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1 한국환경보건학회지, 제 42 권제 3 호 (2016) J Environ Health Sci. 2016; 42(3): 초빙논문 Invited review pissn: eissn: 가습기살균제피해자호흡기로흡입된가습기살균제양추정 - 호흡기외부 (external) 및내부노출 (internal exposure) 추정방법과사례 - 박동욱 *, 류승훈 * 임흥규 ** 김선경 *** 노현석 **** 차원석 * 박두용 ***** * 한국방송통신대학교환경보건학과, ** 환경보건시민센터, *** 서울대학교보건대학원, **** 타이니랩스, ***** 한성대학교기계시스템공학과 Estimation of Humidifier Disinfectant Amounts Inhaled into the Respiratory System Dong-Uk Park*, Seung-Hun Ryu*, Heung-Kyu Lim**, Sun-Kyung Kim***, Hyun-Suk Roh****, Won-Seok Cha*, and Dooyong Park***** *Department of Environmental Health, Korea National Open University **Asian Citizen's Center for Environment and Health ***School of Public Health, Seoul National University ****Tiny Labs *****Department of Mechanical System Engineering, Hansung University ABSTRACT In South Korea, many cases of humidifier disinfectant-associated lung injury (HDLI) have been reported among people who used humidifier products containing humidifier disinfectant (HD). The objectives of this study are to estimate both airborne HD concentration in the room where HD was used and the amount of humidifier disinfectant absorbed into the respiratory system. Information and data on the HDs were collected using a structured questionnaire and home environmental investigations include the volume of HD (ml) and hours used per day, concentration of disinfectants contained in the HD brand (µg/ml), volume of the room (m 3 ), assumed ventilation rate (m 3 /hr) and breathing rate assumed (m 3 /hr). We used children aged under five years old as a sample and estimated both airborne HD concentrations and amount of HD absorbed into the respiratory system. The estimated airborne concentration of HD in the room ranged from 68 to 369 µg/m 3 for PHMG (polyhexamethylene guanidine phosphate) and from 16 to 239 µg/m 3 for PGH (oligo (2-(2-ethoxy) ethoxyethyl guanidine). The amount of HD absorbed in the respiratory system per day was estimated to range from 227 to 1,225 µg for PHMG and from 53 to 794 µg for PGH. In conclusion, a great amount of HD was likely absorbed into respiratory system, likely beyond the level of the capacity of the immune system to remove the HD absorbed. Keywords: CMIT, humidifier disinfectant (HD), humidifier disinfectant-associated lung injury (HDLI), MIT, PGH, PHMG Corresponding author: Department of Environmental Health, Korea National Open University, Seoul, 03087, Korea, Tel: , Fax: , pdw545@gmail.com Received: 24 May 2016, Revised: 9 June 2016, Accepted: 13 June

