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문제 정의
- 본 연구는 서울지역의 일부 건축물을 대상으로 주거공간, 지하공간, 업무공간 등 용도별로 구분하여 공간별 실내환경의 특성에 따른 라돈농도의 변화를 분석하고 발생원을 평가하여 효율적인 실내 라돈저감을 위한 기초자료를 제공하기 위해서 이루어졌다.
- 따라서 생활공간마다 라돈의 발생원이 다양하고 분포패턴이 상이하여 용도가 서로 다른 공간에서의 근본적인 원인파악에 한계가 있으므로 적정한 라돈저감 방안을 적용하기가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 서울지역 건축물을 대상으로 실내라돈의 시간적 변화와 분포특성을 분석하고 발생원을 추적 ∙ 평가하여, 고농도 라돈분포를 나타내고 있는 실내공간의 대기환경개선을 위한 효율적이고 환경친화적인 라돈 저감방안에 필요한 기초자료 제공을 목적으로 하였다.
제안 방법
- 업무공간으로는 서초구 양재동 소재 서울시보건환경연구원 사무실용도 건물의 지상 2층과 체력단련을 위해 조성한 지하 1층 실내공간을 연구대상으로 선정하였다. 또한, 배경농도 측정을 위하여 조사대상 건축물과 인접한 지점에서 외기의 라돈농도 모니터링을 함께 실시하였다. 측정기간은 2006년 5월부터 2008년 10월까지의 기간이었으며 상세한 조사대상 지점과 측정일정은 표 1과 같다.
- 승강장스크린도어(PSD) 설치에 의한 지하철역 라돈 저감효과를 확인하기 위하여 2008년 9월 24일 PSD가 설치 완료된 7호선 J역사를 대상으로 2008년 8월 25일부터 10월 23일까지 PSD설치 전 ∙ 후의 각 1개월간 총 2개월에 걸쳐 역사 승강장에서 라돈농도 모니터링을 실시하였다. 그림 9에 나타낸 바와 같이 PSD 설치 전 평균 라돈농도가 112.
- 조사대상 공간별 라돈농도의 시간적 변화를 분석하기 위한 단기(short-term) 라돈측정은 연속식(continuous) 측정기인 미국 Durrige사의 RAD-7을 사용하여 24시간 라돈을 측정하였다. 연속식 라돈농도 측정기의 원리는 라돈원자가 붕괴할 때 5.
- 5~2 m 위치에 고정 설치하였다. 측정시간은 공간별로 최소 4일에서 최대 60일 동안 라돈을 연속 측정하였다. RAD-7을 이용한 라돈농도 측정과정을 그림 1에 나타내었다.
대상 데이터
- 본 연구는 서울지역의 1989년부터 2009년까지 준공년도가 다양한 건축물의 실내공간 20개 지점을 대상으로 주거공간, 지하공간 그리고 업무공간으로 구분하여 라돈조사를 실시하였다. 주거공간은 2008년 입주가 완료된 신축아파트로서 입주 전인 2007년에 10세대(내부 마감재 시공 전 4세대, 시공 후 6세대)를 선정하여 조사를 진행하였으며 또한 입주하여 주민이 생활하고 있는 주거중인 아파트 3세대와 단독 주택 2세대를 조사대상에 포함하였다.
- 지하공간은 지하철 6, 7호선의 대표적인 역사 승강장 각 1개 지점과 지하철 9호선이 개통되기 전인 2008년에, 현재의 고속버스터미널역 공사구간 내부의 심도 약 50 m 지하터널 1개 지점을 선정하여 조사를 실시하였다. 업무공간으로는 서초구 양재동 소재 서울시보건환경연구원 사무실용도 건물의 지상 2층과 체력단련을 위해 조성한 지하 1층 실내공간을 연구대상으로 선정하였다. 또한, 배경농도 측정을 위하여 조사대상 건축물과 인접한 지점에서 외기의 라돈농도 모니터링을 함께 실시하였다.
- 6 Bq/m3으로 지하보다 사무실에서 높은 농도수준을 보였다. 조사대상의 사무실은 준공된 지 20년 이상된 건축물로 지하의 실내환경은 천정과 벽면이 모두 콘크리트로 마감 처리되었으나 사무실은 벽면이 콘크리트였으며 천정은 전체 면적이 석고보드로 마감재 처리된 공간이었다. 따라서 환기조건이 더 어려운 지하층보다 사무실의 라돈농도가 더 높게 나타난 이유는 앞의 절에서 논의한 바와 같이 석고보드가 라돈 발생원으로 작용한 것으로 판단된다(NCRP, 1987).
