2026 5급 PSAT 상황판단 20번

미세먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질 중 입자의 지름이 10 μm 이하인 먼지를 말한다. 여기서 μm(마이크로미터)는 100만 분의 1 m, 즉 1,000분의 1 mm이다. 미세먼지 중에서도 입자의 지름이 2.5 μm 이하인 먼지를 초미세먼지라고 부른다. 사람 머리카락 단면의 지름이 0.05 ～ 0.07 mm임에 비추어보면 미세먼지가 얼마나 작은지 체감할 수 있다. 미세먼지는 주로 호흡기를 통해 인체에 흡수되는데, 사람 모공의 지름이 0.02 ～0.05 mm이므로 모공을 통해 인체에 침투할 수도 있다. 미세먼지는 PM을 써서 나타내기도 한다. PM은 ‘particulate matter’의 약자로, PM 뒤에 어떤 수 x를 붙이면 이는 지름이 xμm 이하인 먼지를 의미한다. 따라서 미세먼지는 PM 10, 초미세먼지는 PM 2.5가 된다. 국제적으로 통용되는 미세먼지 농도의 단위는 μg/m³이다. 여기서 μg(마이크로그램)은 100만 분의 1 g을 의미한다. 따라서 μg/m³는 공기 1 m³당 존재하는 미세먼지의 질량을 μg으로 나타내는 단위이다. 미세먼지 농도를 측정하는 방식으로는 베타선 흡수법과 중량농도법, 광산란법 등을 들 수 있다. ‘베타선 흡수법’은 방사선의 한 종류인 베타(β)선을 활용하여 미세먼지 농도를 측정하는 방법이다. 입자 형태로 방출되는 베타선은 물질을 통과할 때 흡수되는 성질이 있으므로, 더 많은 물질을 통과할수록 더 많이 흡수된다. 측정 지역의 공기를 측정기로 채집하면 여과지에 미세먼지가 남게 되는데, 이 여과지에 베타선을 쏠 때 미세먼지가 많을수록 베타선이 더 많이 흡수된다. 따라서 흡수된 베타선의 양을 측정하여 미세먼지의 농도를 구할 수 있다. ‘중량농도법’은 시료 채취 전후의 여과지 질량을 비교하여 여과지에 모인 물질의 질량을 측정하는 방식이다. 두 질량의 차가 클수록 미세먼지 농도가 높은 것이다. 이 방식은 정확성이 높아 우리나라를 비롯한 대부분의 국가에서 초미세먼지 농도를 측정하는 표준적인 방식으로 채택하고 있다. 하지만 중량농도법은 베타선 흡수법에 비해 복잡하고 더 많은 시간과 전문인력이 필요하다는 단점이 있다. ‘광산란법’은 물질에 빛을 쪼이면 빛이 물질에 충돌한 후 여러 방향으로 흩어지는 현상인 산란을 이용하는 방식이다. 물질이 가진 물리적 성질이 동일한 경우 산란되는 빛의 양은 공기 중 물질의 농도에 비례한다. 따라서 공기에 빛을 쪼일 때 공기 중 미세먼지의 농도가 높을수록 산란되는 빛의 양이 늘어나게 된다. 이 방식은 측정값의 오차가 앞의 두 방식에 비해 상대적으로 큰 경향이 있어 공식 측정 방법으로는 잘 사용되지 않는다.

<상 황> 어느 측정 지역의 미세먼지는 입자 A와 입자 B로만 이루어져 있다. 입자 A는 지름이 1 μm인 구(球)의 형태이며, 입자 B는 지름이 4 μm인 구의 형태로 입자 A와 밀도가 같다. 미세먼지 농도 측정 결과, PM 2.5의 농도는 20 μg/m³, PM 10의 농도는 100 μg/m³이었다. 해당 측정 지역에 존재하는 A와 B의 입자 수를 각각 a와 b라 할 때, a : b는 (가) 이다. 밀도가 같은 입자의 질량은 부피에 정비례하고, 구의 부피는 지름의 세제곱에 정비례한다.