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[강석기의 과학카페] 독감 백신 접종, 효과 얼마나 있나

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[강석기의 과학카페] 독감 백신 접종, 효과 얼마나 있나

2020.10.27 14:00
병원에서 독감 예방접종이 이루어지고 있는 모습이다. 연합뉴스 제공
병원에서 독감 예방접종이 이루어지고 있는 모습이다. 연합뉴스 제공

위험에서 자유로운 세상은 없다. 어떤 위험을 피하기 위한 선택에는 다른 위험이 따르기 마련이다. - 존 엔타인, 미국 저널리스트

 

코로나19로 골치가 아픈 요즘 생각지도 않았던 독감 백신까지 말썽을 부리고 있다. 상온 유통, 침전물에 이어 최근 백신 접종 직후 사망했다는 신고 사례가 잇따르면서 사람들의 불안이 커지고 있다. 보건 당국은 접종과 사망이 우연의 일치일 뿐이라며 접종을 계속하겠다고 하고 대한의사협회는 조사하는 일주일 동안이라도 중단하라고 권고했고 일부 지자체가 이에 따르면서 혼란이 일고 있다.

 

올해에는 무료 대상을 어린이는 종전 12세까지에서 18세까지로, 어르신은 65세부터에서 62세부터로 확대했다. 당국은 당초 1900만 도스(1회 접종분)를 공급하고, 19~61세 유료 접종 대상자를 위해 1050만 도스를 준비해 전체 인구의 57%가 접종해 독감 확산을 막는다는 계획이었다. 

 

코로나19와 트윈데믹을 걱정하며 유료 접종 수요가 커질 조짐이 보이자 보건 당국은 “건강한 청장년층은 굳이 맞을 필요가 없다”며 진정시키기도 했다(32%만이 맞을 수 있는 물량이므로). 그런데 일련의 사건으로 독감 백신에 대한 불신이 커지며 접종이 절반쯤 진행된 상태에서 머뭇거리고 있다. 이러다가는 수백만 도스가 재고로 남아 폐기될지도 모르겠다.

 

독감 사망자 3000명의 의미

 

정은경 질병관리청장은 지난 22일 보건복지위원회 종합감사에서 “백신 접종과 사망 사이에 연관성이 아직 확인되지 않았다”며 “독감으로 매년 3000명 가까이 사망자가 나오니 어르신이나 고위험군은 반드시 접종하는 것이 안전하다”고 말했다. 언론들은 이 언급을 ‘백신 접종을 하지 않으면 3000명의 목숨을 잃을 수 있으니 다소 불안하더라도 맞는 게 낫다’는 식으로 받아들인 것 같다. 그런데 필자는 정 청장의 말이 좀 이상하게 들렸다. 이 언급 자체는 백신 접종의 타당성을 뒷받침하는 게 아니기 때문이다.

 

매년 평균 3000명이 독감으로 사망하는 건 독감 백신 접종이 정상적으로 이뤄질 때의 일이다. 따라서 정 청장은 “독감 백신 접종을 해도 독감으로 매년 3000명이 죽으니 고령자는 접종을 꼭 해야 한다”고 말한 셈인데 이게 무슨 의미일까. 독감 사망자의 90%가 65세 이상 고령자이므로 편의상 고령자 3000명이 사망한다고 치자.

 

언론의 해석대로라면 이 3000명은 무료 접종임에도 맞지 않아 사망에 이른 사람들이다. 참고로 우리나라 고령자 미접종 비율은 15% 내외다. 이 논리에 따르면 이번에 미접종자가 더 늘면 이에 비례해 사망자도 더 늘어날 것이다. 예를 들어 예년의 2배인 30%가 되면 사망자도 2배인 6000명이 된다. 필자 생각에 정 청장의 말이 이런 뜻은 아닌 것 같다. 만일 독감 사망자 3000명이 모두 비접종자라면, 보건 당국은 벌써 고령자 접종을 의무화했을 것이기 때문이다.  

 

아마도 정 청장은 이런 뜻으로 말했을 것이다.

 

“매년 독감 백신 접종을 제대로 해도 독감으로 3000명이 사망한다. 만일 접종을 하지 않으면 α명이 추가로 사망할 것이다. 따라서 지금 접종을 멈추면 β명(반쯤 진행됐으므로 β<α)이 추가로 사망할 수 있다.”

