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서론
미세먼지는 흡입이 가능한 다양한 크기, 구성, 그리고 발생원을 가지고 있는 대기오염물질로, 공기 중의 총 부유분진 중 보통 직경 10 µm 이하의 먼지를 PM10 (particulate matter less than 10 µm in diameter)이라 하고, 2.5 µm 이하의 먼지를 초미세먼지(particulate matter less than 2.5 µm in diameter, PM2.5), 0.1 µm 이하의 먼지를 극미세먼지 (particulate matter less than 0.1 µm in diameter, PM0.1)로 정의한다[1].
미세먼지는 크기가 작을수록 하부 기관지 및 폐 실질까지 침착하여 호흡기계에 손상을 크게 일으킬 수 있으며 대기 중의 미세먼지 농도가 높을수록 호흡기계 및 심혈관계 질환의 증상 악화를 초래하고 본 질환의 유병률 및 사망률을 증가시킬 수 있는 것으로 알려져 있다[1234]. 유럽에서 진행된 전향적 코호트 연구(European Study of Cohorts for Air Pollution Effects, ESCAPE study)에서 미세먼지가 폐암 발생의 위험인자임이 밝혀졌고, 세계보건기구는 미세먼지를 발암인자로 발표했다[56]. 미세먼지의 인체 영향은 2012년 전 세계적으로 약 3백만 명의 사망에 기여한 것으로 나타났다[7]. 또한 최근 연구결과에 의하면 미세먼지는 호흡기질환 및 심혈관질환 이외에 뇌졸중이나 인지장애 같은 중추신경계 이상, 미숙아 출산 증가, 당뇨 같은 대사성질환 악화, 악성종양의 증가 및 우울증과 같은 정신질환의 증가 등 인체의 건강문제에 상당히 다양하고 광범위하게 영향을 미치는 것으로 보고되었으며 이는 전 세계적으로 큰 문제로 대두되고 있다(Table 1) [8].
미세먼지의 발생원은 크게 화석연료의 연소 과정에서 배출되는 인위적인 발생원과 황사처럼 자연환경 자체에 의한 발생원으로 나뉠 수 있다. 우리나라에서 발생하는 미세먼지는 중국에서 날아오는 것과 국내에서 자체적으로 발생하는 대기오염물질들이 섞이면서 구성된다[9]. 특히 황사가 잘 알려진 국외 미세먼지 발생요인인데, 대부분 중국 북서부 건조지역이나 몽골에서 발생하여 직경이 큰 입자들은 발원지에 머물지만 미세먼지는 장거리 대기 이동을 통해 국내로 넘어올 수 있다. 이와 같이 국내 미세먼지는 국내외적 발생원을 갖고 있으며, 특히 중국이 급속한 산업화 과정에서 화석연료의 사용이 급증하면서 발생하는 미세먼지의 증가가 점차 심각해지는 상황이다. 환경부에서 미세먼지를 줄이기 위한 대기정책과 미세먼지 및 황사예보를 시행 중이나, 최근 대기 중 미세먼지 농도가 ‘나쁨’ 이상의 날이 많아져서 미세먼지에 취약한 질환자, 어린이 및 노인은 물론 일반인을 포함한 불특정 다수에 대한 건강피해가 심각하게 우려되는 상황이다.
이에 본 문헌에서는 최근 연구결과들을 중심으로 대기 중 미세먼지가 구체적으로 인체의 건강에 어떤 영향을 미치는 지를 각 인체기관 및 질환별로 고찰하였다.
미세먼지와 호흡기질환 및 알레르기질환의 관계
호흡기도는 미세먼지가 인체 내로 들어오는 첫 번째 관문이며, 이 때문에 호흡기는 미세먼지의 건강영향을 직접적으로 많이 받을 수 있다. 미세먼지는 만성폐쇄성폐질환(chronic obstructive pulmonary disease, COPD), 천식을 비롯하여 여러 호흡기질환에서 기도염증, 기도개형, 기도과민반응, 기도청소, 감염에 대한 면역기능 등에 영향을 줌으로써 발병과 악화, 사망률 증가를 초래하게 된다. 미세먼지에 의한 호흡기계 사망률 증가와 폐암 발생 증가는 매우 잘 알려져 있다[310].
