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가설 설정
- 노출 시나리오 작성 후 각 실내 환경의 농도를 시간가중평균 모델에 적용하였다. 시간가중평균(TWA)에서 대상 실내 공기 오염물질의 농도는 대수정규분포로 가정하였으며, 각 국소환경에 머무는 시간은 정규분포로 가정하여 @Risk software(ver. 6, Palisade Co.)를 이용하여 1,000,000번 몬테칼로 모의실험을 하였다(Smith, 1994).
제안 방법
- 20011년 9월(늦은 여름)과 2011년 12월(겨울)에 대구광역시에 거주하고 있는 30명의 대학생을 대상으로 수동식 시료채취기(passive sampler)를 이용하여 4~5일간 각 대학생이 거주하고 있는 주택 실내와 실외에서 NO2(Toyo Roshi Kaisha Ltd., Japan)와 VOCS(BTEX, OVM#3500, 3M, USA)를 측정하였으며, PM10은 직독기(TSI SidePak AM510 Personal Aerosol Monitor, USA)를 이용하여 측정하였다. 또한, 기타 실내 환경인 강의실, 도서관, PC방, 음식점, 술집, 당구장 등에서 VOCs(tenax-TA를 이용한 active sampling)와 PM10을 실내외에서 측정하였으며, 지하철과 버스에서는 실내에서만 측정하였다.
- Tenax-TA는 1차적으로 300℃에서 운반가스(He)에 의해 100 mL/min의 유량으로 15분간 열탈착 한 후 -10℃의 저온 응축트랩에서 농축된 후 320℃에서 2차 열탈착되어 GC/MS로 분석하였다. 그리고, TSI SidePak AM510 Personal Aerosol Monitor를 통해 측정된 PM10의 농도 데이터는 data-logger에 의해 1분 단위로 분석하였다.
- 또한, 기타 실내 환경인 강의실, 도서관, PC방, 음식점, 술집, 당구장 등에서 VOCs(tenax-TA를 이용한 active sampling)와 PM10을 실내외에서 측정하였으며, 지하철과 버스에서는 실내에서만 측정하였다. Tenax-TA의 유량은 0.2 L/min으로 30분간 1회 측정하였고, PM10은 tenax-TA와 동일한 시간대에 측정하였다.
- VOCs(BTEX)의 분석은 이황화탄소(CS2) 1.5 mL로 탈착하여 가스크로마토그래피(GC, Turbo Mass Gold, Perkin elmer, USA)로 분석하였고, 표준물질을 GC로 정량하여 검량선을 작성한 후 식 (1)을 사용하여 농도를 계산하였다. 검출한계(limit of detection, LOD)는 검출 가능한 표준용액을 이용하여 7회 분석후 표준편차의 3배수(3×표준편차)로 하였다(Daisey 등, 1994).
- 05 g을 이용하여 발색시약(color reagent) 1 L를 제조하였다. 그 다음 실리카겔과 활성탄을 연속으로 연결하여 공기를 챔버(chamber)로 유입시켜 실내외 공기 오염물질이 없는 상태, 즉 NO2가 없는 상태의 클린룸(clean room)안에서 수동식 시료채취기를 분해하여 cellulose 필터를 시험관에 넣고 앞서 제조한 발색시약 10 mL를 시험관에 주입하여 밀봉한 후 발색하였다. 이 때 충분히 발색하기까지는 약 40분 가량이 소요되며, 발색된 시약은 UV-visible spectrophotometer(UV-1650, Shimadzu, Japan)로 545 nm에서 분석하였다(Yang 등, 2005).
- 따라서 본 연구에서는 통계청의 2009년 생활시간 조사 자료를 이용하여 대학생 인구집단의 주요 생활환경과 시간활동 양상을 분석하고, 대구광역시에 거주하고 있는 30명의 대학생을 대상으로 2011년 9월과 2011년 12월에 각각 이산화질소(NO2), 휘발성유기화합물(VOCs), 미세먼지(PM10)를 대상자의 주택 실내와 실외에서 측정하였다. 그리고 기타 실내환경인 강의실, 도서관, PC방, 음식점, 술집, 당구장에서 측정한 자료를 실측한 개인노출 농도와 노출 시나리오를 적용하여 몬테칼로 모의실험(Monte-Carlo simulation)을 통해 실내외 공기 오염물질에 대한 대학생들의 노출을 추정하고 노출분포를 비교 평가하였다.
