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[잠깐과학]미세먼지가 치명적인 건 표면적 때문

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[잠깐과학]미세먼지가 치명적인 건 표면적 때문

2021.03.18 15:20
픽사베이 제공
픽사베이 제공

중국에서는 지름 20μm 이상의 큰 입자가 보이지만, 우리나라까지 날아오는 황사 입자는 주로 그보다 작은 1~10μm 수준이다. 상대적으로 큰 입자들은 날아오는 도중 떨어져 내리지만, 작은 입자들은 멀리까지 날아오기 때문이다. 결국 우리나라까지 오는 흙먼지는 주로 ‘미세먼지’다.

 

미세먼지는 폐암을 유발할 수 있어 심한 경우, 사망으로도 이어질 수 있다. 미세먼지가 이토록 위험한 이유는 입자의 기하학에서 찾을 수 있다. 대부분의 먼지는 콧털이나 기관지 점막에 부딪히면서 막힌다. 하지만 미세먼지, 특히 지름 2.5μm 이하의 ‘초미세먼지’는 폐 깊숙한 곳까지 들어간다. 2.5μm는 머리카락의 굵기의 약 25분의 1밖에 안 되는 값이다.

 

환경부 제공
환경부 제공

 

먼지의 양이 같아도 입자 하나의 크기가 작으면 먼지의 총 표면적은 커진다. 예를 들어, 모서리의 길이가 4cm인 정육면체의 겉넓이는 96(=4×4×6)cm²다. 이 정육면체를 한 모서리가 2cm인 8개의 작은 정육면체로 자르면, 표면적은 192(=2×2×6×8)cm²이 된다. 이를 다시 한 모서리가 1cm인 64개의 정육면체로 자르면, 표면적은 384(=1×1×6×64)cm²가 된다.

 

표면적이 크면 바람의 영향을 그만큼 많이 받기 때문에 공기 중에 더 오래 떠 있을 수 있다. 그리고 인체에 유해한 대기 오염물질이 많이 붙을 수 있다. 게다가 미세먼지 농도가 높아지면, 공기 중의 입자가 서로 충돌하고 뭉쳐서 더 큰 입자로 성장하게 된다. 오염물질과 뒤엉켜 무거워진 입자는 오염물질을 품은 채 고스란히 우리를 향해 떨어진다.

 

 

한 모서리가 4cm인 정육면체를 8등분, 16등분한 모습이다. 먼지의 양이 같아도 하나의 입자 크기가 작아지면 총 표면적은 커진다. 수학동아DB
한 모서리가 4cm인 정육면체를 8등분, 16등분한 모습이다. 먼지의 양이 같아도 하나의 입자 크기가 작아지면 총 표면적은 커진다. 수학동아DB

 

*원문: 수학동아 2015년 4월호, [지식] 수학으로 내다보는 황사

https://dl.dongascience.com/article/view/M201504N012/3542

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