[논문]시간활동양상에 따른 주택의 시간대별 실내·실외 초미세먼지 농도비

박진현; 김은채; 최영태; 류현수; 김순신; 우병렬; 조만수; 양원호

doi:10.5668/jehs.2020.46.5.504

시간활동양상에 따른 주택의 시간대별 실내·실외 초미세먼지 농도비
Indoor to Outdoor Ratio of Fine Particulate Matter by Time of the Day in House According to Time-activity Patterns 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.46 no.5, 2020년, pp.504 - 512

박진현 (대구가톨릭대학교 산업보건학과) , 김은채 (대구가톨릭대학교 산업보건학과) , 최영태 (대구가톨릭대학교 산업보건학과) , 류현수 (대구가톨릭대학교 산업보건학과) , 김순신 (대구가톨릭대학교 산업보건학과) , 우병렬 (대구가톨릭대학교 산업보건학과) , 조만수 (대구가톨릭대학교 산업보건학과) , 양원호 (대구가톨릭대학교 산업보건학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Objective: The purpose of this study was to evaluate the indoor to outdoor ratio (I/O ratio) of time activity patterns affecting PM2.5 concentrations in homes in Korea through a simulation. Methods: The time activity patterns of homemakers were analyzed based on the 'Time-Use Survey' data of the National Statistical Office in 2014. From September 30 to October 2, 2019, the experimenter lived in multifamily housing located in Guro-gu, Seoul. The I/O ratio of PM2.5 concentration was measured by installing sensor-based instruments. Results: The average indoor and outdoor PM2.5 concentrations during the three days were 33.1±48.9 and 45.9±25.3 ㎍/㎥, respectively. The average I/O ratio was 0.75±0.60. The indoor concentration tended to increase when PM2.5 source activity such cooking and cleaning was present and outdoor PM2.5 was supplied through ventilation. Conclusions: This study could be used as basic data for estimating indoor PM2.5 concentrations with personal activity pattern and weather conditions using outdoor concentrations.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. The percentage of time spent at home, and rate of activity of cooking, cleaning and arrangement of housewives
표 Table 1. Activity and condition in relation to cooking during active simulation period
표 Table 2. Time spent in house and activity of cooking, cleaning and arrangement of housewives (hour)
표 Table 3. Hourly variation of indoor to outdoor PM_2.5 concentration ratio by the time of day
그림 Fig. 2. Indoor and outdoor concentration and indoor to outdoor ratio of PM2.5 over time
표 Table 4. Indoor and outdoor concentration and indoor to outdoor PM2.5 concentration ratio
그림 Fig. 3. Regression analysis between indoor and outdoor PM_2.5 concentrations
표 Table 5. Variation of air concentrations and indoor to outdoor ratio according to the activity of housewives
표 Table 6. Variation of air concentrations and indoor to outdoor ratio by usage of oil during cooking
표 Table 7. Variation of air concentrations and indoor to outdoor ratio by weather condition

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 주택에서의 재실자의 행위 및 기상 조건에 따른 PM_2.5 농도의 시간대별 I/O ratio를 산출하고자 하였다. 3일간 서울시 전업주부의 대표적인 시간활동양상을 재현하며 주택에서 1시간 단위의PM_2.
본 연구의 목적은 우리나라 일반 주택에서 PM2.5 농도에 영향을 미치는 표준화된 시간활동양상을 실제 모의(active simulation)하여 행위에 따른 시간대별 I/O ratio를 평가하는 것이다.