- 본 연구는 서울지역의 1989년부터 2009년까지 준공년도가 다양한 건축물의 실내공간 20개 지점을 대상으로 주거공간, 지하공간 그리고 업무공간으로 구분하여 라돈조사를 실시하였다. 주거공간은 2008년 입주가 완료된 신축아파트로서 입주 전인 2007년에 10세대(내부 마감재 시공 전 4세대, 시공 후 6세대)를 선정하여 조사를 진행하였으며 또한 입주하여 주민이 생활하고 있는 주거중인 아파트 3세대와 단독 주택 2세대를 조사대상에 포함하였다. 지하공간은 지하철 6, 7호선의 대표적인 역사 승강장 각 1개 지점과 지하철 9호선이 개통되기 전인 2008년에, 현재의 고속버스터미널역 공사구간 내부의 심도 약 50 m 지하터널 1개 지점을 선정하여 조사를 실시하였다.
- 주거공간은 2008년 입주가 완료된 신축아파트로서 입주 전인 2007년에 10세대(내부 마감재 시공 전 4세대, 시공 후 6세대)를 선정하여 조사를 진행하였으며 또한 입주하여 주민이 생활하고 있는 주거중인 아파트 3세대와 단독 주택 2세대를 조사대상에 포함하였다. 지하공간은 지하철 6, 7호선의 대표적인 역사 승강장 각 1개 지점과 지하철 9호선이 개통되기 전인 2008년에, 현재의 고속버스터미널역 공사구간 내부의 심도 약 50 m 지하터널 1개 지점을 선정하여 조사를 실시하였다. 업무공간으로는 서초구 양재동 소재 서울시보건환경연구원 사무실용도 건물의 지상 2층과 체력단련을 위해 조성한 지하 1층 실내공간을 연구대상으로 선정하였다.
성능/효과
- 4 Bq/m3로 나타나 하루 중 라돈농도 변동 폭이 비교적 작았다. A 아파트의 실내공간에서 라돈농도 측정을 하는 기간 동안 동시에 인접 외기에서도 동시에 라돈농도를 측정한 결과, 실내와 외기의 라돈농도는 낮은 상관관계를 보였다(R2=0.265). 이는 지속적인 창문의 밀폐로 외기와의 공기교환이 거의 이루어지지 않음에 기인한 것으로 추정된다.
- 또한 최대 라돈농도는 오후 3시에 나타난 바, 이는 환기량의 저감과 터널 내 고농도 라돈의 열차풍에 의한 수송에 기인된 것으로 추정된다. K역사의 열차 비운행시간대(01:00~05:00)와 운행시간대(005:00~익일 01:00)로 구분하여 라돈농도 분포를 분석한 결과, 열차 비운행시간대의 평균 라돈농도는 166.0 Bq/m3로 운행시간대의 144.4 Bq/m3보다 약 15% 높게 나타났다. 따라서 현재 라돈측정 공정시험기준으로 적용하고 있는 장기 라돈 측정방법은 지하철 이용승객 및 역무원이 활동치 않는 새벽시간대의 라돈농도까지 포함되므로 지하철역의 라돈농도를 과대평가할 소지가 있다고 사료된다.
- 입주하여 주민이 생활하고 있는 아파트의 경우, 입주 아파트의 시간대별 라돈농도 분포는 취침시간 등이 포함되고 실내활동이 비교적 활발치 않은 오전 시간대 (00:00~12:00)에 67%로 높게 나타났으며 오후 시간대(12:00~24:00)에는 33%로 낮게 나타났다. 또한, 외기와 아파트 실내의 라돈농도는 높은 상관관계(R2=0.8138)를 보였다.
- 참고로 J와 E아파트는 강서구의 비 화강암반대를 기반으로 지어졌으며 B아파트는 은평구의 화강암반대 지역에 지어진 건축물이다. 본 연구의 대상으로 조사가 진행되었던 신축 아파트의 경우 3~5개월 후 준공 ∙ 입주예정으로 창문 등이 거의 밀폐상태로 환기가 매우 어렵고 실내에 지속적으로 형성된 라돈의 감소는 주로 자연 방사능 붕괴에 의한 소멸에 의존하므로 높은 라돈농도 분포를 보인 것으로 판단된다. 반면 입주하여 생활하고 있는 주거공간은 창문개방 등 인위적인 환기의 영향으로 입주 전의 실내공간에 비해 라돈농도가 낮게 나타난 것으로 추정된다.
