위해성 평가를 위한 대학생들의 이산화질소 노출량 추정
김영희 김지현 양원호
⋅ ⋅ * ⋅
송영웅 윤충식 허용⋅ ⋅
대구가톨릭대학교 산업보건학과Young-Hee Kim Ji-Hyun Kim Won-Ho Yang⋅ ⋅
*
⋅Young-Woong Song Chung-Sik Yoon Yong Heo⋅ ⋅Department of Occupational Health, Catholic University of Daegu
Abstract
Indoor air quality tends to be the dominant contributor to personal exposure, because most people spend over 80% of their time indoors. In this study, indoor and outdoor NO
2concentrations were measured simultaneously with personal exposures of 30 university students in weekday and weekend in Daegu, Korea.
House characteristics and subject's activity pattern were used to determine the effects on personal exposure. Since university students spent most of their times indoor, their NO
2exposure was associated with indoor NO
2level during both weekday and weekend in spite of different time activity. Using a time-weighted average model, NO
2exposures of university students were estimated by NO
2measurements in indoor home, indoor school, and outdoor home. In conclusion, major personal exposure to NO
2resulted from air quality of indoor environment at house.
Keywords ： Nitrogen Dioxide, Personal Exposure, Time-Weighted Average, Time Activity
서론 1.
사람이 생명을 유지하기 위해서는 항상 신선하 고 깨끗한 공기를 충분하게 호흡하여야 한다 세. 계의 주요 도시에서는 대기오염도가 높은 실정이 며 우리나라도, 1970년대 이후 산업구조의 대형화 로 에너지 소비가 급증하고 유해물질의 사용빈도 증가 등으로 주요 대도시의 대기오염이 심각한 상 태이다 환경부( , 2004). 한편 대기오염은 자연적인 희석률이 크고 사회적 인식 확대 및 각종 규제 등, 으로 인하여 대기오염 수준은 감소되고 있으나, 실내공기는 한정된 공간에서 오염농도가 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있을 정도로 증가되고 있 다 대부분의 사람들은 실내오염이 인체에 미치는. 영향이 실외 대기오염 보다 더욱 중요하다는 사실 을 최근에 인식하기 시작하였지만 실내 오염물질, 의 종류 및 농도에 대해서 확실히 파악하지 못하 고 있는 실정이다.
실내오염의 주요 원인은 인구의 밀집화 현대사, 회의 실내생활화 실내공간의 밀폐화 등으로 인구, 의 도시 집중화가 증가될수록 심화되고 있다 실. 내오염은 각종 실내공간에서 공기오염 생활쓰레, 기 소음 악취 등의 각종 환경오염에 이르기까지, , 다양한 형태로 발생될 수 있으며 이 중에서도 실, 내공기오염은 대표적으로 인간의 건강까지 위협 하고 있다(Seifert, 1996). 인간은 하루 24시간 중 대략80% 이상을 실내 가정 사무실 실내작업장( , , , 공공건물 지하시설물 상가 음식점 자동차 등 에, , , , ) 서 생활 또는 근무하기 때문에 실내공기질은 개인 이 오염물질에 노출되는 주요한 요인이다 따라서. 실내에서의 오염물질 노출은 실외 대기 노출 보( ) 다 더욱 많은 영향을 야기할 수 있다 또한 실내. 오염물질의 농도가 낮더라도 장기간 노출됨에 따
라 전체 노출량으로 보면 매우 커다란 영향을 미 치는 것으로 알려져 있다(Jones, 1999).
이산화질소(NO
2
)는 고온의 연소과정에서 발생 되는 부산물로써 실외 대기에서는 차량 발전소와, 산업장 등에서 발생되고 있다 실내에서. NO2
의 농 도는 가스레인지 등유 난방기 흡연 등에 주로 영, , 향을 받으며(Wikes et al., 1996), 공기환기량(air 과 실내 표면반응과 같은 주택특성 exchange rate)에 의해 영향을 받을 수 있다(Yang et al., 2004).
