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Ⅳ. 연구 결과

1. 민감·취약 계층 활동공간 모니터링 적용성 및 안정성 평가
가. 환경오염 모니터링의 현장 적용성 평가
민감 집단이 하루 중 많은 시간을 보내는 주 활동공간을 모니터링 공간으로 설정하여 어린이집(4), 유치원(4), 초등학교(5), 취약계층 주거공간(생활보호대상자, 독거노인 등)(4), 환경성질환자(천식, 아토피피부염환자) 주거공간 (4) 총 21곳을 선정한다. 2016년 6월 23일 ~ 7월 4일, 11일간 초등학교 (5) 및 병설 유치원 (2)에는 LTE를 활용한 실시간 모니터링 기기를

Ⅳ. 연구 결과

1. 민감·취약 계층 활동공간 모니터링 적용성 및 안정성 평가
가. 환경오염 모니터링의 현장 적용성 평가
민감 집단이 하루 중 많은 시간을 보내는 주 활동공간을 모니터링 공간으로 설정하여 어린이집(4), 유치원(4), 초등학교(5), 취약계층 주거공간(생활보호대상자, 독거노인 등)(4), 환경성질환자(천식, 아토피피부염환자) 주거공간 (4) 총 21곳을 선정한다. 2016년 6월 23일 ~ 7월 4일, 11일간 초등학교 (5) 및 병설 유치원 (2)에는 LTE를 활용한 실시간 모니터링 기기를 총 37대를 설치하였으며 다른 공간에는 Wifi를 이용한 실시간 모니터링 기기를 28대를 설치하여 실시간으로 온도, 습도, 이산화탄소, 미세먼지를 측정하였다. 2016년 7월4일 ~ 11월 30일까지 측정하였다.
Wifi를 사용하기 위한 공유기가 설치되지 않아 공유기를 구입하여 공유기를 설치하여 실내공기질을 측정하였다. 측정 장소에서의 전기 전원 코드를 이용하여 측정하기 때문에 실제 운영시간에 기기 어린이집, 유치원 운영 시에 필요한 기기 사용 시에 실내 공기질 모니터링 기기 전원을 제거하여 모니터링이 되지 않았다. 다시 전원이 들어올 때, 자동적으로 실내공기질 모니터링 기기가 Wifi를 연결하지 않아 모니터링이 되지 않은 경우도 발생하였다. 연구 참여자가 습관적으로 측정 장소의 전원을 내리고 가서 비운영시간, 비재실시간에 실내공기질 측정이 되지 않았다. 또한, 초등학교는 수업이 없는 새벽/저녁 시간대에 학교 전체가 전기 전원을 차단하여 비운영 시간대에서 실내공기질 측정이 불가하였다. Wifi가 불안정하여 측정이 되지 않은 경우도 있었다.
나. 데이터 전송 안정성 평가
측정된 실내공기질 데이터가 안정적으로 서버로 전송되는 안정성을 평가하기 위하여, 초등학교/어린이집/유치원/환경성질환자 가정/취약계층 가정에서 측정한 데이터로 분석을 실시하였다. 약 4개월 간 매일 측정이 시작된 시간부터 끝난 시간 사이에 1분 간격의 데이터가 들어온 비율을 분석하였다. LTE 모델을 사용한 초등학교에서 전송률이 약간 낮게 나타났으나 모든 장소에서 93%이상의 전송률이 나타나는 것으로 나타나 데이터가 안정적으로 들어왔다.

2. 환경 모니터링 자료의 지속적 저장·분석 등 처리기법 개발
가. 데이터의 특성
실시간 공기질 측정기기는 1분 간격으로 데이터를 수집하며 수집된 데이터는 지정된 서버로 실시간으로 전송된다. 실시간 측정값은 스마트폰, PC로 확인할 수 있으며 PC를 통해 일별 실내 오염물질 농도 측정값과 그래프를 확인할 수 있다. 7월부터 11월까지 약 4개월간의 장기간 데이터를 통해 초등학교/ 어린이집/ 유치원/ 환경성질환자/ 취약계층 가정에서의 측정한 월별 온습도/미세먼지/이산화탄소/소음의 농도를 분석하였다.
