독감접종했는데 왜 걸리는겨?

인플루엔자 백신 접종 후 발생하는 돌파 감염의 다차원적 원인 분석:

2025-26 시즌 현재까지, 미국에서는 독감으로 인해 1,100만 명의 환자가 발생했으며, 12만 명이 입원하고 5,000명이 사망했습니다. 이는 미 질병통제예방센터(CDC)가 지난해 같은 시기에 보고했던 수치와 비교했을 때, 환자 수는 2배 이상, 입원 및 사망자 수는 거의 2배에 달하는 수준입니다. 65세 이상 고령층과 4세 미만 영유아가 가장 큰 타격을 입고 있지만, 건강한 젊은 성인들조차 심각한 상태에 빠질 수 있습니다.

서론: 백신 실패의 역설과 공중보건학적 함의

인플루엔자(Influenza) 백신은 현대 의학이 이룩한 가장 성공적인 공중보건 개입 중 하나로 평가받지만, 동시에 대중과 의료계에 지속적인 좌절감을 안겨주는 모순적인 도구이기도 하다. 매년 전 세계적으로 수억 회분의 백신이 접종되고 있음에도 불구하고, 접종자 중 상당수가 여전히 독감에 걸리는 '돌파 감염(Breakthrough Infection)' 또는 '백신 실패(Vaccine Failure)' 현상은 끊이지 않고 보고된다. 2024-2025 절기 미국 질병통제예방센터(CDC)의 잠정 추계에 따르면, 성인의 백신 효과(Vaccine Effectiveness, VE)는 외래 진료 기준으로 36%에서 54% 사이로 추정되었으며, 이는 접종자 두 명 중 한 명은 여전히 감염 위험에 노출되어 있음을 시사한다.1

"독감 예방주사를 맞았는데 왜 독감에 걸리는가?"라는 질문은 단순해 보이지만, 그 해답은 바이러스학, 진화 생물학, 제조 공학, 면역학, 그리고 임상 역학이 얽힌 매우 복잡한 다층적 구조를 띠고 있다. 본 보고서는 이 질문에 대해 현재 가용한 최신의 연구 결과와 역학 데이터를 바탕으로 철저하고 포괄적인 분석을 제공하고자 한다. 특히 2025-2026 절기에 새롭게 대두된 H3N2 하위 계통(Subclade K)의 위협, 유정란 배양 과정에서 발생하는 구조적 변형, 면역 노화와 최초 항원 원죄(Original Antigenic Sin)로 인한 숙주 반응의 한계, 그리고 인플루엔자 유사 질환(ILI)과의 혼동 등을 입체적으로 조명한다. 나아가, 감염 예방의 한계에도 불구하고 백신이 제공하는 결정적인 이점인 '독성 완화(Severity Attenuation)' 효과를 심층 분석하여 백신의 진정한 가치를 재정립한다.

1. 바이러스의 진화적 생존 전략: 항원 소변이와 예측 불확실성

백신 접종 후 감염의 가장 일차적인 원인은 백신이 표적으로 하는 바이러스와 실제 유행하는 바이러스 간의 불일치(Mismatch)이다. 인플루엔자 바이러스는 끊임없이 얼굴을 바꾸는 도망자이며, 백신 개발은 이를 뒤쫓는 추격자의 입장에 있다.

1.1 항원 소변이(Antigenic Drift)의 분자생물학적 기전

인플루엔자 바이러스, 특히 A형 인플루엔자는 RNA 바이러스 특유의 높은 돌연변이율을 가진다. 바이러스 표면의 주요 단백질인 헤마글루티닌(HA)과 뉴라미니다아제(NA)는 숙주 면역계의 공격을 회피하기 위해 지속적으로 아미노산 서열을 변화시키는데, 이를 항원 소변이(Antigenic Drift)라 한다.2