- Tenax-TA는 1차적으로 300℃에서 운반가스(He)에 의해 100 mL/min의 유량으로 15분간 열탈착 한 후 -10℃의 저온 응축트랩에서 농축된 후 320℃에서 2차 열탈착되어 GC/MS로 분석하였다. 그리고, TSI SidePak AM510 Personal Aerosol Monitor를 통해 측정된 PM10의 농도 데이터는 data-logger에 의해 1분 단위로 분석하였다.
- 농도값은 대학생 인구 집단의 시간활동을 고려하여 차량에서의 측정은 등하교 시간대에 측정하였고, 강의실에서의 측정은 강의시간과 동일한 시간대에 측정하였다. 노출 시나리오 작성 후 각 실내 환경의 농도를 시간가중평균 모델에 적용하였다. 시간가중평균(TWA)에서 대상 실내 공기 오염물질의 농도는 대수정규분포로 가정하였으며, 각 국소환경에 머무는 시간은 정규분포로 가정하여 @Risk software(ver.
- 대학생 노출 시나리오에서 각 실내 환경에서의 실내 공기오염물질 농도는 본 연구에서 측정된 실측값을 적용하였다. 농도값은 대학생 인구 집단의 시간활동을 고려하여 차량에서의 측정은 등하교 시간대에 측정하였고, 강의실에서의 측정은 강의시간과 동일한 시간대에 측정하였다. 노출 시나리오 작성 후 각 실내 환경의 농도를 시간가중평균 모델에 적용하였다.
- , Japan)와 VOCS(BTEX, OVM#3500, 3M, USA)를 측정하였으며, PM10은 직독기(TSI SidePak AM510 Personal Aerosol Monitor, USA)를 이용하여 측정하였다. 또한, 기타 실내 환경인 강의실, 도서관, PC방, 음식점, 술집, 당구장 등에서 VOCs(tenax-TA를 이용한 active sampling)와 PM10을 실내외에서 측정하였으며, 지하철과 버스에서는 실내에서만 측정하였다. Tenax-TA의 유량은 0.
- 통계청의 2009년 생활시간조사 자료(총 평일 24,256명, 주말 16,270명)를 이용하였으며, 평일 1,057명, 주말 643명, 총 1,700명의 대학생만을 추출하여 우리나라 대학생(재학생)들의 시간활동양상과 시간대별 활동 양상, 그리고 시간대별 주요 행위를 분석하였다(National Statistical Office, 2009). 또한, 대구광역시에 거주하고 있는 30명의 대학생을 대상으로 설문지와 시간활동 일지를 작성하도록 하였으며, 2009년 통계청의 시간활동 양상 결과와 비교 평가 하였다. 시간 활동 일지의 형태는 기존의 연구에 사용된 일지를 참고하여 일부 수정하였으며, 시간에 해당되는 장소에 v 또는 ↓ 표시를 하도록 되어 있으며, 그 시간에 이루어진 주요 행동을 기록하도록 되어있다.
- 시간 활동 일지의 형태는 기존의 연구에 사용된 일지를 참고하여 일부 수정하였으며, 시간에 해당되는 장소에 v 또는 ↓ 표시를 하도록 되어 있으며, 그 시간에 이루어진 주요 행동을 기록하도록 되어있다. 시간단위는 오전 6시(06:00)부터 오후 12시(24:00) 까지는 30분이며, 오전 0시(00:00)부터 오전 6시(06:00)까지는 취침 시간을 고려하여 1시간 단위로 설정하였다(Byun 등, 2010; Lee 등, 2011).