나. 장기간 데이터 분석 및 처리기법
초등학교/ 어린이집/ 유치원/ 환경성질환자/ 취약계층 가정에서 대체적으로 이산화탄소의 농도는 11월에 높게 나타났으며 9-10월에 적절한 수준의 실내 공기질을 유지하고 있었다. 하지만, 초등학교/어린이집/유치원/환경성질환자/취약계층 가정집 각각마다 환경오염 인자 농도는 다르게 나타났다. 초등학교/어린이집/유치원은 운영시간 대인 9-18시에 이산화탄소가 증가하였다 감소하는 경향을 나타내었으며 미세먼지의 경우 급격하게 농도가 올라가는 시간대가 불규칙적으로 발생하였다. 환경성질환자/ 취약계층 가정집은 이산화탄소 및 미세먼지 농도가 일정한 패턴을 보이지 않았다.

3. 법적관리기준에 적용하기 위한 센서 데이터 출력 값의 활용 가능성 평가
가. 국내 법적 측정방법과 실시간 모니터링 기기 측정결과 비교
실험실, 당구장, 사무실 총 43에 걸쳐 5~6시간 동안 측정한 미세먼지 농도를 Minivol과 실시간 모니터링 기기를 이용하여 측정하였다. Minivol과 실시간 모니터링 기기의 상관계수는 0.73으로 나타났다.
나. 미세먼지 측정기기와 실시간 모니터링 기기 측정결과 비교
가정집(13개소), 식당(3개소), 당구장(1개소), 사무실(1개소)에서 측정하여 실시간 모니터링 기기의 PM농도와 MicroPEM기기의 중량포집법으로 측정한 PM₁₀농도를 비교하였다. 실시간 모니터링 기기와 MicroPEM 기기와의 R²는 0.78로 나타났다. 실시간 모니터링 기기의 한시간 평균 PM농도와 MicroPEM기기의 한 시간 평균 PM₁₀농도의 R²는 0.74로 나타났다.
다. 어린이집에서의 공정시험법 측정결과와 실시간 모니터링 기기와의 비교
어린이집 49개소에서 공정시험법으로 실내공기질을 측정한 결과, 2개소의 어린이집만 이산화탄소 농도가 실내공기질 유지기준인 1000 ppm을 초과하였다. 하지만, 두 달간 실시간 모니터링 기기로 측정한 결과에 따르면 45개 어린이집에서 하루 이상 기준 1000 ppm을 초과하였고 측정일자의 50 %이상 기준을 초과한 어린이집도 49개 중 25개였다. 이산화탄소 농도가 1000 ppm가 초과하는 시간대는 운영시간 대 중 10-12시, 13시-15시로 나타났다. 49개의 어린이집에서 PM₁₀의 유지기준인 100 ㎍/㎥ 를 초과하는 시간대는 나타나지 않았다.

4. 건강보호 정보제공 등을 통한 효과분석 및 소통방안 도출
이해당사자를 대상으로 건강정보의 효과를 측정하기 위해 건강정보 제공 전후에 동일한 설문지를 가지고 설문조사를 실시하여 인터벤션 효과를 파악하였고, 이를 소통방안을 마련하는 근거로 활용하였다. 건강정보 제공효과를 분석한 결과 이해당사자들은 실내 환경 및 오염수준에 대한 관심과 궁금증이 크게 증가하였고, 실내환경에 대한 만족도는 감소한 것으로 나타났다. 실내환경 오염요인에 대한 위험인식 점수가 상승하였고, 이산화탄소·일산화탄소·화학물질 등을 오염요인으로 여기는 비율이 증가하였다. 일부의 사람들은 빌딩증후군 증상을 보이는 경우가 있었다. 실내의 환경개선을 위한 방안으로는 실내청소와 환기를 중요하게 여기는 것으로 나타났고, 특히 창문열기에 대한 중요성 인식이 크게 증가하였다. 또한 실내환경이 건강에 미치는 영향에 대한 교육 요구가 증가하였다. 실내환경 오염으로 인한 건강피해를 예방하기 위한 소통방안으로 교육·정보제공·홍보·기기를 활용한 실시간 소통 등을 제안하였다. 교사 및 학생들에게 실내환경과 건강에 관한 눈높이 정보를 제공하고 교육을 실시하는 게 무엇보다 중요할 것으로 여겨진다. 또한 평소에 학생들에게 실내 환경의 중요성을 인식시키기 위해 포스터 등을 개발하여 게시하는 게 효과적일 것으로 여겨진다. 실내 환경오염 수준을 측정하는 기기를 활용하여 이해당사자들과 실시간 소통을 하는 방안도 소통에 효과적일 것으로 여겨진다.

