[논문]조리과정에서 생성된 미세먼지의 크기분포 특성

주상우; 지준호

doi:10.11629/jpaar.2020.16.1.009

조리과정에서 생성된 미세먼지의 크기분포 특성
Size Distribution Characteristics of Particulate Matter Emitted from Cooking 원문보기

Particle and aerosol research = 한국입자에어로졸학회지, v.16 no.1, 2020년, pp.9 - 17

Abstract ▼ AI-Helper

The characteristics of particulate matter made from daily cooking at a Korean residential apartment house with three dwellers had been investigated for about 3 months. All data were recorded by an optical particle counter every minute at the kitchen. Types of cooking such as boiling, frying, and grilling that performed in the house were listed. Boiling only was used in 32% cases among total 234 meals. Frying and grilling were 14% and 11%, respectively. From an initial indoor particulate matter smaller than 10 ㎛ in diameter, the increases due to cooking are reported by size. In case of boiling, PM at 1-10 ㎛ size and under 1 ㎛ size little increased. Normally, particles from oil or combustion in a process of frying or grilling increased indoor PM. In a case of grilling, particle mass concentration in a region of 1-10 ㎛ in diameter increased as much as 295 ㎍/㎥. Mass concentration of particles smaller than 1 ㎛ increased as much as 33 ㎍/㎥.

주제어

표/그림 (6)

그림 Figure 1. A project of an apartment house where indoor particulate matter had been observed and an arrangement of the optical particle counter and the other appliances.
표 Table 1. Frequency of occurrence according to types of cooking when preparing a meal during 78 days.
표 Table 2. Detail information of cooking cases.
그림 Figure 2. Increases in indoor concentration of particulate matter according to types of cooking (a), and the detailed distribution of frying and grilling in a logarithmic scale (b).
그림 Figure 3. Particle size distributions of boiling (a), frying (b), and grilling (c and d) before and after indoor particulate matter increased due to cooking.
그림 Figure 4. Mass concentration change of particles during grilling a raw pork neck for a meal.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본연구에서는 조리과정에서 발생된 미세먼지의크기분포특성을 국내 아파트에서 측정하였다. 3인 가구가 일상적으로 생활하는 3달동안미세먼지를 측정하여 분석하였다.
본연구에서는 조리과정에서 발생된 미세먼지의크기분포특성을 국내 아파트에서 측정하였다. 3인 가구가 일상적으로 생활하는 3달동안미세먼지를 측정하여 분석하였다.

