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1. 서론

 현대 도시인의 경우 다양한 실내환경에서 24시간 중 거의 대부분의 시간을 보내고 있으며 (Yang et al., 2011), 이들 다양한 실내환경 중에서도 주택에서 가장 많은 시간을 보내고 있다. 환경부, 보건복지부 및 노동부 등은 실내환경의 공기질의 중요성을 인식하고 다중이용시설, 사무실 등의 실내공간의 공기질 관리를 위하여 다양한 정책을 수행하고 있다. 그러나 정작 다양한 실내공간 중 거주자가 가장 많은 시간을 보내는 주거공간에 대한 공기질 관리는 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

 주거공간은 다중이용시설 및 사무실과 같은 불특정 다수인이 이용하는 공간이나 사무공간과는 다르게 이용자들의 주거생활이 이루어지는 생활공간으로, 일반 다중이용시설 및 사무공간과는 달리 부엌이라는 취사활동이 이루어지는 공간이 설치되어 있다. 부엌 공간에서는 취사활동을 위한 연소활동이 이루어지게 되고, 이와 같은 연소활동에 의해 발생되는 오염물질들이 주거환경의 실내공기질에 영향을 미치고 있는 것으로 판단된다.

 주거공간에서의 취사활동에 위해 발생되는 대표적 오염물질인 이산화질소(NO₂)는 연소에 따른 열적 질소화합물로서(Lai et al., 2006; Hanninen et al., 2004), 가스레인지 등의 취사용 도구, 난방기구 및 흡연과 같은 실내환경에서의 연소과정과 실외에서 실내로 유입되는 오염물질 등이 실내 공기 중의 NO₂를 발생시키는 원인으로 알려져 있다(Wallance, 1996).

실내 연소 오염원에 의해 증가한 NO₂의 노출정도와 호흡기의 질환사이에 대해 상당한 관련성이 있음은 여러 역학조사를 통해 확인되었으며(US EPA, 1993), 주택의 가스렌지 사용에 의한 NO₂ 노출은 특히 어린이 등 민감집단의 위해도를 증가시킬 수 있는 것으로 보고된바 있다(Lipsett, 1999). 또한 호흡에 의해 NO₂ 노출농도의 80 90%가 체내로 흡수될 수 있으며, 많은 연구에서 2 ppm 이상의 NO₂의 농도가 건강한 성인의 폐기능을 악화시키거나 상당히 변화시킬 수 있다고 보고되었다(WHO, 1987). 

 NO₂ 이외에 공기 중 NO₂와 수증기가 비균일 반응에 의해 생성되는 기체생성물인 아질산 (HONO)의 경우 사람의 호흡기 계통을 통해 유입 시 인체 내 반응으로 인해 강력한 발암물질인 니트로사민(nitrosamines)을 생성하여 인체에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Febo and Perrino, 1991; Pitts, 1983). HONO 노출에 의한 건강영향은 HONO의 산성 성질 및 수용액상의 용해도에 의해 눈 점막 및 폐의 손상, 생체 내에서 아민과의 결합을 통한 발암성 니트로사민의 생성에 의한 영향 및 공기 중에서 광분해을 통한 산화성이 강한 OH 라디칼 생성에 의한 만성 기관지염이나 천식과 같은 호흡기 질환의 유발이나 악화와 같은 3가지의 메커니즘에 의한 건강상의 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다 (Jarvis et al., 2005; Rasmussen et al., 1995).

 이와 같이 실내공기 중 NO₂의 자체 노출에 의한 건강영향 및 NO₂의 2차 생성물인 HONO의 노출에 의한 건강영향을 고려할 때 취사활동 등과 같은 연소활동이 빈번히 이루어지는 주거환경에서의 NO₂에 대한 적극적 관리가 절실히 필요한 것으로 판단된다. 그러나 우리나라의 경우 NO₂의 경우 과거 일부 연구자들을 중심으로 간헐적으로 이루어졌으며, 최근 환경부의 다중이용시설등의 실내공기질관리법의 시행과 더불어 다중이용시설에서의 NO₂에 대한 조사에 집중되어 수행되어지고는 있고 주거환경에서의 NO₂에 대한 조사는 매우 미흡한 실정이라 할 수 있다 (Lee et al., 2004). 이에 본 연구에서는 주거환경에서 NO₂의 주발생원으로 알려져 있는 가스레인지를 사용하는 주거환경에서의 부엌, 거실 및 안방에서의 농도분포 특성을 조사하고 나아가 NO₂의 이차생성물인 HONO의 주거환경 내 농도분포를 조사하여 제시함으로써 향후 국내 주거환경에 대한 NO₂ 저감 및 NO₂ 저감을 통한 HONO의 저감에 관한 관리방안 수립 및 정책 마련에 있어 기초적 자료를 제공하고자 한다.

