전업주부의 이산화질소 노출에 대한 주택실내 공기질 기여도
양원호*⋅안호기⋅이현수⋅지엔페이⋅우병렬 대구가톨릭대학교 산업보건학과
Contribution of House Indoor Air Quality on Personal NO
2exposure of Housewives
Won Ho Yang*⋅Ho Gi An⋅Hyun Soo Lee⋅Jianfei Shuai⋅Byung Lyul Woo Department of Occupational Health, Catholic University of Daegu
Abstract
Indoor, outdoor, and personal nitrogen dioxide (NO2) exposures were studied in a population of housewives. Daily Indoor and outdoor NO2 concentrations were measured and compared with simultaneously personal exposures of 17 housewives for 7 consecutive days in 17 houses. In this study, indoor and outdoor NO2 samples at home were collected only while the housewives were at home samples. Time activity patterns and house characteristics were used to determine the effects of these factors on personal exposure. Since housewives spent their times in indoor houses with mean of 78.3%, their NO2 exposures were associated with indoor houses NO2 levels (r= 0.89) rather than outdoor NO2 level (r= 0.85).
Contribution of indoor NO2 concentration on personal exposure was estimated by 70.77% by using of mass balance model. The close association between measured indoor NO2 concentrations and measured personal exposure and contribution of indoor NO2 concentration suggests that measuring indoor concentrations of NO2
in the home is sufficient to estimate personal exposure accurately.
Keywords：Housewives, Personal exposure, Nitrogen dioxide, Contribution
1. 서 론
인간은 주택을 비롯한 직장, 학교, 차량, 공공시 설 등 대략 90% 정도를 실내환경에서 생활하는 것으로 조사 보고 되고 있다(Klepeis et al., 2001;
양원호 등, 2009). 최근 실내환경에서 여러 종류의 오염물질이 발생되며 에너지 절약 등을 위하여 주 택이나 건물에서는 환기량을 최대한 줄이려는 노 력이 보편화됨에 따라 다양한 공기오염물질에 노 출될 가능성이 더욱 높아졌다. 이러한 이유로 일 상생활에서의 실내공기오염은 보건학적으로 중요 한 관심사가 되고 있다(Sundell, 2004).
실내 공기질에 영향을 미치는 주요 요인은 실내 공기 오염물질 발생량, 환기량, 오염물질 감소율, 실내공기 혼합정도, 실외 오염물질 농도 및 실내 체적이다(Yang et al., 2004). 실내면적과 실내체적 은 직접측정 할 수 있으며, 환기량, 공기오염물질 의 실내 발생량 및 감소율은 각기 측정방법은 있 으나, 실내환경 현장에서 직접 측정하는 것은 한 계점이 많다(Skillas et al., 1999).특히, 실내공기질 의 경우 차량에서 배출되는 매연 등의 외부공기 유입과 가구, 접착제, 플라스틱류, 먼지, 페인트, 벽지, 흡연, 연소도구 등으로 인해 더욱 심각한 공 기오염물질이 발생할 수 있다(임영욱 등, 2008).
이산화질소(NO2)는 국내뿐만 아니라 미국, 일본 등의 선진국에서도 대기환경기준으로 규제하는 공기오염물질이며, 고온의 연소과정에서 발생되 는 부산물로써 실외 대기에서는 발전소, 산업공정, 자동차 배기가스 등에서 발생된다(Kodama et al., 2002). 또한 탄화수소(HCs)와 함께 광화학 스모그 를 발생시키는 원인 물질이다. 실내환경에서는 가 스렌지(gas range) 등의 취사용 도구, 난방도구, 흡 연과 같은 연소과정, 실외에서 실내로 유입되는
오염물질 등이 NO2를 발생시키는 원인이 되므로 환경보건학적 측면에서 중요한 오염물질이다 (Wallace, 1996). 실내의 NO2는 실내·외 공기 환기 량과 실내 건축 자재와 가구 등과의 표면반응 및 실내 다른 오염물질과의 반응으로 인한 감소 (Spicer et al., 1989; Sexton et al., 1983), 실내에서 연소도구로 인한 발생, 실내 환기장치 등 주택특 성에 따라 영향을 받기 때문에 각 지역 및 주택 종류에 따른 차이가 있을 수 있다(Christopher et al., 2000). NO2에 노출되면 냄새 감지, 코의 자극, 호흡곤란, 급성호흡곤란, 폐수종(肺水腫) 발병 등 의 영향이 나타나며, 심하면 사망에 이르게 된다.
