특집 미세먼지 해결을 위한 국토분야의 대응 방안
머리말
미세먼지로 인한 건강 피해는 중요한 사회적 문제로 대두되고 있다. 미세먼지는 대기오염 물질 중 인체에 가장 유해한 영향을 끼치며 크기에 따라 구분되는데 미세먼지(PM10)는 1000분의 10mm보다 작은 먼지이며, 초미세먼지(PM2.5)는 1000분의 2.5mm보다 작은 먼지로, 입자크기가 머리카락 직경의 20분의 1보다 작다. 일반적으로 초미세먼지는 입자 의 크기가 작을수록 독성이 강하다고 가정하는데 이는 동일한 질량 농도일 때 초미세먼지 의 입자 수가 훨씬 많고 표면적도 넓어서 수용체가 유해물질과 더 많이 흡착하기 때문이 다. 미세먼지는 호흡기를 통해 흡입되어 상기도나 기관지에 주로 흡착되고 초미세먼지는 호흡기를 통해 폐에 침투하여 염증을 일으키고 폐를 손상시키며 후각세포 등을 통해 뇌로 직접 들어갈 수 있다.
우리나라의 미세먼지 농도 변화
지난 18년 동안 서울의 대기 중 미세먼지의 연평균 농도는 <그림 1>과 같다. 서울은 우리 나라에서 미세먼지 측정기간이 가장 긴 지역이다. <그림 1>에서 보듯이 미세먼지 농도는 2002년 이후 장기적으로 감소하고 있고, 특히 초미세먼지 농도는 감소하는 경향이 더 뚜 렷하게 나타났으나 2017년 이후 정체 경향을 보이고 있다. 연도별 미세먼지와 초미세먼 지의 세계보건기구(WHO) 권고기준1) 이하 일수 또한 2016년까지 감소하는 추세를 보이
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이수지 | 서울대학교 보건환경연구소 연구부교수([email protected]) 김호 | 서울대학교 보건대학원 교수([email protected])
미세먼지가 건강에 미치는 영향
1) PM10: ≤50㎍/㎥, PM25: ≤25㎍/㎥임.
각하게 겪은 것을 알 수 있다.
<그림 1> 연도별 미세먼지와 초미세먼지의 농도 변화(서울시 전체 평균, ’00~’17)
80 70 60 50 40 30 20 10 0
65
46 71
76 69
61 61
55 54
49 47 45 46 45 48 44
41 58 60
40 38
30 29 30 30
26 26 25 24 23 25 24 23 26 25
43
’00 ’01 ’02 ’03 ’04 ’05 ’06 ’07 ’08 ’09 ’10 ’11 ’12 ’13 ’14 ’15 ’16 ’17
(㎍㎡)
미세먼지(PM10) 초미세먼지(PM2.5)
출처: 서울특별시 2012-2017.
<그림 2> 연도별 미세먼지 WHO 24시간 권고기준 이하 일수 추이
280 260 240 220 200 180 160
226
221 219
250
223 233 237
271 257
240 263
222
197 242
259
226
’10 ’11 ’12 ’13 ’14 ’15 ’16 ’17
초미세먼지(PM25) 미세먼지(PM10)
출처: 서울특별시보건환경연구원 2012-2019
미세먼지의 다양한 건강 영향
세계 여러 도시에서 미세먼지로 인한 건강 영향을 정량적으로 평가한 연구들이 일관되게 보고되고 있다. 지금까지의 연구결과들을 종합해 보면, 미세먼지는 초과사망과 심혈관질 환 및 호흡기계 관련 질환을 증가시키고, 폐암 발생 및 저체중아 출산 등에 영향을 주는
<그림 3> 최근 3년간 미세먼지 평균 농도
70 60 50 40 30 20 10 0
1월
53 53
32 32 30 34 35
60
66
45 69
52 52
1월 1월
2월
2017년 2018년 2019년
2월 2월
3월 3월 3월
(㎍㎡)
미세먼지(PM10) 초미세먼지(PM2.5) 38
57
39 28 46
출처: 서울특별시보건환경연구원 2012-2019.
특집 미세먼지 해결을 위한 국토분야의 대응 방안
것을 알 수 있다. 최근에는 각종 정신질환(우울증, 조현병, 분노조절장애 등) 및 신경퇴행 성질환(알츠하이머, 파킨슨병)에도 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 미세먼지가 정신 질환을 일으키는 기전은 정확하게 밝혀지지 않았으나, 혈류를 타고 흡입된 작은 미세먼지 입자가 전신에 염증반응을 일으키고, 염증이 뇌를 자극하여 신경 퇴행 속도를 증가시키며 중추신경계도 영향을 미쳐 정신질환 위험을 증가시키는 것으로 파악하고 있다. 미세먼지 와 초미세먼지가 정신질환에 미치는 영향을 보고한 연구는 <표 1>과 같다.
