■ 양원호 교수의 ‘기후변화에 따른 대기오염물질 농도 변화…’ 보고서

미세먼지 때문에 맑아 보이지 않는 28일 서울 하늘의 모습. (사진=채석원 기자)
미세먼지 때문에 맑아 보이지 않는 28일 서울 하늘의 모습. (사진=채석원 기자)

[그린포스트코리아 채석원 기자] 미세먼지에 대한 국민 불안감이 확산하고 있다. 미세먼지가 건강 문제와 직결돼 있다는 인식이 퍼지면서 기후 예보에서 날씨와 온도보다 미세먼지 농도를 우선 챙기는 사람이 많아지고 있다. 정부도 심각성을 반영해 미세먼지 문제 해결을 위해 최근 추가경정예산안에 1조원이 넘는 돈을 편성하겠다고 밝혔다. 사람들의 건강에 큰 영향을 미치지만 기후변화와 밀접한 관련을 맺고 있는 까닭에 단기간에 해결하기 어려운 미세먼지. 미세먼지 문제를 해결하려면 미세먼지가 무엇이고, 어떻게 생성되며, 인간의 건강에 구체적으로 어떤 영향을 미치는지 아는 게 먼저다. 그런 점에서 대기오염물질 전문가인 양원호 대구가톨릭대학교 교수가 ‘한국보건사회연구원 보건복지포럼’ 3월호에 기고한 보고서 ‘기후변화에 따른 대기오염물질 농도 변화 및 미세먼지 노출에 의한 건강 영향’ 보고서는 돋보인다. 기후변화와 미세먼지의 연관성, 미세먼지 노출에 따른 건강 영향, 미세먼지 저감 방안 등을 개괄적으로 소개한 양 교수의 글은 미세먼지와 관련한 전 세계 석학들의 연구 결과를 반영하고 있다는 점에서 주목을 모은다. 양 교수 글을 요약해 소개한다. <편집자 주>

1. 들어가는 글

최근의 미세먼지에 대한 국민적 관심은 아침에 일어나 날씨와 온도보다 미세먼지 농도를 먼 저 알아볼 정도로 높다. 특히 겨울과 봄철 미세먼 지 농도의 증가 원인은 화석연료를 주로 사용하는 중국의 미세먼지와 황사가 북서풍을 따라 국내로 유입되기 때문이라는 분석이 일반적이다. 하지만 한국에서 발생하는 미세먼지의 양도 무시할 수 없는 실정이다. 우리는 그동안 주로 중국과 몽골에서 유입되 는 황사로 봄철 미세먼지에 관심이 많았지만, 현재는 계절에 관계없이 매일의 일상생활에서 미세먼지 노출에 따른 건강 위해를 염려하는 상황 이 됐다. 미세먼지의 대부분이 중국 등 외부에서 유입된 것인지, 국내 차량, 난방, 발전소, 산업 체 등에서 주로 발생한 것인지에 대한 의문부터 주택, 식당 등의 실내환경에서 삼겹살과 고등어 등의 조리 시 발생하는 미세먼지에는 어떻게 대 처해야 하는지 등 다양한 논란과 혼돈 속에 국민은 일상 속에서 미세먼지에 대한 불안감을 지속적으로 갖고 있다.

공기 중에 부유돼 있는 고체나 액체의 입자(particle)들을 총칭해 입자상 물질(PM: Particulate Mater) 또는 에어로졸(aerosol)이라고 한다. 대기환경에서 입자 직경(공기역학적 직경) 크기는 대부분 0.001~100㎛이다. 이 정도의 입자 크기를 가진 입자상 물질은 대부분 사람의 호흡기를 통해 공기와 함께 흡입돼 노출될 수 있기 때문에 건강 영향 측면에서 매우 중요하다.

미세먼지는 일반적으로 입자 직경 크기에 따라 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5)로 구 분된다. 미세먼지는 입자 직경이 10㎛보다 작은 크기의 먼지로 상기도나 기관지에 주로 침적된다. 초미세먼지는 입자 직경이 2.5㎛ 이하인 물 질로 미세먼지보다 상대적으로 입자 직경이 작다. 따라서 폐포에 침적해 호흡기에 미치는 영향이 미세먼지보다 크다.

한편 미세먼지 노출에 따른 건강 위해와 별도로 지구 온난화로 대표되는 기후변화는 그 동 안 남극의 얼음을 녹임으로써 발생하는 해수면 상승과 생태계의 변화로 인식됐다. 하지만 기후변화가 대기 중 공기오염물질 농도 증가에 기여한다는 보고는 기후변화가 대기 중 미세 먼지 농도 수준에 영향을 줄 수 있음을 나타낸다. 따라 서 넓은 범위에서 최근의 미세먼지 노출에 따른 건강 위해는 기후변화와 함께 고려돼야 한다. 이 글에선 최근의 국민적 관심사인 미세먼 지 노출에 따른 건강 영향에 초점을 두고 기존 자료를 고찰한다. 또 기후변화에 따른 미세먼지 농도의 증가 영향과 미세먼지 노출을 감소시키는 방안을 제시한다.