Basu와 Samet(1999)은 다양한 역학연구에서 가스 렌지에 의한 NO2 노출에 따른 건강영향이 불분명 하다고 보고하였다. 한편, Pershagen 등(1995)은 NO2 평균 노출 농도가 40 ㎍/㎥을 초과할 때 천식 증상을 가지고 있는 7~15세 학교 학생들의 폐기능 저하를 야기 시킬 가능성이 있다고 하였으며, Lipsett(1999)는 주택의 가스렌지 사용에 의한 NO2
노출은 특히 어린이 등 민감집단의 위해도(risk)를 증가시킬 수 있음을 보고하였다.
그 동안 대부분의 노출평가 연구에서는 개인노 출 측정과 동시에 주택실내, 직장실내, 기타실내 를 동시에 24시간 또는 48시간 동안 연속적으로 측정하였지만, 각 국소환경의 기여율은 재실자가 각 국소환경에 존재할 때만 측정하여야 기여율을 산출할 수 있다(Rokto et al., 2000). 주택 재실 시 간이 다른 인구집단에 비해 상대적으로 높을 것으 로 예상되는 전업주부를 대상으로 주택실내․외 NO2의 농도를 측정하였고, 동시에 NO2 개인노출 을 측정하였다. 특히 한국에서는 취사용으로 거의 모든 가정들이 가스렌지를 사용하기 때문에 연소 에 의한 전업주부의 NO2 노출에 대한 연구가 필
요하다. 본 연구의 목적은 전업주부의 1일 NO2 개 인노출에서 주택실내 NO2 농도의 기여율을 추정 하여 그 영향 정도를 파악하는 것이다.
2. 연구방법
2.1 연구대상 및 측정방법
대구 및 경북지역의 20 개소 주택 실내 및 실외 에서 NO2 농도를 각 주택에서 1주일 동안 매일 1 회씩 7번 측정하였다. 주택실내에서는 거실 중앙 에서 측정하도록 하였으며, 주택실내․외의 NO2 농 도는 측정기가 개폐 가능하도록 하여 전업주부가 주택에 재실 할 때만 측정하도록 하였다. 동시에 NO2 개인노출을 측정하였으며, 1주간 매일 24시 간 동안 측정하였다. 주택특성과 참여자의 시간활 동 양상(time-activity diary)은 설문지에 의해 조사 하였다. 측정기간은 2010년 6월〜7월 이었다.
2.2 측정 및 분석방법
NO2 측정에 사용된 수동식 시료채취기(passive sampler)는 개인용 필터 배지(badge)를 이용하였다 (Christopher et al., 2000). 이 수동식 시료채취기는 자연적인 기류를 이용하여 확산(diffusion)과 투과 (infiltration)라는 과정을 통한 화학적 반응을 이용 하는 것으로서 수동식 시료채취기 내부에 TEA (triethanolamine) 용액이 흡수되어 있는 셀룰로우 즈 필터로 NO2 농도를 측정하는 장치이다. 이것은 작고(5×4×1㎠) 가벼운(15g) 장점을 지니고 있다.
시료채취기는 가정에서 사람들이 가장 잘 모이는 거실에 설치하였으며, 측정 위치는 연소장치 발생 원에서 3m 이상 그리고 창문 또는 문으로부터 2m 이상이 되도록 하였다. 실외는 지면으로부터 1m
이상이 되도록 하고, 비나 눈으로부터 보호될 수 있도록 비마개(rain protector)를 설치하여 환기가 잘 되는 곳에 위치하도록 하였다.
