268 J. Odor Indoor Environ.
Vol.15, No.3, pp.268-276, September 2016 http://dx.doi.org/10.15250/joie.2016.15.3.268
Journal of Odor and Indoor Environment ISSN 2288-9167 (Print) ISSN 2288-923X (Online)
아파트에서 실내공기 중 휘발성유기화합물의 농도분포 특성연구
원수란·권명희·지현아·심인근*
국립환경과학원 생활환경연구과
A study on the distribution characteristics of indoor VOCs concentration in apartments
Soo Ran Won·Myunghee Kwon·Hyun Ah Ji·In-Keun Shim*
Indoor Environment & Noise Research Division, National Institute of Environmental Research (Received 6 September, 2016; Revised 27 September, 2016; Accepted 27 September, 2016)
Abstract
About half of the South Korean population lives in the three major metropolitan areas, which are Seoul, Kyeonggi and Incheon. Among this group, more than 50% live in apartments. In this study, the relationship between the concentration of indoor VOCs and environmental factors was investigated in metropolitan apartments in the occupation stage. The maximum concentration of TVOC (total volatile organic compounds) was monitored in spring season. Among the identified VOCs, toluene was present in the highest amount, followed by terpene, aldehyde and hydrocarbon. Due to the specific indoor sources, the I/O ratio of terpene (e.g. d-limonene, α-pinene, and β-pinene) was relatively higher than that of the others. The construction year and length of residence were revealed as the environmental factors having the greatest influence on the concentration of indoor benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, styrene and hydrocarbon, and the relationship was statistically significant. The floor and size of the apartment influenced the levels of indoor nonanal. The relationships between individual VOCs showed highly positive correlations that are statistically significant. Through the relationship study, it was found that factors including newly built apartment, short period of time after moving in, high floors and small floor area were the main factors inducing an increased concentration of indoor VOCs in apartments.
Keywords : Apartments, Environmental factor, Indoor air quality, Volatile organic compounds
1. 서 론
현대인들의 생활패턴은 주택, 사무실, 학교, 대중교 통 등 실내 공간에서 취침, 식사, 학습 및 업무, 이동을 하면서 하루 중 대부분의 시간을 보내며 생활하고 있 다. 산업의 발달과 함께 생활의 편리성은 증가하였지만, 에너지 절감효율을 높이기 위해 건물이 밀폐화 되면서 환기가 부족해지고, 건축자재 및 가구, 생활용품에서 나오는 오염물질로 인해 인간의 건강과 밀접한 실내공 기질(indoor air quality)이 악화되고 있다. 실내공기질
의 악화는 능률 저하에 따른 생산성의 감소와 무기력 증대 뿐 아니라 재실자들에게는 각종 질병의 원인이 되고 있으므로 효율적인 실내공기질의 관리가 필요하 다(Seo et al., 2006).
2004 년 5월에 환경부는 “다중이용시설 등의 실내공 기질 관리법” 제정을 통하여, 오염물질방출 건축자재 의 사용을 제한하였고, 2005년 12월에는 쾌적한 공기 질 유지를 위하여 폼알데하이드와 벤젠, 톨루엔, 에틸 벤젠, 자일렌, 그리고 스티렌을 신축공동주택의 실내공 기질 권고기준으로 설정하였다. 그러나 법 시행 이전에 설계되었거나 건축된 공동주택에 대해서는 오염물질을 방출하는 건축자재의 사용을 제한하거나 이에 따른 실 내공기질 기준이 적용되지 않는 상태이다.
*Corresponding author
Tel : +82-32-560-8324 E-mail : [email protected]
아파트에서 실내공기 중 휘발성유기화합물의 농도분포 특성연구 269
실내환경 및 냄새 학회지 제15권 제3호 (2016년 9월)
실내공기질 권고기준 물질 중 폼알데하이드를 제외
한 가스상 물질은 휘발성유기화합물로 구분되며, 이는 대부분 저농도에서 오랜 시간 동안 호흡할 때 흡수하게 되면 만성 중독과 암을 유발시킬 수 있다고 알려져 있 다. 톨루엔의 경우, 자동차 배출 가스나 연소에 의해서 대기에 배출되어 실내로 유입되어 들어오며, 페인트 및 접착제와 같은 건축재료 및 실내 가전제품이나 생활용 품에서 방출된다. 장시간 톨루엔에 노출되면 자극 증상 과 중추신경계 억제 작용으로 피로, 졸음, 두통 등의 신 경증상이 나타난다고 보고되고 있다. 벤젠의 경우, 배출 원이 다양하지만 주로 자동차 배출가스로부터 발생되는 데, 저농도로 장기간 폭로되면 빈혈, 혈액 응고장애 그 리고 백혈구를 파괴하여 감염에 대한 저항력이 떨어지 게 되고, 발암성물질로 보고되고 있다(Lee and Kim, 2004; Kim, 2006). 휘발성유기화합물의 배출원의 경우, 자동차와 산업시설 등에서 배출되어 외기에 잔존하면서 실내로 유입되거나 리모델링 혹은 새가구 구입, 요리 등을 통해 실내에서 배출되기도 한다(Guo et al., 2003).