인간에 대한NO
2
체감양상은 1~3 ppm에서 냄새 감지 코의 자극 호흡곤란 급성호흡곤란 폐수종, , , , 발병 등 호흡기 증상과 관련된 각종 질 (肺水腫)환을 유발시킬 수 있다(Bauer et al., 1986; WHO, 1997).
개인의 노출평가는 직접적 또는 간접적으로 측 정할 수 있다 직접적 방법으로는 생체지표. (bio- 를 측정하는 방법이 있으며 간접적인 방
markers) ,
법은 개인의 호흡기 근처에서 측정하여 이용한다 직접적인 개인노출 방법은 측정 (Lee et al., 1998).
기구의 정확성 및 개인생활의 간섭 등으로 어려움 이 있기 때문에 일반적으로 간접적 방법이 이용, 되지만 개인의 활동행태(activity pattern)가 다양하 며 일일 생활범위가 다르기 때문에1~2회의 측정 으로 공기 오염물질과 연관된 위해성 평가(risk 에서 정확한 노출평가는 어렵다 또한
assessment) .
오염물질의 개인노출은 계절적 요소와 연령별에 따른 활동행태가 다르기 때문에 다양한 동일그룹 집단의 폭 넓은 연구가 요구된다 그 동안 평일에. 일상적으로 생활하는 직장인에 대한 오염물질의 노출 및 위해성 연구는 있었지만 가장 활동력이, 왕성하며 수강과목에 따라 비교적 일정치 않는 활 동시간을 갖고 있는 대학생들에 대한 오염물질에 대한 노출연구는 부족한 실정이다 따라서 본 연.
구에서는 대학생을 대상으로 평일 일과 주말 일2 2 의 개인NO
2
농도 개인노출 및 위해성을 측정하, 고 동시에 시간활동 행태를 조사하여 대학생들의 NO2
노출과 관련된 주요 미세환경을 평가하고자, 시간가중치 모델을 적용하여 예측하였다.연구대상 및 방법 2.
주택의 실내 및 실외NO
2
농도 측정과 동시에 참여 대학생들의 NO2
개인노출을 측정하였으며, 또한 대학생들의 시간에 따른 활동을 함께 평가함 으로써 대학생들 각 개개인의 활동에 따른 NO2
노출정도를 파악하였다 또한 설문지에 의한 주택. 특성 및 대학생들의 생활양식(life-style)을 조사함 으로써 실내 NO
2
농도 발생의 연관성 및 요인을 분석하였다.연구대상 2.1
경북 대학교 학생을 대상으로 수동식 시료채D 취기(passive sampler)를 이용하여 참여자가 거주하 는 각 주택의 실내 및 실외의NO
2
농도 측정과 동 시에 대학생 개인NO2
노출을 측정하였다 측정지. 점은 학교의 강의실 복도 층 층 및 도서관 층, 1 , 2 1 ,층과 학교 실외 자연대 앞 도서관 앞 의
5 ( , ) NO
2
농도를 측정하였다 대상학년은 학년생 이었고 평. 3 , 일2005년 월5 19 ~ 20 ,일 일 주말 월5 21 ~22일 일에 조사되었다 수동식 시료채취기는 자원자. 30명에 게 시료채취기 사용법(protocol)과 기록지(data- 를 함께 나누어 주었으며 설치 방법과 주
logger) ,
의 사항을 직접 설명하였다 설문지는 주택특성. 및 대학생들 개인의 생활양식에 관한 내용이었 다 시간활동표는 오전 시. 6 (06 00)： 부터 오후12시
까지는 분 단위로 표시 하도록 설명 (24 00)： 30 ( )∨
하였으며 오후, 12시부터 오전 시까지는 시간6 1 단위로 표시( )∨하도록 설명하였다 시간활동표에. 서 실내는 모든 집 상점 또는 백화점 등의 실내, , 환경을 의미하였으며 실외는 실외환경을 의미하, 였다 시간활동표는. NO
2
개인노출과 동시에 측정 되었으며 수거한 시간활동표는 각 장소별로 표시, 한 곳을 계수하여 참여자 개인이 각 장소에서 보 낸 시간으로 계산하였다.측정 및 분석방법 2.2
NO
2
측정은 badge type의 수동식 시료채취기 를 사용하였으며 (Yanagisawa & Nishimura, 1982) , NO2
수동식 시료채취기는 작고(5×4×1 ㎤) 가벼운 장점을 지니고 있다 수동식 시료채취기 내(15g) .
