[논문]수영장 활동공간 내 유해인자 노출특성 연구

이윤국; 김난희; 최영섭; 김선정; 박주현; 강유미; 배석진; 서계원; 김종민

doi:10.5668/jehs.2020.46.2.150

수영장 활동공간 내 유해인자 노출특성 연구
Characteristics of Exposure Distribution to Hazard Factors in Indoor Swimming Pool Activity Areas in Gwangju 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.46 no.2, 2020년, pp.150 - 158

이윤국 (광주광역시보건환경연구원) , 김난희 (광주광역시보건환경연구원) , 최영섭 (광주광역시보건환경연구원) , 김선정 (광주광역시보건환경연구원) , 박주현 (광주광역시보건환경연구원) , 강유미 (광주광역시보건환경연구원) , 배석진 (광주광역시보건환경연구원) , 서계원 (광주광역시보건환경연구원) , 김종민 (광주광역시보건환경연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

Objective: This study is designed to measure the concentration of DBPs (disinfection by-products) in pool water and in air and to estimate the carcinogenic potential through the evaluation of inhalation exposure. Methods: The subjects were six indoor swimming pools with many users in Gwangju. Samples of pool water and indoor air were taken every one month from August 2018 to August 2019 and analyzed for eight swimming pool standards. Three-liter air samples were collected and the VOCs were analyzed using GC/MS directly connected to thermal desorption. Results: pH was 6.8-7.5 and the concentration of free residual chlorine in pool water was 0.40-0.96 ?/ℓ. Physicochemical test items such as KMnO4 consumption and heavy metal items such as Aluminum met existing pool hygiene standards. No VOC materials were detected except for the DBPs. The concentration of THMs in the pool water was 11.05-41.77 ㎍/L and the THMs mainly consist of Chloroform (63-97%) and BDCM (3-31%). The concentration of indoor air THMs is 13.24-32.48 ㎍/㎥ and consists of Chloroform. The results of carcinogenic assessment of chloroform in the indoor swimming pool via inhalation exposure were 2.0 to 6.4 times higher than the 'acceptable risk level' suggested by the US EPA. Conclusions: The concentration of THMs in the pool water is 11.05-41.77 ㎍/L, most of which is chloroform. In addition, the concentration of indoor air THMs is 13.24-32.48 ㎍/㎥. The result of carcinogenic assessment of chloroform was 2.0 to 6.4 times higher than the 'acceptable risk level' suggested by the US EPA.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Information of indoor swimming pool
표 Table 2. Analytical methods and instruments for each item
표 Table 3. The analysis conditions of GC/MS for volatile organic compounds on swimming pool water
표 Table 4. The analysis conditions of TD and GC/MS for THMs on swimming pool indoor air
표 Table 5. Water quality of indoor swimming pool (unit: mg/L except pH, Turbidity, E. coli)
표 Table 6. The concentrations of DBPs in swimming pool water at each sites (unit: μg/L)
표 Table 7. The concentrations of DBPs in swimming pool indoor air at each sites (unit: μg/m³)
그림 Fig. 1. The concentration of THMs in swimming pool water and indoor air at each sites
표 Table 8. The cancer risk from chloroform at indoor swimming pools air at each sites

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 광주광역시에 위치한 6곳의 수영장을 대상으로 수영장 수영조 욕수 내 소독부산물 농도와 수영장 내 실내공기질 중 소독부산물 농도를 파악하고, 호흡에 의한 노출위험을 평가하여 발암가능성을 추정하였다. 이를 통해 실내수영장 이용자에게 쾌적하고 위생적으로 안전한 환경이 확보되도록 수영조 욕수 수질 및 수영장 내 실내공기질 관리를 위한 기초자료로 제공하고자 한다.
본 연구는 광주광역시에 위치한 6곳의 실내 수영장을 대상으로 수영장 욕조수 내 소독부산물 농도와 수영장 내 공기중 소독부산물 농도를 파악하였으며 THMs의 호흡으로 인한 위해성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 수영장 내 실내공기질 중 THMs 농도를 이용하여 호흡에 의한 발암가능성을 평가하였다. 미국 환경청(US EPA)의 발암잠재력(carcinogenic slope factor)을 이용하였으며, 아래의 모델식을 사용하여 추정하였다.
따라서 본 연구는 광주광역시에 위치한 6곳의 수영장을 대상으로 수영장 수영조 욕수 내 소독부산물 농도와 수영장 내 실내공기질 중 소독부산물 농도를 파악하고, 호흡에 의한 노출위험을 평가하여 발암가능성을 추정하였다. 이를 통해 실내수영장 이용자에게 쾌적하고 위생적으로 안전한 환경이 확보되도록 수영조 욕수 수질 및 수영장 내 실내공기질 관리를 위한 기초자료로 제공하고자 한다.
환기는 염소 등 소독제 냄새를 제거하고 온·습도를 일정하게 유지하여 이용자에게 쾌적한 실내공기를 제공하기 위한 것이다.

