시간활동 양상과 국소환경 농도를 이용한 근로자의 유해 공기오염물질 노출 예측 Estimation of Personal Exposure to Air Pollutants for Workers Using Time Activity Pattern and Air Concentration of Microenvironments원문보기
Objectives: Time-activity studies have become an integral part of comprehensive exposure assessment and personal exposure modeling. The aims of this study were to estimate exposure levels to nitrogen dioxide($NO_2$) and volatile organic compounds(VOCs), and to compare estimated exposures ...
Objectives: Time-activity studies have become an integral part of comprehensive exposure assessment and personal exposure modeling. The aims of this study were to estimate exposure levels to nitrogen dioxide($NO_2$) and volatile organic compounds(VOCs), and to compare estimated exposures by using time-activity patterns and indoor air concentrations. Methods: The major microenvironments for office workers were selected using the Time-Use Survey conducted by the National Statistical Office in Korea in 2009. A total of 9,194 and 6,130 workers were recruited for weekdays and weekends, respectively, from the Time-Use Survey. It appears that workers were spending about 50% of their time in the house and about 30% of their time in other indoor areas during the weekdays. In addition, we analyzed the time-activity patterns of 20 office workers and indoor air concentrations in Daegu using a questionnaire and time-activity diary. Estimated exposures were compared with measured concentrations using the time-weighted average analysis of air pollutants. Conclusions: According to the time-activity pattern for the office workers, time spent in the residence indoors during the summer and winter have been shown as $11.12{\pm}2.20$ hours and $12.48{\pm}1.77$ hours, respectively, which indicates higher hours in the winter. Time spent in the office in the summer has been shown to be 1.5 hours higher than in the winter. The target pollutants demonstrate a positive correlation ($R^2=0.076{\sim}0.553$)in the personal exposure results derived from direct measurement and estimated personal exposure concentrations by applying the time activity pattern, as well as measured concentration of the partial environment to the TWA model. However, these correlations were not statistically significant. This may be explained by the difference being caused by other indoor environments, such as a bar, cafe, or diner.
Objectives: Time-activity studies have become an integral part of comprehensive exposure assessment and personal exposure modeling. The aims of this study were to estimate exposure levels to nitrogen dioxide($NO_2$) and volatile organic compounds(VOCs), and to compare estimated exposures by using time-activity patterns and indoor air concentrations. Methods: The major microenvironments for office workers were selected using the Time-Use Survey conducted by the National Statistical Office in Korea in 2009. A total of 9,194 and 6,130 workers were recruited for weekdays and weekends, respectively, from the Time-Use Survey. It appears that workers were spending about 50% of their time in the house and about 30% of their time in other indoor areas during the weekdays. In addition, we analyzed the time-activity patterns of 20 office workers and indoor air concentrations in Daegu using a questionnaire and time-activity diary. Estimated exposures were compared with measured concentrations using the time-weighted average analysis of air pollutants. Conclusions: According to the time-activity pattern for the office workers, time spent in the residence indoors during the summer and winter have been shown as $11.12{\pm}2.20$ hours and $12.48{\pm}1.77$ hours, respectively, which indicates higher hours in the winter. Time spent in the office in the summer has been shown to be 1.5 hours higher than in the winter. The target pollutants demonstrate a positive correlation ($R^2=0.076{\sim}0.553$)in the personal exposure results derived from direct measurement and estimated personal exposure concentrations by applying the time activity pattern, as well as measured concentration of the partial environment to the TWA model. However, these correlations were not statistically significant. This may be explained by the difference being caused by other indoor environments, such as a bar, cafe, or diner.
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문제 정의
본 연구에서는 2009년 통계청 생활시간조사 자료를 이용하여, 근로자 인구집단의 시간활동 양상을 분석하였으며, 대구광역시에 거주하는 사무실 근로자 20명을 대상으로 근로자가 주로 시간을 보내는 국소 환경(주택실내·외, 직장실내)에서의 공기오염물질(이산화질소(NO2)), 휘발성유기화합물(VOCs(BTEX))을 평가하고, 시간활동 양상을 이용한 개인노출 모델링을 실측값과 비교하여 검증하고자 한다.
제안 방법
)와 VOCs(OVM #3500 3M) 수동식 시료채취기를 이용하여 측정하였다. NO2의 분석은 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 L 를 제조하고, 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 40 분가량이 소요되며, 발색된 시약은 UV-visible spectrophotometer(UV-1650, Shimadzu, Japan)로 545 nm에서 분석하였다(Yanagisawa & Nishimura, 1982).