NO2 분석은 sulfanilic acid 5 g, phosphoric acid (85%) 50mL와 NEDA(N(1-Naphtyl) ethylene diamine dihydrochloride, 98%) 0.05 g을 이용하여 color reagent(azodye forming) 1 L를 제조하였다. 그 다음 실리카겔과 활성탄, Purafil filter(과망간산 칼륨, 활성 알루미나와 활성탄으로 합성된 물질)를 연속 으로 연결하여 대기 중 공기를 챔버로 유입시켜 대기오염물질이 없는 상태 즉, NO2가 없는 상태의 클린룸(clean room) 챔버 안에서 수동식 시료채취 기를 분해하여 셀롤로우즈 필터를 시험관(test tube, 16×100㎜)에 넣었다. 앞서 제조한 color reagent 10.0mL를 시험관에 주입하여 밀봉한 후 발색하였다. 이때 충분히 발색하기까지는 약 40분 간 시간이 소요된다. 발색된 시약은 UV-visible spectrophotometer (Shimadzu)로 545㎚에서 분석하 였다(Yanagisawa와 Nishmura, 1882).
2.3 개인노출에 대한 주택실내 기여율 추정 한 사람(i)의 24시간 동안 개인노출(Ei)은 시간 활동행태(time-activity pattern)에 가중치를 부여한 각 국소환경(microenvironments) 노출의 합으로 표 현할 수 있다(Son et al., 2004).
× (1) Eij: 개인(i)의 국소환경(j)(ppb) 노출, Fij: 개인(i) 이 하루 24시간 동안 국소환경(j)에서 보낸 시간 분율, Cij: 개인(i)이 존재한 각 국소환경에서 평균 공기오염물질 농도(ppb), m: 각 국소환경의 수 위의 모형에서 각 국소환경의 공기오염물질 농 도와 어떤 한 개인이 각 국소환경에서 보낸 시간
Indoor Outdoor
Transport
Home Other Near home Other
Mean hours 18.79 (±2.21)
2.54 (±2.23)
0.83 (±1.11)
1.06 (±1.24)
0.78 (±0.95)
% 78.3 10.6 3.5 4.4 3.3
Total % 88.9 7.7 3.3
Table 1. Fraction of time each housewife for 7 days.
을 알면 개인노출을 추정할 수 있다. 본 연구에서 는 개인노출과 주택 실내환경의 NO2 농도 및 보 낸 시간을 동시에 측정하였고, 전업주부가 주택실 내․외에 재실 할 때만 주택실내․외의 NO2 농도를 측정하였기 때문에 각 국소환경의 개인노출에 대 한 기여율을 다음과 같이 계산할 수 있다.
개인노출의 주택실내 기여율 =
[(Cin × Tin) / (Cper × 24)] × 100 (2) 여기서, Cin: 주택실내 NO2 농도(ppb), Tin: 주택 실내 재실시간(hr), Cper: 개인 NO2 노출농도
3. 연구결과 및 고찰
3.1 주택특성 및 시간활동 양상
본 연구의 참여자는 총 20명 이였으며 NO2의 농도측정 과정에서 측정기의 손실과 시간활동도 의 기록 부실 등으로 3명이 탈락하여 전업주부 17 명의 자료가 수거되었다. 설문지를 이용하여 조사 된 가족의 평균수는 3.9명이었고, 전업주부의 자 녀수는 평균 1.3명이었다. 단독주택에 살고 있는 주택은 1곳 이였으며, 다른 16주택은 아파트(14주 택) 및 연립주택(2주택) 이었다. 실내 벽의 주요 물질은 시멘트였으며 모든 주택에서 벽지를 사용 하였다. NO2 실내 발생원으로 고려되는 취사용 가
스레인지는 모든 주택에서 사용하였다. 측정기간 동안 하루의 가스레인지 사용은 평균 2.3 시간이 었다. 주택 실내 흡연자가 존재하는 곳은 1주택이 었다. 소유 자동차의 주차공간은 대부분 주택과 떨어진 공동주차장 이었고, 대부분의 주택은 자주 창문을 열고 있는 상태 이었다. 전업주부 17명과 7일 동안의 시간별 활동행태는 평균적으로 주택 실내에서 보내는 시간은 1일 평균 18.79 hr 이였으 며, 1일 중 평균 78.3%를 주택실내에서 보내는 것 으로 조사되었다. 다른 실내공간(차량, 마트 등)에 서 보낸 시간까지 포함하면 1일 평균 88.9% 실내 환경에서 보내는 것으로 나타났다.
