The Effects of Air Pollution on COVID-19 Death Rate and Its Implications on Urban Development

Abstract

코로나-19 팬더믹은 일상을 다각도로 변화시켰다. 많은 사람들의 생명을 빼앗아 갔고, 국경이 통제되고 물류 이동이 제한되면서 경제적으로 큰 피해를 일으키기도 하였다. 감염은 인구밀도가 높은 도시를 중심으로 빠르게 확산되었으나, 사망률은 도시별로 차이를 보였다. 도시는 삶의 질을 높일 수 있는 많은 기회가 있는 곳이지만, 대기오염이나 전염병이라는 측면에서는 위험이 큰 곳이기도 하다.

전세계적으로 한국은 높은 수준의 대기오염이 있는 지역으로 조사되고 있다. 미세먼지는 환경 및 건강에 심각한 위험을 초래할 수 있기 때문에 세계보건기구(WHO)는 이에 대한 권고 수준을 강화해 나가고 있다. 일반적으로 1000분의 10mm보다 작은 먼지는 미세먼지(PM10), 1000분의 2.5mm보다 작은 먼지는 초미세먼지(PM2.5)로 구분이 된다. 국내 연구에 의하면 미세먼지는 인체에 유해한 영향을 끼쳐 심혈관 질환 및 호흡기나 폐 관련 질환 등으로 인한 사망 위험도를 증가시킨다. 미세먼지가 코로나-19 사망률에 미치는 영향에 대한 연구는 해외를 중심으로 이루어지고 있는데, 아직 국내에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구는 2015년부터 2019년까지 전국 228개 시군구별 국내 미세먼지와 초미세먼지의 평균 농도가 코로나-19 사망률과 치명률에 미치는 영향에 대해 분석하고, 이를 토대로 도시개발 관점에서의 시사점을 도출하는 것을 목적으로 수행되었다.

본 연구는 보건복지부에서 공개한 2020년 1월부터 2022년 5월 16일까지 인구 10만명당 코로나-19 누적 사망률과 전체 확진자 수를 사망자 수로 나눈 값인 치명률을 종속변수로 설정하였고, 지난 4년간 각 시군구별 평균 미세먼지와 초미세먼지의 농도를 독립변수로 설정하여 회귀분석을 수행하였다. 분석 기법으로는 도구변수를 사용하여 2단계 도구변수(2SLS) 분석방법과 최소자승법(OLS)으로 회귀모형을 추정하였다. 통제변수로는 인구 밀도, 고령화 비율, 백신접종율, 평균 인당 소득 등 선행 연구에서 유의미한 관계가 나타난 인구, 사회ㆍ경제 및 보건 관련 변수로 설정하였다. 강건(robust)한 결과를 위해 도구변수를 변경하여 추정하였고, 독립변수로 치명률을 넣거나 상호작용(interaction term) 변수도 대입하여 분석을 시행하였다.

분석 결과 미세먼지에 대한 노출은 코로나-19로 인한 사망률과 치명률에 통계적으로 유의한 양의 관계가 있는 것으로 나타났다. 이는 미세먼지와 초미세먼지 농도가 증가할수록 코로나-19 감염으로 인한 사망자 수가 높아진다는 것을 뜻한다. 그 외에도 만명당 요양병원 병상수, 고령화 비율, 인구밀도도 통계적으로 유의한 양의 관계로 나타났고, 만명당 종합병원 수, 백신 2차 접종률, 인당 급여는 통계적으로 유의한 음의 관계로 확인되었다.

도시 거주 인구는 앞으로 지속적으로 늘어날 것으로 전망된다. 인구밀도가 높은 도시는 전염병에 취약하고, 미세먼지 농도도 높을 수밖에 없다. 이를 고려하여 정부는 미세먼지 대응 정책을 수립함에 있어 각 도시별 미세먼지 발생 원인을 구체적으로 반영할 필요가 있다. 미세먼지로 인한 건강상 피해를 줄이기 위해서는 지역별 맞춤형 미세먼지 저감 대책을 수립하고, 일반 시민의 능동적 참여를 지원하고, 미세먼지 허용 기준을 WHO 등 국제기구에서 제시한 가이드라인을 고려하여 더 엄격하게 관리할 필요가 있다.

장기화되는 코로나-19 또는 이와 유사한 장래 팬더믹에 대응하기 위해서는 미세먼지에 대한 대책을 다시 면밀히 살펴보아야 한다. 효과적이고 신속한 대응을 위해서는 도시개발 정책에 미세먼지 저감에 관한 장기적 계획뿐만 아니라 단기적인 전략도 포함시켜야 한다. 지속가능한 미래 도시를 위해서는 질병과 환경으로부터 오는 위기를 극복하고 변화할 방향을 모색하여야 한다.

Looking back at the history of urbanization, cities are a location presenting many opportunities to people but also many disadvantages when it comes to the air pollution and pandemic. Korea has high level of air pollution and some cities of Korea are among the worlds worst cities with high level of air pollution resulting in environmental issues and poor health of citizens. Numerous studies observed positive association between exposure to air pollutants such as PM2.5 and PM10 and lung related diseases in Korea. With the outbreak of the 5th pandemic, COVID-19, studies conducted in other overseas countries suggest positive association between air pollution and mortality of COVID-19 but there is lack of research on the case of Korea.

This paper examines the effects of air pollution on the death cases and case fatality rate of COVID-19 across 228 cities, counties and districts in Korea. A series of analysis were performed to determine whether the exposure to PM2.5 and PM10 from 2015 to 2019 increased COVID-19 death cases. Previous research papers on COVID-19 examined the fact that some characteristics of cities such as age group, income level of the people had an effect on the outcome of the virus so demographic, socio-economic and health related factors affecting the severity and mortality of COVID-19 were controlled in this paper. It used instrumental variable estimations and OLS estimations to test the robustness of the result. The results of the analyses were found to be robust. Both PM10 and PM2.5 are positive and statistically significant at 10% and 5% level respectively on COVID-19 death cases per 100,000 people. 1µg/m3 increase of PM10 concentration is projected to increase COVID-19 death cases per 100,000 people by 1.94~4.63% depending on the model used. Likewise, 1µg/m3 increase of PM2.5 concentration is projected to increase COVID-19 deaths per 100,000 by 3.21~8.72% depending on the estimation. For the case fatality rate of COVID-19, PM10 and PM2.5 are both positive and statistically significant at 5% level. Other factors such as the number of primary and general hospitals at province level and level of income per capita were negative and statistically significant on the number of deaths per 100,000 population and case fatality rate of COVID-19. The number of beds at nursing hospitals, population density and proportion of elderly resulted to be positive and statistically significant at 1% level both on COVID-19 deaths per 100,000 and case fatality rate.

COVID-19 brought many changes to our lives, shifting priorities of individuals and government to ones health. The importance of public health has grown but both the pandemic and air pollution are threatening our health increasing related diseases and death cases. For an effective reduction on the level of air pollution concentration, it is necessary to strengthen the current air pollution regulations and implement customized measures at urban level as high air pollution occur mostly in urban areas due to increased human activities. Additionally, the results of the paper highlight the importance to consider air quality in the policy making of urban planning and take actions in creating sustainable, resilient, and sustainable city post-COVID.