통계청에 의하면 서울 및 경기도, 인천광역시에 거 주하는 사람은 우리나라 전체인구의 약 50% 정도이며, 아파트, 단독 및 다세대, 빌라 등 거처종류 별로 볼 때, 아파트에 살고 있는 사람은 50%로 조사되었다. 본 연 구에서는 신축공동주택을 제외하고, 현재 사람이 생활 하고 있는 수도권의 아파트를 대상으로 실내공기 중 가스상 오염물질의 대표적인 총휘발성유기화합물 (TVOC)과 개별 휘발성유기화합물 43종의 농도 분포의 특성을 환경영향인자와 함께 알아보고자 하였다.
2. 연구방법
2.1 연구대상 시설 및 연구기간
본 연구는 2009년 4월 7일부터 2009년 11월 5일까 지 수도권(서울특별시, 경기도, 인천광역시)에 위치한 아파트 중 100세대를 대상으로 측정하였다. 대상주택 들의 경우, 대규모의 아파트 단지 혹은 주거지역 내에 위치하였으며, 서울지역의 아파트들은 경기·인천지역 의 아파트들에 비해 주변의 교통량은 많았으나, 특별한 오염원은 없었다. 인천지역의 측정 세대들의 경우는 주 변에 5층 이하의 낮은 건물들이 위치해 있었다. 시료채 취 기간 중 계절적인 영향을 보기 위하여 모든 세대를 대상으로 봄, 여름, 가을 한차례씩 측정하였다.
2.2 측정방법
2.2.1 시료채취 및 분석방법
시료채취는 실내공기질 공정시험방법에 따라 30분
간 환기하고, 5시간 이상 밀폐 후 실시하였다. 측정위 치는 벽으로부터 최소 1 m 이상 떨어진 위치에서 바닥 면으로부터 1.2~1.5 m 높이에 시료채취 장치를 설치하 여 거실의 중앙부에서 채취하였다. 또한, 외기에 의한 영향을 알아보기 위해 시료채취가 이루어진 아파트 건 물의 공터 혹은 주차장 등 건물 외벽으로부터 10 m내 의 거리에서 시료를 채취하여 외기의 오염도를 측정하 였다.
시료채취 흡착관은 tenax-TA 흡착제가 200 mg이 충 전된 흡착관(1/4 inch × 9 cm, Perkin Elmer, UK)을 사 용하였으며, 측정전 tube conditioner (ATC 1200, ACEN) 를 이용하여 고순도 질소가스(99.999%)를 100 mL/min 의 유속으로 320
oC에서 3시간 동안 흐르게 하여 흡착 된 오염물질을 탈착시켰다. 측정은 MP-Σ30 (Sibata, Japan) 펌프를 사용하여 100 mL/min의 유속으로 30분 간 2회 실시하였으며, 시료채취 후, 흡착관은 PTFE (polytetrafluoroethylene) 패럴이 들어있는 1/4 인치 나 사형 타입의 마개로 잠그고, 4
oC 냉장 보관하였다. 바 탕시료도 동일한 방법으로 전처리하고 이동 및 보관하 였으며, 시료채취용 흡착관과 함께 분석하였다.
휘발성유기화합물에 대한 분석은 열탈착 장치(Ther- mal Desorption) (TD-20, Shimadzu, Japan)가 연결된 가스크로마토그래프/질량분석기(GC/MS) (GC-2010, Shimadzu, Japan) 를 사용하여 고순도 헬륨가스(99.999%
He(g)) 를 1.5 mL/m의 유속으로 흘려주었으며, 이 때 사 용된 컬럼은 VB-1 (60 m × 0.25 mm × 1.0 μm)이었다.
2.2.2 정도관리
시료채취에서 사용된 흡착관과 포집유량에 대한 파 과효율(breakthrough volume efficiency)평가는 EPA Method TO-17에 명시된 기준인 5%보다 낮게 측정되 었기 때문에 시료채취조건에서 흡착관과 포집유량에 대한 파과는 없다고 판단하였다.
열탈착 장치에 대한 회수율은 43종 물질에 대해서
107~120% 로 오차범위(± 20%)안에 속하여 시료 분석
시 시료손실은 없었으며, 가스크로마토그래프/질량분
석기에 대한 재현성 평가에서는 retention time과
response factor의 상대표준편차(RSD; relative standard
deviation, %) 가 각각 0.1% 이하, 19.3% 이하로 나타났
다. 개별 휘발성유기화합물 43종에 대한 방법적 검출
한계(MDL; method detection limit)는 0.04 (1,3,5-tri-
methylbenzene)~1.15 (n-butanol) μg/m
3로 나타났으며,
방법적 검출한계 값에 10배를 곱한 값을 정량 검출한
계(LOQ; limit of quantitation) 값으로 계산하여 정량
하였다.