3.2 주택실내, 실외 개인노출 농도
본 연구에서 이용된 NO2 수동식 시료채취기는 대기 NO2 농도(대략 30 ppb)의 1,000배 이상의 고 농도 이산화탄소(CO2) 외에는 반응성이 없는 TEA 용액을 이용하여 뱃지모양(badge-type)으로 개인노 출, 실내 및 실외 농도 측정에 많이 이용되고 있다 (Kornartit et al., 2010). Lee 등(1992)의 연구에 의하 면 NO2 수동식 시료채취기는 기류에 가장 큰 영 향을 받으며 참값(true value)의 최대 20% 정도 오 차를 야기 시킬 수 있을 것으로 보고되었다. NO2
수동식 시료채취기의 이런 단점에도 불구하고 사 용의 편리함과 분석의 간편성으로 개인노출 및 실
AM±S.D. Min Max GM(S.D.) Indoor
(n= 119) 25.75±9.68 4.24 49.04 23.62±1.56
Outdoor
(n= 119) 30.77±11.99 5.30 60.42 28.16±1.57
Indoor/outdoor
(n= 119) 0.87±0.22 0.42 1.61 N.A.
Personal
(n= 119) 28.79±10.43 5.99 55.94 26.64±1.53
* N.A. : Not Applicable.
Table 2. Measured NO2 levels (ppb) of housewives for 7 days.
내와 실외농도 측정에 계속 이용되고 있다. 본 연구의 참여자 전업주부 17명의 매일 7일 동 안 주택 실내의 NO2 평균농도는 25.75±9.68 ppb 이었으며, 실외농도는 평균 30.77±11.99 ppb 이었 다(Table 2). 평균 실내/실외의 농도비는 0.87±0.22, NO2의 개인노출은 평균 28.79±10.43 ppb 이었다.
분석된 주택실내, 주택실외 및 개인노출 농도의 빈도는 대수정규분포를 나타냈으나 통계적으로 유의하지 않았다(Kolmogorov-Smirnov test). 전업주 부의 NO2 개인노출 농도는 각 주택의 실외농도와 실내농도 사이의 농도값을 나타내었다(Dimitrou- lopoulou et al., 2001). NO2 실내농도는 실내 발생 원인 가스렌지의 고온 연소(thermal NOX)에 의한 발생 및 흡연, 그리고 환기에 의한 실외공기 유입 에 영향을 받는 것을 고려하면, 대부분 실내발생 원은 취사에 의한 가스렌지에 의한 것으로 판단한 다(Ott, 1990).
NO2의 개인노출 농도와 개인주택 실내 및 실외 NO2 농도와 상관성을 분석하였다(Fig. 1 ~ Fig. 3).
전업주부의 NO2 개인노출은 전업주부의 주택실외 (r= 0.85) NO2 농도보다 주택실내(r= 0.89) NO2 농 도와 더 높은 상관성을 보였지만, 그 차이는 매우
적었다. 그 이유는 주택실내와 주택실내의 상관계 수(r) 값이 0.81임을 고려할 때, 주택실내의 공기에 실외공기가 주된 영향 요인임을 알 수 있다. 한편, 전업주부들은 대부분의 시간을 주택실내에서 보 내기 때문에, NO2 개인노출은 각 주택실내 NO2
농도와 유의한 상관성을 나타내었다(p<0.001). Lee et al.(2000)와 고 등의(2002)의 연구에 의하면 일반 사무직 근로자와 같은 NO2 발생원이 없는 사무실 직업군은 각자의 주택 실내 NO2 농도와 NO2 개인 노출은 유의한 상관계수 값을 갖지만, 식당종업원 및 영업운전자들과 같은 직업군의 NO2 개인노출 은 각 주택보다 직장 실내의 NO2 농도와 높은 상 관성을 나타내었다. 마찬가지로 전업주부를 가사 에 근무하는 근로자로 고려할 때 가스렌지 등과 같은 NO2 발생원이 있는 곳에서 일을 하기 때문 에 높은 상관성을 가지고 있는 것으로 생각할 수 있다.