HA 단백질의 구형 머리(Head) 부분에는 5개의 주요 항원 결정기(Epitope A-E)가 존재한다. 백신에 의해 생성된 중화 항체는 이 부위에 결합하여 바이러스 감염을 차단한다. 그러나 바이러스가 복제 과정에서 이 에피토프의 아미노산을 하나만 바꿔도 항체의 결합력(Affinity)은 급격히 떨어질 수 있다. 최근 연구에 따르면, H3N2 바이러스는 항원 결정기 주변에 당 사슬(Glycan)을 추가하여 항체의 접근을 물리적으로 차단하는 '글리칸 방패(Glycan Shielding)' 전략을 구사하기도 한다.4 이러한 미세한 변화가 축적되면, 기존 백신으로 형성된 면역 기억은 무력화된다.

1.2 백신 주 선정의 시차와 예측 실패

세계보건기구(WHO)는 매년 2월(북반구 기준)에 다음 겨울철에 유행할 바이러스 주를 예측하여 권고한다. 이는 백신 생산과 유통에 최소 6개월 이상이 소요되기 때문이다.5 이 6개월의 시차(Time lag)는 바이러스에게는 진화할 수 있는 충분한 기회를 제공한다.

백신 주가 선정된 직후 새로운 변이주가 출현하여 우세종이 될 경우, '항원 불일치'가 발생한다. 과거 2014-2015 시즌의 경우, 백신 주와 유행 주가 완전히 달라 백신 효과가 19% 수준으로 급락했던 사례가 있다.7 이는 예측 모델의 과학적 한계라기보다는, 바이러스 진화의 불확실성에 기인한 본질적인 위험 요소이다.

1.3 2025-2026 절기의 위협: H3N2 Subclade K의 부상

2025-2026 절기는 항원 불일치의 위험이 다시금 현실화된 대표적인 사례로 기록될 전망이다. 2025년 11월과 2026년 1월 사이의 역학 데이터는 H3N2 바이러스의 새로운 하위 계통인 **'Subclade K'**의 급격한 확산을 보고하고 있다.9

● 변이의 출현 시점: 2025-2026 시즌을 위한 북반구 백신은 2024-2025 시즌에 유행했던 H3N2 'Subclade J' 또는 그 파생형인 'J.2'를 기반으로 제조되었다. 그러나 Subclade K는 남반구 독감 시즌의 후반부에 뒤늦게 등장하여 확산되었으며, 이는 WHO의 백신 주 선정 회의가 끝난 이후였다.9

● 유전적 거리: 유전자 시퀀싱 분석 결과, Subclade K는 백신에 포함된 J 계열 바이러스와 항원적으로 유의미한 차이를 보이는 것으로 확인되었다. 이는 백신에 의해 유도된 항체가 Subclade K를 효과적으로 인식하지 못할 가능성을 높인다.9

● 초기 데이터의 경고: 영국과 일본 등에서 수집된 초기 감시 데이터에 따르면, Subclade K는 이미 우세종으로 자리 잡았으며, 이로 인해 백신 효과가 예년보다 낮을 수 있다는 우려가 제기되고 있다.12 특히 H3N2는 고령층에게 치명적인 아형이므로, 이러한 불일치는 중증 환자 증가로 이어질 수 있다.14

2. 제조 공학의 구조적 역설: 유정란 적응 돌연변이 (Egg-Adaptive Mutations)

대중에게는 잘 알려지지 않았으나, 백신 실패의 또 다른 핵심 원인은 백신을 대량 생산하는 '공장' 그 자체, 즉 유정란(달걀)에 있다. 전 세계 인플루엔자 백신의 약 80% 이상은 여전히 수정란에 바이러스를 주입하여 배양하는 전통적인 방식으로 생산된다.