 

그렇다면 독감 백신 접종을 전혀 하지 않을 때 사망자 수 ‘3000+α’는 얼마나 될까. 먼저 우리나라 독감 백신 접종의 역사를 잠깐 살펴보자.

 

1989년에야 독감 백신 접종 시작

 

1937년 독감 백신 접종이 처음 실시됐지만, 한국은 이보다 52년 늦은 1989년에야 도입했다. 독감 백신의 역사가 한 세대에 불과하다는 말이다. 2002년 65세 이상 고령자에게 무료 접종이 실시되면서 접종률이 많이 올라가 지금은 50% 수준에 이르고 있다. 그렇다면 백신 도입 전후와 고령자 무료 접종 전후 독감 사망자 수에 변화가 있을까.

 

다른 변수가 없다고 했을 때 연도별 사망자 수를 나타낸 그래프는 두 번의 변곡점을 보일 것이다. 1989년에서 1990년(89-90시즌 사망자가 대다수)으로 넘어가며 뚝 떨어지고 2002년에서 2003년(02-03시즌 사망자가 대다수)으로 넘어가며 한 번 더 떨어질 것이다. 과연 그럴까. 통계청 사이트에 들어가서 독감으로 인한 사망자 수를 검색해 보니 다행히 1983년부터 데이터가 있다.

 

1983년부터 2019년까지 37년 동안 연간 평균 사망자 수는 153명으로 3000명에 한참 못 미친다. 최근 10년 평균을 봐도 213명에 불과하다. 아마 통계청 데이터는 독감이 직접 사인인 경우만 취합한 것이고 정 청장이 언급한 숫자는 독감의 합병증(주로 폐렴)으로 인한 사망까지 포함한 것으로 보인다. 

 

아무튼 중요한 건 상대적인 변화이므로 ‘고령자 10만 명당 독감 사망자 수’ 변화를 보자. 참고로 전체 독감 사망자 수로 비교하면 인구 증가와 고령자 비율 증가라는 변수가 백신 접종 효과를 평가하는 데 불리하게 작용한다. 

 

 

우리나라 65세 이상 10만 명당 독감 사망자 수를 보여주는 그래프다. 1989년 백신 접종이 시작된 건 별 영향을 준 것 같지 않고 2002년 고령자 무료 접종이 시작된 건 꽤 효과를 본 것 같다. 그러나 2015년부터 다시 높아져 2018년 급증했다. 그해에 유행하는 바이러스의 병원성이 사망자 수를 좌우한다는 말이다. 자료 통계청 / 강석기 제공
우리나라 65세 이상 10만 명당 독감 사망자 수를 보여주는 그래프다. 1989년 백신 접종이 시작된 건 별 영향을 준 것 같지 않고 2002년 고령자 무료 접종이 시작된 건 꽤 효과를 본 것 같다. 그러나 2015년부터 다시 높아져 2018년 급증했다. 그해에 유행하는 바이러스의 병원성이 사망자 수를 좌우한다는 말이다. 자료 통계청 / 강석기 제공

고령자 10만 명당 독감 사망자 수 그래프를 보면 독감 백신 접종이 사망자 수를 줄이는 게 맞는지 고개를 갸웃할 것이다. 2002년 65세 무료 접종 시작이 극적인 효과를 낸 것 같지만(2003년 사망자 급감), 2015년부터 평년 수준으로 돌아왔고 2018년에는 폭증했다. 참고로 2016년부터는 어린이도 단계적으로 무료 접종을 시작했기 때문에 백신 접종률은 꾸준히 늘어났다.

 

그렇다고 이 그래프가 독감 백신 접종이 효과가 없음을 뜻하지는 않는다. 다만 독감 사망자 수는 해당 연도에 유행하는 바이러스의 병원성이 일차적인 변수라는 말이다. 여기에 바이러스 전파력, 백신 접종률 및 유효성이 추가 변수로 작용한다. 아마 2003년부터 10여 년은 주로 저병원성 바이러스가 돌았을 것이다.

