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[생활과학 ⑦] 한의학연구원, “내 몸의 공기청정기, 한의학적으로 보호하려면?”

- 공기청정기 역할하는 두경부 점막장벽이 손상되면 면역계 기능 제한
- 대기모사 미세먼지 노출 시스템 통해 인체 질병 발병 경로·원인 연구

[대전세종충남=아시아뉴스통신] 이기종기자 기사입력 : 2019년 11월 18일 14시 30분

한국생명공학연구원, 한국식품연구원 등과 공동으로 ‘미세먼지 인체유해성 연구 initiative 포럼’을 결성하고 미세먼지와 인체 유해성과 관련해 한의학적으로 연구를 하고 있는 한국한의학연구원 김찬식 박사는 대기모사 미세먼지 노출 시스템의 구축과 활용성을 설명하고 있다./아시아뉴스통신=이기종 기자


[아시아뉴스통신=이기종 기자] 우리가 ‘삶의 질’과 ‘복지’를 강조하면서 사회적이며 자연적인 환경과 인간의 상호 작용에 초점을 둔 과학기술 활용의 중요성이 높아지고 있다.

또한 우리의 생활이 과학기술의 상용화에 의해 점점 더 편리해지는 현상들이 증가하고 있지만 그와 반대로 우리 주변에는 미세먼지, 쓰레기, 악취 등과 같은 문제들도 깊어지고 있다.

본지는 ‘생활·과학’ 연재를 통해 우리가 생활하면서 접하게 되는 고질적인 문제들을 해결하기 위해 과학기술 융합의 필요성을 제시한다.

올해 정부부처와 정부출연연구기관은 미세먼지 대책을 위한 저감정책을 세우는 등 미세먼지에 대한 피해를 줄이기 위해 노력하고 있다.

최근 대통령 직속 국가기후환경회의는 미세먼지 문제 해결을 위해 제1차 국민정책 제안으로 미세먼지 농도가 높아지는 12월부터 다음 해 3월까지를 ‘고농도 미세먼지 계절’로 지정하고 집중적인 저감 조치를 통해 미세먼지 배출량을 전년 동기 대비 20% 이상 감축한다는 내용을 제안했다.

그러나 현재 미세먼지가 미치는 독성에 대한 정확한 기전이 규명되지 않은 상황을 고려하면 미세먼지 인체 유해성의 정확한 평가와 대응책을 마련하기는 것이 우선이라는 지적이 나오고 있다.

이러한 인체 유해성 문제를 해결하기 위해 올해 한국생명공학연구원, 한국식품연구원 등을 중심으로 ‘미세먼지 인체유해성 연구 initiative 포럼’을 결성하고 연구를 진행하고 있는 한국한의학연구원 김찬식 박사를 만나 미세먼지의 사회적 인식, 인체 유해성 연구방향, 기대효과 등을 살펴본다.<편집자 주>
 
- 미세먼지와 두경부 점막장벽(mucosal barrier)의 연관성은?

▷ 미세먼지는 천식 등 호흡기 질환뿐만 아니라 생명에도 치명적일 수 있으나 미세먼지가 심한 날 폐질환, 심질환을 염려해 내원하는 경우보다 미세먼지와 직접적으로 접촉되는 얼굴과 목 부위의 재채기, 비염이나 눈, 목 따가움 등의 불편을 호소하며 내원하는 환자가 더 많다.

그러나 미세먼지로 야기되는 눈과 코, 목 증상은 호흡기 질환보다 경각심이 낮아 관련 질환이 상당히 악화가 된 후 병원을 찾는 경우가 대부분이다.

두경부(head and neck)는 뇌 아래에서 가슴 윗부분 사이, 얼굴과 목 부위를 말하며 미세먼지 노출에 있어 미세먼지와 직접적으로 접촉하는 우리 몸의 최전선 부위를 말한다.

이 두경부의 겉표면은 피부장벽으로, 눈은 안점막장벽, 호흡기관은 비강·기관지점막장벽으로 둘러싸여 있어 바이러스, 박테리아, 미세먼지와 같은 환경오염물질로부터 우리 몸을 보호할 수 있다.

결국 두경부 점막장벽이 손상되면 미세먼지가 면역계를 교란시켜 우리 몸에 다양한 질환을 일으킨다.

최근 미세먼지 노출 농도가 높을수록 알레르기성 비염이나 안구건조증이 악화가 되거나 점막장벽을 손상시켜 염증을 유발한다는 보고가 다수 발표되고 있다.