2. 연구방법

2.1 대상물질의 측정

 서울과 대구에서 각각 10주택을 섭외하였다. 총 20주택을 대상으로 오염원 파악과 오염물질의 분포를 확인하기 위하여 실내의 부엌, 거실, 안방 3장소에서 NO₂와 HONO을 측정하였고, 외기와 실내의 농도차이를 비교하기 위하여 주택 실외 1곳에서 측정하였다. 측정기간은 2013년 1월- 2월 이었으며, NO₂와 HONO의 농도는 수동식 시료채취기를 이용하여 평일 4일 동안 시료채취하였다. 수동식 시료채취기는 연구원이 방문하여 직접 설치하였으며 주택 실외는 비 또는 눈에 대해 보호하기 위한 rain protector를 이용하였다. 연구원 방문시 주택특성을 고려한 설문지를 동시에 측정하였다.

2.2 분석방법

2.2.1 이산화질소

 NO₂의 농도 측정은 badge type의 수동식 시료채취기(Toyo Roshi Kaisha, Japan)를 사용하였다. 수동식 시료채취기는 자연적인 기류를 이용하여 확산(diffusion)과 투과(infiltration)의 물리적 과정과 화학적 반응을 이용하여 내부에 있는 셀룰로우즈(cellulose) 필터(chromatography paper, whatman, USA)에 triethanolamine(TEA) 용액이 흡수되어 NO₂를 포집하는 장치이다. 검출한계 (Limit of Detection, LOD)는 66 ppb/hr로 4일간 측정 시 약 0.69 ppb로 추정할 수 있다(Yanagisawa and Nishimura, 1982). 포집된 NO₂는 sulfanilic acid 5 g, phosphoric acid(85%) 50 mL와 NEDA (N(1-naphtyl) ethylene diamine dihydrochloride, 98%) 0.05 g으로 발색시약(azodye forming) 1 L를 제조하였다. 그 다음 실리카겔과 활성탄을 연속으로 연결하여 공기를 챔버로 유입시켜 공기오염물질이 없는 상태의 클린룸(clean room)내에서 수동식 시료채취기를 분해하여 필터를 시험관에 넣고 발색시약 10 mL를 시험관에 주입하여 밀봉한 후 발색시켰다. 충분히 발색하기까지는 약 40분의 시간이 소요되며, 발색이 완료된 시료는 UV-visible spectrophotometer(Shimadzu, UV-1650, Japan)를 이용하여 545 nm 파장에서 정량분석 하였다.

Fig. 1. Passive sampler.

Fig. 2. Rain protector.

2.2.2 아질산

HONO 측정은 Leaderer et al.(1994)이 보고한 수동식 시료채취기를 사용하였다. HONO 수동식 시료채취기는 37 mm 직경의 폴리스티렌 공기 시료채취용 카세트(cassette)에 유리섬유 필터를 삽입하였고, 필터에는 2% sodium carbonate와 2% glycerol 용액으로 코팅하였다. 시료채취 후 필터는 hydrogen peroxide로 처리한 후 이온 크로마토그래피(IC, Metrohm, Swiss)로 분석하였다. 시료채취속도는 100.4 mL/min으로 4일간 측정할 때 검출한계는 0.3 ppb 이었다. IC의 분석 조건은 Table 1에 나타내었다.

Table 1. Characterization of participants house according to questionnaire.