제안 방법

발암력은 평균 체중의 건강한 성인이 어떤 화학물질의 단위노출량으로 오염된 환경매체(물, 공기, 식품 등)를 기대수명 기간 동안 접촉하였을 경우 그로 인해 발생 가능한 초과발암확률의 95% 상한값으로 저농도 노출 시 암발생과의 직선 상관식의 기울기를 의미한다.⁹⁾ 선행 연구에 의하면 수영하는 동안 수영조 욕수의 직접 섭취나 피부 흡수를 통한 인체 영향은 낮은 것으로 나타나,⁴⁾ 본 연구에서는 호흡에 의한 영향만을 고려하여 인체 노출량을 평가하였다. 브로모디클로메탄과 디브로모클로로메탄의 대한 발암잠재력은 호흡에 의한 계수가 없으므로 클로로포름(SF_inhalation 8.
미국 환경청(US EPA)의 발암잠재력(carcinogenic slope factor)을 이용하였으며, 아래의 모델식을 사용하여 추정하였다.⁹⁾ 체중, 연령, 노출시간 등 노출평가에 필요한 계수들은 한국 노출계수 핸드북을 참고하여 인체노출 평가를 수행하였다.¹⁰⁾
9999%)가 100 mL/min로 흐르는 조건하에서 320oC에서 2~3시간 동안 전처리하여 사용하였다. 공기포집 후 흡착관은 PTFE 패럴을 이용하여 밀봉 후 운반하고, 즉시 분석하였다.
본 연구에서는 실내 수영장 중간지점의 양쪽에서 포집한 시료를 각각 분석하여 평균농도를 구하였다. 조사대상 수영장 실내공기중 클로로포름, 브로모디클로로메탄, 디브로모클로로메탄, 브로모포름 그리고 전체 THMs의 평균 농도는 Table 7과 같다.
수영장별로 매월 채수 및 공기포집을 동시에 실시하였다. 수영조 욕수는 표층 5곳을 채수하여 혼합 후 무균 채수병에 2L를 채취하였으며, 먹는물수질공정시험기준에 따라 수소이온농도, 탁도, 과망간산칼륨소비량, 유리잔류염소, 대장균군, 비소, 수은, 알루미늄과 온도(수영조 욕수 및 실내공기)를 측정하였다(Table 2).
수영장별로 매월 채수 및 공기포집을 동시에 실시하였다. 수영조 욕수는 표층 5곳을 채수하여 혼합 후 무균 채수병에 2L를 채취하였으며, 먹는물수질공정시험기준에 따라 수소이온농도, 탁도, 과망간산칼륨소비량, 유리잔류염소, 대장균군, 비소, 수은, 알루미늄과 온도(수영조 욕수 및 실내공기)를 측정하였다(Table 2).
실내공기 포집은 수영장 중간지점의 양쪽에서 VOC 시료채취기(Sibata Σ-30, Japan)를 사용하여 stainless steel Tenax 흡착관(1/4 inch O.D.×3 1/2 inch long)에 0.1 mL/min으로 30분 동안 채취하였다.
휘발성유기화합물 분석은 열탈착장치(TD: Thermal Desorption, Markes, U.K)가 직접 연결된 가스크로 마토그래피/질량분석기(6890N, Agilent, USA)시스템을 사용하였으며, 운전조건은 Table 3과 4와 같다.