대상 데이터
- NO2의 분석은 먼저 sulfanilic acid 5 g, phosphoric acid(85%) 50 mL와 NEDA(N(1-naphtyll) ethylene diamine dihydrochloride, 98%) 0.05 g을 이용하여 발색시약(color reagent) 1 L를 제조하였다. 그 다음 실리카겔과 활성탄을 연속으로 연결하여 공기를 챔버(chamber)로 유입시켜 실내외 공기 오염물질이 없는 상태, 즉 NO2가 없는 상태의 클린룸(clean room)안에서 수동식 시료채취기를 분해하여 cellulose 필터를 시험관에 넣고 앞서 제조한 발색시약 10 mL를 시험관에 주입하여 밀봉한 후 발색하였다.
- 그러나 대학생 인구집단에 대한 노출평가 연구는 매우 부족한 현실이다. 따라서 본 연구에서는 통계청의 2009년 생활시간 조사 자료를 이용하여 대학생 인구집단의 주요 생활환경과 시간활동 양상을 분석하고, 대구광역시에 거주하고 있는 30명의 대학생을 대상으로 2011년 9월과 2011년 12월에 각각 이산화질소(NO2), 휘발성유기화합물(VOCs), 미세먼지(PM10)를 대상자의 주택 실내와 실외에서 측정하였다. 그리고 기타 실내환경인 강의실, 도서관, PC방, 음식점, 술집, 당구장에서 측정한 자료를 실측한 개인노출 농도와 노출 시나리오를 적용하여 몬테칼로 모의실험(Monte-Carlo simulation)을 통해 실내외 공기 오염물질에 대한 대학생들의 노출을 추정하고 노출분포를 비교 평가하였다.
- 통계청의 2009년 생활시간 조사에 따른 우리나라 대학생들의 시간활동 양상 분석 결과를 Table 1에 나타내었다. 우리나라 대학생 중 분석 대상 재학생은 평일 1,057명, 주말은 643명이었다. 평일 대학생은 1일 중 평균적으로 주택실내에서 13.
- 참여 대학생은 남학생이 13명, 여학생이 15명 이었으며, 겨울철에 3명이 불참한 관계로 새롭게 3명을 추가하여 늦은 여름과 겨울에 각각 28명의 대학생이 참여하였다. 참여 대학생들이 거주하고 있는 주택의 형태는 90%가 아파트였으며, 사용 중인 취사도구는 모두 가스레인지(gas range)를 사용하고 있었다.
- 통계청의 2009년 생활시간조사 자료(총 평일 24,256명, 주말 16,270명)를 이용하였으며, 평일 1,057명, 주말 643명, 총 1,700명의 대학생만을 추출하여 우리나라 대학생(재학생)들의 시간활동양상과 시간대별 활동 양상, 그리고 시간대별 주요 행위를 분석하였다(National Statistical Office, 2009). 또한, 대구광역시에 거주하고 있는 30명의 대학생을 대상으로 설문지와 시간활동 일지를 작성하도록 하였으며, 2009년 통계청의 시간활동 양상 결과와 비교 평가 하였다.
데이터처리
- 검출한계(limit of detection, LOD)는 검출 가능한 표준용액을 이용하여 7회 분석후 표준편차의 3배수(3×표준편차)로 하였다(Daisey 등, 1994).
성능/효과
- 겨울에 측정된 주택실내의 농도값은 대부분 늦은 여름에 측정한 농도값에 비해 벤젠을 제외한 나머지 물질의 농도가 다소 높은 경향을 나타내었으며, I/O ratio 역시 PM10을 제외하고 모두 1 이상을 나타내어 실내 환경이 실외환경보다 높은 농도를 나타내었다.
- 42를 나타내어 주택실내의 농도가 더 높음을 알 수 있었다. 노출 시나리오를 이용한 대학생의 노출분포에서는 대학생들이 강의 후 유흥과 관련된 실내 환경에 머무르지 않고 바로 귀가하거나 도서관에서 공부 후 귀가하는 것이 실내 공기 오염물질의 노출을 최소화 할 수 있을 것으로 나타났다. 따라서 실내외 공기 오염물질의 농도가 상대적으로 높았던 PC방, 당구장, 술집 등에서의 재실시간을 줄이는 등의 개인적인 대책과 대상 실내환경에 대한 공학적, 행적적인 대책이 강구되어야 할 것으로 사료된다.
