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문제 정의
- 2 하지만, 국내의 경우 실내공기질에 영향을 미치는 VOC의 농도분포 특성에 대한 연구가 여러 연구자에 의해 폭넓게 수행 된 바 있으나, 3-6 주배 출원 에 대 한 측정 연구실 적은 아직 미비한 실정이 다.7-9 따라서, 본 연구는 실내 거주자의 건강에 영향을 미치는 오염물질 중 건축자 재에서 발생되는 오염물질의 방출특성을 파악하고자 실내 내장재 중 공기와 접촉하고 있는 면적이 가장 넓은 벽지에 대한 방출시험을 실시하여, 국내 시판 되고 있는 벽지의 방출농도 기준 적합여부와 벽지 종류 및 방출기간에 따른 방출특성 을 알아보고자 하였다.
- 본 연구는 소형챔버법에 대한 전반적인 성능을 평가하기 위하여 온 . 습도 및 배경농도, 열탁착장치 및 챔 버 회수율, 기기 감도 재현성, 시료 중복 .
제안 방법
- 습도 및 배경농도 기준을 만족하는 소형 챔버에 넣어 7일후에 시료채취 하였다. TVOC는 Tenax-TA 200 mg이 충전된 흡착관(1/4” ><9 cm, Perkin Elmer, UK)을 이용하여 167 ml/min 유량으로 20분간, HCHO는 오존스크러 버 와 2, 4-DNPH 카트리지를 이용해 167 ml/min 유량으로 60분간 시 료채쥐 하였다. 채쥐에 사용된 흡착관과 챔버는 깨 끗한 상태로 전처리(conditioning)하여 사용하였다.
- TVOC 빙-출농도(mg/rr? . 时계산은 톨루엔 검 량선으로 농도(mg/n?)를 구한 후 시료부하율(2.1609 m%!!3)고卜 환기 회수(0.5 회/hr)를 각각 나누고 곱하여 계산하였다. 한편, Tenax-1A가 충전된 흡착관, DNPH 카드리지, 소형 챔버에 대한 blank 농도는 정 량 시 보정하여 벽지에서만 발생되는 오염물질농도를 나타내었다.
- 현재 오염물질 방출 건축자재 시험방법에는 고상자 재의 경우에는 7일 후, 액상자재의 경우에는 3일 후의 방출농도를 측정하게 되어 있지만, 28일이라는 장기간에 걸친 방출농도의 특성을 살펴볼 필요가 있다. 따라 서, 본 연구는 두 종류의 벽지에 대해 같은 시편을 세 개의 챔버에 장착하여 1, 3, 7, 14, 28일 경과 후의 방출농도를 측정해 보았다. 시간경과에 따른 휘발성유기 화합물 및 포름알데히드의 방출농도는 table 2에 요약 하였으며, 평균방출농도에 대 한 변동은 Fig.
- 습도 및 배경농도, 열탁착장치 및 챔 버 회수율, 기기 감도 재현성, 시료 중복 . 반복채취 에 대 한 재현성, 기기 검출한계 및 흡착관 파과 시험 을 수행 하였다. 온 .
- 벽지에서 발생되는 VOC의 성분별 기여도를 평가 하고자 VOC를 화학적 특성에 따라 4그룹으로 구분 하였다. 측정 분석된 VOC는 45종으로 파라핀계 16 종, 올레핀계 5종, 방향족 14종 및 할로겐화 탄화수소 10종으로 그룹별 구분은 Table 4에 순서대로 나열해 놓았다.
- 본 연구는 실내공기질에 영향을 미칠 것으로 예상 뇌는 오염원 중 벽지 25개(PVC 벽지 15개, Non-PVC 3개, 천연벽지 7개)를 대상으로 방출시험을 수행하여 벽지종류별 농도분포특성을 파악하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 자료의 신뢰성을 평가하기 위한 측정정 도관리의 재현성은 양호한 결과를 보여 도출된 방출농도 자료는 신뢰할 만한 수준으로 나타났다.
- 6에 나타내었다. 실내에서의 검출빈도가 높은 물질 위주로 구성된 표준물질을 이용하여 벽지종류별 정성 작업을 수행하였으며, 그 결과를 바탕으로 하여 벽지에 대한 VOC 성분별 기여도를 조사하였다. 벽지의 경우 파라핀계 탄화수소가 차지하는 비율이 90% 이상이었으며, 방향족 탄화수소는 8%, 올 레핀계 탄화수소는 1%이하로 나타났으며, 독성 물질 이 많은 할로겐화탄화수소는 검출되지 않았다.