제안 방법

본 연구에서는 조리 과정에서 발생된 미세먼지의 크기분포 특성을 국내 아파트에서 측정하였 다. 3인 가구가 일상적으로 생활하는 3달 동안의 실증 데이터를 분석하였다. 통계 분석을 위해 조 리를 4가지로 구분하였다.
본연구에서는 조리과정에서 발생된 미세먼지의크기분포특성을 국내 아파트에서 측정하였다. 3인 가구가 일상적으로 생활하는 3달동안미세먼지를 측정하여 분석하였다. 3인 가구의 식사종류를 ‘끓이기’, ‘볶기’, ‘굽기’, 혹은 가스레인지를사용하지않고 조리를 했거나 식사를 거른경우로 구분했고, 조리가 발생하는 빈도와 각조리사례들로인해실내미세먼지농도가 증가된 정도를 정량적으로제시하였다.
3인 가구의 식사종류를 ‘끓이기’, ‘볶기’, ‘굽기’, 혹은 가스레인지를사용하지않고 조리를 했거나 식사를 거른경우로 구분했고, 조리가 발생하는 빈도와 각조리사례들로인해실내미세먼지농도가 증가된 정도를 정량적으로제시하였다.
가스레인지를사용하지 않고 조리를 하거나 식사를 거른 경우 실내 미세먼지농도에 영향이 없었기 때문에, 나머지‘끓이기’, ‘볶기’, ‘굽기’등의 조리에 의한 미세먼지 농도 증가 특성을 상세히분석하였다.
미세먼지를 발생원에 따라 분석하기위해1-10μm크기의 미세먼지(PM10-1)와 1μm이하크기의 입자(PM1)의 변화를 분석하였다.
측정은2019년4월1일부터 5월31일, 10월 1일부터 21일까지 약3개월동안 진행하였다. 미세먼지의 농도와 크기분포를 실시간으로 측정할수있는 OPC(Opticalparticlecounter, Model11A, Grimm, Germany)를이용하여 1분 단위로 미세먼지를 연속측정하였다. 주방에서 재실자가 식탁에 앉았을 때의 호흡기높이를 고려하여 바닥으로부터 약 1.
이에 대해서는 추가적인 연구가 필요할것으로 생각된다. 본연구에서는 측정입자의 크기를 광학등가입경으로 표현하였다.
식사를 거르는 경우나 가스레인지를 사용하지 않은 조리, ‘끓이기’, ‘볶 기’, ‘굽기’로 구분하였고, 조리가 발생하는 빈도 와 각 조리사례들로 인해 실내 미세먼지 농도가 증가된 정도를 정량적으로 제시하였다.
3인 가구에서 78일간관측된 조리사례를 통계분석한 결과를 표 1에 나타냈다. 아침,점심,저녁으로 하루에 3번식사를 했다고 할때, 가스레인 지사용을 기준으로 조리 종류를 나누어각각의 비율을 분석하였다. 식사를 하지 않았거나 가스레인지를사용하지않은 조리,‘끓이기’, ‘볶기’, ‘굽기’로구분하였는데,식사를 준비하기위해서‘끓이기’와 ‘볶기’, ‘굽기’를 모두사용하여 조리한 경우‘굽기’로나타냈다.
3인 가구의 식사종류를 ‘끓이기’, ‘볶기’, ‘굽기’, 혹은 가스레인지를사용하지않고 조리를 했거나 식사를 거른경우로 구분했고, 조리가 발생하는 빈도와 각조리사례들로인해실내미세먼지농도가 증가된 정도를 정량적으로제시하였다. 일부 조리사례에 대해서는 상세하게입경분포를 분석하여 조리사례별특성을 확인 하였다. 조리 과정에서 미세먼지가 고농도로 발생된경우에 대해 시간 경과에 따른미세먼지 실내농도의 변화를 미세먼지의 크기범위를 나누어노출의 특성을 분석하였다.
가스레인지를사용하지 않고 조리를 하거나 식사를 거른 경우 실내 미세먼지농도에 영향이 없었기 때문에, 나머지‘끓이기’, ‘볶기’, ‘굽기’등의 조리에 의한 미세먼지 농도 증가 특성을 상세히분석하였다. 재실자는 분석한 모든 조리사례에서 레인지후드를 사용했다. 조리사례의 상세내용은표2에 표시했다.
일부 조리사례에 대해서는 상세하게입경분포를 분석하여 조리사례별특성을 확인 하였다. 조리 과정에서 미세먼지가 고농도로 발생된경우에 대해 시간 경과에 따른미세먼지 실내농도의 변화를 미세먼지의 크기범위를 나누어노출의 특성을 분석하였다. 조리와 환기를 비롯해주택에서 일어난사건에 대한 정보는 거주자들이 분단위로기록하였고, 조리종류와 조리를 할 때가 스레인지를사용한 시점과 종료한 시점을 모두기록지에 적었기 때문에, 신뢰성 있는 분석 결과를 얻을 수 있었다.
그림3은 각각‘끓이기’, ‘볶기’, ‘굽기’조리에 의한 실내 미세먼지농도의 상승 전후의 크기분포를 광학등가입경기준으로 나타낸것이다.조리전의 미세먼지의 입경분포와 조리가 진행된 후미세먼지농도가 가장높았던 시점의 입자의 크기분포를 비교했다. 그림3(a)는고구마삶기로일반적인‘끓이기’조리과정을 대표하여 보여준다.
미세먼지의 농도와 크기분포를 실시간으로 측정할수있는 OPC(Opticalparticlecounter, Model11A, Grimm, Germany)를이용하여 1분 단위로 미세먼지를 연속측정하였다. 주방에서 재실자가 식탁에 앉았을 때의 호흡기높이를 고려하여 바닥으로부터 약 1.0 m높이 에서 미세먼지의 측정이 이루어졌다. 레인지후드의풍량은 총4단계로조절가능했다.
3인 가구가 일상적으로 생활하는 3달 동안의 실증 데이터를 분석하였다. 통계 분석을 위해 조 리를 4가지로 구분하였다. 식사를 거르는 경우나 가스레인지를 사용하지 않은 조리, ‘끓이기’, ‘볶 기’, ‘굽기’로 구분하였고, 조리가 발생하는 빈도 와 각 조리사례들로 인해 실내 미세먼지 농도가 증가된 정도를 정량적으로 제시하였다.

