碩 士 學 位 論 文 공동주택의 실내공기질에 관한 고찰 A Literature Review on Indoor Air Quality in Apartment Housing 지도교수 서 병 설 한양대학교 교육대학원 기계교육전공 이 충 범 2005년 8월
공동주택의 실내공기질에 관한 고찰 A Literature Review on Indoor Air Quality in Apartment Housing 지도교수 서 병 설 이 논문을 교육학 석사학위 논문으로 제출합니다. 한양대학교 교육대학원 기계교육전공 이 충 범 2005년 8월
이 논문을 이충범의 교육학 석사학위 논문으로 인준함 *심사위원장 박 재 근 (인) *심사위원 서 병 설 (인) *심사위원 백 운 규 (인) 한양대학교 교육대학원 2005년 8월
국 문 초 록 요즘 웰빙(Well-Being)이라 하여 물질이 아닌 정신적으로 풍요롭고, 육 체적으로는 건강한 생활의식에 대한 관심이 높다. 쾌적하고 건강한 환경 에서 살 수 있는가를 고민하게 된 국민들에게 있어 실내공기질 문제는 생 명을 위협당할 수도 있는 두려운 존재가 되었다. 특히 최근에 방영된 다 큐멘터리 집이 사람을 공격한다 로 인해 이른바 1996년 일본에서 심각 한 환경문제로 대두되었던 새집증후군(Sick House Syndrom)이 새로운 빌 딩증후군과 같은 의미로 표현되고 있다. 특히, 새로 건축한 건물 내에서 생활하고 있는 거주자 중 유아나 노인과 같이 환경에 감수성이 매우 큰 사람들에게 있어서, 포름알데히드(HCHO) 및 휘발성유기화합물(VOCs) 등은 눈, 코, 목의 점막을 자극하거나 현기증, 구토, 두통을 유발시키며, 심한 경우 피부염(특히 아토피성 피부염) 및 천식 등을 발생시키는 원인이 되 고 있다. 실내에서 포름알데히드 발생원은 건축자재, 가구, 가정용품, 흡연 및 난방 기구의 사용 등이며, 특히 합판 및 파티클보드의 접착에는 요소-포 름알데히드계 접착제가 사용되고 있으며, 벽지용 접착제의 방부제로도 이 용되고 있다. 또한 휘발성유기화합물은 합판, 벽지 등의 건축내장재와 건 축 시공 시에 사용되는 접착제, 커텐이나 카페트, 가구 등의 일상생활용 품, 개방형의 난방기구, 살충제, 방향제, 흡연 등에서 주로 기인하는 것 으로 알려져 있다. 이러한 이유로 환경부는 2003년 5월 개정 공포된 다중이용시설 등의 실내공기질 관리법 을 2004년 5월부터 시행하고 있다. 신축공동주택에 대해서는 포름알데히드 및 벤젠을 포함한 여섯 종류의 휘발성유기화합물 에 대해 측정분석 및 공고를 의무화하였고, 다중이용시설에 대해서 이산 화탄소, 일산화탄소, 미세먼지, 부유세균, 포름알데히드는 유지기준을, 휘발성유기화합물, 이산화질소, 오존, 석면, 라돈은 권고기준을 설정하여 규제하도록 되어 있다.
따라서 본 논문에서는 실내 공기질의 오염물질 및 오염물질이 인체에 미치는 영향과 문제, 측정방법, 실내 공기질 관련 기준과 제도를 살펴보 고, 이에 대한 구체적인 저감방법을 제시하였다.
목 차 1. 서 론 1 2. 공동주택의 실내공기 오염물질 3 2.1 실내공기 오염물질 3 2.2 휘발성유기화합물(VOCs) 3 2.3 포름알데히드(HCHO) 6 2.4 기타 오염물질 9 3. 실내 환경이 인체에 미치는 영향 14 3.1 빌딩 관련 질환 14 3.2 면역 및 기타 과민반응 16 3.3 호흡기계 영향 20 3.4 신경 및 감각 영향 21 3.5 암 및 유전자 독성 22 3.6 연구사례 25 4. 실내공기질 공정시험방법 29 4.1 신축공동주택 실내공기질 시험방법 29 4.2 다중이용시설등의 실내공기질 시험방법 32 4.3 오염물질 방출 건축자재 시험방법 41 5. 실내공기질 관련 기준 및 제도 47 5.1 규정의 단계적 적용 절차 47 5.2 외국의 관련 기준 및 제도 48
5.3 국내의 관련 기준 및 제도 61 6. 실내공기질 오염 저감방안 69 6.1 실내공기질 저감을 위한 일반론 69 6.2 오염물질별 저감방안 71 6.3 주체별 저감방안 76 7. 고찰 결과 분석 요약 및 제안 87 8. 결 론 90 참고문헌 92 ABSTRACT 94 감사의 글 96
표 목 차 표 2.1 유기화합물의 분류(WHO) 4 표 2.2 미국 환경청(EPA) TO-14A에서 규정된 독성 VOCs 7 표 2.3 포름알데히드의 인체 위해성 9 표 2.4 WHO와 EU에서 정한 실내공기오염의 주요 오염물질과 발생원 10 표 2.5 실내 오염원과 오염물질(출처 : US EPA, 1987) 13 표 4.1 휘발성유기화합물 분석조건 예 31 표 4.2 포름알데히드 분석조건 예 32 표 4.3 다중이용시설의 시료채취 위치 33 표 4.4 다중이용시설에서의 오염물질별 시료채취 방법 및 시간 34 표 4.5 부유세균 측정법 38 표 5.1 핀란드 환경부 기준(권장치) 50 표 5.2 미국 냉난방공조학회(ASHRAE) 기준(권장치) 51 표 5.3 일본 후생노동성 기준(권장치) 51 표 5.4 일본 후생노동성 기준(권장치) 52 표 5.5 빌딩 위생관리법(규제) 52 표 5.6 일본공업규격 53 표 5.7 일본농립규격 53 표 5.8 핀란드 Classification for Indoor Climate 2000 56 표 5.9 일본 주택성능표시제도 57 표 5.10 환경라벨링 제도의 유형 59 표 5.11 유럽 인증제도 60 표 5.12 카페트 피혁협회 인증 기준 60 표 5.13 주택품질확보촉진법 중 건축자재(실내공기환경)인증기준 (일본 건설성) 61
표 5.14 국내 실내공기질 관련법 61 표 5.15 국내 실내공기질 관련법 63 표 5.16 목재 바닥재의 포름알데히드 방산량 기준 64 표 5.17 한국공기청정협회 기준(안) 65 표 5.18 다중이용시설 등의 실내공기질 관리법 주요 내용 66 표 5.19 다중이용시설 적용 대상 66 표 5.20 향후 적용대상 67
그 림 목 차 그림 4.1 공동주택 시료 측정방법 30 그림 4.2 휘발성유기화합물 및 포름알데히드 시료채취 장치 31 그림 4.3 시험편 고정틀의 구성도 및 단면도의 예 42 그림 4.4 건축자재 방출 시험 장치 구성도의 예 43 그림 4.5 목재가구 포름알데히드 방출용 데시케이터의 예 46 그림 5.1 환경기준의 설정과정 48
1. 서 론 최근 들어 국내외적으로 관심이 고조되고 있는 지구환경의 오염문제는 인류가 시급히 해결해야 할 가장 심각한 문제 중 하나로 인식되고 있다. 그러나 이러한 지구 환경문제는 주로 대기, 수질, 토양 등 외부환경과 관 련된 면만이 중점적으로 부각되고 있으며 현대인의 주된 생활공간인 건물 내부의 실내 환경 오염문제의 중요성에 대한 인식은 아직까지 매우 미흡 한 실정이다. 현대인들은 하루 중 대부분의 시간을 실내에서 생활하고 있음을 고려할 때, 쾌적하고 건강한 실내공기질의 확보는 매우 중요한 것으로 판단된다. 건물 부분에서는 그동안 에너지절약 설계 및 시공에 따라 기밀화 되고, 단열성능이 강화되면서 실내 공기질은 점점 더 악화되어 왔다. 많은 사람 들이 밀폐된 건물 내에서 두통, 현기증, 메스꺼움, 졸음, 눈의 자극, 집 중력 감소 등을 호소하는 건물증후군(Sick Syndrom)현상은 재실자의 건강 을 크게 위협하고, 생산성과 능률의 저하를 초래하고 있다. 건물증후권에 대한 사회문제는 유럽과 미국에서는 이미 1980년대부터 부각되기 시작하 였고 일본에서도 1990년대 새롭게 관심을 갖기 시작하면서 1996년 주거공 간인 주택에서 화학물질에 의한 실내 공기환경의 문제가 주택증후군(Sick House Syndrom)이란 명칭으로 사회적으로 큰 반향을 일으키고 있다. 그 원인 중의 하나가 실내에 존재하는 포름알데히드나 휘발성 유기 화학물질 (VOCs)와 같은 미량의 화학물질인 것으로 밝혀지면서 이에 대한 관심이 집중되고 있다. 현대인들이 실내에서 생활하는 시간이 증가하는 것에 반 하여 건축 마감 재료나, 접착제, 페인트 등의 사용과 더불어 실내의 화학 물질 사용량이 증가하여 오염물질의 발생량이 늘어나지만 실내의 환기 부 족으로 인하여 실내공기환경은 악화되기 때문에 발생하는 현상으로 이해 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 실내 공기질의 오염물질 및 오염물질이 인체에 미치는 영향과 문제에 대하여 생각해 보고, 또한 측정방법 및 실내 공기 - 1 -
질 관련 기준과 제도를 살펴보며, 이에 대한 구체적 저감방법을 알아보고 자 한다. - 2 -
2. 공동주택의 실내공기 오염물질 2.1 실내공기 오염물질 실내공기오염이란 사람들이 거주하고 있는 실내공간에 존재하는 다양 한 오염물질로 인하여 실내공기가 오염된 상태를 말하는데, 그 원인은 내 부와 외부로부터의 매우 복합적인 오염원에 의해 야기되고 있다. 또한 그 영향은 실내 거주자들의 생명을 위협할 정도는 아니더라도 분명히 건강에 영향을 미치고 있는 것으로 나타나고 있다. 현대인들은 하루 중 90%이상을 실내에서 생활하고 있고, 실내에서 발 생되는 오염 물질은 인체에 많은 영향을 미치고 있어, 실내오염 물질에 의한 피해정도는 실외에 비해 매우 크다고 할 수 있다. 최근 산업의 발달 에 따라 대기오염문제는 더욱더 복잡하고 다양해졌으며, 실내오염문제 또 한 심각한 문제로 대두되고 있다. 일반적으로 신축 공동주택을 건설할 때, 다양한 건축자재가 사용되고 이를 설치하기 위한 대량의 접착제가 적용되고 있으며, 입주 전이나 입주 후에 설치되는 가구류 등에서 포름알데히드와 휘발성유기화합물이 방출되 고 있다. 또한 거주자가 생활의 편의를 위해 사용하는 살충제, 방향제, 청소용 세제 등의 생활용품이나 용기에서도 역시 유해한 화학물질들이 나 타나고 있는 실정이다. 이러한 실내오염물질은 사람들의 호흡기와 순환기 에 영향을 미치며, 특히 휘발성유기화합물의 일부 물질은 발암성을 내포 하고 있기도 하다. 2.2 휘발성유기화합물(VOCs) 휘발성유기화합물은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되고, 물질에 따라 인체에 발암성을 보이기도 하며, 대기 중에서는 광화학 반응을 일으 - 3 -
켜 오존 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학 스모그를 유발하는 물 질로 많이 알려져 있다. 휘발성유기화합물의 유형은 존재하는 상(Phase)의 형태에 따라서 휘발 성(Volatile), 반휘발성(Semi-Volatile), 비휘발성(Non-Volatile)으로 구분하고, 증기압이 10-2 kpa 이상을 휘발성(VOCs), 10-2 ~10-8 kpa을 반휘발 성(SVOCs), 10-8 kpa 이하를 비휘발성(NVOCs)으로 분류한다.[9] 세계보건기구(WHO)에서는 휘발성유기화합물을 비등점에 따라 구분하며, 비등점이 0 ~(50-100 )인 경우 고휘발성(VVOCs), (50-100 )~(240-2 60 )를 휘발성(VOCs), (240~260 )~(380-400 )를 반휘발성(SVOCs), 38 0 이상을 고체상태(POM : Particle-bond Organic Compounds)로 분류하 고 탄화수소류중 레이드 증기압(Reid Vapor Pressure : RVP)이 10.3kPa (1.5psia)이상인 석유화학제품, 유기용제 또는 기타 물질로 정의되고 있 다.[23] 구분 약칭 비등점 포집법(sampling method) 고휘발성 유기화합물 Batch Sampling, VVOC < 0 ~ 50-100 very volatile organic compounds 활성탄에 흡착 휘발성 유기화합물 50-100 ~ VOC 고형 흡착제에 흡착 volatile organic compounds 240-260 반휘발성 유기화합물 240-260 ~ 폴리우레탄 폼에 흡착 SVOC semi-volatile organic compounds 380-400 또는 XAD-2수지에 흡착 고형상태의 유기화합물 POM >380 필터로 포집 particle-bound organic compounds 표 2.1 유기화합물의 분류(WHO) 이러한 휘발성유기화합물은 생활공간인 실내에서매우 많은 종류가 검출 되고 있다. 미국 환경청(EPA)에서는 학교건물의 실내에서 150여 종의 VOCs가 측정되었고 사무소 건물의 경우에는 600여 종류의 VOCs가 측정된 것으로 보고 되고 있다.[23][24] 이렇게 다양한 휘발성유기화합물에 대 하여 종류별로 정량/정성적으로 위해성이나 기준 농도 등을 제시하고 각 각의 특성을 개별적 파악하기는 매우 어려운 실정이며, 각각의 측정, 분 - 4 -