3. 결과

3.1 조사대상 시설의 물리적 특성 및 거주자의 특성

 조사대상 아파트의 거주환경의 특성을 조사한 결과 건축년도가 3년 이하인 아파트는 서울 및 대구 각각 1개였으며, 나머지 아파트의 경우 모두 4년 이상 이였다. 조사가구의 층수는 6층 이하가 전체 7곳(35%) 나머지는 7층 이상에 위치하고 있었다. 거주자 수는 대부분이 4인 이하 (85%)인 것으로 조사되었으며, 실내흡연자의 유무 조사에서는 서울의 경우 1곳, 대구는 6곳으로 총 7곳(35%)이 실내 흡연이 이루어지고 있는 것으로 조사되었다. 가스레인지 상측에 후드는 조사대상 시설 모두에 설치되어 있었으나 평상시 가스레인지 사용동안의 사용여부는 7곳 (35%), 가끔 사용하는 곳은 9곳(45%)으로 조사되었고, 거의 사용하지 않는 곳도 4곳(20%)이나 되는 것으로 조사되었다. 이는 취사활동 및 가스레인지 사용에 따른 유해오염물질이 발생 및 발생된 오염물질이 실내공기질에 영향을 미칠 수 있을 가능성에 대한 거주자들의 인식이 낮음을 간접적으로 보여주는 결과로 사료된다.

3.2 대구 및 서울의 주거환경 내외 공기 중 NO₂ 및 HONO 농도 분포

 대구 및 서울에서의 주거환경 내 부엌, 거실 및 안방과 외기에서의 NO₂ 및 HONO의 농도간의 차이를 조사한 결과 주거환경 내 실내공기 중 NO₂와 HONO 모두 서울에 위치한 주거시설의 주거환경 내 농도가 대구에 위치한 주거시설의 주거환경 내 농도에 비해 높은 것으로는 조사되었으나 SPSS를 사용하여 분석한 결과 통계적으로는 유의한 차이를 보이지 않았다 (p<0.05). 외기는 주거환경 내 실내공기 중의 농도 특성과는 달리 NO₂와 HONO 모두 서울이 대구에 비해 통계적으로 유의한 높은 농도를 보였다(Table 2, 3). 이는 환경부에서 전국적으로 설치 운영 중인 대기오염측정망의 자료인 서울대기 중에서 조사된 NO₂의 농도가 대구 대기중에서 조사된 NO₂의 농도에 비해 높은 농도를 보이고 있는 결과와 동일한 결과로 주거환경의 실내공기 중의 NO₂ 농도 분포와는 달리 주거환경의 실외 공기 중의 NO₂ 농도는 두 지역 간에 차이가 있는 것으로 조사되었다(p<0.05).

Table 2. Distribution for concentration of NO₂ in sampling sites in Daegu and Seoul.

Table 3. Distribution for concentration of HONO in sampling sites in Daegu and Seoul.

 본 연구가 겨울철에 조사되었음을 고려할 때 환기 등의 실내외 공기 간의 교류가 매우 적었을 것으로 사료되며, 이로 인해 실내공기 중의 NO₂ 및 HONO와 실외공기 중의 NO₂ 및 HONO 간에 교류가 원활히 이루어지지 않아 실내공기 중의 질소산화물의 농도분포와 실외공기 중의 질소산화물의 농도분포 간에 서로 독립적인 농도분포를 보이는 것으로 여겨진다.

3.3 실내 NO₂ 및 HONO의 발생원

 실내공기질 연구에 있어 실외 오염물질의 실내 유입이 실내공기질에 어느 정도 영향을 미치는지를 파악하고, 이를 통해 각종 실내 발생원으로부터 방출되는 오염물질이 실내공기질에 미치는 영향을 정량화 하는 것은 중요하다. 이의 규명을 위해 사용되는 지표로 실내외비 (indoor outdoor ratio ; I/O ratio)가 이용되고 있다(Yocom, 1982). 본 연구에서는 실내 NO₂와 HONO의 주요 발생원의 규명에 있어 I/O ratio 방법을 활용하여 조사대상 장소인 부엌, 거실, 안방 및 외기를 구분하여 각 장소별 농도비의 비교를 통해 NO₂와 HONO의 주요 발생원을 확인하였다.

 NO₂의 경우 부엌/거실, 부엌/안방 및 부엌/외기의 농도비는 각각 1.1(0.7 - 1.5), 1.3(1.0 - 2.2), 1.1(0.6 - 2.2)로 조사되어 부엌에서의 농도가 다른 장소의 농도에 비해 높게 조사되었다(Table 4). 이는 부엌에 NO2의 발생에 크게 기여하는 발생원이 존재하고 있음을 보여주는 결과이다. 거실/안방의 농도비는 1.2(0.8-1.9)로 거실이 부엌에 접해 있으며, 공기의 이동에 있어 안방과 같이 문과 같은 방해물이 없어 안방에 비해 높은 농도를 보인 것으로 여겨지며, 이는 실내 중 NO₂의 주요 발생원이 존재하는 곳은 부엌임을 간접적으로 시사하는 결과로 여겨진다.