부에 있는 셀룰로즈(cellulose) 필터에 triethanola- 용액이 흡수되어
mine NO
2
를 포집한다 농도계산. 에 이용된 물질전환계수(mass transfer coeffi- cient) 는0.10cm/sec를 이용하였으며, NO2
의 농도분석은 를 이용하여 photo-spectrometer(Shimabzu UV-1201)정량분석 하였다(Lee et al., 1992). NO
2
농도분석 은sulfanilic acid 5g, phosphoric acid(85%) 50㎖과 NEDA(N(1 Naphtyl) ethylene diamine dihydrochlo-‐ ‐을 이용하여
ride, 98%) 0.05g color reagent(azodye‐
재확인 할 것 를 제조하여 수동식 시
forming, ) 1ℓ ,
료채취기를 NO
2
가 존재하지 않는 챔버(chamber) 에서 분해하여 셀룰로즈 여지를 시험관(16×100 )㎜ 에 넣고, color reagent 10.0㎖를 시험관에 주입 실 리카겔 활성탄, , purafil filter(과망간산 칼륨 활성, 알루미나와 활성탄으로 합성된 물질 를 연속으로) 연결하여 대기 중 공기를 챔버로 유입시켜 공기오 염물질이 없는 상태에서 분석하였다.수동식 시료채취기는 가정에서 가족 구성원이
가장 잘 모이는 거실에 설치가 되었으며 측정위, 치는 연소장치 발생원에서3m 이상 그리고 창문 또는 문으로부터2m 이상 되도록 하였다 실외에. 설치될 수동식 시료채취기는 지면으로부터1m 이 상이 되도록 하고 비나 눈으로부터 보호될 수 있, 도록 했으며 환기가 잘되는 곳에 위치하도록 하 였다.
시간가중치 평균모델 2.3
NO
2
의 개인노출은 실내환경 농도와 시간활동도 의 시간 가중 평균치를 이용하여 예측될 수 있다 개인 각자의 모든 실내환경에 (Levy et al., 1998).서 농도를 측정할 수는 없지만, NO
2
개인 노출은 주택에서 노출 학교에서의 노출과 실외에서의 노, 출을 이용하여 다음과 같이 예측될 수 있다.(1) 여기서, P
i
= estimated time-weighted average per- sonal NO2
exposure for participant I, 여기서, IHI
= number of hours spent inside the home for participant i during sampling period,여기서, OH
I
= number of hours spent outside the home for participant i during sampling period,여기서, SI
I
= number of hours spent inside the workplace for participant i during sampling period,여기서, I
i
= measured average indoor NO2
concen- tration for participant i, Oi
= measured average outdoor NO2
concentration for participant I,여기서, S
i
= measured average workplace NO2
concentration for participant I, 여기서, SO
i
= measured average outdoor schoolNO
2
concentration for participant I.결과 및 고찰 3.
설문지 분석 3.1
총 참여 대학생은 30명 중 NO
2
측정기의 손실 과 시간활동도의 기록이 부실한 명을 제외한2 28 명의 참여자의 자료를 수거 이용하였다 참여 대, . 학생의 평균 연령은 만20.5세 이었으며 남학생, 명과 여학생 명 이었다 한 주택의 평균 가족10 18 .