석 및 평가도 쉽지 않은 상황이다. 또한, 휘발성유기화합물들은 상호작용에 의하여 제2의 위해성이 나타날 수 있는 특성을 지니게 되어 각각의 물질에 의한 특성이 파악되더라도 이 에 따른 인체의 화학물질 민감성(MCS : Multiple Chemical Sensitivity) 등을 파악하는 것은 매우 어렵다. 따라서 선진국에서는 휘발성유기화합물 에 대한 특성을 분석 평가할 경우에 위해성이 큰 물질별 제한을 하는 경 우도 있지만 측정평가에 많은 노력과 비용이 소요되고 또한 그 결과에 휘 발성유기화합물의 물질별 상호 작용 특성 등을 평가하기 곤란한 점을 착 안하여 복합화합물질로서 여러 가지 종류의 휘발성유기화합물 농도의 총 합을 총휘발성유기화합물(TVOC : Total Volatile Compounds)로 정의하여 기준설정의 참고자료로 활용하기도 한다.[10] TVOC의 농도를 계측하는 방법에는 여러 방법이 있으나 일반적으로 측정 된 가스 크로마토그램에 의하여 n-헥산(c 6 )에서 n-헥사데칸(c 16 )까지의 범 위에서 검출되는 물질들을 대상으로 이들 농도를 합산한 값으로 산출한 다. 표 2.2는 미국환경청(EPA)의 Method TO-14에서 규정한 약 40종의 독 성 휘발성유기화합물들을 나타내는데, 실내 공기 중에 존재할 수 있는 휘 발성유기화합물은 이외에도 수 백 종이 상으로 매우 다양하며, 물리 화학 적 및 생물학적으로 많은 오염물질들의 발생원이 존재하고 있어 실외공기 와는 매우 다를 수 있다. 실내에서의 휘발성유기화합물 농도는 외부공기 에 비해 최고 100배 이상 높게 나타날 수도 있으며, 주로 톨루엔, 자일 렌, 벤젠, 클로로포름, 아세톤, 스틸렌, 에틸렌옥사이드 등의 물질이 검 출되고 있다. 이들 물질에 대한 실내공기환경 문제는 건물의 준공 후 6개 월 이내의 시기에서 가장 많이 발생되는 것으로 조사되고, 실내공기와 외 부공기에 대한 휘발성유기화합물 농도 비율은 평균적으로 3:1이상으로 나 타난다. 실내오염물질들은 복합적인 배출원에서 기인되고 물질에 따라 배출량은 상당한 편차가 있으며 오염물질의 농도 또한 시간적, 공간적인 분포특성 이 매우 다양하게 나타난다. - 5 -
2.3 포름알데히드(HCHO) 포름알데히드(HCHO)는 자극성 냄새(냄새역치 : 0.8 ppm)를 갖는 가장 간단한 구조의 알데히드로 메타날이라고도 한다. 화학식량은 30.03, 녹는 점 -118.3~-117.8, 끓는점 -19.3 인 가연성 무색 기체로 인화점이 낮 아 폭발의 위험성이 있으며, 살균 방부제로 이용되고 물에 잘 녹아 보통 35~38% 농도의 수용액을 포르말린이라고 한다. 또한, 화학적으로는 반응성이 매우 강한 환원제이며, 많은 물질들(젤라 틴, 아교 등과 같은 단백질)과 쉽게 결합하여 쉽게 중합체를 형성하기 쉬 우며,무수( 無 水 )포름알데히드는 실온에서 쉽게 중합하여 고리모양 삼량체 ( 三 量 體 )트리옥산이 된다. 트리옥산은 황산 등과 가열하면 쉽게 포름알데 히드로 분해되며, 피혁제조나 폭약, 요소계, 멜라민계 합성수지를 만드는 공정 등에 사용된다. 포름알데히드는 자연적으로도 발생되는데 대기중의 탄화수소가 산화되어 생성되는 것으로 죽은 수목이 분해되거나 관엽식물 에서 방출되는 화학물질의 변환으로 생성된다.[11] Compounds(synonym) Formular 1 Freon 12(Dicholorodifluoromethane) Cl2CF2 2 Methyl chloride(choloromethane) CH3Cl 3 Freon 114(1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoroethane) ClCF2CCF2 4 Vinyl chloride(chloroethylene) CH2=CHCl 5 Methyl bromide(bromoethane) CH3Br 6 Ethyl chloride(chloroethane) CH3CH2Cl 7 Freon 11(trichlorofluoromethane) CCl3F 8 Vinylidene chloride(1,1-dichloroethane) C2H2Cl2 9 Dichloromethane(methylene chloride) CH2Cl2 10 Freon 113(1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane) CF2ClCl2F 11 1,1-Dichloroethane(ethylidene chloride) CH3CHCl2 12 cis-1,2-dichloroethylene CHCl=CHCl 13 Chloroform(Trichloromethane) CHCl3 14 1,2-Dichloroethane(ethylene dichloride) ClCH2CH2Cl 15 Methyl chloroform(1,1,1-trichloroethane) CH3CCl3 16 Benzene C6H6 17 Carbon tetrachloride(tetrachloromethane) CCl4 18 1,2-Dichloropropane(propylene dichloride) CH3CHClCH2Cl 19 Trichloroethylene(Trichloroethene) ClCH=CCl2 20 cis-1,3-dichloropropene(cis-1,3-dichloropropylene) CH3CCl=CHCl - 6 -
21 trans-1,3-dichloropropene(trans-1,3-dichloropropylene) ClCH2CH=CHCl 22 1,1,2-Trichloroethane(vinyl trichloride) CH2ClCHCl2 23 Toluene C6H5CH3 24 1,2-Dibromoethane(ethylene dibromide) BrCH2CH2Br 25 Tetrachloroethylene(Perchloroethylene) Cl2C=CCl2 26 Chlorobenzene CH6H5Cl 27 Ethyl benzene C6H5C2H5 28 m-xylene 1,3-(CH3)2C6H4 29 p-xylene 1,4-(CH3)2C6H4 30 styrene(vinyl bebzene) C6H5CH=CH2 31 1,1,2,2-Tetrachloroethane CHCl2CHCl2 32 o-xylene 1,2(CH3)2C6H4 33 1,3,5-Trimethylbenzene(mesitylene) 1,3,5-(CH3)3C6H6 34 1,2,4-Trimethylbenzene 1,2,4-(CH3)3C6H6 35 m-dichlorobezne(1,3-dichlorobenzene) 1,3-Cl2C6H4 36 Benzyl chloride C6H5CH2Cl 37 o-dichlorobenzene(1,2-dichlorobenzene) 1,2-Cl2-C6H4 38 p-dichlorobenzene(1,4-dichlorobenzene) 1,4-Cl2-C6H4 39 1,2,4-Trichlorobenzene 1,2,4-trichlorobenzene 40 1,1,2,3,4,4-Hexachloro-1,3-butadiene C4Cl16 표 2.2 미국 환경청(EPA) TO-14A에서 규정된 독성 VOCs[23] 실내공기 중에서 발생되는 오염물질 중 특히 포름알데히드는 건축물과 관련된 질환을 나타내는 주요한 화학물질로서, 포름알데히드 농도가 1ppm 이하에서 눈, 코, 목의 자극증상, 또한 기관지 천식과도 관련이 있는 것 으로 나타났고, 동물실험에서는 발암성이 있는 것으로 나타났다. 실내에서 포름알데히드 농도는 온도와 습도, 건축물의 수명, 실내 환기 율에 따라 크게 좌우된다. 특히, 지하생활환경에서 발생되는 실내공기중 의 포름알데히드는 건축자재, 상가, 포목점 등에서 많이 방출되어 효과적 인 환기시설의 운영이 요구된다. 또한, 포름알데히드는 실내공기오염의 주요 원인물질로 일반주택 및 공공건물에 많이 사용되는 단열재인 우레아 수지폼(Urea Formaldehyde Foam Insulation : UFFI)과 실내가구의 칠, 가스난로 등의 연소과정, 접착제, 흡연, 생활용품, 의약품, 접착제 등에 의해 발생된다. 1981년에 발표된 Schenke등의 보고서[17]에 따르면 우레아폼을 단열재 로 사용한 주택에 살고 있는 주민을 조사한 결과, 오랫동안 포름알데히드 - 7 -
에 폭로되었을 경우 정서적 불안정, 기억력 상실, 정신집중의 곤란 등을 유발하고 동물실험에서는 폐수종, 비염의 증상이 있는 것으로 나타났다. 포름알데히드에 반복하여 노출될 경우 눈, 코 및 호흡기도에 만성 자극을 일으키며 눈꺼풀에 염증을 유발시키는 것으로 알려지고 있으며, 이에 따 라 미국 등 주요 선진국에서는 학교 및 일반주택에서의 사용을 금지하고 있다. 이상과 같이 포름알데히드는 주로 일반주택 및 공공건물에 많이 사용되 는 단열재인 건축자재, 실내 가구의 칠, 가스난로 등에서의 연소과정, 접 착제 흡연 등에서 발생될 뿐만 아니라, 약, 화장품류 및 음식물의 방부제 로 사용되는 것으로 조사되고 있다. 특히, 건축자재에서 발생된 포름알데 히드는 건축자재의 수명, 실내 온도 및 습도 등에 따라 그 방출량이 좌우 되며, 일반적으로 방출되는 기간은 4.2년 정도로 추정되고 있다. 또한 2 년 미만 주택에서는 15년 이상 주택에서 나타난 포름알데히드의 농도보다 약 3배 이상 높게 측정되어 새로운 주택일수록 그 농도가 높게 나타나고 있다고 한다. 한편, 미국내 주택 유형별에 조사에서는 목재를 사용한 구 식 주택에서는 낮게 측정된 반면, 에너지 효율을 고려하여 새로운 단열재 등을 많이 사용한 에너지 절약형 주택에서 그 농도가 한층 더 높게 나타 났다고 보고 되고 있다. 포름알데히드의 인체에 미치는 영향은 독성 정도에 따라 흡입, 흡수, 피부를 통한 경로로 침투되고, 이중에서 흡입에 의한 독성이 가장 강하게 나타나는 것으로 알려져 있다. 표 2.3은 포름알데히드(HCHO)의 농도에 따 른 인체영향을 나타낸 것이다. - 8 -
농도(ppm) 인체영향 0.04 민감한 아이들의 아토피(선천성 과민증)성 피부염이 생기고 신경 조직의 자 극이 시작 0.2 눈의 자극이 감지됨 0.25~0.33 호흡기 장애가 나타남 0.1 눈, 코, 목의 자극이 감지됨 0.5 목의 자극으로 불쾌감을 느낌 2.0~3.0 눈의 자극에 의한 고통을 느낌 기관지 천식이 있는 사람들에게는 천식 발작유발 10~20 기침, 폐의 압박, 머리가 무거움, 심장박동이 빨라짐 폐 체액이 집적, 폐의 염증, 사망 50~100 입으로 마실 경우, 구강, 목, 복부의 맹렬한 고통, 구토, 설사, 현기증, 경련, 의식불명 표 2.3 포름알데히드의 인체 위해성[13] 2.4 기타 오염물질 세계보건기구(WHO)에서는 유럽연합(EU)과 공동으로 작성한 공기질 가 이드라인 을 기초로 1997년 Expert Task Force회의에서 공기질 가이드 라인(Guideline for Air Quality)을 제정하였다. 공기질 가이드라인에서 는 주요한 오염물질과 발생원을 정하였으며, 오염물질의 발생원에서는 실 외, 실내 실외, 실내의 3분류로 구분하였다.[21] 표 2.4는 WHO와 EU가 제정한 공기질 가이드라인에서 규정한 주요 오염 물질과 그 발생원을 나타낸다. 이중에서 앞에서 살펴본 휘발성유기화합물 과 포름알데히드 외에도 일반적인 건축 공간 내에서 발현할 수 있는 주요 한 실내공기 오염물질로는 담배연기에서 나오는 다환 방향족 탄화수소 (PAHs)와 라돈, 석면, NH3, 분진(PM10), 미생물 등을 들 수 있다. 이처럼 다양한 오염물질 중에 최근 실내공기오염의 주요 요인으로 새롭 게 주목을 받고 있는 것들로는 생물학적 요인들로써 집먼지 진드기, 곰팡 이, 박테리아, 바이러스, 애완동물의 분비물 꽃가루 등이 있다. - 9 -
구분 주요 오염물질 발생원 SO 2, SPM/RSP 연료의 연소, 용광로 O 3 광화학반응 실외 화분(꽃가루) 나무, 풀, 잡초, 식물 Pb, Mn 자동차 Pb, Cd 공업배출 VOCs, PAH 석유화학제품, 불완전연소의 연료에서의 증발작용 NOx, CO 연료의 연소 CO 2 연료의 연소, 대사작용 수증기 생물적 활동, 연소, 증발 실내 실외 휘발작용, 연료의 연소, 도료, 대사작용, 살충제, 방향 VOCs 제 포자 균류 라돈 나무, 건축재료, 물 포름알데히드 절연재료, 가구, 담배연기 석면 난연성 물질, 절연 재료 NH 3 대사작용, 콘크리트 실내 PAHs 담배연기 VOCs 접착제, 용제, 요리, 화장품 먼지 인체, 구조체 및 건축마감재 등 알레르기 애완용 동물의 털, 진드기 미생물 전염병 표 2.4 WHO와 EU에서 정한 실내공기오염의 주요 오염물질과 발생원[23] 실내 공기 오염원 실내 오염물질 가정생활용품 소비로 인한 실내 오염물질 세정제와 왁스 입자상 물질 욕실 세정제(에어로졸 형태) 비금속물질류(phosphate, 다른 비활성 고체) 창문 세정제(에어로졸 형태) 액상 분말 세정제 휘발성 유기화합물질 주방용 세제 방향족 탄화수소류(toluene, p-dichlorobenzene) 특정 오염 제거제 염소계 탄화수소류(perchloroethylene; methylene chloride; 1,1,1-trichloroethane) 바닥 청소용 액체 왁스 알코올류 가구용 왁스, 방취제 케톤류(acetone, methyl ethyl ketone) 세공가구 왁스 알데히드류(aldehyde) 오븐 세정제 에스테르류(alkyl ethoxylate) 페인트와 관련된 제품 입자상 물질 페인트(기름, 우레탄, 아크릴) 금속류(lead, mercury, chromium) 광택제(니스)와 셀락(도료) 나무색소 휘발성 유기화합물질 페인트 희석제 방향족 탄화수소류(toluene) 페인트붓 세정제 지방족 탄화수소류(n-hexane, heptane) 페인트 제거제 염소계 탄화수소류(methylenechloride, propylene dichloride) 알코올류/케톤류(methyl ethyl ketone, methyl - 10 -
