6 9권1호_양원호(53-64).pdf399.3KB

1. 서론

  흡연과 간접흡연(secondhand smoke, SHS 또는 passive smoking)은 폐암(Brennan et al., 2004), 심혈관계 질환(Pitsavos et al., 2002; Otsuka etal., 2001; He et al., 1999), 호흡기계 질환(Sturm et al., 2004; Das 2003; Jaakkola et al.,2003) 등을 유발하는 것으로 알려져 있다. 또한 천식, 관상동맥 심장병, 구강암, 식도암, 후두암, 인두암, 폐암, 방광과 자궁경부 및 자궁 내 태아의 성장제한과 같은 질병과 관련이 있는 것으로 보고되고 있다(Weiss 1999; Misra and Nguyen 1999; Kawachi and Colditz 1999). 그리고 간접흡연은 실내공기질 오염의 주된 원인이 되며 가정과 직장, 공공장소 등에서 사람들의 건강에 악영향을 미치는 것으로 보고되고 있다.

  간접흡연에는 주류연(mainstream smoke)과 부류연(sidestream smoke) 두 가지가 모두 포함 되는데, 주류연은 흡연자가 담배연기를 흡입한 후 배출되는 연기를 말하고, 부류연은 담배의 연소 시 담배 끝에서 발생되는 연기를 말한다(Guerin et al., 1992). 간접흡연의 경우 주류연이 약 15%, 부류연이 약 85%를 차지하며, 주류연은 담배연기를 흡입한 후 폐 속에서 여과되어 배출되기 때문에 그 독성이 일부 감소되지만 부류연은 담배 자체의 연소로 인해 직접적으로 배출되기 때문에 발암성 물질, 독성 화합 물질 등의 농도가 주류연보다 높고 담배연기의 입자가 더 미세하여 폐 속 깊은 곳 까지 침투할 수 있다고 보고된 바 있다( US EPA, 1992; NRC, 1986).

  현대인들의 경우 거의 대부분 하루 중 대략 88% 이상을 실내공간에서 생활하기 때문에, 최근 들어 실내공기 오염물질 노출에 따른 건강 위해성의 중요성이 부각되고 있다(Yang et al.,2008; Carslaw, 2007). 도로변 주변 지역은 노래방, PC 방, 당구장, 음식점, 술집 등 사람들이 붐비는 유흥 관련 시설들이 많이 분포되어 있으며, 이러한 시설들은 모두 실내공간에 위치하고 있고 대부분 흡연이 가능한 장소이므로 간접흡연으로 인한 심각한 실내공기의 오염과 건강영향이 예상된다.

 간접흡연에 대한 노출을 평가하는 방법에는다양한 방법이 있으며, 크게 공기 중에서 공기 중 대상물질의 농도를 측정하는 방법과 인체의 생체지표를 이용하여 농도를 측정하는 방법으로 나눌 수 있다(Kim et al., 2006). 공기 중 간접흡연에 따른 노출을 측정하는 방법의 대표적인 지표물질로는 니코틴(nicotine), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NO_x ), 미세먼지(PM_2.5 ), 호흡성 부유분진(respirable suspended particulate, RSP), 3-ethenylpyridine(3-EP), 다환방향족탄화수소(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs), 휘발성유기화합물질(volatile organic compounds, VOCs) 등이 있다. 생체 지표를 이용한 간접흡연의 측정은 혈액, 요, 모발 등을 이용하여 니코틴(nicotine), 코티닌(cotinine), NNK(nicotine-derived nitrosamino-ketone), DNA adducts 등을 측정하는 방법이 있다(Lim et al., 2009; Hwang et al., 2003; National Academy of Sciences, 1986). 이 가운데 간접흡연의 지표물질로 니코틴이 가장 많이 이용되고 있다(Eisner et al., 2001). 또한 공기 중 니코틴 수준은 RSP, 흡연 담배 개피수와 상관성이 좋은 것으로 보고되고 있다(Kho et al., 2002; Ha, 2001; U.S Department of Health and Human Services,1986). 

