★..한국실내환경학회 KOSIE

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학교 교실내 실내유해오염물질 분포 특성

전준민⋅정만호⋅이학성¹⁾⋅강병욱^2)*

순천제일대학 그린환경종합센터, ¹⁾서원대학교 환경건설정보학과, ²⁾충주대학교 환경공학부

Characteristics of Indoor Hazardous Pollutants in Classroom of Schools

Jun Min Jeon⋅Man Ho Jeong⋅Hak Sung Lee¹⁾⋅Byung-Wook Kang^2)*

Green Jeonnam Environmental Center, Suncheon First College

1)

Department of Environmental, Civil and Information System, Seowon University

2)

Division of Environmental Engineering, Chungju National University

Abstract

The objective of this study was to estimate distribution of hazardous air pollutants and volatile organic compounds at diverse indoor areas in school. The indoor air samples were collected at 19 school in three different areas of southern Korea region from September to October 2009. The concentrations of PM-10 and formaldehyde in all sampling sites were below indoor air quality guideline of the Ministry of Education, Science and Technology. The CO

₂

level and TBC (total bacteria count) were higher than the guideline for 4 sites and 12 sites, respectively. The concentration of TVOC for 23 sites exceeded the guideline. Also, TVOC level of metropolitan sampling sites were somewhat higher than small and medium-size city sampling sites.

The concentration of indoor air pollutants affected by various conditions such as season, region, and indoor/outdoor environment. This study result shows that concentration of several pollutants such as CO

₂

, TBC, and TVOC were higher than the guideline for some sampling sites. Therefore, it is necessary to manage indoor air quality and establish effective emission reduction strategies regard for characteristics of each school.

Keywords ：Indoor air quality, Hazardous air pollutant, Total bacteria count, TVOC

* Corresponding author. Tel：+82-43-841-5724, E-mail：[email protected]

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1. 서 론

교육과학기술부(2009년 통계자료)에 의하면 국 내의 학교시설은 초등학교 5,829개교 3,474,395명, 중학교 3,106개교 2,006,972명, 고등학교 2,225개교 1,965,792명으로 총 11,160개교, 7,447,159명이 재 학 중에 있다. 이는 전국 인구 48,747,000명(통계 청 보도자료) 대비 15.3%에 해당하는 비율로서 향 후 국가 미래를 좌우할 중요한 위치에 있는 연령 군이다. 따라서 이러한 학생집단의 건강 유지는 매우 중요하며, 2004년 통계청 생활시간조사에서 대부분이 주택(52.2%)이나 학교/학원시설(39.6%), 차량(6%)에서 보내는 것으로 나타남에 따라, 집 뿐만 아니라 학교시설의 쾌적한 실내공기질 유지 및 관리는 무엇 보다 중요하다 하겠다(양원호, 2009).

그간 국내에서 학교시설을 대상으로 실내공기 질에 대한 연구는 1990년대 후반부터 일부 물질 (CO2, PM-10, Rn 등)들을 대상으로 협소적으로 연 구되기 시작하면서, 2004년 환경부의 다중이용시 설등의실내공기질관리법(이하, 실내공기질관리법) 이 본격 시행된 2005년부터 교육과학기술부(이하, 교과부)의 학교보건법에서 규정한 실내오염물질 들에 대한 조사가 점차적으로 수행되어져 왔다. 지금까지 수행되어진 연구결과를 보면, 대부분의 실내오염물질(PM-10, CO2, HCHO, 총부유세균 [TBC], TVOC)은 일반교실이 특수교실(과학실, 컴 퓨터실, 도서실, 음악실 등)에 비해 높고, 계절로 는 겨울철에 높게 관측되었다. 이러한 영향요인으 로는 주로 신축이나 개축 시 사용된 건축 내장재 및 학습재료의 영향도 있으며, 환기량이 부족한 교실에서는 더 더욱 높은 농도로 조사되었다. 특 히, HCHO, TVOC 및 toluene 물질들은 교실내부가

실외보다 2-5배 정도 높았으며, PM-10은 학생들이 교실내에서 주로 이동하거나 움직이는 시간대인 휴식과 점심시간대 및 청소시간대에서 높은 것으 로 나타났다. 또한, 학교시설을 실내와 실외로 구 분하여 조사했을 경우 실내가 실외 보다 대부분 높게 관측되었다. 다만, 일부 물질(CO, NO2 및 benzene 등)에서는 실내･외 농도가 유사하거나 또 는 실외가 더 높은 농도경향을 보인 경우도 있었 는데, 이는 학교 교실내 발생원 보다는 자동차 및 주변 입지조건에 의해 오염된 외부공기가 교실내 로 유입되어 실내농도에 다소 영향을 미친다(이병 국 등, 2009; 최상준, 2008; 임영욱 등, 2008; 김윤 신 등, 2007; 노영만 등, 2007; 최상준 등, 2007: 심 상효 등, 2006; 안상영 등, 2006; 손종렬 등, 2006;

안영철 등, 2005). 이와 같이 현재 국내 학교시설 들의 실내공기는 실외공기 보다 다양한 유해오염 물질에 노출되어 있는 실정이며, 이에 대한 관리 가 매우 중요하다 여겨진다.