제안 방법

5 모니터링 장비이다.¹⁸⁾ MicroPEM은 0.5 L/min의 유량으로 72시간 동안 연속으로 측정하였으며, PM_2.5 농도는 10초 간격으로 수집되었고, 측정한 PM_2.5 농도는 시간활동양상과의 비교를 위하여 10분 간격으로 평균하였다.
5 농도의 시간대별 I/O ratio를 산출하고자 하였다. 3일간 서울시 전업주부의 대표적인 시간활동양상을 재현하며 주택에서 1시간 단위의PM_2.5 농도 I/O ratio를 평가하였다. 측정 3일 동안전체 평균 실내 및 실외 PM_2.
2019년 9월 30일부터 10월 2일까지 실험자는 서울시 구로구에 위치한 공동주택에서 생활하였다. PM_2.5 농도의 I/O ratio는 공동주택의 실내 및 실외에 MicroPEM (RTI International, NC, USA)을 각1대씩 설치하여 측정하였다. 실외는 베란다의 개방된 창문 앞에 설치하였고, 실내는 거실에 설치하였다.
5 농도를 실시간으로 연속 측정하여 I/O ratio를 1시간단위로 산출함으로써 대표성이 낮다는 한계점이 존재할 수 있다. 그러나 통계청의 전업주부를 대상으로 시간활동과 행위의 표준값을 모의실험하여 시간대별 농도 변이 및 I/O ratio 값을 제시하였다. 추후일반 주택을 대상으로 장기간 연속 측정이 요구되겠지만, 개인공간의 주택 실내ㆍ외의 실시간 농도 측정의 어려움을 고려할 때 실외 농도값을 이용하여 주택의 실내 농도를 추정할 수 있는 방안을 제시하였다는 것에 의의가 있다.
음식준비 시에는 모두 가스렌지(gas range)를 이용하여 조리하였다. 또한 실험 셋째 날에는 강우로 인하여 실외 PM_2.5 농도가 감소하여 비가 오지 않은 날과의 I/O ratio를 비교하였다(Table 1).
^16,17) 음식준비는 식사준비(D120)와 간식·비일상적 음식만들기(D140)를 대상으로 하였으며, 조리에 해당하지 않는 설거지·식후정리(D160)및 음식 관련 서비스 받기(D180)는 제외하였다. 또한 청소 및 정리의 경우 쓰레기 버리기(D360)를 제외한 청소(D320)와 정리(D340)만을 분석하였다.
시간활동양상 분석결과와 동일한 시간 동안 음식준비와 청소 및 정돈을 재현하였으며(active simulation), 음식준비의 특성에 따른 차이를 확인하기 위하여 첫날에는 식용유를 이용한 음식준비(군만두), 둘째날과 셋째 날에는 동일한 시간 동안 식용유를 사용하지 않는 토스트와 라면 등을 조리하였다. 음식준비 시에는 모두 가스렌지(gas range)를 이용하여 조리하였다.
조리 시 식용유 사용 여부에 따른 I/O ratio 분석결과를 확인하기 위하여 식용유를 사용한 첫째 날 저녁 음식준비와, 사용하지 않은 첫째날 아침, 둘째날 점심, 그리고 저녁 식사 준비로 나누어 차이를 비교하였다(Table 6). 셋째 날은 강수로 인하여 I/O ratio에 영향을 받을 수 있기 때문에 제외하였다.
주택에서 PM_2.5 발생과 관련된 조리 및 청소 등을 포함한 전업주부의 시간활동양상은 통계청의 2014년 생활시간조사 결과를 활용하여 분석하였다.¹⁵⁾ 총32,427개의 평일 데이터 중 서울시에 거주하고, 조사 당시 근무 또는 수학 중이지 않으며, ‘일을 하지 않은 주된 이유’는 ‘자녀보육’ 또는 ‘가사’를 선택한19~64세의 기혼 또는 이혼 상태의 여성 397명의 데이터를 추출하였다.
Table 7은 강수에 따른 실내ㆍ실외 농도 및 I/O ratio를 제시하였다. 측정 셋째날 오전 9시부터 비가 왔으며, 둘째날 오전 9시부터 자정까지와, 셋째날 오전 9시부터 자정까지를 비교하였다. ANOVA 분석 결과 강수 여부에 따른 실내·실외 농도 및 I/O ratio모두 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.

대상 데이터

15) 총32,427개의 평일 데이터 중 서울시에 거주하고, 조사 당시 근무 또는 수학 중이지 않으며, ‘일을 하지 않은 주된 이유’는 ‘자녀보육’ 또는 ‘가사’를 선택한19~64세의 기혼 또는 이혼 상태의 여성 397명의 데이터를 추출하였다.
2019년 9월 30일부터 10월 2일까지 실험자는 서울시 구로구에 위치한 공동주택에서 생활하였다. PM_2.
서울시 전업주부 397명의 시간활동양상을 분석하여 전업주부의 시간대별 집에서의 재실율과 하루 중음식준비와 청소 및 정리의 각 시간별 비율을 Fig. 1에 나타내었다. 전업주부의 1일 중 집 재실율은 1:00부터 4:30까지 99.
통계청의 생활시간조사에서 행위분류 코드 중 PM2.5 발생에 영향을 미치는 음식준비(D1)와 청소 및 정리(D3)를 선정하였다.