270 원수란·권명희·지현아·심인근
J. Odor Indoor Environ. Vol. 15, No. 3 (September 2016) 표준물질은 액상 표준혼합물질(100 ppm, Japanese Indoor Air Standards Mixture, Supelco)을 사용하여 20, 50, 100, 200, 500 ppm의 5단계로 나누었다. 20, 50 ppm의 표준물질의 경우는 메탄올에 희석하여 사용 하였다. 액상 표준물질은 표준시료 함침장치를 이용해 기화시킨 후 각 단계별 농도로 함침을 받고, 시료와 함 께 동일한 기기조건으로 분석하였으며, 매 분석마다 검 량선(calibration curve)을 작성하여 43종 물질에 대한 농도를 산출하였다. 검량선의 상관계수(r
2) 는 43종 물 질 모두 0.999 이상으로 양호한 상태를 보였다. 총휘발 성유기화합물은 n-헥산부터 n-헥사데칸까지의 전체 면적의 합을 톨루엔 검량선으로 나누어 농도를 산출 하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 휘발성유기화합물의 계절에 따른 농도분포와 실내·
외 농도비
본 연구에서는 봄, 여름, 가을에 걸쳐 계절별로 나누 어 휘발성유기화합물 개별물질 43종과 총휘발성유기화 합물의 농도를 비교하였고, 이를 토대로 실내·외 농도 비를 살펴보았다(Table 1). 외기 휘발성유기화합물의 농도는 온도의 영향을 받지 않고 대부분 일정하게 유 지되고 있었기 때문에 계절에 대한 의미가 없는 것으 로 판단하였다. 외기의 총휘발성유기화합물 중 톨루엔 이 차지하는 비율은 약 30%로 나타났으며, 그 밖에 발 암성물질인 벤젠, 에틸벤젠, 자일렌 등이 소량으로 검 출되었는데 이들의 대부분은 자동차에서 배출되는 것 으로 알려져 있다(Daisey et al., 1994). 휘발성유기화합 물은 광역적으로 이동을 하고, PM
2.5의 전구물질로 사 용되면서 2차 유기에어로졸을 생성한다고 알려져 있다 (NARSTO, 2004). 그 중 톨루엔이 2차 유기에어로졸 물질을 가장 많이 생성한다고 알려져 있는데(Odum et al., 1997; Kleindienst et al., 1999; Ng et al., 2007), 본 연구에서는 톨루엔이 대기 중 총휘발성유기화합물 중 가장 높은 농도로 나타났기 때문에 이로 인한 2차 유 기에어로졸의 영향이 클 것으로 사료된다.
실내 총휘발성유기화합물에서는 벤젠을 비롯하여 톨 루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 스티렌 등을 포함하는 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon)가 약 20%로 큰 비중 을 차지하고 있었으며, d-리모넨, 노나날, 데칸류(n-데 칸, n-언데칸, n-도데칸, n-트라이데칸, n-테트라데칸, n-펜타데칸, n-헥사데칸) 등의 순으로 나타났다. 방향족 탄화수소 중 스티렌의 경우는 실내·외 농도비가 가장 높았으며, 외기보다는 실내오염원의 존재를 확인할 수
있었다.
d- 리모넨은 외기에서는 검출되지 않았으며, 실내에서 주로 배출되는 것으로 조사되었다. d-리모넨의 경우, 감귤류 오일의 주성분으로, 향수의 원료로 쓰이거나 향 을 이용한 방향제 등으로 사용된다고 보고되고 있다 (Bowen, 1975). d- 리모넨 뿐 아니라 α-피넨과 β-피넨 은 봄철을 제외하고 여름과 가을철에 외기에서 검출되 었지만, 실내농도에 비하여 매우 낮기 때문에 실내·외 농도비가 높게 나타났다. α-피넨과 β-피넨, d-리모넨은 테르펜(terpene) 계열에 속하며, 이 물질들은 Pasanen et al. (1996) 와 Brickus et al. (1998)의 연구에서 탈취 제 역할을 할 뿐 아니라 미생물이 활동할 때에도 배출 된다고 하였다. 또한, 클로로포름의 경우도 실내에서의 농도가 낮음에도 불구하고 외기에서 거의 검출되지 않 았기 때문에 실내·외 농도비가 높은 것으로 나타났다.
클로로포름은 의복 세탁, 즉 드라이크리닝 의류나 식기 를 세척할 때 방출되기 때문에 외기의 영향보다는 실 내 자체에서의 영향이 큰 것으로 조사되었다.