미국 환경청(US EPA)에서는 학교 실내환경관 리를 최우선 과제로 인식하여 실내공기질이 학생 들의 건강영향에 밀접한 관계가 있으며, 학교 교 실에서는 어린이의 학습능률에 영향을 줄 가능성 이 있다고 판단하여 보다 좋은 실내공기질을 유지 하고자 학교의 실내공기질을 위한 “IAQ Tools for School Kit"을 배포하여 실내공기질에 의한 어린 이의 건강영향을 예방하고자 노력하고 있다(US EPA, 2000). 또한, 또한 교과부는 2006년 교사(校舍)안에서 실내공기 질에 영향을 미치는 위해요소 에 대한 유지･관리기준을 강화하기 위해 학교보 건법을 개정하여, 기존의 PM-10 및 CO2 기준 외 에 10개 항목을 추가 하였으며, 2006년을 기준으 로 3년 이내 신축이나, 개･증축한 학교에 대해서 는 HCHO와 TVOCs를 연 1회 측정하도록 하고 있

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다(교과부, 2006). 따라서 본 연구는 어린이 및 청 소년들이 일일생활시간 중 주택 다음으로 많은 시 간을 보내고 있는 학교시설을 대상으로 실내유해 오염물질의 분포 특성을 평가하여, 보다 쾌적한 학교환경 조성 뿐만 아니라 효율적인 관리방안 수 립에 기여코저 한다.

2. 연구의 내용 및 방법

2.1 연구대상 및 시료채취지점 선정

본 연구는 2009년 9월부터 10월까지 호남권, 영 남권, 제주지역의 초교 10개교, 중교 7개, 고교 2 개 등 19개교(학교당 3개교실, 총 57교실)을 대상 으로, 대도시 및 중･소도시(농촌 포함)의 지역적 특성을 고려하여 선정하였다. 조사지점은 일반교 실 2곳, 특별교실 1곳(과학실, 컴퓨터실, 도서관, 음악실)에서 실내유해오염물질의 분포 특성을 조 사하였다. 조사대상 실내유해물질은 PM-10, CO2, HCHO, TBC(total bateria count), TVOC등 5개 항목 과 개별 VOCs 중 발암 및 독성물질로 알려진 B,T,E,X 성분도 추가하여 조사하였다. 실내공기질 측정은 일반교실(학교당 2개 교실)의 경우 수업이 진행되고 있는 상태에서 수업 방해가 되지 않도록 교실 뒤쪽 중앙 벽면으로부터 1.5 m 떨어진 지점 에서, 특별교실은 주로 수업을 마친 시간대에 중 앙지점에서 실시했다. 측정 높이는 실내공기질공 정시험방법에 의한 바닥면으로부터 1.2~1.5m 높이 에서 그리고 창문은 일부 열려져 있는 등 실제 운 영되고 있는 환경상태에서 측정하였다.

2.2 측정 및 분석방법

실내공기질 조사는 교과부의 “학교 교사 내 환

경위생 및 식품위생 관리 매뉴얼의 교사 안에서의 공기질 등 방법”에 근거하여, 환경부의 “실내공기 질공정시험방법” 의한 주 시험법을 이용하여 측 정･분석하였다(환경부, 2004). PM-10 측정은 소용 량 공기시료채취기인 mini volume air sampler (Air metrics, U.S.A)를 이용하여 5ℓ/min으로 4시간 동 안 채취하였고, 사용한 필터(ø 47, membrane filter, PALL, U.S.A)는 측정 전 20℃, 50% 조건의 데시 케이터(5317-0180, Nalgene^Ⓡ, U.S.A)에서 24시간 동안 보관한 후 0.001㎎ 이상의 감도를 갖는 분석 용 저울(AT261, Mettler toledo, Switzerland)로 3회 반복하여 칭량한 후 중량농도로 산정하였다. HCHO 측정은 유량변화가 비교적 적은 personal air sampler(Gilian, U.S.A)를 이용하여 2.4-DNPH 카 트리지(S10, Supelco, U.S.A)로 350 ㎖/min으로 30 분간 채취한 후 HPLC(Younglin, Korea)로 분석하 였다.

CO2는 CD98(Environmental Science, U.K)을 사용 하여 비분산적외선분석법(NDIR)으로 1시간 동안 연속 측정하였고, TBC는 biostage pump kit(SKC, U.S.A)을 이용하여 28.3ℓ/min의 유량으로 20분간 채취하여 배양한 후 colony counter(C-CC-1, chang- shin scientific, Korea)를 이용하여 세균 집락을 계 수하였다. VOCs 측정은 SS 재질의 tenex 흡착관 (1/4“×9㎝, Supelco, U.S.A)으로 personal air sampler (Gilian, U.S.A)를 사용하여 150 ㎖/min의 유량으로 30분 동안 시료를 채취하였다. 유량측정은 디지털 유량계 (Alltech, U.S.A)를 이용하였고, 측정이 끝 난 시료는 분석 전 까지 4℃ 이하에서 냉장보관 하였다. VOCs 시료는 2~3일 내에 Turbomatrix ATD(Perkinelmer, U.S.A) 열탈착기와 가스크로마 토 그래피(GC/MSD, HP-6890, Agilent, U.S.A)를 이 용하여 분석하였다.

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3. 결과 및 고찰

3.1 학교시설 사용 특성에 의한 실내유해오염물질 분포 특성

Table 1은 조사대상 학교시설 19개교에 대해 실 내유해오염물질 농도 분포를 요약한 것이며, Fig.

