액상형, 가열형 등 신종 전자담배들의 무분별한 사용에 문제로 지적된 것은, 단순한 건강 위해성 논란이 아니었다. 글로벌 보건당국을 비롯한 주요 호흡기학회들에서는 이들 전자담배로 인한 특정 폐질환의 집단발생(outbreak) 이슈를 강력하게 경고하고 나선 것이다.

관건은 작년 8월부터 신종 전자담배를 사용하고 폐손상이 발생한 인원에 대해 'EVALI(E-cigarette or vaping product use associated lung injury)'란 용어를 새롭게 정의내리는 한편, 정확한 원인 규명과 폐질환 관리 방안 마련에 분주한 움직임을 보이고 있다.

더욱이 액상형 전자담배와 관련한 폐손상 및 사망 사례가 속출하는 가운데, 의료전문가들은 "액상형 담배에서도 다른 신종담배 못지 않게 위해성을 가졌다"는 사실 만큼은 분명히 지목했다. 일반적으로 이들 신종담배가 일반 담배(연초)보다 위해 성분이 낮다고는 하지만, 일반 담배에 비해 기준치 이상으로 특정 유해성분이 배출되는 등 안전성에 대한 증거가 여전히 불충분하다는 이유에서다.

최근 이슈의 중심에 선 EVALI의 경우, 대표적 발생 원인으로는 대마유래성분(tetrahydrocannabinol, 이하 THC)을 비롯한 비타민E 아세테이트, 가향물질 등이 거론되고 있다. 주목할 점은, 미국 등 해외지역에서 핵심 유해성분으로 지목된 THC 외에도 비타민E 아세테이트, 일부 가향물질 성분에서 유해성분이 다량 검출됐다는 대목.

국내의 경우도 '액상형 전자담배 안전관리 대책'의 일환으로 진행된 정부 합동조사 결과, 시중 유통되는 153개 액상형 전자담배를 분석한 자료에서 이들 액상 전자담배의 안전성에는 잡음이 새어나왔다. 국내 유통이 금지된 THC 성분은 모든 제품에서 검출되지 않았으나 일부 제품에서는 비타민E 아세테이트 성분과, 폐질환을 유발할 수 있다고 보고된 가향물질이 검출된 것이다.

이슈1. 디아세틸 등 가향물질 3종, 폐질환 가능 사용 금지 기조

실제 '디아세틸(Diacetyl)' '아세토인(acetoin)' '펜탄디온(2,3-pentanedione)' '프로필렌글리콜(Propylene glycol)' '글리세린(Glycerine)' 등 주요 5가지 가향물질들에서는 유해성분 검출 수준이 기존 담배에 비해 압도적으로 높았다.

디아세틸, 아세토인, 펜탄디온 등 가향물질 3종에 대해서는 43개 제품에서 1종 이상의 가향물질이 나왔으며, 6개 제품에서는 3종의 가향물질이 동시에 검출됐다. 무엇보다 이번 신종담배의 폐손상과 사망 사례 등 문제를 촉발 시킨 미국FDA 역시 "디아세틸, 아세토인 성분의 경우 흡입시 폐질환 가능 성분으로 경고"하고 있다는 점이다. 또한 유럽지역에서도 대표적으로 영국의 경우 '유럽연합(EU) 담배관리지침(Tobacco Product Directive 2014/40/EU)'에 따라 디아세틸, 펜탄디온을 2016년부터 액상형 전자담배에 사용을 금지하고 있다.

이번 국내 전수조사 결과에서도, 문제로 거론된 가향성분에는 유해성분 검출량이 다소 높게 나타났다. 디아세틸의 경우 29개 제품에서 0.3∼115.0ppm, 아세토인은 30개 제품에서 0.8∼840.0ppm, 2,3-펜탄디온은 9개 제품에서 0.3∼190.3ppm이 검출되며 기존 담배의 검출량과도 큰 차이를 보였다.