5. 활동공간 내 환경노출 및 관련 건강정보의 수집분석체계 연구
가. 대상·시설별 특성에 따른 건강정보의 수집·모니터링 방법 및 가능성 검토와 시범조사 실시
대상 특성에 따른 건강정보 수집 자료를 확보하기 위해 초등학교 네 곳과 어린이집 한곳의 출결일지 및 활동일지를 수집했다. 시간에 따라 각 교실, 활동 공간에서의 재실 인원 파악 및 출결 사항 등을 확인할 수 있다. 출결기록 및 출입정보를 활용하면 생활공간에서 재실자의 수가 어떻게 변화하는지 파악할 수 있으며, 시설별 활동일지를 통하여 각 공간에서의 재실자의 활동유형을 파악할 수 있다. 실내 공기질 측정기기에서 확보한 자료와 건강영향과의 관계를 알기위해 건강정보 수집기기를 조사하는 것이 필요하다. 작동이 어렵지 않으면서 실시간으로 건강정보를 수집할 수 있는 기기를 조사하였다. E4 Wristband는 전자 손목시계로 광혈류, 피부 전기활동 등의 인자를 실시간으로 측정한다. Pig cough monitor는 돼지의 기침을 측정하는 기기이지만 인간의 기침을 측정할 수 있는 기기로의 발전 가능성을 보여주는 기기이다. 이러한 기기들은 실시간으로 측정된 환경오염 물질 농도 데이터와 건강영향 간의 관계에 관한 연구에 활용이 될 수 있을 것이다.
나. 활동공간 재실자의 환경오염도 인식, 호소증상의 직·간접적 관계 파악 방안 도출
재실자 수 및 사람의 활동에 대한 정보와 실시간모니터링 데이터를 활용하기 위해 재실자 센서를 활용하였다. 대표적인 실내 오염인자인 이산화탄소의 농도와 재실자수의 추이를 분석하여 재실자 수에 따른 실내 환경오염 정도를 파악하는 데 활용할 수 있을 것이다. 또한, 미세먼지 농도의 추이와 실내 시간별 활동을 분석하여 농도를 높이는 활동유형을 찾아 생활공간에서 다양한 활동 시 실내공기질 관리방안을 구체적으로 모색할 수 있을 것이다.
다. 개인 수준의 노출 영향요인, 활동패턴 등 노출관련 정보 수집 방법 개발 및 이에 대한 수용성과 타당성 평가
미국의 NGO에서 제작한 Airbeam이라는 기계는 휴대가 가능하며 온도, 상대습도, PM_2.5를 실시간으로 측정할 수 있다. AirBeam은 스마트폰과 블루투스로 연결되어 측정 데이터를 1초마다 스마트폰으로 전송한다. 전송된 자료는 전용 어플리케이션을 통해 모니터링 할 수 있다. AirBeam은 가격이 저렴하고 작동법이 간단하며 휴대성이 좋고 자료수집이 손쉽게 이루어진다. AirBeam과 MicroPEM의 30분 평균 PM_2.5 농도의 R²는 0.89로 나타났으며 AirBeam과 HOBO의 온도와 상대습도의 R²는 각각 0.89, 0.98 로 높은 상관성을 보였다. AirBeam이 측정할 수 있는 최고 농도는 약 320 μg/m³ 정도였다. GPS는 세 개 이상의 위성간의 송신된 신호의 시간차를 이용하여 측정자의 실시간 위치 및 속도를 파악할 수 있는 기기이다. GPS를 활용하면 개인의 시간/장소 패턴에 대한 정보를 수집할 수 있다. 수집된 데이터를 이용하여 활동공간에서의 공기오염물질의 노출을 추정할 수 있을 것이다.