2 142 박동욱 류승훈 임흥규 김선경 노현석 차원석 박두용 I. 서론 2013년부터 2015년까지두차례에걸쳐서조사된가습기살균제피해자는 221명으로이들은다시회복하기어려운폐손상을입었다. 이피해자수는임상적으로구분해낼수있는특이한폐손상자만해당된다. 1-2) 현재가습기살균제사용으로건강피해를입었다고신고한사람 ( 이하피해자라함 ) 은총 1,282명 (1차 361명, 2차 169명, 3차 752 명 ) 이다. 피해자가노출되었던주요살균제성분은폴리헥사메틸렌구아니딘 (polyhexamethylene guanidine; 이하 PHMG), 염화에톡시에틸구아니딘 (Oligo(2-) ethoxyethoxyethyl guanidine chloride; 이하 PGH), 클로로메틸이소티아졸리논 (chloromethylisothiazolinone, CMIT) 와메틸이소티아졸리논 (methylisothiazolinone, MIT)( 이하 CMIT/MIT혼합물 ) 이다. 현재보고된문헌으로는이들의살균력, 독성 (toxicity) 의절대적인비교는어렵다. 가습기살균제피해규모및피해자들의가습기살균제노출특성은 Park et al. (2016) 이보고하였다. 3) 가습기의폐손상등건강영향위험 (risk) 은살균제자체가갖고있는독성과사용과정에서호흡기로흡입되는양으로결정된다. 독성이있는살균제를사용하는과정에서호흡기에흡입되어폐손상등의건강영향을일으키는것이다. 본연구에서는피해자가가습기살균제를사용한공간에서가습기살균제사용으로인한공기중살균제농도를추정하고이공간에서생활한시간동안호흡기로흡입되는양을추정했다. 연구결과는살균제로인한건강위험을이해하는데도움이될것으로판단된다. II. 연구방법가습기살균제를사용한방안공기중살균제농도와피해자호흡기로흡입된살균제양을추정하는단계는 Fig. 1에제시했다. 본연구에서사용한가습기살균제관련자료와정보는피해자가정의환경조사및피해자인터뷰등을통해서얻은것이다. 환경보건전문가가피해신고자의가정을직접방문하여가습기살균제를사용한환경및설문조사를진행하였다. 자세한가습기살균제노출평가전략및설문내용은 Park et al. (2015) 이보고하였다. 4) Fig. 1. Framework to estimate both airborne humidifier disinfectant (HD) concentration (µg/m 3 ) and HD amounts absorbed into the respiratory system. 1. 가습기살균제제품의살균성분및농도가습기살균제제품 ( 이하제품이라함 ) 별살균제농도 (µg/ml) 는보건복지부가 2011년국정감사에서보고한자료 ( 문서번호, 역학조사과-822호, 2011년 7월 22일등 ) 를참고했다. 5) 가습기살균제제품중살균제농도가보고된것은총 10개였고, 이중 PHMG, PGH, CMIT와 MIT혼합물이들어있는제품은총 6개였다 (Table 1). 5개제품에서 Didecyldimethylammonium chloride(ddac) 가낮은농도로들어있거나검출되지않았다. 2. 공기중살균제농도 (µg/m 3 ) 추정가습기를사용한방에서공기중살균제농도 (µg/ m 3 ) 는 (1) 가습기살균제제품의살균제농도 (µg/ml), (2) 하루평균가습기에넣은살균제용량 (ml), (3) 하루평균가습기사용시간 (hr), (4) 가습기를사용한방체적 (m 3 ) 을근거로추정했다. 대부분의피해자가가정에서살균제에노출되었기때문에공간이크고개방된장소는가정하지않았다. 3. 공기호흡률 (m 3 /hr) 가정가습기살균제를사용한피해자의호흡률은국내외에서보고된연령별표준호흡률중피해자의활동 ( 가벼운활동, 수면등 ) 에맞는자료를활용했다. 두가지시간별활동 ( 잠잘때와그외활동 ) 으로단순하게구분했다. 피해자가공기중살균제에주로 J Environ Health Sci 2016; 42(3):

3 가습기살균제피해자호흡기로흡입된가습기살균제양추정 - 호흡기외부 (external) 및내부노출 (internal exposure) 추정방법과사례 Table 1. Disinfectant concentration in humidifier disinfectant products as quantified by the Korea Center for Diseases Control and Prevention 5) 제품이름 주요살균제성분 농도, µg/ml 평균, µg/ml 옥시싹싹 New 가습기당번 PHMG 1260, 1290, DDAC ND 롯데마트와이즐렉가습기살균제 PHMG 1330, 1320, DDAC ND 베지터블홈가습기클린업 PHMG 6730, 7040, 세퓨가습기살균제 PGH 1710, 4970, 5130, 4900, 4690, 4960, 4710, DDAC 0.015~0.016(n=7) 아토오가닉가습기살균제 PGH 300, 290, DDAC ND 애경홈크리닉가습기메이트 CMIT 130, 110, MIT 30, 40, DDAC 0.016, 0.007, PHMG, polyhexamethylene guanidine phosphate; DDAC, Didecyldimethylammonium chloride; PGH, oligo (2-(2-ethoxy) ethoxyethyl guanidinium; CMIT, chloromethylisothiazolinone; MIT, methylisothiazolinone; ND, no detection 노출되는주된시간활동은잠잘때였다. 