<표 1> 미세먼지의 정신질환 영향 연구
저자(연도) 연구지역(기간) 주요 결과
Shou, et al.
(2019) 중국
•PM2.5는 알츠하이머와 같은 많은 신경퇴행성질환의 위험을 증가시킴
•PM2.5는 다양한 경로에서 중추신경계통 기능을 손상시킴
•PM2.5는 후각신경을 통해 뇌에 직접 들어갈 수 있음
Lee, et al.
(2019) 한국(2003~2013)
•PM2.5 농도가 이틀 평균 10㎍/㎥ 증가하면 정신질환에 의한 응급 입원이 0.8% 증가
• 따뜻한 기간에 PM2.5와 함께 일산화탄소, 이산화질소, 오존, 아황산가스 등의 대기오염 물질 농도가 높을 경우 정신질환에 의한 응급 입원 위험이 최대 2.3%까지 증가
Lee, et al.
(2017) 한국(2002~2013) •PM2.5 농도가 8일 평균 10㎍/㎥ 증가하면 파킨슨병에 의한 응급실 입원 위험이 1.61배 증가
•특히 65~74세 연령층은 파킨슨병에 의한 응급실 입원 위험 1.95배 증가
Kim, et al.
(2016) 한국(2002~2010)
• 15~79세의 2만 7,270명을 대상으로 PM2.5의 장기 노출로 인한 MDD(Major Depressive Disorder)의 위험비를 산출
•1년간 PM2.5 농도가 10㎍/㎥ 증가할 때마다 MDD 위험비는 1.47배 증가
WHO는 전 세계적으로 호흡기 및 심혈관질환 사망의 약 3%, 폐암으로 인한 사망의 약 5%가 미세먼지에 의한 사망인 것으로 추정하였다. 중국의 경우, 사망인구 중 약 14.9%에 해당하는 123만 4000명이 미세먼지와 연관된 질환에 의한 사망자인 것으로 추정되었다.
또한 초미세먼지는 미세먼지보다 더 큰 위험요소이며 특히 초미세먼지에 장기적으로 노출 되었을 때 더 강한 위험인자로 작용한다고 보고하였다. 연구결과 미세먼지의 경우 10㎍/㎥
증가할 때마다 전체 사망률이 0.2~0.6% 증가하는 반면 초미세먼지에 장기 노출되었을 경 우에는 10㎍/㎥ 증가할 때마다 심장과 호흡기질환에 의한 사망률이 6~13% 증가하였다.
영 · 유아와 어린이, 임산부, 고령자, 호흡기 또는 심혈관계 질환자 등 건강취약계층 은 미세먼지에 더 취약하다. 영 · 유아 및 어린이는 면역체계나 호흡기계 등 모든 기관 이 미성숙하기 때문에 미세먼지에 민감하게 반응할 뿐 아니라 장기적으로 폐 성장속 도가 감소하고 폐기능이 저하되는 등 폐 발달에 영향을 받는다. 임산부의 경우 태반의 혈액 순환이 저하되고 태아에게 공급되는 영양에 문제가 생겨 저체중아를 출산하거나 조산, 태아 기형 등의 위험이 증가한다.
인구의 건강 이익을 초래하고, 오염 감소 후 곧 (몇 년 후에) 건강이 개선된다는 일관된 증 거가 보고되고 있다. 하버드대학 연구팀에서는 대기오염이 사망률에 미치는 영향을 추정 하기 위해 1974년부터 2009년까지 미국 6개 도시의 성인 그룹을 추적 관찰하였다. 6개 도시의 평균 초미세먼지 농도는 2000년까지 15㎍/㎥ 이하로 감소하였는데, 그 결과 연평 균 초미세먼지의 2.5㎍/㎥ 감소가 전체 사망률의 3.5%를 감소시켰고, 특히 이러한 건강 개선은 대기오염 감소 후 거의 즉시 시작되었다고 보고하였다. 또 다른 증거는 산업 배출 량 단기 감소에 따른 건강 개선 효과를 추정한 연구이다. 유타 밸리(Utah Valley)에서 미 세먼지의 주요 공급원인 제철소를 13개월 동안 폐쇄한 결과 제철소가 가동되던 이전 겨울 에 비해 미세먼지 수치가 약 50% 감소하였다. 그로 인해 어린이의 병원 입원율은 약 세 배 낮아졌고 천식으로 인한 입원이 절반으로 줄었다. 또한 미세먼지 농도가 15㎍/㎥ 감소 시 일평균 사망자수는 약 3.2% 감소하는 것으로 나타났다. 미세먼지 농도 감소에 따른 건 강 이익을 산출한 연구들은 <표 2>에 요약하였다.