3.2 환경영향인자와 휘발성유기화합물의 상관관계
본 연구에서 측정한 세대들의 실내에서 발생하는 휘
발성유기화합물 중 신축공동주택의 권고기준에 포함된
벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 스티렌과 그 밖에 농
도가 높았던 테르펜류 계열, 노나날과 데칸류 등을 환
경적 요인과 상관관계를 분석하였다(Table 2). 환경적
요인에는 측정하는 아파트의 건축년수와 아파트에 이
사 또는 입주하여 현재까지의 생활한 거주기간, 층수,
아파트의 면적 그리고 실내 온·습도로 나누어 알아보
았다. 그 결과, 건축년도는 스티렌과 가장 큰 양의 상
관관계를 보였고, 에틸벤젠, β-피넨, α-피넨, 자일렌,
톨루엔 순으로 층수나 면적 등의 다른 환경적 요인들
보다 큰 상관성을 보였으며, 이들은 대부분 통계적으로
유의하였다(p<0.05). 거주기간에 따른 영향으로는 음의
상관관계, 즉, 거주기간이 짧을수록 휘발성유기화합물
의 농도는 높았으며, 유의한 결과로 나타났다. 온·습도
의 영향에서는 노나날과 α-피넨이 온도와 습도의 영향
을 동시에 받고 있는 것으로 조사되었다. 데칸류의 경
우는 습도보다는 온도와의 상관성이 높고, 유의하였으
며, β-피넨과 스티렌의 경우는 온도보다는 습도의 영향
을 더 크게 받고 있으며 통계적으로도 유의한 것으로
나타났다. 그 밖에 요인들은 몇몇 물질에서만 상관성을
보였는데, 대표적인 요인은 층수와 α-피넨이 양의 상
관관계를 나타내며 유의하게 나타났다. 또한, 개별휘발
성유기화합물들간의 상관성은 양의 상관관계를 보였으
며, 몇몇을 제외하고는 통계적으로도 유의한 것으로 조
27 1 원수란 · 권명희 · 지현아 · 심인근
J. Od or I n d oor E n vir on . V ol. 15, N o. 3 ( S ep te m b er 201 6)
Table 1. Geometric mean, geometric standard deviations, I/O of VOCs and TVOC in indoor and outdoor air (Unit: µg/m
3) Spring (2010/4/7~5/29) Summer (2010/6/1~8/31) Fall (2010/9/1~11/5) Average
Indoor or outdoor (n=number of samples)
Indoor (n=27)
Outdoor
(n=25) I/O Indoor (n=106)
Outdoor
(n=86) I/O Indoor (n=67)
Outdoor
(n=62) I/O Indoor (n=200)
Outdoor (n=173) I/O Temperature (
oC) 23.6 ± 1.1 22.8 ± 1.1 27.2 ± 1.0 28.5 ± 1.0 25.7 ± 1.0 23.4 ± 1.1 26.2 ± 1.0 25.7 ± 1.1
Humidity (%) 50.3 ± 1.1 36.7 ± 1.1 64.7 ± 1.1 50.5 ± 1.1 54.9 ± 1.1 43.7 ± 1.1 59.2 ± 1.1 46.1 ± 1.1 TVOC 646.97 ± 1.32 50.32 ± 1.38 12.9 551.49 ± 1.30 51.93 ± 1.25 10.6 413.85 ± 1.38 49.68 ± 1.51 8.3 511.83 ± 1.34 50.88 ± 1.37 10.1
Aromatic hydro- carbons
Benzene 4.35 ± 1.32 2.91 ± 1.42 1.5 3.09 ± 1.16 2.19 ± 1.14 1.4 3.08 ± 1.19 2.14 ± 1.30 1.4 3.23 ± 1.20 2.26 ± 1.26 1.4
Toluene 108.05 ± 1.43 17.17 ± 1.50 6.3 81.75 ± 1.44 19.63 ± 1.24 4.2 62.39 ± 1.43 20.30 ± 1.54 3.1 77.54 ± 1.45 19.49 ± 1.40 4.0 Ethylbenzene 6.15 ± 1.64 2.10 ± 1.67 2.9 7.33 ± 1.49 2.84 ± 1.52 2.6 7.05 ± 1.47 2.19 ± 1.83 3.2 7.53 ± 1.41 2.48 ± 1.66 3.0 Xylene 13.60 ± 1.54 2.39 ± 1.63 5.7 14.80 ± 1.46 2.79 ± 1.73 5.3 12.55 ± 1.42 2.61 ± 1.89 4.8 14.68 ± 1.37 2.67 ± 1.77 5.5 Styrene 4.58 ± 1.58 0.14 ± 1.51 32.5 5.58 ± 1.62 0.10 ± 1.23 56.4 2.94 ± 2.10 0.09 ± 1.13 31.7 4.39 ± 1.80 0.10 ± 1.26 43.1 m-Ethyltoluene 0.87 ± 1.90 0.12 ± 1.66 7.1 0.56 ± 2.25 0.15 ± 1.76 3.9 0.58 ± 2.08 0.14 ± 1.88 4.1 0.60 ± 2.14 0.14 ± 1.78 4.3
