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2013년 12월 6일 금요일

미세 먼지 대란 - 왜 위험한가 ?



 중국발 미세 먼지가 한반도로 대거 유입되면서 한겨울 하늘이 뿌옇게 흐려지고 있습니다. 중국 현지에서는 사상 최악 수준의 극심한 대기 오염으로 인해 큰 문제가 되고 있지만 좀 떨어진 위치에 있는 한국 역시 여기서 자유롭지 못한 모습입니다. 그나마 중국 현지에 비해 미세 먼지 농도가 낮은 편이고 바람과 눈/비에 의해 농도가 크게 낮아질 수 있다는 점이 위안이긴 합니다. 이전에도 중국발 미세 먼지에 관한 포스팅을 한 적이 있지만 (  http://blog.naver.com/jjy0501/100199073187 참조) 오늘 이야기는 주로 미세먼지가 건강에 미치는 악영향에 대한 것입니다.





(오염물질을 포함한 연무가 황해를 이동하는 사진  Thick haze blown off the Eastern coast of China, over Bo Hai Bay and Yellow Sea. The haze likely results from urban and industrial pollution.  25 June 2009  Credit : NASA/GSFC, MODIS Rapid Response)



 2013 년 12월 5일 한국은 중부 지방을 중심으로 미세 먼지 PM10 (10 ㎛ 이하 먼지) 농도가 지역에 따라 최고 200 ㎍/㎥ 으로 올라가는 등 미세 먼지로 인해 한동안 곤욕을 치뤘습니다. 이날 경기 동두천시 보산동은 오전 9시 285㎍/㎥, 경기 포천시 선단동은 낮 12시 285㎍/㎥ 까지 미세 먼지 농도가 올라갔고 춘천은 오후 6 시에 245㎍/㎥ 까지 상승했습니다. 서울의 경우에도 대부분 나쁨 (121 - 200 ㎍/㎥) 등급으로 미세 먼지가 상승했습니다. 물론 서울에서도 최고 215 ㎍/㎥ 가 기록되어 매우 나쁨 (201 - 300 ㎍/㎥) 등급까지 상승한 지역이 있었습니다. 



(미세 먼지 (PM10) 기준 환경 권고    출처 : 환경부)




 환경부는 예보 내용이 약간 나쁨 이상이거나 실시간 관측 기준이 그 이상인 경우 



 - 대기오염 취약계층(노약자, 어린이, 호흡기질환자, 심폐질환자 등)의 경우 가급적 외출시간을 
    줄이고, 외출시는 마스크(황사마스크 인증상품) 착용



 - 어린이는 대기오염에 더 취약하기 때문에 학교나 유치원에서는 실외 체육보다는 실내 운동으로
    대체하는 것도 권고됨 


 할 것을 권장하고 있습니다. 황사 마스크 인증 제품은 식품의약품안전처에서 인증한 제품으로 미세 먼지를 80% 이상 걸러낼 수 있으나 기본적으로 1 회용이므로 장기간 사용하는 것은 피하는 것이 좋습니다. 또 근본적으로 미세 먼지 농도는 예보로 100% 예측이 불가능하기 때문에 실시간 대기 모니터링 정보를 제공하는 에어 코리아 (한국 환경 공단) 에서 미세 먼지 농도를 확인할 것도 권장되고 있습니다. 실제 심혈관/호흡기 환자 노약자, 어린이가 있는 가정에서는 이를 참조하시는 것이 좋겠습니다. 또 물을 충분히 섭취하고 손을 자주 씻는 것도 호흡기 감염 예방에 도움이 됩니다.  