두경부 점막장벽은 삶의 질 저하뿐만 아니라 결국은 생명에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 미세먼지로부터 우리 몸을 지켜주는 아주 중요한 면역계의 관문이라 할 수 있다.

이 두경부 점막장벽은 성능 좋은 공기청정기 같아 필터 교환 없이 평생 사용할 수 있는 퍼스널 공기청정기를 우리 몸이 지니고 있는 것과 같다.

이처럼 점막장벽 손상으로 인한 두경부 질환은 미세먼지 노출로 아주 위협적일 수 있어 점막장벽은 우리 몸 방어체계에 있어 아주 중요한 부분이다.
 
- 미세먼지의 의미는?

▷ 미세먼지는 현재 기준으로 표준국어대사전에도 등재되지 않은 단어이고 최근 사회적 관심에도 불구하고 아직까지 그 명칭조차 제대로 정립되지 않고 있다.

미세먼지는 영어로는 ‘Particulate matter’ 우리나라 말로 ‘입자상 물질’이라 하며 이를 줄여서 ‘PM’이라고 칭한다.

피엠(PM)이란 대기 중에 장기간 떠다니는 입경 10μm 이하의 미세한 입자로 우리나라에서는 PM10과 PM2.5를 미세먼지로 통칭하나 세계보건기구(WHO, World Health Organization)와 미국 등 영어권에서는 PM10을 부유입자(suspended particle)라고 부르고 PM2.5 이하를 미세입자(fine particle)라고 한다.

우리나라에서만 ‘유독 먼지’라는 표현을 사용하고 PM10 이하부터 ‘미세먼지’라 한다.

일상생활 속에서는 미세먼지라는 국문명을 사용해도 무방하나 인체 유해성을 얘기할 때는 미세먼지 크기, 모양, 성분 등 다양한 조건에 따라 그 유해성이 달라질 수 있다.

이에 학계에서는 미세먼지라는 용어를 쓰기보다는 PM10, PM2.5 등과 같이 크기로 용어를 사용하는 것이 일반적이다.

- 미세먼지의 생성 과정은?

▷ 미세먼지는 화석연료를 태울 때 주로 발생하며 화력발전소와 자동차 등이 주요 발생원이고 구이 요리에 의해서도 생활 미세먼지가 상당량이 발생한다.

미세먼지는 발생원으로부터 고체 상태로 발생되는 ‘1차 생성물’과 발생원에서 가스 상태로 배출되어 공기 중의 다른 물질과 화학반응을 일으켜 생성되는 ‘2차 생성물’로 나뉜다.

과거에는 1차 생성물에 관심이 높아 사업장 대상으로 미세먼지 총량 규제 등 강력한 통제로 배출량을 줄이고 있으나 최근에는 초미세먼지 발생량의 2/3 정도가 2차 생성물임이 밝혀지면서 2차 생성물에 대한 관심이 높아졌다.

2차 미세먼지 생성에 있어 우리는 흔히 산업화의 산물인 질산화물과 황산화물을 미세먼지 생성의 주요 구성 성분으로 여겨 이들을 강력히 규제하고 있으며 탈질, 탈황 작용을 통해 충분히 통제가 가능하다.

그러나 우리는 축사에서 뿜어져 나오는 암모니아에 주목할 필요가 있다.

이 암모니아는 끈적이는 성질을 가지고 있고 반응성이 좋아 1차 생성물의 탄소, 유기탄화수소의 표면을 코팅하고 여기에 질산염, 황산염, 휘발성 유기 화합물(VOCs), 다환방향족탄화수소(PAHs), 각종 중금속과 반응해 다양한 성분과 크기, 모양의 2차 미세먼지를 생성한다.

이러한 다양성 때문에 미세먼지를 저감(통제)하거나 그 유해성을 입증하기 어려워 쉽게 해결 할 수 없는 것이다.

인위적 발생요인인 질산화물, 황산화물이 미세먼지 생성에 있어 주요 성분이라면, 자연적 현상인 암모니아는 핵심 물질인 것이다.

하지만 암모니아 최대 배출원인 농업, 축산 분야의 배출관리와 규제는 미비하며 현실적인 관리 정책이 필요하다.
 
미세먼지와 인체 유해성을 실험하는 한국한의학연구원의 대기모사 미세먼지 노출 시스템 구축 모델./아시아뉴스통신=이기종 기자

- 미세먼지에 대한 오해는?

▷ 최근 ‘맘부격차’라는 미세먼지 관련 신조어가 있다.