살충제 바퀴벌레, 벼룩 살충제(분말, 액상, 스 프레이) 곰팡이 제거제 가정의 화분에 쓰이는 살충제 나방 살충제 쥐약, 살균제(가정소독) 접착제 고무시멘트 플라스틱 접착제 바닥 타일 접착제 세라믹 접착제 카페트 접착제 다목적 접착제 화장품/개인 신체 보호용품 향수 개인용 방취제(스프레이, 고체) 파우더(활석) 샴푸와 비누 아세톤 헤어스프레이 자동차 제품 수압용 액체 자동차 오일 가솔리 자동차 세척제 자동차 왁스 기호용품 목재 충진제(wood fillers) 가구용품과 옷제품 카펫트/실내 장식가구 플라스틱가구 isobutyl ketone) 에스테르류(ethylacetate) 에테르류(methylether, ethyl ether, butyl ether) 입자상 물질 비금속류(sulfur, lime) 휘발성 유기화합물질 지방족/방향족 탄화수소류(kerosene/xylene) 염소계탄화수소류(chlordane, p-dichlorobenzene, heptachlor, chloropyrifos, diazinon) 케톤류(methyl isobutyl ketone) 유기황/인화합물(malathion) 휘발성 유기화합물질 지방족 탄화수소류(hexane, hepane) 방향족 탄화수소류 염소계 탄화수소류 알코올류 유기 질소 화합물(amine) 케톤류(acetone, methyl ethyl ketone) 에스테르류(vinyl acetate) 에테르류 휘발성 유기화합물질 알코올류(propylene glycol, ethyl alcohol, isoproryl alcohol) 케톤류(acetone) 알데히드류(formaldehyde, acetaldehyde) 에스테르류 에테르류(methylether, ethylether, butylether) 휘발성 유기화합물질 지방족 탄화수소류(kerosene, mineral spirits) 방향족 탄화수소류(benzene, toluene, xylene) 염소계 탄화수소류(perchloroethylene) 알코올류(ethyleneglycol, isopropyl alcohol) 케톤류(methylethylketone) 아민류(triethanolamine, isopropanolamine) 휘발성 유기화합물 지방족 탄화수소류(kerosene, hexane, heptane) 방향족 탄화수소류(toluene, xylene, benzene) 염소계 탄화수소류(methylene chloride, ethylene chloride) 알코올류(ethanol, methanol, isopropyl alcohol) 알데히드류(formaldehyde, acetaldehyde) 케톤류(methyl isobutyl ketone, acetone) 에스테르류(di-(2-ethylhexyl)phthalate(DEHP) 에테르류(ethylene glycol ether) 아민류(ethylene diamine) 휘발성유기화합물 방향족 탄화수소류(styrene) 염소계 탄화수소류(vinyl chloride) - 11 -
샤워 커튼 알데히드류(formaldehyde) 자킷 에테르류/에스테르류(DEHP) 매트리스 빌딩에서의 오염원 건축자재 입자성 물질 압축목재품 섬유류(fiberglass, asbestos) 건축 접착제 휘발성 유기화합물 절연체 지방족 탄화수소류(n-decane, n-dodecane) 플라스틱 파이프 방향족 탄화수소류(toluene, stylene, ethylbenzene) 비닐, 플라스틱 도배지(vinyl or plasti 염소계 탄화수소류(vinyl chloride) c wall coverings) 알데히드류(formaldehyde) 케톤류(2-propane, 2-butanone) 에테르류 에스테르류(urethane, ethylacetate, DEHP) 방사능 오염물질 라돈(radon) 난방, 환기, 에어컨 시스템 무기 가스류 연소(탄소연료)장치의 공기조절기 이산화황, 이산화질소, 일산화탄소, 이산화탄소 (SO 2, NO, CO, CO 2) 입자상 물질 비금속류(fiberglass, molds, smoke) 휘발성 유기화합물질 지방족 탄화수소류(methane) 다환방향족 탄화수소류 벤조(에이)파이렌(benzo(a)pyrene) 자동차 사고 무기가스류 자동차 배기가스 이산화황, 이산화질소, 일산화탄소, 이산화탄소 자동차 차고에 저장된 화학물질(살충 입자상 물질 제, 페인트, 유기 용제, 가솔린) 금속류(lead, nickel. platinum, palladium) 휘발성 유기화합물질 방향족 탄화수소류(benzene) 염소계 탄화수소류, 그 외 대체 탄화수소류 다환방향족 탄화수소류 벤조(에이)파이렌(benzo(a)pyrene) 연소시설 무기가스류 환기장치가 불량한 난방시설(등유,gas) 이산화황, 이산화질소, 일산화탄소, 이산화탄소 요리용 가스 스토브 휘발성 유기화합물질 목재 사용 스토브와 벽난로 지방족 탄화수소류(propane, butane, isobutane) 다환방향족 탄화수소류 벤조(에이)파이렌(benzo(a)pyrene) 방사능 오염물질 라돈 알데히드류 아세트알데히드(acetaldehyde), 아크롤레인(acrolein) 개인 오염원 담배연기 인간과 생물학적 기원 3800가지 이상의 화합물을 포함 무기가스류, 금속류, 입자상 물질류, 방사능 오염물질류, 휘발성 유기화합물질류, 유기질소 화합물, 케톤류, 다환방향족 탄화수소류 무기가스류 - 12 -
동물 배설물 암모니아(ammonia) 애완 동물 입자상 물질 실내 식물(포자, 꽃가루) 비금속류(dander, feces) 대사 산물 휘발성 유기화합물질류 병원체(병을 일으키는 미생물 또는 물 지방족 탄화수소류(methane) 질) 방향족 탄화수소류(toluene) 알데히드류(acetaldehyde) 실외 오염원 토양, 암석류 방사성오염물질 라돈 가스 실외 공기 무기가스류 산업적 방출 이산화황, 일산화탄소, 이산화질소, 오존 오염된 지하수 자동차 배기가스 입자상 물질류 금속류, 비금속류(fiber) 휘발성 유기화합물질 지방족 탄화수소류 방향족 탄화수소류 염소계 탄화수소류 알데히드류와 케톤류 알코올류, 에스테류, 에테르류 유기 질소 화합물 유기인/황 화합물류 수돗물 방사능 오염물질류 라돈 가스 샤워, 목욕, 기타 물을 사용하는 동안 휘발성 유기화합물질 휘발성 유기화합물질의 휘발 염소계 탄화수소류(1,1,1-trichloroethane, chloroform, trichloroethylene, tetrachloroethylene) 습도 관련 입자상 물질 석면과 무기물(minerals), 생물학적 오염물질 오염된 지표수 방사능 물질류 라돈(radon) 휘발성 유기화합물질 표 2.5 실내 오염원과 오염물질[23] - 13 -
3. 실내 환경이 인체에 미치는 영향 3.1 빌딩 관련 질환 빌딩증후군(Sick Building Syndromes ; SBS)은 명확한 원인이 없으며, 의학적인 검진을 통해서 특별히 나타나지 않는 급성적 불만 호소를 총칭 하며, 노출집단에서 최소한 20%의 사람들이 눈, 코 등의 염증, 두통, 피 로, 무기력 등의 지속적인 증상을 경험했고, 특정 원인은 확실히 알려진 바 없으며, 특정 실내 환경을 떠나 노출이 중단되는 경우 증상이 호전된 다. 이러한 증상의 호소는 특정한 장소에 국한되거나 건물 전체에 넓게 퍼져있을 수도 있다. 빌딩증후군은 다음과 같은 원인이 관련되어진다.[7] - 낮은 농도에서 다수 오염물질의 복합적인 영향 - 다른 환경적인 스트레스 요인들(과난방, 낮은 조명, 소음 등) - 인간공학적 자극(컴퓨터 작업시 적당한 의자의 높이) - 일과 관계된 신체적 스트레스 요인(번잡함, 실험실 관리상 문제) - 알 수 없는 요인들 종종 이 증상은 새 건물 또는 환기가 불량한 건물에서 발생한다. 의심 되는 원인물질로는 연소 생성물, 가정용 화학제품, 생물학적인 요소, 그 리고 가구에서 방출되는 증기나 배출물 등이다. 반복 노출로 인한 주된 증상은 눈, 코, 인후의 자극이다. 일부 빌딩 관련 질환은 비특이적인 증상을 나타내는 빌딩증후군과는 대 조적으로 명확한 진단기준과 일반적으로 받아들여지는 인과관계가 잘 정 립되어 있다. 그러나 이들 질환은 노출지역을 벗어남으로써 증상이 호전 되지는 않으므로 치료가 요구된다. 이러한 질환을 BRI(Building-Related Illness)라고 일컫는다. 즉, BRI는 건물 공기에 대한 노출로 인해 야기된 질병을 지칭하는 것으로 증상의 진단이 가능하며, 공기중에 있는 물질에 직접적인 원인이 있는 질병을 뜻한다. BRI의 예로서는 레지오넬라 질환 (Legionnaires' disease), 과민성 폐렴(hypersensitivity pneumonitis), - 14 -
가습기 열병(humidifier fever)등이 있다. Legionella 균은 주요 호흡기 질병의 원인균 중 하나로써 미국, 캐나 다, 영국, 독일의 병원에 입원한 폐렴 환자의 1~13%를 차지하는 흔한 균 이며, 장시간, 경우에 따라서는 1년까지도 물속에서 생존하는 균으로 알 려져 있다. Legionella균에 의한 전염병은 주로 여름과 초가을에 흔히 발 생한다. 가정과 사무실에서 Legionella균의 발생원은 오염된 공기를 순환 시키는 강제 기류 난방장치, 가습장치, 저수조, 온수장치, 온욕조, 증발 기, 분무기 등이며 외부 오염원으로는 주로 냉각탑과 기화 응축기 등에서 발생하고 심지어는 음용수에서도 검출된다. Legionella pneumophila균에 의한 질병으로는 재향 군인병(Legionella's disease)이 있는데, 이는 접 촉에 의해 감염되는 것이 아니라 토양에서 공기 또는 물속에서 공기중으 로의 전이에 의해 실내외로 확산된다. 이 질병은 매우 심각한 전신성 질 환으로 폐, 위장관, 중추신경계, 신장에 이상을 일으킨다. 특징으로는 낮 은 발병율(2~3%)과 긴 잠복기(4~5일), 심한 폐렴 증상을 나타내고 반드시 입원하여 치료받아야 하며 환자 중 약 2~3% 정도는 사망에 이르게 할 수 있다. 과민성 폐렴은 고농도의 알레르기 유발물질에 직접 노출되거나 저농도 에 지속적으로 노출될 때 발생한다. 이와 같이 과민성 폐렴을 유발시키는 알레르기 물질은 가정이나 사무실의 환기장치내 themophilic actinomy c etes(박테리아)이고, Asperyillus, Pencillium,Alternaria등과 같은 곰 팡이와도 연루된다. 질병을 일으키는 물질과는 상관없이 질병의 증상과 진행은 항상 비슷하다. 알레르기 유발물질에 대한 저농도 노출은 확실한 증상을 나타내지는 않지만, 시간이 지난 후에는 질병에서 회복되기 힘든 상태로 진행되기도 한다. 이 질환의 급성 감염은 독감과 비슷한 증상을 보이는데 오한, 발열, 마른기침, 단숨(shortness of breath), 흉부 압 박, 피로 등의 증상을 나타내고, 노출후 4~6시간 내에 전형적 증상이 나 타나며, 12시간에서 10일정도 증상이 지속된다. 약 한달 정도 지나면 증 상이 호전된 후 폐기능이 정상으로 돌아올 수 있지만, 계속적인 재감염시 - 15 -