2.1 수용체 결합 부위의 강제적 진화

인간 인플루엔자 바이러스는 인간 상기도 세포의 $\alpha$-2,6 갈락토스 수용체에 특이적으로 결합하도록 진화했다. 반면, 달걀의 요막강(Allantoic cavity) 세포는 $\alpha$-2,3 갈락토스 수용체를 주로 가지고 있다. 인간 유래 바이러스를 달걀에 주입하면, 바이러스는 생존과 증식을 위해 달걀의 $\alpha$-2,3 수용체에 더 잘 결합하도록 스스로를 변화시킨다. 이를 '유정란 적응(Egg-adaptation)'이라 한다.4

이 과정에서 HA 단백질의 수용체 결합 부위(RBD)에 특정 아미노산 변이가 선택적으로 발생한다. 문제는 이 변이가 바이러스의 항원성(Antigenicity)을 변화시켜, 백신으로서의 가치를 떨어뜨린다는 점이다.

2.2 주요 유정란 적응 변이와 그 영향

연구자들은 특정 유정란 적응 변이가 백신 효과 감소와 직접적으로 연관되어 있음을 밝혀냈다.

표 1. 주요 인플루엔자 H3N2 유정란 적응 돌연변이 및 영향

특히 L194P 변이는 백신 주와 유행 주 간의 항원적 거리를 벌리는 결정적인 역할을 한다. 한 연구에 따르면 L194P 변이가 포함된 백신을 접종받은 사람의 혈청은 실제 유행하는 H3N2 바이러스를 중화시키는 능력이 현저히 떨어졌다.16 또한, T160K 변이로 인한 당화 소실은 '미끼'와 같다. 백신은 당 사슬이 없는 깨끗한 부위를 면역계에 노출시켜 그곳을 공격하게 만들지만, 정작 실제 바이러스는 그 부위를 당 사슬로 덮어 방어하고 있기 때문이다.17

2.3 제조 공정별 백신 효과의 차이

이러한 유정란 적응 문제를 극복하기 위해 동물 세포(MDCK)를 이용한 세포 배양(Cell-based) 백신이나 유전자 재조합(Recombinant) 백신이 개발되었다. 이들은 달걀을 사용하지 않으므로 적응 돌연변이가 발생하지 않아 유행 주와 항원적으로 더 완벽하게 일치한다.

실제 임상 데이터에서도 이러한 차이가 확인된다. 최근 연구에 따르면, 세포 배양 백신이나 재조합 백신은 유정란 기반 백신에 비해 H3N2 바이러스에 대해 약 10~15% 더 높은 상대적 백신 효과(rVE)를 보였다.18 이는 "독감 접종을 해도 독감에 걸리는" 현상의 상당 부분이 낡은 제조 공정에서 기인함을 시사한다.20

3. 숙주 면역학의 한계: 면역 노화와 각인 효과

바이러스와 백신이 완벽하더라도, 이를 받아들이는 숙주(인간)의 면역 시스템이 최적화되어 있지 않다면 방어는 실패한다. 개인의 연령과 과거 감염 이력은 백신 반응성을 결정하는 핵심 변수이다.

3.1 면역 노화 (Immunosenescence)와 반응성 저하

고령층은 독감으로 인한 중증 이환과 사망의 90%를 차지하는 고위험군이지만, 역설적으로 백신 효과가 가장 낮게 나타나는 집단이다. 이는 '면역 노화'라 불리는 생물학적 현상 때문이다.21

● T세포 기능의 쇠퇴: 백신이 효과를 발휘하려면 B세포가 항체를 생산하도록 돕는 CD4+ T 도움 세포(T helper cell)의 역할이 필수적이다. 그러나 노화와 함께 흉선이 퇴화하면서 신규(Naive) T세포의 생산이 급감하고, 기존 T세포의 기능도 저하된다.23

● Th1/Th2 불균형: 노화된 면역계는 바이러스 방어에 효과적인 Th1(세포성 면역) 반응보다는 Th2(체액성 면역) 반응으로 편향되는 경향이 있다. 또한, 염증 조절 실패로 인한 만성 염증(Inflammaging) 상태는 백신에 대한 급성 면역 반응을 억제한다.24