Table 4. Distribution for ratio of NO₂ concentration.

HONO의 부엌/거실, 부엌/안방 및 부엌/외기의 농도비는 각각 1.2(0.7 - 2.0), 1.2(0.7 - 2.3), 5.7(0.6 - 32.4)로 조사되어 NO₂와 같이 부엌에서의 농도가 다른 장소의 농도에 비해 높게 조사되었다(Table 5). 실내환경에서 HONO 농도는 실내 NO₂ 농도, 환기속도, 표면물질, 이용 가능한 표면적, 온도 및 상대습도에 의해 영향을 받으며(Brauer et al., 1993), 이에 덧붙여, HONO는 연소과정을 통해서도 직접 발생되는 것으로 알려져 있다(Spicer et al., 1993). 이와 같은 HONO의 특성 및 본 연구에서 획득된 결과를 종합하여 고려할 때 실내공기 중의 HONO 역시 NO₂와 같이 주요 발생원이 부엌에 존재하고 있는 것으로 판단되며, 그 발생원으로는 취사활동 등의 연소활동에 의한 것으로 가스레인지가 주발생원으로 판단된다..

Table 5. Distribution for ratio of HONO concentration.

3.4 실내외 NO₂ 및 HONO의 농도분포 특성

실내 공간 내 NO₂와 HONO의 농도를 조사한 결과 NO₂의 경우 부엌에서 25.7 ± 7.7 ppb로 가장 높은 농도를 나타냈으나, 사후분석 결과 부엌, 거실 및 외기의 경우 통계적으로 유사한 농도분포를 보인 반면, 안방의 경우 19.6 ± 6.4 ppb로 다른 장소에 비해 통계적으로 낮은 농도분포를 보이는 것으로 조사되었다. HONO는 NO₂와 같이 부엌에서 3.6 ± 1.0 ppb로 가장 높은 농도를 나타냈으나, 부엌, 거실 및 안방 간에 통계적으로는 유의한 차이가 없는 것으로 조사되었으며, 외기는 2.1 ± 1.5 ppb로 실내공기 중의 HONO의 농도보다 통계적으로 유의한 낮은 값을 나타냈다(Table 6). NO₂의 경우 Yang et al.(2012)이 본 연구에서 사용한 동일한 측정 및 분석방법으로 조사한 겨울철 주택의 실내공기 중의 농도는 23.10 ± 8.46 ppb였으며, 실외의 경우는 23.97 ± 6.86ppb로 본 연구의 실내외 NO₂ 농도와 유사한 것으로 조사되었다. HONO의 경우는 Park et al.(2008)에 의해 보고된 실내 평균 농도인 1.8ppb보다는 높은 농도를 나타냈으나 실내의 농도가 실외의 농도에 비해 높게 조사된 결과는 본 연구결과와 동일한 결과를 나타냈다. 본 연구의 결과와의 농도차이를 보인 것은 측정방법 등의 차이나 계절적 차이에서 발생한 것으로 사료된다. 비록 두 연구결과 간의 HONO의 농도값에는 차이는 있었으나, HONO의 경우 실내공기중의 농도가 실외공기 중의 농도에 비해 높은 농도를 유지하고 있음을 확인할 수 있었다.

Table 6. Distribution for concentration of NO₂ and HONO in sampling sites.

 NO₂ 농도에 따른 HONO의 발생량을 조사하기 위해 HONO/NO₂의 비를 조사한 결과(Table 7) 실내의 경우 0.070 - 0.277 범위의 비를 나타냈으며, 실외는 0.004 - 0.161의 비를 나타냈다. 이의 결과는 Lee et al.(2002)에 의해 주택에서 조사된 HONO/NO₂의 비인 0.22의 값과 유사한 값을 보였으며, Hong et al.(2007)이 보고한 0.004 - 0.10의 값 보다는 높은 값을 나타냈다. 이는 국내 주거환경에서의 실내공기 중 HONO/NO₂의 비는 실내환경에 따라 큰 차이를 가져올 수 있음을 보여주는 결과라 할 수 있으며, 대략 0.3 이하의 발생비를 나타내고 있는 것으로 여겨진다.

Table 7. Ratio of HONO and NO₂ concentration in sampling sites.