 에어코리아 : http://www.airkorea.or.kr/


 여기까지는 미세 먼지에 대한 일반적인 이야기였고 본론은 역시 미세 먼지가 왜 위험한가 입니다. 대기중에는 기체 성분인 질소, 산소, 아르곤, 이산화탄소를 비롯 수증기 같은 분자 상태의 물질도 떠돌아 다니지만 우리 눈에는 잘 보이지 않는 먼지 성분도 상당수 부유하고 있습니다. 이런 대기 부유 입자들은 지구 환경에서 필연적으로 존재할 수 밖에 없으며 꼭 나쁜 기능을 하는 것은 아니지만 수십 ㎛ 이하의 작은 먼지들을 흡입하는 경우 건강에 좋지 않은 영향을 미치게 됩니다. 


 이런 대기 부유 입자들은 그 기원에 따라서 매우 크기가 다양합니다. 이런 입자상 물질 (PM Particle matter) 은 화산재, 화분, 자연 연소에 의한 부유물, 사막 바람에 의한 입자등 자연적인 입자에서 부터 채석, 분쇄나 석탄 등의 연소로 생기는 인공적인 입자가지 매우 다양한 기원을 가지고 있습니다. 또 기원에 따라 크기도 다르고 독성도 다르게 됩니다. 







(대기 부유 입자들의 기원에 따른 크기 분포 Airborne particles are commonly either biological contaminants, particulate contaminants, gaseous contaminants, or dust. This diagram shows the size distribution in micrometres (μm) of various types of airborne particles.   




 PM10 이라는 명칭으로 분류하는 10 마이크로미터 이하의 작은 미세 먼지는 코에서 기관지까지 과정에서 걸러지지 않고 폐의 가장 말단 부위인 세기관지 (Bronchioles) 와 폐포 (alveoli) 까지 들어갈 수 있습니다. 일단 해부학적 구조상 이곳은 이물질을 능동적으로 배출할 수 있는 세포가 없어 한번 들어간 물질이 가래의 형태로 다시 빠져나오기 힘들게 되어 있습니다. 따라서 장기간의 손상과 염증반응이 일어날 수 있습니다. 따라서 이 크기의 대기 부유 입자는 특별히 주의해서 측정하고 감시 관리하는 것이 보통입니다. 


 PM2.5 로 부르는 2.5 마이크로미터의 초미세 먼지는 그 모양이나 화학 성분에 따라 투과력이 다르긴 하지만 가장 안쪽에 위치한 종말 세기관지 (terminal bronchioles) 및 폐포 안쪽으로 들어갈 수 있으며 가스 교환이 일어나는 지점까지 파고들어갈 수 있습니다. 아주 작은 100 nm 급 미세 먼지는 혈류를 타고 들어가 문제를 만들기도 합니다. 이 정도 작은 초미세먼지는 혈관의 염증반응 및 혈전 형성과 관계가 있으며 폐는 물론 심장에도 부담을 줘 심근 경색 (Myocardial infarction) 과 같은 심각한 합병증을 일으킬 수 있습니다. 


 지난 수십년간 대기 중 미세 먼지가 각종 질환의 이환률 (morbidity) 및 사망률 (mortality) 의 증가를 가져온다는 역학적인 연구 결과가 다수 발표되었습니다. 2009 년 미국 환경 보호청 (EPA) 발표한 수천페이지 분량의 최종 통합 과학 합의문 (Integrated Science Assessment (ISA)) 에서는 그때까지 발표된 연구들을 반영해서 대기중 입자상 물질 (PM) 의 장기 및 단기 노출 인체 위험성을 다음과 같이 평가했습니다. (1) (괄호 안의 숫자는 레퍼런스) 



(대기중 미세 입자상 물질의 위험도 평가. UFPs 란 극미세먼지 Ultrafine Particles 라는 의미로 100 nm 급 이하의 아주 작은 입자를 의미. 위에서 설명했듯이 혈관을 타고 들어가 전신 반응을 일으킬 수 있음.   Credit : EPA) 