p-Ethyltoluene 0.18 ± 1.93 0.08 ± 1.36 2.3 0.11 ± 1.75 0.07 ± 1.26 1.6 0.08 ± 1.43 0.07 ± 1.40 1.1 0.10 ± 1.69 0.07 ± 1.33 1.5 o-Ethyltoluene 0.09 ± 1.54 0.07 ± 1.22 1.2 0.11 ± 1.64 0.07 ± 1.09 1.6 0.08 ± 1.39 0.07 ± 1.25 1.2 0.09 ± 1.55 0.07 ± 1.18 1.4 1,2,3-trimethylbenzene 0.16 ± 1.78 -
*0.24 ± 1.90 0.07 ± 1.13 3.3 0.15 ± 1.73 0.08 ± 1.24 1.9 0.19 ± 1.84 0.07 ± 1.17 2.6 1,2,4-trimethylbenzene 0.62 ± 2.17 0.10 ± 1.58 5.9 1.17 ± 1.84 0.12 ± 1.74 10.2 0.97 ± 1.83 0.13 ± 1.96 7.4 1.01 ± 1.89 0.12 ± 1.79 8.5 1,3,5-trimethylbenzene 0.10 ± 1.94 0.06 ± 1.45 1.6 0.07 ± 1.74 0.05 ± 1.26 1.5 0.05 ± 1.32 0.05 ± 1.45 1.0 0.07 ± 1.66 0.05 ± 1.37 1.3 1,2,4,5-tetramethylbenzene 0.08 ± 1.55 0.06 ± 1.02 1.4 0.06 ± 1.09 -
*-
*0.06 ± 1.18 0.06 ± 1.19 0.06 ± 1.11 1.0 Hexane 0.13 ± 1.70 0.14 ± 1.69 0.9 0.35 ± 2.48 0.16 ± 1.88 2.2 0.35 ± 2.62 0.17 ± 2.15 2.0 0.31 ± 2.45 0.16 ± 1.95 1.9
Aliphatic Hydro- carbons
2,4-dimethyl-pentane -
*-
*-
*-
*-
*0.07 ± 1.29 -
*0.07 ± 1.16
2,2,4-Trimethylpentane 0.18 ± 1.96 0.09 ± 1.32 2.1 0.10 ± 1.57 0.08 ± 1.16 1.3 0.08 ± 1.25 0.10 ± 1.68 0.8 0.10 ± 1.55 0.09 ± 1.41 1.2
n-Heptane 2.87 ± 1.58 0.45 ± 1.69 6.4 1.25 ± 1.92 0.33 ± 1.55 3.8 1.13 ± 1.82 0.33 ± 1.53 3.4 1.35 ± 1.86 0.34 ± 1.56 3.9 n-Octane 2.16 ± 1.36 0.48 ± 1.46 4.5 1.60 ± 1.63 0.35 ± 1.42 4.5 1.09 ± 1.66 0.37 ± 1.33 3.0 1.46 ± 1.62 0.37 ± 1.40 3.9
n-Nonane 1.06 ± 1.85 0.13 ± 1.89 8.3 1.29 ± 1.76 0.15 ± 1.93 8.5 0.93 ± 1.85 0.14 ± 1.94 6.6 1.13 ± 1.80 0.14 ± 1.92 7.8 n-Decane 7.97 ± 1.43 0.22 ± 2.30 36.1 4.64 ± 1.40 0.42 ± 1.88 11.1 3.61 ± 1.36 0.37 ± 2.05 9.7 4.59 ± 1.41 0.37 ± 2.01 12.5
n-Undecane 1.41 ± 1.70 0.06 ± 1.42 22.0 1.61 ± 1.91 0.05 ± 1.33 30.7 1.07 ± 1.98 0.06 ± 1.51 18.4 1.38 ± 1.91 0.06 ± 1.41 24.6 n-Dodecane 2.74 ± 1.83 0.08 ± 1.31 33.5 4.23 ± 1.54 0.08 ± 1.29 53.6 3.94 ± 1.72 0.08 ± 1.40 48.6 3.89 ± 1.64 0.08 ± 1.34 48.6
n-Tridecane 3.59 ± 1.93 0.09 ± 1.12 39.9 6.42 ± 1.60 0.10 ± 1.25 67.6 6.48 ± 1.76 0.11 ± 1.43 60.2 5.96 ± 1.71 0.10 ± 1.31 60.4
n-Tetradecane 5.02 ± 1.43 0.06 ± 1.17 91.2 6.70 ± 1.36 0.06 ± 1.26 120.9 5.91 ± 1.48 0.06 ± 1.42 98.6 6.18 ± 1.41 0.06 ± 1.31 108.5
n-Pentadecane 1.47 ± 1.46 0.06 ± 1.14 22.9 1.88 ± 1.32 0.06 ± 1.08 30.3 1.12 ± 1.56 0.07 ± 1.24 16.7 1.53 ± 1.45 0.06 ± 1.16 23.9
n-Hexadecane 1.78 ± 1.34 0.17 ± 1.42 10.6 2.40 ± 1.24 -
*1.68 ± 1.27 -
*2.05 ± 1.28 0.14 ± 1.14 14.5
아파트에서 실내공기 중 휘발성유기화 합물의 농도분포 특성연구 27 2
실내환경 및 냄새 학회지 제15권 제3호 (2016년 9월)
Table 1. continued
Spring (2010/4/7~5/29) Summer (2010/6/1~8/31) Fall (2010/9/1~11/5) Average Indoor or outdoor
(n=numberofsamples)
Indoor (n=27)
Outdoor