  그 동안 국내에서는 흡연, 특히 간접흡연에 대한 위해는 인식되고 있으나 간접흡연의 대표적 지표물질인 니코틴의 공기 중 농도를 장기간 측정한 보고는 없었다. 따라서 본 연구에서는 경상북도 경산시 지역에 위치한 도로변 주변 유흥 관련 시설의 실내환경을 대상으로 간접흡연의 대표적 지표인 니코틴과 이산화질소(NO₂)의 농도를 측정하여 간접흡연의 노출량을 평가함으로써 담배연기 속에 포함되어 있는 유해물질의 노출 수준을 예측하고, 간접흡연의 위해도를 평가하는 데 있어서 기초자료를 마련하기 위해 본 연구를 수행하였다.

2. 연구방법

 본 연구는 경상북도 경산시 지역에 위치한 사람들이 이용하는 유흥 관련 실내환경에 대해 니코틴 및 이산화질소(NO₂)의 농도를 동시에 측정하였다. 노래방, PC방, 당구장, 음식점, 술집에서 각각 5곳씩 총 25개 장소를 대상으로 하였다. 대상 장소들은 도로변에 위치하였다. 대상 실내환경에서는 니코틴과 NO₂를 동시에 측정하였고, 실외에서는 니코틴만 측정하였다. 흡연석과 금연석으로 나뉜 장소의 경우에는 각 구역별로 구분하여 니코틴 시료를 채취하였으며, 시료 채취기간은 2011년 6월 28일부터 2011년 7월 5일까지 1주일간 시료를 채취하였다. 

2.1 연구대상 및 설문조사

  설문조사는 25개 실내공간의 시료채취에 앞서 각 장소의 실내 특성을 파악하기 위하여 흡연구역과 금연구역 구분 여부, 내부 체적, 기계적 환기장치 및 자연환기에 관련된 사항, 연소 기구 사용여부, 실내 온·습도 등 니코틴 및 NO₂를 측정함에 있어 영향을 줄 수 있는 인자들을 구분하여 수록하였고, 조사자가 응답자에게 질문을 한 후 얻은 답변을 조사자가 기록하는 형식으로 작성하였다.

2.2 시료채취 방법

  실내 공간의 공기 중 니코틴 측정은 수동식 시료채취기(passive sampler)를 사용하였다. 니코틴 수동식 시료채취기의 흡착면은 한쪽 면이 테프론(teflon) 코팅된 glass fiber 필터를 4% sodium bisulfate 용액에 약 15초 동안 코팅(coating) 후, 데시케이터에서 테프론 코팅된 면을 아래쪽으로 하여 하루 동안 건조하여 제작하였다. 기류 제어막으로는 10 ㎛ pore size를 가진 nucleopore polycarbonate 필터를 사용하였고 접착제를 사용하여 case(37 mm cassette)에 부착하였다(Hammond and Leaderer, 1987). 실내환경의 공기 중 NO₂농도 측정은 Toyo Roshi(Japan)사의 수동식 시료채취기를 사용하였다. NO₂시료채취기는 화학적 반응을 이용하는 것으로 채취기 내부에 triethanolamine(TEA)용액이 흡수되어 있는 cellulose fiber 필터로 공기 중의 NO₂를 채취하는 장치이다. 검출한계는 66 ppb-hr로 7일간 측정 시 약 0.4 ppb로 추정할 수 있다(Yanagisawa and Nishimura, 1982).

 니코틴 시료채취기는 총 5개 업종, 25개 측정 장소 중 기본적으로 실내 공간과 실외에 각각1개씩 설치하였으며, 실내 공간 중 흡연과 금연으로 구분되는 장소의 경우 각 구역별로 구분하여 1개씩 설치하였다. 수동식 시료채취기의 시료채취 위치는 사람이 앉아 있을 경우 호흡기와 가장 인접한 지면으로부터 최소 1 m 이상, 자연환기나 기타 현상에 의해 니코틴 농도에 영향을 줄 수 있는 창문이나 출입이 가능한 문 또는 기계적 환기 장치 등으로부터 최소 2m 이상 이격된 위치에 설치하였다. 외부에 설치한 시료채취기의 경우 비 또는 기타 인위적인 손상이 가해지지 않는 위치에 설치하였다. NO₂시료채취기는 흡연량에 대한 니코틴과의 상관성을 파악하기 위해 설치하였으며, 총 25개 측정 장소 중 실내환경에만 설치하였다. 설치된 수동식 시료채취기는 연구진이 측정기간 동안 3회 이상 직접 방문하여 측정기의 위치 확인, 손실유무 등을 점검하였다.

