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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 실내공기중의 석면오염 특성을 파악하기 위하여 경남지역 소재 다중 이용 시설 30개소 및 학교 교사245개소를 대상으로 위상차 현미경(PCM)으로 실내공기질 중 총섬유 입자의 농도 특성을 분석하였고, 전자현미경(SEM/EDX) 분석법을 이용하여 석면 표준시료에 대한 물리화학적 특성 파악을 통한 일부 시설을 대상으로 섬유상 물질의 실제 석 면 유무를 확인하고자 하였다.
- 본 연구에서는 다중이용시설의 경우 총섬유 입자 농도와 실내공기오염물질 농도와의 상관성을 파악하기 위해 석면 시료채취와 동시에 PM10 및 CO2 농도를 측정하였으며, PM10은 입자상물질이라는 직접적인 연관성과C6는 실내환기의 적정상태를 평가할 수 있는 항목으로 고려할 수 있다. Fig.
제안 방법
- PCM(CX31, Olympus사) 분석은 채취된 시료 필터를 1/4로 절단 후 슬라이드글라스 위에 얹고 아세톤 증기 발생장치를 통해 필터가 투명화된 것을 확인한 후 마이크로 피펫으로 트리아세틴을 2~3 방울 정도 적하한 뒤 커버글라스를 덮고 약 1시간 방치 후 섬유상 입자를 형태별로 계수하였다. 섬유상 입자 계수는 길이 5 呻 이상이고 길이와 폭의 비가 3:1 이상인 섬유상 입자를 대상으로 단섬유류, 가지가 벌어진 섬유류, 다발을 이룬 섬유류, 입자부착 섬유류 등 4가지 형태별로 분류하여 계수하였다(환경부, 2004b; 環 境省, 2007).
- 그러나 주시험법인 PCM법은 입자의 굴절 율 또는 두께가 부분적으로 다른 무색투명한 물체의 각 부분의 투과광 사이에 생기는 위상차를 화상 면에서 명암의 차로 바꾸어 형태를 보도록 한 분석법이기 때문에 무기섬유나 유기섬유 등 비석면과 석면 섬유에 대한 구별이 어렵기 때문에 폭로지수(index of exposure)의 방법론으로 이용될 수 있다(함 드 2009; 최 등, 2007). 따라서 본 연구에서는 PCM을 통해 관찰된 섬유상 입자를 “총섬유 입자”라 하고 SEM/EDX법을 통해 석면으로 확인된 섬유상 입자에 대해서만 “석면”이라 하였다偶; 2009).
- 8 pm 멤브레인필터(asbestos cassette, SKC사)를 사용하여 흡인유량 1 시간동안 10 L/min로 시설별 각2개 지점에서 총60개의 석면 시료를 채취하였다( 환경부, 2004b). 또한, 다중 이용 시설에서는 석면 시료의 채취와 더불어 미세입자(PM10) 및 이산화탄소(CO) 농도를 동시에 즉정하였다.
- 또한, 본 연구에서는 석면 표준시료의 물리 화학적 특성 파악과 실내공기중 섬유상 입자의 실제 석면 유무를 확인하기 위하여 SEM(JSM-5600LV, Jeol사)에 EDX(INCA Energy, Oxford사)가 부착된 SEM/EDX 분석법을 이용하였다 특히, EDX는 섬유상 입자에 대한 원소 조성의 정보를 제공하기 때문에 석면 확인에 아주 유용한 분석기법이며(함 등 2009), SEM/EDX 분석은 채취 필터의 일부를 Au 코팅한 후 가속전압 20 kV, 작동거 리(working distance) 20 mm 의 분석 조건으로 섬유상 입자에 대한 물리화학적 분석을 실시하였다(박과 서, 2005; 최 등, 2007).
- 본 연구에서는 경남지역 소재 다중이용시설 30개소 및 학교 교사 245개소를 대상으로 실내공기 중 섬유상 입자의 농도 특성과 SEM/EDX 분석법으로 석면 표준 시료에 대한 물리화학적 특성 파악을 통한 일부 시설을 대상으로 섬유상 입자의 실제 석면 유무를 확인하였다. 그 결과는 다음과 같다.