1은 각 실내유해오염물질의 농도 분포를 히스토 그램으로 나타낸 것이다. 전체적으로 PM-10의 경 우 일반교실이 평균 53.9㎍/㎥으로 특별교실 46.7

㎍/㎥에 비해 조금 높게 나타났으나, 교과부 실내 기준(100㎍/㎥)을 초과하는 교실은 없었다. CO2의 경우 일반교실에서 평균 753ppm, 특별교실은 669ppm으로 일반교실이 특별교실 보다 다소 높은 농도를 보였으며, 일반교실 4개(범위: 1,003~1,995) 와 특별교실 1개(1,113)에서 교과부 실내기준 (1,000ppm)을 초과하였다. HCHO 물질은 특별교실 에서 평균 23.8㎍/㎥, 일반교실은 12.3㎍/㎥으로 특 별교실이 다소 높게 관측되었고, 교과부 실내기준 (100㎍/㎥)을 초과하는 교실은 없었다. TBC의 경 우 일반교실에서 평균 713CFU/㎥, 특별교실은 575CFU/㎥으로 일반교실이 다소 높은 수치를 보 였고, 일반교실 11개(범위: 807~1,382)와 특별교실 1개(866)에서 교과부 실내기준(800CFU/㎥)을 초과 하고 있었으며, 특히 3개 학교에서는 조사대상 2 개 교실 모두 TBC가 유사한 수치로 초과하였다.

TVOC 물질은 일반교실에서 평균 401.7㎍/㎥, 특 별교실에선 395.9㎍/㎥으로 유사한 수치를 보였으 나, 일반교실 15개(범위: 401.1~827.5)와 특별교실 8개(범위: 432.2~677.9)에서 교과부 실내기준(400

㎍/㎥)을 초과하고 있었다. TVOC 또한 TBC와 같 이 6개교 모두 2개 교실에서 다소 농도 차이는 있 으나 초과하는 것으로 조사되었다. 따라서 TBC와 TVOC 물질이 교과부 실내기준을 초과하고 있는

학교들은 이에 대한 면밀한 재조사를 통하여 적절 한 관리방안 마련이 요구된다.

또한, 현재 교과부 학교보건법 규정에는 없으나, 2006년 1월부터 시행한 환경부의 “신축공동주택”

권고기준 항목이면서, 인체 발암성 및 독성물질로 알려져 있는 개별 VOCs 5개 물질(benzene, toluene, ethylbenzene, xylene 및 styrene)에 대해 학교시설을 대상으로 조사하였다. 조사결과, benzene, toluene 및 xylene 성분들은 학교교실이 특별교실 보다 조 금 높은 각각 5.8㎍/㎥, 33.0㎍/㎥, 14.3㎍/㎥으로 검 출되었으며, ethylbenzene 및 styrene 성분은 특별교 실에서 조금 높은 5.9㎍/㎥, 4.7㎍/㎥으로 관측되었 다. 그러나 이들 VOCs 성분들의 측정범위를 보면 수 단위에서 수백 단위까지 농도 편차를 보이고 있는데, 농촌지역 및 도시지역에서 다소 떨어진 학교 교실에선 수 단위 농도로, 공단지역 및 도로 교통량이 많은 학교 교실에선 수백 단위의 농도로 초, 중, 고교 구별 없이 지역적인 특성과 학교내 운동장의 인조잔듸 구축(우레탄 사용) 및 주변지 역의 신축공사 등 주변여건에 따라 큰 차이를 보 인 것으로 조사되었다.

3.2 지역별 및 주변여건에 의한 실내유해오염물질 분포 특성

조사대상 학교시설에서 관측된 실내유해오염물 질 농도를 Table 2의 지역별, Table 3의 주변여건 (초, 중, 고교 구분 및 주변 영향요인 등)으로 구분 하여 분포 특성을 살펴보았다.

3.2.1 PM-10 농도 분포

PM-10에 노출된 경우 폐렴이나 기관지염을 증 가시키고 모든 호흡기질환에 관련되는 입원에 영 향을 미치며, PM-10이 10㎍/㎥ 증가할 때 일별 사

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Fig.1. Histograms of concentration of 10 indoor air pollutant.

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Compounds

Classroom Special room (labotory, computer, music etc)

Guideline^**

N AM±S.D.

(range) GM^*±S.D N AM±S.D.

(range) GM±S.D PM-10 (㎍/㎥)

38

53.9±20.9

(13.6~95.7) 49.3±1.6

19

46.7±20.6

(17.5~97.2) 42.6±1.6 100 CO2 (ppm) 753±273

(445~1,995) 719±1 669±166

(460~1,113) 651±1 1,000 HCHO (㎍/㎥) 12.3±8.8

(1.2~38.7) 9.5±2.2 23.8±18.7

(4.9~70.0) 17.3±2.3 100 TBC (CFU/㎥) 713±253

(213~1,382) 670±1 575±156

(282~866) 553±1 800 TVOC (㎍/㎥) 401.7±141.6

(176.2~827.5) 380.0±1.4 395.9±143.4

(138.5~677.9) 369.5±1.5 400 Benzene (㎍/㎥) 5.8±7.9

(2.3~52.2) 4.6±1.7 3.7±0.9

(2.6~6.4) 3.7±1.2 - Toluene (㎍/㎥) 33.0±41.7

(2.6~179.5) 19.6±2.7 32.6±48.7

(2.4~214.4) 17.3±3.1 - Ethylbenzene

(㎍/㎥)

5.6±5.5

(0.5~27.8) 4.1±2.2 5.9±5.4

(0.9~19.0) 3.9±2.7 - Xylene (㎍/㎥) 14.3±17.2

(1.2~79.5) 9.5±2.3 13.6±22.1

(1.5~98.7) 7.3±2.9 - Styrene (㎍/㎥) 4.4±11.1

(0.2~68.3) 1.8±3.3 4.7±7.7

(0.2~28.2) 1.6±4.6 -

* Geometric mean

** IAQ guideline of Ministry of Education, Science and Technology

Table 1. The concentration of each indoor hazardous pollutant surveyed in the study.