● 항체 품질의 저하: 고령자는 백신 접종 후 생성되는 항체의 양(Titer)뿐만 아니라 질(Quality), 즉 항원과의 결합력(Avidity)이 떨어진다. 이는 배 중심(Germinal Center) 반응의 결함으로 인해 고친화성 항체를 선별하는 과정이 원활하지 않기 때문이다.26

이러한 이유로, 동일한 백신을 접종하더라도 65세 이상 고령층의 예방 효과는 젊은 성인에 비해 통상적으로 20~30% 포인트 낮게 나타난다.1

3.2 최초 항원 원죄 (Original Antigenic Sin)와 면역 각인

개인이 태어나서 처음 감염된 인플루엔자 바이러스의 종류가 평생의 면역 반응을 지배한다는 이론을 '최초 항원 원죄(Original Antigenic Sin, OAS)' 또는 '면역 각인(Immune Imprinting)'이라 한다.27

● 기전: 면역계는 새로운 변이 항원(백신)을 만났을 때, 새로운 맞춤형 항체를 처음부터 만들기보다는 과거에 기억된 유사한 항원에 대한 기억 B세포를 우선적으로 활성화하려는 경향이 있다. 이를 '항체 피드백'이라 한다.29

● 백신 실패의 원인: 만약 백신 주가 과거 감염 주와 항원적으로 미세하게 다르다면, 면역계는 "과거의 그 적"이라고 오판하여 과거 바이러스에는 잘 듣지만 현재 바이러스에는 효과가 떨어지는 항체만을 대량 생산할 수 있다. 이는 백신이 유도해야 할 새로운 변이에 특이적인 항체(De novo response) 생성을 오히려 방해하는 결과를 낳는다.29

● 감염 차단 가설: 반복적인 백신 접종이 자연 감염보다 좁은 범위의 면역만을 유도하여, 변이주에 대한 교차 방어력을 떨어뜨릴 수 있다는 연구 결과도 존재한다. 이를 '감염 차단 가설(Infection-block hypothesis)'이라 하며, 매년 백신을 맞는 사람보다 가끔 맞는 사람이 특정 해에는 더 나은 방어력을 보일 수 있는 면역학적 이유를 설명한다.31

3.3 계절 내 면역 감소 (Intraseasonal Waning)

백신에 의한 방어력은 영구적이지 않으며, 접종 후 시간이 지남에 따라 빠르게 감소한다.

● 감소 속도: 연구에 따르면 백신 효과(VE)는 접종 후 매달 약 6%에서 11%씩 감소한다.32 특히 H3N2 바이러스와 B형 인플루엔자에 대한 면역력 감소가 H1N1보다 더 두드러진다.

● 타이밍의 딜레마: 한국이나 미국처럼 9-10월에 접종 캠페인을 집중하는 경우, 이듬해 2-3월에 늦게 찾아오는 유행(Late season wave)에는 취약해질 수 있다. 한 대규모 연구에서는 접종 후 154일 이상 경과한 사람이 접종 직후인 사람보다 독감 확진 확률이 2배 이상(Odds Ratio 2.06) 높았다.34 이는 "가을에 맞았는데 봄에 걸리는" 현상의 주된 원인이다.

4. 임상 역학적 혼동: 인플루엔자 유사 질환 (ILI)의 함정

사용자가 "독감 백신을 맞고 독감에 걸렸다"고 느낄 때, 실제로는 의학적으로 정의된 '인플루엔자 바이러스'에 감염된 것이 아닐 가능성이 통계적으로 매우 높다. 이는 **인플루엔자 유사 질환(Influenza-Like Illness, ILI)**과 실제 인플루엔자(Confirmed Influenza) 사이의 거대한 간극 때문이다.

4.1 ILI의 정의와 비(非)인플루엔자 병원체

ILI는 통상적으로 '38도 이상의 발열과 기침 또는 인후통을 동반한 급성 호흡기 질환'으로 정의된다.35 그러나 이러한 증상은 인플루엔자 바이러스의 전유물이 아니다.