 이에 의하면 PM2.5 의 경우 단기간은 물론 장기간의 노출에 의해 심혈관 질환 및 사망율 증가에 원인이 될 수 있다는 과학적 증거가 있습니다. PM10 - 2.5 역시 이를 추정하게 (Suggestive) 할 수 있는 증거들이 있습니다. 위의 표를 본다면 PM2.5 가 장기 및 단기적으로 심혈관 질환 (심근 경색을 포함), 호흡기 질환, 전체 사망률 증가, 생식 및 발달 장애, 암, 기형 등에 연관이 있을 수 있다는 분명한 과학적 증거가 있거나 추정할 수 있게 하는 증거가 있음을 알 수 있습니다. 그 이유는 적당히 작은 크기로 가장 안쪽의 미세기관지와 폐포에 들어가서 여러가지 문제를 일으키기 때문입니다. 


 UFPs 는 폐포까지 들어가는 것은 물론 아예 혈류를 타고 전신에 퍼질 수 있는데 이보다 큰 입자와는 단독으로 사망률 등에 미치는 영향에 대해서는 앞으로도 좀 더 연구가 필요합니다. 현시점에서 대기 입자상 물질에서 주된 이슈는 PM10 및 PM2.5 라고 할 수 있습니다. 물론 PM 10 이라고 하면 그 이하 모든 크기 입자를 의미하는 것으로 PM2.5 역시 UFPs 를 포함한 수치입니다.


 대기 오염이 사망률 증가에 직접적인 영향을 미친다는 것은 이제는 널리 인정받는 이야기입니다. 문제는 대기 오염이나 미세 먼지가 이환률 및 사망률 증가에 영향을 미치는지가 아니라 얼마나 영향을 미치는지, 그리고 어떻게 규제를 할 것인지 입니다. 대부분의 인구가 도시에서 생활하고 자동차나 공장, 발전소 같은 대기 오염원에서 붙어서 생활하는 현대인의 삶을 생각할 때 거의 자연 상태로 규제하기는 불가능합니다. 현실적으로는 심각한 수준 이하로 억제하기 위해서 노력해야겠죠. 따라서 선진국에서는 이를 엄격히 규제하고 있으나 개도국에서는 이에 대한 돈이 많이 드는 이런 규제가 미비한 상태입니다.   


 이전 에서 소개드린 한 연구에 의하면 (  http://jjy0501.blogspot.kr/2013/07/blog-post_9.html 참조) 중국에서 화이허강 (Huai River 淮河 회하, 혹은 회수 ) 북쪽에 사는 5억명의 인구가 대기 오염으로 잃게되는 수명이 총 25 억년이라는 결과가 나오기도 했습니다. (2) 하지만 중국처럼 대기 오염이 심각한 국가에서만 본래 기대 수명보다 빨리 사망하는 것은 아닙니다. 이와 같은 대기 중 미세 먼지로 인한 사망률 증가는 생각보다 낮은 농도에서도 나타날 수 있습니다.


 2004 년 JAMA 에 실린 연구에서는 연간 미국에서 PM10 농도를 평균 23.8 ㎍/㎥ 으로 감안할 때 연간 24000 명이 이로 인해 사망하는 것으로 추정했습니다. (2000 년을 기준으로) (3) 이 농도는 현재 우리 나라 미세 먼지 기준 농도보다 훨씬 낮은 수치라고 할 수 있습니다. 중국은 말할 것도 없이 말이죠. 


 2005 년 WHO 의 Global Burden of Disease Comparative Risk Assessment 연구에 일부분으로 각종 원인에 의한 전세계적 사망원인을 분석했을 때 PM2.5 에 의한 사명률 기여가 심폐질환 사망의 3%, 기관지, , 폐암 사망의 5%, 5 세 이하 어린이에서 호흡기 감염 사망의 1% 정도라고 추정했습니다. 이 연구에 의하면 전세계적으로 매년 80 만명 정도가 PM2.5 와 연관해서 사망하며 기대 수명 감소는 총 640 만년이라고 추정했습니다. (4) 


 국내에서는 과거 시행한 연구에서 (5)

      
 유병률 관련 연구 결과('06, 국립환경과학원․연세대)