2.3 분석 방법

  니코틴 분석은 니코틴이 포집된 필터를 15mL 유리 튜브에 넣은 후 증류수 2 mL와 에탄올 100 μL을 넣고 약 1분간 흔들어서 필터에서 니코틴을 추출하였다. 추출한 용액을 다른 유리 튜브에 옮겨 넣고 2 mL 10N NaOH를 넣어서 1분간 흔들어 적절히 혼합한 후 heptane 2 mL을 주입하였다. 혼합된 용액은 10분간 흔들어주어 니코틴이 heptane으로 추출되어지게 하였다. 추출된 용액은 가스크로마토그래피(gas chromatography: GC-NPD, Agilent Technologies)를 사용하여 분석하였다. GC의 분석조건은 Table 1에 나타내었다.

 NO₂의 분석은 먼저 sulfanilic acid 5 g, phos-phoric acid(85%) 50 mL와 NEDA(N(1- aphtyl1) ethylene diamine dihydrochloride, 98%) 0.05 g을 이용하여 발색시약(azodye forming) 1 L를 제조하였다. 그 다음 실리카겔과 활성탄을 연속으로 연결하여 공기를 챔버로 유입시켜 공기오염물질이 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. 이때 충분히 발색하기까지는 약 40분의 시간이 소요되며, 발색된 시약은 UV-visible spectrophotometer Shimadzu, Japan)로 545 nm에서 분석하였다. 

Table 1. Operating condition of GC-NPD for the airborne nicotine analysis.

3. 연구결과 및 고찰

3.1 설문조사 결과

 25곳의 측정 대상 장소에 대한 설문조사 결과를 Table 2에 요약하여 나타내었다. 실내 환기장치는 모든 장소에 설치되어 있었으며, 식당 3곳을 제외한 모든 장소에서 실내 흡연이 가능하였다. 설문조사결과 25곳의 측정 장소 중 실내에서의 흡연이 가능한 22곳을 제외한 나머지3곳은 실내에서 흡연이 불가능한 장소였다. 영업시간이 가장 긴 업종은 PC방이 24시간으로 가장 길었고, 체적이 가장 큰 곳은 당구장이825.28 ㎥로 가장 크게 나타났다. 25개 장소 모두 냉난방기기가 설치되어 있었으며, 측정기의 설치 시, 관찰 시, 제거 시에 관찰한 결과 거의 모든 장소에서 냉방기기를 가동하고 있었다. 창문을 통한 자연 환기나 환기장치를 이용한 기계환기의 경우 실내 이용객의 흡연량에 따라 간헐적으로 이루어지고 있었다. 

Table 2. Characteristics of facilities by questionnaire in this study.

3.2 니코틴 농도 및 NO2 농도

 각 업종별 실내 및 실외 니코틴 농도를 Table 3에 나타내었다. PC방의 농도가 평균 10.57±2.53㎍/㎥(흡연구역), 2.93±2.14 ㎍/㎥(금연구역)로 다른 장소에 비해 유의하게 높았다(p=0.000). 농도가 가장 낮은 곳은 음식점으로 0.28±0.08 ㎍/㎥(흡연구역), 0.28±0.14 ㎍/㎥(금연구역)의 농도를 나타내었다(p=0.000). PC방 흡연구역의 니코틴 농도는 북아일랜드의 술집에서 측정된 니코틴 농도와 비슷하였으며, 공기중 니코틴 농도가 10㎍/㎥ 이상에서 폐암 등의 위해도가 94% 유의한것으로 보고되어 그 심각성이 매우 높다고 할 수 있다(CIEH, 2010). 한편 국내에서 유흥 장소와 관련하여 1주간의 평균 농도값을 보고한 연구 자료는 없었으며, PC 방에서 근무하는 근로자는 1일 평균 12∼16시간 근무하는 것을 고려하면 간접흡연에 따른 건강영향을 야기할 가능성이 높은 것으로 생각할 수 있다. 또한 흡연 주택에서 1주일 동안 측정한 니코틴 평균 농도가 5.09 ㎍/㎥이었고, 발암물질인 벤젠의 평균 농도는 14.5 ㎍/㎥을 나타내어 흡연 시 실내환경에서 벤젠의 농도는 니코틴 농도의 약 3배 인 것으로 보고하였다(Gerhard et al., 1995). 한편, 한국인의 경우 유흥관련 장소에서 보내는 시간이 다른 서구와 비교할 때 높음을 보고한 Yang et al.,(2011)의 결과를 고려해 볼 때 실내환경에서 금연 정책이 필요할 것으로 판단할 수 있다. 