잠잘때시간당호흡률은국내정보가없어미국환경청자료를활용했다. 6-7) 수면외의활동은보통의경우로최근국립환경과학원이보고한호흡률을활용했다. 8) 4. 호흡기로흡입된살균제양 (µg) 추정가습기살균제를사용한방안공기중농도 (µg/m 3 ) 에피해자의호흡률 (m 3 /hr) 을곱해서시간당호흡기로흡입된살균제양 (µg) 을추정했다. 살균제양이호흡기각부위에침착하는정도 ( 양 ) 는살균제입자크기분포자료가없어추정하지못했다. 공기중살균제농도와호흡기로흡입된살균제양은 5 세이하아이를사례로추정하였다. III. 연구결과및고찰 1. 가습기살균제제품에서살균제농도 (µg/ml) 2011년질병관리본부가발표한가습기살균제제품분석자료에의하면 PHMG 평균농도가옥시싹싹제품에서는 1,280 µg/ml, 롯데마트와이즐렉은 1,310 µg/ml이였으며, 베지터블홈가습기클린업은가장높은 6,920 µg/ml이었다. PGH 평균농도는세퓨가 4,490 µg/ml, 아토오가닉가습기살균제가 300 µg/ml이었다. CMIT와 MIT혼합물을살균제로사용한제품은애경홈크리닉가습기메이트였고제품 농도는 300 µg/ml 이하로다른제품살균제농도보다훨씬낮다 (Table 1). 이살균제농도들은가습기살균제를사용했던 1994년부터 2011년판매금지전까지모든시기를대표할수없지만유일하게보고된자료이다. Ag 2 O가주성분 ( 농도범위 18~4,340 µg/ml) 으로들어있는 3개제품 ( 에코후레쉬가습기항균볼, 모던라이프가습기살균볼스틱형, 옥시싹싹가습기당번고체형 ) 은폐손상피해자가주로사용한제품은아니었다. 5) 2. 공기중살균제농도 (µg/m 3 ) 추정 1) 공기중으로분산된시간당살균제양 (µg) 살균제가들어있는제품의사용량을사용시간으로환산했다. 예를들면 PHMG 농도 1,280 µg/ml이녹아있는옥시싹싹제품의살균제를 20 ml 을가습기에넣어서하루 10시간 ( 잠자는시간 8시간포함 ) 동안사용했다면공기중으로발생된시간당 PHMG 발생률은아래와같다. ù 가습기살균제제품에서 PHMG 농도 (µg/ml) 하루사용량 (ml) ù 1,280 µg/ml 20 ml/10 hr = 25,600 µg/10 hr = 2,560 µg/hr 제품의살균제농도 (Table 1) 를활용하여공기중 J Environ Health Sci 2016; 42(3):

4 144 박동욱 류승훈 임흥규 김선경 노현석 차원석 박두용 으로분산된살균제양을추정할수있다. 가습기살균제의권고사용량은 1회당 10 ml 또는 20 ml 였다. 설문조사에서피해자의살균성분사용량은평균 1회 10 ml 부터최대 10회주입하여사용한경우까지다양하게조사되었다. 2) 공기중살균제농도공기중으로분산된살균제양이일정크기의방전체로혼합되었을때공기중살균제농도를추정했다. 살균제를사용한방체적 (m 3 ) 은직접조사했고, 시간당공기교환율 (air change per hour, 이하 ACH) 은가정하였다. ACH는방의공기가외부의신선한공기로완전히교체되는시간당횟수이다. 밀폐가비교적양호한방의경우, ACH는 2보다낮거나 2 정도이며, 수시로통풍이잘되는방은 4~5 정도가된다. 기계환기시설이없는가정에서겨울철잠잘때방의환기는 2를넘지않을것으로판단된다. 방크기 3m 5m 2.5m(37.5m 3 ) 와시간당공기교환율 (ACH=1) 을가정하여추정한공기중 PHMG 농도 (C, µg/m 3 ) 는아래와같다. ù C=G/Q = (2,560 µg/hr) / (37.5 m3 /hr) = 68.3 µg/m 3 폐손상자 221명이가습기를사용한평균방크기는 33.7 m 3 였고범위는 5.6~276 m 3 였다. 겨울철잠잘때방은대부분닫혀있기때문에본연구에서추정한농도는과소평가될가능성이있다. 아이들의대표적인방크기 2.5 m 4 m 2.5 m( 약 25 m 3 ) 에서동일한살균제사용및환기율을적용하면공기중농도는 µg/m 3 로높아진다. 다양한방크기및환기율조건에따라추정한공기중 PHMG 농도를비교했다 (Table 2). 공기중살균제농도는방의체적, 환기정도에따라달라진다. PHMG와 PGH는나노크기의중합체 ( 평균 30 ~ 80 nm) 여서 9) 쉽게가라앉지않고분산된상당양이공기중에그대로남아있을가능성이있어사용시간이늘어날수록누적으로높아질수있다. 본연구에서방전체로확산을가정하여추정한공기중농도는실제사용자의호흡기영역에서농도보다과소평가될가능성이있다. 