망률이 0.5~1.5% 정도 증가하는 것으로 보고되고 있다(Buckeridge et al., 2002; Pope et al., 1995). 또 한 천식이 있는 아동들에서는 PM-10이 증가함에 따라 정상 아동들에 비해 기관지염 및 가래 증상 이 증가한다(McConnell et al., 1999). 따라서 이처 럼 인간의 건강상에 영향을 미치는 PM-10은 개정 된 환경부 실내공기질관리법의 다중이용시설에선 100~150㎍/㎥으로, 교과부 학교보건법에선 100㎍/

㎥으로 설정하여 관리하고 있다.

국내 연구에 의하면, 대도시 및 시골지역은 실 내의 PM-10 농도가 실외 보다 높은 반면 공단지 역은 실내･외 농도는 유사하였고(노영만 등, 2007), 공단지역(교실 85.9㎍/㎥, 복도 110.9㎍/㎥) 을 제외한 대도시 및 중소도시에서는 교실이 복도 보다 다소 높았다(임영욱 등, 2008). 초･중･고등학 교별로 PM-10 농도를 조사한 연구에서는 중학교 (200.9㎍/㎥) > 초등학교(199.4㎍/㎥) > 고등학교 (148.0㎍/㎥) 순으로 높은 경향을 보였고, 초등학교

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의 PM-10농도는 중학교와 별 차이가 없지만 실 내･외(I/O) 농도비는 2.9로 조사되었다. 또한 초등 학교시설의 시간대별 농도경향을 보면, 어린 학생 들이 움직이는 활동 시간대인 쉬는시간과 청소시 간대에 PM-10 농도는 높아졌다가 활동이 적은 수 업시간대에는 다시 낮아지는 특징을 보였다(최상 준, 2008).

본 연구에서 지역별 PM-10 분포특성을 살펴보 면, 대도시지역 일반교실의 경우 평균 54.2㎍/㎥, 중소도시는 53.7㎍/㎥으로 유사한 농도를 보였으 며, 특별교실을 포함하여 모든 57개 교실에서 교 과부 실내기준 이내였다. 또한 초･중･고등학교로 구분하여 비교해 볼 때, 고등학교 일반교실에서 평균 61.8㎍/㎥로서 초･중학교 일반교실 보다 다 소 높은 농도 분포를 보였고, 특별교실에선 초등 학교에서 52.8㎍/㎥으로 다른 시설들에 비해 다소 높은 경향을 보였다. 이와 같이 본 연구대상 교육 시설에선 모두 교과부 기준을 만족하고는 있으나, 80㎍/㎥ 이상을 보인 곳도 일반교실 3개(대도시 1 개, 중소도시 2개), 특별교실 2개(대도시)로 조사 되었다. 따라서 이들 시설들은 조그만 실내활동으 로도 향후 환경기준치를 초과 할 여지가 있기 때 문에 자연환기만 뿐만 아니라 실내조건에 적합한 환기장치를 구축하고, 실내에서 실내화 착용 및 집단 활동시 창문을 자주 열어주는 등 발생요인을 최소화하는 노력이 요구된다.

3.2.2 CO2 농도 분포

CO2는 인체에 미치는 영향 보다는 실내공간의 환기상태 및 실내공기오염의 중요한 지표로 활용 되고 있으며, 교실내 환기가 제대로 안 될 경우 CO2 농도가 증가되어 집중력이 떨어져 학습능력 저하로 나타난다. CO2 실내농도가 1,000ppm 증가

할 때 마다 야간호흡곤란(nocturnal breathlessness) 발생률은 약 20배 증가된다는 연구도 있다 (Norback et al., 1995). 미국의 경우 실내에서 CO2

농도를 2,000ppm으로 권장하고 있으나, 국내에선 환경부 및 교과부 모두 미국 보다 강화된 1,000ppm을 실내환경기준으로 설정하여, 일본과 동일한 수준으로 관리하고 있다.

국내 연구에 의하면, 공조시설이 가동된 상태에 서 창문을 닫고 수업 했을 경우 CO2 농도는 평균 2,063ppm, 창문을 열고 수업 했을 시는 평균 582ppm에 비해 3.5배 까지 증가했으며(전의찬 등., 1999), 환기장치를 가동하지 않았을 경우 35명 재 실자의 교실(178.2 ㎥)내 CO2 농도는 평균 1,791ppm 였으나, 환기용량을 500 ㎥/hr으로 했을 경우 평균 1,260ppm으로 낮아졌고, 환기용량을 800 ㎥/hr으로 증가 시켰을 경우 평균 913ppm으로 감소함으로 CO2 농도 저감을 위해 재실인원에 따 른 적합한 환기장치 설치가 요구됨을 알 수 있다 (안영철 등, 2005). 따라서 학교 교실에서 CO2 농 도는 앞에서 언급한 바와 같이 학생들의 호흡에 의해 주로 발생되며, 환기장치 가동과 밀접한 관 계가 있으므로 학교 교실에서 CO2 농도 감소를 통한 쾌적한 실내공기질 유지를 위해서는 적합한 환기장치 설치 및 정상적인 운영이 필수적이다. 본 연구에서 지역별 CO2 분포특성을 살펴보면, 중소도시지역 일반교실 경우 평균 789ppm, 대도 시지역은 714ppm으로 중소도시에 위치한 일반교 실에서 다소 높은 농도 분포를 보였고, 특별교실 은 일반교실 보다 대체적으로 낮았으며, 평균농도 는 교과부 실내기준을 만족하고 있었다. 또한 초･