데이터처리

시간에 따른 PM_2.5의 I/O 농도비 변화를 파악하기 위하여 I/O ratio를 시간별 평균으로 분석하였으며, 실내의 PM_2.5 농도에 영향을 줄 수 있는 전업주부의행위와 실외 PM_2.5 농도에 영향을 줄 수 있는 강수 등의 조건에 따라 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance, ANOVA)을 수행하였다. 모든 통계적 분석은 SPSS (ver.

성능/효과

10분 간격으로 분류된 3일간의 실험 기간 중(n=432) 음식준비와 청소 및 정리는 각270분과 180분이었으며, 행위에 따른 실외 농도의차이는 통계적으로 유의하지 않았으나(p=0.063) 실내 농도 및 I/O ratio는 모두 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.001).
31 hr와 유사하였다.¹⁹⁾ 전업주부는 집에서 보내는 시간이 다른 인구집단에 비해 상대적으로 많으며, 음식준비 등으로 인해 발생하는 PM_2.5에 직접적으로 노출될 수 있기 때문에 집에서의 PM_2.5 노출에 따른 건강영향이 높을 수 있다.²⁰⁾
2) 세계보건기구(World Health Organization, WHO)와 Di 등은 PM2.5의 농도가 10 µg/m3 상승할 때마다 심폐질환으로 인한 사망률의 위해도가 6~13% 증가한다고 발표하였다.
23) 중국의 경우 주택에서 측정한 PM2.5의 평균 I/O ratio는 0.73±0.54로 본 연구와 유사하게 나타났다.
5의 발생원이며, 청소로 인한 침적먼지의 비산도 주요한 발생원으로 알려져 있다.⁵⁾ 따라서 주택에서의 PM_2.5 농도는 재실자의 행위의 영향을 받을 수 있다. 사람은 1일 중 대략 60% 이상의 시간을 집에서 보내기 때문에 주택에서의 PM_2.
날짜별 PM_2.5의 I/O ratio는 둘째날, 셋째날, 첫째날 순으로 나타났는데, 둘째날의 경우 일반 주택 등에서의 선행연구와 유사하게 나타났으며, 강수로 인해실외 PM_2.5 농도가 감소하였던 셋째날과 식용유를 이용한 조리로 인해 실내 PM_2.5 농도가 증가하였던 첫째 날에는 I/O ratio가 상승하는 것이 관측되었다. Lee 등(2001)이 식당의 실내 PM_2.
실내와 실외 PM2.5 농도의 회귀분석 결과에서 강력한 실내 발생원인 식용유를 이용한 조리가 없었던 둘째날과 셋째날에는 각 0.579와 0.782로 나타났으며, 실내 PM2.5 농도가 높을 때 실내 및 실외의 PM2.5 농도의 관계가 낮은 것으로 나타났다.
음식준비 시에 I/O ratio의 농도가 상승(peak)하는 것이 관측되었으며, 식용유를 이용한조리 시에는 더욱 크게 상승하였다. 실험 3일 차 오전 9시부터 강수가 시작됨에 따라 실외 PM_2.5 농도가 감소하였으며, I/O ratio는 증가하였다.
일반적으로 실내 발생원이 없는 건물에서의 PM2.5의 I/O ratio는 1 미만이지만, 본 연구결과에서 PM2.5농도의 평균 I/O ratio는 0.75±0.60로 나타났다.
전업주부의 시간활동양상 분석 결과, 하루 약 80%(19.20±3.31 hr)를 주택에서 보내는 것으로 나타났다.
60이었다. 조리 및 청소 등으로 실내 PM_2.5발생원이 존재할 때, 그리고 실외 PM_2.5이 환기를 통해 유입될 때 실내농도가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 시간대별 실외 PM_2.
측정 3일 동안전체 평균 실내 및 실외 PM2.5 농도는 각각 33.1±48.9, 45.9±25.3 µg/m3 이었으며, 평균 PM2.5 농도 I/O ratio는 0.75±0.60이었다.
행위에 따른 PM_2.5의 실내 및 실외농도와 I/O ratio분석 결과 실외농도는 통계적으로 유의한 차이가 없었던 반면, I/O ratio는 유의한 차이가 있음을 나타내어 실내 활동이 I/O ratio에 영향을 미친 것을 확인할 수 있었다. 기존 보고서에 따르면 PM_2.

