서울特別市 保健環境硏究院報 第50號	(2014)

Report of S.I.H.E., 50:187~194	(2014)

서울시 소재 다중이용시설의 실내공기질 특성

실내환경팀

김현수․김영호․전명진․이지영․이상훈․유득현․노방식․원문관․고한성

김흥주․김두래․김광래․김홍제․권승미․신진호․어수미․정  권

Characteristics of Indoor Air Quality in Public Facilities in Seoul, South Korea

Indoor Environments Team

Hyun-soo Kim, Young-ho Kim, Myoung-jin Jeon, Ji-young Lee, Sang-hoon Lee, Deuyk-yhun Yoo, Bang-sik Roh, Moon-kwan Won, Han-sung Go, Heung-zoo Kim, Doo-rae Kim, Kwang-rae Kim,

Hong-je Kim, Seung-mi Kwon, Jin-ho Shin,

Soo-mi Eo and Kweon Jung

Abstract

Indoor air pollution is an important issue because it is an environmental problem that relates both directly and indirectly to people’s daily lives. Modern city dwellers spend more than 80% of the day inside. Therefore Indoor Air Quality(IAQ) is very closely related to human health, as illustrated by the example of sick building syndrome. This study was performed between 2011 and 2013 to investigate the indoor air quality of public facilities in Seoul. Target IAQ parameters included a number of criteria pollutants, such PM10, CO2, CO, TAB, and HCHO. Based on the investigated data, both the indoor air quality characteristics and the pollution status of the public facilities were identified. Survey results showed the following concentrations of indoor pollutants: average PM10 concentration of 22(art gallery) ~ 127 ㎍/m3(PC game room), average CO2 concentration of 506(museum) ~ 896 ppm(institute), average CO concentration of 0.5(railway terminal waiting room, exhibition facilities) ~ 2.1 ppm(indoor car park), and average TAB concentration of 249(fermentation room) ~ 581 CFU/m3(childcare facilities). HCHO levels ranged from 6(subway station) ~ 78 ㎍/m3 (exhibition facilities).

Key words : Publicly Used Facility, Indoor Air Quality, PM10, CO2, CO, HCHO,       Total Airborne Bacteria

서  론

실내공기질이 중요한 이유는 사람의 일상생활과 직접, 간접적으로 관계되는 생활속의 환경문제이기 때문이다. 최근의 건축물은 고층화, 다기능화, 에너지절약을 위한 고기밀화 등으로 많이 건축되어 있어 자연환기가 쉽지 않으며, 하루 중 80%이상을 실내공간에서 거주하는 현대 도시인들에게 실내공기질(IAQ : Indoor Air Quality)은 새집증후군, 건물증후군과 같이  인체 건강과 매우 밀접한 관련성이 있다.

실내공기오염이 대기오염보다 더 심각한 이유는 대기오염은 자연적인 희석률이 크고, 기후변화와 함께 자연정화가 가능하나, 실내공기는 한정된 공간 속에서 기계적인 설비를 통해 오염된 공기를 계속 순환시키거나 공기정화시설이 없는 밀폐지역에서 오랫동안 생활함으로써 각종 오염물질에 무방비 상태로 노출될 수 있기 때문이다. 또한 현대에는 에너지 효율을 높이기 위해 건물이 밀폐되고 에너지 회수장치가 설치된 건물이 늘어남에 따라 실내에 오염물질이 계속 축적되고, 새로운 건축자재와 다양한 생활용품 사용의 증가로 새로운 오염물질이 발생됨에 따라 실내공기질의 관리의 중요성이 더욱 강조되고 있다(1~3).