수는3.5명이었다. NO
2
발생원 및 노출과 관련하 여 참여 학생들의 주택은 아파트가63.3%이었고, 취사와 난방은 주로 가스를 사용하였다 가스레인. 지의 사용은2~3시간 사용에 가장 많이 응답하였 고 흡연자는 명이었고 참여 학생들의 주택내 흡, 8 , 연자는50% 이었다 학교까지 통학하는 주요 교. 통수단은 버스를 이용하였다.활동행태 3.2
참여 학생 28명의 시간활동 행태를 살펴보면2 일 48시간 동안 평균적으로 평일 85.4%, 주말 로 실내에서 많은 시간을 보내고 있었다 84.5%
실내에서는 주택에서 평일 주말
(Table 2). 50.1%,
로 미세환경 중 가장 많
64.4% (micro-environment)
은 시간을 보내는 것으로 나타났다 이 결과는 공. 기오염물질의 노출은 실외보다 실내 특히 주택 실 내환경에 영향을 받을 것으로 예상되며 인구집단, 중 도시 직장인이 평균적으로 실내에서90% 이상 을 실내에서 생활하는 것과 비교할 때 대학생들은
Indoor Outdoor
Transportation Home School Other Near
home
Near
school Other Weekday
(2 days)
% 50.1 28.6 6.7 2.9 6.9 3.6 6.8
Total(%) 85.4 13.4 6.8
Weekend (2 days)
% 64.4 4.2 15.9 5.4 1.8 7.5 9.3
Total(%) 84.5 14.7 9.3
General characteristics Number(%) House type Single house
Apartment
11(36.7%) 19(63.3%) Transportation
(from house to school)
Walking Car Bus Subway
9(24.3%) 9(24.3%) 16(43.2%) 3( 8.1%)
Cooking Electricity
Gas
1( 3.5%) 29(96.5%)
Heating Electricity
Gas
Petroleum & coal
2( 6.9%) 16(55.2%) 11(37.9%) Use ofgas range(hr) <0.5hr
0.5~1hr 1~2hr 2~3hr 3~4hr 4hr<
5(18.5%) 6(22.2%) 5(18.5%) 8(29.6%) 2( 7.4%) 1( 3.7%)
Smoker Yes
No
8(26.7%) 22(73.3%) Presence of smoker in house Yes
No
15(50.0%) 15(50.0%)
상대적으로 실외에서 보낸 시간이 높은 것으로 나 타났다(Yang et al., 2000). 주말 동안 실외에서 보 낸 시간이 평일보다 높은 것은 차량이용과 직접적 으로 연관되는 것을 알 수 있다.
실내 외 및 개인노출
3.3
⋅
NO2
농도평일 일 동안 측정된2 28주택의 실내 및 실외 NO
2
농도는 각각12.9ppb와13.5ppb 이었고 주말, 은 각각13.2ppb와14.6ppb 이었다(Table 3). 실내/ 실외NO2
농도비는 가스렌지를 사용하지 않는 주 택의 경우 실내의NO2
농도는 주로 실외에서 유 입되어 실내 실외/ NO2
농도비가 대략0.6 그리고 가스레인지를 사용하는 주택의 경우 실내 실외/ NO2
농도비가 0.8~1.0으로 나타나 Sexton et al.의 연구와 비슷한 결과를 나타내었다 참여
(1983) .
학생들의 개인노출은 주택 실내 외 농도보다 낮⋅ 은 값을 보였고 그 이유는 학교 강의실 및 도서관, 실내와 학교내 실외환경의 농도가 낮기 때문으로 고려된다 학교 실내 외의 농도는 학교의 위치를. ⋅ 고려할 때 비교적 낮은 농도를 나타내었다.
실외NO
2
농도의 실내 영향을 고려하여 실외, NO2
농도를 독립변수로 하고 실내NO2
농도를 종속변수로 가정하여 회귀방정식을 그림으로 평일 과 주말에 각각Fig. 1과Fig. 2에 나타냈다 평일. 실외와 실내에서 측정된 NO
2
농도의 상관계수는 주말은 을
(Pearson r) 0.50(p= .007), 0.58(p= .001) 나타냈으며 이것은 초여름의 계절적 요인 창문, , 등의 개폐 자연환기 및 실내 발생량 등의 영향( ) 요인이 있지만 실외NO
2
농도가 주택의 실내NO2
농도에 크게 영향을 주고 있음을 알 수 있다.