3.5 주거환경 및 생활습관에 따른 실내 NO₂ 및 HONO의 농도분포 특성

 주거환경 및 생활습관과 실내 NO₂ 및 HONO의 농도간의 관련성을 조사하기 위해 설문조사를 통해 획득된 정보와 NO₂ 및 HONO 농도간의 관련성을 분하였다(Table 8, 9). 주거건물의 노후화에 따른 NO₂ 및 HONO의 농도는 두 오염물질 모두 건물이 노후화 될수록 높은 농도를 나타내고 있는 것으로 조사되었으며, 이는 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 조사되었다. 본 연구는 아파트 주거환경에서 조사되어 아파트 층수에 따른 실내 NO₂ 및 HONO의 농도를 비교한 결과 6층 이하의 조사대상 주거환경에서의 두 오염물질의 농도가 7층 이상의 주거환경에서의 농도에 비해 높은 농도를 나타내고 있는 것으로 조사되었으며, 이 역시 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 조사되었다. 주거환경의 또 다른 요소인 평수와 거주자의 수에 따른 실내 NO₂ 및 HONO 농도의 관련성은 통계적으로 유의한 차이를 보이지는 않았으나 평수가 증가될수록, 그리고 거주자의 수가 증가 될 수로 실내 공기 중의 농도가 증가되는 것으로 조사되었다.

Table 8. Concentration of NO₂ according to the characteristics of house of participants.

Table 9. Concentration of HONO according to the characteristics of house of participants.

가스레인지 사용시 유해가스의 저감을 위한 후드의 사용 여부가 NO₂ 및 HONO 농도 저감에 영향을 미치는가를 조사한 결과 NO₂의 경우 후드의 사용시가 미 사용시에 비해 낮은 농도를 나타내고 있는 것으로 조사되었으나, HONO 저감에는 효과가 없는 것으로 조사되었다. 

4. 고찰

 본 연구의 조사대상 시설 모두에 가스레인지 상단에 후드가 설치되어 있는 것으로 조사되었으나 이의 사용여부에 대한 조사에서 가스레인지를 사용할 때마다 후드를 가동하는 시설은 7곳(35%)으로 그치고 있는 것으로 조사되었다. 특히 조사대상 시설 모두 후드가 설치되어 있으나 취사하는 동안 이를 사용하여 연소활동 등에서 발생되어지는 유해오염물질을 저감하고 있는 시설에 비해 가끔 사용하거나 거의 사용하지 않는 시설이 약 2배에 달하는 것으로 조사되어 취사과정 특히 취사시 연소활동 등에 의해 발생된 유해오염물질이 실내공기질 악화에 영향을 줄 수 있음에 대한 국민의 인식이 부족한 것으로 나타났다. 이를 통해 향후 주거환경 실내공기질의 개선 및 관리와 중요성에 대한 교육 및 홍보에 관한 필요성을 확인할 수 있었으며, 빠른 시일 내에 관련 연구의 수행 및 정책 마련이 이루어져야 할 것으로 사료된다.

지역 특성에 따른 농도차이를 비교하기 위하여 대구 및 서울의 주거환경 내외 공기 중의 NO₂와 HONO 농도를 비교한 결과 주거환경 내 즉, 부엌, 거실 및 안방에서 조사된 두 오염물질의 경우 대구 및 서울 간에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않은 반면, 실외 공기 중의 농도는 두 지역 간에 통계적으로 유의한 차이를 보이는 것으로 조사되었다. 실내의 NO₂는 실내외 공기 환기량과 실내 건축 자재와 가구 등과의 표면반응 및 실내 다른 오염물질과의 반응으로 인한 감소(Sexton et al., 1983), 실내에서 연소도구로 인한 발생, 실내 환기장치 등 주택특성에 따라 영향을 받기 때문에 각 지역 및 주택 종류에 따른 차이가 있을 수 있는 것으로 알려져 있다(Christopher et al., 2000). 그러나 본 연구에서는 대구와 서울에 위치한 주거지역 내 NO₂의 농도 간에는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않는 것으로 조사되었다. 반면 실외공기 중의 NO₂ 농도 간에는 두 지역간에 유의한 차이가 있는 것으로 조사되었다. 이와 같은 결과는 본 연구의 경우 동일한 주거형태 즉, 아파트를 대상으로 연구가 수행되어졌으며, 겨울철에 이루어져 외부 공기의 유출입이 다른 계절에 비해 적어 주택특성 및 실내환기 장치에 대한 영향에 의한 실내 농도변화는 매우 미비하였을 것으로 여겨진다. 또한 이들 실내공기 중 NO₂의 영향인자 외의 다른 영향인자로 알려져 있는 실내 연소도구로 인한 발생 및 실내 건축자재와 가구 등의 표면반응 역시 미비함으로 기인된 결과로 여겨진다. 이는 서울과 대구의 주거환경의 경우 실내 생활습관 및 온열환경이 유사하게 유지되고 있음을 간접적으로 시사하는 결과로, 향후 실내 공기 중 NO₂ 및 HONO에 관한 관리방안 수립에 있어 실내공기질의 악화가 쉬운 겨울철의 경우 지역 간의 특성을 고려한 관리방안 수립보다는 실내환경 및 생활습관 등을 고려한 관리방안 수립이 이루어지는 것이 효율적임을 간접적으로 보여주는 결과로 판단된다.