VOCs 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 계산 하였다. 검출한계(Limit Of Detection, LOD)는 검출 가능한 표준용액을 이용하여 7회 분석 후 표준편차의 3배수(3×표준편차)로 하였다(Daisey et al.
통계청 2009년 생활시간 조사(Time-use survey) 자료를 이용하였으며, 조사 참여자(평일 시간활동 조사 24,256명, 주말 시간활동조사 참여자 16,270명)중 근로자 군집 참여자를 대상으로 시간활동 양상 및 우리나라 근로자의 집안 및 집밖에서의 행동빈도를 분석하였다. 또한 대구광역시에 거주하는 사무실 근로자 20명을 대상으로 설문지를 작성하고, 시간활동일지를 작성하도록 하여 통계청 결과와 비교 분석하였다. 직접 조사한 시간활동일지는 통계청에서 사용하는 일지를 참고하여 일부수정하고 사용하였다.
직접 조사한 시간활동일지는 통계청에서 사용하는 일지를 참고하여 일부수정하고 사용하였다. 시간 단위는 오전 0시부터 오전 6시까지는 취침시간을 고려하여 1시간단위로 작성하도록 하였고, 나머지 시간은 30분 단위로 작성하도록 하였다.
이 때 충분히 발색하기까지는 약 40 분가량이 소요되며, 발색된 시약은 UV-visible spectrophotometer(UV-1650, Shimadzu, Japan)로 545 nm에서 분석하였다(Yanagisawa & Nishimura, 1982).
또한 대구광역시에 거주하는 사무실 근로자 20명을 대상으로 설문지를 작성하고, 시간활동일지를 작성하도록 하여 통계청 결과와 비교 분석하였다. 직접 조사한 시간활동일지는 통계청에서 사용하는 일지를 참고하여 일부수정하고 사용하였다. 시간 단위는 오전 0시부터 오전 6시까지는 취침시간을 고려하여 1시간단위로 작성하도록 하였고, 나머지 시간은 30분 단위로 작성하도록 하였다.
참여 대상자 20명의 가정 실내외 및 직장실내에서 2012년 9월과 12월에 각각 NO2, VOCs(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene)의 농도를 측정하였다. 측정은 4~5일간 참여자가 거주하는 주택실내·외 및 직장실내에서 NO2(Toyo Roshi Kaisha Ltd.
통계청 2009년 생활시간 조사(Time-use survey) 자료를 이용하였으며, 조사 참여자(평일 시간활동 조사 24,256명, 주말 시간활동조사 참여자 16,270명)중 근로자 군집 참여자를 대상으로 시간활동 양상 및 우리나라 근로자의 집안 및 집밖에서의 행동빈도를 분석하였다. 또한 대구광역시에 거주하는 사무실 근로자 20명을 대상으로 설문지를 작성하고, 시간활동일지를 작성하도록 하여 통계청 결과와 비교 분석하였다.
대상 데이터
측정은 4~5일간 참여자가 거주하는 주택실내·외 및 직장실내에서 NO2(Toyo Roshi Kaisha Ltd.)와 VOCs(OVM #3500 3M) 수동식 시료채취기를 이용하여 측정하였다.
데이터처리
검출한계(Limit Of Detection, LOD)는 검출 가능한 표준용액을 이용하여 7회 분석 후 표준편차의 3배수(3×표준편차)로 하였다(Daisey et al., 1994).
사무실 근로자의 24시간 개인노출을 시간활동 양상과 측정된 각 국소환경의 농도를 시간가중평균(Time weight average, TWA)모델에 적용하여 실측한 개인노출과 비교 평가하였다. 시간가중평균 모델은 식(2)로 나타낼 수 있다(Moschandreas et al.
성능/효과
근로자의 평일 시간활동을 업종별로 조사한 결과 주택실내에서 보내는 시간이 농업, 임업 및 어업 조사자가 15.79±3.31 hr로 가장 많았으며, 사무실 근로자인 금융 및 보험업과 공공행정, 국방 및 사회보장행정 종사자는 11.32±2.59 hr, 12.11±3.32 hr으로 각각 나타났다.
통계청 조사에서는 직장실내와 공기 오염도가 높은 것으로 알려진 식당 및 술집 등의 기타실내에 대한 구분이 없어 이를 이용하여 노출평가를 실시할 경우 정확도가 낮아질 것으로 생각된다. 또한 벤젠은 사무실, 에틸벤젠은 가정실내, 자일렌의 경우 사무실과 가정실내의 농도가 개인 노출에 영향을 주는 것으로 유의한 상관성을 띄었으며, 여름 가정실내의 NO2농도가 개인노출농도와 상관성이 높게 나타나 하루 중 많은 시간을 보내는 가정실내와 직장실내에서의 노출이 개인노출에 영향을 주는 것으로 나타났다. 한편, 측정된 국소환경농도를 시간활동 양상을 이용하여 추정한 TWA모델링 값과 개인노출 실측값과의 상관성에서 모든 물질이 양의 상관성을 보였으나, 통계적으로 유의하지는 않았다.