후속연구

또한 향후 실내에서 PM2.5 농도를 급격하게 상승시킬 수 있는 행위들에 대한 조사가 필요하다.
본 연구는 비교적 짧은 기간 동안 실내외 PM2.5 농도를 실시간으로 연속 측정하여 I/O ratio를 1시간단위로 산출함으로써 대표성이 낮다는 한계점이 존재할 수 있다.
5이 환기를 통해 유입될 때 실내농도가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 시간대별 실외 PM_2.5 농도값을 이용하여 주택실내의 PM_2.5 농도를 추정할 때 이용할 수 있으며, 역학연구 및 위해성평가에서 인구집단의 PM_2.5 노출평가시 주택실내의 농도 측정이 현실적으로 어려울 때 이용할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	주요 실내 오염물질로는 어떤 것들이 있는가?	적절히 환기가 이루어지지 않은 공간 내에서 오염된 공기가 내부순환하게 되면 공기오염물질의 농도가 상승할 수 있어 실내공기는 실외 대기오염보다 더 큰 문제를 유발할 수 있다.1) 주요 실내 오염물질로는 미세먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, 이산화질소, 중금속, 석면, 휘발성 유기화합물, 라돈 등이 있다.
	노출평가 측면에서 실내공기질의 중요성이 증가하고 있는 이유는 무엇인가?	공기오염물질로 인한 건강영향을 고려할 때 사람들은 실내환경에서 대부분의 시간을 보내기 때문에 노출평가 측면에서 실내공기질의 중요성이 증가하고 있다. 적절히 환기가 이루어지지 않은 공간 내에서 오염된 공기가 내부순환하게 되면 공기오염물질의 농도가 상승할 수 있어 실내공기는 실외 대기오염보다 더 큰 문제를 유발할 수 있다.
	주택에서의 PM2.5 농도는 재실자의 행위의 영향을 받을 수 있는 이유는 무엇인가?	주택의 실내환경은 조리 등으로 인한 연료의 연소가 주요한 PM2.5의 발생원이며, 청소로 인한 침적먼지의 비산도 주요한 발생원으로 알려져 있다.5) 따라서 주택에서의 PM2.

참고문헌 (28)

Choe Y, Heo J, Park J, Kim E, Ryu H, Kim DJ, et al. Evaluation of carbon dioxide concentrations and ventilation rates in elementary, middle, and high schools. J. Environ. Health Sci. 2020; 46(3): 344-352.
International Agency for Reseach on Cancer (IARC). IARC Monographs Vol. 109: Outdoor air pollution. 2015 Available from https://www.iarc.fr/wp-content/uploads/2018/07/pr221_E.pdf [accessed 11 October 2015].
World Health Organization. Health effects of particulate matter. 2013. Available from http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0006/189051/Healtheffects-of-particulate-matter-final-Eng.pdf [accessed 11 October 2015].
Di Q, Wang Y, Zanobetti A, Wang Y, Koutrakis P, Choirat C, et al. Air pollution and mortality in the Medicare population. New England Journal of Medicine. 2017; 376: 2513-2522.

상세보기
Nadali A, Arfaeinia H, Asadgol Z, Fahiminia M. Indoor and outdoor concentration of $PM_{10}$ , $PM_{2.5}$ and $PM_{1}$ in residential building and evaluation of negative air ions (NAIs) in indoor PM removal. Environ Pollut Bio. 2020; 32(1): 47-55.
Yang W, Lee K, Park K, Yoon C, Son B, Jeon J, et al. Microenvironmental time activity patterns of weekday and weekend on Korean. Journal of Korean Society for Indoor Environment. 2009; 6(4): 267-274.
Hwang Y, Lee K, Contribution of microenvironments to personal exposures to $PM_{10}$ 0 and $PM_{2.5}$ in summer and winter. Atmospheric Environment. 2018; 175: 192-198.