- 본 연구의 측정대상물질은 총휘발성유기화합물 (Total volatile organic compounds, 이 하 TVOC) 고卜 포 름알데히드 (Formaldehyde; 이 하 HCHO) 및 출현빈도 가 높거나 독성이 강한 개별 VOC로 선정하였다. 채취된 VOC와 HCHO 시료는 각각 TD/GC/MS와 HPLC를 이용하여 분석하였으며, 액체상 표준혼합물질 (Japanese Indoor Air Standards 45 Mixture : VOC, Supelco CARB Carbonyl-DNPH Mixture 1 : HCHO) 을 사용하여 감응계수 및 검 량선을 작성하여 농도를 정 량 하였다. TVOC 빙-출농도(mg/rr? .
대상 데이터
- 본 연구의 측정대상물질은 총휘발성유기화합물 (Total volatile organic compounds, 이 하 TVOC) 고卜 포 름알데히드 (Formaldehyde; 이 하 HCHO) 및 출현빈도 가 높거나 독성이 강한 개별 VOC로 선정하였다. 채취된 VOC와 HCHO 시료는 각각 TD/GC/MS와 HPLC를 이용하여 분석하였으며, 액체상 표준혼합물질 (Japanese Indoor Air Standards 45 Mixture : VOC, Supelco CARB Carbonyl-DNPH Mixture 1 : HCHO) 을 사용하여 감응계수 및 검 량선을 작성하여 농도를 정 량 하였다.
- 일반적으로 벽지는 크게 PVC벽지와 Non-PVC 벽지, 천연벽지로 구분되며, 본 방출시험에 사용된 벽지는 12개 제조업체로부터 생산된 PVC 벽지 15 개, Non-PVC 벽지 3개, 천연 벽지 7개를 대상으로 하였다. 선정된 벽지는 방출시험과 동일한 온 , 습도 조건으로 보관하였으며, 시편은 방출시험 직전에 시 료부하율(Product loading factor) 2.
- 벽지에서 발생되는 VOC의 성분별 기여도를 평가 하고자 VOC를 화학적 특성에 따라 4그룹으로 구분 하였다. 측정 분석된 VOC는 45종으로 파라핀계 16 종, 올레핀계 5종, 방향족 14종 및 할로겐화 탄화수소 10종으로 그룹별 구분은 Table 4에 순서대로 나열해 놓았다. 4 그룹으로 구분된 VOC 자료를 질량 농도로 계산한 평균농도값과 백분율값을 Table 5에 나타내었으며, 각 성분의 총 VOC 농도에 대한 기여 도는 Fig.
이론/모형
- 여기서 시료부하율이란 시험편의 표면적(147mmX 147 mmX2)과 소형 챔버 용적(20 L)의 비율을 의미한다. 본 연구의 시편 제작 및 시료채취는 실내공기질공정시험방법에 준하였다시편 제작 및 시료 채취는 Fig. 1과 같다.
성능/효과
- PVC 벽지는 다른 벽지에 비해 방출농도가 5배 이 상 높게 나타났으며, 인체에 유해한 개별 VOC 물질의 검출빈도 및 농도도 높게 나타나는 경향을 보여주었다. 반면 Non-PVC 벽지는 방출농도가 가장 낮게 나타났으며, 유해한 물질 역시 다른 벽지에 비해 상대적으로 적게 방출되어, 친환경적인 자재로 보여 진다.
- h로 검출뇌었다. PVC 벽지는 다른 벽지에 비해 약 5배 정도 높은 평균방출농도를 보였 으며, 표준편차 역 시 높게 나타나 농도범위가 넓게 분포되어 있음을 알 수 있었다. 또한, 최대값(3.
- 벽지종류별 기여도는 파라핀계 탄화수소는 Non- PVC, PVC, 천연 벽지 순으로, 방향족 탄화수소는 PVC, 천연, Non-PVC 벽지 순으로, 올레핀계 탄화수 소는 천연, PVC, Non-PVC 벽지 순으로 나타났다. PVC 벽지의 경우 인체에 유해한 물질이 많이 포함되어있는 방향족 탄화수소의 기여율이 Non-PVC 벽지보다 2배 정도 높게 나타나는 경향을 보였다.