본 연구 참여자(사무실 근로자)의 시간활동 양상과 측정된 국소환경의 농도를 TWA모델에 적용하여 예측한 개인노출농도와 직접 측정한 개인노출 결과를 이용하여 상관도를 분석한 결과를 Figure 2에 나타내었다. 모든 물질에서 양의 상관을 보였으나(R2=0.076~0.553), 통계적으로 유의하게 나타나지는 않았다(p=0.099~0.958). 이때, TWA에 적용된 국소환경은 가정 실내, 직장실내, 주택실외가 사용되었다.
본 연구에 참여한 사무실 근로자의 시간활동 양상조사 결과는 여름과 겨울 참여자 중 2명이 변경되었으며, 여름과 겨울 주택실내 재실시간은 각각 11.12±2.20 hr, 12.48±1.77 hr로 겨울에 가정실내 재실시간이 많은 것으로 나타났다.
주택실외 및 기타실외의 경우도 농업, 임업 및 어업 종사자가 가장 높게 나타났으며, 이 역시 평일과 주말 구분이 없는 근로의 특성을 보여주는 것으로 생각할 수 있다. 사무실 근로자인 금융 및 보험업과 공공행정, 국방 및 사회보장행정 종사자는 주택실내의 시간이 평일에 비해 약 3~4시간 증가하여, 다른 업종보다 많은 증가율을 보였다(Table 2). 다른 나라의 경우 일본의 근로자는 주택실내에서 약 12.
여름과 겨울 개인노출농도는 벤젠의 사무실 농도와 에틸벤젠의 가정실내농도, 자일렌의 사무실 및 가정실내의 농도와 유의한 상관성을 보였고, 특히 여름의 가정 NO2농도는 개인노출농도와 상관성이 가장 높은 것으로 나타났다(r=0.937, p<0.01).
직장인 군집의 주말 시간활동 양상은 주택실내에서 보내는 시간이 금융 및 보험업 종사자가 가장 높았으며(16.46 hr), 기타실내에서 보내는 시간은 숙박 및 음식점 업 종사자가 가장 많은 시간을 보내는 것으로 나타났다. 주말에도 일을 하는 직업의 특성 때문으로 생각된다.
또한 벤젠은 사무실, 에틸벤젠은 가정실내, 자일렌의 경우 사무실과 가정실내의 농도가 개인 노출에 영향을 주는 것으로 유의한 상관성을 띄었으며, 여름 가정실내의 NO2농도가 개인노출농도와 상관성이 높게 나타나 하루 중 많은 시간을 보내는 가정실내와 직장실내에서의 노출이 개인노출에 영향을 주는 것으로 나타났다. 한편, 측정된 국소환경농도를 시간활동 양상을 이용하여 추정한 TWA모델링 값과 개인노출 실측값과의 상관성에서 모든 물질이 양의 상관성을 보였으나, 통계적으로 유의하지는 않았다. 이것은 직장인의 경우 퇴근 이후 식당 및 술집 등에서의 활동이 개인노출에 영향을 주는 것으로 판단된다.
후속연구
이것은 직장인의 경우 퇴근 이후 식당 및 술집 등에서의 활동이 개인노출에 영향을 주는 것으로 판단된다. 많은 시간을 보내는 주택실내와 직장 내에서의 노출 이외에 기타실내에서의 활동양상 및 유해물질 농도의 평가가 필요하며, 추후 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
시간활동 양상 평가 및 국소환경 측정농도를 이용한 TWA 모델링 기법으로 사무실 근로자의 공기오염물질에 대한 노출경향을 파악할 수 있었으며, 다양한 인구집단의 시간활동을 이용한 개인노출 예측 및 평가에도 활용할 수 있을 것이다.
대학생의 경우 가정 실내·외 농도와 강의실의 농도를 이용하여 TWA모델로 개인노출 추정이 가능한 것으로 보고되었으나(Hong et al, 2012), 직장인의 경우 직장인들의 특성(소득, 학력 등)에 따라 근무 외 활동시간이 차이가 있으며, 근로자의 노출평가를 위해 직장 외에 술집, 카페, 식당 등의 기타실내와 이동으로 부터의 노출이 개인노출에 많은 영향을 주는 것으로 생각된다(Lee et al, 2010). 추후 기타실내에 대한 연구가 좀 더 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
공기오염물질의 개인노출은 무엇에 의해 결정되는가?