에는 폐에 섬유화 반응이 점차적으로 진행되면서, 비가역적 폐섬유증이 나타나고 폐부전이 뒤따르면서 심한 경우에는 사망에 이르기도 한다. 가 습장치에 의한 열병은 일반적으로 알레르기 반응에 의해 생기는 일종의 폐렴으로 이것은 아메바, 세균, 곰팡이와 관련이 있는데, 세균 중 Bacillus subtilis, 아메바 중 A. polyphaga와 N.gruberi, 세균성 내독 소가 특히 중요하다. 이런 물질들의 발생원은 가습장치, 에어컨, 온천, 수족관등이다. 이러한 질병의 증상은 독감과 비슷하고(오한, 근육통, 권 태감), 뚜렷이 폐와 관련된 증상이 없이 열이 난다. 증상은 노출 후 4~8 시간 내에 나타나고 보통 24시간 내 자연적으로 치유된다. 3.2 면역 및 기타 과민반응 알레르기 또는 과민반응은 면역계의 과다반응으로, 어떤 물질이 알레 르기 반응을 일으키기 위해서는 그 물질이나 그 물질의 대사체가 hapten (항체의 특정 결합기와 반응하여 항원-항체 반응을 일으키는 물질)으로 작용해야만 하고, 항체 형성을 위해 내인성 단백질과결합해야만 한다. 이 와 같은 알레르기성 물질이 항체형성을 유도하여 항원-항체반응을 나타내 고 그 결과가 알레르기로 발현된다. 알레르기는 다양한 면역학적 과정에 의해 매개되는 흔한 반응이다. 알레르기를 일으키는 물질을 알레르기 유 발물질(allergens), 또는 항원(antigens)이라 부르며 airborne allergen 은 공기에 의해 옮겨 다니는 알레르기 유발물질을 의미한다. 가장 흔한 알레르기 질환으로는 천식, 알레르기성 비염과 아토피성 피 부염을 들 수 있으며, 이러한 알레르기 질환은 유전적인 인자와 환경적 요소의 상호작용으로 발생할 수 있다. 알레르기성 천식의 특징으로는 기 관지 경련과 기관 점막의 부종, 기관지 점액의 축적, 또는 이런 증상들의 복합증이 나타나기도 한다. 또한 기도가 좁아지거나 점액이 생겨 기도를 막기도 한다. 전형적인 증상으로는 숨이 짧아지고, 재채기, 코가 가렵고, 콧물이 나온다. 지속적인 감염으로 인해 기도가 좁아지기도 하는데 이것 - 16 -
은 단시간 내에 쉽게(자연적으로나 치료를 통해서)치유된다.[13] 알레르기성 비염은 그 원인을 제거하면 쉽게 회복되는 급성 질환으로 발병률은 약 15%이다. 특징으로는 비점막의 확장과 부종, 점액 분비가 있 고, 전형적 증상으로는 재채기, 가려움, 콧물의 과다, 코막힘이 있다. 합 병증으로 결막염(과민증, 가려움, 충혈)이 나타나기도 하며 sinuses와 유 스타키오관이 막혀서 2차 세균감염을 일으킬 수도 있다. 위와 같이 알러 지 질환에 관여하는 실내공기오염물질은 주로 집먼지 진드기, 곰팡이, 기 타 미생물과 생물의 잔해 등이다. 알레르기성 비염이나 알레르기성 천식 같은 알레르기성 질환을 일으키는 주원인은 집먼지 진드기로써 집먼지 진 드기의 분비물내에는 호흡시 흡입될 정도로 작은 알레르기 유발물질이 있 을 수 있다. 인체에 유해한 알레르기 물질 중 호흡시 흡입되는 크기는 약 0.8~1.4μm정도이다. 거미류의 하나인 집먼지 진드기는 길이가 약 300μm정 도로 가정의 어느 곳에서나 존재할 수 있고, 주로 침대의 매트리스나 이 불, 천 덮개를 씌운 가구에서 발견되며, 반투명하여 육안으로 관찰하기는 어렵다. 가장 흔한 종류로는 Dermatophagoides pteronyssinus(유럽)와 D.farinae(북미)가 있다. 이러한 집먼지 진드기는 습도와 음식에 따라 그 증식 정도가 달라지는데, 25 의 온도와 45%이상의 상대습도에서 잘 자라 며, 그 이하의 조건에서는 잘 증식하지 못한다.[14] 곰팡이는 키틴질이나 셀룰로이드로 되어있는 단단한 세포벽을 가진 균 사체로 엽록소가 없는 진핵 생물의 한 그룹(100,000종정도)이다. 곰팡이 의 주종은 Zygomycetes, Ascomycetes, Basidomycetes(Fungi Imperfecti) 가 있다. 실내 공기의 질적 측면에서 보면 가장 중요한 종류는 Aspergillus, Cladosporium, Alternaria, Penicillium과 실내에서 흔히 발견되는 saprophytes등이 있다. 습한 유기물은 곰팡이 성장에 좋은 조 건이 되는데, 실내에서는 양탄자 속이나 덮개 천, 나무, 콘크리트, 페인 트를 칠한 벽지, 타일위의 비누거품, 자기 표면 등의 습기가 많은 무생물 유기체 표면이 좋은 조건으로 알려져 있다. 또한 가습기나 에어컨은 곰팡 이가 번식하기에 좋은 환경이다. - 17 -
실내에 곰팡이가 가장 잘 생기는 장소로는 욕실(31%), 거실(18.4%), 방 /밀실(16.5%), 침실(11.7%)순이었고 가장 잘 생기는 매체로는 카페트 뒷 면과 걸레받이(53.5%), 나무 바구니(17.5%), 벽, 천장, 창틀(13.6%), 물 이 계속 새는 배관(20.4%), 지붕이 새거나 구조적 문제가 있는 곳(10%)으 로 보고된 바 있다. 알레르기를 예방하기 위해서는 포자와 인체 호흡기관과의 접촉을 피하 고 기도를 깨끗이 하는 것이다. 또한 곰팡이에 민감한 사람은 실내에서 곰팡이 증식을 최대한 제거하도록 노력해야 한다. 또한 알레르기 환자가 집에서 나무나 꽃 등을 키우는 것은 좋지 않다고 하는데 그 이유는 그것 들이 알레르기 유발물질로 작용하는 부생곰팡이의 먹이가 될 수 있기 때 문이다. 곤충의 분비물 또한 알레르기 반응을 일으키는 유력한 물질이다. 바퀴 벌레의 분비물은 중요한 알레르기 유발 물질이며, 가축이나 애완동물, 특 히 고양이, 개, 토끼, 기니아 피그, 새, 말 등도 알레르기성 비염과 천식 발병의 주요 원인이 될 수 있다. 또한 동물의 비듬, 털의 단편, 침(고양 이의)등도 알레르기 유발물질의 원인이 된다. 동물의 비듬은 아주 유력한 감작제로서 매우 민감한 사람은 이런 물질과의 직접적 접촉으로 알레르기 성 습진이나 담마진(두드러기)등이 생긴다. 새(잉꼬새와 비둘기)의 분비 물 또한 알레르기성 비염, 천식, 과민성 폐렴을 일으킬 수 있다.[19] 알러지성 천식이외에도 비알레르기성 천식에 관여하는 실내공기 오염물 질로는 환경 담배연기(Environmental tobacco smoke ; ETS), 오존과 연 소장치에서 발생하는 연소 가스 등이 존재한다. ETS는 어린이 천식의 위 험인자이고, 이미 천식을 앓고 있는 어린이의 경우, 만성적으로 감염된 기관지를 자극함으로써 증상을 더욱 악화시킨다. 천식을 포함한 ETS에 의 한 많은 건강장해는 어린이에 있어 발병위험이 높다. 이는 어린이는 육체 적으로 성숙하지 않은 상태이고, 성인보다 호흡율이 높으며, 어린이 실내 환경에 대한 적절한 관리가 이루어지고 있지 않기 때문이다. 오존은 천식 과 같은 만성 호흡기계 질환을 악화시킬 수 있으며, 호흡기계 감염에 의 - 18 -
한 인체 방어기전을 약화시킬 수 있다. 이러한 오존에 대한 민감성은 사 람마다 다양하지만, 기존에 호흡기 질환을 가진 사람은 이로 인해 더욱 위해도가 증가할 수 있다. 연료를 태울 때 발생하는 연료성 오염물질은 일산화 탄소, 질소산화물과 입자상 물질이 존재한다. 이외에도 연료나 연 소기구에 따라 탄화수소류, 알데히드와 아황산 가스등이 포함된다. ETS도 연소성 오염 물질 중의 한 그룹이다. 이들 연소성 오염물질들은 연소기구의 종류, 설치형태, 유지, 환기와 연료형태에 따라 발생량이 상이하다. 이들 연소성 오염물질들중 특히 이 산화 질소와 아황산 가스는 천식환자에 있어 호흡기계 자극이나 호흡곤란 을 유발시키고, 입자상 물질의 경우는 폐기능의 저하를 가져오기도 한다. 연소 중에는 수증기가 발생되는데, 이는 오염물질은 아니지만 습도를 높 이고 표면을 젖게 하기 때문에 집먼지 진드기, 곰팡이 및 박테리와 같은 미생물 증식에 좋은 조건을 형성하기도 한다. 앞에서 살펴본 바와 같이 알러지 질환에 관여하는 실내공기오염물질은 주로 집먼지 진드기, 곰팡이, 기타 미생물과 생물의 잔해 등으로 이들의 인과 관계는 비교적 잘 정립(priority causality)되어 있는 경우로 대부 분의 인체 영향은 유해하지만 다행히도 유병율은 낮은 편이다. 그러나 WHO에서는 이들 원인물질에 대한 기준치나 권고치를 마련하고 있는 상태 이지만, 우리나라의 경우는 인과관계가 잘 정립되어 있는 경우임에도 불 구하고 법적 규제조치는 전혀 없다. 알러지성 천식이외에도 비알레르기성 천식에 관여하는 환경담배연기(E nvironmental tobacco smoke; ETS 또는 Secondhand smoke), 오존과 연소 장치에서 발생하는 가스등을 포함하는 실내공기오염물질은 기존의 천식환 자의 경우 증상을 악화시킬 수 있으나 천식발생과의 인과관계는 가정되었 으나 증명되지 않은 영향(hypothetical or potential causality)으로 간 주한다. 이와 같이 potential causality가 성립되는 경우 WHO는 ALARA(a s low as reasonably achievable)와 같은 precautionary principle"을 적용하고 있다.[20] - 19 -
3.3 호흡기계 영향 호흡기계 영향으로는 천식과 알레르기가 포함되기도 하지만 이 부분에 서는 호흡기계 기능과 관련된 기타 영향들을 언급하고자 한다. 이산화질소의 경우는 상대 위해도(relative risk)는 적을지라도 노출되 는 사람이 많을 경우 기여 위해도(attributable risk)는 높아지므로 공중 보건학적인 측면에서 중요한 오염물질 중 하나이다. 자극적인 냄새와 부 식성이 있는 강한 산화 가스로써 동물실험에서 급성과 만성 노출로 인해 생물학적 변형과 폐 조직에 손상을 주는 것으로 나타났으며 0.2ppm의 낮 은 농도에서도 30분간 노출되었을 때 생물학적 변형을 유발시켰다. 일반 적으로 호흡에 의해 NO 2 노출농도의 80~90%가 체내로 흡수될 수 있으며, 많은 연구에서 2ppm 이상의 NO 2 농도가 건강한 성인의 폐기능을 약화시키 거나 상당히 변화시킬 수 있다고 하였다. 천식환자는 약 0.5ppm의 NO2 농 도에서 반응하였고 0.5ppm 이하에서 폐기능이 감소하는 것으로 보고 되었 다.[7] 보건학적으로 분진으로 인한 건강 장애는 호흡기계 침투율과 분진의 독 성에 의해 결정된다. 이 때 호흡기계 침투율의 입자의 크기와 상당히 밀 접한 관련성을 지닌다. 입자의 크기가 작은 미세분진은 상기도에서 인체 자체의 방어기전에 의해 걸러지지 않고 폐포까지 침착될 확률이 높고 체 내 체류시간도 몇 주에서 몇 년이 될 수 있다. 따라서 미세분진의 경우는 입자 크기가 큰 분진에 비해 인체에 유해 영향 을 훨씬 더 미칠 수 있다. 또한 이러한 분진은 호흡기계 자체 정화기전을 방해하고 좀 더 독성이 강한 물질을 제거하는 작용을 방해하거나 느리게 한다. 따라서 미세분진의 경우는 인체 내 침투될 확률이 높을 뿐만 아니 라 호흡기계 정화기전을 둔화시키고, 분진 내 독성물질이 흡착되어 있는 경우는 위해성이 증가될 수 있다.[12] 곰팡이, 포자 및 다른 생물체의 호흡기계 영향은 감염성 질환과 관련되 어진다. 가정에서 이러한 생물학적 오염물질에 노출되는 사람은 비교적 - 20 -
많지만 이들 오염물질에 의한 감염성 질환을 평가하기는 수월하지 않다. 3.4 신경 및 감각 영향 일반적으로 인식되는 실내공기질은 자극이나 냄새에 의해 결정된다. 실 내공기오염 물질이 피부나 점막에 노출되면, 감각기관에 영향을 미치고 조직에 변화를 초래할 수도 있다. 즉 자극은 감각세포의 직접적인 자극으 로 인해 초래되고, 피부나 점막세포 또는 조직의 변화는 자극으로 초래된 다. 많은 실내공기오염물질은 냄새에 대한 역치가 존재한다. 냄새는 실내공 기질과 관련하여 건물에서 빈번하게 발생한다. 그러나 냄새 자체로는 무 해한 특성 때문에 영향에 대한 인과관계는 이차적인 것으로 간주한다. 실내공기 중 신경독성물질의 노출로 인한 인체 영향의 발생율을 추정하 는 것은 어려운 일이다. 몇 가지 실내공기 오염물질에 단독으로 아니면 혼합형태로 고농도에서 노출되면 신경독성을 나타내는 것은 사실이지만 실내공기와의 관련성은 명확하지 않다. 실내공기 오염물질 중 자극에 관여하는 물질로는 유기물질, 포름알데히 드와 이산화탄소등이다. 그리고 신경 독성을 유발시킬 수 있는 물질은 유 기물질과 살충제이다. 미국 EPA의 보고서에 의하면, 실내공기 중 1ppb이 상의 농도로 존재하는 유기물질은 250가지가 넘고, 실외공기에서 확인된 휘발성 유기물질은 900가지가 넘는다. 이런 유기물질들은 건축자재, 소비 재, 가구, 살충제, 연료로 사용되는 거의 모든 물질에 포함되어 있다. VOCs로 오염된 음용수(특히 우물물)는 샤워, 목욕, 요리등에 사용될 때 실내공기 중으로 휘발되어 인체노출의 원인이 되기도 한다. 일반적으로 저농도나 중등농도의 VOCs 노출에 따른 인체 영향에 대한 자료는 매우 미 흡한 상태라 할 수 있다. 대부분의 VOCs는 중추신경계 억제 작용을 나타 내고, 눈과 호흡기계를 자극하며, 눈, 피부, 호흡기계, 심장에 과민반응 을 일으키기도 한다. 고농도 노출에서는 간과 신장에 손상을 입히기도 한 - 21 -