1. 미세먼지와 폐기능
미세먼지 노출은 폐기능 감소와 관련되어 있고, 소아에서 폐기능 성장속도의 저하를 성인에서 폐기능 감소속도 증가를 유도할 수 있다[111213]. 소아를 대상으로 한 전향적 코호트연구들에서 수년 간 미세먼지 농도가 높은 지역에 살았던 소아들은 1초 간 강제호기량(forced expiratory volume in one second, FEV1)과 노력성 폐활량(forced vital capacity, FVC)이 모두 유의하게 감소하였으며, 이는 PM2.5의 경우 영향이 더 컸다[1112]. 성인의 경우 SAPALDIA (The Swiss Study on Air Pollution and Lung Disease in Adults) 연구에서 PM10 연간 평균농도가 10 µg/m3 증가 시 각각 FVC 3.4%, FEV1 1.6% 감소하였다[13]. 이런 결과로 장기간의 미세먼지 노출이 폐기능에 부정적인 영향을 줄 수 있다는 것을 알 수 있다.
미세먼지와 심장순환기질환과의 관계
미세먼지는 호흡기도로 흡인된 후 혈관 내로 흡수되어 혈관 내 염증반응을 증가시키며, 이로 인해 허혈성심장질환, 고혈압, 죽상경화증과 같은 혈관성질환을 악화시키거나 사망률 증가를 초래할 수 있다. 또한 심부전, 부정맥과 같은 여러 심장질환에 악영향을 줄 수 있다.
1. 미세먼지와 허혈성심장질환
미세먼지 중 PM2.5가 10 µg/m3 상승 시 허혈성심질환의 위험도가 1.18배 증가함이 보고되었고, PM2.5의 장기간 노출이 허혈성심질환에 의한 사망률을 증가시키는 결과를 보여주었다. 이어진 US Medicare 연구에서는 PM2.5 10 µg/m3 감소가 허혈성심질환에 의한 입원을 감소시킨다는 것을 보고하였고, 최근의 대규모 European Cohort 연구에서도 대기 중 PM2.5가 5 µg/m3 증가될 경우 허혈성관상동맥질환을 약 13% 증가시킴을 보고하여, 대기 중 PM2.5가 허혈성심장질환의 발생과 악화에 깊이 관여함을 알 수 있다[2223].
2. 미세먼지와 심부전
미세먼지 중 PM2.5 10 µg/m3 증가가 심부전에 의한 입원율을 1.28% 증가시키는 것으로 나타났는데, 미국 7개 도시에서 수행한 US Medicare의 다른 분석에서는, PM10 10 µg/m3 증가도 심부전에 의한 입원율을 0.72% 증가시키는 것으로 나타나, PM10과 PM2.5 모두 심부전의 악화와 이로 인한 사망률의 증가에 유의한 영향을 미치는 결과를 보여주었다[24].
3. 미세먼지와 부정맥 및 고혈압
부정맥과 관련해서는 제세동기를 삽입한 환자들을 대상으로, PM2.5 증가가 부정맥을 증가시킨다는 몇 가지 연구가 있었으나, 대기오염 중 미세먼지 증가와 부정맥과의 관계가 아직 명확하게 밝혀지진 않은 상황이다. 혈압과의 연관성에서 PM2.5 10 µg/m3 증가가 1주 내의 단기간에는 1-2 mmHg의 상승을 유발할 수 있으나 30일에서 1년간의 장기간 노출 시에는 혈압 5-10 mmHg 상승을 유발할 수 있다고 보고되어 있어, 장기간의 PM2.5 노출은 고혈압 환자들에게 뇌졸중 발생비율을 올릴 수 있는 요소가 될 수 있다[2526].
4. 미세먼지와 혈관의 죽상경화증
미세먼지 중 PM2.5의 증가는 경동맥과 관상동맥을 포함한 혈관의 벽을 두껍게 하고 죽상경화를 증가시키고 혈전의 발생빈도를 늘리는 것으로 밝혀졌으며 이로 인해 혈관의 기능이 감소되면서 혈류의 흐름이 저하되어 심근경색증과 뇌졸중의 발생을 증가시키는 것으로 보고되고 있다[27].