세계보건기구(WHO)의 연구결과에 의하면 실내오염물질이 실외오염 물질보다 인체의 폐에 전달될 확률은 1,000배 가량 높으며, 실내오염을 20% 저감시 급성기관지에 의한 사망률을 4~8% 감소할 수 있는 것으로 예측하여 실내공기오염 제어 및 관리필요성을 한층 부각시켰다(4). 서울시 등 인구밀도가 높고 지속적인 도시화가 진행된 대도시의 경우 자동차와 유기용제 사용 등의 증가로 미세먼지, 휘발성 유기화합물, NOx, 오존 등의 물질들이 대기를 오염시키며 오염된 대기는 여러 경로를 통해 실내로 확산되어 실내공기오염물질 제어를 어렵게 하고 있다. 실내공기 오염원인은 주로 사람의 활동으로 방출되는 CO2, 연소기구, 건축자재에서 발생하는 실내 발생 오염물질과 건물 주변 환경에서 발생하는 NOx과 미세먼지 같은 대기오염원의 실내유입에 의한 영향으로 구분할 수 있다. 또한 대도시의 대기오염이 실내공기오염을 증가시킬 수 있는 밀접한 개연성을 보이고 있다(5). 불특정 다수인이 이용하는 다중이용시설은 많은 수의 이용자와 건강취약계층에서 영유아까지 넓은 연령층이 이용하기 때문에 시민의 건강에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 시설이라 할 수 있다. 또한 서울시 소재 다중이용시설은 매년 약 5%정도 늘어나고 있으며, 극장, PC방 등 다중이용시설의 실내공기질 관리시설의 종류 또한 늘어나고 있다.

본 연구는 2011년부터 2013년까지 서울시 소재 다중이용시설 20개 시설군을 대상으로 실내공기질을 측정하였고, 이를 바탕으로 다중이용시설의 실내공기질 특성 및 오염현황을 파악하여 쾌적한 실내공기질 관리방안 마련을 위한 자료로 제공하고자 수행되었다.

실험방법

1. 시료채취 및 대상시설

본 연구는 2011년에서 2013년까지 서울시 소재 다중이용시설을 대상으로 실내공기질을 조사하였다. 조사대상시설은 지하철역사, 어린이보육시설, 대규모점포, 실내주차장, 의료기관 등 총 21개 시설군이며, 시설별 측정지점은 면적에 따라 2~4개 지점에서 실제 운영조건과 동일하게 유지하고 있는 일반 환경 상태에서 측정하였다. 시료채취 위치는 환기시설의 위치, 시설 사용 인원수, 오염물질 발생원의 분포, 실내기류 분포 등 실내환경을 대표할 수 있는 지점을 선정하여 수행하였다(6).

2. 연구항목 및 방법

본 연구는 실내공기질 오염물질 중 미세먼지(PM10), 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO), 폼알데하이드(HCHO), 총부유세균(TAB  ;  Total Airborne Bacteria) 5항목을 측정하였다. 미세먼지는 Mini volume air sampler(TAS, Airmetrics, USA)를 이용하여 시료를 포집하여 중량법으로 오염도를 측정하였으며, 이산화탄소와 일산화탄소는 비분산적외선법이 적용된 분석장비(CO2 : ECOTECH, EC9820, Austria, CO : ECOTECH, EC9830, Austria)를 이용하여 현장에서 측정하였다. 폼알데하이드의 경우 공기시료포집기(SIBATA *100, Japan)를 이용하여 2,4-DNPH 카트리지(Supelco, USA)에 시료를 포집하여 전처리 한 후 HPLC(Surveyor, Finnigan, USA)를 이용하여 분석하였다. 총부유세균은 Biocontaminate sampling pump(MASQ2, UAS)를 이용하여 TSA(tryptic soy agar)에 시료를 포집 후 배양하여 집락을 산정하여 오염도를 산출하였다. 실내공기 오염물질 분석방법(***) 및 정도관리는 실내공기질공정시험기준(6)의 방법을 따랐다.

Table 1. Air pollutant and method for the determination of indoor air quality

Air pollutant	Method	Sampling time
PM10	Gravimetric method	6 h
CO2	Non-dispersive infrared spectrometer	1 h
CO	Non-dispersive infrared spectrometer	1 h
Total Airborne Bacteria	Impactor	150 L × 3 times
HCHO	2-4 DNPH cartridge and HPLC	30 min × 2 times