- PCM(CX31, Olympus사) 분석은 채취된 시료 필터를 1/4로 절단 후 슬라이드글라스 위에 얹고 아세톤 증기 발생장치를 통해 필터가 투명화된 것을 확인한 후 마이크로 피펫으로 트리아세틴을 2~3 방울 정도 적하한 뒤 커버글라스를 덮고 약 1시간 방치 후 섬유상 입자를 형태별로 계수하였다. 섬유상 입자 계수는 길이 5 呻 이상이고 길이와 폭의 비가 3:1 이상인 섬유상 입자를 대상으로 단섬유류, 가지가 벌어진 섬유류, 다발을 이룬 섬유류, 입자부착 섬유류 등 4가지 형태별로 분류하여 계수하였다(환경부, 2004b; 環 境省, 2007).
- 여기에서는 총섬유 입자의 농도가 상대적으로 높게 나타난 다중이용시설 1 개소 및 학교시설 3개소에 대한 다양한 섬유상 입자에 대한 SEM/EDX 분석법으로 실제 석면 유무를 확인하고 그 결과를 Fig. 5에 나타냈다. 전반적으로 다양한 섬유상 입자들을 관찰한 결과 대부분 비석면으로 확인되었으나, 학교 1 개소에서 석면 추정 입자가 검출되었다.
- 채취된 필터는 위상차현미경(phase contrast microscopy, PCM)를 사용하여 섬유상 입자를 형태별로 계수하였다. PCM(CX31, Olympus사) 분석은 채취된 시료 필터를 1/4로 절단 후 슬라이드글라스 위에 얹고 아세톤 증기 발생장치를 통해 필터가 투명화된 것을 확인한 후 마이크로 피펫으로 트리아세틴을 2~3 방울 정도 적하한 뒤 커버글라스를 덮고 약 1시간 방치 후 섬유상 입자를 형태별로 계수하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 2008년도 6월부터 12월까지 병원 17개소 대형상가 4개소 실내주자창 2개소 박물관 1 개소 찜질방 2개소 보육시설 4개소 등 다중 이용 시설 30개소에서 환경부 실내공기질공정시험법에 준하여 직경 25 mm, 공극 0.8 pm 멤브레인필터(asbestos cassette, SKC사)를 사용하여 흡인유량 1 시간동안 10 L/min로 시설별 각2개 지점에서 총60개의 석면 시료를 채취하였다( 환경부, 2004b). 또한, 다중 이용 시설에서는 석면 시료의 채취와 더불어 미세입자(PM10) 및 이산화탄소(CO) 농도를 동시에 즉정하였다.
- 학교 245개소에 대해서는 2009년 각 시군 교육청에서 학교별 1개 지점에서 채취하고본실험실로 보내온 시료를 대상으로 분석하였다. 한편, 교육 과학 기술부의 학교석면 실태조사 및 관리메뉴얼에 의하면 학교 내 석면의 시료채취는 설립시기가 오래되고 학생 수가 많은 학교를 우선 대상으로 천장재, 바닥재, 칸막이, 벽 면재 등 석 면함유 가능성이 있는 건자재를 사용한 교실, 특별실 등에서 시료를 채취하도록 되어 있다(교육 과학 기술부, 2009).
이론/모형
- 총섬유 입자에 대해 정확한 석면 및 비석면 여부를 판별하기 위해 본 연구에서는 SEM/EDX 분석법을 이용하였으며 이를 위해 우선 각종 석면 표준시료에 대한 물리화학적 분류 특성을 검토하였다.
성능/효과
- 1) PCM법을 통한 총섬유의 평균농도는 다중 이용 시설 0.0009±0.0009 개/mL, 학교 교사내 0.0012± 0.0006 개/mL로 실내공기질 기준농도 이하로 나타났으며, 형태적으로는 단섬유류가 80% 이상 대부분을 차지하고 PM10, CO2 농도와의 상관 관계는 나타나지 않았다.
