[비즈월드] 지난 2019년 3월 미세먼지를 사회재난에 포함하는 재난안전법 개정안이 국회에서 통과됐을 정도로 미세먼지의 위험성은 점차 중요하게 여겨지고 있다.

미세먼지란 산업 활동(공장, 발전, 운송, 건설, 가정 등)으로부터 유발되는 유해 화학 물질(황산염, 질산염, 탄소 및 금속 화합물 등)을 포함하는 지름 10μm 이하(PM-10)의 먼지입자를 말한다.

특히 지름 2.5μm 이하 먼지입자는 초미세먼지(PM-2.5)로 부르며 발생원과 성분, 크기에 의해 일반 먼지나 황사와는 구별된다. 코점막을 바로 통과해 인체에 유입돼 각종 호흡기 질환 등을 일으키며 생명까지도 위협한다.

우리나라 전 국민은 사실상 중국발 미세먼지에 무방비로 노출되어 있다. 실제로 OECD가 최근 발간한 '2020 삶의 질(How's Life)' 보고서에 따르면 2017년 기준으로 한국 인구 중 99.2%가 연평균 초미세먼지 농도 10㎍/㎥에 노출된 것으로 파악됐다.

게다가 한국 인구 10명 중 6명 가까이는 세계보건기구(WHO)에서 권고한 수준의 2배가 넘는 초미세먼지(PM-2.5)에 노출된 것으로 조사됐다. 이 비율은 경제협력개발기구(OECD) 회원국 가운데 가장 높았다.

특히 초미세먼지 농도 수준을 구간별로 쪼개보면 한국의 대기 오염은 다른 국가보다 더 심각한 것으로 나타났다.

한국에서 WHO 권고치의 2배인 20㎍/㎥ 이상 초미세먼지 농도에 노출된 인구 비중이 55.1%로, OECD 회원국 중 가장 높았다. 2위인 칠레(42.5%)보다도 10%포인트 이상 높았다.

3∼5위인 멕시코(20.7%), 폴란드(19.8%), 이스라엘(10.6%)은 한국보다 이 비율이 30%포인트 이상 낮았고 나머지 OECD 회원국은 한 자릿수에 그쳤다.

국민들의 건강을 위해 미세먼지를 경보 등을 발령하는 기준은 시간과 공간에 구애받지 않고 미세먼지를 정확하게 측정하는 것부터라고 해도 과언이 아니다.

이런 가운데 최근 미세먼지 측정기술 관련 특허출원이 크게 증가한 것으로 조사됐다.

실제로 특허청에 따르면 미세먼지 측정기술 관련 특허출원 건수는 2009년 10건에서 2018년 129건으로, 10년 동안 약 1200% 증가했다.

같은 기간 특허출원 건수가 연평균 약 17만건 내외로 유지되고 있다. 반면 외국기업이 우리나라에서 출원한 미세먼지 측정기술은 단 7건에 불과해 미세먼지에 대한 우리 국민과 국내 업계 등의 관심이 높다는 것을 방증했다.

이번 조사에서는 단순 먼지(화분, 연기), 일반적 입자 측정은 제외됐으며 미세먼지 측정기술 관련 특허는 미세먼지 측정기술이 주(主)인 특허(주분류가 G01N)와 부(附)인 특허(부분류가 G01N)로 구분되는데 이 기사에서는 주(主)인 특허(주분류가 G01N)는 '미세먼지 측정' 으로, 부(附)인 특허(부분류가 G01N)는 '미세먼지 측정-응용'으로 나눠 소개한다.

특허청 측은 "미세먼지 측정기술 관련 특허출원의 대폭적인 증가는 국민들의 관심과 우려, 정부의 미세먼지 관련 정책과 시장의 확대에 기인하는 것으로 여겨진다"며 "2013년 10월 세계보건기구(WHO)에 의해 미세먼지가 1급 발암물질로 지정함에 따라 미세먼지 예보가 본격적으로 실시됐다"라고 설명했다.

이런 상황이 반영되면서 미세먼지 측정기술 관련 특허출원이 크게 늘어났다.

앞에서 설명한 미세먼지의 위험성과 시·공간에 따른 미세먼지 농도의 큰 변동성 등으로 인해 미세먼지 측정기술 관련 특허출원은 몇 가지 특징적 경향을 보여주고 있다.

먼저 미세먼지 측정기술 관련 특허출원 중 소형화 관련 출원은 2013년까지 연평균 4건 내외에 불과했다. 그러나 2014년을 기점으로 2015년부터는 연평균 20건 이상으로 늘어났다.

이는 휴대용 미세먼지 측정기 시장이 커지고 다양한 제품에 응용하기 위한 모듈화의 필요성이 커진 영향이다.

미세먼지 측정방식은 ①광산란 방식 ②베타선 흡수 방식 ③중량농도 측정 방식 등으로 구분된다. 최근 5년 동안 미세먼지 측정방식별 출원 비중을 보면 광산란 방식의 출원비중이 50%로 베타선 흡수 방식(8%)과 중량농도 방식(2%)과 비교해 압도적으로 많았다.

광산란 방식은 부유입자에 광원을 조사 후 산란광을 검출해 입자의 직경 및 개수를 측정하는 방식이다.

필터 포집에 의한 중량농도 및 베타선 흡수 방식(중량농도 및 베타선 흡수 방식은 임팩터나 싸이클론을 이용해 10µm이상 입자를 선분리 후, 10µm이하 미세먼지를 필터로 포집해 중량 변화 또는 베타선 변화를 측정해 미세먼지 농도를 산출하는 방식)과 대비해 정확도는 떨어지지만, 별도의 질량 측정 또는 필터 교체가 필요 없어 실시간 측정 및 소형화에 유리하다는 장점을 지니고 있다.

두 번째는 미세먼지 측정기술을 다른 기술 분야 또는 다양한 제품에 적용한 미세먼지 측정-응용기술의 특허출원이 10여 년 전에는 연간 5건 내외였지만 2018년 76건으로 큰 폭으로 증가했다는 것이다.

예를 들어 최근 널리 사용되고 있는 공기 청정기와 에어컨, 창문 및 공조 설비 제어 등에 미세먼지 측정기술이 필수화 되고 있고 ▲온실관리(히터 및 광량 제어) ▲옷보관 장치(공기분사 제어) ▲스마트 마스크(마스크 각 부의 작동 제어) ▲생물학적 실험 장치(미세먼지 노출 실험 장치 제어) ▲스마트 가로등(정보 및 광량 제어) 등 다양한 분야로 확대 적용되고 있다.

세 번째로 특허 출원인별로 보면 2014년에는 중소기업, 개인, 학교, 출연연구소가 10건 내외로 비슷한 출원건수를 나타냈지만 2018년에는 중소기업과 개인의 특허출원이 각각 54건과 37건으로 눈에 띄게 증가(전체 70%를 차지)한 것이다.

눈여겨 볼 부분은 개인의 출원이 2017년 14건에서 2018년에 38건으로 약 3배 증가해 미세먼지에 대한 일반 국민의 관심이 크게 커지고 있음은 단적으로 보여주고 있다.

특허청 계측분석심사팀 관계자는 "정부의 미세먼지 관련 정책 추진과 관련 시장의 확대로 미세먼지 측정기술에 대한 특허출원은 지속적인 증가가 예상되고, 현재까지 측정의 정확도 향상과 소형화 기술에 대한 특허출원이 주를 이뤘지만 앞으로는 의료, 바이오, 농식품, 가전 등에 특화된 미세먼지 측정 기술의 출원이 급증할 것으로 예상된다"라고 말했다.