- 벽지의 경우 파라핀계 탄화수소가 차지하는 비율이 90% 이상이었으며, 방향족 탄화수소는 8%, 올 레핀계 탄화수소는 1%이하로 나타났으며, 독성 물질 이 많은 할로겐화탄화수소는 검출되지 않았다. 개별 물질별로 보면 파라핀계 탄화수소 중 트리 데칸, 테트라데칸이 약 70%의 기여율을 보였으며, 톨루엔은 방향족 탄화수소 중 65%의 비율을 보여 이들 물질이 방출농도에 미치는 영향이 큰 것으로 조사되었다. 벽지종류별 기여도는 파라핀계 탄화수소는 Non- PVC, PVC, 천연 벽지 순으로, 방향족 탄화수소는 PVC, 천연, Non-PVC 벽지 순으로, 올레핀계 탄화수 소는 천연, PVC, Non-PVC 벽지 순으로 나타났다.
- h로 아주 낮은 농도를 보여주었다. 검출빈도 측면에서는 PVC 벽지가 80%정도의 빈도를 보였고, 천연벽지는 70%정도를 보였으며, Non-PVC 벽지는 검출되지 않았다. 평균농도순은 PVC 벽지, 천연벽지, Non-PVC 벽 지이며, 최대값은 PVC 벽지에서 검출뇌어, 다른 벽지에 비해 HCHO가 많이 방출되고 있음을 확인 할 수 있었다.
- 이하의 저농도로 조사되어 벽지에서 방출되는 개별 VOC에 대한 관리는 Table 3에 언급한 물질을 최우선관리대상으로 설정 할 필요가 있을 것으로 판단된다. 그러나, EPA와 WHO에서 분류한 발암 등급 중 1등급(인체에 발암을 유발하는 물질)에 해당하는 물질인 벤젠 등과 같이 역치가 없는 발암성 물질 중에는 아무리 농도가 낮아도 발암위해도가 없어지 지 않으므로,13 낮은 농도라 하여도 관리를 소홀히 하여서는 안 될 것으로 사료된다.
- 반복시료채취의 재 현성은 20-30% 이내로 나타났으며, 열탈착장치 및 소 형챔버에 대한 회수율은 80%이상으로 전반직으로 양호한 성능을 보였으며, 파과 역시 일어나지 않아 시 료 채취에 의한 시료손실은 없었다. 따라서, 본 연구에 사용된 방출시험방법에서 도출된 방출농도는 신뢰할 만한 수준으로 판단된다.
- 또한, TVOC 방출농도는 방출기간이 지날수록 점차 적인 감소를 보여 밀폐된 공간에서 방출량은 시간변수 만으로도 농도 변동이 일어남을 정량화된 수치로 확인 할 수 있었다. HCHO는 연속직인 감소 추세를 보이지 는 않았지 만, 28일 후 농도는 1.
- 또한, 기기감도 및 중복 . 반복시료채취의 재 현성은 20-30% 이내로 나타났으며, 열탈착장치 및 소 형챔버에 대한 회수율은 80%이상으로 전반직으로 양호한 성능을 보였으며, 파과 역시 일어나지 않아 시 료 채취에 의한 시료손실은 없었다. 따라서, 본 연구에 사용된 방출시험방법에서 도출된 방출농도는 신뢰할 만한 수준으로 판단된다.
- 2에 나타내 었다. 방출농도에 대한 누적확률분포는 비선형으로 비정규분 포임을 알 수 있었으며, TVOC는 0.02-3.99 mg/m2 . h, HCHO는 N.
- 벽지 종류에 따라 방출농도차이 를 보였으며 , TVOC 평균방출농도는 PVC 벽지, 천연 벽지, Non-PVC 벽지 순으로 나타났으며, 각각 1.35 mg/m2 . h, 0.
- 벽지에서 발생되는 VOC에 대한 성분별 기여도를 살펴보면, 파라핀계 탄화수소가 차지하는 비율이 90% 이상이었으며, 방향족 탄화수소는 8%, 올레핀계 탄화 수소는 1%이하로 나타났다. 또한, 독성물질인 할로겐 화 탄화수소는 검출되지 않아 자재 제조 시 유기염소계 용제는 사용되지 않는 것으로 추정된다.
- 개별 물질별로 보면 파라핀계 탄화수소 중 트리 데칸, 테트라데칸이 약 70%의 기여율을 보였으며, 톨루엔은 방향족 탄화수소 중 65%의 비율을 보여 이들 물질이 방출농도에 미치는 영향이 큰 것으로 조사되었다. 벽지종류별 기여도는 파라핀계 탄화수소는 Non- PVC, PVC, 천연 벽지 순으로, 방향족 탄화수소는 PVC, 천연, Non-PVC 벽지 순으로, 올레핀계 탄화수 소는 천연, PVC, Non-PVC 벽지 순으로 나타났다. PVC 벽지의 경우 인체에 유해한 물질이 많이 포함되어있는 방향족 탄화수소의 기여율이 Non-PVC 벽지보다 2배 정도 높게 나타나는 경향을 보였다.