대부분의 사람들은 하루 중 대략 80%이상을 실내에서 보내고 있어 실내환경의 공기오염 물질 농도는 재실자의 건강 위해를 미칠 만큼 보건학적으로 중요한 인자이며(Yang et al., 2009), 공기오염물질의 개인노출은 고정된 대기측정망에 의해 측정된 것 보다는 오히려 실내 및 실외 환경을 모두 고려한 실내농도에 의해 결정된다(Lai et al., 2004).
실내환경의 공기오염 물질에 의한 인체 영향을 정확히 분석하기 위해 필요한 것은 무엇인가?
실내공기오염의 건강영향을 보다 정확히 분석하기 위해 개인의 하루 24시간의 활동양상에 따라 특정 오염물에 노출되는 양을 측정하는 연구가 필요하며 (Schwab et al.,1990), 실내농도와 시간활동 양상 (Time-activity pattern)을 통해 개인노출을 예측할 수 있다고 보고되고 있다(Noy et al.
노출평가란 무엇인가?
, 2004). 노출은 일반적으로 오염원과 인간사이의 접촉으로 정의될 수 있으며, 노출평가는 평가 대상 실내외 공기 오염물질에 대한 개인이나 집단의 환경에서 노출강도, 빈도 및 기간을 측정하고 평가하는 과정이다(US EPA, 1997).
참고문헌 (18)
Daisey JM, Hodgson AT, Fisk WJ, Mendell MJ, Ten Brinke J. Volatile organic compounds in twelve California office buildings: Classes, concentrations and sources. Atmospheric Environment 1994;28(22): 3557-3562
Hong GY, Kim SS, Kim DK, Lee SY, Seo SG et al. Estimating Personal Exposures to Air Pollutants in University Students Using Time-Weighted Average Model. J Korean Society for Indoor Environ 2012;9(4): 355-365
Lai HK, Kendall M, Ferrier H., Lindup I., Alm S., Hanninen O, Jantunen M, Mathys P, Colvile R, Ashmore MR, Cullinan P. Nieuwenhuijsen M.J. Personal exposures and microenvironment concentrations of PM2.5, VOC, $NO_2$ and CO in Oxford, UK. Atmospheric Environment 2004;38:6399-6410
Lee HS, Shuai J, Woo BL, Hwang MY, Park CH et al. Assessment of Time Activity Pattern for Workers J Korean Soc Occup Environ Hyg 2010;20(2):102-110
Lee KY, Yang WH, Bofinger ND. Impact of microenvironmental nitrogen dioxide concentrations on personal exposures in Australia. Journal of the Air & Waste Management Asso 2000;50(10):1739-1744
Liu W, Zhang J, Korn LR, Zhang L, Weisel CP, et al. Predicting personal exposure to airborne carbonyls using residential measurements and time/activity data. Atmos Environ 2007; 41(25):5280-5288
Mccurdy T, Graham SE. Using human activity data in exposure models: Analysis of discriminating factors. Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology 2003;13:294-317.
Noy, D., Brunekreef, B., Boleu, J., Houthuus, D., Koning, R., 1990. The assessment of personal exposure to nitrogen dioxide in epidemiological studies. Atmospheric Environment 24(12), 2903-2909.
Schwab M, Steven DC, Spengler JD, and Ryan PB. Activity patterns applide to pollutant exposure assessment: data from a personal monitoring study in Los Angeles. Toxicology and industrial Health, 1990;6(6):517-532
Sexton K, Mongin SJ, Adgate JL, Pratt GC, Ramachandran G et al. Estimating volatile organic compound concentrations in selected microenvironments using time-activity and personal exposure data. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A 2007;70:465-476
US. EPA(US Environmental protection Agency) Exposure factor Handbook I, General factor, 1997;EPA/600/P95/002Fa
WHO(World Health Organization), WHO Guideline for air quality 2000;WHO/SED/OEH,Geneva
Yanagisawa Y, Nishimura H. A badge-type personal sampler for measurement of personal exposures to $NO_2$ and NO in ambient air. Environ Int 1982;8; 235-242
Yang WH, Im SG, Son BS. Indoor, outdoor, and personal exposure to nitrogen dioxide comparing industrial complex area with country area. Journal of Environmental Science 2008;34(3):183-187
Yang WH, Lee KY, Yoon CS, Yu SD, Park KH at al. Determinants of residential indoor and transportation activity times in Korea., Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology 2009;21:310-316
Yang WH, Son BS, Sohn JR. Estimation of source strength and deposition constant of nitrogen dioxide using compartment mode. Korean Journal of Environmental Health 2005;31(4): 260-265
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