결과 및 고찰

1. 다중이용시설군별 오염도 조사결과

2011년에서 2013년까지의 서울시 소재 다중이용시설의 실내공기질 측정결과 오염물질별 전체 평균농도는 미세먼지 43 ㎍/m3, 이산화탄소 630 ppm, 일산화탄소 1 ppm, 총부유세균 351 CFU/m3, 폼알데하이드 33 ㎍/m3 수준으로 나타났으며, 물질별 3년간 다중이용시설별 전체평균농도는 미세먼지 22±6 ㎍/m3(미술관)～142±79 ㎍/m3(PC방), 이산화탄소 506±75 ppm(박물관)～896±470 ppm (학원), 일산화탄소 0.5±0.2 ppm(철도역사, 전시시설)～2.1±1.4 ppm(지하주차장), 총부유세균 252±195 CFU/m3(산후조리원)～596 ±497 CFU/m3 (어린이보육시설), 폼알데하이드 6±5 ㎍/m3(지하역사)～78±69 ㎍/m3(전시시설)의 수준으로 나타났다(****. 일산화탄소를 제외한 물질들은 환기조건과 환기량, 이용자 연령층과 이용자 수 등과 같이 다중이용시설별 실내공기질 측정시 환경조건이 많은 차이를 보였으며, 영화관, PC방, 전시시설, 학원시설은 2012년부터 다중이용시설 실내공기질 대상시설로 포함되어 2011년에는 조사를 수행하지 않는 등 대상시설별 측정횟수가 일정하지 않아 넓은 범위의 편차를 보였다.

2. 다중이용시설 실내공기질 특성

1) 미세먼지(PM10)

미세먼지는 대부분이 호흡기관을 통하여 인체에 흡입되며 호흡기관에 영향을 미친다. 호흡기관내 침투하는 결정적인 요인은 입자의 크기인데 인체에 가장 유해한 입경은 0.5～5 ㎛으로 이때 침착률이 가장 크다. 체내에 들어와 폐포에 도달한 미세먼지는 천식, 기침, 호흡곤란, 융부 압박감 등의 증상을 초래한다. 따라서 미세먼지는 호흡성 분진으로서 실내․외 오염분야에서 중요한 위치를 차지하고 있다. 서울시 소재 다중이용시설에서 미세먼지를 측정한 결과 최대 302 ㎍/m3 수준으로 나타났다. 2011년도에서 2013년까지의 다중이용시설의 시설별 오염도 평균농도를 조사한 결과 PC방(127 ㎍/m3)에서 가장 높았으며, 지하역사(58 ㎍/m3), 지하주차장(51 ㎍/m3), 보육시설(44 ㎍/m3), 목욕장(46 ㎍/m3) 순으로 나타났으며, 위의 6개 다중이용시설에 대한 년도 별 미세먼지의 실내공기오염도 분포는 ****에 나타내었다.

PC방내 2013년 미세먼지 평균농도는 금연법(2012. 12. 08. 시행)의 영향으로 58.8% 감소하였으나, 다음으로 높은 농도를 보이는 지하역사(52.86 ㎍/m3)와 비교하여 43.6% 정도 높은 수준으로 나타났다. 이는 환기부족과 흡연실에서 새어나오는 담배연기에 의한 영향으로 판단된다. PC방의 경우 시설이 급증하고 청소년과 어린이 같은 저 연령대의 많은 이용에도 불구하고 실내환경은 폐쇄적이고 밀집적인 공간특성에 따른 환기부족, 흡연부스에서의 흡연, 실내 인테리어의 잦은 교체에 따른 내장재 교체 등의 원인으로 실내공기질에 취약하고 이

Table 2. The results of this survey on indoor air quality of the publicly used facilities in Seoul from 2011 to 2013

		PM10(㎍/m3)		CO2(ppm)		CO(ppm)		TAB1)(CFU/m3)		HCHO(㎍/m3)
	n	Mean	S.D.2)	Mean	S.D.	Mean	S.D.	Mean	S.D.	Mean	S.D.
Elderly care facilities	42	39	19	631	122	0.7	1	262	239	17	11
Large stores	352	37	20	594	129	1.0	1			41	41
Library	62	34	29	693	226	0.6	0			29	21
Fomentation room	176	46	25	605	129	1.3	1			30	21
Art gallery	16	22	6	634	145	0.6	0			67	57
Museum	45	27	18	506	75	0.8	1			42	54
Childcare facilities	358	44	22	589	135	0.6	0	596	497	20	26
Postpartum clinic	118	35	15	641	116	1.1	1	252	195	53	38
Indoor parking place	444	51	26	580	118	2.1	2			15	13
Hospital	217	36	25	683	147	0.7	0	293	239	27	23
a funeral hall	29	26	15	560	70	0.6	0			18	10
Underground shopping center	38	39	16	680	135	0.9	0			51	46
Subway station	362	58	27	580	100	0.8	0			6	5
Terminal waiting room(bus)	14	43	4	598	112	0.9	1			13	6
Terminal waiting room (airport)	6	40	7	617	42	0.7	0			44	31
Movie theater	99	31	16	620	149	1.0	1			18	20
PC game room	14	142	79	647	154	1.3	1			40	28
Exhibition Facilities	14	36	38	642	261	0.5	0			78	69
Terminal waiting room (railway)	8	34	10	600	82	0.5	0			11	4
Institute	90	48	26	896	470	1.0	0			32	26
Mean	-	43	-	630	-	1	-	351	-	33	-
Total	2,504	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
1) TAB : Total Airborne Bacteria 2) S.D. : Standard deviation