3.3 개인노출에 대한 주택실내의 기여도 식 (2)에 의해서 산출한 NO2 개인노출 농도의 주택실내 기여도는 평균 70.77±15.39%를 나타내 었으며, 기여율의 범위는 34.8~97.25%이었다(Fig.
0 10 20 30 40 50 60 70 0
10 20 30 40 50 60
70 Y = 0.74 X + 6.07 (R= 0.85, p<0.001)
Personal NO2 conc. (ppb)
Outdoor NO2 conc (ppb)
Fig. 2. Correlation between outdoor and personal NO2 concentrations of houses.
0 10 20 30 40 50 60 70
0 10 20 30 40 50 60
70 Y = 0.65 X + 5.71 (R= 0.81, p<0.001)
Indoor NO2 conc. (ppb)
Outdoor NO2 conc (ppb)
Fig. 1. Correlation between outdoor and indoor NO2 concentrations of houses.
0 10 20 30 40 50 60 70
0 10 20 30 40 50 60
70 Y = 0.97 X + 3.91 (R= 0.89, p<0.001)
Personal NO2 conc. (ppb)
Indoor NO2 conc (ppb)
Fig. 3. Correlation between indoor and personal NO2 concentrations of houses.
Indoor house Others
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Contribution (%)
Microenvironments
Fig. 4. Contributions of indoor house and other microenvironments for personal NO2 exposure.
4). 따라서 주택실내를 제외한 기타 실내환경 및 대기환경의 기여율은 평균 29.22%임을 알 수 있 다. 이 결과는 전업주부의 경우 1일 NO2 노출량의 대략 71%는 주택실내 NO2 농도에 의해 설명될 수 있음을 나타내며, 또한 주택실내 NO2 농도 측정만 으로 전업주부의 노출평가를 수행할 수 있음을 나 타낸다. Levy 등(1998)은 상관성 분석을 통하여 개 인 NO2 노출 변이는 주택 실내공기 NO2 농도로 75%의 설명력을 갖는다고 제시하였지만, 본 연구 는 다중측정을 이용 물질수지와 회귀분석에 적용 하여 정량적 값을 제시하였다. 한편, Noy 등(1990)
의 연구에서 어린이, 전업주부 등 주택실내에서 대부분의 시간을 보내는 인구집단은 NO2의 경우 주택실내 공기질 측정만으로 충분히 개인노출을 추정할 수 있을 것이라고 보고한 결과와 일치한 다. 반면 이 연구에서는 구체적 기여율을 제시하 지 못했다.
4. 결 론
국내외 대부분의 노출평가 연구는 개인노출 측
정과 동시에 주택실내, 직장실내, 기타실내를 동 시에 24시간 또는 48시간 동안 연속 측정하여 각 국소환경의 기여율을 평가 하였지만, 각 국소환경 의 기여율은 재실자가 각 국소환경에 존재할 때만 측정하여야 기여율을 산출할 수 있다. 본 연구에 서는 17명의 전업주부를 대상으로 1주일 동안 매 일 개인노출 및 주택실내와 실외의 NO2 농도를 측정하였다. 주택실내의 개인노출 기여율을 평가 하기 위하여 주택실내․외 NO2 농도는 전업주부가 재실 할 때만 측정하도록 하였다. 전업주부의 NO2
개인노출은 주택실외 NO2 농도 보다는 주택실내 NO2 농도와 더 높은 상관성을 보였으며, 1일 동안 주택실내의 NO2 농도는 전업주부 개인노출의 평 균 70.77%를 기여하는 것으로 추정되었다. 이 결 과는 주택실내에서 대부분을 보내는 전업주부의 경우 주택실내 NO2 농도 측정만으로 충분히 노출 평가를 할 수 있음을 나타내며, 주택 재실시간을 상대적으로 높은 노약자 및 유아 같은 인구집단은 주택실내의 공기오염물질 측정으로 노출을 평가 할 수 있음을 나타낸다.
감사의 글
이 논문은 2010년도 대구가톨릭대학교 교내연 구비 지원에 의한 것임.
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