전 세계적으로 매년 약 700만 명이 대기오염으로 인해 조기 사망하는 것으로 알려져 있다. 그동안은 디젤 배기가스 배출이 그 주요원인으로 지목됐다. 그러나 도로, 타이어, 브레이크의 마모로 인해 발생하는 분진, 즉 ‘비(非)배기가스’가 배기가스 배출을 능가하는 주요 도로 운송 배출 유형이라는 것이 밝혀졌다. 특히 브레이크 분진이 주요 원인인 경우가 많지만 아직 규제 대상은 아니다. 브레이크 분진이 디젤 배기가스에 비해 잠재적인 건강 영향에 대해서는 알려진 바가 훨씬 적다.
사우스햄튼대 매슈 록스햄 교수(생의학)가 이끄는 연구진은 실험실에서 배양한 폐 세포로 폐의 내벽을 모방한 뒤 브레이크 분진과 디젤 배기 분진에 모두 노출시켰다. 브레이크 분진은 암이나 천식과 같은 폐 질환과 관련된 다양한 지표에서 폐 세포에 훨씬 더 해로운 것으로 나타났다.
현재의 차량 규제는 배기가스 배출만 겨냥하고 있다. 이번 연구결과는 배기가스 배출이 아닌 비배기가스에 대한 규제도 시급히 고려할 필요가 있음을 시시한다. 브레이크 패드를 재구성하는 것이 이러한 배출가스로 인한 잠재적인 건강 부담을 줄이는 한 가지 방법이 될 수 있다.
과거 브레이크 패드에는 과열 방지를 위해 석면 섬유가 포함돼 있었다. 그러나 폐 질환과의 연관성으로 인해 석면 사용이 금지되면서 브레이크 패드 또는 브레이크 라이닝에 새로운 대체제가 사용되고 있다. 가장 많이 쓰이는 대체제가 비석면 유기마찰제(NAO)다.
연구진은 다양한 브레이크 패드 유형의 마모로 인한 분진의 유해성을 비교했다. 그 결과, NAO 패드의 분진이 다른 패드 유형의 분진은 물론 디젤 배기가스 분진과 비교해서도 독성이 가장 강한 것으로 조사됐다. 폐암, 폐 섬유증(폐 흉터), 천식, 만성 폐쇄성 폐질환을 유발할 위험이 가장 컸다.
종전 연구에 따르면 대기 오염 입자에 들어 있는 금속은 독성 영향을 미칠 수 있다. 연구진은 다양한 유형의 브레이크 분진과 디젤 배기 먼지의 금속 함량을 측정하기 위해 인공지능(AI) 기술을 접목해 분석했다. 그 결과, NAO 패드에서 발생하는 분진에서 높은 구리 함량을 확인했다.
연구진은 화학 물질 처리를 통해 구리를 중화시키면 NAO 패드 분진의 독성 효과가 감소한다는 것도 발견했다. 이는 구리가 적어도 이 먼지의 유해한 특성 중 일부를 유발하고 있음을 시사한다.
우리가 호흡하는 공기에 포함된 구리의 거의 절반은 브레이크와 타이어 마모로 인해 발생한다. 종전 연구에 따르면 고농도의 구리에 노출되면 폐 기능 장애와 전반적인 사망 위험이 높아진다.
이러한 연구결과는 가솔린이나 디젤 차량을 전기자동차(EV)로 대체하는 것이 배기가스 배출은 줄일 수는 있지만 도로, 타이어, 브레이크 분진 감소에는 도움이 안 된다는 것을 시사한다. 오히려 전치가는 배기가스 차량보다 더 무겁기 때문에 더 많은 분진을 발생시킬 수 있다는 점에서 무공해라고 표현할 수 없다.
2026년 11월에 도입될 예정인 유로 7 배출 기준은 배기가스 규제 뿐 아니라 브레이크 분진 배출, 타이어 미세플라스틱 배출까지 규제한다. 이는 새로운 브레이크 소재나 먼지 포집 메커니즘을 개발하는 혁신을 촉진할 수 있을 것이다. 또한 정지-출발 및 공격적인 운전 스타일을 최소화하기 위해 교통 진정 및 도로 설계에 특별히 중점을 둘 수 있다. 두 가지 모두 브레이크 분진 배출을 증가시킨다.
새로운 브레이크 패드 체제는 분진 배출량을 줄이거나 석면이 이전에 제거된 방식과 유사하게 독성 성분을 배제하는 것이 바람직하다. 미국 캘리포니아주와 워싱턴주는 브레이크 패드 내 구리 함량을 줄이기 위한 법안을 통과시켰다. 하지만 이는 주로 브레이크 분진에서 수로로 구리가 유출돼 수중 생물에 영향을 미칠 수 있다는 우려에 대한 대응이었다. 배기 파이프에서 나오는 배출만큼 브레이크 분진 같은 비배기배출에 대해서도 과학적 규제가 필요하다고 연구진은 지적했다.
해당 논문은 다음 링크(https://particleandfibretoxicology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12989-024-00617-2)에서 확인할 수 있다.