- 그림 6에는 지질학적으로 화강암반대에 위치하며 준공된 지 약 18년이 경과한 K 아파트 2층의 안방(Room 1), 거실(Room 2), 서재(Room 3)로 구분한 3개의 실내공간과 인접 외기에서 측정한 하루 중 라돈농도 시간변화를 비교하여 나타내었다. 분석결과, 다른 공간에 비해서 구조적으로 환기상태가 어려울 것으로 예상되는 안방의 라돈농도가 26.1 Bq/m3로 가장 높았으며 거실이 14.1 Bq/m3로 외기 14.8 Bq/m3과 유사했고 외기와 바로 접해있는 서재는 13.1 Bq/m3로 가장 낮은 라돈농도를 보였다. 외기와 서재의 라돈농도 상관관계는 그림 7에 나타낸 바와 같이 높게 나타났다(R2=0.
- 7 Bq/m3로 가장 높게 나타났다. 사무실의 라돈농도 분포를 평일과 휴일로 구분하여 비교 분석한 결과 평일에는 출근시간인 오전 7부터 9시까지 사무실의 라돈농도가 급격히 감소하여 이후 일정한 농도를 유지하다가 퇴근시간인 오후 6시부터 서서히 농도가 증가하는 경향을 보인 반면, 휴일에는 직원들의 사무실 출입이 일정하지 않아 평일과는 다른 라돈농도 시간변화를 보였다(그림 12). 평일을 근무시간대(09:00~18:00)와 비 근무시간대(18:00~익일 09:00)로 구분하여 하루 중 사무실 실내공간의 라돈농도를 비교한 결과 그림 13과 같이 근무시간대와 비 근무시간대의 라돈분포 비율이 1/2.
- 입주전 신축아파트의 하루 중 라돈농도 시간변화 추이를 세대별로 비교하여 그림 4에 나타내었다. 시간대별 전체 평균 라돈농도는 최대, 최소가 각각 오전 8시에 118.0 Bq/m3 , 오후 3시에 90.4 Bq/m3로 나타나 하루 중 라돈농도 변동 폭이 비교적 작았다. A 아파트의 실내공간에서 라돈농도 측정을 하는 기간 동안 동시에 인접 외기에서도 동시에 라돈농도를 측정한 결과, 실내와 외기의 라돈농도는 낮은 상관관계를 보였다(R2=0.
- 일반 주거공간에서의 라돈농도 분포는 지질학적 암반대의 영향보다 건축물의 형태와 구조 그리고 거주자의 생활습관 등과 직접적인 상관이 있었으며, 사무공간의 라돈농도 형성은 건축자재로부터의 라돈방출과 근무시간에 따른 환기량의 지배를 받고 있음을 확인할 수 있었다.
- 입주 전 ∙ 후 아파트의 하루 중 활동 시간대를 4등분하여 라돈농도 분포비율을 비교 분석한 결과, 입주아파트의 경우 취침 등으로 활동이 많지 않은 새벽시간대(00:00~06:00)에 36%로 가장 높은 라돈분포 비율을 보였으며, 그 다음으로 오전시간대(06:00~12:00)에 31%로 높게 나타났다. 반면 입주 전의 아파트는 오전, 오후 시간대별로 유사한 라돈분포 비율을 보였다.
- 건축물 실내공간의 하루 중 라돈농도는 주거습관 및 활동양상에 따라 변화 패턴을 달리하고 있다. 입주 전 신축아파트는 입주하여 주민이 생활하고 있는 아파트 등 주거공간보다 약 5배 높은 실내 라돈농도를 나타냈으며, 마감재 시공 처리후가 처리전보다 3배 이상 높은 라돈농도를 보였다. 마감재 처리를 한 J와 E 아파트에서의 일평균 라돈농도는 각각 238 Bq/m3, 207 Bq/m3으로 높게 나타났다.