식약처 관계자는 "국내 액상형 전자담배는 대부분 향을 포함하고 있어 미검출 제품들도 다른 가향물질이 사용되었을 가능성이 높기 때문에, 향후 폐질환 유발 가능성이 있는 다른 가향물질에 대한 추가적인 연구가 필요하다"고 밝혔다.

문제는 디아세틸, 아세토인, 펜탄디온 등 가향물질 3종이었다. 조사 대상에 들어갔던 프로필렌글리콜이나 글리세린의 경우에는, 전자담배를 4주간 사용한 그룹에서는 일부 염증인자가 증가되는 경향은 있었지만 사용을 중단한 1주일 후에는 비사용군과 비교해 유의한 차이가 없었기 때문이다(Cancer Prevention Research, 2019).

이미 다수의 학술지에서도 디아세틸, 아세토인, 펜탄디온 등 가향물질은 각종 폐질환 관련 염증지표에도 밀접한 영향력을 행사한다는 점을 언급하고 있다. 특히 이들 세 가지 가향물질 성분과 관련해, 아세토인과 펜탄디온은 디아세틸 성분의 전구체이거나 비슷한 화학구조식을 가지고 있다는 점도 주목해볼 필요가 있다.

먼저 전자담배에 널리 사용되는 가향성분인 디아세틸은, 소위 '팝콘 폐(popcorn lung)' 등 비가역적 폐질환인 폐세기관지폐색증에 유발성분으로 지목된다(Food and Chemical Toxicology, 2019 및 Appl. In Vitro Toxicology, 2017). 미국 및 영국에서는 사람 기관지상피세포에서 농도의존적으로 염증성 사이토카인(IL-8) 증가시키고 방어기능 손상(barrier dysfunction)을 유발할 수 있어 액상형 전자담배에는 사용을 금지하는 분위기다.

이어 디아세틸의 전구체인 아세토인도 경고 성분 가운데 하나다. 2015년도 'Nicotine & Tobacco Research'에 게재된 연구 결과에서도, 아세토인은 세포독성을 증가시키고 염증성 사이토카인 IL-8 증가, 활성산소를 증가시키는 것으로 지적했다. 미국FDA는 이를 인용해 전자담배 가향성분으로 사용되는 아세토인을 폐질환 가능 성분으로 경고하는 동시에, 디아세틸과 마찬가지로 기관지상피세포의 방어기능 손상을 유발하는 것으로 거론했다(Environ Health Perspective, 2016).

화학구조식이 유사한 펜탄디온의 경우도, 앞선 디아세틸과 같이 IL-8 증가나 기도 상피세포의 섬유화(fibrotic airway lesions)에 관여하는 것으로 알려졌다(Front Physiol., 2018 및 Appl. In Vitro Toxicology, 2017). 이외에도 괴사성비염(rhinitis), 기관염(tracheitis) 및 기관지염(bronchitis)을 유발해 영국에서는 액상형 전자담배에 사용을 금지하는 물질에 포함시킨 상태다.

이슈2. 미량 검출된 비타민E 아세테이트, 대식세포 폐포 교환 방해 주목

더불어 국내 유통제품의 액상담배 제품에서는 대마유래성분인 THC가 정량 한계 미만(Not Quantitative, 이하 NQ)으로 보고됐지만, 비타민E 아세테이트 성분이 일부에 미량 검출된 것도 주목해볼 대목이다.

비타민E 아세테이트는 총 13개 제품에서 0.1∼8.4ppm(mg/kg)의 범위로 검출되었으며 담배의 경우 2개 제품에서 각각 0.1ppm, 0.8ppm, 유사담배의 경우 11개 제품에서 0.1∼8.4ppm이 검출된 것과 비교된다.

일단 주요 글로벌 보건당국에서는, THC 이외 비타민E 아세테이트를 유력물질로 지목하고 있다. 미국FDA가 작년 12월 홈페이지를 통해 마지막으로 업데이트한 최종 내용에서도 EVALI 환자 관련 제품 검체 중 705개 검사 결과, 451개(약 64%) 검체에서는 THC가 포함됐다. 무엇보다 451개 THC 검출 제품 중 희석제로 49%는 비타민E 아세테이트를 함유하고 있고, 24%는 중간사슬 중성지방(medium chain triglycerides)과 같은 희석제가 포함됐다는 것이다.