- 본 연구는 건축자재 중 벽지 25개(PVC 벽지 15개, Non-PVC 벽지 3개, 천연벽지 7개)를 대상으로 하여 방출시 험을 수행 하였으며, 그 결과 TVOC와 HCHO 모두 다중이용시설등의 실내공기질관리법에 제시된 방 출농도기준(TVOC 4 mg/m2 , h, HCHO 1.25 mg/m2 , h) 을 만족하는 것으로 나타났다. 25개 자재의 방출농도 를 이 용해 누적 확률 분포도를 Fig.
- 온 . 습도는 각각 24~25°C, 48〜51%의 범위를 보여 소형챔버법에 명시된 기준을 만족하는 것으로 나타났으며, 챔버 배경농도도 기준치 이내로 검출되었다. 또한, 기기감도 및 중복 .
- 시간경과에 따른 방출농도 변농을 살펴보면, TVOC의 경우 전반적으로 감소추세를 보였으나, 저농도로 방출된 HCHO는 시간에 따른 점진직인 감소를 보이지는 않았다. 이는 벽지재의 HCHO 성분이 미 량으로 포함되어 있어 시간경과에 따른 규칙적인 변동을 나타 내지 않은 것으로 사료되며, 일반적으로 저농도 시료가 고농도 시료에 비하여 측정 불확도가 증가하는 경향이 있으브로 TVOC와 같은 방출기간을 직용하여 방출시험을 행하여도 무난할 것으로 판단된다.
- 하지만, 이러한 결과는 TVOC와 HCHO의 방출농도기 준만을 이용한 해석으로 절대적인 의미보다는 상대적인 의미가 있는 것으로 판단된다. 시간경과에 따른 벽지 방출시험을 통해 방출량 감소가 급격히 변동하는 시점을 알 수 있었으며, 방출시간이 길수록 오염물질의 방출농도가 감소하고 있음을 확인 할 수 있었다.
- 본 연구는 실내공기질에 영향을 미칠 것으로 예상 뇌는 오염원 중 벽지 25개(PVC 벽지 15개, Non-PVC 3개, 천연벽지 7개)를 대상으로 방출시험을 수행하여 벽지종류별 농도분포특성을 파악하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 자료의 신뢰성을 평가하기 위한 측정정 도관리의 재현성은 양호한 결과를 보여 도출된 방출농도 자료는 신뢰할 만한 수준으로 나타났다. 측정 분석 결과 TVOC와 HCHO 모두 현 방출농도기준을 만족하였으며, TVOC 방출농도는 PVC, 천연, Non-PVC 벽지 순으로 나타났으며, HCHO는 벽지 종류에 상관없이 아주 낮은 농도분포를 보여주었다.
- 전반적으로 벽지종류별 그룹별 방출농도는 차이를 보였지만, 기여도은 파라핀계 탄화수소, 방향족 탄화수소, 올레핀계 탄화수소 순으로 나타났으며, 고분자물질 의 다량검출과 독성 이 강한 할로겐화 탄화수소의 불검 출을 확인 할 수 있었다. 하지만, 이러한 결과비교분 석은 자료수가 많이 축적 될 때 보다 더 신뢰할 수 있을 것으로 사료된다.
- 전반적으로 파라핀계 탄화수소의 검출빈도와 평균 농도가 높게 나타났으며, PVC 벽지, Non-PVC 벽지 는 트리 데칸이 각각 117.17 姒m\ 46.20 座Zm% 천연 벽지는 부탄올이 59.10 座/m3로 벽지 종류별 각각 농도 일순위로 검출되었다. 한편, 방향족 탄화수소 중 톨루엔은 벽지 종류에 상관없이 중간 순위를 보여 다른 방향족 유기용제 비해 많이 사용되고 있음을 알 수 있었다.
- h로 검 출되 었고, 특히 HCHO는 기준에 비해 수백 배 이 하의 농도를 보였다. 전체 자료 중 약 85% 정도는 누적 확률분포상 연속적 인 흐름을 보였으나, 나머지 자료는 다른 농도분포특 싱을 보였다. 나머지 15%에 해당되는 농도가 실제 벽 지의 농도분포특성을 대변하는 농도 인지 아닌지는 지 속적인 방출시험을 통한 자료축적으로 가능할 것이다.