<표 2> 미세먼지 변화에 따른 건강 이익 산출 연구
저자(연도) 연구지역 주요 결과
Li, et al.
(2019) 중국 •2013년(47㎍/㎥) 대비 2015년(34㎍/㎥)에 개선된 PM2.5 농도(약 24% 감축)에 따른 건강 편익 추정
•뇌졸중으로 인한 조기 사망은 14%, 허혈성 심장질환으로 인한 조기 사망은 10% 감소
Boldo, et al.
(2011) 스페인
•2004년 대비 2011년에 개선된 PM2.5 농도 0.7㎍/㎥ 감소에 따른 건강 편익을 추정
•PM2.5 농도 개선으로 인해 30세 이상의 조기 사망이 매년 1,720명 감소
•인구 10만 명당 6명 감소
Davidson, et al.
(2007) 미국 • 2001년 PM2.5 농도수준이 12㎍/㎥을 달성한다고 가정했을 때, 조기 사망자수는 1만 4천 명, 호흡기계 입원은 7,200건, 심혈관계 입원은 5,500건 감소
Wong, et al.
(2004) 미국 • PM10 농도가 2.85㎍/㎥ 개선되었을 때 1세 미만 신생아 조기 사망은 160명, 1~16세의 천식입원은 430건, 응급실 방문은 1,300건 감소
미국 환경청(EPA)에서는 미세먼지를 비롯하여 대기오염을 줄이기 위해 BenMAP (Environmental Benefits Mapping and Analysis Program)을 개발하였다. BenMAP 은 대기 질의 변화에 따른 표준화된 건강 이익(health benefit)을 분석하기 위한 Window OS 기반의 오픈소스 정책지원 프로그램으로 사용자는 대기 질 개선으로 얻게 되는 건강 이나 경제적 혜택이 얼마나 되는지 알 수 있다.
특집 미세먼지 해결을 위한 국토분야의 대응 방안
이에 많은 선진국들은 대기오염 정 책의 효과를 파악하기 위해 BenMAP 에서 도출된 미세먼지와 건강 영향 간 의 함수(C-R 함수, Concentration- Response)를 적용하여 미세먼지 농 도 감소에 따른 건강 편익을 정량적 으로 추산하여 정책 관련 의사결정자 들에게 과학적인 판단 근거자료로 제 공할 수 있도록 하고 있다. 미국에서 는 BenMAP을 사용하여 ① 국가기준 의 대기 질 정책 달성 시의 편익(연평 균 기준: 15㎍/㎥), ② 캘리포니아의 PM2.5 기준 달성 시 편익(연평균 기 준: 12㎍/㎥)의 두 가지 정책시나리오 에 대해 PM2.5로 인한 건강 영향을 평가하였다. 첫 번째 시나리오와 같이
PM2.5 정책을 달성할 경우 연 1천억 원의 편익이 있는 것으로 추정되었다. 두 번째 시나리 오와 같이 PM2.5의 연평균 농도를 12㎍/㎥로 달성했을 경우 15㎍/㎥를 달성했을 때보다 매 년 약 2천 명 정도의 조기 사망자가 적게 발생하는 것으로 추정되었다. 이밖에 대기 질 변 화에 따른 건강 이익을 산출한 주요 결과는 앞에서 언급한 <표 2>에 정리하였다.
우리나라의 경우에도 환경부에서 국가 및 지자체의 대기오염 저감 정책으로 개선되는 건강 영향의 크기를 가늠하고 정책의 우선순위를 결정하는 데에 판단 근거로 활용하기 위 해 국내 특성을 반영한 한국형 BenMAP(Health-MOTIVE)을 개발 중에 있다. Health- MOTIVE는 국내에서 취득 가능한 자료의 수준을 감안하여 BenMAP에서 복잡하고 불필 요한 제어조건은 걷어내고 실제 활용할 수 있는 기능으로 간소화하고, 미래의 건강 영향 을 예측할 수 있는 기능을 추가로 탑재한 Stand-alone 프로그램이다. 또한 국내 자료에 서 도출된 건강영향평가 함수를 적용하였으며 새로운 연구결과를 반영할 수 있도록 보완 및 수정이 모두 가능하게 설계되었다. Health-MOTIVE를 적극적으로 활용함으로써 우 리나라 대기 정책의 건강 이익을 정량적으로 평가하고 다양한 대기오염 저감 정책의 편익 을 빠른 시간 안에 비교적 용이하게 도출할 수 있을 것으로 생각한다. 또한 대기 질 개선 을 위해 다양한 정책을 자체적으로 시행하고 있는 전국 시군구 단위의 지방자치단체까지 분석대상 지역을 확대 적용할 수 있을 것이다.