- 2) SEM/EDX법에 의한 6종의 석면 및 2종의 비석 면 시료에 대한 물리화학적 특성을 살펴본 결과 석면은 실타래, 가늘고 긴 바늘 모양 등 다양한 형태로 비석면인 유리섬유나 암면에 비해 비교적 폭이 작았다. 또한, 화학조성은 주성분의 경우 석면과 비석면간에 차이가 있었고 Si와 주요 구성 금소원소성분들과의 구성비의 정보를 통해 석면 유무를 가늠할 수 있었다.
- 3) 총섬유 입자의 농도가상대적으로 높게 나타난4 개소에 대한 SEM/EDX법으로 다양한 섬유상 입자들에 대한 석면 유무를 확인한 결과 기존 연구 보고들과 비슷하게 대부분 비석면으로 확인되었다. 그러나 학교 1 개소에서는 안소필라이트로 추정되는 석면이 검출되었지만, 안소필라이트는 국내에서 거의 사용치 않는 물질이어서 향후 건축자재의 고형시료에 대한 검증분석이 필요할 것으로 판단된다.
- 폭이 굵었다. 또한, 각 표준시료에 대한 물리 화학적 특성을 살펴보면, 백석면의 경우 형태적 특성은 유연한 실타래의 긴 곡선상의 섬유 형태를 보이고 있었으며, 화학적 조성은주성분이 Mg, Si이었으며, Fe, Ca이 미량 함유되어 있었다. 갈석면은 가늘고 긴 바늘 모양으로 끝이 나뭇가지 모양으로 나뉘어져 있는 형태도 보였으며, 주성분은 Si, Fe, Mg이었고 Mn이 미량 함유되어 있었다.
- 01 개/mL 이하로 나타났으며, 기존 연구결과들과도 비슷한 경향으로 나타났다. 또한, 시설별 평균 농도 특성은 병원 및 보육 시설이 0.0011 개/mL, 대형점포 및 주차장 0.0005 개 /mL, 찜질방 0.0004 개/mL, 박물관 0.0002 개/mL 등으로 상대적으로 병원 및 보육시설에서 높은 경향이 나타났다 건축년도별 디중이용시설의 농도 특성은 '80년대에 건축된 시설의 경우 0.0013 개/mL, '90년대 0.0009 개/mL, 2000년대 0.(筋)8 개/mL 등으로 나타났으며, 특히 198F년에 건축된 J병원이 0.0049 개 /mL로 가장높았다. 또한 학교의 경우에는 '80년대 이전 및 '80년대 0.
- 폭이 작았다. 또한, 화학조성은 주성분의 경우 석면과 비석면간에 차이가 있었고 Si와 주요 구성 금소원소성분들과의 구성비의 정보를 통해 석면 유무를 가늠할 수 있었다.
- 본 연구에서는 총섬유의 평균농도가 다중이용시설 0.0009±0.0009 개/mL, 학교 31.人卜내 0.0012±0.0006 기VmL로 실내공기 질 기준농도 0.01 개/mL 이하로 나타났으며, 기존 연구결과들과도 비슷한 경향으로 나타났다. 또한, 시설별 평균 농도 특성은 병원 및 보육 시설이 0.
- 본 연구의 분석 결과에서 백석 면은 Mg/Si 비가 0.86, 갈석면 Fe/Si 비가 0.50, 청석면 Na/Si 비가0.22 등으로 나타났으며, 유리섬유는 Na/Si 비가 0.24 및 Ca/Si 비가 0.12 그리고 암면은 Ca/Si 비가 0.82 및 Al/Si 비가 0.39 등으로 나타났다. 이러한 석면 표준 시료에 대한 SEM/EDX에 의한 물리화학적 특성 및 Si와 주요 구성 금소원소성분들과의 구성비 등의 정보를 통해 석면 유무를 가늠할 수 있었다.
- 39 등으로 나타났다. 이러한 석면 표준 시료에 대한 SEM/EDX에 의한 물리화학적 특성 및 Si와 주요 구성 금소원소성분들과의 구성비 등의 정보를 통해 석면 유무를 가늠할 수 있었다.
- 전반적으로 각 측정 항목별 평균농도는 총섬유 농도 0.0009±0.0009 개/mL에 대해, PM10 농도 36.4± 14.6 yg/m3, CO2 농도 518±113 ppm으로 나타났다. 통상 실내공기오염물질은 환기상태 등 다양한 요인에 따라 큰 농도 차이를 고려할 수 있으나(박 등, 2007), 총섬유 농도와의 상관관계는 PM10은 -0.