중･고등학교로 구분하여 볼 때, 중･고등학교 일반 교실에선 평균 832~833ppm로서 초등학교 682ppm 보다 다소 높은 농도를 보였으며, 특별교실에서도

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고등학교에서 882ppm으로 초･중학교시설 보다 높 게 조사되었다. 위와 같이 지역적 및 교육시설별 평균농도는 교과부 기준이내 였으나, 개별적인 측 면에선 총 38개 일반교실 중 4개 교실에서 기준을 초과하고 있었으며, 특히, 제주에 위치한 모 중학 교는 1,995ppm으로 실내환경기준의 약 2배 정도 높은 농도로 관측되었는데, 환경요인으론 측정 당 시 환기는 자연환기이면서 학교 운동장의 인조 잔 디(우레탄 사용) 공사에 의한 냄새와 주변의 신축 공사로 인한 소음 방지를 위해 교실 뿐만 아니라 복도 창문도 닫혀진 상태로 수업을 하고 있어 환 기부족에 의한 영향 등으로 다른 교실들에 비해 높게 관측된 결과로 예상된다. 따라서 이와 같은 시설들은 CO2 저감을 위해 적절한 환기시스템 설 치가 요구되며, 되도록 깨끗한 외기 공기 유입에 의한 적절한 관리가 필요하다.

3.2.3 HCHO 농도 분포

HCHO의 실내발생원으로는 일반주택 및 공공 건물에 많이 사용되는 단열재인 우레탄폼, 실내가 구의 칠, 가스난로 등의 연소과정, 접착제, 흡연 등으로부터 발생되며, 실내에서 HCHO 농도는 온 도와 습도, 건축물의 수명, 실내 환기율에 따라 많 은 영향을 받는다(최상준, 2007; IARC, 2005). 또 한, HCHO는 자극성이 강하여 흡입 시 코, 눈을 자극하고 유아의 경우에는 천식을 유발할 수 있으 며, 동물실험결과 코에 암을 일으키는 물질로 알 려져 있어 의심되는 발암성 물질(Group 2A)로 분 류되고 있다(IARC, 1987). 국내에서는 환경부 및 교과부 모두 HCHO 실내환경기준을 100㎍/㎥으로 설정하여 관리하고 있다.

국내 연구에 의하면, 학교시설에서 지역별 HCHO 농도 차는 크지 않으나 교실이 복도 보다

다소 높았던 것은 자연환기량이 적고, 건축년수가 낮을수록 그리고 신규 건축 내장재 사용에 따라 농도는 증가한다(임영욱 등, 2008). 또한 일반교실 보다 특별교실(과학실, 컴퓨터실)에서 농도가 높 은 것은, 환기량 부족 뿐만 아니라 특별교실내에 서 사용하는 기자재로부터 배출된 영향도 있으며 (손종렬 등, 2006), 심상효 등(2006)은 신축건물의 문과 창문을 닫고 5시간이 지나면 급격히 농도가 높아진다고 보고하고 있다.

본 연구에서 지역별 HCHO 분포특성을 살펴보 면, 대도시지역 일반교실 경우 평균 14.8㎍/㎥, 중 소도시지역은 10.0㎍/㎥으로 유사한 농도를 보였 으며, 특별교실은 일반교실 보다 다소 높은 농도 로서 대도시 17.9㎍/㎥, 중소도시 29.1㎍/㎥으로 조 사되었다. 조사대상 모든 57개 교실의 HCHO 농 도는 교과부 실내기준 미만이었다. 또한 초･중･고 등학교로 구분하여 비교해 볼 때, 중학교 일반교 실과 특별교실에서 각각 13.5㎍/㎥, 29.3㎍/㎥으로 초･고등학교 교실에 비해 높은 농도 분포를 보였 다. 이와 같이 본 연구대상 교육시설에선 모두 교 과부 기준을 만족하고는 있으나, 이중 40㎍/㎥ 이 상을 보인 교실도 특별교실 4곳(초등학교 1개, 중 학교 3개)으로, 사용빈도가 낮아 창문이 닫혀진 상태로서 자연환기량은 매우 적은 편이며 약품, 전자기기, 서적 등 유해오염물질이 발생될 수 있 는 영향인자가 많기 때문이다. 따라서 이들 시설 들은 향후 환경기준을 초과 할 여지가 없는 것으 로 보이나 지속적인 환기와 유해오염물질이 발생 될 수 있는 영향인자들(약품, 전자기기, 서적 등) 의 중점 관리가 필요하다.