<그림 4> 미국 EPA에서 개발한 BenMAP 프로그램 구성
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출처: https://www.epa.gov/benmap (2019년 5월 19일 검색).
2007년, 중국 16개 도시가 세계에서 가장 오염된 도시 20위권 안에 올랐다. 베이징 올림픽 개막을 채 한 달도 남기지 않은 시점까지도 베이징의 공기 질은 최악이었고, 중국이 약속 한 대기 수준을 달성할 수 있을지 세계 각국에서 의문을 제기하였다. 중국 당국에서는 차 량 운행을 제한하고 공장 가동을 중지했으며, 100㎢ 면적의 녹지를 확충하는 등 대기 질을 개선하기 위한 여러 조치를 취하였다. 이러한 적극적인 전략은 대기오염 수준을 이전의 3분 의 1로 낮추었고, 건강한 성인의 심혈관 관련 다양한 생체지표를 유의하게 향상시켰음이 과학적으로 증명되었다. 그러나 올림픽이 끝난 후 대기 질 개선 정책은 사라졌고 대기 질 개선효과도 1년 만에 사라져, 대기 질 개선이 정책의 일시적인 효과였음이 확인되었다. 정 책 개입의 효과가 지속되는 기간은 개입의 지속에 따라 크게 달라진다는 뜻이다.
환경 위험에 대한 개별적인 반응, 즉 개인 및 시민이 외부 환경의 위험으로부터 자신을 보호하는 전략을 거꾸로 된 격리(inverted quarantine)라고 한다. 개인 차원에서 미세먼 지 영향을 줄이기 위해 야외활동을 줄이고 마스크를 쓰거나 공기청정기를 구입하는 것 등 도 이러한 측면이라고 할 수 있을 것이다. 정부에서도 마스크 착용을 가장 편리하고 합리 적인 보호수단으로 여기며 적극 장려하고 있다. 그러나 아직까지 국내외에 마스크의 미세 먼지 차단 효과 또는 건강에 미치는 영향을 증명한 실증적 근거는 거의 없는 실정이다. 최 근 중국에서 미세먼지 차단 기능이 있는 마스크의 단기 착용이 자율신경 기능을 향상시키 고 혈압을 감소시킴으로써 심혈관질환 발생 위험이 낮아지는 효과가 있다고 보고한 바 있 다. 그러나 미국 흉부학회와 식품의약국에서는 미세먼지를 여과할 수 있는 필터가 내장된 방역용 마스크(N95) 또는 보건용마스크(KF80, KF94)는 건강한 사람의 경우에도 마스크 착용으로 인한 스트레스가 호흡 곤란을 유발하고 불안지수를 상승시킬 수 있다고 경고하 였다, 특히 폐기능이 많이 저하된 환자들의 경우 저산소혈증, 고이산화탄소혈증을 초래할 수 있으므로 마스크 사용에 매우 주의해야 한다. 2017년 영국 질병의학연구소(IOM)에서 마스크 9종의 초미세먼지 차단 효과를 비교하였는데, 9종의 마스크 중 한 제품만 초미세 먼지 침투율이 평균 10% 미만으로 나타났다. 연구진은 이러한 결론에 대해 대부분의 마 스크들은 초미세먼지 침투율이 높고, 사용자의 얼굴에 잘 맞지 않기 때문에 초미세먼지로 부터 충분히 보호받기 힘들다고 지적하였다.
대다수의 국민들은 정부의 미세먼지 대책에 대해 불안을 느끼고 개별적 조치를 취하고 있다. 그러나 어떤 제품과 전략이 가장 효과적인지를 결정할 때 소비자들은 혼란스럽고 상반되는 수많은 정보에 직면하게 된다. 대기오염의 영향을 완화하기 위한 개별적 조치는
특집 미세먼지 해결을 위한 국토분야의 대응 방안
대기 질 개선 전략이 될 수 없으며, 개인 차원에서의 예방 조치는 제한적이고 비용이 많이 들고 궁극적으로 비효율적이다. 많은 학자들은 환경으로부터의 보호를 위한 ‘책임의 개별 화’에 대해 문제를 제기하고 환경 및 사회를 변화시키는 방식, 다시 말해 ‘제도적으로 생각 하라’라고 조언한다. 정부는 미세먼지에 대한 국민의 불만을 심각하게 인식하고 해결하기 위한 노력을 반복해 신뢰성을 높여야 하며, 개인적 차원이 아닌 사회적 문제로 인식해야 한다. 미세먼지로 인한 건강 영향을 저감하기 위해서 국민의 건강을 보호할 수 있는 종합 적이고 과학적인 대책의 마련이 시급한 시점이다.
참고문헌
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