표 2. 주요 ILI 유발 병원체 및 특징

4.2 낮은 양성률 (Test Positivity Rate)의 진실

독감 유행 정점기(Peak season)라 할지라도, ILI 증상으로 병원을 찾은 환자 중 검사에서 실제 인플루엔자 양성 판정을 받는 비율은 60~70%를 넘지 않는다. 유행 시기가 아닐 때는 이 비율이 10~20% 이하로 떨어진다.36

● 연구 사례: 한 연구에서 H1N1 음성인 호흡기 환자 검체를 분석한 결과, 61.9%에서 리노바이러스, 파라인플루엔자 등 다른 바이러스가 검출되었다.40

● 환자의 오해: 환자는 고열과 몸살을 겪으면 이를 '독감'으로 인식한다. 백신을 맞았는데 이런 증상이 나타나면 '백신 실패'로 규정한다. 그러나 독감 백신은 오직 인플루엔자 바이러스에만 작용하므로, 리노바이러스나 파라인플루엔자에 의한 '독감 같은 증상'을 막을 수는 없다.41 이는 백신의 효능에 대한 대중의 불신을 증폭시키는 주요 원인이지만, 엄밀한 의미에서 백신의 실패는 아니다.

5. 백신의 진정한 가치: 중증화 예방과 독성 완화 (Severity Attenuation)

앞서 살펴본 바이러스 변이, 제조 결함, 면역 노화 등의 한계에도 불구하고, 전 세계 보건 당국이 백신 접종을 강력히 권고하는 이유는 명확하다. 백신의 1차 목표인 '감염 예방(Prevention of Infection)'이 실패하더라도, 2차 목표인 '질병 완화(Mitigation of Disease)'는 여전히 강력하게 작동하기 때문이다.

5.1 돌파 감염 시 중증도 감소 데이터

백신을 접종하고 독감에 걸린 사람(돌파 감염자)은 접종하지 않고 걸린 사람보다 훨씬 경미한 증상을 겪으며, 생명을 위협하는 합병증 발생률이 현저히 낮다. 이를 '백신 유도 독성 완화(Vaccine-Associated Attenuation of Disease Severity)'라 한다.

● 중환자실 및 사망 예방: 2023-2024 절기 데이터를 분석한 연구에 따르면, 백신 접종은 성인의 입원 위험을 47% 감소시켰다. 더 주목할 점은, 중환자실(ICU) 입원 위험이 69% 감소하고, 침습적 기계 환기(인공호흡기)가 필요한 호흡 부전 위험이 66% 감소했다는 사실이다.43 이는 백신이 최악의 상황을 막아주는 강력한 안전벨트임을 증명한다.

● 사망률 감소: 65세 이상 고령층에서 돌파 감염이 발생했을 때, 백신 접종자는 비접종자에 비해 원내 사망 위험이 64% (Odds Ratio 0.36) 낮았다.18 다른 연구에서도 백신 접종은 30일 이내 사망률을 17~29% 유의미하게 감소시켰다.44

5.2 완화 효과의 면역학적 기전

왜 감염을 막지 못했는데 중증화는 막을 수 있는가? 이는 면역 반응의 층위가 다르기 때문이다.

1. 중화 항체의 실패 vs 비중화 항체의 성공: 바이러스 표면 변이로 인해 중화 항체가 바이러스의 세포 침입(Infection)을 완벽히 차단하지 못할 수 있다. 그러나 백신에 의해 생성된 다른 항체들이 바이러스에 결합하여 **항체 의존성 세포 독성(ADCC)**이나 **항체 의존성 세포 포식작용(ADCP)**을 유발, 바이러스를 빠르게 제거할 수 있다.17

2. 세포성 면역(T세포)의 교차 방어: 항체(B세포)는 변이에 취약하지만, 킬러 T세포(CD8+ T Cell)는 바이러스 내부의 보존된 단백질(Nucleoprotein 등)을 인식한다. 내부 단백질은 변이가 적기 때문에, T세포는 변이 바이러스에 감염된 세포를 효과적으로 찾아내 파괴할 수 있다. 이는 바이러스의 증식을 억제하고 폐 조직 손상을 최소화하여 중증으로의 진행을 막는다.23

6. 미래 전략: 한계를 극복하기 위한 기술적 진보

현재의 한계를 극복하기 위해 백신 기술은 진화하고 있다. 이는 고령층과 변이 바이러스에 대한 대응력을 높이는 데 초점을 맞춘다.