대상 데이터

광주광역시에 소재하고 있는 수영장 6곳을 대상으로 2018년 8월부터 2019년 8월까지 11회(2019년 7월 제외)를 조사하였으며, 수영장별로 보수공사, 방학, 정기휴일 등 시설휴관에 따라 조사횟수는 차이가 있다. 현장제조염소 방식으로 소독하는 수영장 1개소(SP 1), 제품화된 차아염소산나트륨을 사용하는 수영장 5개소(SP 2~SP 6)로 구분하였으며, Table 1에 수영장의 정보를 나타냈다.
광주광역시에 소재하고 있는 수영장 6곳을 대상으로 2018년 8월부터 2019년 8월까지 11회(2019년 7월 제외)를 조사하였으며, 수영장별로 보수공사, 방학, 정기휴일 등 시설휴관에 따라 조사횟수는 차이가 있다. 현장제조염소 방식으로 소독하는 수영장 1개소(SP 1), 제품화된 차아염소산나트륨을 사용하는 수영장 5개소(SP 2~SP 6)로 구분하였으며, Table 1에 수영장의 정보를 나타냈다.

이론/모형

본 연구에서는 수영장 내 실내공기질 중 THMs 농도를 이용하여 호흡에 의한 발암가능성을 평가하였다. 미국 환경청(US EPA)의 발암잠재력(carcinogenic slope factor)을 이용하였으며, 아래의 모델식을 사용하여 추정하였다.⁹⁾ 체중, 연령, 노출시간 등 노출평가에 필요한 계수들은 한국 노출계수 핸드북을 참고하여 인체노출 평가를 수행하였다.