용자들이 장시간 이용하여 실내공기오염물질에 오랜 시간 노출되는 특성이 있다. 따라서 공조기를 이용한 환기 등, 미세먼지 저감을 위한 환기 및 관리 요령 홍보 등 시설 특성을 고려한 적절한 유지관리 및 개선방안이 필요한 것으로 조사되었다.

2) 이산화탄소(CO2)

이산화탄소는 지구온난화의 주요 원인물질로 주목받고 있으며, 이산화탄소 자체는 인체에 영향을 미치지는 않지만, 좁은 공간에서 농도가 증가하게 되면 호흡 시 필요한 산소의 양이 감소하게 되고, 실내에서 연소기구가 없는 상황에서 이산화탄소의 농도는 전반적인 환기상태 및 실내의 다른 오염물질의 간접적 지표로 유용하기 때문에 실내공기오염의 주요한 지표로 활용되고 있다(1). 다중이용시설의 실내공기 중 이산화탄소 농도는 최대 4,513 ㎍/m3으로 나타났다. 2011년도에서 2013년까지의 다중이용시설 시설별 오염도 평균농도를 조사한 결과 학원에서 896 ㎍/m3의 농도로 가장 높았으며, 도서관 688 ㎍/m3, 지하도상가 680 ㎍/m3, 의료기관 679 ㎍/m3, PC방 662 ㎍/m3, 산후조리원 순으로 나타났으나 학원을 제외한 5개 시설의 오염도 수준은 최대농도와 최소농도의 차이가 48 ㎍/m3로 비슷한 수준으로 나타났다.

Fig.  2.  The average concentration distribution of CO2 in the publicly used facilities.

Fig.  1.  The average concentration distribution of PM10 in the publicly used facilities.

다중이용시설 중 2012년부터 □다중이용시설 등의 실내공기질 관리법□에 검사대상시설로 포함된 학원은 다른 다중이용시설보다 평균농도가 약 25% 높은 농도로 나타났다. 학원시설은 비교적 협소한 공간에 어린이, 청소년, 대학생 등 젊은 층의 이용자가 장시간 이용하는 특성이 있으며, 단시간이면 5%까지 인내가 가능하나 그 이상이면 호흡곤란이 초래할 수 있는 물질 특성상 이용자의 시설 이용 시에 이산화탄소의 영향을 받을 수 있다(5). 따라서 자연환기 또는 공조기를 이용한 공기정화 횟수를 늘리는 등 쾌적한 실내공기질을 유지관리해야 할 것으로 판단된다.

3) 일산화탄소(CO)

일산화탄소는 무색, 무취, 무미의 가스이다. 탄소를 포함하는 물질의 불완전 연소 및 산업장 또는 각종 폐기물의 소각시 발생한다. 실내에서는 난방기구 또는 취사도구의 사용 및 흡연으로 인하여 주로 발생한다.

Fig. 3.  The average concentration distribution of CO in the publicly used facilities.

Fig. 4.  The average concentration distribution of TAB in the publicly used facilities.

서울시 내 다중이용시설(20개 시설) 중 일산화탄소 평균농도는 0.5～2.1 ppm 수준으로 나타났으며, 일산화탄소의 관리기준(보건복지가족부 25 ppm, 환경부 10～25 ppm, EPA 10 mg/m3)과 비교하여 낮은 수준으로 나타났다.