- Yang 등(2011)에 의하면 한국인은 다른 서구에 비해 유흥관련 시설에서 보내는 시간이 상대적으로 많으므로 유흥관련 시설에 대한 실내 공기질의 개선 대책이 강구되어야 할 것으로 사료된다. 버스와 지하철 두 교통수단에서 측정한 NO2 농도는 다른 장소와 비슷하거나 낮은 농도이었고, 지하철 보다 버스에서 상대적으로 고농도를 나타내었다. Son 등(2004)의 택시 안에서 측정된 NO2 농도가 21.
- 19로 1 이하의 값을 나타내었다. 벤젠의 주택실내외 평균 농도는 벤젠의 연간 대기환경기준인 1.5 ppb를 초과하지 않았으며, 주택실외의 농도가 주택실내보다 높은 값을 보였다. 일반적으로 VOCs의 농도는 실내가 실외보다 높게 나타난다(Jang 등, 2007; Lee 등, 2010; Yoon 등, 2006).
- 본 연구에서는 2009년 통계청의 생활시간 조사 자료를 이용한 우리나라 대학생들은 평일과 주말의 시간활동 양상 결과에서 우리나라 대학생들은 하루 중 대부분의 시간을 실내 환경에서 보내며, 실외활동은 적은 것으로 나타났다. 집안 및 집밖에서의 행동분류 빈도분석 결과, 집안에서 이루어지는 행동은 수면이 56.
- 본 연구에서는 2009년 통계청의 생활시간 조사 자료를 이용한 우리나라 대학생들은 평일과 주말의 시간활동 양상 결과에서 우리나라 대학생들은 하루 중 대부분의 시간을 실내 환경에서 보내며, 실외활동은 적은 것으로 나타났다. 집안 및 집밖에서의 행동분류 빈도분석 결과, 집안에서 이루어지는 행동은 수면이 56.48%로 가장 높은 빈도를 나타내었으며, 집밖에서는 수업이 34.73%로 가장 높은 빈도를 나타내었다. 늦은 여름에 측정한 NO2의 주택 실외 최고농도는 24시간, 연간 대기환경 기준치를 초과하지 않았으며, 주택 실외의 농도가 주택실내보다 높은 값을 보였다.
- 4에 나타내었다. 집안에서 이루어지는 행동은 수면 56.48% 로 가장 높은 빈도를 나타내었으며, TV 시청 6.91%, 개인위생 5.58%, 학교 외에서의 스스로 학습 4.79%의 순으로 높은 빈도를 나타내었다. 집밖에서 이루어지는 행동은 수업이 34.
- 톨루엔은 벤젠과 비슷한 경향을 보였으나, 에틸벤젠과 자일렌의 주택실내외 농도비는 각각 1.08±0.89 및 1.37±1.42를 나타내어 주택실내의 농도가 더 높음을 알 수 있었다.
후속연구
- 노출 시나리오를 이용한 대학생의 노출분포에서는 대학생들이 강의 후 유흥과 관련된 실내 환경에 머무르지 않고 바로 귀가하거나 도서관에서 공부 후 귀가하는 것이 실내 공기 오염물질의 노출을 최소화 할 수 있을 것으로 나타났다. 따라서 실내외 공기 오염물질의 농도가 상대적으로 높았던 PC방, 당구장, 술집 등에서의 재실시간을 줄이는 등의 개인적인 대책과 대상 실내환경에 대한 공학적, 행적적인 대책이 강구되어야 할 것으로 사료된다.
- 모델링 기법에 개인노출과 시간활동양상을 이용할 경우 각 국소환경의 실내 공기 오염물질 농도 수준을 예측할 수 있었으며, 다양한 인구집단과 모델링 기법을 이용한 개인노출 예측 및 평가에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각하였다.
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