공기청정기 켜니 뇌도 맑아졌다…40대 이상 인지기능 12% 향상

▲공기 청정기 속에 들어있는 헤파 필터의 작용. (자료= Cleanroom Technology)

미세먼지가 심한 날 실내에서 공기청정기를 가동하면 호흡기와 심혈관계뿐 아니라 인지기능 보호에도 도움이 될 가능성을 보여주는 연구 결과가 나왔다.

특히 40세 이상 성인은 가정에서 고효율 미립자 공기(HEPA. 헤파) 필터를 장착한 공기 청정기를 한 달간 사용한 뒤 실행기능과 정신적 유연성을 평가한 인지검사에서 유의미한 개선을 보였다.

미국 코네티컷대학교 헬스센터 공중보건학과와 노화센터, 터프츠대학교 공중보건·지역사회 의학과 등의 연구팀은 HEPA 공기청정기가 인지기능에 미치는 영향을 분석한 논문을 최근 국제학술지 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)'에 발표했다.

◇고속도로 인근 주민 119명 대상 실험

연구팀은 미국 매사추세츠주 서머빌의 고속도로 인근 주민을 대상으로 무작위 교차시험을 진행했다. 참가자들은 고속도로에서 200m 이내에 거주하는 30세 이상 성인으로, 최종적으로 119명에 대해 인지기능 검사까지 이뤄졌다.

참가자들은 거실과 침실에서 한 달간 실제 HEPA 필터가 장착된 공기 청정기를 사용한 뒤 한 달의 중단 기간을 거치고, 다시 한 달 동안 가짜 필터를 넣어 사용했다.

일부 참가자는 순서를 반대로 진행했다. 같은 사람이 HEPA와 가짜 필터 환경을 모두 경험하도록 해 개인별 차이가 결과에 미치는 영향을 줄였다.

실내 공기질을 측정한 19개 가구에서는 HEPA 필터 사용 시 초미세먼지(PM2.5, 지름이 2.5㎛ 이하인 미세먼지) 농도가 ㎥당 평균 5.2㎍(마이크로그램, 1㎍은 100만분의 1g)에서 2.5㎍로 52% 감소했다. 극초미세입자(UFP, 지름이 0.1㎛ 이하인 입자)도 ㎤당 6925개에서 4706개로 32% 줄었다.

이는 외부 미세먼지가 심한 상황에서도 실내 입자상 오염물질에 대한 노출을 상당 부분 낮출 수 있음을 보여준다.

◇40세 이상에서 실행기능 개선

연구진은 공기질 개선이 인지기능과 연결되는지를 확인하기 위해 '트레일 메이킹 검사(Trail Making Test)'를 실시했다.

숫자와 문자를 정해진 순서대로 연결하게 해 뇌의 실행기능, 정신적 유연성, 주의력 등을 평가하는 인지기능 검사다. A파트는 시각적 기억과 운동속도 등을, B파트는 실행기능과 정신적 유연성을 평가한다.

전체 참가자를 분석했을 때는 HEPA 사용군과 가짜 필터군 사이에 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 그러나 연령별 분석에서는 40세 이상에서 차이가 확인됐다.

40세 이상 참가자 50명은 HEPA 필터를 사용한 뒤 B파트를 평균 54.0초에 완료했다. 가짜 필터 사용 후의 61.4초보다 약 12% 빠른 기록으로 통계적으로 유의했다(p=0.02). 반면 40세 미만에서는 유의한 개선이 없었고, A파트에서도 연령대와 관계없이 유의한 차이가 나타나지 않았다.

HEPA를 통해 미세먼지 노출을 줄였을 때 40세 이상 성인의 실행기능과 정신적 유연성을 평가하는 검사에서 단기간의 개선이 관찰됐다는 의미다. 다만, '공기청정기를 켜면 뇌가 젊어진다'고 해석하는 것은 무리다.

▲헤파 필터의 구조. (자료=위키피디아)

◇미세먼지 줄이면 뇌 기능에도 영향

연구진은 기존 연구에서 미세먼지 노출이 뇌의 백질(白質)에 영향을 미칠 가능성이 제기됐다는 점에 주목했다. 백질은 뇌의 여러 영역을 서로 연결하는 신경섬유 다발로, 신경 신호가 뇌 안에서 빠르게 전달되도록 하는 조직이다.

특히 전두엽과 측두엽의 백질 변화는 정신적 유연성과 실행기능에 관여하는 뇌 기능과 관련돼 있다. 이번 연구에서 HEPA 사용 후 개선된 영역 역시 실행기능과 정신적 유연성을 평가하는 B파트였다.

이번 연구는 참가자가 HEPA와 가짜 필터를 모두 경험하는 교차시험 방식으로 진행돼 개인별 차이를 줄였고, 실내 체류시간과 스트레스 수준, 검사 당시 외부 기온 등 결과에 영향을 줄 수 있는 요인도 보정했다.

다만 인지검사를 반복하면서 점점 익숙해지는 '학습 효과'가 있을 수 있고, 연구 대상이 건강한 성인에 한정됐다는 한계가 있다. 특히 기존 인지장애가 있는 사람에게 어떤 효과가 있는지는 확인되지 않았다. 연구진은 장기간의 미세먼지 노출과 인지기능 사이의 인과관계를 확인하기 위한 추가 연구가 필요하다고 밝혔다.

◇HEPA 필터

헤파(HEPA, High-Efficiency Particulate Air) 필터는 공기 중 미세한 입자상 오염물질을 높은 효율로 걸러내는 고효율 미립자 공기필터다. 미세먼지(PM2.5)뿐 아니라 공기 중에 떠다니는 극초미세입자(UFP) 등 다양한 입자를 포집해 실내 공기 중 입자 농도를 낮출 수 있다. HEPA 필터는 기본적으로 입자상 물질을 제거하는 장치이므로 이산화질소나 휘발성유기화합물 같은 기체상 오염물질까지 제거하지는 못한다.

헤파는 특정 회사의 상표명이 아니라 필터의 성능·등급을 나타내는 일반적인 용어로, H13 또는 H14 등 세부 등급에 따라 입자 제거 효율에서 차이가 있다.

강찬수 기후환경 전문기자 kcs25@ekn.kr