4) 총부유세균(TAB; Total Airborne Bacteria)

총부유세균은 공기 중에서 먼지나 수증기 등에 부착하여 생존하고 있으며, 주로 호흡기관에 영향을 주고 세균수가 먼지의 농도에 정비례한다는 사실로 미루어 보아 공기청정도와 밀접한 관계가 있다. 본 연구에서 총부유세균 농도는 서울시내 다중이용시설 중 건강민감계층이 이용하는 노인요양시설, 어린이보육시설, 산후조리원, 병원에서 측정하였다. 측정결과 시설별 평균농도는 249 CFU/m3 ~581 CFU/m3 수준의 오염도를 보였다.

시설별 총부유세균 평균 농도는 어린이보육시설(581 CFU/m3)이 가장 높았으며, 의료기관(290 CFU/m3), 노인요양시설(262 CFU/m3), 산후조리원(249 CFU/m3) 순으로 나타났다. 어린이보육시설을 제외한 3개 시설은 큰 차이를 보이지 않았으나 어린이 보육시설은 타 시설과 비교하여 최대 약 43% 높은 농도차이를 보였다. 어린이보육시설의 경우 이용자 연령층이 영유아이며, 영유아는 체중당 흡입공기량이 일반성인(150 mL/min · kg)의 2배(400 mL/min · kg) 이상인 것으로 알려져 있다. 더욱이 영유아는 호흡기 등 기관도 완벽하지 않아 천식 및 비염 등 환경성 질환에 걸릴 위험성이 크므로 흡입공기 중의 오염물질이 영유아의 건강에 미치는 영향을 간과할 수 없다(9, 10). 따라서 어린이보육시설에 대한 오염원 파악, 환기시설 등 지속적이고 체계적인 관리가 필요하다고 판단된다.

Fig.  5.  The average concentration distribution of HCHO in the publicly used facilities.

5) 폼알데하이드(HCHO)

폼알데하이드는 자극성 냄새를 갖는 가연성 무색 기체로 인화점이 낮아 폭발의 위험성이 있으며, 살균 방부제로도 이용된다. 포름알데히드의 실내 방출은 장기간에 걸쳐 천천히 낮아지는데 온도, 습도, 환기율, 건물의 연령, 건축 내장재의 사용정도, 연소기구의 사용여부, 실내흡연 여부에 따라서 크게 영향을 받는다. 포름알데히드의 건강영향으로는 자극성의 냄새로 인한 불편감이 있을 수 있다. 단기간의 노출로 인한 증상은 눈, 코, 목구멍의 자극으로 인한 불편감, 눈물, 재채기, 기침, 구역, 호흡곤란 등이 있으며, 특히 어린이들이 더 민감한 것으로 알려져 있다. 사람에게 제한적으로 폐암과 비암을 발생시킬 수 있다고 보고되고 있어 EPA에서는 폼알데하이드를 사람에게 발암가능성이 있는 물질이라고 분류하고 있다(12, 13).

서울시 소재 다중이용시설 20개 시설 중 평균농도가 높은 6개 시설을 선정하여 비교한 결과 전시시설(78 ㎍/m3), 미술관(61 ㎍/m3), 산후조리원(53 ㎍/m3), 지하도상가(50 ㎍/m3), 박물관(42 ㎍/m3), 대규모점포(41 ㎍/m3)의 순으로 나타났다. 산후조리원은 인테리어 교체 등 발생원에서 방출된 오염물질이 산모들의 건강을 위해 높은 실내온도를 유지해야하는 시설의 특성으로 인한 환기부족이 원인이라 판단되며, 대규모점포와 지하도 상가는 진열상품이 폼알데하이드 발생 원인이라 판단된다. 특히 미술관, 박물관, 전시시설의 경우 측정횟수는 다중이용시설에 비해 매우 낮았지만 평균농도는 비교적 높은 수준으로 나타났다. 폼알데하이드는 자극적인 물질이며, 발암, 아토피 피부염의 원인 물질이므로 특히 건강민감계층인 산후조리원과 같은 시설에서 Baking out, Flush out, 적절한 환기 등을 통하여 실내공기질 관리에 적극적인 노력을 기울여야 할 것으로 판단된다.