실내환경에서 NO₂의 발생원으로는 가스렌지 등의 취사용 도구, 난방가스 및 흡연과 같은 연소과정과 실외에서 실내로 유입되는 경로로 알려져 있다(Wallance, 1996). 본 연구에서 실내 NO₂의 발생원을 규명하기 위해 조사 장소간의 농도를 비교한 결과 부엌에 주요 발생원이 존재하는 것으로 조사되어 가스렌지 등의 취사용 도구가 국내 실내환경에서 NO₂의 주요 발생원임을 확인할 수 있었다. 또한 거실과 안방의 농도의 비, 부엌과 거실의 농도비 및 부엌과 안방의 농도비의 비교를 통해 부엌에서 발생된 NO₂의 확산이 거실과 안방 공기 중의 NO₂ 농도 증가에 영향을 주고 있으며, 안방과는 달리 부엌으로부터 확산되는 오염물질의 이동경로에 대한 차단 등의 수단이 없으며, 부엌에 인접해 있는 거실의 경우 안방과는 달리 부엌의 NO₂ 농도에 크게 영향을 받고 있는 것으로 조사되었다. 부엌과 거실의 농도비 조사에서 1의 값 이하의 농도비를 보인 곳은 3곳(대구 2곳, 서울 1곳)으로 대구의 1곳은 거주자 중의 흡연자가 있으며, 실내에서 흡연이 이루어지고 있는 것으로 조사되어 실내 흡연에 의한 거실 및 안방에서의 NO₂ 농도의 증가에 의한 것으로 판단되며, 흡연 역시 실내공기 중 NO₂농도 증가의 주요 원인임을 확인하였다(Wallance, 1996). 실내 흡연이 이루어지지 않으나 부엌과 거실의 농도비가 1 이하의 값을 보인 대구와 서울 각각의 시설의 경우 취사활동시 가스레인지 상부의 후드를 작동하는 것으로 조사되었다. 이는 가스레인지에서 발생된 NO₂가 후드를 통해 제거되는 과정에서 제거되지 못하고 배출된 NO₂가 후드의 작동에 의한 기류의 영향으로 인해 NO₂ 농도조사를 위해 설치된 sampler와의 접촉이 원활히 이루어지지 못함으로써 거실에 비해 낮은 농도를 보인 것으로 여겨진다.

 HONO는 실내표면에서 NO₂의 반응에 의해 생성 가능한 기체 생성물 중의 하나이며, 수증기와 NO₂의 비균일반응(heterogeneous reaction)에 의하여 생성된다는 사실은 이미 여러 연구자들에 의해 규명되어 있다(Schwartz et al., 1994; Sakamaki et al., 1983). 이는 공기 중의 HONO 농도는 NO₂의 농도에 영향을 받음을 시사하는 연구결과이며, HONO의 발생원 역시 NO₂의 발생원과 동일함을 보여주는 결과라 할 수 있다. 본 연구에서의 조사 장소간의 농도비를 비교한 결과 NO₂와 같이 부엌에 주요 발생원이 존재하는 것으로 조사되어 가스렌지 등의 취사용 도구가 국내 실내환경에서의 HONO의 주요 발생원임을 확인할 수 있었다.