 그러나 본 연구에서 측정된 술집의 경우 니코틴의 농도가 고농도일 것으로 예측하였으나 상대적으로 저농도를 나타내었다. 이것은 예상보다 이용객의 수가 많지 않았기 때문에 비교적 낮은 농도를 나타낸 것으로 판단한다. 또한 흡연 가능 음식점과 금연 음식점의 니코틴 평균 농도는 비슷하게 나타났다. 그 이유는 음식점의 경우 대부분 금연구역이라 할지라도 손님이 흡연을 원하는 경우 업주로서 제재를 가하기가 쉽지 않고, 화장실에서의 흡연 등으로 인해 실내로 유입되었을 것으로 판단한다. 이것은 설문조사 및 측정기의 점검과정에서 연구진이 직접 조사한 결과이다. 한편, 실외 니코틴 농도는 대부분 실내에 비해 현저하게 낮은 수준의 농도를 보였다. 

 Fig 1은 5개 PC방에서 흡연구역과 금연구역의 평균 농도를 나타낸 것이다. PC방은 흡연구역이 10.57±2.53 ㎍/㎥, 금연구역이 2.93±2.18㎍/㎥로 흡연구역과 금연구역이 분리되어 있어 유의한 농도의 차이를 나타내었다(p=0.000). 그러나 PC방의 경우 밀폐된 격실 형태가 아닌 통로가 개방되어 있는 격벽의 형태여서 다른 측정 장소에 비해 금연구역에서도 고농도를 나타내었다. 이러한 결과는 흡연구역의 담배연기가 통로를 통해 금연구역으로 유입된 것으로 판단할 수 있다. 그 외 실내환경인 노래방과 당구장, 음식점, 술집은 비슷한 수준의 농도를 보였다. 

Table 3. Measured indoor and outdoor concentrations (㎍/㎥) of nicotine.

Fig. 1. Nicotine concentration (㎍/㎥) of smoking and non-smoking areas in internet cafe.

 업종별로 이러한 농도 차이를 보이는 이유는 실내 환기량, 환기 횟수, 환기장치의 가동 여부, 실내에서의 흡연 가능 여부, 체적, 이용객의 수, 영업시간의 차이 등에 의한 것으로 예측 할 수 있다. 국내에 ACGIH의 노출기준을 준용한 니코틴 노출 기준이 마련되어 있지만(0.5 ㎎/㎥), 이 노출기준은 작업장을 대상으로 1일 8시간 작업을 기준으로 한 것이므로 일반적인 실내공간에 적용하기가 다소 곤란할 것으로 생각한다. 본 측정은 1주일간 측정하면서 니코틴 발생량이 상대적으로 감소하는 업무 시간 외에도 측정이 이루어졌으므로 결과 농도가 과소평가 될 가능성이 있으나, 니코틴은 실내환경에서 벽면 등에 흡착되어 재방출될 수 있기 때문에 국제적으로 장기간 노출평가를 수행한다(Hammond and Leaderer, 1987). 

Table 4. Meausred indoor concentration (ppb) of NO₂.

 Table 4는 5개 업종의 실내공간의 니코틴과 동시에 측정한 NO₂ 농도 결과이다. Kho et al.,(2002)이 국내에서 발표한 식당 실내환경의 NO₂ 농도(57.01 ppb) 보다는 매우 낮았으나, Shuai et al.,(2010)이 도로변 상가에서 측정한 NO₂ 농도 값과는 비슷한 결과를 나타내었다. 

 실내 환경의 평균 NO₂ 농도는 27.39±1.67 ppb로 음식점이 가장 높은 농도를 보였고, 가장 낮은 곳은 노래방으로 14.33±5.24ppb 이었다. 5개 업종의 평균 농도는 유의한 차이를 보였다(p=0.001). 음식점의 NO₂ 농도가 상대적으로 고농도를 나타낸 것은 흡연 이외에도 음식의 조리 시 사용되는 연소기구의 사용 때문인 것으로 판단한다. 5개 장소 중 노래방과 음식점의 평균 농도는 각각 14.33±5.24 ppb와 27.39±1.67ppb로 유의한 차이가 있었으며(p=0.001), 노래방과 술집의 평균 농도도 각각 14.33±5.24ppb와 23.63±4.39 ppb로 유의한 차이를 나타내었다(p=0.014). 