다. VOCs 노출에 대한 증상(용량에 따라 다르지만)은 피로감, 두통, 졸 음, 현기증, 무력감, 관절통, 말초신경 마비 내지는 자통, 도취감, 흉부 압박, 불안감, 눈의 침침함, 피부 과민증, 눈과 호흡기계의 과민증, 심부 정맥 등이 있다. Solvent encephalopathy(용매성 뇌장애) 라는 말은 VOCs노출에 의해 나타나는 제 증상(두통, 흥분, 집중력 감퇴 등)을 일컫 는다. 또한 VOCs의 노출은 빌딩증후군(Sick Building Syndrome)의 전형 적인 증상을 나타낸다.[13] 포름알데히드(HCHO)는 잘 알려진 자극제이면서 노출 농도 및 기간에 따 라 자극에 의한 영향은 빈번하고 심각해진다. 증상으로는 코의 따끔거림, 인후 건조, 인후염을 포함한 상기도 자극 등이 있고, 또한 눈물, 작열감, 따가움 등의 증상이 동반되기도 한다. 노출정도가 개인에 따라 다르지만 노출 후 불과 몇 분만에 이런 증상이 나타나기도 하며, 고농도의 HCHO를 흡입하게 되면 하기도 자극과 기침, 흉부 당김, 천명 등의 폐기능 이상이 나타난다. 또한 피부의 노출로 인한 영향은 과민증, 알레르기성 피부염, 두드러기가 나타난다고 보고되었다. CO 2 는 무색, 무취의 가스로 호흡기를 자극하기도 하지만 환기수준의 지표로 이용되기도 한다. WHO에서는 포름 알데히드와 자극에 대한 영향은 priority causality, 유기물질 물질과 이 산화탄소는 secondary causality(인과관계가 정확하지 않고, 실내공기 오염물질에 대한 노출로 인한 유해영향이 심각하지 않거나 가역적인 영향 을 나타내는 관계)로 규정하고 있으며, 유기물질과 살충제의 신경독성과 관련해서는 potential causality로 규정하고 있다.[19] 3.5 암 및 유전자 독성 폐암은 높은 치명율을 지니는 매우 심각한 질병이다. 이는 실내공기오 염으로 인한 호흡기계 질환 또는 알레르기 또는 자극영향을 받는 사람들 의 수보다 매우 적지만 회복이 불가능한 비가역적인 영향이기 때문에 중 요하게 다루어진다. 이미 잘 알려진 것처럼 실내공기오염물질 중 암을 유 - 22 -
발시키는 물질로는 유기가스와 증기, 라돈, 석면, 다환 방향족 탄화수소 류, 살충제, 질소아민류, 포름알데히드 등이 있다.[13] 유기 가스 및 증기상 물질은 휘발성 유기오염물질과 ETS를 들 수 있는 데 ETS내에는 약 3,800여종 이상의 화학물질이 함유되어 있으며, 발암성, 돌연변이성, 기형성 물질들을 포함하고 있다. 흡연자와 함께 사는 비흡연 배우자가 비흡연자의 비흡연 배우자보다 폐암 발생 위해도가 약 30%정도 더 높을 수 있으며, 폐암에 걸린 비흡연자 중 약 20% 이상이 담배 연기의 노출로 기인할 수도 있다고 한다. 실내에 존재하는 많은 VOCs가 인체 발암 물질(benzene), 또는 동물 발 암물질(carbon tetrachloride, chloroform, trichloroethylene, tetrach loroethylene, p-dichlorobenzene)로 알려져 있다. 1,1,1-trichloroetha ne, styrene, α-pinene 등의 물질은 돌연변이 유발물질이면서 발암 가능 물질이다. 라돈은 이미 잘 알려진 인체 발암물질이기 때문에 무엇보다도 우선 순 위에 있는 관리대상물질로서 토양이나 암석등에 존재하는 우라늄의 자연 적 붕괴로 생성되며, 건물의 균열을 통해 실내공기로 유입된다. 또한 소 아백혈병 발생에 영향을 끼치는 것으로 보고되었고, 성인보다 아동기에 노출되는 경우 발암 위험성이 더 높은 것으로 보고되고 있다. 그리고 흡 연자가 비흡연자에 비해 라돈의 노출로 인한 폐암 발생 위해도가 매우 높 으며, 미국의 경우 폐암 발생의 중요한 기여 인자가 흡연이고 그 다음이 라돈으로 폐암 발생에 중요한 역할을 하고 있다. 환경 중 라돈에 대한 인 체 위해성은 라돈 4pCi/l에 노출될 경우 흡연자가 하루 담배 1갑을 태우 는 것과 같은 정도의 위해성을 가진다고 보고 되어졌다.[13] 석면은 단열재나 내화재의 용도로 건축자재에 널리 사용되고 있으며, 학교나 공공건물뿐만 아니라 일부 주거지역의 실내공기 중에서 검출되고 있으며, 눈에 보이지 않을 정도로 작은 석면 조각들이 위험하다. 이들 석 면은 즉각적인 증상은 없으나 호흡기를 통해 폐에 보유되고 축적되었다가 폐암이나 중피종같은 비가역적인 영향을 나타낸다. EPA의 경우, 앞으로 - 23 -
30년 동안 학교에서 석면에 노출된 미국내 아이들의 경우, 석면으로 인해 조기 사망할 확률은 1,000명으로 추산할 정도로 학교 실내공기내 석면이 중요한 관심을 불러 일으켰다. 유기물질의 불완전 연소에서 생성되는 다환방향족 탄화수소류(Polycyclic aromatic hydrocarbons; 이하 PAHs)는 수백가지의 화합물이 혼합되어 존 재하는 대표적인 복합물질로써 인체에 암을 유발시킬 수 있다. 우리나라 상황과는 차이가 있지만 EPA조사에 따르면 일반 가정의 약 91%가 살충제를 사용하며, 일반적으로 잔디나 나무, 관목, 꽃, 야채 등의 해충을 없애기 위한 목적과 사람들이나 애완동물이 모기나 기생충, 파리, 진드기, 벼룩, 그 밖의 해충에 물리는 것을 예방하기 위한 용도로 사용한 다고 보고하였다. 살충제에 의한 건강 영향중 발암성, 돌연변이성과 잠재 적인 기형 발생은 중요한 관심사항이다. 일부 동물 실험과 단기 연구에서 많은 살충제가 발암 물질이며 유전독성물질일 가능성이 있다고 하였으나, 이들 인과관계를 뒷받침할 만한 자료가 충분하지 않다. 포름알데히드는 건축자재, 가정용 제품, ETS, 가스 스토브나 기름 난로 의 연소 생성물로부터 발생한다. 특히, 가정에서 포름알데히드의 중요한 오염원은 요소-포름알데히드 수지를 포함하는 접착제를 이용한 나무제품 이다. 새 제품이거나 실내환경이 고온다습한 경우 포름알데히드 방출이 높아진다. 미국 EPA는 동물실험자료, 임상자료, 기타 자료를 토대로 포름 알데히드(HCHO)를 가능한 인체 발암물질(Group B1)으로 분류하였다. WHO에서는 유기성 물질, 라돈, 석면과 포름알데히드는 실내공기 중에서 심각한 수준은 아니지만 영향의 심각성과 다양한 오염원을 고려할 때, 암 발생과 관련하여 priority causality로 규정하고 있다. 반면 PAHs, nitrosamine과 살충제는 암 발생 가능성은 있지만 인과관계가 확실치 않 은 potential causality로 규정하고 있다.[20] - 24 -
3.6 연구사례 3.6.1 국외 연구사례 1987년 Kjaergaard등의 연구에서는 VOC 물질인 n-decane에 노출된 건 강한 성인 63명을 대상으로 유해성을 평가하였다. 연구 참여자를 노출군 과 비노출군으로 나누고, n-decan의 노출 수준, 10, 35, 100μl/l에 따라 나타나는 인체 증상 및 심리적 영향을 관찰하였다. 노출군에서 점막 자 극, 악취의 증가와 공기질 저하의 경험 등이 관찰되었으며, 심리적인 무 력감과 눈과 목의 자극이 비노출군에 비하여 그 빈도가 약 2배 정도 높은 수준으로 나타났다. 노출 농도가 증가할수록 눈 점막의 안정성이 떨어지 는 것으로 관찰되었으며, 연구 대상자의 눈 자극 호소율이 노출 농도가 증가할수록 높아지는 것으로 관찰되었다. 이들의 연구에서는 n-decane의 노출로 나타나는 인체 변화로 눈과 목의 점막자극과 피부 자극, 심리적인 불쾌감으로 관찰되었으며, 농도가 높아짐에 따라 그 빈도 또한 유의하게 증가하는 것이 관찰되었다. 또한 저농도의 n-decane의 노출에서도 인체의 생리학적 변화가 관찰되는 것을 제시하고 있다.[13] 스웨덴에서 Norback 등은 1992~1993년에 걸쳐 빌딩에서의 건강 영향과 관련된 인자를 추출하고 이러한 인자의 차이에 따라 나타날 수 있는 여러 가지 건강영향에 대한 연구를 진행하였다. 직접적인 오염물질에 대한 평 가는 제외하고 실내 공기질에 영향을 줄 수 있는 환경을 평가하여 인체 건강에 얼마나 기여하는가에 초점을 맞춘 연구로서, 주로 환기 및 난방 장치, 재건축과 관련한 인자를 조사하고 이로 인하여 나타나는 건강 영향 을 평가하였다. 실내 공기질에 영향을 미칠 수 있는 환기장치와 난방 장 치에 따라 나타나는 증상과의 관련성을 살펴 본 결과, 자연환기를 실시하 는 그룹에 비해 인공 환기 시스템을 사용하는 그룹에서 눈, 코, 목과 관 련된 증상이 통계적으로 유의하게 감소하는 것이 관찰되었다. 난방 장치 와 관련해서는 중앙 난방 시스템을 이용하는 그룹에 비하여, 전기 난방이 나 목재를 이용한 난방을 실시하는 그룹에서 눈, 코, 목 증상과 피부와 - 25 -
관련한 따가움 등이 평균적으로 1.5배 높게 관찰되었다. 재건축이 이루어 진 그룹에서 그렇지 않은 그룹에 비해 눈, 코, 목 증상과 피부의 따가움, 무력감 등이 1.3~5배 정도 높은 증상의 호소율이 관찰이 되었다. 이 연구 에서는 직접적인 실내 공기질을 측정, 관찰한 연구는 아니었으나, 환기, 난방 장치와 재건축의 유무가 오염물질의 실내 발생 및 유입에 영향을 미 치며, 이로 인한 인체 유해 증상 발현이 통계적으로 유의하게 차이가 있 음을 제시하고 있다. 3.6.2 국내연구사례 연세대학교 의과대학에서는 1999년 7월~2002년 4월까지 한국의 일반가 정에서 실내 환경 오염 현황과 이로 인한 건강장애 정도를 평가하고, 한 국의 실정에 적합한 주거 환경모델에 대한 환경관리법을 개발하고자 연구 를 실시하였다. 1차 년도에는 서울지역의 207가구를 대상으로 실내 환경 에 대한 현황을 평가하였다. 2차 년도에는 실내 환경오염에 의한 건강장 애가 명확한 거주자가 포함된 63가구를 대상으로 건강장애 정도와 계절적 변동성을 측정하였다. 3차 년도에는 607가구(천식환자 23가구, 일반가정 37가구)를 대상으로 한국 실정에 적합한 환경관리법을 개발하고자 하였 다. 실내 환경에 대한 연구는 크게 두 부분, 즉 실내 알레르겐에 대한 연 구 및 실내 공기 질에 대한 연구로 나누어 진행하였다. 연구 대상자 중 전업주부를 대상으로 일일생활패턴을 조사한 결과, 하루 24 시간 중 실내 에서 21시간 30분(90%)을 보내고 있으며, 이동 및 실외 활동 등을 통해 약 2시간 30분(10%)정도만이 실외에서 활동하는 것으로 평가되었다. 일반 주택에서의 실내 알레르겐에 의한 거주자의 알레르기 감작현황은 집먼지 진드기에 의해서는 60%, 바퀴 항원에 의해서는 약 50%로 관찰되어 이들이 주요 알레르겐임을 확인할 수 있었다. 207가구 중 85%에서 집먼지 진드기가 채집되었으며, 거실의 59.4%, 안방의 70.6%, 소아용 방의 73.5% 에서 Der f 1 주 알레르겐이 먼지 g당 2mg(집먼지진드기 감작유발농도)이 상이었다. 또한 거실의 33.8%, 안방의 42.2%, 그리고 소아용 방의 44.5% - 26 -
에서 집먼지 진드기에 민감한 알레르기환자에서 급성 천식반응을 야기하 는 농도로 알려진 g당 10mg 이상의 Der f 1이 측정됐다. 또한 한국가정에 서는 일년 내내 Der f 1치가 2μg/g dust 이상으로 집먼지진드기에 의한 건강장애가 심각할 수 있음을 시사하였다. 대상가정의 40%(80가구)에서 바퀴가 채집되었으며, 전체가정의 56%에서 부엌바닥 먼지내 바퀴의 주알 레르겐(Bla g 1)이 호흡기 알레르기 질환의 발병률이 현저하게 증가하는 것으로 알려진 8 U/g dust보다 높아 바퀴에 의한 건강장해가 상당할 수 있음을 알 수 있었다. 실내알레르겐 감작 허용 임계농도를 판정하기 위해 서 1년 동안 이불먼지내 Der f 1치가 2μg/g dust 이하 군과 그 이상 군으 로 구분하여 Der f 1에 대한 특이 1gE양성빈도를 조사하였을 경우 (Arbitary specific IgE unit7 기준으로 이상-아토피, 이하-비아토피)2 μg/g dust 이상군에서 유의하게 그 빈도가 높았다(14.0% vs. 31.7%, Odd ratio=2.85; p<0.01). 또한 이불먼지내 Der f 1치가 2μg/g dust기준에 따라 구분하였을 때 이상 군에서 1년 동안의 실내 알레르기 자각 증상율 이 높음을 확인할 수 있었다. 바퀴의 주 알레르겐 Bla g 1치(2U/g dust) 를 기준으로 혈청 내 독일바퀴 특이 IgE를 측정하여 감작율을 비교하였을 때 부엌바닥 먼지내 Bla g 1이 2U/g dust이상일 경우 감작율이 증가하였 다. 본 연구에서 대상가구 중 약 20%의 실내에서 애집개미(Monmorium pharaonis, Pharaoh ant)가 서식하는 것이 관찰되었으며, 애집개미가 호 흡기 알레르겐으로 작용할 수 있다는 항원성을 전 세계에서 처음으로 밝 혀내었다.[22] 실내 오염 물질로 호흡성먼지, 이산화질소, 휘발성유기오염물질, 알데 히드의 오염도를 측정하였으며, 통계적으로 유의하지는 않았으나, SBS 관 련 증상 호소율이 높은 가구에서의 실내가구에서의 실내 오염도가 그렇지 않은 가구에 비해 다소 높게 나타났다. 연구 참여 어린이들 중 천식 과거 력이 있는 어린이들을 대상으로 성별 및 다른 오염물질의 실내 농도를 제 어한 후 분석한 결과, 쌔근거림과 실내 CO 2 농도 간에 유의한 관련이 있 는 것으로 평가되었다(OR=1.12 per 10 ppm increase, p<0.05). 이러한 - 27 -