3.2.4 총부유세균(TBC) 농도 분포

TBC는 실내공기내에 부유하고 있는 총 세균을

(9)

말하며 부유세균과 낙하세균으로 구분된다. 실내 공기 중에 미생물이 발생하는 원인은 실외공기 유 입에 의한 것, 공조(HVAC) 시스템에 의한 것, 그 리고 실내에서 거주하고 있는 사람이나 애완동물 에 의해 전이되는 경우 등이 대표적이다. 총 부유 세균 중 병원성 미생물은 실내공기오염물질 중 하 나이며, 각종 병원균을 가지고 있어 저항력이 약 한 어린이나 노약자 및 환자에겐 많은 영향을 끼 친다(김윤신 등, 2005), 실내공기에서 발견되는 곰 팡이를 섭취할 경우 천식, 기관지 과민반응, 폐포 염 및 전신성 폐렴 등 호흡계 질환을 유발할 수 있다(Gunnbjornsdottir et al., 2003). 따라서 국내에 서는 환경부 및 교과부 모두 TBC의 실내기준을 800CFU/㎥으로 설정하여 관리하고 있다.

국내 연구에 의하면, 유치원시설은 카펫트 및 학습완구로부터 발생되는 TBC 영향으로 초･중･

고등학교에 비해 높은 집락수를 보였고, 여름철에 고온, 다습한 환경조건으로 미생물이 잘 번식하여 높으며, 밀집된 학생들의 활동과 교실내 생활 및 학용품 사용, 학생들의 의복으로부터 발생될 수 있으므로 교실이 특별실 보다 일반적으로 높은 집 락수를 보였다(손종렬 등, 2006; 이병국 등, 2009) 본 연구에서 지역별 TBC 분포특성을 살펴보면, 중소도시지역 일반교실 경우 평균 748CFU/㎥, 대 도시는 674CFU/㎥으로 중소도시가 다소 높았고, 일반교실이 특별교실 보다 다소 높은 것으로 조사 되었다. 조사대상 TBC는 평균농도는 교과부 실내 기준을 만족하고 있었다. 또한 초･중･고등학교로 구분하여 볼 때, 고등학교 일반교실은 평균 820 CFU/㎥로서 초･중학교의 700~702CFU/㎥ 보다 다 소 높은 농도를 보였으며, 특별교실은 초등학교에 서 593CFU/㎥으로 다른 중･고등학교 보다 높았다.

위와 같이 지역적 및 교육시설별 평균 군집수는

교과부 기준치 이내 였으나, 개별적인 측면에선 조사대상 38개 일반교실 중 11개(807~1,382CFU/㎥), 19개 특별교실 중 1개(866CFU/㎥)에서 기준을 초 과하고 있었다. 특히, 초등학교시설에서 기준 초 과 비율이 높았는데, 이는 온열조건이 열악할 때 세균 증식으로 TBC가 증가되는 원인(손부순 등, 2006) 보다는 어른 보다 활동량이 많은 어린이들 이 오염된 외부공기에 노출되어 실내공기질에 영 향을 미친 것으로 예상된다. 일부 초･중･고된다개 일반교실의 TBC는 1,233~1,382CFU/㎥ 범위로서 교과부 기준에 비해 약 1 높배 정도 높은 군집수 를 나타냈다. 실내기준을 초과한 12개 학교 및 교 실의 경우 조사 당시 주변환경을 보면, 상가 및 주 택 밀집지역이 많았으며 학교 내부 또는 외부 공 사에 따른 먼지 유입 및 소음방지를 위한 창문밀 폐로 자연환기량이 부족한 것으로 나타났다. 따라 서 이와 같은 시설들은 TBC 저감을 위해 적절한 환기와 더불어 교실 내 천연 살균소독제 등의 활 용을 통한 쾌적한 실내공기유지가 요구된다.

3.2.5 TVOC 및 개별 VOCs 농도 분포

VOCs 실내발생원은 가구, 건물내부의 페인트 및 접착제, 교육시설 내 각종 학습자료로 부터 배 출되며, 실내가 실외 보다 다소 높게 검출된다(국 립환경과학원, 2006; Lioy, 1991). VOCs 물질인 benzene 성분은 인체 발암성 이외에 중추 신경쇠 약, 피부자극에 영향을 주며, toluene과 xylene은 잠 재적 독성물질로서 장기간 고농도로 노출 시 정서 장애, 혈액 및 심장 이상과 생식계에 영향을 미칠 수 있다. Ethylbenzene 성분은 호흡기도와 피부, 눈 등을 자극하며, 중추신경계통 억제 및 동물실험결 과 발암성 의심물질이고, xylene 성분은 단기간 노 출에 의해 흡입시 자극과 호흡곤란, 간 이상 등의

(10)

영향을 미치며, 장기간 노출에 의해 흡입될 경우 정서장애, 혈액 및 심장 이상과 생식계에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(WHO, 2002; Harley and Cass, 1995; Singh et al., 1992; WHO, 1987). 국 내에서는 환경부 및 교과부 모두 TVOC 실내환경 기준을 400㎍/㎥으로 설정하여 관리하고 있다.