 

그래프를 보면 2018년 고령자 10만 명당 독감 사망자가 9명으로 접종을 하지 않았던 1983년 10.4명 다음으로 높다. 2017-18년 독감 시즌에 병원성이 상당한 바이러스가 돌았다는 말이다. 이는 미국의 데이터와도 일치한다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 이 시즌 동안 미국에서 사망자가 7만9400명이나 나와 평년의 두 배가 넘었다.

 

지금 멈추면 수백 명 더 나올까

 

미국의 2017-18 독감 시즌 백신유효성을 보여주는 그래프다. 평균 38%로 낮은 편이고 65세 이상은 17%로 절반에도 못 미친다(왼쪽). 유행한 바이러스 유형에 따라 보면 사망자의 65%를 낸 H3N2가 22%에 불과하고 65세 이상은 겨우 10%다.  임상전염병 제공
미국의 2017-18 독감 시즌 백신유효성을 보여주는 그래프다. 평균 38%로 낮은 편이고 65세 이상은 17%로 절반에도 못 미친다(왼쪽). 유행한 바이러스 유형에 따라 보면 사망자의 65%를 낸 H3N2가 22%에 불과하고 65세 이상은 겨우 10%다. 임상전염병 제공

그렇다면 백신 접종은 독감 사망자 수를 얼마나 줄일 수 있을까. 현장에서 이를 확인하는 실험을 할 수는 없으므로 수치 모델로 시뮬레이션해 추정한다. 미국의 2017-18년 독감 시즌을 대상으로 수행한 연구가 둘 있는데, 결과는 꽤 다르지만 참고는 될 것이다.

 

먼저 CDC가 주도한 연구로, 지난해 12월 학술지 ‘임상전염병’에 실린 논문을 보자. 이 해에는 A형 바이러스 2종(H3N2와 H1N1)과 B형 1종이 유행했는데, 독감 내원 환자 데이터를 분석한 결과 H3N2가 주범으로 사망자의 65%를 냈다. 병독성이 꽤 있는 데다 백신유효성이 22%에 불과했기 때문이다. 

 

백신 유효성(vaccine effectiveness)이란 비접종자 발병률에서 접종자 발병률을 뺀 값을 비접종자 발병률로 나눠 100을 곱한 값(%)이다. 예를 들어 백신이 완벽해 접종하면 독감에 안 걸린다면 백신유효성이 100%다. 따라서 백신유효성이 22%라는 건 백신을 맞아도 독감에 걸릴 위험성(발병률)을 22% 낮출 수 있을 뿐이라는 말이다. 다만 백신을 맞으면 독감에 걸려도 증세가 덜한 경향이 있다.

 

2017~2018년 독감 시즌에 미국의 접종률은 42%였고 독감 환자는 4880만 명, 사망자는 7만9400명이었다. 전체적인 백신유효성은 38%로 낮은 편이었다. 시뮬레이션 결과 만일 백신 접종을 하지 않았다면 독감 환자는 710만 명, 사망자는 8000명 더 느는 것으로 나왔다. 

 

연구자들은 “백신유효성이 38%에 머물렀음에도 접종이 독감 피해를 꽤 줄였다”라며 “이는 독감 백신 접종의 유용함과 백신 개선의 필요성을 보여주는 결과”라고 결론지었다. 솔직히 필자는 예상보다 효과가 미미해 좀 당황스러웠다. 

 

2018년 5월 국제학술지 ‘미국립과학원회보’에 실린 예일대 연구팀의 시뮬레이션 결과는 좀 달라 백신 접종을 하지 않으면 독감 환자가 7700만 명, 사망자가 13만 명 나오는 것으로 추정했다. 이에 따르면 백신 접종 덕분에 환자가 2800만 명, 사망자가 5만 명 준 것으로 필자의 막연한 예상과 비슷하다. 

 

다만 이 연구는 독감 시즌이 채 끝나지 않았을 때 상황을 바탕으로 실제 임상 데이터 없이 시뮬레이션한 것이라 신뢰성은 다소 떨어진다. 예를 들어 실제 상황과 비슷한 접종률 43%, 백신유효성 35%일 때 사망자는 5만 명이 채 안 된다(실제는 8만 명). 백신 접종 효과를 과대평가했다는 말이다.