   - (PM2.5) 농도가 36∼50㎍/㎥ 경우 급성 폐질환 유병율 10% 증가, 51∼80㎍/㎥ 경우 만성천식 10% 증가 유발
   - (PM10) 농도가 120∼200㎍/㎥경우 일반인의 만성천식 유병율 10% 증가, 201∼300㎍/㎥의 경우 급성천식 유병율 10% 증가 등

 사망률 관련 연구 결과('09, 국립환경과학원․인하대)

   - (PM2.5) 서울 PM2.5 농도가 평상시 보다 10㎍/㎥ 증가하면 일별 조기사망율이 0.8% 증가하며 노인(65세이상) 등 민감집단의 사망율은 1.1% 증가 추정

   - (PM10) 서울의 10㎍/㎥ 증가당 일별 조기사망율이 0.3% 증가, 노인(65세이상) 등 민감집단의 사망율은 0.4% 증가 추정

    
 라고 조사된 바 있습니다. 실제로 미세 먼지 농도가 올라가면 호흡기 질환 환자의 수가 크게 증가한다는 것은 널리 알려진 대로입니다. 왜 그런지는 굳이 길게 설명할 필요도 없겠죠. 


 미세 먼지 문제는 일단 심할 때는 마스크 착용, 실외 활동 자제, 손씻기 및 개인 위생, 만성 호흡기 질환자 및 노약자, 심혈관 질환자 주의 등이 필요하지만 장기적으로 봐서는 결국 오염원 자체를 규제하는 수 밖에 없습니다. 실외 활동을 안할 수도 없는 일이고 결국 미세 먼지 농도가 올라가면 실내의 미세 먼지 농도가 오르는 것도 피할 수 없기 때문입니다.


 궁극적으로는 중국에서 이를 규제할 수 밖에 없는데 지금부터 규제가 시작되더라고 효과를 보는데 10 - 20 년 넘게 걸린다는 게 문제입니다. 다른 나라의 사례에서 볼 수 있듯이 일단 매연 저감 장치 및 대기 오염이 덜한 에너지로 변경 (예를 들어 석탄에서 천연가스로 교체) 등은 매우 시간이 오래 걸리기 때문입니다. 더구나 중국이 현재 구할 수 있는 가장 손쉬운 연료인 석탄은 한해 30 억톤 이상 채굴되어 연소되고 있는데 한동안 수요가 감소할 가능성이 적다는 문제가 있습니다. 


 이런 점을 볼 때 대기 오염 문제는 한국이나 일본 같은 주변 국가도 긴장시키고 있지만 무엇보다 수백 ㎍/㎥ (심지어 800 이상까지) 치솟는 중국에서 매우 심각한 보건 문제가 될 것으로 보입니다. 중국 정부도 이 문제를 인지하고 해결하기 위해 규제를 강화하고 있지만 13 억 인구가 사용하는 에너지원을 변화시키고 규제를 한다는 것이 말처럼 쉽게 되지 않는 일이어서 앞으로 한동안은 이 문제가 매년 이슈화 될 것 같습니다. 




 Reference  

 1. Integrated Science Assessment for Particulate Matter (Final Report), EPA. 2009  


 2. Yuyu Chen, Avraham Ebenstein, Michael Greenstone, and Hongbin Lie. Evidence on the impact of sustained exposure to air pollution on life expectancy from China’s Huai River policy. PNAS, 2013 DOI:10.1073/pnas.1300018110

 3. Mokdad, Ali H.; et al. (2004). "Actual Causes of Death in the United States, 2000". J. Amer. Med. Assoc. 291 (10): 1238–45. doi:10.1001/jama.291.10.1238. PMID 15010446.

 4. Cohen AJ, Ross Anderson H, Ostro B et al. The global burden of disease due to outdoor air pollution.  J Toxicol Environ Health A. 2005 Jul 9-23;68(13-14):1301-7.

 5. 미세먼지 고농도 시 행동요령, 환경부 2013



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