(n=25) I/O Indoor (n=106)
Outdoor
(n=86) I/O Indoor (n=67)
Outdoor
(n=62) I/O Indoor (n=200)
Outdoor (n=173) I/O
Terpene
α-Pinene 3.35 ± 1.60 -
*5.18 ± 1.66 0.12 ± 1.11 42.9 3.48 ± 1.99 0.14 ± 1.35 25.4 4.27 ± 1.77 0.13 ± 1.21 34.0 β-Pinene 1.24 ± 2.16 -
*2.29 ± 1.94 0.11 ± 1.13 21.0 1.42 ± 2.18 0.12 ± 1.34 11.9 1.80 ± 2.06 0.11 ± 1.21 16.0 D-Limonene 17.40 ± 1.49 -
*14.75 ± 1.50 -
*11.31 ± 1.73 -
*13.80 ± 1.58 -
*Halo- genated Hydro- carbons
Chloroform 0.46 ± 2.60 -
*1.37 ± 2.03 -
*1.97 ± 2.23 0.06 ± 1.23 35.4 1.33 ± 2.22 0.05 ± 1.13 25.2
1,1,1-trichloroethane -
*-
*-
*-
*-
*-
*-
*-
*1,2-dichloroethane 0.35 ± 1.33 -
*0.36 ± 1.41 -
*0.33 ± 1.31 -
*0.35 ± 1.36 -
*Carbon tetrachloride -
*-
*-
*-
*-
*-
*-
*-
*1,2-dichloropropane -
*-
*0.13 ± 1.19 -
*-
*-
*0.13 ± 1.14 -
*Bromodichloro-methane 0.20 ± 1.22 -
*0.19 ± 1.10 -
*0.21 ± 1.31 -
*0.20 ± 1.20 -
*Trichloroethylene 0.41 ± 2.33 0.39 ± 2.23 1.0 0.43 ± 2.14 0.50 ± 2.20 0.9 0.52 ± 2.43 0.34 ± 2.19 1.5 0.45 ± 2.26 0.42 ± 2.20 1.1
Dibromochloromethane -
*-
*-
*-
*-
*-
*-
*-
*Tetrachloroethylene 0.10 ± 1.51 -
*0.10 ± 1.59 0.08 ± 1.31 1.2 0.08 ± 1.34 -
*0.09 ± 1.50 0.08 ± 1.21 1.2 1,4-dichlorobenzene -
*0.10 ± 1.51 0.08 ± 1.29 -
*0.08 ± 1.18 0.08 ± 1.15 1.0 0.08 ± 1.23 0.08 ± 1.19 1.0 Aldehyde Nonanal 14.84 ± 1.22 2.03 ± 1.12 7.3 19.67 ± 1.18 2.07 ± 1.07 9.5 14.21 ± 1.28 1.25 ± 1.31 11.3 16.98 ± 1.24 1.73 ± 1.22 9.8 Decanal 7.07 ± 1.34 1.57 ± 1.38 4.5 9.80 ± 1.18 2.31 ± 1.42 4.2 7.16 ± 1.16 1.13 ± 1.43 6.3 8.44 ± 1.21 1.69 ± 1.46 5.0 Alcohol n-Butanol 6.97 ± 1.40 -
*10.37 ± 1.48 -
*9.34 ± 1.30 -
*9.49 ± 1.42 -
*Acetate Butyl acetate 3.98 ± 1.27 0.77 ± 1.62 5.2 5.69 ± 1.55 0.87 ± 1.61 6.5 4.36 ± 1.46 0.78 ± 1.66 5.6 4.96 ± 1.49 0.82 ± 1.63 6.0
Ketone MethylIsobutylKetone 1.74 ± 1.70 0.60 ± 1.58 2.9 3.23 ± 1.66 0.52 ± 1.50 6.2 2.24 ± 1.70 0.49 ± 1.52 4.6 2.58 ± 1.69 0.52 ± 1.52 5.0
-
*: Below method detection limit
27 3 원수란 · 권명희 · 지현아 · 심인근
J. Od or I n d oor E n vir on . V ol. 15, N o. 3 ( S ep te m b er 201 6)
Table 2. Correlation analysis of major indoor volatile organic compounds containing BTEXS and environmental factor
Cond.
1Per_
resi.
2Floor Area In_
temp.
3In_
Humi.
4Benzene Toluene Ethyl
benzene Xylene Styrene α- Pinene
β- Pinene
n- Decane
d-
Limonene Nonanal n- Undecane
n- Dodecane
n- Tridecane
n- Tetra decane
n- Penta decane
n- Hexa decane
Cond.
11.000
Per_resi.
2-0.417
*1.000
Floor 0.081 0.066 1.000
Area 0.300
*0.177
*0.038 1.000
In_Temp.
3-0.040 -0.069 0.093 -0.048 1.000
In_Humi.