개인NO
2
노출과 실내 외의⋅ NO2
농도와 상관 성을 분석하였다(Fig. 2). NO2
개인노출은 평일 (Pearson r= .60, p<0.0010)과 주말(Pearson r= .71, 에 각각 주택 실내농도와 높은 상관계수 p<0.0001)값을 나타내었다 이것은 주택의 실내. NO
2
농도가 참여 학생들의 NO2
노출에 영향을 주고 있음을 나타내는 것이다 또한 시간활동 행태에서 주말에. 주택 실내에서 보낸 시간이 평일보다 높음을 고려 할 때 주말의 상관계수 값이 평일보다 상대적으, 로 높은 것을 설명한다.시간가중 평균모델을 이용한 개인노출 예측 3.4.
평일과 주말의 측정된NO
2
농도를 시간가중 평 균모델에 적용하였다 식 에서 예측된 평균. (1) NO2
개인노출은 평일과 주말에 각각 9.6±3.2ppb과 이었으며 수동식 시료채취기를 이용 12.8±6.8ppb ,
하여 실측된 개인노출은11.7±4.3ppb 12.0±4.2ppb과 이었다 본 연구에서 모든 미세환경의. NO
2
농도가 House(n= 28)Personal (n= 28)
School(n= 5) Indoor Outdoor I/O Ratio Indoor of
school
Outdoor of school Weekday
weekend
12.9±4.5 13.2±6.8
13.5±6.2 14.6±6.2
1.0±0.5 0.9±0.4
11.8±4.3 12.0±4.2
4.4±1.4 5.1±1.4
4.7±2.8 3.7±2.1
측정된 것은 아니지만 식 에서 예측된 개인노출, (1) 과 실측된 개인노출의 상관계수 는 평일과 주말(r) 에 각각0.46(p= 0.015)과0.67(p< 0.0001)이었으며 통계적으로 유의함을 보였다(Fig. 3).이 결과도 참 여 학생들이 주말에 주택에서 보낸 시간이 평일보 다 상대적으로 높은 것을 고려하면 주택의 실내
NO
2
농도 개인노출에 영향을 주었음을 의미한다.예측된NO
2
개인노출(Pi)과 수동식 시료채취기 를 이용하여 측정된 개인노출(Pm)의 차이를 시간 활동 행태에서 측정된 다른 미세환경에 의하여 기 술될 수 있으며 그 방법은 다음과 같은 다중회귀, 분석의 회귀계수 로 나타낼 수 있다 식(b) ( 2).0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
W e e k d a y : Y = 0 .3 6 X + 7 .2 8 (P e a rs o n r= 0 .5 0 , p = 0 .0 0 7 )
In do or N O
2co nce ntr ati on (pp b)
O u td o o r N O
2c o n c e n tra tio n (p p b )
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
W e e k e n d : Y = 0 .6 4 X + 3 .9 2 (P e a rs o n r= 0 .5 8 , p = 0 .0 0 1 )
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
W e e k d a y : Y = 0 .4 2 X + 5 .9 4 ( P e a r s o n r = 0 .6 0 , p < 0 .0 0 0 1 )
Meas ured per sonal exposur e (ppb)
In d o o r N O
2c o n c e n tra tio n ( p p b )
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
W e e k e n d : Y = 0 .4 8 X + 4 .9 8
( P e a r s o n r = 0 .7 1 , p < 0 .0 0 0 1 )
(2) 여기서, P = measured personal NO
2
exposure(ppb), 여기서, FIO
= fraction of hours spent inside otherthan home and school,
여기서, F
(SO+OO)
= fraction of hours spent outside other than near home and near school,여기서, F
T
= fraction of hours spent on trans- portation.다중회귀분석 결과Table 4와 같으며 회귀계수,
는 모두 통계적으로 유의한 결과를 나타내지는 못 했지만 주택과 학교 실내의 실내환경과 차량이용 이 개인노출에 다소 영향을 줄 수 있음을 나타내 고 있다.
결 론 4.