미세먼지를 피하기 위해 돈 있는 부모는 아이들을 공기 깨끗한 곳으로 해외여행을 가거나 이민까지 계획하나 생계형 부모는 아이에게 마스크 착용이 유일한 미세먼지 대응으로 부모들 간의 빈부격차를 가리키는 말이다.

이와 관련해 어릴 적에는 물 좋고, 공기도 좋았다는 말을 자주 했는데 미세먼지로 인한 대기오염은 최근의 일이 아니다.

그러나 과거에도 미세먼지 오염은 상당히 심각했다.

미세먼지란 말 대신 대기오염으로 관리하다가 지난 1988년 올림픽 당시에는 PM2.5를 ‘가는 먼지’, PM10을 ‘굵은 먼지’로 구분했다.

지난 1995년부터 PM10을 측정하면서 언론에서 미세먼지라는 말이 일반적으로 쓰이기 시작했다.

또 미세먼지의 예전 표현으로는 산성비가 있다.

황산염은 미세먼지로 생성되기 전에 수증기와 반응해 황산이 되어 산성비의 주요 원인이며 미세먼지가 산성비 형태로 변한 것이다.

최근 날씨 예보에서는 ‘산성비’ 보다 ‘먼지 비’라는 표현을 더 자주 사용한다.

특히 가시거리와 미세먼지 예보는 일치 하지 않을 수 있다.

미세먼지는 작을수록 빛을 더욱 산란시켜 예보보다 시야를 더욱 흐릴 수 있다.

미세먼지(PM10) 농도는 좋으나 초미세먼지(PM2.5) 농도가 나쁜 날 흔히 있을 수 있다.

지난 2015년부터는 PM2.5까지 예보하고 불일치하는 경우가 많이 줄었지만 1μm 이하 크기는 측정이나 예보가 되지 않아 여전히 불일치하는 경우가 있다.

최근에는 초미세먼지인 PM2.5의 유해성이 알려지면서 미세먼지보다 초미세먼지가 인체에 더 유해하다고 알려져 있다.

그러나 미세먼지의 유해성은 크기와 함께 구성 성분과 모양에 따라 달라 질 수 있다.

일반적으로 미세먼지가 작을수록 비표면적이 넓어 인체에 노출되었을 때 더 유해 할 수는 있으나 크기가 더 큰 미세먼지가 구성성분에 따라 가늘고 기다란 형태로 존재 한다면 비표면적이 넓어져 초미세먼지보다 더 유해 할 수도 있다.

- 미세먼지와 인체 유해성은?

▷ 인체 유해성을 논할 때 유독 PM10 과 PM2.5만 언급한다.

역학조사를 통해 10μm보다 큰 입자는 인체에 영향이 적다는 보고가 잘 알려져 있고 PM10 이하만이 호흡을 통해 인체 내로 유입되는 호흡성 또는 흡입성 먼지이기 때문에 PM10 이하부터 인체에 영향을 미친다.

우리나라 법령에도 미세먼지는 흡입성 먼지로 정의하고 있다.

호흡을 통해 미세먼지가 우리 인체 내로 들어오면 비강과 기관지의 점액으로 이루어진 촉촉한 점막장벽에 대부분 흡착되어 가래의 형태로 배출되거나 장관으로 이동하게 된다.

그러나 어린아이와 건강취약자들은 유난히 안점막장벽이 말라 있어 안구건조증이 심하고 비강 기관지 점막장벽도 말라 있어 미세먼지에 장기간 인체에 노출되어 결국 염증반응을 일으키게 된다.

더 큰 문제는 PM2.5 이하 초미세먼지는 아무런 제약 없이 폐포(허파꽈리) 깊숙이 침투하게 되고 폐포 점막장벽조차 말라 있으면 초미세먼지는 혈관을 타고 전신에 영향을 미쳐 심혈관질환, 뇌혈관질환 심지어는 태아 성장에까지 영향을 미칠 수 있는 아주 위협적인 존재가 될 수 있다.

- 한의학의 치료 성과는? 

▷ 한의학에는 폐주비(肺主鼻)라는 이론이 있는데 폐가 코를 주관한다는 의미이다.

이는 코는 폐와 통해 있는 구멍이라 하여 비염의 원인을 폐의 이상으로 보고 있다.

또한 코는 눈과 귀, 부비동과 연결되어 있어 비염이 심해지면 염증으로 인해 안질환까지 유발할 수 있다.

미세먼지는 호흡을 통해 인체에 노출되기 때문에 폐, 코, 기관, 눈 노출에 있어 적합한 미세먼지 유해성 모델이 요구된다.

한의학적 치료는 점막장벽 유지를 위한 치료법이 잘 알려져 있다.