대상 데이터

3 m2이 었다. 대상주택은 아파트로 국내 가장 많은 가구가 거주하는 유형의 주택이며,면적 역시 많은 가구가 거주하는면적대이다(Joo and Ji, 2019). 주택의 구조와 측정장치의 위치는 그림 1에 나타냈다.
실내미세먼지의 측정은 경기도 용인시에 있는 2004년완공된 아파트에서 진행되었다. 측정 세대는3인으로 구성된 가구로20층 아파트의 20층에 때발생되는 입자의 크기분포및시간에 따른농도변거주하며 주택의 전용면적은 84.
실내미세먼지의 측정은 경기도 용인시에 있는 2004년완공된 아파트에서 진행되었다. 측정 세대는3인으로 구성된 가구로20층 아파트의 20층에 때발생되는 입자의 크기분포및시간에 따른농도변거주하며 주택의 전용면적은 84.9 m2이다.하나의 화를 조사했다.
주택의 구조와 측정장치의 위치는 그림 1에 나타냈다. 측정은2019년4월1일부터 5월31일, 10월 1일부터 21일까지 약3개월동안 진행하였다. 미세먼지의 농도와 크기분포를 실시간으로 측정할수있는 OPC(Opticalparticlecounter, Model11A, Grimm, Germany)를이용하여 1분 단위로 미세먼지를 연속측정하였다.
4단풍량은 소음과 진동으로사용하지않았다. 침기의 영향을 고려하기위해측정결과 분석에사용했던외기풍속은 대상주택으로부터 약12km떨어진수원기상대의 값을참고했다.

성능/효과

기름 입자가 생성된 경우에는 1-10 μm 영역의 무게농도가 비교적 크게 증가하였고, 재료가 일부 타 는 경우 1 μm보다 작은 영역에서 입자의 무게농도가 증가한 것을 확인할 수 있었다.
레인지후드의풍량은 총4단계로조절가능했다. 레인지후드의정격풍량은 4단으로 11.3m3/min이었지만, 풍속계(VelociCalcairvelocitymeter, Model9515, TSI, USA)를이용한 간이 측정결과, 설치된 주방후드의실제풍량은 정격풍량에 비해40%이하였다. 이것은 레인지후드가 실제 주택에 설치되었을 때, 내부 공기를 밖으로 배출하는 과정에서 압력손실이 걸리며 팬모터의 성능이 감소하여 풍량이 감소한 것으로 생각된다.
미세먼지 생성이 많았던돼지목살구이의 경우그림3(d)에서1-10 μm크기영역의 무게농도가 크게증가한 것을 확인할수있으며 갈치구이와 비슷한 크기분포특성을 보였다.
실주택에서 측정한 78 일의 데이터를 분석한 결과 식사를 하지 않거나 가스레인지를 사용하지 않고 조리하는 경우가 43%였고, 가스레인지를 사용하여 조리한 식사는 전체의 57% 였고, 32% 는 ‘끓이기 ’, 14%는 ‘볶기 ’, 11% 는 ‘굽기 ’였다.
조리로 인해 미세먼지 농도가 증가된 19 분부터 61 분 사이 실내 미세먼지 농도의 평균값은 PM10-1이 53 μg/m3, PM1이 17 μg/m3 이 분 단위로 기록하였고, 조리 종류와 조리에 가스 레인지를 사용한 시점과 종료한 시점을 모두 기록지에 적었기 때문에, 신뢰성 있는 분석 결과를 얻을 수 있었다.
조리 과정에서 미세먼지가 고농도로 발생된경우에 대해 시간 경과에 따른미세먼지 실내농도의 변화를 미세먼지의 크기범위를 나누어노출의 특성을 분석하였다. 조리와 환기를 비롯해주택에서 일어난사건에 대한 정보는 거주자들이 분단위로기록하였고, 조리종류와 조리를 할 때가 스레인지를사용한 시점과 종료한 시점을 모두기록지에 적었기 때문에, 신뢰성 있는 분석 결과를 얻을 수 있었다.