2. 기후변화와 미세먼지

기후변화는 대기 온도의 상승, 강우량의 변화, 폭우와 가뭄 같은 날씨 변동으로 인한 환경 의 변화를 초래하고 사람들의 건강에도 큰 영향을 미칠 수 있다. 기후변화 보고서에 따르 면 1880~2012년 평균기온 대비 2003~2012년의 평균기온은 약 0.78℃ 상승했다. 전 세 계 온실가스의 배출은 2035년까지 0.3~0.7 의 온도를 상승시킬 것으로 예측되고 있다.

기후변화는 지표면의 온도 상승과 함께 대기질에 영향을 줄 가능성이 있다고 보고되고 있 다. 한 보고에 따르면 기후변화는 대기오염물질 중 특히 오존(O3)과 미세먼지의 농도 수준을 늘리며, 노출되는 사람들의 사망률과 유병률에 영향을 줄 수 있다. 특히 선진국의 주요 도시가 이런 현상과 관련이 있는 것으로 보고됐다.

공기 중 미세먼지는 다양한 자연적(화산 폭발, 자연 화재), 인공적(난방, 차량, 산업체 등) 원인으로 발생한 혼합물질로 액상 또는 고체상의 다른 입자로 구성돼 있다. 기후변화가 대기 중 온도 상승으로 오존의 농도를 늘리는 것은 비교적 명확하지만, 미세먼지의 농도 증가는 다소 불확실성이 높은 것으로 보고되고 있다. 한 연구에 따르면 기후변화로 인한 온도 상승은 대기의 상하 혼합을 감소시키기 때문에 대기 중 미세먼지 농도를 증가시킬 수 있으며, 자연적 화재의 증가도 미세먼지 농도를 높일 수 있다. 반면 기후변화는 지구물리학 및 기상학적 변수에 영향을 주기 때문에 오히려 미세먼지 농도가 감소할 수 있다는 보고도 있다. 이는 전 지구적 범위에서 어떤 지역 미세먼지의 연평균 농도 증가가 다른 지역의 감소를 나타내기 때문이다.

한편 국내 연구에서 기후변화에 따른 대기 중 오존의 농도 증가는 양(+)의 상관성을 나타냈지만, 미세먼지는 상관성이 매우 낮으며 강수가 관측된 날들을 제외한 분석과 황사 관측 일을 제외한 분석에선 상관성이 거의 없는 것으로 보고됐다. 이 보고서는 기후변화가 지속되는 상황에서도 미세먼지는 기상에 의한 영향보다 인구 및 차량의 증가와 같은 사회 경제적 상황에 따른 영향이 더 클 것이라고 주장했다. 그동안의 기후변화와 미세먼지의 관련성에 대한 연구 결과를 고찰할 때, 기후변화는 지상 대기의 오존 농도 상승을 야기하지만, 미세먼지의 농도 증가는 불확실한 것으로 판단할 수 있다.

하지만 기후변화는 온도 상승과 습도 변화를 야기한다. 이런 변화는 대기오염물질 거동(확산과 이동)에 영향을 주기 때문에 미세먼지 농도 변화와 관련성이 있을 것으로 생각한다. 특히 오존 농도의 증가는 대기 중 광화학스모그 때문이며 그 원인 물질이 질소산화물(NOx)과 휘발성유기화합 물(VOCs)임을 고려할 때, 가스 상태의 물질이 입자상 물질로 변화하는 기전을 통해 알 수 있는 것은 기후변화가 대기 중 미세먼지 농도에 영향을 줄 수 있다는 점이다. 2010년의 한 해외 연구에 따르면 대기의 기상 변수(온도, 습도, 강수, 순환)가 초미세먼지 농도 변이의 50%까지 설명할 수 있으며, 정체된 대기는 순환되는 대기에 비해 평균적으로 초미세먼지 농도가 2.5㎍/㎥ 높다. 기후변화는 대기 중 미세먼지를 포함한 공기오염물질 농도 수준 그리고 이에 따른 국민 건강에 영향을 줄 것으로 판단한다.