 

위 두 결과가 한국에서 독감 백신 접종을 하지 않을 때 추가로 발생할 사망자 수(α)의 양극단이라고 치면 α는 300~1900명 범위이므로 1000명 내외라고 볼 수 있지 않을까. 백신 접종이 반쯤 진행된 지금 멈춘다면 추가로 발생할 사망자 수(β)는 수백 명일 것이다. 물론 이것은 독감 유행이 평년 수준일 때 얘기다.

 

남반구 독감 시즌 건너뛰어

 

 

남아공 소웨토의 한 노인이 마스크와 얼굴 보호장비를 하고 있다. AFP/연합뉴스 제공
남아공 소웨토의 한 노인이 마스크와 얼굴 보호장비를 하고 있다. AFP/연합뉴스 제공

지난 1월까지만 해도 독감 발생 건수는 예년 수준이었다. 그런데 설날 연휴를 전후로 우한독감(코로나19) 공포가 퍼지며 사회적 거리두기가 시작되면서 독감 환자가 급감했다. 그 결과 보건당국은 3월 27일 독감 유행주의보를 해제했는데, 이는 평년보다 두 달이나 빠른 신기록이다. 3주 연속 환자 수가 유행기준(외래 환자 1000명당 독감 환자 5.9명) 아래일 때 해제하므로, 바이러스 기세가 2월 한 달 사이에 사그라졌다는 말이다.

 

미국 질병통제예방센터(CDC)는 9월 18일 주간 보고서에서 남반구의 독감과 관련한 흥미로운 조사결과를 발표했다. 남반구는 한반도와 계절이 반대라 한반도가 여름일 때가 독감 시즌의 중심이다. 그런데 올해는 사실상 독감 시즌이 개점휴업 상태였다는 것이다. 감염자 수를 추측 수 있는 항체 검사를 해본 결과 호주, 아르헨티나, 남아프리카공화국의 8만3307명 가운데 불과 51명인 0.06%만 양성으로 나왔다.

 

2017~2019년 평균인 13.7%와 비교하면 200분의 1도 안 된다. 코로나19 확산을 막기 위한 사회적 거리두기의 위력이다.

 

빠르면 12월부터 미국에서 코로나19 백신을 맞을 수 있을지 모른다는 외신도 있지만 한국은 일러야 내년 초에야 가능할 것이란 의견이 우세하다. 따라서 2020~2021년 독감 시즌 내내 사회적 거리두기가 코로나19 확진자 수에 따라 강약이 조절될 뿐 계속 실행된다고 봐야 한다. 그렇다면 우리나라도 이번 독감 시즌을 건너뛸 가능성이 크지 않을까. 이 경우 이번 시즌 독감 사망자 수는 백신 접종이 불완전하더라도 ‘3000명+수백 명’이 아니라 수십 명에 그칠 수도 있다.

 

호흡기 바이러스의 입장에서 보면 코로나19로 인간 숙주가 보여준 사회적 거리두기는 빠른 돌연변이 속도로도 도저히 대응할 수 없는 충격적인 행동 변화다. 그 결과 예년 같으면 사람 사이를 널 뛰고 다녔을 바이러스들이 힘을 못 쓰고 있다. 필자만 해도 가족 모두 지난 설 연휴 이후 감기에 걸린 적이 없다. 아마 독자들 대다수도 그럴 것이다.

 

물론 보건 당국은 더블데믹이라는 최악의 상황을 대비해야 하므로 독감 백신 접종을 독려하지 않을 수 없을 것이다. 그런데 왜 독감 백신 접종을 제대로 해도 매년 3000명의 사망자가 나오는 것일까?

 

고령자는 1월에 한 번 더 

 

여기에는 세 가지 이유가 있다. 먼저 독감 백신은 효과가 완벽하지 않아 유효성이 평균 50% 수준에 불과하다. 사백신인 데다 바이러스의 돌연변이도 빨라 백신으로 형성된 항체의 정밀도가 떨어지기 때문이다. 최근 수년 사이 독감유효성이 낮은 H3N2의 창궐로 좀 더 떨어졌다. 