본 연구에서는 평일에 일상적으로 생활하는 직 장인에 대한 오염물질의 노출 및 위해성 연구는 비교적 있었지만 가장 활동력이 왕성하며 수강과,
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
W e e k d a y : Y = 0 .3 3 X + 5 .6 0 (P e a rs o n r= 0 .4 6 , p < 0 .0 1 5 )
E st imat e d pe rs on al ex po su re (p pb )
M e a s u re d p e rs o n a l e x p o s u re (p p b )
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0
W e e k e n d : Y = 1 .0 7 X - 0 .1 4 (P e a rs o n r= 0 .6 7 , p < 0 .0 0 0 1 )
Mircroenvironment Regression coefficient±SE Significant Indoor other than home and school
Outside other than home and school Transportation
1.638E-04 ± .002 -2.05E-03 ± .004 1.183E-03 ± .073
.919 .573 .640
목에 따라 비교적 일정하지 않는 활동시간을 갖고 있는 대학생들에 대한 이산화질소(NO
2
) 노출 및 위해성에 관한 연구를 수행하였다 참여 대학생. 개인NO2
노출과 실내 및 실외의NO2
농도와 상 관성을 분석결과NO2
개인노출은 평일(Pearson r=과 주말 에
.60, p<0.0010) (Pearson r= .71, p<0.0001) 각각 주택 실내농도와 높은 상관계수 값을 나타내 었다 이 결과는 주택 실내. NO
2
농도가 참여 대학 생들의NO2
노출에 주 영향을 주고 있음을 나타 내는 것으로 실내공기질이 개인노출에 가장 큰 미 세환경임을 나타내었다.감사의 글
본 연구는 동일문화장학재단 학술연구비 지원 에 의해 수행되었으며 이에 감사를 드립니다, .
참고문헌
환경부(2004) 환경백서
Bauer, M.A., Utell, M.J., Morrow, P.E. Speers, D.M.
andgibb, H.P.(1996) Inhalation of 0.3ppm nitrogem dioxide potentiates exercise-induced bronchospasm in asthmatics, Am.Rev.Respir.Dis., 134, 1203-1208.
Jones, A.P.(1999) Indoor air quality and health, Atmospheric Environment, 33, 4935-4564.
Lee, K., Levy, J.I., Yanagisawa, Y., et al.(1998) The Boston residential nitrogen dioxide characterization study：classification and prediction of indoor NO
2
exposure, J. Air & Wate Manage. Assoc., 48, 736-742.
Lee, K., Yanagisawa, Y., Spengler, J.D. and Billick, I.H.(1992) Wind velocity effects of sampling rate of NO
2
badge, Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology, 2, 207-219.Levy, J.I., et al.(1998) Impact of residential nitrogen dioxide exposure on personal exposure： An international study, J. Air & Wate Manage. Assoc., 48, 553-560.
Seifert, B.(1996) Indoor air science： past and future. Proceedings of the 7th International Conference on Indoor Air Quality and Climate - Indoor Air '96, Vol. 2, 3-8.
Sexton, K., Letz, R. and Spengler, D.(1983) Estimating human exposure to nitrogen dioxide：
an indoor/outdoor modeling approach, Environ- mental Research, 32, 151-166.
Wikes, C.R., Koontz, M.D. and Billick, I.H.(1996) Analysis of sampling strategies for estimating annual average indoor NO
2
concentrations in residence withgas appliance, J. Air & Waste Manage. Assoc., 46, 853-860.WHO(1987) Environmental Health Criteria 188, Nitrogen Oxides. World Health Association.
Yanagisawa, Y. and Nishmura, H.(1982) A badge- type personal sampler for measurement of personal exposures to NO
2
and NO in ambient air, Environment International, 8, 235-242.Yang, W., Lee, K. and Chung, M.(2004) Characterization of Indoor Air Quality Using
Multiple Measurements of Nitrogen Dioxide.
Indoor Air, 14, 105-111.
Yang, W., Lee, K.Y., Son, H.S. and Chung, M.H.(2000) Estimation of personal exposure on
nitrogen dioxide using time activity - comparative study between Seoul, Korea and Brisbane, Australia. Journal of Korean Society of Occupa- tional and Environmental Hygiene, 15(2), 10-17.
