레질은 필수. 공기청정기는 말 그대로 현대사회에서는 필수 품목에 들어가지만 공기청정기들도 한계가 있어 미세먼지를 완벽하게 대처하지 못한다. 게다가 시중에 판매되는 것들은 과장광고로 공정거래위원회로부터 벌금을 물었지만 판매중지는 당하지 않았다.

직접 환기하는 것이 싫다면 환기 기능이 들어간 공기청정기를 설치하면 된다. 다만 환기시설을 위한 덕트가 이미 있는 몇 안되는 건물을 제외하고는 환기 덕트 설치를 위해서 창문에 기구를 설치하거나 구멍을 뚫어야 한다.