그간 국내 연구에 의하면, 학교별로 비교했을 경우 일부 중학교시설이 초･고등학교시설 보다 TVOC 농도가 다소 높게 관측되었는데 특별교실 (컴퓨터실)에서 특이한 고농도 현상으로 전체 평 균농도에 영향을 미쳤으며(손종렬 등, 2006), 계절 로는 여름철에 기온 상승으로, 건축년수가 1년 미 만 및 증･개축시설에서 고농도를 보였다(안상영 등, 2006; 노영만 등, 2007). 또한 교실 > 복도 > 실 외 순으로 농도가 높았으며, 대도시 및 공단지역 이 농촌지역 보다 높은 것으로 알려져 있다(임영 욱 등, 2008).

본 연구에서 지역별 TVOC 분포특성을 살펴보 면, 대도시지역 일반교실 경우 평균 428.0㎍/㎥, 중 소도시는 378.1㎍/㎥으로 대도시가 다소 높은 농 도를 보였고, 특별교실은 중소도시에서 425.5㎍/㎥

으로 대도시지역 일반교실과 유사한 농도범위였 다. TVOC 평균농도는 대도시지역 일반교실과 중 소도시지역 특별교실에서 교과부 기준을 약 6%

가량 초과하였다. 또한 초･중･고등학교로 구분하 여 볼 때, 중학교 일반교실에서 평균 443.3㎍/㎥로 서 초･고등학교 교실 보다 다소 높았으며, 특별교 실은 중･고등학교에서 411.5~441.3㎍/㎥으로 초등 학교 보다 높았다. 개별적인 측면에선 총 38개 일 반교실 중 15개, 총 19개 특별교실 중 8개에서 교 과부 기준을 초과하고 있었고, 일부 4개 교실(일 반교실 3개, 특별교실 1개)에서는 677.87~827.49㎍/

㎥ 범위로 기준에 비해 약 1.7배 이상이었다. 실내

기준을 초과한 초･중･고 13개교의 조사당시 학교 았으며, 특별교 높지역이 등학 중이거나교실은 중･공단 높 지역이며, 2~4차선 도로인접 지역으로 교통 15많은 학교가 다수를 차지하였다. 또한, 가 장 높은 TVOC 농도를 보인 3개 학교는 최근 3개 월 이내에 건물을 페인트 작업하였고, 6개월 이내 에 책걸상 교체 중･신설학교(2년 이내) 였다. 한편 개별 VOCs 농도에서, B.T.E.X 성분 경우 지역별 로는 대도시지역 일반교실이 중소도시에 비해 다 소 높았는데, 최대값이 각각 52.2㎍/㎥, 107.2㎍/㎥, 27.8㎍/㎥, 79.5㎍/㎥ 였다. 학교 수준별로는 중학 교시설이 초･고등학교시설 보다 대부분 평균농도 가 높게 관측되었고, 특히 toluene 성분 경우 일반 교실 중･특별교실에서 저농도를 보인 고등학교시 설에 비해 2배 이상 성분 차이를 보였다. 이는 중 학교시설이 초･고등학교에 비해 신축학교가 많고, 교내,외 주변지역에서 공사 진행과 도로에 인접하 여 자동차 배출가스 등 여러 요인에 의한 영향으 로 보여진다. 따라서 이와 같은 학교시설들은 학 교 내･외의 복합적인 영향으로 인하여 TVOC 발 생량이 많았을 것으로 예상됨에 따라, 실내조건에 적합한 환기설비 설치와 함께 시설 내･외부 공사 시 학생들의 수업이 없는 시기(방학, 여름철 등)에 공사하며, 지속적인 자연환기 및 청소 등 유해오염 물질 발생을 최소화 하는 방안을 강구해야 한다.

4. 결 론

본 연구는 2009년 9월부터 10월까지 호남권(전 남, 광주광역시), 영남권(경남, 경북, 부산광역시, 울산광역시, 대구광역시), 제주지역의 19개교(초교 10, 중교 7, 고교 2) 학교당 3개교실(일반교실 2,

(11)

Compounds Location Classroom Special room

N Mean±S.D. N Mean±S.D

PM-10 (㎍/㎥)

Metropolis 18 54.2±16.4

(20.6~81.0) 9 52.8±26.4 (20.0~97.2) Small and Medium City 20 53.7±24.7

(13.6~95.7) 10 41.3±12.7 (17.5~55.6) CO2

(ppm)

Metropolis 18 714±128

(495~943) 9 635±132 (485~905) Small and Medium City 20 789±358

(445~1,995) 10 699±193 (460~1113) HCHO

(㎍/㎥)

(1.2~34.9) 10 29.1±22.6 (5.0~70.0) TBC

(CFU/㎥)

Metropolis 18 674±211

(213~1,248) 9 554±184 (282~780) Small and Medium City 20 748±287

(333~1,382) 10 595±133 (336~866) TVOC

(㎍/㎥)

(176.2~712.4) 10 424.5±140.3 (232.4~595.2) Benzene

(㎍/㎥)

(2.3~8.5) 10 3.8±1.0 (2.6~6.4) Toluene

(㎍/㎥)

(2.6~179.5) 10 41.1±62.1 (5.5~214.4) Ethylbenzene

(㎍/㎥)

(0.5~16.3) 10 6.6±5.9 (1.2~19.0) Xylene

(㎍/㎥)

(1.2~29.8) 10 17.2±28.9 (2.5~98.7) Styrene

(㎍/㎥)

(0.2~68.3) 10 5.3±6.6 (0.4~18.0) Table 2. The concentration of indoor hazardous pollutants at the city classified by size.