결과를 바탕으로 실내 CO 2 가 실내 밀폐율 또는 부적절한 환기상태 등을 평가할 수 있는 간접지표 물질로서 활용할 수 있는 가능성을 보여주고 있 었다. 실내 공기 오염물질 중 비발암성 물질로는 toluene이, 발암물질로 는 formaldehyde가 인체에 가장 위해할 것으로 추정되었으며, 이러한 오 염물질은 새 가구, 접착제나 페인트, 벽지, 건축 자재 등이 주요 실내 오 염원으로 평가되고 있다. 연구 참여자 중 비흡연 전업 주부 및 5세 이하 어린이의 뇨중 cotinine농도를 측정한 결과, 가정에서의 실내 nicotine농 도와 유의한 상관성이 관찰되었으며, 간접 흡연자들의 뇨중 cotinine 농 도는 거주 실내 면적 및 가족의 흡연 습관과 관련성이 있는 것으로 관찰 되었다. 실내 환경 관리 방법에 대한 교육 후 대상자들의 알레르기 자각증상 점 수가 저하되었으며, 실내 환경 관련 지식 정도가 통계적으로 유의하게 향 상되었다. 실내 공기 오염 예방 모델 적용 효과 분석에서는 실내 공기질 개선을 위한 효과적인 사전 관리 방안으로는 주민들의 지속적인 홍보 및 교육 방안이 효율적인 것으로 평가되었으며, 실내 고농도 오염원이 존재 하는 경우에는 인위적인 공기 청정 시설을 병행하여 관리하는 것이 효과 적인 것으로 평가되었다.[11] - 28 -
4. 실내공기질 공정시험방법 4.1 신축공동주택 실내공기질 시험방법 4.1.1 신축공동주택 실내 공기질 측정방법 신축공동주택 실내 공기질 시험방법은 일정규모(100세대) 이상의 신축 공동주택을 대상으로 건물 신축 시 사용되는 건축내장재 등에서 방출되어 실내공기를 오염시키는 휘발성유기화합물(VOC) 및 포름알데히드(HCHO)에 대해 시료를 채취하여 분석하는 방법이다. 4.1.2 측정대상물질 측정대상물질은 포름알데히드 및 휘발성유기화합물이며, 여기서 휘발성 유기화합물은 신축공동주택에서 다량 발생되고 인체에 대한 유해성이 입 증된 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 1,4-디클로로벤젠, 스티렌을 대상 으로 한다. 4.1.3 측정지점 및 측정위치 (1) 측정지점 1 측정지점은 100세대를 기본으로 저층부, 중층부, 고층부 3개 지점으로 하며, 100세대가 증가할 때마다 1개 지점씩 증가한다. 이때 중층부, 저층 부, 고층부 순으로 증가하는 것을 원칙으로 한다(그림 4.1 참조) 2 단지가 여러 동으로 구성되어 있는 경우는 측정지점수 내에서 각 동에 서 측정한다. 또한 한 단지에 시공사가 여러개인 경우는 시공세대로 구분 하여 측정지점을 선정한다. (2) 측정위치 사료채취는 단위세대에서의 거실 중앙부에서 실시하며, 바닥면에서 1.2~1.5m 높이에서 측정한다. - 29 -
그림 4.1 공동주택 시료 측정방법[2] 4.1.4 시료채취방법 측정단위 세대의 창, 문, 내장가구의 문 등을 모두 개방하고 30분 이상 사전 환기시킨다. 사전환기한 후 외부공기에 접한 창, 문, 개구부 등은 모두 닫고 5시간 이상 밀폐상태를 유지한다. 이때 내장가구의 문은 열어 둔다. 밀폐후 정해진 유량으로 30분간 2회 시료를 채취한다. 휘발성유기화합물(VOC)은 Tenax-TA, Carbotrap 300또는 이와 동등이상 의 성능을 갖는 고체흡착관을 이용하여 사료채취하거나 또는 캐니스터를 이용하여 시료 채취한다. 포름알데히드(HCHO)는 오존스크루버를 장착한 DNPH 카트리지를 이용하여 시료 채취한다. 시료 채취 시 실내온도는 20 이상을 유지하고, 하루중 최대 농도가 예상되는 오후 1시에서 5시 사이에 시료를 채취하는 것을 원칙으로 한다. - 30 -
그림 4.2 휘발성유기화합물 및 포름알데히드 시료채취 장치[2] 4.1.5 분석방법 (1) 휘발성유기화합물(VOC)분석방법 고체흡착관으로 채취된 시료는 열탈착장치(TD)에 연결하여 열탈착한 후 시료를 주입하거나, 용매추출하여 분석기기인 기체크로마토그래프(GC)로 주입한다. 캐니스터로 채취된 시료는 직접 기체크로마토그래프로 주입한 다. 주입된 시료는 비극성 캐필러리컬럼(예 : HP-1, OV-1등)을 이용하여 분 리한 후 질량분석계(MS)로 분석한다. 휘발성유기화합물 분석조건은 표 4.1과 같다. 열탈착장치 탈착 온도 300 (relative with sorbent) 탈착 유량 30mL(min, 15min) 저온농축 트랩 Liq N 2 or sorbent 저온농축의 탈착 325 기체크로마토그래프 주입기 온도 300 운반기체 He, 1.8 ml/min 컬럼 OV-1 caplillary column(0.32mm 60m 1μm) 온도프로그램 50 (5min) -8 /min - 200 (until all target compounds elute) 질량분석계 인터페이스 온도 250 이온원 온도 200 이온화 방법 Electon Ionization(79eV) 질량 범위 Scan, m/z 35 to m/z 350 표 4.1 휘발성유기화합물 분석조건 예[2] - 31 -
(2) 포름알데히드 시료가 채취된 DNPH 카트리지를 아세토니트릴 용매 5ml를 이용하여 추 출한다. 추출한 용액 일부를 HPLC에 주입하며, 360nm UV 검출기를 이용하 여 정량한다. 일반적으로 많이 사용되는 HPLC 조건은 표 4.2와 같다.[18] 운전인자 컬럼 이동상 검출기 유량 시료 주입량 조건 C-18 컬럼(ODS, 길이 250mm 내경 4.6mm) 또는 이와 동등 이상 의 성능을 갖는 것 아세트니트릴/물=60/40(v/v)또는 분리 분석에 적당한 용매 360nm 자외선 1.0ml/min 20μl 표 4.2 포름알데히드 분석조건 예 4.2 다중이용시설등의 실내공기질 시험방법 4.2.1 다중이용시설등의 실내공기질 측정방법 다중이용시설등의 실내공기질 측정방법은 지하역사, 터미널, 대합실, 병원 등 불특정 다수인이 이용하는 시설에서 실내오염물질을 측정 분석하 는 방법이다. 실내 오염물질로는 유지기준 오염물질인 미세먼지, 포름알 데히드, 일산화탄소, 이산화탄소, 총부유세균과 권고기준 오염물질인 휘 발성유기화합물(VOC), 라돈, 석면, 오존, 이산화질소 등 총 10종이다.[5] 4.2.2 시료채취 및 측정방법 (1) 시료채취 조건 시료채취는 해당시설의 실제 운영조건과 동일하게 유지되는 일반환경 상 태에서 측정하는 것을 원칙으로 한다. 시료채취지점에서의 실내기류는 원 칙적으로 0.3m/s이내가 되도록 한다. 단 지하역사 승강장 등 불가피하게 기류가 발생하는 곳에서는 실제조건하에서 측정한다. (2) 시료채취 지점 및 위치 - 32 -
시료채취 위치는 원칙적으로 주변시설 등에 의한 영향과 부착물 등으로 인한 측정 장애가 없고, 대상시설의 오염도를 대표할 수 있다고 판단되는 곳을 선정하는 것을 원칙으로 하며, 기본적으로 시설을 이용하는 사람이 많은 곳을 선정한다. 또한 인접지역에 직접적인 발생원이 없고 대상시설 의 내벽, 천정에서 1m 이상 떨어진 곳을 선정하며, 바닥면으로부터는 1.2~1.5m 위치에서 측정한다. 각 시설별 세부 시료채취 위치 및 지점수는 표 4.3과 같다.[5] 대상시설 지점수 채취위치 비고 지하역사 2개소 승강장 및 대합실의 중앙점(연결 환승역사의 경우 역간 통로의중앙점)바닥으로부터 연결통로 중앙점을 측정 1.2~1.5m 에 포함 주 보행공간의 중앙점 및 주요 지하도 상가 및 2개소 이상 상점의 내부 중앙점 바닥으로부 지하상점가 터 1.2~1.5m - 여객자동차 터미널의 대합실 승강장이 외기에 노출되 대합실 및 승강장 중앙점 바닥으 - 공항시설중 여객터미널 2개소 이상 어 있을 경우, 대합실만 로부터 1.2~1.5m - 항만시설 및 철도역사의 측정 대합실 도서관 주 열람실 또는 개방형서고 중앙 주 열람실을 우선적으로 1개소 이상 점 바닥으로부터 1.2~1.5m 측정 박물관 및 미술관 주 관람 또는 전시실 중앙점 바 주 관람실을 우선적으로 1개소 이상 닥으로부터 1.2~1.5m 측정 종합병원 대기실 및 주요 병실 중앙점 바 2개소 이상 닥으로부터 1.2~1.5m 실내주차장 층별 주차공간의 중앙점 바닥으 지하층이 있는 경우 지 1개소 이상 로부터 1.2~1.5m 하층 필히 포함 주요 휴식시설(수면실 및 침실 보육시설 및 노인복지시설 1개소 이상 포함)의 중앙점 바닥으로부터 1.2~1.5m 대규모 점포 층별 대상시설의 주요 활용공간 지하층이 있는 경우 지 2개소 이상 중앙점 바닥으로부터 1.2~1.5m 하층 필히 포함 찜질방 주요 휴식공간 또는 찜질실 중앙 주요 휴식공간을 우선적 1개소 이상 점 바닥으로부터 1.2~1.5m 으로 측정 표 4.3 다중이용시설의 시료채취 위치 - 33 -
(3) 시료채취 및 측정시간 시료채취 혹은 측정시간은 각 오염물질별로 규정하는 것을 원칙으로 하 며, 주간시간대(오전 8시~오후 7시)에 실시하는 것을 원칙으로 한다. 오 염물질별 시료채취방법 및 측정시간은 표 4.4와 같다. 지하역사 및 지하 역사와 연결된 지하도 상가에서 미세먼지를 측정하는 경우에는 20시간 측 정한다. 다만 2005년 12월 31일까지는 24시간 측정한다.[10] 측정항목 휘발성유기화합물 포름알데히드 미세먼지(PM10) 석면 일산화탄소 이산화탄소 오존 질소화합물 라돈 총부유세균 시료채취 방법 및 시간 주간시간대(오전8시~오후 7시) 유속 50~100ml/min로 30분간 2회측정 주간시간대(오전8시~오후 7시) 유속 200~1000ml/min로 30분간 2회 측정 주간시간대에(오전 8시~오후 7시) 2~7l/min으로 8시간 측정 주간시간대에(오전 8시~오후 7시) 10l/min으로 1시간 측정 주간시간대에(오전 8시~오후 7시) 1시간 측정 주간시간대에(오전 8시~오후 7시) 8시간 연속 측정 주간시간대(오전 8시~오후 7시) 총 포집량 200~1000l으로 1회 측정 표 4.4 다중이용시설에서의 오염물질별 시료채취방법 및 시간 4.2.3 각종 오염물질 측정방법 4.2.3.1 휘발성유기화합물(VOC) 다중이용시설에서의 VOC 시험방법으로는 신축공동주택에서의 VOC 시험 방법과 동일하다. 단 다중이용시설에서는 실제 운영조건과 동일한 일반환 경에서 측정하므로 사전환기 및 밀폐 과정이 없이 시료를 채취한다. 또한 다중이용시설에서의 VOC는 GC 크로마토그램상의 핵산에서 핵사데칸까지의 물질의 총 합을 의미하며, 모든 VOC는 톨루엔으로 환산하여 정량한다. 이때 천연자재에서 방출된 것으로 확인되고, 국제적으로 인체에 무해한 것으로 입증된 화합물은 정량에서 제외한다. - 34 -
4.2.3.2 포름알데히드 다중이용시설에서의 포름알데히드 측정방법은 DNPH 카트리지를 이용하 여 시료 채취한 후 HPLC로 분석하는 방법이 주시험방법이며, 이방법은 공동주택에서의 포름알데히드 시험방법과 동일하다. 또한 다중이용시설에서 포름알데히드를 측정할 경우에는 현장측정방법 도 적용되는데, 현장측정방법으로는 측정한 결과가 유기기준의 1/2 이상 초과하는 경우에는 주시험방법으로 시험한다. 현장측정방법으로 사용되는 측정기기는 다음과 같은 조건을 갖추어야 한 다. 1 측정가능농도는 0.01mg/m3 이상이어야 한다. 2 시료채취와 기기조작이 용이해야 한다. 3 소형 및 경량으로 운반이 편리해야 한다. 4 가능한 별도의 전원이 필요 없고 저가이어야 한다. 5 온도 및 습도의 영향을 받지 않아야 한다. 6 공존물질에 의한 방해가 최소화된 상태에서 측정이 가능해야 한다. 4.2.3.3 라돈 라돈 측정은 단계적으로 1차 측정 및 2차 측정을 실시한다. 1차 측정 은 현재 라돈 농도에 대한 신속한 판단을 목적으로 대상시설의 주 활용공 간에서 8시간 연속 측정하는 것을 원칙으로 하며, 1차 측정결과가 4pCi l(0.148bq/l)이상일 경우에는 2차 측정을 실시한다. (1) 1차 측정 1차 측정은 단기측정으로 라돈농도가 일정수준 이상일 것으로 판단되는 공간을 대상으로 8시간 연속 측정한다. 측정기기로는 연속모니터측정기 (Continuous Radon Monitors), 활성탄흡착기(Activated Charcoal Adsorption Devices)를 주로 사용한다. 1차 측정은 측정시작 2시간 전부터 측정이 종료될 때까지 밀폐된 조건하 에서 이루어져야 하며, 실외 풍속이 10m/h 이상으로 강하거나, 기압이 - 35 -
변화가 심한 경우에는 측정을 실시하지 않는다. (2) 2차 측정 2차 측정은 장기측정으로 1차 측정결과가 일정치(4pCi/l)를 넘어서는 경우에 필요한 측정을 말하며, 짧게는 90일에서 길게는 1년간 측정한다. 측정기기는 일파비적 검출기(Alpha Track Detector), EICS(Electret-ion Chambers)를 주로 사용한다. 4.2.3.4 석면 석면측정방법으로는 위상차현미경법, 주사전자현미경법, 투과전자현미 경법 등이 있으며, 위상차현미경법이 주시험방법이다. 단 위상차현미경법 으로 석면과 비석면의 구분이 안될 경우에는 주사전자현미경으로 측정한 다. (1) 위생차현미경법 이 방법은 실내공기중 맴브레인필터로 포집한 부유먼지중 석면섬유를 위 상차현미경을 이용하여 계수하는 방법으로 석면 농도 표시는 20C, 1기압 상태의 기체 1mL중에 함유된 석면섬유의 개수(개/mL)로 표시한다. 시료 채취시 맴브레인필터는 셀룰로오스에스테르제를 사용하며, 펌프는 로터리 펌프 또는 다이아프램펌프를 사용한다. 채취된 시료는 아세톤-트리아세틴 법으로 투명화한 후 위상차현미경을 이용하여 길이 5μm 이상이고, 길이와 폭의 비가 3:1 이상인 섬유를 석면섬유로 계수한다. (2) 전자현미경법 전자현미경법에는 주사전자현미경(SEM)과 투과전자현미경(TEM) 2종류가 있다. 주사전자현미경은 초점이 잘 맞추어진 전자빔을 표본의 포면에 주 사하고 주사된 전자선이 표본의 한점에 집중되면 일차전지만 굴절되고 표 면에서 발생된 이차전자가 검파기에 의해 수집된다. 그 결과 생긴 신호들 이 여러 점으로부터 모여들어 음극선관에 상을 형상하는 원리를 이용한 다. 이 방법은 석면 관찰뿐만 아니라 에너지 분산엑스레이미세분석기 (EDXM)을 병용하면 석면 한개 한개의 원소분석도 가능하다. 시료채취시 - 36 -