3.3 상관성 분석

 니코틴과 동시에 측정한 NO₂와의 상관관계를 분석하였다(Table 5). 니코틴의 농도가 증가함에 따라 NO₂의 농도도 증가할 것이라는 예상과는 달리 상관계수(r)가 -0.281로 음(-)의 상관성을 보였다. 니코틴 농도와 영업시간과의 상관관계는 통계적으로 유의하게 나타났고, 상관계수(r)는 0.857로 영업시간이 증가함에 따라 니코틴 농도 역시 증가하는 것으로 나타났다. 

  독일의 한 연구결과에 따르면 니코틴과 벤젠(benzene)과의 상관성 분석에서 r=0.55 (p<0.05)로서 통계적으로 유의하며, 상관성이 있는 것으로 나타났다(Gerhard et al., 1995). 또한, 핀란드에서 측정한 니코틴과 휘발성 유기화합물 농도의 상관성 분석에서 r=0.94(p<0.001)로 상관성이 매우 높게 나타난 것으로 연구된 바 있다(Vainiotalo et al., 2008). 그러나 NO₂의 경우 국내의 Yang et al.,(2000)의 연구 결과에 따르면, 실내 공간에 연소기구가 있을 경우 연소 기구에서 NO₂가 발생될 수 있기 때문에 간접흡연의 지표로써 NO₂를 사용하는 것은 노출오류를 일으킬 수 있을 것이라 하였다. 상대적으로 NO₂농도가 가장 높게 나온 음식점과 술집의 경우 설문조사 결과 각각 5곳 모두 가스렌지, 오븐 등의 연소 기구를 사용하는 것으로 조사되었으며 본 연구결과 역시 연소기구의 사용과 도로변 차량에 의한 유입으로 노출 오류가 발생한 것으로 예측된다. 따라서, 공기 중 간접흡연에 따른 노출을 측정하는 방법의 대표적인 지표물질로 NO₂의 이용은 부적절한 것으로 판단한다.

Table 5. Correlation analysis among nicotine, NO₂, volume and business hour.

4. 결 론

 경상북도 경산시 지역에 위치한 도로변 주변 유흥관련 시설 실내 환경의 니코틴 농도를 측하기 위하여 여러 가지 업종들 중 비교적 농도가 고농도일 것으로 예측되는 5개 업종(PC방, 당구장, 노래방, 술집, 음식점)을 대상으로 1주일간 업종별로 5개씩 장소를 선택하여 총 25개 장소에서 ETS의 지표인 니코틴과 NO₂의 농도를 측정하였다. 5개의 업종 중 실내환경 니코틴 농도는 PC방이 10.57±2.53㎍/㎥ 으로 가장 높게 나타났으며 다음으로 노래방(2.99±1.67㎍㎥), 당구장(2.71±2.98㎍/㎥), 술집(2.30±2.88㎍/㎥), 음식점(0.28±0.08㎍/㎥) 순으로 높았다. 동시에 측정된 NO₂ 농도는 음식점이 27.39±1.67ppb로 가장 높은 농도를 보였고, 노래방이 14.33±5.24ppb로 가장 낮았다. 그리고 니코틴과 NO₂의 농도는 유의한 상관관계를 나타내지 않았다. 

  한국인이 유흥관련 장소에서 보내는 시간이 서구에 비해 높은 것을 고려할 때 작업장 외 일반적인 실내환경에서의 니코틴의 노출기준이 현재까지 마련되어 있지 않아 노출 기준과의 직접적인 비교와 평가는 할 수 없었지만, 환경성 담배연기(ETS)에 포함되어 있는 약 4000여 가지이상의 발암물질을 포함한 유해물질의 노출에 의한 인체 영향은 충분히 가능할 수 있을 것로 예측된다. 따라서 간접흡연에 따른 유해물질에 대한 노출을 감소시키기 위해서는 보다 효율인 실내공기의 관리와 흡연 규제 정책의 강화가 이루어져야 할 것이다.

Acknowledgments

This study is supported by Daegu-Gyeongbuk Development Institute (DGI) in 2011.