 

두 번째는 나이가 많을수록 백신유효성이 더 떨어지는 현상으로 이는 면역계 노화로 항체가 잘 형성되지 않기 때문이다. 2017~2018년 독감 시즌 임상 데이터를 분석한 CDC의 논문을 보면 H3N2에 대한 고령자의 백신 유효성은 10%에 불과해 평균 22%의 절반 수준이다. 

 

끝으로 백신유효성이 빠르게 떨어진다는 문제가 있다. 기존 이론에 따르면 6개월은 가므로 10월에 백신 접종을 하면 독감 시즌(11월~4월)을 커버할 수 있다. 정 청장이 “접종을 늦추면 타이밍을 놓치게 된다”고 말하는 이유다.

 

그런데 최근 연구에 따르면 독감 백신의 효과는 6개월도 채 가지 못한다. 2011~2015년 동안 H3N2 바이러스에 대한 백신유효성을 접종 뒤 기간에 따라 분석한 결과를 보면 항체가 형성된 직후 평균 35%에서 시작해 포물선을 그리며 떨어져 5개월이 지나면 ‘0’이 된다. 백신유효성이 평균의 절반 수준인 고령자의 경우 2월부터는 사실상 백신 덕을 보기 어렵다. 안 그래도 면역력이 약한데 이런 요인들까지 더해지면서 65세 이상이 독감 사망자의 90%를 차지하는 것이다.

 

미국 펜실베이니아대의 스탠리 플로트킨 명예교수는 1957년부터 백신 연구를 한 이 분야의 산증인으로 올해 87세다. 플로트킨 교수는 10월 접종을 한 뒤 이듬해 1월 한 번 더 접종한다. 독감 백신 효과의 지속 기간은 6개월이 아니라 3개월이라는 것이다. 플로트킨 교수는 독감 백신 접종에 대해 이렇게 말했다.

 

“내 나이에 독감의 심각성에 비하면 접종을 두 번 하는데 들어가는 시간이나 비용은 아무것도 아니다.”

 

끝으로 접종 여부에 따른 한국의 고령자 독감 환자 수와 사망자 수를 추정한 예를 하나 들어본다. 65세 이상 인구는 800만 명으로, 어느 해 접종률이 85%였고 10%인 80만 명이 독감에 걸려 3000명이 숨졌다. 고령자 환자 수천 명의 접종 여부를 조사한 결과 백신유효성이 20%인 걸로 나왔다면, 환자 80만 명 가운데 65만여 명이 접종자이고(발병률 9.6%) 비접종자는 15만 명 가까이(발병률 12%) 된다는 말이다. 

 

이 비율대로 사망자 수에 적용하면 3000명 가운데 접종자가 2458명, 비접종자가 542명을 차지한다. 다만 접종을 하면 독감에 걸려도 증세가 덜한 경향이 있으므로 실제로는 접종 사망자가 이보다 적고 비접종 사망자는 그만큼 더 많을 것이다. 따라서 실제 사망자의 접종 여부를 조사하면 접종이 고령자의 독감 사망률을 얼마나 낮추는지 알 수 있다.

 

최근 연구결과에 따르면 독감 백신 접종 효과의 지속성은 기존에 알려진 6개월에 못 미친다. H3N2의 경우 백신유효성이 낮을 뿐 아니라 그나마도 5개월이 지나면 완전히 사라진다. 따라서 고령자는 1월에 한 번 더 접종하는 게 나을 수도 있다.  자료 임상전염병 / 사이언스 제공
최근 연구결과에 따르면 독감 백신 접종 효과의 지속성은 기존에 알려진 6개월에 못 미친다. H3N2의 경우 백신유효성이 낮을 뿐 아니라 그나마도 5개월이 지나면 완전히 사라진다. 따라서 고령자는 1월에 한 번 더 접종하는 게 나을 수도 있다. 자료 임상전염병 / 사이언스 제공

※필자소개

강석기. LG생활건강연구소에서 연구원으로 일했다. 2000년부터 2012년까지 동아사이언스에서 기자로 일했다. 2012년 9월부터 프리랜서 작가로 활동하고 있다. 직접 쓴 책으로 《강석기의 과학카페(1~9권)》,《생명과학의 기원을 찾아서》가 있다. 번역서로는 《반물질》, 《가슴이야기》, 《프루프: 술의 과학》을 썼다.

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