높은 층일수록 창밖 공기가 깨끗할까? 창문 방향도 따져봐야 한다

대체로 그렇다. 창문이 차가 많이 다니는 도로를 향한다면, 위층일수록 차량에서 갓 배출된 오염물질, 특히 이산화질소와 그을음의 농도가 낮게 측정되는 경우가 많다. 하지만 1층이라도 창문이 건물 뒤편에 있어 도로의 영향을 덜 받는 안뜰을 향한다면 높은 층의 도로 쪽 창문보다 바깥 공기가 더 깨끗할 수 있다. 초미세먼지(PM2.5)는 층별 차이가 크지 않을 때도 있다.

같은 아파트 건물에서 두 집을 둘러본다고 생각해 보자. 한 집은 1층에 있고 창문이 안뜰을 향한다. 다른 집은 몇 층 위에 있지만 창밖으로 차들이 끊임없이 오가는 도로가 보인다. 어느 집의 창밖 공기가 더 깨끗할까?

핀란드 헬싱키의 관측 결과가 뜻밖의 단서를 준다. 차가 많이 다니는 도로 곁의 한 건물에서, 도로의 영향을 덜 받는 안뜰에서 사람이 숨 쉬는 높이에서는 같은 건물의 도로 쪽 외벽보다 이산화질소 농도가 약 27%, PM10 농도가 약 30% 낮았다. 비교 대상인 도로 쪽 측정 지점은 지상 14미터 높이에 있었다. 같은 건물, 다른 방향. 실외 공기가 더 깨끗하게 측정된 곳은 오히려 땅에 가까운 쪽이었다.

왜 낮은 곳의 공기가 더 깨끗할 때도 있을까?

헬싱키 지역 환경서비스국(HSY)은 2017~2019년 매켈랜카투(Mäkelänkatu) 거리의 대기질을 관측했다. 도로 양옆에 선 건물이 골짜기 같은 공간을 이루는 도시 협곡(street canyon)이다. 이곳에서는 자동차 배출 오염물질이 건물 사이에 머물 수 있다. 반면 건물 뒤편 안뜰은 도로의 영향으로부터 일부 가려져 있다.

HSY는 도로변 보행자의 호흡 높이에서 측정한 오염물질 농도를 지수 100으로 놓았다. 같은 건물의 도로 쪽 외벽, 지상 14미터에서는 이산화질소(NO₂) 지수가 82, PM10 지수가 67이었다. 건물 뒤편 안뜰의 호흡 높이에서는 각각 60과 47이었다. 안뜰과 도로 쪽 14미터 지점을 비교하면 차이가 이렇게 나타난다.

Mike’s Balance가 HSY가 반올림해 발표한 실외 오염 지수를 이용해 재계산했다: (60 ÷ 82 − 1) × 100과 (47 ÷ 67 − 1) × 100. 실제 거주 중인 두 집의 실내 공기를 비교한 결과는 아니다.

하지만 실제로 사람이 사는 두 집의 실내 공기를 비교한 결과는 아니다. 측정 장비는 모두 실외에 있었다. HSY는 안뜰 쪽의 동일한 14미터 높이에서 측정한 결과도 제시하지 않았다. 그 지점의 공기가 더 깨끗했을 가능성도 있다. 확인된 측정 지점만 놓고 보면 높은 위치와 차량 통행에서 멀리 떨어진 위치 모두 낮은 오염 농도와 관련이 있었다. 따라서 개별 아파트에서 두 요인 중 어느 쪽이 더 중요한지는 이 자료만으로 판단할 수 없다.

높은 층이 유리한 때는 언제일까?

자동차에서 갓 배출된 오염물질이라면 높은 층이 대체로 유리하다. 이탈리아 볼로냐의 연구진은 지상 2~65미터에서 공기를 비교했다. 겨울철 가장 낮은 지점과 가장 높은 지점을 비교했을 때 이산화질소 농도는 74% 감소했고, 극초미세 입자(UFP)의 개수는 약 30% 줄었다.

반면 PM2.5의 질량 농도는 따뜻한 시기 관측에서 4%, 추운 시기 관측에서 11% 감소하는 데 그쳤다. 갓 나온 배출가스는 발생원 근처에 몰리기 쉽지만, 초미세먼지의 상당 부분은 도시 안팎의 다른 곳에서 날아올 수도 있다. 위층으로 이사하면 도로에서 바로 나온 오염물질은 일부 피할 수 있어도, 넓은 지역에 퍼진 초미세먼지까지 피하는 것은 아닐 수 있다.

뉴욕의 주택 안에서도 비슷한 대비가 관측됐다. 가장 높은 층 집단의 블랙카본(검댕) 농도가 가장 낮은 층 집단보다 약 15% 낮았고, 이 차이는 통계적으로 유의했다. 하지만 PM2.5는 거의 달라지지 않았다. 서로 다른 집을 비교한 연구이므로 같은 가족이 위층으로 이사했을 때 어떤 변화가 생길지는 알 수 없다.