4-0.036 0.018 -0.203
*-0.071 0.440
*1.000 Benzene 0.198
*-0.103 -0.014 0.063 -0.049 0.017 1.000 Toluene 0.295
*-0.365
*0.049 -0.086 0.052 0.080 0.366
*1.000 Ethylbenzene 0.390
*-0.202
*0.053 0.063 0.023 0.050 0.279
*0.600
*1.000 Xylene 0.363
*-0.133
*0.017 -0.021 -0.004 0.062 0.303
*0.510
*0.842
*1.000 Styrene 0.443
*-0.294
*0.113 0.163
*0.105 0.121
*0.288
*0.574
*0.554
*0.435
*1.000 α-Pinene 0.382
*-0.270
*0.129
*0.102 0.161
*0.145
*0.255
*0.428
*0.369
*0.336
*0.414
*1.000 β-Pinene 0.383
*-0.312
*0.047 0.053 0.102 0.133
*0.324
*0.466
*0.428
*0.436
*0.477
*0.712
*1.000 n-Decane 0.148
*-0.033 0.003 -0.019 0.008 0.049 0.292
*0.528
*0.420
*0.439
*0.325
*0.385
*0.308
*1.000 d-Limonene 0.070 -0.058 0.024 -0.027 -0.020 0.013 0.172
*0.325
*0.220
*0.278
*0.212
*0.366
*0.336
*0.352
*1.000 Nonanal -0.112 -0.087 0.088 -0.130
*0.396
*0.314
*0.036 0.278
*0.216
*0.235
*0.226
*0.377
*0.332
*0.361
*0.417
*1.000 n-Undecane 0.005 -0.030 -0.018 -0.102 0.081 0.023 0.221
*0.355
*0.336
*0.426
*0.290
*0.305
*0.270
*0.612
*0.412
*0.330
*1.000 n-Dodecane -0.098 -0.089 -0.061 -0.194
*0.130
*0.114 0.151
*0.281
*0.229
*0.246
*0.329
*0.156
*0.220
*0.301
*0.276
*0.283
*0.536
*1.000 n-Tridecane -0.181
*-0.138
*-0.125
*-0.232
*0.139
*0.128 0.146
*0.212
*0.108 0.088 0.271
*0.073 0.163
*0.163
*0.126
*0.193
*0.332
*0.891
*1.000 n-Tetradecane -0.166
*-0.168
*-0.076 -0.345
*0.151
*0.160 0.148
*0.240
*0.140
*0.165
*0.236
*0.075 0.209
*0.221
*0.234
*0.298
*0.389
*0.834
*0.886
*1.000 n-Pentadecane 0.047 -0.244
*-0.071 -0.216
*0.178
*0.157
*0.180
*0.370
*0.227
*0.302
*0.262
*0.215
*0.379
*0.362
*0.394
*0.447
*0.467
*0.403
*0.387
*0.609
*1.000 n-Hexadecane 0.280
*-0.341
*-0.102 -0.086 0.313
*0.235
*0.169
*0.442
*0.311
*0.368
*0.401
*0.310
*0.419
*0.361
*0.336
*0.459
*0.339
*0.356
*0.298
*0.422
*0.771
*1.000
*
p<0.05,
1Cond. : Construction year,
2Per_resi. : Period of resident,
3In_temp. : Indoor temperature,
4In_Humi. : Indoor humidity
274 원수란·권명희·지현아·심인근
J. Odor Indoor Environ. Vol. 15, No. 3 (September 2016) 사되었다. 특히, 지방족탄화수소(aliphatic hydrocarbon) 에 속하기 때문에 데칸류끼리는 상관계수 값이 매우 높은 편이다. 데칸류의 경우, 건축재료 혹은 제품에서 방출되기도 하며, 연료의 구성 물질 중 하나로 외기의 주요 방출원이기도 하다(Brickus et al., 1998). 또한, Kostiainen (1994) 에 연구에서는 실내에서 데칸류의 농 도가 높은 것은 측정지점 주변의 주유소가 위치할 경 우 땅속에 위치한 기름 탱크에서 누출되어 하수구를 통해 주거공간에서 농도가 높다고 하였다. 본 연구에서 외기에서의 데칸류의 농도는 낮은 수준이었으나, 실내 의 농도가 높은 것은 건축재료 및 제품에서 방출되는 것 뿐 아니라 외기의 농도가 낮지만, 외기의 영향과 Kostiainen (1994)의 연구도 참고해 볼 만하다고 사료 된다.
3.3 환경영향인자에 대한 휘발성유기화합물의 농도분포 시료채취시 함께 조사한 환경적 요인들을 빈도 분석 하여 3개 혹은 4개의 그룹으로 나눈 후, 휘발성 유기화 합물의 농도변화를 알아보았다. 환경적 요인으로는 건 축년도와 이사 혹은 입주 후 측정을 실시하기 전까지 의 거주년수, 측정세대의 층수 및 면적 등을 조사하였 다. 측정을 실시한 아파트의 건축년도는 20년 전에 지 어진 오래된 아파트들이 있었기 때문에 1994년 이하, 1995~2000 년, 2001~2005, 2006년 이상의 4개의 그룹 으로 나누었다. 거주년도는 1~2년, 3~5년, 6년 이상의 3 개의 그룹으로 분리하였으며, 아파트의 층수는 1~2층 을 저층, 3~10층을 중층, 11층 이상을 고층으로 나누었
다. 또한 측정세대의 면적을 82.6 m
2미만, 82.6~105.7 m
2, 105.7 m
2를 초과하는 세대로 분리하였다.
