대기오염의 주범, 황사와 미세먼지

지난 9월부터 때아닌 가을황사가 나타나면서 맑은 하늘 대신 뿌연 하늘과 대기를 마주하게 되었다. 황사는 중국과 몽골의 사막에서 발생한 흙먼지가 강한 바람 때문에 3,000~5,000 m 상공으로 날아올랐다가 초속 30 m 정도의 편서풍을 타고 우리나라까지 날아오는 현상을 말하는데, 주로 건조한 봄에 우리나라까지 불어와 눈병이나 호흡기질환을 일으키고, 동식물에게도 큰 피해를 주고 있다.

황사의 발생은 여름에는 비가 자주 와서 먼지가 많이 생기지 않고 가을부터 겨울까지는 땅이 얼어 있어서 비교적 덜한 반면 주로 따뜻하고 건조한 봄에 많이 일어났지만, 최근 10년 동안에는 가을과 겨울에도 가끔 황사가 우리나라로 불어오고 그 빈도도 점차 증가하고 있다. 환경오염으로 인하여 중국과 몽골 지역의 날씨가 변해 기온이 높아지고 여름에도 비가 자주 내리지 않기 때문이다. 황사의 주성분인 황토 혹은 모래의 크기는 0.2~20㎛로 우리나라까지 날아오는 것은 1~10 ㎛ 정도의 크기이며, 중국의 산업화 지역을 거치면서 규소, 납, 카드뮴, 니켈, 크롬 등의 중금속 농도가 증가하고 각종 발암물질이 포함되는 경우도 있다.

요즈음 계절에 상관없이?꾸준하게 발생하고 있는 황사와 더불어, 연일 미세먼지가 극성을 부리면서 건강에 대한 관심이 높아지고 있다. 미세먼지(particulate matter, PM) 또는 분진이란 탄소, 다환 방향족 탄화수소(nitrated polycyclic aromatic hydrocarbon, PAH), 질소 산화물, 아황산가스와 같은 황산염뿐만 아니라 비소·납·수은 등과 같은 금속성분과 오존 등 다양한 유해 대기오염 물질 성분을 포함하고 있는 대기 중 부유물질로 자동차, 공장 등에서 발생하여 대기 중 장기간 떠다니는 입경(지름) 10 ㎛ 이하의 미세한 먼지이며, PM10이라 한다. 특히 입자가 2.5 ㎛ 이하인 경우는 PM2.5라고 쓰며 '초미세먼지' 또는 '극미세먼지' 라고 따로 부른다. 학술적으로는 에어로졸(aerosol)이라고 부른다.

미세먼지는 미세입자(fine particles), 부유분진 또는 부유입자(suspended particles), 입자상 물질(particulate matter, PM) 등으로도 불리며 명칭에 따라 약간씩 다른 의미를 가지고 있는데, 우리나라에서는 세계적으로 사용하는 용어와 다르던 미세먼지 용어와 관련한 혼란이 끊이지 않고 있다. 영어권 국가에서는 현재 우리가 ‘미세먼지’로 사용하는 용어와 관련해 입자상 물질(particle matter, PM), 입자(particles), 에어로졸(aerosol) 등 세 가지 용어로 부르고 있다. ‘입자상 물질’은 공기역학적 입경이 10 nm에서 100 ㎛ 정도이며, 이보다 큰 경우는 중력에 의한 침강효과로 대기중 체류시간이 아주 짧다.

앞서 ‘미세먼지’와 ‘입자상 물질’의 영어와 약어 표기를 각각 ‘particle matter’와 ‘PM’으로 소개하여 기술한 것은 한국에서는 이러한 입자상 물질을 사람들이 알아듣기 쉬운 ‘먼지’로 변경해 사용해왔기 때문이다. 먼지(dust)는 대기환경학에서 ‘크기가 비교적 큰 고체입자’라고 정의하고 있고, ‘에어로졸’로 불리는 대기 중 입자상 물질(PM)의 일부일 뿐이다. PM10과 PM2.5를 각각 미세먼지와 초미세먼지로 부르는 것은 연기, 연무, 안개, 미스트, 스모그 등 에어로졸을 구성하는 다양한 고체·액체상 물질을 빠뜨린 잘못된 호명인 것이다. 이러한 명칭 혼란은 1993년 환경정책기본법 환경기준에 PM10을 처음 적용하면서 ‘미세’라는 단어를 사용했고, 2015년 환경기준을 개정하여 PM2.5 기준을 추가하면서 ‘초’라는 꾸밈말이 붙으면서 생겼다.