- 통상 섬유상 입자의 형태는 복잡한 경우가 많기 때문에 계수를 위해서는 판단 기준이 필요하며, 실내공기질공정시험법의 PCM 측정법에서는 채취된 먼지의 길이, 길이와 폭의 비 그리고 단섬유류(single), 가지가 벌어진 섬유류(branch), 다발로 이룬 섬유류(bundle), 입자가 부착하고 있는 섬유류(debris) 등 4가지 형태적 분류에 따라 식별하고 있다(환경부, 2004b). 총섬유 입자의 형태적 비율은 다중 이용 시설 및 학교시설 모두 단섬유류 형태가 80% 이상으로 대부분을 차지하는 것으로 나타났으며, 가지가 벌어진 섬유류, 입자부착 섬유류 및 다발을 이룬 섬유류 등이 미량 관찰되었다.
- 직선의 형태인 청석면의 주성분은 Si, Fe, Na이었고 Mg이 소량 함유되어 있었으며, 안소필라이트는 주성분이 Si, Mg이었고 Fe이 소량 함유되어 있었다. 트레모라이트는 다른 석면에 비해 폭이 다소 굵은 형태로 나타내고 있었고 주성분은 Si, Mg, Ca이었고 Fe이 소량 함유되었으며, 악티노라이트의 주성분은 Si, Mg, Ca이 었고 Fe이 소량 함유되어이었다. 비석면인 유리섬유는 Si, Na, Ca이 주성분 Mg, Al, K이 소량 함유되어 있었고 암면은 Si, Ca, Al, Mg이 주성분 Fe, K이 소량 함유되어 있었다.
후속연구
- (d) 에 나타낸 바와 같이 안소필라이트로 추정되는 석면이 검출되었으나, 안소필라이트는 석면물질 중 유해성이 강한 물질로 '03년 이후 금지물질로 국내에서는 거의 사용치 않는 물질이어서(석면 안전 관리 센터, 2009) 향후 건축자재의 고형시료에 대한 검증 분석이 필요할 것으로 판단된다.
- 그러나 학교 1 개소에서는 안소필라이트로 추정되는 석면이 검출되었지만, 안소필라이트는 국내에서 거의 사용치 않는 물질이어서 향후 건축자재의 고형시료에 대한 검증분석이 필요할 것으로 판단된다.
- 139로 나타나 뚜렷한 밀접한 상관관계는 나타나지 않았다. 한편 다양한 실내환경 요인과 석면 농도와의 상관성을 보고하는 연구결과는 찾아보기 힘든데, 일부 석면 농도가 여름이 높고 겨울이 낮은 온도 요인에 의한 특성연구와(정 등, 2002) 기계적 환기방식이 자연적 환기 방식의 건축물보다 낮은 농도분포를 보인다는 보고(김 등, 2003) 등의 연구결과를 고려한다면 향후 건축물의 석면 건축자재의 사용여부의 확인과 더불어 다양한 실내환경 인자와 석면농도와의 관련성을 좀 더 깊게 파악할 필요가 있다고 판단된다.
- 0이 1 개/mL 등으로 건축년도에 따른 큰 농도 차이는 보이지 않았다. 한편, Fig. 1에 나타낸 바와 같이 각 시 설물별 건축년도와 섬유상 농도와의 상관 관계를 살펴보면 다중이용시설의 경우 회귀 기울기가-0.297로 다소 건축년도가 오래될수록 섬유상 농도가 높아지는 경향이나 학교의 경우에는 상관 관계가 거의 없는 것으로 나타났다 그러나 본 연구에서는 각 건축물의 석면 건축자재 사용여부를 확인할 수 없었기 때문에 시설별 특성이나 건축년도가 오래된 건물일수록 실내공기중 석면 농도가 높다는 단정적인 결론을 내리기에는 어려움이 있으며, 향후 건축물의 석면 건축자재의 人卜歩여부 등의 확인을 통해서만이 정확한 연관성을 찾을 수 있을 것이다. Fig.
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