Fig. 1 에서 보면 건축년도의 경우, 최근에 지어진 아 파트들에서 총휘발성유기화합물의 농도가 가장 높게 나타났을 뿐 아니라, 오래될수록 농도가 낮아지는 경향 을 보이고 있었다. 특히, 톨루엔이나 자일렌 등의 농도 는 2006년도 이후에 건축된 아파트들에서 높았으나, 점차 건축된 햇수가 증가할수록 d-리모넨 등의 테르펜 류 뿐 아니라 본 연구에서 사용된 표준물질 외의 휘발 성유기화합물의 농도가 증가하는 것으로 나타났다. 거 주기간에서도 이사 혹은 입주를 하고 측정세대에 2년 이내로 거주한 측정세대가 총휘발성유기화합물의 농도 가 가장 높은 경향을 보이고 있었다. 이는 건축연도와 같이 시간이 지날수록 본 연구에서 사용된 표준물질 외의 휘발성유기화합물의 농도가 증가하는 것으로, 다 른 오염원의 존재 및 건축년도나 거주기간이 길어질수 록 알려지지 않는 미지의 휘발성유기화합물이 발생되 는 것으로 판단된다. 신축 건물에서 사용한 건축자재, 기존 주택의 리모델링, 새 가구의 구입 등이 톨루엔이 나 자일렌과 같은 휘발성유기화합물의 농도를 급격히 증가시키고 있다. 또한, 거주자가 생활하면서 실내의 온습도가 입주 전보다 높아지고, 오염물질의 방출량이 증가함에 따라 자연환기나 환풍기 등을 통한 기계적 환기 등의 베이크아웃 현상이 자연스럽게 이루어지면 서 그 농도는 점차 감소되게 된다(Yoo, 2007; Pang, 2009). 측정이 이루어진 아파트들의 층수에 따라서는 층수가 높아질수록 농도가 증가하는 경향을 보이고 있
Fig. 1. Concentration variations of volatile organic compounds by environmental factor.
아파트에서 실내공기 중 휘발성유기화합물의 농도분포 특성연구 275
실내환경 및 냄새 학회지 제15권 제3호 (2016년 9월)
다. 일반적으로 저층부에서 고층부로 갈수록 휘발성유
기화합물의 농도가 높아지는 것은 고층건물에서 발생 되는 연돌효과와 일사조건의 차이에 따라 상층부의 온·습도 조건이 저층부에 비해 다소 높아지는 경향 때 문이다(Lee and Kim, 2004). 측정세대의 면적의 경우, 82.6 m
2이하인 세대에서 휘발성유기화합물의 농도가 높았으며, 82.6 m
3을 초과한 세대들의 경우는 큰 차이 가 없었다. 이는 Bischof et al. (2002)의 연구에서도 면 적이 작을수록 휘발성유기화합물의 농도가 높아진다고 보고된 바가 있다.
4. 결 론
우리나라 국민의 절반은 서울 및 경기도, 인천광역 시 등 수도권에 거주하고 있으며, 그 중 50%는 아파트 에서 생활하는 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 현재 거주하고 있는 수도권의 아파트를 대상으로 건축년도 나 거주기간, 층수, 면적 등의 환경영향인자와 더불어 실내공기 중 가스상 오염물질인 휘발성유기화합물에 대한 분포 특성을 알아보았다.
계절적으로는 총휘발성유기화합물은 봄철에 가장 높 은 농도를 보였고, 그 중 톨루엔이 차지하는 비율이 가 장 높았으며, d-리모넨과 같은 테르펜계열과 노나날, 데칸류 등의 순으로 조사되었다. 실내외 농도비가 가장 크게 나타난 d-리모넨이나 α-피넨과 β-피넨등의 테르 펜계열은 탈취제나 방향제 등 실내오염원이 주를 이루 기 때문에 외기보다는 실내 농도가 높은 것으로 파악 되었다.
환경인자와 휘발성유기화합물간의 상관관계에서는 건축년도나 거주기간 등이 벤젠 및 톨루엔을 비롯한 에틸벤젠, 자일렌, 스티렌, 데칸류 등이 높은 상관성을 보였으며, 통계적으로도 유의하였다. 아파트의 면적은 노나날과 데칸류 등에서 상관성이 크며, 유의한 관계로 조사되었다. 또한, 휘발성유기화합물들간의 상관성은 대부분 높은 편이었으며, 통계적으로 유의한 것으로 나 타났다. 상관관계를 통해 본 환경영향인자와 휘발성유 기화합물의 농도분포에서는 최근에 건축된 아파트일수 록, 이사 혹은 입주하고 시간이 얼마 지나지 않은 측정 세대일수록, 층수가 높아질수록, 면적이 작을수록 휘발 성유기화합물의 농도가 높은 것을 확인할 수 있었다.
References