결국 미세먼지 용어를 둘러싼 논란은 2016년 봄, 고등어를 구울 때 초미세먼지가 발생한다는 발표를 통해 공론화 됐다. 고등어를 구울 때 ‘연기’ 대신 ‘먼지’가 나오는데 대해 대부분의 사람들은 혼란스러울 수 밖에 없었다. 고등어를 구울 때 나오는 연기에 다양한 입자상 물질(PM)이 포함된다는 취지였는데, 환경부가 이를 보도자료에 ‘미세먼지’로 싣고, 언론이 그대로 보도하면서 논란이 확산된 셈이다.

결국 고등어 구이에서 나오는 연기는 공장 굴뚝 또는 자동차에서 나오는 매연과 같이 취급되게 됐다. 환경부는 2017년 3월에, 대기환경보전법·수도권대기환경개선특별법·실내공기질 관리법 등을 개정해 미세먼지와 초미세먼지 명칭을 변경을 추진하기로 했다고 밝혔다가 8개월도 안된 2017년 11월에 철회했다.

국제사회에서 사용하는 용어와 다르던 미세먼지 용어 혼란을 해소하기 위해, 미세먼지(PM10)는 ‘부유먼지’로, 초미세먼지(PM2.5)는 ‘미세먼지’로 변경하기로 하고, 변경된 부유먼지와 미세먼지를 아우르는 용어로는 ‘흡입성 먼지’라는 용어를 사용하기로 했던 계획을 철회한 것이다. 명칭 변경이 오히려 국민 혼선을 키울 수 있다는 우려 때문인데, 이미 환경부가 제시한 새 명칭을 사용하는 언론과 관련업계가 있어 적지 않은 혼선이 예상된다.

미세먼지는 단순한 먼지가 아니라 건강을 위협하는 독성물질이다. 그런데도 우리나라는 PM2.5 기준은 연 평균 기준으로 WHO의 2배가 넘고, 규제도 세계 주요 국가보다 훨씬 느슨하게 이뤄지고 있다. 현재 우리나라의 PM2.5에 대한 대기환경기준은 연 평균 25 ㎍/㎥, 일 평균 50 ㎍/㎥이다. 환경기준이란 국민의 건강을 보호할 수 있고 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 환경적 수준을 뜻한다. 주요 국가의 미세먼지 환경기준을 살펴보면, WHO 권고기준은 연 평균 10 ㎍/㎥, 일 평균 25 ㎍/㎥이다. 미국과 일본은 연 평균 15 ㎍/㎥, 일 평균 35 ㎍/㎥, 호주는 연 평균 8 ㎍/㎥ 일 평균 25 ㎍/㎥, 캐나다는 일 평균 15 ㎍/㎥이다.

우리나라 연 평균 미세먼지(PM10) 농도는 2012년 45 ㎍/㎥, 2014년 46 ㎍/㎥, 그리고 2015년에는 48 ㎍/㎥을 기록하여, 국내 미세먼지 농도가 주요 선진국 도시에 비해 매우 높은 수준임을 알 수 있다. 특히 건강에 더욱 치명적인 영향을 끼치는 초미세먼지(PM2.5)의 경우 선진국에 비해 압도적으로 높다.

2015년 국내 연 평균 초미세먼지 농도는 29.1 ㎍/㎥으로 경제협력개발기구(OECD) 평균 14.05 ㎍/㎥의 2배에 달했다. 이는 세계보건기구(WHO) 지침인 10 ㎍/㎥의 3배 수준으로 공기가 가장 깨끗한 호주 5.9 ㎍/㎥에 비해 5배 가량 높은 수치다. 이렇듯 우리나라의 미세먼지, 초미세먼지 허용기준이 WHO 기준이나 유럽, 호주, 일본, 캐나다 등 선진국 기준에 비해 완화돼 있다는 점은 심각한 문제인데, 이것은 우리나라 미세먼지 오염문제가 심각해지고 있음에도 미세먼지 저감 정책들이 강력하게 수립되지 못하는 이유이며, 환경기준 강화와 더불어 실제 미세먼지와 초미세먼지의 배출량을 줄이려는 노력이 증대되어야 한다.

2017년 7월에 환경부와 국립환경과학원이 미국 항공우주국(NASA)과 2016년 5월부터1달여 간 합동으로 수행한 '한·미 협력 국내 대기질 공동 조사(KORUS-AQ)' 결과를 발표했는데, 서울 올림픽공원에서 측정된 미세먼지 PM2.5의 경우 국내 발생 요인은 52%, 국외 발생 요인은 48%인 것으로 조사됐다. 국외 영향으로는 중국 내륙이 34%, 북한이 9%, 기타 6%로 분석됐다. 다만, 중국의 영향이 상대적으로 적은 것으로 알려진 5~6월에 측정한 결과로 다른 시기에 측정하면 또 다른 결과가 나올 수 있다. 그동안의 대기연구결과와 대기모델링을 통하여 국내 미세먼지에 미치는 국외영향은 평상시 30~50%, 고동도시 60~80%로 파악되고 있다.
 