결  론

2011년부터 2013년까지 서울시 소재 다중이용시설(20개 시설)의 실내공기질을 조사한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

다중이용시설의 실내공기질 전체평균농도는 미세먼지 22±6 ㎍/m3(미술관)～142±79 ㎍/m3(PC방), 이산화탄소 506±75 ppm(박물관)～896±470 ppm (학원), 일산화탄소 0.5±0.2 ppm(철도역사, 전시시설)～2.1±1.4 ppm(지하주차장), 총부유세균 252 ±195 CFU/m3(산후조리원)～596±497 CFU/m3(어린이보육시설), 폼알데하이드 6±5 ㎍/m3(지하역사)～78±69 ㎍/m3(전시시설)의 수준으로 나타났다. 실내공기질 오염물질과 시설별 평균 농도를 비교한 결과 미세먼지는 PC방(127 ㎍/m3)에서 가장 높았으며, 이산화탄소는 학원(896 ppm), 일산화탄소는 지하주차장(2.1 ppm), 총부유세균은 어린이보육시설(581 CFU/m3)에서, 폼알데하이드는 전시시설(78 ㎍/m3)에서 가장 높은 오염도를 보였다.

물질별로 인체에 급성적인 영향을 미치는 수준은 아니었지만 다중이용시설 특성에 따라 일부 시설의 측정지점에서는 높은 수준의 오염농도가 측정되었으며, 다중이용시설 특성에 따라서 실내공기질 오염물질 발생원이 다르고 이로 인하여 오염물질의 종류와 농도가 차이를 보였기 때문에 시설 특성을 고려한 실내공기질 유지관리가 중요하다고 판단된다.

참고문헌

1.  이세행, 정숙경, 이경석, 민경우, 김현승, 김도술, 강영주, 배석진 : 회귀분석을 이용한 다중이용시설 실내오염물질 특성 연구. 한국환경분석학회지, 16(2):123～131, 2013.

2. 류인철, 조현석, 최인석, 박영만, 오광록, 최금숙, 전재식, 김주형, 김민영 : 서울시 소규모 보육시설의 실내공기질 특성. 서울특별시보건환경연구원보, 45:124～130, 2009.

3. 이호찬, 한규문, 류인철, 김창모, 이지영, 조현석, 김남진, 이진, 이상수, 전재식, 김주형, 김민영 : 서울시내 일부 다중이용시설의 실내공기질 특성. 서울특별시보건환경연구원보, 43: 345～354, 2007.

4. WHO : The world health report, Reducing risks promoting healthy life. 2002.

5. 윤태호, 한규문, 전재식, 이호찬, 김남진, 김주형 : 다중이용시설 실내공기질 항목 중 일산화탄소와 질소산화물의 분포특성에 관한 연구. 대한환경공학회 추계학술연구발표회 논문집, p.1204～1209, 2007.

6.  국립환경과학원  :  실내공기질공정시험기준. 2010.

7. 김운수 : 서울시 다중이용시설의 실내공기질 실태조사 및 관리방안 연구, 시정연 2004-R-14.

8. 홍용석, 성남철, 윤동원 : 미적용 다중이용시설 중 PC방의 실내공기질 실태조사 연구. 대한건축학회논문집, 27(11):325～332, 2011.

9. 최유진 : 서울시 복지시설의 실내공기질 관리방안 연구, 어린이집과 경로당 중심으로. 서울연구원, 2014-PR-07.

10. Anna, S, Margarita, TM, Audrey, de N, Payam, D, Martine, V, Marta, C, David, M, Francesc, F, Xavier, Q, Xavier, B, Marloes, E, Kees, M and Mark JN : Personal, indoor and outdoor air pollution levels among pregnant women. Atmospheric Environment, (64):287~ 295, 2013.

11. Haryono, SH, Susumu, T, Puji, L, Akira, M and Motonori, O : Characteristics of indoor air pollution in rural mountai- nous and rural coastal communities in Indonesia. atmospheric Environment, (82):343～350, 2014.

12. 어린이집 실내공기질 모니터링 결과 및 개선대책. 한국환경 · 사회정책연구소, 2005.

13. 이병국 : 학원 등 실내 공기질 실태조사 및 관련 건강 영향 조사. 보건복지부, 2009.