잠잘때가습기를가까이에서사용할때는살균제가방전체로확산되기전호흡기근처공간에서살균제농도는훨씬높을수있고, 보통겨울철에환기는잘일어나지않 Table 2. Airborne humidifier disinfectant concentration based on room volume and ventilation with an assumption of 2,560 µg dispersed into the air per hour Air Change per Hour (ACH) ( ) 방체적 (W x L x H), m 3 ( ) ( ) ( ) W, width; L, length; H, height 기때문이다. 하루환기는몇분정도문을가끔열어놓는정도라고응답한경우가대부분이었다. 본연구에서추정한공기중살균제농도는불확실성은있지만일반적인노출수준범위로볼수있다. 3. 호흡기로흡입된살균제양 (µg) 추정호흡기로흡입된살균제양 (µg 또는 mg) 은위에서추정한방안공기중살균제농도에 5세이하아이의표준호흡률을잠잘때와가벼운활동으로구분해서계산했다. 잠잘때연령별표준호흡률은연구된결과가없어미국환경청 (Environmental Protection Agency, US EPA) 에서보고한 5세이하의잠잘때호흡률인 0.31 m 3 /hr, 7) 다른시간활동에서호흡률은우리나라앉은상태 (sedentary) 의 0.42 m 3 /hr을활용했다. 8) 5세이하아이의하루호흡기로흡입된총양 (µg) 은살균제농도 (68.3 µg/m 3 ) 가포함된공기를 8시간잠자는동안과 2시간동안가정에서가벼운활동때호흡률을근거로아래와같이추정했다. ù 8시간동안잠잘때호흡기로흡입된살균제양 (µg) 공기중농도 (68.3 µg/m 3 ) 0.31 m 3 /hr 8 hr = µg ù 2시간가벼운활동때호흡기로흡입된살균제양 (µg) 공기중농도 (68.3 µg/m 3 ) 0.42m 3 /hr 2 hr = 57.4 µg 하루호흡기로흡입되는총 PHMG양은 µg 이된다. Table 3은 5세이하아이를사례로제품별살균제성분별 1일호흡기로흡입되는양을비교한 J Environ Health Sci 2016; 42(3):

5 가습기살균제피해자호흡기로흡입된가습기살균제양추정 - 호흡기외부 (external) 및내부노출 (internal exposure) 추정방법과사례 Table 3. Estimation of humidifier disinfectant amounts absorbed into the respiratory system based on room volume, volume of humidifier disinfectant used and ventilation rate* 가습기살균제제품이름 주요살균제성분 *** 추정에사용한평균농도, µg/ml 공기중발생률, µg/hr 공기중농도, µg/m 3 1 일살균제호흡기흡입량 (5 세이하 )** 월호흡기살균제흡입량, mg 수면외활동 2시간, 잠잘때 8시간, 하루 10 시간노출시호흡기 0.42 m 3 /hr 0.31 m 3 /hr 흡입총량, µg 옥시싹싹 New 가습기당번 PHMG 1,280 2, 롯데마트와이즐렉가습기살균제 PHMG 1,310 2, 베지터블홈가습기클린업 PHMG 6,920 13, , 세퓨가습기살균제 PGH 4,486 8, 아토오가닉가습기살균제 PGH 애경홈크리닉가습기메이트 CMIT MIT * 가습기살균제를사용한방의크기 (37.5 m 3 ), 하루 20 ml 사용, 시간당환기 (ACH=1) 가정 ** 잠잘때와수면외활동으로구분함 ***PHMG, polyhexamethylene guanidine phosphate; PGH, oligo(2-(2-ethoxy) ethoxyethyl guanidinium; CMIT, chloromethylisothiazolinone; MIT, methylisothiazolinone 것이다. 살균제의물리화학적특성, 입자크기등을모두고려해서호흡기부위별로침착되는살균제양을추정하는것은매우어렵다. 또한개인별호흡률, 개인활동시간등에따라호흡기로흡입된양은달라진다. PHMG, PGH는나노크기의입자이기때문에본연구에서추정한호흡기흡입량의상당량이폐포까지쉽게들어갔을것으로추정된다. 불확실성이있다고하더라도겨울철몇개월동안매일호흡기로흡입된 PHMG, PGH의양은호흡기방어기전에의해쉽게제거되지않았을것으로판단된다. PHMG가들어있는 옥시싹싹 New 가습기당번 제품사용자에서가장많은폐손상피해자 (70.1%) 가나왔고, PGH가들어있는 세퓨가습기살균제 를사용한사람에게서가장높은폐손상발생률 (72.7%) 과사망률 (54.2%) 을보인이유로의심할수있다. 3) 한편 베지터블홈가습기클린업 제품의호흡기흡입량이가장높게추정되었다. 이것은제품에들어있는 PHMG농도 (6,920 µg/ml) 가가장높기때문이다. 이제품을사용한사람들의폐손상발생자는다른제품에비해많지않았다. 피해신고자 (530명) 중이제품만을사용한사람은단지 2명이었고폐손상자로판정을받은사람 1명이이제품을 50% 이상사용하였다. 3) 본연구에서추정한공기중살균제농도와호흡기로흡입된살균제양은폐손상등여러건강영 향과상관연구를통해가습기살균제의노출로인한건강영향을규명하는데활용될수있을것으로판단된다. 또한수많은화학물질이들어간제품의사용과정에서호흡기로노출되고흡입되는노출시나리오를평가하는데활용될수있다. 