대기오염의 심혈관계에 대한 영향 및 고혈압 발생과의 상관관계
대기오염의 주범인 황사와 미세먼지는 다양한 유해 성분을 포함하고 있어 건강에 악영향을 끼친다고 알려져 있다. WHO는 2012년에 발표한 실내외 미세먼지오염으로 인한 질환별 사망자를 추산한 보고서를 통해, 한해에 대기오염과 상관관계를 갖는 질병으로 약 700만 명이 사망한 것으로 추정하고, 다양한 자료들을 분석한 결과에 의해 집안이나 야외에서 대기오염에 노출되는 정도가 뇌졸중과 허혈성 심장질환 같은 심혈관계 질환이나 암 발생에 밀접한 관계가 있으며, 만성 폐쇄성폐질환 등 호흡기질환 발병에도 상당한 영향을 미친다고 밝혔다.

전체 조기 사망자 수를 질환 유형별로 분석해 보면, 협심증(36%), 뇌졸중(33%), 만성 폐쇄성폐질환(17%), 급성 하기도질환(8%), 폐암(6%) 순으로 사망자 수가 많았다. ?2016년, WHO산하 국제암연구소(International Agency for Research on Cancer , IARC)는 실외 대기오염과 미세먼지를 1급 발암물질로 분류했다. 1급 발암물질은 벤젠이나 석면과 같이 인체에 매우 위험한 물질들이다. 호흡기질환은 물론 심혈관계 질환, 각종 암 등 심각한 질병을 유발한다.

특히 노인이나 어린이, 임산부나 호흡기질환, 순환기질환을 겪는 환자들과 같은 고위험 취약군은 더욱 심각하게 영향을 받을 수 있다. 특히 PM2.5는 심혈관계에 영향을 줄 뿐 아니라 당뇨병, 우울증 같은 만성 질환에 상당한 영향을 끼친다고 알려져 있다. WHO에 따르면, PM2.5가 10 ㎍/㎥ 증가하면 전체 사망률이 0.9%, 호흡기질환 사망률이 1.3%, 심혈관질환 사망률이 1.1% 증가한다고 밝힌 바 있다.

미세먼지와 관련된 대표적인 코호트(cohort) 연구로는 하버드대학의 '6개 도시 연구'와 미국암학회(American Cancer Society, ACS) 연구 등이 있다. 6개 도시 연구결과 PM2.5가 10 ㎍/㎥ 증가할 때마다 전체 사망률이 14% 늘어났다. 심혈관, 호흡기계 사망률은 19% 증가했다. ACS 연구결과에서는 PM2.5가 10 ㎍/㎥ 증가했을 때 사망률이 7% 증가했고, 심혈관, 호흡기계 사망률은 12% 늘어났다.

또 다른 코호트 연구로 Villeneuve PJ 등의 연구가 있는데, Canadian National Breast Screening Study (CNBSS)의 연구 대상자인 89,000여 명의 캐나다 여성을 대상으로 25년간 관찰한 전향적 코호트 연구로서, 주거 지역의 PM2.5 평균 오염농도가 9.1 ㎍/㎥(SD, ±3.4)였으며, 최대 조정 모델(fully adjusted model)에서 PM2.5이 10 ㎍/㎥ 증가함에 따라 비사고 사망률과 허혈성 심질환 사망률이 각각 12%와 34% 증가했다. 이 연구의 시사점은 매우 낮은 정도의 대기 중 미세먼지(PM2.5) 증가도 심혈관계 사망의 위험을 증가시킬 수 있다는 가설을 뒷받침한다는 데 있다.

2017년 11월에 발표된 우리나라의 대규모 인구집단 연구에서는, 2007년부터 2013년에 걸쳐 7년 동안 서울에 거주하는 약 13만 명의 건강인(연인원 900,845명)을 대상으로 장기간의 대기오염 노출이 심혈관계에 미치는 영향을 분석한 결과 밀접한 상관관계가 있다고 보고하였다.

이 연구결과, 고농도 PM2.5(＞25 ㎍/㎥, 서울 일평균 오염농도)에의 장기 노출과 주요 심혈관 사건(MACE, 심혈관 사망, 급성 심근경색, 울혈성 심부전, 뇌졸중 복합빈도) 간에는 양의 선형관계가 존재하고, PM2.5이 1 ㎍/㎥ 증가함에 따라 MACE 발생의 위험은 36% 증가했다. PM2.5보다 큰 미세먼지(PM2.5~10)와 일산화탄소, 이산화황, 이산화질소에의 장기 노출 역시 MACE의 발생 위험 증가와 밀접한 양의 상관관계가 있었다. 한편 최근에 미세먼지가 혈압까지 높일 수 있다는 우리나라의 연구결과까지 나와 현대인들의 건강에 적색불이 켜졌다.