상세보기
Burke J, Zufall M, Ozkaynak H. A population exposure model for particulate matter: case study results for $PM_{2.5}$ in Philadelphia, PA. J Expo Anal Environ Epidemiol. 2001; 11: 470-489.

상세보기
Leung D. Outdoor-indoor air pollution in urban environment: challenges and opportunity. Front. Environ. Sci. 2015; 2: 1-7.

상세보기
Diapouli E, Chaloulakou A, Koutrakis P. Estimating the concentration of indoor particles of outdoor origin: a review. J. Air Waste Manag. Assoc. 2013; 63(10): 1113-1129.

상세보기
Park J, Ryu H, Kim E, Choe Y, Heo J, Lee J, et al. Assessment of $PM_{2.5}$ population exposure of a community using sensor- based air monitoring instruments and similar time-activity groups. Atmos. Pollut. Res. In press
Yang W, Park J, Cho M, Lee C, Lee J, Lee C. Environmental health surveillance system for a population using advanced exposure assessment. Toxics. In press
Bo M, Salizzoni P, Clerico M, Buccolieri R. Assessment of indoor-outdoor particulate matter air pollution: A review. Atmosphere. 2017; 8: 1-18.
Chen C, Zhao B. Review of relationship between indoor and outdoor particles: I/O ratio, infiltration factor and penetration factor. Atmospheric Environment. 2011; 45: 275-288.

상세보기
Statistics Korea. Time-Use Survey. 2014.
Huang Y, Chen H, Han B, Liu C, Chuang H, Lin L et al. Personal exposure to household particulate matter, household activities and heart rate variability among housewives. PLoS One. 2014; 9: 1-5.
Massey D, Kulshrestha A, Masih J, Taneja A. Seasonal trends of $PM_{10}$ , $PM_{5.0}$ , $PM_{2.5}$ & $PM_{1.0}$ in indoor and outdoor environments of residential homes located in North-Central India. Build. Environ. 2012; 47: 223-231.

상세보기
Cho S, Chartier R, Mortimer K, Dherani M, Tafatatha T. A personal particulate matter exposure monitor to support household air pollution exposure and health studies. 2016 IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC), Seattle, WA, 2016; 817-818.
Lee H, Lee S, Lee B, Heo J, Kim S, Yang W. Estimation of personal exposure to air pollutants for housewives using time activity pattern and evaluating air quality of microenvironments, Journal of Odor and Indoor Environment. 2014; 13(3): 159-167.
Dou C, Zhang J, Qi C. Cooking oil fume-derived $PM_{2.5}$ induces apoptosis in A549 cells and MAPK/ NF- ${\kappa}B$ /STAT1 pathway activation. Environ. Sci. Pollut. Res. 2018; 25: 9940-9948.

상세보기
Kim H, Jung K. Seasonal Variations of Human Exposure to Residential Fine Particles ( $PM_{2.5}$ ) and Particle-Associated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Chuncheon. J. Environ. Toxicol. 2006; 21(1): 57-69.
National Institute of Environmental Research. Indoor environment and noise research division environmental infrastructure research Department National Institute of Environmental Research. 2010.
Korean Ministry of Environment. Research for particulate matter management plan for multi-use facilities. 2015.
Zou J, Ji W, Ben Y, Hassan MA, Fan W, Bates L, Dong Z. Using big data from air quality monitors to evaluate indoor $PM_{2.5}$ exposure in buildings: case study in Beijing. Environment Pollution. 2018; 240: 839-847.

상세보기
Massey D, Julshrestha JM, Habil M, Taneja A. Indoor/outdoor relationship of fine particles less than $25{\mu}m$ ( $PM_{2.5}$ ) in residential homes locations in central Indian region. Building and Environment. 2009; 44: 2037-2045.

상세보기
Lee S, Li W, Yin Chan L. Indoor air quality at restaurants with different styles of cooking in metropolitan Hong Kong. Sci. Total Environ. 2001; 279: 181-193.

상세보기
Korean Environmental Industry & Technology Institute. Exposure characteristics to particulate matter of children in urban susceptible buildings and facilities. 2019.
Huang Y, Chen H, Han B, Liu C, Chuang H, Lin L, et al. Personal exposure to household particulate matter, household activities and heart rate variability among housewives. Plos One. 2014; 9.

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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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