6.1 고용량(High-Dose) 및 면역증강제(Adjuvanted) 백신

면역 노화를 겪는 고령층을 위해 특별히 설계된 백신들이 도입되고 있다.

● 고용량 백신: 항원 함량을 표준 백신보다 4배 높여(60mcg vs 15mcg), 노화된 면역계를 강하게 자극한다. 메타 분석 결과, 고용량 백신은 표준 백신 대비 고령층에서 인플루엔자 예방 효과가 약 24% 더 높았으며, 입원 예방 효과도 우월했다.45 다만, 일부 연구에서는 폐렴 입원 예방에 있어 통계적 유의성을 확보하지 못하기도 하여 지속적인 모니터링이 필요하다.46

● 면역증강제(MF59) 백신: 스쿠알렌 기반의 오일-수분 에멀전인 MF59를 첨가하여 면역 반응을 증폭시킨다. MF59는 주사 부위로 단핵구와 과립구를 끌어모으고(Chemokine secretion), 항원 섭취를 촉진하여 더 강력하고 광범위한 항체 반응을 유도한다.47 연구에 따르면 MF59 백신은 고령층에서 표준 백신보다 높은 항체 역가를 유지하며, 교차 방어력을 제공하여 변이주에 대한 대응력을 높인다.26

6.2 차세대 범용 백신 (Universal Vaccine)과 mRNA

궁극적인 해결책은 매년 백신을 바꿀 필요가 없는 '범용 백신'이다.

● HA 줄기(Stalk) 타겟: 변이가 심한 머리(Head) 대신, 변이가 거의 없는 줄기(Stalk) 부분을 표적으로 하는 백신이 개발 중이다. 이는 다양한 변이주에 대해 광범위한 방어력을 제공할 것으로 기대된다.49

● mRNA 기술: COVID-19 백신으로 검증된 mRNA 플랫폼을 인플루엔자에 적용하면, 변이 바이러스 출현 시 신속하게(수주 내) 백신을 설계 및 생산할 수 있어, 현재의 6개월 시차 문제를 해결할 수 있다. 현재 모더나, 화이자 등이 임상 시험을 진행 중이다.51

결론

"독감 접종을 해도 독감에 걸리는 이유"에 대한 조사는 우리에게 백신의 한계와 가치를 동시에 보여준다.

1. 바이러스의 속도: H3N2 Subclade K와 같은 변이는 백신 생산 주기보다 빠르게 진화하며 불일치를 야기한다.

2. 제조의 구조적 결함: 유정란 적응 돌연변이(L194P, T160K)는 백신의 항원성을 훼손한다.

3. 숙주의 한계: 면역 노화와 각인 효과는 백신의 효능을 제한하며, 접종 후 면역력은 시간과 함께 감소한다.

4. 임상적 오해: 많은 경우 '백신 실패'는 독감이 아닌 다른 바이러스(ILI)에 의한 것이다.

그러나 백신은 실패하지 않았다. 감염을 100% 막지 못하더라도, 백신은 중환자실 입원과 사망이라는 최악의 결과로부터 우리를 보호하는 가장 강력한 수단이다(69% ICU 감소). 따라서 독감 백신은 '방탄조끼'라기보다는, 사고 시 생명을 구하는 **'에어백'**으로 이해하는 것이 타당하다. 2025-2026 절기의 변이 위협 속에서도 백신 접종, 특히 고령층의 고용량/면역증강제 백신 접종은 여전히 공중보건의 최우선 전략으로 유지되어야 한다.

참고 자료

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