식약처 관계자는 "국내 검출량은 미국FDA의 검사 결과와 비교 시 매우 적은 양이기는 하지만, 비타민E 아세테이트가 폐손상을 유발하는 것으로 의심되고 있고 미국CDC에서도 액상형 전자담배에 비타민E 아세테이트를 첨가하지 말 것을 권고하고 있는 점을 고려해야 한다"면서 "부득이 액상형 전자담배를 사용하는 경우 임의로 비타민E 아세테이트를 첨가하지 말 것과 제품의 제조·수입·판매자는 비타민E 아세테이트가 혼입된 액상형 전자담배가 제조·수입·유통되지 않도록 철저히 품질관리할 것을 권고한다"고 밝혔다.

여기서 비타민E 아세테이트는 카놀라 오일, 아몬드 오일 및 대마유(THC 함유) 등에 흔히 존재하는데, 그대로 섭취시에는 유해하지 않으나 전자담배를 통해 흡입하면 오일성분이 폐내부에 축적돼 급성 지질성 폐렴(lipoid pneumonia) 유발이 가능하다는 평가가 내려지고 있다.

이와 관련해, 최근 국제 학술지인 NEJM 2019년 12월20일자에도 비타민E 아세테이트가 전자담배 혹은 액상형 전자담배 사용에 따른 폐손상과 직접적인 관련이 있다는 연구 결과가 발표됐다(Vitamin E Acetate in Bronchoalveolar-Lavage Fluid Associated with EVALI).

EVALI 의심 환자에서 기관지폐포세척액 내 비타민E 아세테이트를 분석한 결과, 51명 EVALI 환자 가운데 48명(94%) 인원의 폐 세척액에서는 비타민E 아세테이트가 검출된 반면, 궐련 및 전자담배 흡연자 등 건강한 비교집단에서는 단 한 건도 관찰되지 않았다.

연구진은 논문을 통해 "그동안 비타민E 아세테이트 흡입에 대한 안전성이 잘 알려져 있지 않았으나, 비타민E 아세테이트가 겔 상태에서 액상으로 전환할 때 나타나는 변화가 일부 호흡기 기능장애를 유발할 수있는 기전"이라고 밝혔다.

대한금연학회 회장인 백유진 교수(한림대 가정의학과)는 "비타민E 아세테이트는 지용성 지질의 특성을 가지는데, 폐포를 통해 가스교환이 되는 산소 호흡과정에서 기름이 다량 들어가면 폐포 교환을 방해하게 된다"면서 "조직 대식세포가 해당 기름을 포식하는 과정에서 염증반응이 발생하는 것으로 생각된다. 미국CDC 조사에서도 폐 세척액을 분석한 결과 해당 환자들의 경우 기름과 대식세포가 많이 관찰된 것을 주목해볼 필요가 있다"고 설명했다.

이슈3. EVALI 대응방안 구축 초점, 국내외 가이드라인 개정 활발

이러한 상황에서, 국내외 보건당국은 EVALI 관리 방안을 구축하는데 집중하고 있다.

가장 발빠른 행보를 보였던 미국 질병통제예방센터(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)는 첫 보고서 격인 액상형 전자담배에 사망 등 안전성 문제를 지적한 '의료진용 임상 가이드라인'을 작년 10월 공개했다. 여기서 전자담배 사용과 관련한 호흡기 질환 증상을 EVALI라고 새롭게 정의내리는 한편, 환자 문진시 호흡기 및 위장관 이상증세를 호소하는 이들의 경우 전자담배 사용여부를 반드시 물어볼 것을 주문했다.