- 지하철 승강장의 경우 하루 중 라돈 변화특성이 출퇴근시간대에 강력한 환기량에 기인함을 확인할 수 있었다. 즉, 환기량을 증대시키는 오후 8시 전후와 오전 9시 전후에 낮은 라돈농도를 보였다. 또한 최대 라돈농도는 오후 3시에 나타난 바, 이는 환기량의 저감과 터널 내 고농도 라돈의 열차풍에 의한 수송에 기인된 것으로 추정된다.
- 지하철 운행역사의 라돈변화를 살펴보면, 다른 시간대에 비해 오전 9시와 오후 8시에 상대적으로 매우 낮은 라돈농도 분포를 보이며 2개의 일정한 사이클을 나타내고 있는 반면 공사구간인 터널의 경우는 변동폭이 적고 규칙적인 라돈변동 패턴을 보이지 않았다. 지하철 승강장의 경우 하루 중 라돈 변화특성이 출퇴근시간대에 강력한 환기량에 기인함을 확인할 수 있었다. 즉, 환기량을 증대시키는 오후 8시 전후와 오전 9시 전후에 낮은 라돈농도를 보였다.
- 그림 8에는 지하철 6호선 K역사 승강장과 개통을 앞두고 공사가 진행 중이었던 지하철 9호선 고속버스터미널역 지하터널 공사구간에서 측정한 라돈농도의 하루 중 시간변화를 비교하여 나타내었다. 지하철 운행역사의 라돈변화를 살펴보면, 다른 시간대에 비해 오전 9시와 오후 8시에 상대적으로 매우 낮은 라돈농도 분포를 보이며 2개의 일정한 사이클을 나타내고 있는 반면 공사구간인 터널의 경우는 변동폭이 적고 규칙적인 라돈변동 패턴을 보이지 않았다. 지하철 승강장의 경우 하루 중 라돈 변화특성이 출퇴근시간대에 강력한 환기량에 기인함을 확인할 수 있었다.
- 최대 라돈농도는 실내 마감재 처리를 완료한 J아파트에서 238.2±15.8 Bq/m3로 관측되었으며 E아파트에서도 207.1±24.5 Bq/m3을 보여 미국환경보호청(U.S.EPA)의 주택 실내의 라돈가이드라인 148 Bq/m3을 초과하여 나타났다.
- 4 Bq/m3로 관측되었다. 하루 중 라돈농도 변동폭은 12:00시를 기준으로 오후에 비해 오전 시간대에서 2배 이상 크게 나타나 입주 전 아파트의 낮은 변동폭과는 대조적임을 확인할 수 있다(그림 5). 이러한 라돈농도의 하루 중 변화는 출입문, 창문 등의 개방을 포함한 주거공간에서의 일상적인 활동과 관련이 있는 것으로 판단된다.
후속연구
- 라돈은 시∙공간적으로 변동폭이 매우 큰 특성으로 측정의 대표값을 얻기가 어려워 장기라돈 측정에 의하지만, 장기라돈 측정방법은 업무공간과 공공시설에서 직접 활동하지 않는 시간대의 라돈 측정값이 포함되어 과대평가의 소지가 존재한다. 따라서 라돈 잠재능의 지표로서 활용되는 장기라돈 측정방법과 발생원 추적이 가능한 단기라돈 측정방법을 병행한 경제적이고 효율적인 저감방안을 적용하여야 할 것으로 판단된다. 또한 주거공간을 포함한 모든 생활공간에서의 라돈저감을 위한 방안으로, 환기의 중요성에 대한 대국민 홍보와 함께 건축자재의 라듐함량 또는 라돈방출 기준치 설정 등의 필요성이 강조된다.
- 7배 높게 나타났다. 따라서 앞 절에서 언급한 바와 같이 실내 라돈농도 평가 시 과대평가의 소지가 있으므로 단기와 장기 측정방법의 병행이 함께 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 따라서 현재 라돈측정 공정시험기준으로 적용하고 있는 장기 라돈 측정방법은 지하철 이용승객 및 역무원이 활동치 않는 새벽시간대의 라돈농도까지 포함되므로 지하철역의 라돈농도를 과대평가할 소지가 있다고 사료된다. 물론, 라돈의 시공간적인 대표값을 구하기가 어려워 채택되고 있는 장기라돈 측정방법이 라돈 잠재능(radon potential)의 중요한 의미를 내포하지만 실내 라돈발생원에 대한 정확한 평가와 효율적인 라돈저감을 위해서는 장기와 단기 측정방법의 병행이 함께 이루어져야 할 것으로 판단된다.
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