노인의 숨엔 에어로졸 입자가 2배 많다

입자 크기도 더 커…성별·비만과는 상관없어
노년층 실내운동시 감염 위험 차단 신경써야

60살 이상 노인들이 날숨을 통해 몸밖으로 배출하는 에어로졸 입자는 청년들보다 2배 이상 많은 것으로 나타났다. 위키미디어 코먼스

코로나19를 비롯한 호흡기 질환은 감염자의 날숨을 통해 공기 중에 배출되는 에어로졸 입자에 묻어 전염된다. 숨을 내쉴 때 공기가 빠른 속도로 기도의 촉촉한 내벽을 통과하면서 수분 중 일부가 에어로졸이 되어 공기와 함께 몸밖으로 배출된다. 이 수분엔 기도 내벽에 있던 염분, 단백질, 점액, 박테리아, 바이러스 등이 포함돼 있다.

따라서 운동 중에 호흡량이 늘어나면 배출되는 에어로졸 수도 늘어난다. 지난해 독일 뮌헨연방군대 유체역학및공기역학연구소와 뮌헨공대 연구진은 실험을 통해, 운동할 때의 1분당 에어로졸 배출량은 쉬고 있을 때보다 최대 100배 이상 늘어난다는 사실을 확인했다. 이는 에어로졸을 통한 감염 위험을 크게 높이는 요인이다.

이 연구진이 최근 에어로졸 배출량에 크게 영향을 미치는 또 다른 변수를 발견해 <미국립과학원회보>(PNAS)에 발표했다. 연구진이 발견한 변수는 바로 나이다. 연령 이외에 성별, 체질량 지수는 에어로졸 배출에서 별다른 변수가 되지 못했다.

연구진은 20~39살 젊은층과 60~76살 노년층 80명을 대상으로 실험한 결과, 60살 이상 노인들이 호흡을 통해 몸밖으로 배출하는 에어로졸 입자가 2배 이상 많았다고 밝혔다. 에어로졸에 포함된 물질(수분이 빠진 에어로졸 입자의 잔류물)은 5배 이상 더 많았다.

이는 호흡기가 노화되면 에어로졸 입자 방출이 증가한다는 것을 시사한다고 연구진은 설명했다. 측정한 입자의 범위는 지름 200㎚~10㎛였다. 코로나19 바이러스의 크기는 100㎚다.

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우선 휴식 중일 때 노년층 날숨의 에어로졸 농도는 1ℓ당 평균 310개로 젊은층(105개)의 약 3배였다. 또 노년층 남성은 1ℓ당 210개의 에어로졸 입자를 배출한 반면 노년층 여성은 이보다 2배 이상 많은 500개의 입자를 배출했다.

호흡량은 젊은층이 노년층보다 17% 더 많았다. 젊은층에서는 남성이 여성보다 61%, 노년층에서는 남성이 여성보다 24% 호흡량이 더 많았다.

단위부피당 에어로졸 입자 수와 호흡량을 종합해 보면 휴식 중의 노년층은 젊은층보다 2.7배 많은 에어로졸 입자를 배출하는 것으로 나타났다. 그러나 같은 연령대의 성별에 따른 에어로졸 입자 배출량은 큰 차이가 없었다. 여성의 날숨에 에어로졸 입자 수는 많지만 호흡량이 적어 그 차이를 상쇄했기 때문이다.

노년층과 젊은층의 날숨을 통해 배출되는 에어로졸의 농도 차이는 운동할 때 더욱 커졌다. 픽사베이

운동 땐 노년층과 젊은층 배출량 차이 더 확대

노년층과 젊은층의 에어로졸 농도 차이는 운동시에 더욱 커졌다. 1ℓ당 에어로졸 입자 수가 젊은층은 평균 620개, 노년층은 평균 2090개로 3.4배 차이가 났다. 에어로졸 농도가 운동 전보다 젊은층은 6배, 노년층은 7배 늘어나면서 격차가 확대됐다.

최대 강도 운동에서의 호흡량 증가 폭은 청년층이 8.6배, 노년층 6.3배로 청년층이 52% 이상 많았다. 또 젊은 남성은 젊은 여성보다 53%, 노인 남성은 노인 여성보다 57% 호흡량이 더 많았다.

이에 따라 최대 강도 운동 시의 에어로졸 배출량은 젊은층이 1분당 5만4800개, 노년층이 1분당 11만6300개로 2배 차이가 났다. 최대 강도 운동에서 젊은층이 배출하는 에어로졸은 고령자가 최대 강도의 60% 수준에서 운동할 때 배출하는 양과 비슷했다.

노년층은 젊은층에 비해 0.4㎛가 넘는 입자가 더 많았다. 미국 질병통제예방센터(CDC) 동영상 갈무리

에어로졸 잔류물 5배…병원체 운반 가능성 높여

고령자가 배출하는 에어로졸 입자(건조 잔류물 기준)는 크기도 컸다. 젊은층에 비해 0.4㎛가 넘는 입자가 더 많았다. 또 에어로졸에서 수분을 뺀 건조 잔류물의 총 부피도 노년층이 3.7배(최대강도 운동)~5.8배(휴식시) 더 컸다. 이는 노인이 코로나19 바이러스와 같은 병원체를 더 많이 옮길 수 있다는 걸 뜻한다.

이번 연구는 노년층이 실내 운동, 특히 단체 운동을 할 경우 에어로졸을 매개로 한 감염으로부터 자신과 타인을 더 보호하기 위해 더욱 신경을 써야 한다는 걸 알려준다.

연구진은 이번 연구는 실내 피트니스 시설이나 노인 요양 시설의 경우, 감염 확산이나 향후 팬데믹 상황에서 거리두기 완화 조처를 취할 때 각각의 상황에 적합한 계획을 수립하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대했다.

*논문 정보

https://doi.org/10.1073/pnas.2301145120

Lung aerosol particle emission increases with age at rest and during exercise.

곽노필 선임기자 [e-mail]