6. 환경보건 조사·연구 체계 개선을 위한 활용방안 마련
환경보건, 역학, 정책 등 각 분야의 전문가 의견을 모아 환경보건 조사·연구 체계 개선을 위해 실시간 환경모니터링 시스템의 활용방안을 모색하였다.
가. 역학 연구에 활용
환경인자 실시간 측정과 건강인자 모니터링은 기술력이 확보된 상태이지만 이들 자료의 처리방법 확립되지 않아 제한적으로 활용이 되고 있는 상태이다. 환경인자의 건강영향에 대한 의미 해석이 안 되어있는 상태로 이들간의 관련성 연구가 필요하다. 역학연구는 장기간, 고비용이 필요하기 때문에, 구축된 코호트를 이용하거나 환경질환자 집단 등을 이용해야 한다.
나. 실내환경 관리에 활용
환경 모니터링 시스템은 일부 환경인자의 환경관리 노출기준에 근거한 노출관리가 가능하다. 이를 위해 노출기준에 근거가 되는 공정시험법과 비교하여 모니터링 시스템의 신뢰성을 확인해야 한다. 효과적인 노출관리를 위해 환경 관리책임자와 대상자를 상대로한 교육이 필요하다. 효과적인 정보제공을 위해 대상자 맞춤형 정보개발이 필요하다. 현장의 어려움을 파악하여 자발적인 참가가 이루어질 수 있도록 기존체계와 연계된 인센티브를 줄 수 있는 포지티브한 정책을 개발해야 한다.
다. 3차년도 연구 제안
민감·취약 계층이 생활의 대부분을 보내는 활동공간에서 생활환경관리방법의 개발이 필요하다. 오염물질 실시간 측정기술은 빠르게 발전하고 있어 이에 맞게 자료를 분석하고 처리하는 기법을 마련해야 한다. 3차년도에 자료처리 기법을 개발하고 이를 이용한 관리방법, 노출관리 정책개발 등을 위한 연구 사업을 제안하였다. 이 사업의 주요 내용은 다음과 같다.
❍ 민감·취약계층별 활동공간에서의 환경보건서비스 활용을 위한 실시간 대응 방안 마련과 평가
- 장기간 수집되는 모니터링 빅데이터를 활용하여 효과적인 대응 방안 등 실시간 처리 기법 개발
- 외부 환경자료와 연계한 적용 방안 마련
- 취약계층의 생활환경에 적용하여 안심할 수 있는 수준을 유지하는데 필요한 예측모델 개발
- 예측모델을 활용하여 intervention을 통한 환경개선 가능성 평가
❍ 활동공간 내 환경노출 및 개인노출 정보의 동시 수집 시범연구
- 민감·취약계층 활동공간의 환경노출과 개인 노출 정보의 동시 수집을 통한 연관성 파악
- 개인 수준의 노출 영향요인, 활동패턴 등 노출관련 정보 수집 방법 개발 및 이에 대한 평가
❍ 역학연구 노출평가 조사·연구 체계 개선 등에서 활용방안 마련
- 환경평가를 위해 사용되는 설문지의 정보와 실측에 의한 노출특성 파악
- 환경인자에 영향받는 건강 정보의 발굴과 자료수집 방법 개발 방향 제시
(출처 : 요 약 문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 12
• 표목차 ... 15
• 그림목차 ... 18
• I. 서론 ... 21
• 제1절 연구배경 및 목적 ... 21
• 1. 민감계층, 실내 활동공간 관리의 중요성 ... 21
• 2. 실시간 모니터링 센서 성능 고찰 ... 28
• 3. IoT의 활용 ... 32
• 4. 환경보건 서비스 개념도 ... 35
• 5. 연구목적 ... 38
• II. 연구 내용 및 추진체계 ... 39
• 제1절 연구내용 ... 39
• 1. 민감·취약계층 활동공간 모니터링 및 정보관리 체계 평가 ... 39
• 2. 건강보호 정보제공 등을 통한 효과분석 및 소통방안 도출 ... 39
• 3. 활동공간 내 환경노출 및 관련 건강정보의 수집·분석체계 연구 ... 39
• 4. 역학 연구 등 기존 환경보건 조사·연구 체계 개선 등에서의 활용방안 제안 ... 40