3. 미세먼지 노출에 따른 건강 영향

미세먼지의 노출은 일반적으로 호흡기 자극 및 질환의 증가, 폐기능의 감소, 천식의 악화, 만성기관지염의 악화, 심박수의 악화, 심장질 환, 심근경색, 폐암 등을 야기할 수 있다. 세계보건기구(WHO)는 2013년 미세먼지를 발암물질로 규정했다. 그동안 미세먼지 노출에 따른 건강 영향에 대해서는 수많은 논문과 보고서가 발표됐다. 이 가 운데 전 세계적으로 가장 많이 인용되는 내용은 미세먼지 농도가 10㎍/㎥ 증가할 때마다 모든 질병, 심폐질 환, 폐암의 사망률이 각각 유의하게 4%, 6%, 8% 증가한다는 것이다. 미세먼지의 노출에 대한 건강 영향으로는 입원율 증가, 응급실 입원 증가, 호흡기 자극 증상, 만 성 호흡기 및 심혈관계질환의 심화, 감소된 폐기능과 조기 사망률의 증가가 확인됐다. 연구자들은 미세먼지의 고농도 노출은 저체중 영아 및 영유 아 사망과 연관성이 있으며, 호흡곤란, 가슴 쪼임과 고통, 기침, 감기도 발생시키는 것으로 보고했다.

또한 미세먼지의 노출은 당뇨와 연관성을 보이기도 한다. 인구 집단 중 어린이와 노인은 다른 인구 집단에 비해 미세먼지 노출에 따른 건강 영향이 더 클 수 있다. 어린이의 만성적 미세먼지 노출은 폐와 폐기능 성장에 영향을 주는 것으로 나타났다. 미세먼지의 만성적 노출은 천식과 만성폐색성폐질환(COPD)을 야기할 수 있다. 천식 질환자는 PM10~2.5(10~2.5㎛)의 농도가 10㎍/㎥ 증가할 때마다 병원 입원율이 18% 증가하는 것으로 나타났다. 호흡기 관련 질환자가 일반인보다 미세먼지 노출에 더 큰 건강 영향이 있는 것이다.

질량농도(㎍/㎥)도 같더라도 미세먼지 구성 성분이 다를 수 있기 때문에 질량농도에 의존한 건강 영향만을 언급해선 안 된다. 미세먼지는 탄소 성분(black carbon, 유기탄소, 생물체), 이온 성분(염소, 질 산, 황산, 암모늄, 나트륨 등), 금속 성분(납, 비 소, 카드뮴, 수은 등), 다환방향족탄화수소 등 다양한 성분을 포함하고 있다. 먼지의 표면적, 개수, 물리적 성상에 따라 건강에 미치는 영향이 다르다.

최근엔 미세먼지 노출이 두뇌에도 영향을 주는 것으로 보고됐다. 이 연구에 따르면 미세먼지의 노출은 두뇌에 영향을 주며 인지 노화(cognitive aging)를 가속화한다. 또한 알츠하이머와 치매를 악화한다. 미국 환경청(EPA)의 초미세먼지(PM2.5) 기준인 12㎍/㎥에서 여성 노인의 치매가 약 2배 증가한다는 보고도 있다.

실내 미세먼지 농도 기준도 강화되고 있다. 이는 사람들이 대부분 주택 등 실내환경에서 생활하기 때문이다. 특히 실내환 경에서 조리 시 발생하는 미세먼지는 가스레인지 연소, 조리용 기름, 어육의 가열에 의한 것 로, 재실자에게 고농도 노출을 야기할 수 있음이 보고됐다.

지난 17년간 국내의 대기 중 미세먼지 연 평균 농도를 대도시 중심으로 살펴보면 수도권이 타 도시에 비해 다소 높은 농도값을 보인다. 미세 먼지 농도는 감소 경향을 보이지만, 초미세먼지 는 비슷한 수준을 보이고 있다. 초미세먼지 노출에 따른 건강 위해가 미세먼지 보다 높은 것을 고려하면 초미세먼지 노출에 따른 건강 영향이 커질 가능성을 나타낸다고 할 수 있다.

4. 미세먼지 노출 감소 방안

지난해 통계청 사회조사에 따르면 환경문제 중 미세먼지에 대한 불안이 82.5% 로 가장 높았다. 이렇게 된 데는 미세먼지 농도의 개선이 부족한 면이 있다. 이에 더해 공기 중 미세먼지 농도에 대한 노출 정보의 부족함을 나타내는 것으로도 보인다.

현재 환경부에서 인터넷과 모바일로 제공하는 미세 먼지 농도는 보통 지역에서 가장 가까운 대기 고정 측정망 농도값이다. 이 농도값이 실제 개인이 호흡하는 미세먼지 농도값이 아니라 지역을 대 표하는 농도값이기 때문이다. 이런 대기 고정 측 정망의 노출 정보 한계점을 극복하기 위해 최근 국내외에서는 4차 산업혁명 기술인 센서, 사물인터넷(IoT: Internet of Things), 정보통신 기술(ICT: Information and Communication Technology), 인공지능 기술을 활용해 개인 노출 정보를 제공하는 연구를 진행하고 있다.