성능/효과

1. 수영장 욕조수 pH는 6.8~7.5이었으며, 유리잔류염소는 0.40~0.96의 범위로 나타났고, KMnO4 소비량, 탁도, 알루미늄 등 중금속 항목은 수영장 위생 기준에 적합하였으며, 소독부산물을 제외한 다른 휘발성유기화합물질은 모두 검출되지 않았다.
12) 수영장 수영조 욕수의 가장 높은 THMs 농도를 나타낸 SP 2 수영장은 41.77±19.15 μg/L, SP 6 수영장은 41.48±25.39 μg/L였으며, 가장 낮은 값을 나타낸 SP 5 수영장의 THMs의 농도는 11.05±6.23 μg/L이었다.
2. 수영장 수영조 욕수 온도는 26~29oC, 실내 온도는 27~30oC였으며, 수영장 욕조수의 THMs의 농도는 최저 11.05 μg/L에서 최고 41.77 μg/L의 범위였다.
3. 수영장내 공기중 THMs의 농도는 최저 13.24μg/m3에서 최고 32.48 μg/m3의 범위였다.
4. 한국 노출계수 핸드북에서 제시한 노출계수를 이용하여 호흡으로 인한 클로로포름에 대한 발암성 평가는 미국 환경청이 제시한 수용할 수 있는 위험수준(acceptable risk level)보다 2.0~6.4배 정도 높았다.
또한 THMs 중에서 클로로포름의 농도가 가장 높았고, 브로모디클로로메탄, 디브로모클로로메탄의 순으로 나타났으며, 브로모포름은 모든 지점에서 검출되지 않은 것으로 나타났다.⁸⁾ 따라서 THMs 농도는 본 연구결과와 비교하면 다소 높은 농도를 보였다. 하지만 이 연구는 실내수영장 1곳을 대상으로 겨울철인 12월에 이틀 동안 측정한 결과를 나타낸 것으로 낮은 온도, 이용객의 감소 등을 고려하면 본 연구와 직접 비교하는 것은 다소 어려움이 있다.
48 μg/m³의 범위였다. THMs 구성은 대부분 클로로포름(54~97%)이었으며, 브로모디클로로메탄, 디브로모클로로메탄의 순서였으며, 브로모포름은 검출되지 않았다.
THMs 구성은 대부분 클로로포름(63~97%)이었으며, 브로모디클로로메탄(3~31%), 디브로모클로로메탄(0~14%)의 순서로 나타났으며, 브로모포름은 모든 수영장에서 검출되지 않았다. Lee 등(2006)⁴⁾, Jeon 등(2007)⁵⁾, E Righi 등(2014)¹⁵⁾의 선행 연구들 역시 클로로포름이 대부분이었으며, 브로모디클로로메탄 등 다른 소독부산물의 구성비율도 비슷한 결과를 나타냈다.
THMs 구성은 대부분 클로로포름(63~97%)이었으며, 브로모디클로로메탄(3~31%), 디브로모클로로메탄(0~14%)의 순서로 나타났으며, 브로모포름은 검출되지 않았다.
Table 5와 같이 유리잔류염소, 과망간산칼륨소비량, 탁도 등 수영장별 욕수 수질은 큰 차이가 없고 특히 소독방법에 따른 THMs 생성량과의 상관성을 파악하기가 어려운 것으로 보이며, 각각 수영장의 월별 또는 계절별 농도는 큰 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 또한 수질관리 방식의 차이 및 이용객 현황 등을 고려하면 소독방법의 차이만으로 THMs의 발생농도를 직접 비교하여 평가하는 것은 다소 어려움이 있다.
가장 높은 값을 나타낸 SP 3 수영장은 32.48±15.63 μg/m3였으며, SP 1 수영장은 28.90±38.93 μg/m3로 나타났으며, 가장 낮은 값을 보인 SP 5 수영장의 농도는 13.24±11.71 μg/m3으로 수영장에 따라 최고 2.5배나 차이를 보였다.
C였다. 그리고 pH는 6.9~7.5, 탁도는 0.04~0.78 NTU, 과망간산칼륨소비량은 1.1~2.4mg/L, 유리잔류염소는 0.63~0.79 mg/L, 대장균군은 불검출, 중금속인 비소(As)와 수은(Hg)은 불검출이었으며, 알루미늄(Al)은 0.02~0.17 mg/L로 나타나 연구대상 수영장은 모두 수영장 수영조 욕수 수질기준에 적합하였다(Table 5). Jo 등(2015)이 조사한 광주광역시에 소재한 수영장 수질조사 결과에서 유리잔류염소 농도는 80회 측정 중 10회가 수영장 수영조욕수 수질기준인 1.
93 μg/L의 농도를 보였다. 그리고 디브로모클로로메탄은 미량 검출되었으며, 브로모포름은 모두 불검출된 것으로 조사하였다.⁴⁾ 또한 Jeon 등(2007)이 부산시내 20개소 수영장의 소독부산물 특성연구에 의하면 THMs의 평균 농도는 21.
1 μg/m³)였다. 또한 THMs 중에서 클로로포름의 농도가 가장 높았고, 브로모디클로로메탄, 디브로모클로로메탄의 순으로 나타났으며, 브로모포름은 모든 지점에서 검출되지 않은 것으로 나타났다.⁸⁾ 따라서 THMs 농도는 본 연구결과와 비교하면 다소 높은 농도를 보였다.
본 연구에서는 같은 공간의 양쪽 지점에서 동일한 시간에 측정한 오염물질의 농도는 서로 차이가 있었으며, 특히 2018년 10월과 2019년 4월에 측정한 SP 2와 2019년 3월 SP 6 수영장의 공기질 농도는 최고 3배까지 차이가 발생한 결과를 보면 동일한 공간 내에서도 측정지점에 따라 농도가 달라 환기의 영향은 크다고 할 수 있다. 본 연구에서 조사한 환기방식은 수영장에 따라 차이가 있지만 주로 한쪽 벽면에서 급기된 공기가 맞은 편 벽면 쪽의 배기구를 통해 배출되거나, 천장에서 공급되고 바닥에 설치된 배기구를 통해 배출되는 형태로 이루어져 환기 방식이나 환기 용량, 환기 주기에 따라 실내 수영장내 오염물질의 농도는 크게 달라지는 것을 알 수 있다.
또한 직접 오염물질을 포집하여 외부로 배출하는 국소배기장치와는 달리 전체 환기의 경우 외부에서 공기를 공급하여 실내 유해물질의 농도를 희석시키는 방식을 이용한다. 본 연구에서는 같은 공간의 양쪽 지점에서 동일한 시간에 측정한 오염물질의 농도는 서로 차이가 있었으며, 특히 2018년 10월과 2019년 4월에 측정한 SP 2와 2019년 3월 SP 6 수영장의 공기질 농도는 최고 3배까지 차이가 발생한 결과를 보면 동일한 공간 내에서도 측정지점에 따라 농도가 달라 환기의 영향은 크다고 할 수 있다. 본 연구에서 조사한 환기방식은 수영장에 따라 차이가 있지만 주로 한쪽 벽면에서 급기된 공기가 맞은 편 벽면 쪽의 배기구를 통해 배출되거나, 천장에서 공급되고 바닥에 설치된 배기구를 통해 배출되는 형태로 이루어져 환기 방식이나 환기 용량, 환기 주기에 따라 실내 수영장내 오염물질의 농도는 크게 달라지는 것을 알 수 있다.
⁸⁾ 이와 같이 THMs의 발생, 확산, 정체, 소멸 등 오염물질의 거동 메커니즘은 여러 가지 환경변수에 의해 영향을 받을 수 있어 단정하기는 어렵다. 실내 수영장내 공기중 THMs 구성은 수영장 욕수 결과와 마찬가지로 대부분 클로로포름이었으며 브로모디클로로메탄, 디브로모클로로메탄의 순서로 나타났으며, 브로모포름은 검출되지 않았다.
연구결과에 의하면 남성의 경우 2.0×10−6~5.2×10−6, 여성의 경우 2.5×10−6 ~6.4×10−6으로 나타나, 100만명 당 2.0~6.4명(남성 2.0~5.2명, 여성 2.5~6.4명)으로 WHO 허용위해수준(발암가능성이 100만명 당 1명)을 초과한 것으로 나타났다.