• 제2절 연구추진체계 및 연구진 구성 ... 41
• 1. 연구추진체계 ... 41
• 2. 연구진 구성 ... 43
• Ⅲ. 민감·취약 계층 활동공간 모니터링 및 정보관리 체계 평가 ... 44
• 제1절 민감·취약 계층 활동공간 모니터링 적용성 및 안정성 평가 ... 44
• 1. 연구 방법 ... 44
• 2. 환경오염 모니터링의 현장 적용성 평가 ... 44
• 제2절 환경 모니터링 자료의 지속적 저장·분석 등 처리기법 개발 ... 46
• 1. 수집되는 데이터의 특성 ... 46
• 2. 효과적인 분석 및 처리 기법 ... 47
• 제3절 법적관리기준에 적용하기 위한 센서 데이터 출력 값의 활용가능성 평가 ... 70
• 1. 국내 법적 측정방법과 실시간 모니터링 기기 측정결과 비교 ... 70
• 2. 미세먼지 측정기기와 실시간 모니터링 기기 측정결과 비교 ... 70
• 제4절 어린이집에서의 공정시험법 적용 효과 분석과 실시간 모니터링의 활용 가능성 평가 ... 73
• Ⅳ. 건강보호 정보제공 등을 통한 효과분석 및 소통방안 도출 ... 84
• 제1절 오염 수준별 단위 노출저감 및 시설관리 대응 정보 내용 및 제공방법 개발 ... 84
• 1. 연구 방법 ... 84
• 2. 연구 결과 ... 86
• 3. 소통방안 제안 ... 103
• 제2절 오염현황 및 건강보호 대응 제공 정보에 대한 관계자의 수용성, 이용성 등 평가와 이에 근거한 시스템 및 정보 등 각 분야별 개선 사항 도출 ... 108
• 1. 연구 방법 ... 108
• 2. 결과 ... 108
• 제3절 환경보건법체계에서의 서비스 사업 활성화에 필요한 발전방안 제안 ... 110
• 1. 환경보건서비스 발전방안 ... 110
• Ⅴ. 활동공간 내 환경노출 및 관련 건강정보의 수집 ... 113
• 제1절 대상·시설별 특성에 따른 건강정보의 수집·모니터링 방법 및 가능성 검토와 시범조사 실시 ... 113
• 1. 출결기록 및 출입정보 수집 ... 113
• 2. 건강정보기기 수집 ... 115
• 제2절 활동공간 재실자의 환경오염도 인식, 호소증상의 직·간접적 관계 파악 방안 도출 ... 118
• 1. 장소 별 재실자 수 파악 ... 118
• 2. 활동공간 이산화탄소 수준과 재실자 수의 관계 파악 ... 122
• 제3절 개인 수준의 노출 영향요인, 활동패턴 등 노출관련 정보 수집 방법 개발 및 이에 대한 수용성과 타당성 평가 ... 124
• 1. 연구 방법 ... 124
• 2. 휴대용 개인노출 측정기기 ... 124
• Ⅵ. 환경보건 조사·연구 체계 개선을 위한 활용 방안 마련 ... 129
• 제1절 실시간 환경모니터링 서비스 활용 필요성 ... 129
• 1. 오염물질 노출평가, 건강연구 분야에서 활용방안 ... 129
• 제2절 환경보건서비스 활용 방안 ... 130
• 1. 전문가 회의와 자문 ... 130
• 2. 전문가 의견 내용 ... 130
• 3. 국외 연구 동향 파악을 통한 의견 ... 134
• 4. 3차 년도 가족체온 연구계획 ... 137
• Ⅶ. 결론 ... 138
• 1. 민감·취약계층 활동공간 모니터링 및 정보관리 체계 평가 ... 138
• 2. 건강보호 정보제공 등을 통한 효과분석 및 소통방안 도출 ... 139
• 3. 활동공간 내 환경노출 및 관련 건강정보의 수집·분석체계 연구 ... 140
• 4. 환경보건 조사·연구 체계 개선을 위한 활용방안 마련 ... 142
• Ⅷ. 참고문헌 ... 144
• Ⅸ. 부록 ... 147
• I. 환경모니터링 시스템 활용을 위한 전문가 자문의견 ... 147
• 끝페이지 ... 151