(12)

Compounds School ID^* Classroom Special room N Mean±S.D (range) N Mean±S.D (range) PM-10

(㎍/㎥)

ES MS HS

20 14 4

49.0±19.3 (13.6~81.0) 58.7±23.4 (20.6~95.7) 61.8±17.2 (39.0~76.0)

10 7 2

52.8±24.6 (20.0~97.2) 42.1±14.6 (17.5~63.5) 32.4±4.5 (29.2~35.6) CO2

(ppm)

ES MS HS

20 14 4

682±156 (445~943) 832±367 (538~1,995) 833±334 (573~1,323)

10 7 2

672±199 (460~1,113) 603±54 (548~680) 882±33 (858~905) HCHO

(㎍/㎥)

ES MS HS

20 14 4

11.4±7.6 (1.2~32.8) 13.5±11.2 (2.0~38.7)

12.3±5.8 (3.8~16.3)

10 7 2

19.0±14.2 (4.9~46.4) 29.3±25.4 (7.6~70.0) 28.0±11.6 (19.8~36.2) TBC

(CFU/㎥)

ES MS HS

20 14 4

700±273 (213~1,382) 702±218 (333~1,248) 820±307 (573~1,248)

10 7 2

593±177 (336~866) 588±105 (426~738) 444±229 (282~606) TVOC

(㎍/㎥)

ES MS HS

20 14 4

387.9±156.9 (176.2~827.5) 443.3±130.2 (282.8~693.2) 325.0±30.9 (287.9~363.1)

10 7 2

360.9±125.4 (138.5~558.2) 441.3±166.1 (232.4~677.9) 411.5±189.1 (277.8~545.2) Benzene

(㎍/㎥)

ES MS HS

20 14 4

6.7±10.9 (2.3~52.2) 4.8±1.8 (2.5~8.5) 4.6±0.2 (4.3~4.8)

10 7 2

3.5±0.5 (2.6~4.4) 4.2±1.2 (2.9~6.4) 3.5±0.3 (3.3~3.7) Toluene

(㎍/㎥)

ES MS HS

20 14 4

27.1±29.3 (2.6~107.2) 46.2±57.7 (8.9~179.5) 16.3±10.9 (7.8~32.0)

10 7 2

24.3±25.3 (2.4~82.9) 48.6±75.3 (2.7~214.4)

18.3±3.8 (15.6~21.0) Ethylbenzene

(㎍/㎥)

ES MS HS

20 14 4

6.5±6.8 (0.5~27.8) 5.0±3.6 (2.0~15.9) 3.1±1.2 (1.6~4.4)

10 7 2

4.4±4.4 (0.9~13.6) 6.7±4.8 (1.3~13.2) 10.6±11.8 (2.3~19.0) Xylene

(㎍/㎥)

ES MS HS

20 14 4

14.7±17.3 (1.2~61.2) 16.0±19.4 (4.3~79.5) 6.4±2.1 (3.6~8.4)

10 7 2

8.9±10.7 (1.5~36.7) 21.7±34.3 (1.9~98.7)

8.9±4.2 (5.9~11.9) Styrene

(㎍/㎥)

ES MS HS

20 14 4

6.6±15.0 (0.2~68.3) 2.2±2.3 (0.4~9.0) 1.2±1.0 (0.6~2.6)

10 7 2

3.4±5.6 (0.2~18.0) 7.4±10.8 (0.2~28.2)

1.4±0.7 (1.0~1.9)

* School ID : ES-Elementary school, MS-Middle school, HS-High school

Table 3. The concentration of indoor hazardous pollutants by school level.

(13)

특별교실 1)을 대상으로 지역적(대도시, 중소도시) 및 학령별(초, 중, 고교)로 학교시설내 교과부 환 경보건법에서 유지기준으로 설정한 실내유해오염 물질(개별 VOCs 포함) 분포 특성을 수행한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 조사대상 시설의 실내오염물질 농도분포는 교실별, 지역별 및 학교별로 큰 유의성 있는 농도 차는 없었다. 다만, 조사당시 일부 교실 및 학교의 상태(조건) 및 주변환경 요인에 의해 다소 농도차 가 있음을 알 수 있다.

2. 조사대상 물질로 보면, PM-10은 조사대상 교 실 모두 교과부 기준이내였으며, CO2는 개별교실 5개(일반 4개, 특별 1개)에서 기준을 초과하고 있 었고, 일부 중학교는 1,995ppm으로 고농도를 보였 다. HCHO는 모두 교과부 기준이내였으며, TBC는 총 57개 교실 중 12개 교실에서 기준을 초과하고 있었고 특히 초등학교 교실에서 기준 초과 비율이 높았다. TVOC는 총 38개 일반교실 중 15개, 총 19 개 특별교실 중 8개에서 교과부 기준을 초과하였 고, 일부 중학교 일반교실에서는 443.3㎍/㎥으로 고농도 분포를 보였다.

이상과 같이 실내유해오염물질은 조사시기, 지 역별, 조사당시 실내･외 주변여건 등에 따라 다양 한 농도 분포를 보인다. 조사대상 일부 교실에서 는 CO2가 2배, TBC는 1.5배, TVOC는 40% 정도가 기준치를 초과하고 있으므로, 관계부처에서는 학 교별 특성에 맞은 관리방안을 마련하여 학생들의 건강유지에 관심을 가져야 한다.

감사의 글

이 논문은 충주대학교 대학구조개혁지원사업비

(교육과학기술부 지원)의 지원을 받아 수행한 연 구임

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