- 한편, 개 별 VOC의 정성 . 정 량을 통해 검출빈도가 높은 물질의 방출농도가 높게 나타남을 알 수 있었으며, PVC, Non-PVC 벽지의 경우 데칸류의 방출농도가 높게 나 타났으며, 천연벽지는 부탄올의 농도가 높게 검출되어 석유계 유기용제가 벽지 제조 시 많이 사용되고 있음을 확인 할 수 있었다.
- 자료의 신뢰성을 평가하기 위한 측정정 도관리의 재현성은 양호한 결과를 보여 도출된 방출농도 자료는 신뢰할 만한 수준으로 나타났다. 측정 분석 결과 TVOC와 HCHO 모두 현 방출농도기준을 만족하였으며, TVOC 방출농도는 PVC, 천연, Non-PVC 벽지 순으로 나타났으며, HCHO는 벽지 종류에 상관없이 아주 낮은 농도분포를 보여주었다. 그러나, 외국 기준과 비교했을 때 현 방출기준이 완화되어 있는 것으로 판단되는 바, 국내방출기준이 강화 될 필요가 있을 것으로 사료된다.
- 검출빈도 측면에서는 PVC 벽지가 80%정도의 빈도를 보였고, 천연벽지는 70%정도를 보였으며, Non-PVC 벽지는 검출되지 않았다. 평균농도순은 PVC 벽지, 천연벽지, Non-PVC 벽 지이며, 최대값은 PVC 벽지에서 검출뇌어, 다른 벽지에 비해 HCHO가 많이 방출되고 있음을 확인 할 수 있었다.
- 10 座/m3로 벽지 종류별 각각 농도 일순위로 검출되었다. 한편, 방향족 탄화수소 중 톨루엔은 벽지 종류에 상관없이 중간 순위를 보여 다른 방향족 유기용제 비해 많이 사용되고 있음을 알 수 있었다. 천연벽지의 경우 다른 벽지에 비해 부탄올 과 스티 렌 농도가 높게 검출되 었으며, 수목에서 발생 되는 0-피 넨과 *리모넨이 검출되는 특성을 보여주었 다.
후속연구
- ” 또한, Kundsen 등은 소형 챔 버 내 기 류속도와 환기율을 변경하여 액상과 고상 자재의 방출농도가 기류속도 와 환기율에 따라 동일한 방출기 간이라도 농도차이가 나타남을 보여주었으며, 시간경과에 따라 어느 시점에서 급격한 농도변화가 발생 한 후, 방출시간이 경과할 수록 농도가 점진적으로 감소함을 보여주었다.U 따라 서, 시간경과에 따른 건축자재 오염물질 방출량이 급 격히 감소하는 시점에 대한 자료를 이용하여 유해한 실내오염물질이 방출되는 신축 공간 활용 시 유용한 자료로 사용 될 수 있을 것으로 판단된다.
- 결론적으로, 본 연구결과를 기초로 하여 향후 보다 많은 자료 구축으로 적절한 방출기준이 설정되어야 할 것이며, 오염물질 다량 방출 벽지에 대한 정보 제공 및 벽지 종류별 최우선관리대상물질을 정하여 단계적으로 보다 더 쾌적한 실내환경이 조성되어야 할 것으로 판단된다.
- 전체 자료 중 약 85% 정도는 누적 확률분포상 연속적 인 흐름을 보였으나, 나머지 자료는 다른 농도분포특 싱을 보였다. 나머지 15%에 해당되는 농도가 실제 벽 지의 농도분포특성을 대변하는 농도 인지 아닌지는 지 속적인 방출시험을 통한 자료축적으로 가능할 것이다.
- 정성 할 수 있는 표준물질 수의 제 약과 시료수의 부족으로 절대적인 조사는 이루어지지 않았지만, 상대적으로 벽지종류별 기여도가 큰 VOC 성분에 대해 알 수 있었다. 또한, 국내 실정상 건축자재 방출 시험에 대한 연구가 미비한 것을 감안 할 때 본 연구 자료는 중요한 정보를 제공 할 수 있을 것으로 판단된다.
- 또한, 평균농도순위 10위까지의 물질을 제외하면 대 부분 1 ㎛/m3이하의 저농도로 조사되어 벽지에서 방출되는 개별 VOC에 대한 관리는 Table 3에 언급한 물질을 최우선관리대상으로 설정 할 필요가 있을 것으로 판단된다. 그러나, EPA와 WHO에서 분류한 발암 등급 중 1등급(인체에 발암을 유발하는 물질)에 해당하는 물질인 벤젠 등과 같이 역치가 없는 발암성 물질 중에는 아무리 농도가 낮아도 발암위해도가 없어지 지 않으므로,13 낮은 농도라 하여도 관리를 소홀히 하여서는 안 될 것으로 사료된다.
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