해당 가이드라인은 CDC 산하 폐손상반응임상연구그룹(Lung Injury Response Clinical Working Group)의 자문을 통해 업데이트된 것으로, 주요 내용을 보면 영상학적 진단을 포함한 초기 환자 평가에 더해 입원 치료가 필요한 사례, 퇴원 결정을 내린 경증 환자의 경우도 48시간 이내 증상이 급격히 악화되는 등의 사례를 보고했다.

특히 EVALI 의심 환자의 95%가 호흡이 짧아지고 기침, 흉통 소견을 보였으며 77%는 구역, 구토, 설사 등의 위장관 증상도 경험했다. 절반 가까운 환자에서는 중환자실 치료를 필요로 하는 경우도 있었으며 22%는 호흡 문제로 인해 기계환기장치(mechanical ventilation)를 필요로 하기도 했다. 따라서 가이드라인에서는 권고사항으로, 호흡기 또는 위장관 증상을 보인 환자들을 문진할 시엔 EVALI 발생 가능성 등 다양한 원인을 열어두고, 전자담배 사용여부 등을 모든 환자에 평가해야 한다고 언급했다.

또한 환자들에서 퇴원 이전에 최소 24시간~48시간까지 맥박·호흡·체온·혈압 등 활력징후(바이탈 사인)를 반드시 확인할 것을 당부했다. 퇴원이 결정된 환자들에서도 48시간 이내 모니터링을 시행할 것을 추가했다.

여기서 최근인 2020년 1월 2일(현지시간) 2차 업데이트된 EVALI 중간 분석결과(Morbidity and Mortality Weekly Report) 보고서도 주목해볼 필요가 있다. 이에 따르면, 미국지역에서는 지난 10월 15일까지 총 1,479건의 EVALI 사례가 보고됐으며 이 중 사망자 수는 33명에 달했는데, 이는 올해 1월초 집계 결과 더 늘었다.

2020년 1월 2일까지 집계된 EVALI 관련 증상을 보인 환자는 총 2561례, 55명이 사망한 것으로 보고했다. 특히 이러한 수치는 앞으로 계속해서 늘어날 것으로 보고서는 전망했다는 대목이다. 더불어 EVALI 증상과 관련 재입원 한 환자의 70.6%와 사망 환자의 83.3%가 한 개 이상의 만성 질환을 동반하고 있었다는 점도 강조됐다.

이는 대조군에서 만성 질환을 동반한 비율이 25.6%에 그친 것과는 뚜렷한 차이였기 때문. 언급된 만성 질환으로는 심장질환을 비롯한 만성폐쇄성폐질환(COPD)과 수면무호흡증 등 만성 폐질환, 당뇨병 등이 해당됐다.

이와 관련해 국내에서도 전자담배 폐손상 및 사망 사례에 대한 학회의 경고 입장과, 국내 역학데이터 구축에 돌입한 상황이다. 이미 액상 전자담배로 인한 사망 사례가 보고된 만큼 궐련형 담배보다 안전하다거나 덜 해롭다는 주장에 근거들이 힘을 잃고 있는 이유다.

결핵 및 호흡기학회 박인원 이사장은 "액상형 전자담배의 위해성이 적다거나 비교적 안전하다는 것을 인정하기는 어려워졌다"면서 "진행 중인 연구 용역을 통해 국내 데이터가 만들어진다면 어느정도 논란을 정리할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

현재 학회는 국내 역학 데이터와 관련해 '만성기도질환 환자의 신종 전자담배 사용 실태 및 호흡기 건강에 미치는 영향 조사'를 주제로 액상 전자담배에 안전성과 위해성 자료 분석에 돌입한 상황이다.

백유진 교수는 "통상적으로 신종담배의 경우 사용 방식이 기기마다 다르고 장기적인 노출 문제라든지, 청소년층에서 사용했을 때 일반 담배로 전환하는 관문이 되는지 등 산적한 문제들을 파악해볼 필요가 있다"면서 "덜 위험한 제품을 강조하는 경우도 있지만, 이를 경고하는 금연학회의 성명서를 발표했고, 대한의사협회지 2월호에는 관련 정책방향 제언서를 공개할 예정"이라고 설명했다.