후속연구

또한, OPC 로 측정하는 과정에서 기름 입자의 측정 결과에 오차가 발생할 수 있는 한계가 있기 때문에, 연구에서 분 석 제시한 크기분포나 농도의 정확성에 대해서는 논란이 있을 수 있다. 본 연구는 실제 주택에서 진행한 실증 측정 결과이며, 상세한 조리 과정의 기록을 바탕으로 분석한 연구로, 국내의 조리 특성이 나 조리 과정에서 발생되는 미세먼지를 이해하는 데 기초적인 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대 한다.
이와 같이 조리과정에서 연기가 나거나 기름이 튀는 정도의 고농도 미세먼지가 생성되는 조리일 경우는 자연환기를 진행하는 것이 도움이 될 것으로 생각된다. 본 연구에서는 대기 기준인 미세먼지 의 무게농도 관점에서 분석이 이루어졌는데, 실제 실내 조리과정에서 음식이 타거나 도시가스를 사 용하는 가스레인지의 불꽃에서 발생하는 입자는 나노입자의 형태로 나타나므로 무게농도보다는 개수농도의 분석이 필요할 수 있다. 또한, OPC 로 측정하는 과정에서 기름 입자의 측정 결과에 오차가 발생할 수 있는 한계가 있기 때문에, 연구에서 분 석 제시한 크기분포나 농도의 정확성에 대해서는 논란이 있을 수 있다.
그렇지만, 조리 중에 발생된 기름 입자 등의 인체영향과 대기 미세먼지의 인체영향 중 기 름입자의 인체영향이 좀 더 크다고 판단되면, 조리 과정 중에 자연환기를 하는 것이 바람직할 것으로 생각된다. 이와 관련해서 외기 미세먼지의 농도가 높은 경우와 공기청정기의 영향에 대해서는 후속 연구에서 정리할 계획이다.

참고문헌 (9)

Buonanno, G., Stabbile, L., and Morawska, L. (2009). Particle emission factors during cooking activities, Atmospheric Environment, 43(20), 3235-3242.

상세보기
GBD 2017 Risk Factor Collaborators (2018). Global, regional, and national comparative risk assessment of 84 behavioral, environmental and occupational, and metabolic risks or clusters of risks for 195 countries and territories, 1990-2017: a systematic analysis for the global burden of disease study 2017, Lancet, 392, 1923-1994.

상세보기
He, C., Morawska, L., Hitchins, J., and Gilbert, D. (2004). Contribution from indoor sources to particle number and mass concentrations in residential houses, Atmospheric Environment, 38(21), 3405-3415.

상세보기
Joo, S. W., and Ji, J. H. (2019). Characteristics of indoor particulate matter concentrations by size at an apartment house during dusty-day, Particle and Aerosol Research, 15(1), 37-44.

원문보기 상세보기
Joo, S. W., and Ji, J. H. (2019). Infiltration characteristics of particulate matter at a Korean apartment house, Particle and Aerosol Research, 15(4), 149-157.
Li, C. S., Lin, W. H., and Jenq, F. T. (1993). Size distributions of submicrometer aerosols from cooking, Environment International, 19, 147-154.

상세보기
Morawska, L., and Zhang, J. (2002). Combustion sources of particles. 1. Health relevance and source signatures, Chemosphere, 49(9), 1045-1058.

상세보기
Sang-Nourpour, N., and Olfert, J. S. (2019). Calibration of optical particle counters with an aerodynamic aerosol classifier, Journal of Aerosol Science, 138, 105452.

상세보기
Yoon, H. J., Shuai, J. F., Kim T. S., Seo J. K., Jung D. Y., Ryu, H. S., and Yang W. H. (2017). Microenvironmental time-activity patterns of weekday and weekend on Korean adults, Journal of Odor and Indoor Environment, 16(2), 182-186.

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증