본 연구에서 조사된 NO₂의 농도 중 최고농도를 보인 부엌에서의 평균농도는 25.7 ± 7.7 ppb로 현 환경부의에서 정하고 있는 다중이용시설의 실내공기질의 기준인 0.05 ppm(50 ppb)에 비해 낮은 농도를 나타내는 것으로 조사되었으나 본 연구에서 사용된 측정법은 24시간 동안의 평균 농도를 나타내는 방법이며, Brauer et al.(1990)의 가스레인지를 1시간 가동하였을 때 최대 NO₂ 농도는 115 ppb였으며, 24시간 평균 농도는 27ppb 였다는 연구결과를 고려할 때, 국내 가스레인지를 사용하는 주거환경에서의 취사활동 등에 의한 가스레인지 사용시 실내공기중의 NO₂의 농도가 현 기준을 초과하는 높은 농도가 발생되고 있는 것으로 여겨진다. 

 HONO의 경우 본 연구에서 조사된 HONO의 실내외 농도 범위는 각각 1.1 - 5.9 ppb, 0.1 - 5.2 ppb인 것으로 조사되었으며, 실내에서 가장 낮은 평균 농도를 보인 곳은 거실과 안방으로 두 곳 모두 3.1 ± 0.9 ppb의 값을 보였으며, 실외의 평균 농도는 2.1 ± 1.5 ppb의 값을 보여 Febo and Perrino(1991)가 실내의 HONO의 농도는 실외의 HONO의 농도에 비해 높다는 보고와 같은 결과를 나타냈다. 또한 HONO/NO₂의 비를 조사한 결과 실내의 경우 0.070 - 0.277의 비를 나타낸 반면, 실외의 경우 0.004 - 0.161의 값을 나타내 NO₂에서 HONO로의 전환은 실외환경에 비해 실내환경에서 원활하며 이는 실내공기 중의 HONO의 농도가 실외공기 중의 HONO의 농도보다 높게 유지될 수 있는 원인이라 판단된다. 이와 같은 결과를 바탕으로 HONO의 독성 및 거주자들이 실외 환경보다는 실내 환경에 오랜 시간 노출되고 있으며, 실내 HONO의 농도가 실외 HONO의 농도보다 높게 유지됨을 고려할 때 실내 공기 중 HONO에 대한 보다 적극적인 연구활동을 통한 기초적 자료의 확보와 이들 자료를 활용한 HONO 저감기술의 개발 및 관리방안 수립 등과 같은 활동이 절실히 요구된다.

건물이 노후화됨에 따라 실내 NO₂와 HONO의 농도가 높은 농도를 나타내고 있는 것으로 조사되었다. 이의 영향은 여러 가지 이유에 의한 것일 수 있으나 본 연구가 겨울철이였으며, 실내공기 중의 오염물질의 농도가 실외의 오염물질의 농도에 비해 높았음을 고려할 때 건물의 노후화에 의한 벽면 등의 균열의 증가와 이 균열을 통한 외부공기의 유입에 의한 영향에 기 인한 것은 아닌 것으로 여겨진다. 또한 NO₂와 HONO의 실내 발생원을 고려할 때 건물의 노후화가 이들 물질의 발생원 증가에 기여하지 않은 것으로 여겨진다. 본 연구에서 노후화에 따른 실내 NO₂ 및 HONO의 농도 증가는 부엌의 취사를 위한 연소활동시 오염물질의 저감을 위한 후드나 팬 등의 기능이 저하에 의한 것으로 사료된다. 주거환경의 높이에 따른 실내 NO₂와 HONO의 농도는 저층에 위치한 주거환경의 실내 공기 중의 농도가 고층에 위치한 주거환경의 실내 공기 중의 농도에 비해 높은 농도를 나타내고 있는 것으로 조사되었는데 이는 일반적으로 저층에 위치한 아파트의 경우 고층에 위치한 아파트에 비해 주변 아파트에 의한 내부 공기와 외부공기와의 교환이 원활하지 못하여 기인된 결과로 사료되며, 또한 저층의 경우 조사대상 이외의 가정에서 취사를 위한 연소활동 동안 발생되어 외부로 배출된 NO₂가 고층에 비해 확산 및 희석력의 저하로 인해 고농도로 유지되고, 이 정체된 오염물질이 조사대상 주택의 가동되지 않은 팬이나 창문 등의 틈새를 통해 실내로 유입됨으로써 고층에 비해 저층에서 높은 농도를 보인 것으로 사료된다. NO₂ 및 HONO의 저감기술 및 관리방안 수립에 있어 보다 체계적인 조사를 통해 노후화 및 주거환경의 높이에 의한 NO₂와 HONO의 농도변화의 원인 규명이 이루어져야 할 것이다. 평수 및 실내거주자 수에 따른 NO₂와 HONO 농도 간에는 통계적으로 유의하지는 않았으나 평수가 증가할수록 거주자가 증가할수록 높은 농도를 나타내는 것으로 조사되었는데 이는 평수의 증가는 실내 거주자 수의 증가와 관련성이 있을 것으로 사료되며, 또한 실내 거주자 수의 증가는 취사시 가스의 사용량의 증가를 가져올 것으로 여겨진다. 이러한 가스 사용량의 증가에 따른 NO₂ 및 HONO의 발생량 증가가 실내 공기 중의 NO₂ 및 HONO의 농도 증가의 결과를 나타낸 것으로 사료된다. 연소활동 중의 가스레인지 상층부에 설치되어 있는 후드를 가동하였을 경우 실내 NO₂ 농도는 감소되는 것으로 조사되었으나 HONO는 이에 대한 영향을 받지 않고 있는 것으로 조사되었다. HONO의 경우 NO₂의 반응에 의해 생성 가능한 기체 생성물들 중의 하나로 알려져 있으며(Jenkin et al., 1988), 또한 환기속도, 표면물질, 이용 가능한 표면적, 온도 및 습도에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다 (Brauer et al., 1993). 이의 내용과 본 연구결과를 고려할 때 후드 사용에 따른 NO₂의 감소에 의해 HONO 역시 감소가 이루어졌을 것으로 사료되나, 실내 온습도 및 표면적, 표면물질 등의 영향에 의해 NO₂로부터 HONO의 전환되는 반응에 의한 양이 더 크므로 후드 사용에 따른 HONO의 감소량은 크지 않아 나타난 결과로 사료된다. 향후 HONO의 저감을 위한 관리방안 수립에 있어 실내환경의 조건에 따른 NO₂에서 HONO의 전환율에 관한 연구를 통한 기초적 자료의 확보가 선행되어져야 할 것으로 판단되며, 또한 NO₂ 저감을 통한 HONO의 저감보다는 HONO 자체의 저감 기술 개발을 통한 실내공기 중 HONO의 관리에 있어 보다 효율적일 것으로 여겨진다.