두 집의 창문이 같은 혼잡한 도로를 향한다면, 위층이 차량에서 막 나온 오염물질을 피하는 데 대체로 유리하다. 그렇다고 모든 오염물질이 더 적거나 실내 공기까지 더 좋아진다는 뜻은 아니다.

그런데 낮은 층 창문이 더 나을 수도 있다

처음의 두 집으로 돌아가 보자. 위층 집은 차량의 배출가스에서 더 멀리 떨어져 있다. 하지만 1층 집에는 또 다른 방패가 있을 수 있다. 바로 창문과 도로 사이를 가로막는 건물 자체다.

볼로냐의 또 다른 측정 장소에서는 도로 쪽 출입구 앞의 극초미세 입자 개수가 건물 뒤편보다 최대 3.4배 많았다. 이 연구가 비교한 것은 입자의 개수이지 PM2.5의 질량 농도가 아니다. 같은 건물 안에서도 도로 쪽인지 뒤편인지에 따라 창밖의 공기는 크게 달라질 수 있다는 뜻이다.

그렇다고 오염 농도가 위층으로 갈수록 차례로 낮아지는 것은 아니다. 고속도로 옆 싱가포르의 주거용 건물 두 동에서는 세 측정 높이 가운데 중간 높이의 PM2.5 질량 농도가 가장 높았고, 가장 높은 지점이 가장 낮았다. 코펜하겐과 밀라노 연구에서도 단순히 ‘위로 갈수록 깨끗해진다’는 패턴과 다른 결과가 나왔다. 다만 두 연구에도 측정상 한계가 있다. 각 연구의 측정 조건은 뒤쪽 표에서 비교할 수 있다.

오존은 또 다르다. 시카고의 한 고층 건물 연구에서는 높이가 높을수록 오존 농도가 증가했지만, 중국 선양의 도시 협곡에서 실시된 측정에서는 낮은 높이와 중간 높이의 오존이 옥상 높이보다 약 40% 높았다. 어느 층이 항상 가장 깨끗하다고 말할 수는 없는 이유다.

그렇다면 집 안의 공기는 어떨까?

창밖 공기가 더 깨끗해도 침실 안 공기까지 더 깨끗한 것은 아니다. 요리, 담배 연기, 촛불, 관리가 잘되지 않은 환기 설비는 모두 실내 입자상 물질 농도를 바꿀 수 있다. 창문으로 들어오는 공기도 동네 전체의 ‘평균 공기’가 아니다. 바로 그 창문 앞을 지나가는 공기다.

10층 건물을 대상으로 한 컴퓨터 시뮬레이션에서는 특정 바람 조건에서 가장 높은 층의 실내 교통 배출 추적물질 평균 농도가 가장 낮은 층의 약 절반으로 나타났다. 그러나 풍향이 바뀌자 지상층의 한 방에서는 농도가 도로 높이 평균 기준 농도의 1.42배에 달했다. 그 창문 바로 바깥의 공기가 도로 높이에서의 평균보다 더 오염돼 있었기 때문이다. 이는 비반응성 추적물질을 이용한 시뮬레이션 결과이지, 실제 사람이 사는 집에서 측정한 수치가 아니다.

겨울에는 배관이 지나는 공간이나 복도의 틈새로 공기가 위로 흐르면서 요리 냄새나 연기를 다른 집으로 옮길 수 있다. 창문을 열 수 없는 고층 건물이라면 외부 공기를 어디에서 끌어들이고 필터를 어떻게 관리하는지가 침실의 층수보다 중요할 수도 있다. 물론 창문을 계속 닫아 둔다고 해결되는 것도 아니다. 집에는 적절한 환기가 필요하다.

집을 고를 때 무엇을 살펴봐야 할까?

건물에 대해 더 알지 못하는 이상, 처음에 나온 두 집 중 어디의 공기가 더 깨끗할지는 알 수 없다. 하지만 집을 보러 갈 때는 다음을 차례로 확인해 보자.

• 두 집 창문이 모두 차가 많이 다니는 도로를 향하는가?그렇다면 높은 층의 창밖에서는 갓 배출된 교통 오염물질, 특히 NO₂와 그을음이 적은 경우가 많다.
• 한 집의 창문은 도로 반대편 안뜰을 향하는가?층수가 낮다고 해서 제외할 필요는 없다. 몇 층인지뿐 아니라 창문이 어느 쪽을 향하는지 살펴봐야 한다.
• 주변 차량 통행량이 적은가?그렇다면 높은 층의 이점이 작을 수 있다. 특히 다른 지역에서 이동해 오는 PM2.5는 그렇다. 굴뚝, 하역장, 음식점 주방 배기구처럼 다른 오염원도 살펴보자.
• 창문을 열 수 없는가?외부 공기 흡입구가 어디에 있고 어떤 방식으로 공기를 걸러 내는지 확인하자.