맴브레인필터는 뉴클레오필터를 사용하며, 흡인유량은 위상차현미경과 같 으나 채취량은 다소 많아야 한다. 투과전자현미경은 시편의 영상이외에도 구조 및 성분에 대한 정보를 얻는 점과 가시광선대신에 전자빔을 사용한다는 점 이외에는 광학현미경과 작 동원리가 동일하다. 이 방법은 전자선이 표본을 투과할 때 생기는 산란흡 수, 회절, 위상 3가지의 대조(contrast) 발생원리를 이용하며, 전자선은 광선과 비교하면 물질과의 상호작용이 현저히 크기 때문에 시료는 매우 얇아야 하며, 진공 중에 놓여야 한다. 4.2.3.5 총부유세균 실내에서 부유세균을 측정하는 방법으로는 충돌법, 세정법, 여과법이 있으며, 충돌법에 의한 방법이 주 시험 방법이다. (1) 충돌법 실내공기를 부유세균측정기(Bioairsampler)로 일정량 흡입하여 측정기 내에 미리 설치한 배지에 충돌시켜 공기중의 부유세균을 채취한다. 부유 세균이 채취된 배지를 배양기에 배양하여 증식된 균의 집락수를 세어 포 집된 공기와 단위체적당 규수(CFU/m3)로 산출한다. (2) 세정법 실내공기를 부유세균측정기(Bioairsampler)로 일정량 흡입하여 측정기 에 연결된 완충액이 들어 있는 장치를 통과시켜 공기 중의 부유세균을 채 취한다. 부유세균이 포집된 이 완충액을 전량 여과하여 이 여과지를 배지 위에 놓고 배양하여 증식된 균의 집락수를 세어 포집된 공기의 단위체적 당 균수(CFU/m3)로 산출한다. 실내공기를 부유세규측정기(Bioairsampler)로 일정량 흡입하여 측정기 에 설치된 여과지를 통과시켜 공기중의 부유세균을 채취한다. 부유세균이 포집된 이 여과지를 배지위에 놓고 배양하여 증식된 균의 집락수를 세어 포집된 공기의 단위체적당 균수(CFU/m3)로 산출한다.[11] - 37 -
측정법 측정기기 기기구성 소모품 및 기구 비고 Andersen방식의 유량계 한천배지 운반성,편의성 충돌법 Impaction법 포집장치(Bio air sampler) Impinger방식의 세정법 Impinger법 포집장치(Bio air sampler) Filtration방식의 여과법 Filtration법 포집장치(Bio air sampler) 풍속계 펌프(모니터) 유량계 풍속계 펌프(모터) 완충액 탱크 호스(Holder) 유량계 풍속계 펌프(모터) 페트리 디쉬 및 경제성 양 세균배양기 호 완충액(액체배지) 멤브레인 여과지 한천배지 페트리 디쉬 세균배양기 젤라틴 여과지 한천배지 페트리 디쉬 세균배양기 표 4.5 부유세균 측정법 4.2.3.6 미세먼지(PM-10) 미세먼지 측정방법으로는 소용량공기포집법, 저용량공기포집, 베타선흡 수법, 광산란법, 광투과법 등이 있으며, 이중 소용량공기포집법이 주시험 방법이다. 광산란법 및 광투과법으로 미세먼지를 측정한 결과가 유지기준 의 1/2 이상 초과하는 경우에는 주시험방법으로 측정해야 한다. (1) 소용량공기포집법(mini volumn air sampling method) 소용량공기포집기는 분립장치, 여과지홀더, 흡인펌프, 유량계 등으로 구 성되며, 0.3μm의 입자상물질에 대해 99% 이상의 초기포집율을 갖는 여과 지를 사용한다. 시료채취에 사용될 여과지는 미리 온도 20, 상대습도 50%에서 24시간 이상 항량이 될 때까지 보관하였다가 0.001mg 이상의 감 도를 갖는 분석용 저울로 정확히 칭량하여 사용한다. 시료채취는 2~7L/min 유량으로 8시간 연속 채취한다. 시료채취한 여과지는 0.001mg 이상의 감도를 갖는 분석용 저울로 정확히 칭량하여 시료채취 전후의 여 과지 무게 차이를 20, 1기압으로 환산한 총 포집유량으로 나누어 농도 를 계산한다. (2) 저용량공기포집법(low volumn air sampling method) 저용량공기포집기는 분립장치, 여과지홀더, 흡인펌프, 유량계로 구성되 - 38 -
며, 소용량 공기포집법과 매우 유사하다. 단 2~7L/min 유량으로 8시간 연속 채취한다. (3) 베타선 흡수법 베타선 흡수법은 실내공기중의 미세입자를 일정시간 여과지위에 채취하여 베타선을 투과시켜 미세먼지의 중량농도를 연속적으로 측정하는 방법으 로, 베타선 방출원으로는 14 C를 이용하며, 먼지 농도는 실리콘반도체 검 출기에 의해 흡수 감지된 베타선의 수에 의해 결정된다. (4) 광산란법 실내공기중의 미세먼지에 빛을 조사하면 미세먼지에 의해 빛이 산란되며, 산란되는 정도는 미세먼지 농도에 비례하므로, 산란광의 양을 측정하여 미세먼지 농도를 구한다. 측정기는 유량계, 공기흡인부, 광전자증배관, 광전류적분기, 타이머, 광원부등으로 구성된다. (5) 광투과법 실내공기중의 미세먼지를 일정시간 여과지에 포집한 후 빛을 조사하여 투 과된 빛의 투과량은 측정하여 미세먼지 농도에 구한다. 측정기는 유량계 측정부, 공기흡연부, 여과지교정부, 시간조절부, 시료채취부, 광투과량측 정광원부 등으로 구성된다. 4.2.3.7 일산화탄소 일산화탄소는 비분산적외선법으로 측정한다. 이 방법은 일산화탄소에 의한 적외선 흡수량의 변화를 선택성 검출기로 측정해서 실내공기중 포함 되어 있는 일산화탄소의 농도를 연속측정한다. 측정기의 측정눈금은 0~50ppm 이상으로 하고, 스팬드래프트와 제로드 래프트는 ±2%이내여야 한다. 일산화탄소 측정기는 시료채취부, 적외선분석계, 교정용가스, 지시기록 계 및 기타 부속장치로 구성되며, 측정은 먼저 제로가스와 스팬가스를 이 용하여 측정기를 교정한 후 일정 유량으로 연속 측정한다. - 39 -
4.2.3.8 이산화탄소 이산화탄소는 비분산적외선법으로 측정한다. 이 방법은 이산화탄소에 의한 적외선 흡수량의 변화를 선택성 검출기로 측정해서 실내공기중 포함 되어 있는 일산화탄소의 농도를 연속측정한다. 이산화탄소 측정기는 0~2000ppm 또는 0~500ppm과 유사한 측정범위를 갖 고, 분해능은 10ppm 미만이어야 한다. 이산화탄소 측정기는 시료채취부, 적외선분석계, 교정용가스, 지시기록 계 및 기타 부속장치로 구성되며, 측정은 먼저 제로가스와 스팬가스를 이 용하여 측정기를 교정한 후 일정 유량으로 연속 측정한다. 4.2.3.9 오존 (1) 자외선광도법 이 방법은 파장 254nm 부근에서 자외선 흡수량의 변화를 측정하여 실 내공기중의 오존농도를 측정한다. 측정기의 측정눈금은 0.0~0.5ppm 이상으로 하고, 스팬드래프트와 제로 드래프트는 ±2% 이내여야 한다. 측정기는 시료채취부, 필터(테플론 먼지제거필터), 유량계, 흡입펌프, 측정셀, 광원램프, 검출기, 증폭기 및 지시기록계 등으로 구성되며, 측 정은 먼저 제로가스와 스팬가스를 이용하여 측정기를 교정한 후 일정 유 량으로 연속 측정한다. (2) 화학발광법 이 방법은 실내공기중의 오존과 에틸렌가스가 반응할 때 생기는 발광도 가 오존농도와 비례하는 것을 이용하여 오존 농도를 측정하며, 최소감지 농도는 0.003ppm 이다. 측정기는 시료채취부, 시료공기흡입펌프, 검출 부, 유량제어부, 배출가스부 등으로 구성된다. 4.2.3.10 이산화질소 (1) 화학발광법 - 40 -
이 방법은 실내공기중의 일산화질소와 오존과의 반응에 의해 이산화질 소가 생성된 후 안정된 이산화질소로 될 때 생기는 화학발광광도가 일산 화질소 농도와 비례관계가 있는 것을 이용하여 시료공기중의 일산화질소 농도를 측정한다. 또한 질소산화물(NO+NO 2 )을 측정할 경우 시료공기중의 이산화질소를 컨 버터를 통하여 일산화질소로 변환시킨후 일산화질소 측정과정과 같은 방 법으로 측정하여 질소산화물에서 일산화질소를 뺀 값이 이산화질소가 된 다. (2) 살츠만법 이 방법은 흡수발색액(살츠만 시약)을 사용하여 흡광 광도법에 의해 시료공기중의 일산화질소와 이산화질소를 동시에 연속 측정한다. 흡수발색액N-(1-나프틸)에틸렌디아민[N-(1-Naphthyl)ethylene diamine]2 염산염, 설파닐산 및 초산의 혼합액에 일정유량의 시료공기를 일정기간 통과시켜서 이산화질소를 흡수시켜 흡수발색액의 흡광광도를 측 정해서 시료 공기 중에 포함되어 있는 이산화질소 농도를 연속적으로 측 정한다. 일산화질소는 흡수발색액과 반응하지 않으므로 산화액(황산산성 과망간산칼륨혼합액)으로 이산화질소를 산화시켜 이산화질소와 같은 방법 으로 측정한다. 4.3 오염물질 방출 건축자재 시험방법 4.3.1 오염물질 방출 건축자재 측정방법 건축자재에서 방출되는 오염물질의 방출량을 측정하는 방법으로는 소형 챔버법과 데시케이터법이 있다. 건축자재 오염물질 방출량 시험방법은 벽지, 바닥재, 페인트, 접착제 등 오염물질을 다량 방출하는 건축 마감재를 중심으로 이들로부터 방출되 는 휘발성유기화합물(VOC) 및 포름알데히드(HCHO)를 측정 분석하는 방법 이다. - 41 -
4.3.2 소형챔버법 소형챔버법은 방출시험용 챔버라고 불리는 표면이 특별 처리된(EP) 스 테인레스강 또는 유리로 구성된 용기를 사용하여 용기내부를 일정하게 환 기하면서 건축자재에서 발생하는 오염물질의 방출량을 측정하는 방법으 로, 챔버의 크기는 원칙적으로 스테인레스강 재질의 20L로 한다. 그림 4.3 시험편 고정틀의 구성도 및 단면도의 예 (1) 측정원리 이 방법은 방출시험 챔버내의 공기농도, 통과한 공기유량 및 시험편의 표면적을 구하여 시험대상 건축자재의 단위면적당 VOC 및 포름알데히드의 방출량을 결정하는 방법이다. 일정한 온도, 상대습도 및 환기량을 가진 방출시험 챔버 내에서 청정공기를 공급하고, 출구에서 포집된 공기에서 방출시험 챔버 내부의 공기농도, 배경농도 및 환기량을 파악하여 특정시 - 42 -
간(t)에 관한 단위표면적당의 VOC 및 포름알데히드 방출량을 계산한다. (2) 시험장치 건축자재에서 방출되는 VOC 및 포름알데히드 방출강도를 측정하기 위 한 기구로는 방출시험챔버, 시험편, 고정틀, 순수공기공급장치, 온도 습 도제어장치, 적산유량계, 공기채취장치 등으로 구성된다(그림 4.4 참조) 출구공기 흡착관 온,습도 PC 모니터링 MFC펌프 혼합기 소형 챔버 항온실 (온도 제어시스템) 습도 제어 시스템 청정공기공급시스템 공기공급장치 그림 4.4 건축자재 방출시험 장치 구성도의 예[12] (3) 시험조건 1 온도 및 상대습도 방출시험 챔버내의 온도는 25±1, 상대습도 50±5%를 유지한다. 2 공급 공기질 및 배경농도 공급공기의 배경농도는 방출시험에 영향을 미치지 않는 정도로 낮아야 한 다. 가습에 사용되는 물은 농도에 영향을 미치는 VOC 및 포름알데히드가 포함되어서는 안 된다(VOC : 20μg/m3, HCHO : 5μg/m3) (4) 시료채취방법 및 시료 운반 및 보존 1 시료 포장 및 운반 시료는 화학물질에 의한 오염 또는 열과 습기 등에 영향을 받지 않도록 - 43 -
보호한다. 각 시료에 알루미늄 재질의 포장재로 싸고 테프론백을 이용하 여 밀봉한다. 2 롤 상태 제품 시료 롤의 끝단에서 2m 안쪽 중앙부분에서 시료를 채취한다. 각 시료는 알루 미늄 재질의 포장재로 싸고 테프론백을 이용하여 밀봉한다. 3 판, 판넬, 보드 등 제품 원칙적으로 개봉하지 않은 포장단위를 시료로 한다. 한 개의 테프론백에 1개의 시료를 넣어 밀봉한다. 4 시료의 라벨 표시 시료를 넣은 테프론백에 제품의 종류, 제조일 및 로트 번호를 기재한 라 벨을 표시한다. (5) 방출시험챔버 준비 시험을 개시하기 전에 방출시험챔버를 해체하여 세정한다. 해체한 챔버 를 물, 증류수로 세정한 후, 오븐에서 가열처리한다.(260, 15분 이상) (6) 시험편 준비 방출시험 준비가 된 시점에서 시료를 운반용 포장에서 꺼내어 시험편을 준비한다. 시료를 포장에서 꺼낸 후 시편을 만들어 챔버내에 설치한 시점 에서 방출시험이 개시된 것으로 한다. 시료부하율은 원칙적으로 고상은 2.0m2/m3(±10%), 액상은 0.4m2/m3(±10%)로 한다. 1 롤상제품 롤 상태로 송부된 시료는 끝단에서 최소 2m 안쪽 위치에서 시험편을 채 취한다. 2 판, 판넬 및 보드 등 제품 중앙 부분에서 채취한다. 3 접착제 유리판에 최종적으로 300g/m2 도포한다. 접착제인 경우 상온에서 60분간 건조한 후 챔버내에 설치함을 원칙으로 한다. 4 페인트 - 44 -