Kim 등이 3년치 지역사회 건강조사(2008~2010 Korean Community Health Survey) 자료에 나온 약 68만 명의 데이터를 활용해 3대 주요 대기오염물질인 미세먼지(PM10), 이산화질소, 일산화탄소와 고혈압 등 심혈관질환 유병률의 연관성을 분석하여 2016년 5월에 발표한 결과를 보면, 연평균 미세먼지 농도가 10 ㎍/㎥씩 증가할 때마다 고혈압, 30세 이상 성인 고혈압, 뇌졸중 발생률이 각각 4.2%, 4.4%, 4.4% 증가했다. 또한 고혈압 발생률은 이산화질소가 10 ppb 높아지면 8%, 일산화탄소가 10 ppb 증가하면 13% 높아졌다.

PM2.5는 크기가 머리카락 직경 20분의 1 정도에 불과한 매우 미세한 입자로, 코나 기관지에서 걸러지지 않고 폐까지 깊숙히 침투하여 배출되지 않고 남아 염증 반응을 유발함으로써 다양한 만성 폐질환의 원인이 되는 등 호흡기에 악영향을 준다. 미세먼지는 단기적으로 천식의 증상을 악화시키고, 폐기능을 감소시키며 천식의 악화를 유도하여 외래방문, 입원, 사망의 위험을 증가시킨다. 장기간의 미세먼지 노출은 천식을 발생시키고 폐기능의 감소를 가져올 수 있다. 또한 폐포?모세혈관막을 통과해 모세혈관을 타고 혈액으로 침투해 심혈관계 질환을 유발하는 것으로 알려져 있다.

대기오염이 심혈관계에 미치는 영향은 산화스트레스의 유도에서 비롯된 전신성 염증, 자율신경계의 불균형, 그리고 전신 순환에 대한 오염 물질의 직접적인 작용 등 다양한 기전에 의하여 발생하는 것으로 설명되고 있다. PM2.5를 비롯한 미세먼지에 의한 대기오염에 장기간 노출되는 것은 고혈압의 발생의 증가 등 심혈관질환의 이환율과 사망률을 증가시키며, 따라서 대기오염은 심혈관질환의 중요한 환경적 위험인자이며 개선 가능한 위험인자 중 하나이다.

우리나라 대기오염 문제가 심각해지고 있는 현실에서, 환경기준 강화와 더불어 강력한 미세먼지 저감 정책들이 수립되고 실행되는 한편 국제적인 협력과 공조도 증대되어야 한다. 이와 함께 우리 스스로도 미세먼지 대처방법을 숙지하고 실천하여야 한다. 미세먼지로부터 건강을 지키는 가장 좋은 방법은 미세먼지에 대한 노출을 최소화하는 것이지만 하루가 멀다 하고 찾아오는 미세먼지를 완전히 차단하는 것은 현실적으로 어려움이 많다.

미세먼지 농도가 높은 날은 야외 활동을 자제하며, 미세먼지를 80% 이상 걸러주는 KF80, KF94 규격 마스크를 착용하고 외부 활동을 하는 등의 노력이 가장 우선되어야 한다. 특히 호흡기질환 환자나 심혈관질환 환자, 아이와 노인, 임산부 등은 면역력이 약하기 때문에 보다 각별한 주의와 노력이 필요하다. 외출에서 돌아와서는 집에 들어오기 전 옷과 가방 등의 먼지를 꼼꼼히 털고, 즉시 샤워로 청결을 유지하는 것이 중요하다. 실내에서도 미세먼지가 발생하기 때문에 하루 2~3차례 최소한의 환기를 통한 실내 공기질 향상에도 신경을 써야 하지만, 외부의 먼지를 실내로 들일 수 있는 만큼 100 ㎍/㎥을 초과하는 고농도 미세먼지가 있는 경우에는 아예 창문 개방을 하지 않아야 한다.

수분섭취는 충분히 하고, 실내 습도는 가급적 40% 이상으로 유지하는 것이 필요하다. 공기정화 식물을 활용하며, 청소는 물걸레질만 하는 것이 좋다. 진공청소기 사용은 자제하되, 꼭 써야 할 경우에는 미세먼지 필터를 부착한 제품을 사용하는 것이 좋다. 요리 과정에서 가스나 음식에서 미세먼지가 다량 배출되므로 주의해야 한다. 특히 굽는 요리는 PAH 같은 발암물질이 나오므로 반드시 환풍기를 틀어 놓고 요리해야 한다. 한편 노약자, 임산부, 호흡기질환이나 순환기질환을 겪는 환자들과 같은 고위험 취약군은 건강한 일반인이나 다른 환자에 비하여 더욱 심각하게 영향을 받을 수 있으므로 더욱 주의하여야 한다.

 

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