후속연구

그리고 유해물질 노출에 따른 발암성 평가는 개인의 건강상태, 수영 습관, 유전적 특성 등에 따라 다양한 차이가 발생할 수 있음을 고려해야 한다.⁸⁾ 또한 평균 체중의 건강한 성인을 대상으로 노출계수를 적용한 위해성 평가이므로 상대적으로 유해인자에 취약한 어린이, 노약자 등 민감 계층에 대해 구별된 위해성 평가가 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	환기란?	이는 실내수영장 내 환기의 영향으로 볼 수 있다. 환기는 염소 등 소독제 냄새를 제거하고 온·습도를 일정하게 유지하여 이용자에게 쾌적한 실내공기를 제공하기 위한 것이다. 대부분 수영장의 환기방식은 자연환기만으로는 적절한 환기량을 얻을 수 없으므로 송풍기를 이용한 기계적인 방법을 통해 환기를 하게 된다.
	수영장에서 실제 호흡량을 고려한 위해성을 평가하는 것이 중요한 이유는?	기 수행된 수영장 내 실내공기질에 대한 연구는 1회 또는 단기간 동안 측정하거나 짧은 측정횟수로 인해7,8) 수영장 내 실내공기질의 정확한 실태파악이 어려운 실정이다. 또한 수영하는 경우 일상적인 휴식보다 10~12배 정도, 일반 작업보다 6~7배 정도 많은 호흡량이 필요하므로 호흡량이 증가함에 따라 유해물질의 인체 흡입량도 늘어나므로 이용자들의 건강보호를 위해 실제 노출정도를 평가하고 실제 호흡량을 고려한 위해성을 평가하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
	본 연구에서 THMs 평균농도를 이용한 발암성평가 결과의 한계점은?	4명)으로 WHO 허용위해수준(발암가능성이 100만명 당 1명)을 초과한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 노출빈도(주 3회)와 노출지속시간(30년)으로 가정하여 보수적인 노출계수를 적용하여 계산하였으므로 실제로는 노출정도가 다소 과장되어 평가될 수 있다. 그리고 유해물질 노출에 따른 발암성 평가는 개인의 건강상태, 수영 습관, 유전적 특성 등에 따라 다양한 차이가 발생할 수 있음을 고려해야 한다.8) 또한 평균 체중의 건강한 성인을 대상으로 노출계수를 적용한 위해성 평가이므로 상대적으로 유해인자에 취약한 어린이, 노약자 등 민감 계층에 대해 구별된 위해성 평가가 필요할 것으로 사료된다.

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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].

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