한국의 미세먼지 농도는 국내 발생량과 함께 대기의 거동을 통해 중국 등 주변 국가로부터 유입된 양에 의해 결정된다. 또한 강우, 강설 에 따른 토양의 침적도 영향을 준다. 특히 한국 미세먼지는 중국에서 유입되는 게 50% 정도를 차지한다. 최근 언론 보에 따르면 심할 경우 70% 이상이 될 수도 있다.

미세먼지 노출에 따른 건강 영향을 줄이기 위 한 방안은 크게 두 가지로 제안할 수 있다. 첫째 발생원 관리 대책이며, 둘째 노출 관리 대책이다.

발생원 관리 대책은 정부 차원에서 수행할 수 있는 경유차 등 차량 운행 관리, 불법 소각 금지, 산업장 배출 관리, 건설업 배출 관리 등이다. 국외 미세먼지 유입 관리는 주변국과의 환경 협력이 필수적이다. 또한 비점오염원(non-point sources) 관리와 광화학스모그 시 가스상 물질이 입자상으로 변화하는 것을 고려해 질소산화물과 휘발성유기화합물의 발생도 함께 관리해야 한다. 화력발전소, 산업장 등은 집진시설을 통 해 실외 대기로 배출되는 미세먼지의 양을 최대한 줄여야 하며, 국민 개인은 개인 차량보다는 공공 운송 수단을 이용해야 한다.

무엇보다도 국가 정책을 저에너지 사용과 오염물질 저배출 사회(low emission society)로 바꿔 나가는 근원적 체계 전환이 필요하다. 노출 감소 방안은 정부 및 개인적 차원에서 수 행될 수 있으며, 실외 대기환경과 실내환경 측면에서 생각할 수 있다.

정부 차원에서는 공공시설 등 다중이 이용하는 실내환경 시설에 미세먼지 제어가 가능한 환기장치, 공기청정기를 설치하는 것 등이 필요하다. 최근 학교 교실의 환기장치와 공기청정기 설치를 예로 들 수 있다.

개인적 차원에선 차량의 미세먼지 노출을 줄이기 위해 차량 혼잡시간에는 이동을 줄여야 한다. 특히 대기 미세먼지 농도가 높거나 높을 것으로 예상된다면 실외 운동 등 실외 활동을 자제해야 한다. 대기의 미세먼지 농도가 높을 경우 실내로 유입되는 것을 방지하기 위해 실내외 환기량을 줄여야 하며, 환기할 경우에는 필터로 미세 먼지를 제어한 뒤 유입되도록 한다.

실내 공기 질은 대부분 실내에서 생활하기 때문에 미세먼지 노출 측면에서 중요하다. 실내에서 미세먼지가 발생하지 않도록 하려면 실내 흡연을 금지하고, 조리 시 발생한 미세먼지가 국소환기(local ventilation) 장치를 통해 밖으로 배출되도록 해야 한다. 실내에서 초와 향의 연소는 제 한하는 것이 좋으며, 방향제, 세정제 등 생활 화 학제품의 사용도 가급적 줄여야 한다. HEPA(high-efficiency particulate air) 필터를 내장한 공기청정기 사용도 미세먼지의 농도를 줄일 수 있다.

5. 나가며

지난 수년간 대기 중 미세먼지 농도는 감소하는 경향을 나타냈지만, 2012년 이후부터는 비슷한 수준을 나타내고 있다. 건강 위해가 더 높은 초미세먼지는 미세먼지에서 차지하는 비율이 높아지고 있다. 미세먼지 노출에 따른 건강 영향 때문에 국민들의 미세먼지에 대한 불안감은 더욱 높아지고 있다. 미세먼지 노출에 따른 건강 영향 은 입원율 증가, 응급실 입원 증가, 호흡기 증상, 만성호흡기 및 심혈관계질환의 심화, 폐기능 감소, 조기 사망률의 증가를 가져온다.

이뿐만 아니라 두뇌에도 영향을 주기 때문에 치매, 알츠하이머 질환자 증가에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 정부는 국민의 건강증진을 위하여 대기 중 미세먼지를 줄이려고 다양한 방법으로 접근하고 있다. 근원적으로 해결하려면 저에너지 사용, 녹색도시 등 미세먼지 저배출의 총체적 친환경 시스템으로 변화해야 한다.

개인적인 측면에서 도 미세먼지 발생의 원인자가 되지 않도록 노력해야 한다. 미세먼지 농도 수준은 기후변화와 밀 접히 연관되어 있기 때문에 단순히 미세먼지 발 생 감소와 노출 저감만을 고려하는 것보다는 종합적인 공기오염물질 관리를 추진해야 한다. 국민 개인에게 미세먼지 노출 정보를 적절히 제공할 수 있는 시스템도 필요하다.

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