미세먼지와 신경질환 및 정신질환과의 관계
미세먼지에 노출 시 인지기능과 기억력을 감소시킨다는 보고가 있다. 특히 PM2.5에 연중 장기간 노출될 경우 알츠하이머 환자나 혈관성치매 환자들에서 인지기능 저하와 기억력 저하 현상이 유의한 것으로 알려져 있다. 일부의 연구에서는 임신 시 모체가 미세먼지에 대한 노출이 심했을 경우 태어난 아이는 유년기 시절 인지기능 저하와 과잉행동, 주의결핍 등을 보일 수 있음이 보고되었다. 또한 PM2.5에의 노출은 뇌신경계중 도파민 분비에 영향을 미쳐 우울증 및 불안 장애를 증가시키고 이에 따른 자살률을 상승시키는 것으로 보고되어 있다[33343536].
결론
최근의 연구에 따르면 미세먼지는 호흡기질환이나 심장순환기질환 이외에도 뇌혈관질환이나 대사성질환, 신경계질환 및 정신질환에도 영향을 미쳤으며, 임신 및 출산에도 영향을 주어 다양한 질환으로 전신적인 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다(Figure 1) [8]. 호흡기질환과의 연관성에서는 COPD나 기관지천식 환자에서 급성악화를 일으킬 수 있으며, 이로 인해 응급실 방문, 입원 및 사망률 증가를 초래하는 것으로 알려져 있다. 또한 미세먼지는 폐암 발생 위험도를 높이며, 성인이나 소아에서 폐기능 저하나 폐기능 감소 속도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 심장순환기질환과의 연관성에서도 허혈성심장질환과 심부전 및 고혈압의 발생 및 악화를 증가시키면서 사망률을 올릴 수 있는 것으로 알려져 있으며, PM2.5의 노출에 더욱 연관성을 보여주었다. 아울러 혈관의 죽상경화 및 혈전을 증가시킬 수 있는 것으로 보고되어 있다. 대사성질환과의 관련은 인슐린저항성에 문제를 발생시켜, 당뇨병과 비만을 증가시킬 수 있는 것으로 보고되어 있다. 임신 시 미세먼지에 노출이 장기화되면 저체중출산과 조기출산을 유의하게 증가시키는 소견을 보여주었다. 신경질환 환자들에서는 미세먼지에의 노출로 인지능력과 기억력을 감소시켰고 뇌졸중의 발생을 증가시켰으며 특히 PM2.5의 노출과 더욱 밀접한 연관성을 보여주었다. 정신질환 악화도 발생하는데 주로 우울증 및 불안장애를 증가시키거나 악화시키는 것으로 보고되어 있다.
이와 같이 미세먼지는 전신적으로 여러 가지 질환들을 악화 혹은 발생을 증가시키는데 특히 폐암 발생 및 뇌혈관질환이나 심장질환, 신경계질환, 저체중출산 등에서 PM10보다는 PM2.5가 연관성이 더 큰 것으로 알려져 있다. 전반적으로 미세먼지는 인체건강에 매우 다양하고 치명적인 악영향을 미치며, 이로 인해 국가적으로 의료부담의 증가는 물론 개인적으로 정상적인 삶이 영위되지 못해서 발생하는 경제적 손실과 삶의 질 저하에 매우 심각한 영향을 미친다. 향후 미세먼지의 인체 유해 영향은 장기간으로 지속적이고 면밀한 의학적 관찰이 필요하며 국가 차원으로 주된 원인인 화석연료의 사용으로 인한 발생원을 감소시키는 정책이 시급하고, 미세먼지 증가 시 일반인을 포함해서 특히 노약자 및 만성질환자, 임산부 등에서 노출 피해를 적극적으로 줄일 수 있는 다양한 방법에 대한 연구가 필요한 상황이다.
Peer Reviewers' Commentary
본 논문은 최근 의료계뿐만 아니라 사회적으로 문제가 되고 있는 미세먼지의 건강영향에 대하여 살펴본 종설 논문이다. 미세먼지의 종류 및 미세먼지가 인체에 미치는 영향을 호흡기, 알레르기, 심혈관계, 대사성 질환, 임신 등과 같은 인체 기관 및 개별 질환별로 체계적으로 정리하고 기술하였다. 미세먼지가 건강에 미치는 영향에 관심이 많은 일반인도 쉽게 알 수 있도록 정리하였으며, 이를 통하여 미세먼지가 건강 및 개별 질환에 미치는 영향을 효과적으로 파악할 수 있다. 또한 미세먼지의 건강영향을 줄이기 위해서 현재 부족한 부분이 무엇인지, 그리고 어떤 점이 보완되어야 하는지 등을 기술하여 장단기적인 대책을 세우는 데 좋은 자료가 될 수 있는 논문이라 판단된다.
[정리: 편집위원회]
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