5. 결론

 본 연구는 주거환경의 실내 공기 중 NO₂ 및 HONO의 농도를 제시함으로서 향후 주거환경 내 실내공기질 관리에 있어 NO₂ 및 HONO 저감 관리방안에 있어 기초적 자료를 제공하고자하는 목적으로 2013년 1월부터 2월까지 한달간 서울과 대구에 위치한 각 도시별 10개의 주거 시설을 대상으로 부엌, 거실, 안방 및 실외 공기 중의 NO₂ 및 HONO 농도를 badge type의 수동식 시료채취기를 사용하여 조사하였고 다음과 같은 결과를 확인하였다.

첫째, 서울과 대구간의 지역적 차이에 의한 실내공기 중의 NO₂ 및 HONO 농도는 유의한 차이가 없는 것으로 조사되었다. 부엌, 거실 및 안방 간의 공간별 NO₂ 및 HONO의 농도 간에는 유의한 차이가 있는 것으로 조사되었으며, 부엌이 다른 공간에 비해 NO₂ 및 HONO 모두 높은 농도를 나타내 부엌에 이들 오염물질의 배출원이 존재하고 있음을 확인하였다. 

둘째, HONO/NO₂의 농도비는 실내는 0.070 - 0.277, 실외는 0.004 - 0.161를 나타내 NO₂가 HONO로의 전환은 실내가 실외에 비해 용이한 것으로 조사되었다. 이는 HONO 농도가 실외에 비해 높은 농도를 나타낼 수 있음을 보여주는 결과이며, HONO의 독성을 고려할 때 실내공기 중의 HONO의 적극적 관리가 필요함을 시사하는 결과라 할 수 있다. 

본 연구는 서울과 대구에 위치한 20개 아파트의 주거시설을 대상으로 수행된 결과로 국내 주거시설 내 NO₂ 및 HONO의 농도분포 특성을 대표하기에는 부족하나 실내 환경에서의 HONO의 관리의 필요성 및 이에 대한 관리방안 수립에 있어 기초적 자료를 확보하였다는데 의의를 찾을 수 있다. 향후 관련 연구의 지속적 수행을 통해 보다 많은 자료의 확보 및 이를 이용한 관리방안 수립이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

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 본 연구는 (주)코웨이의 지원을 받아 수행되었습니다.