유리판에 최종적으로 300g/m2 도포한다. 유성페인트인 경우는 1일(24시 간)건조한 후 챔버내에 설치함을 원칙으로 하고, 수성페인트인 경우는 2 일(48시간) 건조한 후 챔버내에 설치함을 원칙으로 한다. (7) 시험방법 1 배경농도 방출시험챔버를 깨끗하고 평편한 표면(유리 혹은 스테인레스) 위에 설치 하고, 새로운 방출시험을 시작하기 전에 빈 방출시험챔버의 배경농도를 정량한다. 배경농도는 방출시험에 영향을 주지 않을 정도로 낮아야 한다. 2 방출시험챔버내의 시험편 위치 방출시험챔버 중앙에 시험편을 넣고 공기가 시험편의 방출면 위에 균일하 게 흐르도록 한다. 3 시료채취 시험편 설치후 고정자재는 7일 후, 액상자재는 3일후 시료를 채취한다. VOC는 고체흡착관을 사용하고, 포름알데히드는 오존스크루버가 장착된 DNPH 카트리지를 사용하여 채취한다. 이때 배경농도도 측정한다. (8) 분석방법 1 VOC 분석 고체흡착관을 열탈착장치에 넣고, VOC를 열탈착시킨다. MS를 scan mode 로 조작하여 VOC 종류를 확인한다. 같은 retention time이라 할지라도 질량 스펙트럼으로 판정한다. 정량은 TIC(Total Ion Current Chromatogram)방식으로 실시한다. 이때 VOC는 크로마토그램에서 핵산에 서 핵사데칸까지로 하며, 모든 VOC는 톨루엔으로 환산하여 정량한다. 단 천연자재에서 방출된 것으로 확인되고 국제적으로 인체에 무해한 것으로 입증된 화합물은 정량에서 제외한다. 2 포름알데히드 분석 DNPH 카트리지내의 DNPH 유도체들을 아세토니트릴 용매를 사용하여 용출 시킨다. 용출된 용액을 HPLC에 주입하여 UV 360nm 파장에서 정량한다. - 45 -
4.3.3 데시케이터법 데시케이터법은 상온상습상태(온도 20± 2, 습도 65± 5%)에서 목재 자재에서 방출되는 포름알데히드를 측정하는 경우에 한하여 적용한다. 그림 4.5 목재가구 포름알데히드 방출용 데시케이터의 예[12] 1) 포름알데히드 포집방법 내경 240±15mm, 부피 11±2l의 데시케이터 밑부분에 300±1ml의 증 류수를 넣은 내경 115±1mm, 높이 60±2mm의 결정 접시를 놓고, 그 위에 정해진 매수의 시험편을 그림 4.5와 같은 지지쇠로 고정시켜 끼우고 20± 2 에서 24시간 방치하여 방출되는 포름알데히드를 증류수에 흡수시켜 시 료용액으로 한다. 2) 정량방법 시료 용액 중의 포름알데히드의 농도는 아세틸아세톤법에 의해 광전분 광 광도계 또는 파장 412nm 부근의 측정 가능한 광전비색계를 이용하여 비색 정량한다. - 46 -
5. 실내공기질 관련 기준 및 제도 5.1 규정의 단계적 적용 절차 법규에서 정하는 환경기준을 설정하는 방법으로 먼저 오염물질에 대한 판정조건(Criteria)를 작성하고, 이에 대한 지침(Guides)을 평가한다. 이를 기초로 사회의 공중위생과 보건, 실내 환경을 보호하기 위하여 안전 계수를 적용하여 권장치(Recommendation)가 제시된다. 판정조건(Criteria)은 각종 오염농도와 폭로시간에 대응한 인체와 환 경에의 영향을 고려한 과학적 지식을 기초로 작성한 것이며, 지침 (Guides)이란 판정기준(Criteria)중에서 오염물질이 인체, 동 식물, 일반 환경에 주는 특이한 영향 등에 관련된 농도와 피폭시간을 종합하여 결정 한다. 지침(Guides)을 기초로 가장 타당하다고 생각되는 환경기준을 평 가하여 공공위생과 건강을 보호하기 위한 권장치(Recommendations)가 작 성된다. 권장치는 순수한 과학적 측면에서 보건과 건강을 위하여 제시한 것이다. 이것을 사회적, 경제적 측면과 보건 환경적 측면을 고려하고 규 정의 집행과 관련하여 정책적으로 고려하여 지침값(Guide-line)으로 발 전시키고, 이를 행정기관이 채택하면 환경기준(Standards)으로 된다.[3] 실내공기환경을 재실자의 건강과 안전의 관점에서 오염물질에 대한 기 준을 정한다면 실내의 환경을 건강상 무해(Healthy)한 경우와 유해 (Unhealthy)한 경우로만 구분하여 기준을 설정하게 되어 기준값이 높게 설정되어 있다. (예, CO 2 농도 5000ppm). 그러나 건강에 무해한 환경조건 의 경우도 다시 쾌적영역(Comfort zone)과 불쾌적영역(Discomfort zone) 으로 구분할 수 있으며, 오염물질의 종합관리 측면에서 대표지표 (Surrogate Factor)의 개념을 도입하여 재실자의 보건 위생을 고려한 환 경조건으로 규정할 수 있다.[21] - 47 -
기준제정 위원회의 작업범위 순수한 과학적 판단, 전문가 구성 기준제정위원회 행정 작업추가 과학적, 사회적, 기술적 판단 ꀹ ꀹ 판정조건 지침 권장치(Recomme 지침값(Guid 환경기준(Stand (Criteria) (Guides) ndations) eline) ards) Criteria ꀻ Guide ꀻ Recomme ndation ꀻ Guideline ꀻ Standards ꀻ Code, 안전계수(Safty Factor) 판정조건 설정 평가프로세스의 수립 일반지침 설정 규제 대상물질의 선정 정책인자 오염물질에 대한 실태조사 및 평가 및 규제 대상 물질의 규명(인체에 대한 위해도) 권장치 제시 측정 및 평가방법의 표준화 규제의 목표치 설정 행정기관의 채택, 결정, 시행 지침서 제공(목표달성을 위한 실행 방안 제시) 규제대상물질의 확정 전문가 업계 정부가 참여하여 규제의 목표, 업계 및 시장의 여건 정책적 방향 등을 종합적으로 고려하여 지침서를 작성 <시행성에 대한 평가> 1. 사용금지 또는 억제에 대한 대체재의 여부 2. 측정장비의 유무 및 측정 비용의 합리성 3. 규제가 갖는 불합리성에 대한 체크 규격(공인 기준화) Regulatio 법, 시방(강제 규정) n or Spec 기술적 과학적 판단에 근거 기술적 과학적 사회적 행정적 제반 요인을 고려 그림 5.1 환경기준의 설정과정[15] 5.2 외국의 관련 기준 및 제도 선진국의 실내공기환경 기준은 미국을 비롯해 유럽국가들을 중심으로 잘 정비되어 있다. 현재 국제적으로 단일화된 기준은 없으며 각 나라별로 기준이 다소 차이는 있으나 오염물질별로 큰 차이는 없다. 공기질 기준은 - 48 -
일반적으로 대기(외기), 일반 실내환경, 작업환경으로 구분하여 설정하는 경향이 있는데 그 이유는 각각의 환경적 특성에 따라 오염물질의 발생특 성과 재실자에 미치는 영향정도가 다르기 때문이다.[16] 최근 환경오염과 더불어 건강에의 피해가 사회문제로 부각되고 있는 시 점에서 쾌적한 환경과 건강의 문제에 대한 기본적인 욕구를 충족시켜 주 는 것이 매우 중요한 것으로 인식이 되고 있다. 일반적으로 건물은 재해 로부터의 안전성, 생리적, 정신적 충족과 생활욕구의 만족, 경제적 조건 의 만족 등이 충족되어야 한다. 이러한 기본적 조건을 만족하면서 거주자 에게 쾌적성을 제공하고 건강한 생활을 보장하기 위하여 쾌적하고 건강한 주거 환경의 개념이 새롭게 정립되고 있다. 실내공간에서 사용되는 건축 재료나 가구 등은 재료의 내구성 향상과 작업의 편의성을 위하여 많은 화 합물질들이 사용되고 있다. 화학물질에 의한 실내오염물질의 농도는 건축 자재의 종류와 생산과정, 경과시간의 정도에 따라 방출강도가 다르며 부 적절한 건축자재, 가구류, 사무용기기 등의 선정은 오염물질의 농도를 가 중시키고 있는 것을 볼 수 있다. 5.2.1 실내공기질 기준 5.2.1.1 유럽 유럽국가들은 70년대 에너지 파동 이후부터 에너지를 절감과 환경이 인간에게 미치는 영향에 대해 관심을 가지고 많은 연구를 수행해오고 있 다. 특히, 기후적 특성상 실내에서 거주하는 시간이 긴 북유럽국가들은 실내공기환경의 중요성을 일찍이 인식하고 실내공기질 관련 규정 및 제도 를 도입하고 현재까지 모범적으로 수행하고 있다. 이런 오랜기간의 연구 결과를 바탕으로 북유럽국가연합회(SCANVAC: 스웨덴, 노르웨이, 핀란드, 덴마크 등이 연합하여 구성한 학회)에서는 실내공기환경을 3단계로 구분 하여 제시하고 있으며, 또한, 건축자재로부터의 오염물질 방출강도에 따 라 실내공기환경과 마찬가지로 3단계로 구분하여 권장치를 제시하고 실내 공기환경 개선에 노력하고 있다. - 49 -
항목 암모니아, 아민 석면 포름알데히드(HCHO) 일산화탄소(CO) 분진(PM10) 라돈 스티렌 기준 20μg/m3 이하 0 fiber/cm3 50μg/m3 이하 8mg/m3이하 50μg/m3 이하 200Bq/m3(연평균)이하 1μg/m3 이하 표 5.1 핀란드 환경부 기준(권장치)[16] 5.2.1.2 미국 미국은 환경보호청 EPA(Environmental Protection Agency)에서 대기환 경 관련 기준을 관리하고 있으며, 실내공기환경에 영향을 미치는 몇몇 제 품에 대해서 법적 규제를 하고 있고, 주택도시개발국 HUD(Department of Housing Urban Development)에서는 합판, 파티클로브에서 방출되는 포름 알데히드의 양을 규제하고 있다. 산업안정보건청 OSHA(Occupational Safety and health administration), 및 국립산업안전보건연구원인 NIOSH(National Institute for Occupational Safety and Health), 산업 위생전문가협의회ACGIH(American Conference of Governmental Industrial Hygienists)를 중심으로 작업장 환경에 대한 환경기준이 제 정되어 있다. 냉난방공조학회인 ASHRAE의 Standard 62-Series(American Society of Heating Refrigeration and Air-conditioning Engineers)를 통해 저층 주거용 건축물을 대상으로 한 실내공기환경 기준을 아래 표와 같이 제시하고 있다. - 50 -
오염물질 일산화탄소(CO) 포름알데히드(HCHO) 납(Pb) 이산화질소(NO 2) 냄새 오존(O 3) 부유입자(PM10) 라돈 이산화황(SO 2) 총휘발성유기화합물(TVOC) 기준치 9ppm(8시간 평균) 120μg/m3(0.1ppm)(30분 평균) 1.5μg/m3(3개월 평균) 100μg/m3(1년간 평균) 거주자나 방문자의 80%이상이 허용 가능하다고 예측) 100μg/m3(50ppb) (8시간 평균) 50μg/m3(1년간 평균) 4pCi/Liter(1년간 평균) 80μg/m3(1년간 평균) 1) 300μg/m3미만, 2) 300~3000/μg/m3, 3) 3000μg/m3 이상 표 5.2 미국 냉난방공조학회(ASHRAE) 기준(권장치)[16] 5.2.1.3 일본 일본의 경우 건축기준법, 빌딩위생관리법, 학교보건법 등에서 기준치를 제정하고 일반 생활환경을 관리하고 있고 대기환경은 대기환경보전법에서 규제하고 있다. 후생노동성에서는 실내공기 중의 화학물질 농도(권장치) 를 제한하였다. 성분 포름알데히드 톨루엔 크실렌 p-디클로로벤젠 에틸벤젠 스티렌 크로르피리호스 프탈산 n-부틸 테트라데칸 프탈산 2-에틸헥실 다이아지논 아세트알데히드 페노브카르보 노나날 TVOC 실내농도 지침값 100μg/m3(0.08ppm) 260μg/m3 870μg/m3 240μg/m3 3800μg/m3 220μg/m3 1μg/m3(단, 소아의 경우 0.1μg/m3) 220μg/m3 330μg/m3 120μg/m3 0.29μg/m3 48μg/m3 33μg/m3 41μg/m3(잠정값) 400μg/m3(잠정 목표값) 표 5.3 일본 후생노동성 기준(권장치) - 51 -
그 외 강제 기준으로 매년 1회 정기검사를 통해 실내공기질 관리의 적정 성을 인정받아야 하는 관리학교환경 위생기준, 빌딩위생관리법, 그리고 후생노동성이 03년 4월 1일부터 확대 개정 시행하고 있는 건 축물에 있어서 위생적 환경 확보에 관한 법률 의 기준이 있다. 건축물 에 있어서 위생적 환경 확보에 관한 법률 의 대상 건축물은 우리나라 환 경부에서 최근 개정한 다중이용시설등의 실내공기질관리법 과 유사하 다. 항목 기준 온도 겨울철(10 이상), 여름철(30 이하) 상대습도 30~80% 이산화탄소 1500ppm 이하 일산화탄소 10ppm 이하 기류 0.5m/s 이하 부유분진 0.1mg/m3 이하 낙하세균 평균 10 콜로니/교실 이하 복사열 흑구/건구의 온도차 5 이하 포름알데히드 100μg/m3 이하 톨루엔 260μg/m3 이하 자일렌(필요시) 870μg/m3 이하 p-디클로로벤젠(필요시) 240μg/m3 이하 표 5.4 일본 후생노동성 기준(권장치)[16] 항목 기준 비고 부유분진(PM10) 150μg/m3이하 일산화탄소(CO) 10ppm 이하 이산화탄소(CO 2) 1000ppm 이하 온도 17~28 2개월마다 1회측정 상대습도 40~70% 기류 0.5m/s 이하 신축이나 증축, 대규모의 수선 또는 포름알데히드 100μg/m3 이하 재배치 후 사용개시 첫 6월~9월 (HCHO) 사이 1회 측정 표 5.5 빌딩 위생관리법(규제)[15] - 52 -