두 집 사이에서 고민된다면, 각각의 창문이 난 외벽 근처의 실외 공기를 측정하고 실내 환경도 살펴보는 편이 매물에 적힌 층수만 따지는 것보다 유용할 수 있다. 단순한 가정용 PM2.5 측정기만으로는 이산화질소나 오존 농도를 알 수 없다.

높은 층은 갓 배출된 교통 오염물질의 영향을 줄이는 데 대체로 유리하다. 하지만 건물의 어느 쪽에 창문이 있는지, 실외 공기가 어떻게 집 안으로 들어오는지에 따라 답이 달라질 수 있다.

부동산 매물에는 몇 층인지 적혀 있다. 하지만 창문 밖으로 어떤 공기가 흘러오는지 알려 주는 경우는 드물다.

연구들이 실제로 측정한 것은?

아래 연구들은 건물, 오염물질, 관측 기간, 측정 장비가 모두 다르다. 따라서 이 표는 연구 결과를 비교하기 위한 것이지, ‘가장 깨끗한 층’의 순위를 매긴 것이 아니다. 국가별로 층을 부르는 방식도 달라 실제 높이를 미터로 비교하는 편이 더 정확하다. 한국에서 1층은 보통 지상층이지만, 영국의 first floor는 지상층 바로 위층을 가리킨다. 북미의 많은 지역에서는 first floor가 지상층이다. 아래 뉴욕 연구의 ‘0~2층’ 역시 원 연구의 층 구분을 그대로 옮긴 표기다.

자료 출처와 계산법, 해석의 한계

헬싱키 비교의 핵심 자료는 HSY의 KAILA 관측 요약이다. 도로변 호흡 높이의 농도를 지수 100으로 놓았을 때, 도로 쪽 외벽 14m 높이의 실외 NO₂와 PM10 지수는 각각 82와 67, 안뜰의 호흡 높이에서는 60과 47이었다. 이에 따라 (60/82 − 1) × 100 = −26.8%, (47/67 − 1) × 100 = −29.9%로 계산했다. HSY가 발표한 지수 자체가 이미 반올림된 값이므로 계산 결과의 소수점 자릿수가 실제 측정의 정밀도를 높여 주지는 않는다.

건물 앞뒤의 차이는 볼로냐에서 Zauli Sajani 연구진이 수행한 건물 양쪽 비교 연구(2016년)에 근거한다. 오염물질별 높이 비교는 같은 연구진의 별도 수직 관측 연구(2018년)에서 가져왔다. 이와 다른 양상을 보여 주는 실외 관측 사례로는 코펜하겐(2024년), 싱가포르(2009년), 밀라노(2025년), 시카고(2018년), 선양(2022년) 등이 있다. 뉴욕 주택의 실내 결과는 Jung 외(2011년)의 연구에서, 창문을 통한 공기 유입 관련 결과는 Santiago 외의 컴퓨터 모델 연구(2022년)에서 가져왔다.

이 결과를 해석할 때 주의할 점: 연구마다 건물, 오염물질, 관측 기간, 표본 규모, 측정 장비가 달랐다. 외벽 바깥의 오염 농도는 거주자가 실제로 얼마나 오염물질에 노출되는지나 건강 위험을 직접 측정한 값이 아니다. 헬싱키의 안뜰과 도로 쪽 외벽 비교에서는 방향과 높이가 동시에 달랐다. 뉴욕의 블랙카본 차이는 통계적으로 유의했지만, 같은 집의 층만 바꾼 통제 실험이 아니라 서로 다른 주택의 비교였다. 뉴욕에서 제시된 실외 중간 층의 농도 최고치는 통계적으로 유의하지 않았다. 코펜하겐에서는 저가형 센서 관측과 모델링을 함께 사용했으며, 40~50%의 농도 차이는 모델 시나리오에서 나온 값이다. Santiago의 연구는 이상화된 건물 배열에서 비반응성 추적물질을 시뮬레이션했으며, 실내 농도를 실제 방에서 직접 검증하지 않았다. 싱가포르는 PM2.5 입자 개수가 아닌 질량을 측정했다. 밀라노는 관측 기간이 짧고 저가형 입자 센서를 사용했다. 시카고의 관측은 1주일, 선양의 오존 관측은 1년간 진행됐다. 이렇게 서로 다른 연구 결과를 합쳐 어느 층이 보편적으로 가장 안전하다는 순위를 매기지 않았으며, 아직 발표되지 않은 예비 분석을 검증된 결과로 제시하지도 않았다.