내 몸의 공기청정기인 두경부 점막장벽만 정상으로 유지한다면 미세먼지 노출로부터 우리 몸을 건강하게 지켜낼 수 있다.

그러나 한의학 처방뿐만 아니라 치료제로써 미세먼지성 질환에 유용한 소재가 비임상 시험을 통해 과학적으로는 증명되었으나 임상시험을 성공하거나 산업화로 이어진 사례는 없다.

우리 연구팀은 다년간 미세먼지성 건성각결막염에 유용한 한약소재를 과학적으로 검증하고 이를 지난 9월에 국제 학술지에 게재했고 한약소재의 산업화를 위해 최선을 다해 왔다.

그러나 기존 미세먼지 유해성 모델로는 미세먼지 유해성을 증명하고 임상시험까지 연계하는 데는 한계가 있다.

현재까지의 미세먼지성 질환 모델은 세포나 실험동물을 이용해 해당 장기에 직접 미세먼지를 현탁액을 만들어 점적하거나 점안하여 실제 대기 농도보다 수천에서 수만 배 높은 농도로 질환을 유발한다.

이러한 모델은 실제 호흡을 통한 미세먼지의 장기 분포와는 아마도 차이가 있을 것으로 본다.

우리 연구팀은 대기 모사 미세먼지 노출 시스템을 구축하였고 이를 기반으로 인체 질병 발병 경로와 유사한 미세먼지의 유해성을 과학적으로 증명하려고 한다.
 
미세먼지와 인체 유해성과 관련해 한의학적으로 연구를 하고 있는 한국한의학연구원 김찬식 박사와 연구팀(이익수 박사, 박봉균 박사, 이태구 박사, 송수정 박사, 현수왕 박사, 조규형 연구원, 범혜선 연구원)./아시아뉴스통신=이기종 기자

- 연구의 제한점은?

▷ 미세먼지의 유해성을 연구하는데 있어 표준화된 미세먼지 확보가 매우 중요하다.

미세먼지 생성은 계절, 지역, 시간 등에 영향을 받아 구성성분과 크기, 모양이 매우 다양해 질 수 있다.

어떤 미세먼지를 사용하느냐에 따라 그 유해성이 충분히 달라 질 수 있다는 얘기다.

특히 정부차원에서 성분이 표준화된 다량의 한국형 미세먼지를 제공하지 않는 한 연구의 지속성과 재현성 또한 보장받기가 어렵다.

이를 해결하기 위해서는 우리나라 미세먼지 성분과 유사하게 인위적으로 만든 인공 미세먼지가 하나의 대안이 될 수 있다.

또한 미세먼지는 특정 장기에 영향을 미치는 것이 아니라 전신에 영향을 미치는 물질이기에 어느 한 기관에서 해결 할 수 있는 문제가 아니다.

이를 해결하기 위해 정부출연연구기관이 미세먼지 대응 협의체를 구성해 미세먼지의 인체 유해성에 대해 국민이 좀 더 공감하고, 체감 할 수 있는 연구 결과를 내기 위해 머리를 맞대 공동연구를 진행하고 있다.

미세먼지 해결을 위해서는 외교적·정책적 대책과 함께 과학적 입증이 우선되어야 한다.

지금까지 정부가 내놓은 미세먼지 대응 대책은 크게 미세먼지 중심의 집진·저감, 발생·유입, 측정·예보와 국민생활 중심의 보호·대응 등 4대 분야로 대응해 왔으나 국민생활 중심의 보호·대응에 이렇다 할 성과를 내지 못 하고 있다.

특히 정부의 과감한 투자로 인체 유해성 연구, 질환 치료 대상 발굴 등 과학적 입증이야 말로 국민이 좀 더 공감하고 체감 할 수 있는 국민생활 중심의 대책이 아닌가 생각한다.

- 마지막으로 하고 싶은 말은?

▷ 미세먼지는 인재(人災)일 수도 있다.

단순히 식사를 위한 1차 조리의 과정만으로 발생한 실내공기오염만으로도 연간 430만 명이 사망한다는 유엔환경계획(UNEP)의 보고도 있었다.

그러나 우리는 매일 자동차를 이용하고 구이 요리를 즐기는 우리 스스로가 미세먼지 발생 유발자임을 망각하고 있다.

앞으로 미세먼지 해결을 위해서는 정부, 산업계, 학계의 노력뿐만 아니라 우리 스스로도 미세먼지 발생 저감에 노력을 해야 할 것으로 본다.



dair0411@gmail.com


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