가습기살균제제품을허가하기전본연구에서제시한것처럼공기중농도와호흡기로흡입된양을추정했다면가습기살균제사용으로인한위험을인지하고허가할수없는제품이었지만이러한평가과정이없었다. IV. 결론집단폐손상을초래한가습기살균제제품의살균성분인 PHMG, PGH, CMIT/MIT의농도, 가습기살균제사용특성을근거로방안에서공기중살균제농도와호흡기로흡입되는양을추정했다. 호흡기로흡입된살균제양은 5세이하아이의 1일 10 시간활동시간별호흡률을사례로추정했다. 가습기살균제제품별성분별로 1일호흡기로흡입된양은 PHMG가옥시싹싹 New 가습기당번이 227 µg, 롯데마트와이즐렉가습기살균제가 232 µg, 베지터블홈가습기클린업이 1,225 µg이었다. PGH는세퓨가습기살균제가 794 µg, 아토오가닉가습기살균제가 53 µg 그리고애경홈크리닉가습기메이트 J Environ Health Sci 2016; 42(3):

6 146 박동욱 류승훈 임흥규 김선경 노현석 차원석 박두용 의 CMIT와 MIT 혼합물은 74 µg으로추정되었다. PHMG와 PGH가 CMIT와 MIT의혼합물에비해서물질의특성, 가습기살균제제품에서높은농도등으로호흡기로흡입되는양이많은것으로추정됐다. 이처럼높은살균제양이겨울철동안매일호흡기로흡입되어많은사람에게서폐손상등건강영향이발생된것으로판단된다. References 1. Korea Center for Disease Control and Prevention (KCDC). 1st Study on the relationship between the use of humidifier disinfectant and lung injury; p Korea Environmental Protection Agency. 2nd Study on the relationship between the use of humidifier disinfectant and lung injury. 1st ed Park DU, Ryu SH, Lim HK, Kim SK, Ahn J, Roh HS, et al. Characteristics of exposrue to humidfier disinfectatnt by lung injury patients. J Environ Health Sci. 2016; 42(3): Park DU, Friesen MC, Roh HS, Choi YY, Ahn JJ, Lim HK, et al. Estimating retrospective exposure of household humidifier disinfectants. Indoor Air. 2015; 25(6): KCDC. Analytical results of the chemical components of various humidifier disinfectant brands from KCDC s parliamentary inspection. Department of epidemiology research, Korea Center for Disease Control and Prevention; Buonanno G, Morawska L, Stabile L, Wang L, Giovinco G. A comparison of submicrometer particle dose between Australian and Italian people. Environ Pollut. 2012; 169: US EPA. Metabolically Derived Human Ventilation Rates: A Revised Approach based upon Oxygen Consumption Rates, National Center for Environmental Assessment, Office of Research and Development; /R-06/129F. 8. National Institute of Environemtal Research(NIEH), Korean Exposure Factors for Children; p KCDC, Aerosolizaation of humdifier disinfectants, 4th ed. Public Health Weekly Report, Korea Center for Disease Control and Prevention (KCDC);2011. P J Environ Health Sci 2016; 42(3):

Environmental Health and Toxicology

Environmental Health and Toxicology Korean Supplementary Text Major concerns regarding lung injury and several related health problems caused by the use of humidifier disinfectant 가습기살균제건강피해와해결해야할과제들제목한글본문추가자료 작성양식안내 Donguk Park Department