1. 서 론

현대인은 실내 생활을 18시간 이상으로 하고 있으며, 실내오염문제는 대기오염 문제 못지않게 우리의 일상생 활과 건강에 직접적으로 큰 영향을 미치고 있다. 1970 년대 이후 각종 산업분야에서 에너지 절감 및 효율을 높이기 위하여 건물의 밀폐와 에너지 절감 장치를 설치 하는 건물이 증가하였다. 이로 인하여 실내공기질이 악 화되면서 실내 오염물질에 대한 중요성이 인식되기 시 작했다(Tsai, 2019;Sabah et al., 2015;Shin et al., 2009). 실내공기질의 악화원인은 인간의 활동 및 자연적 발생원으로부터 각종 오염물질들이 공기 중으로 방출되 어 발생한다. 최근 건축물 내 에너지 절감을 위한 단열 을 통한 밀폐화가 가속됨에 따라 실내 공기오염물질들 의 체류시간이 증가에 따른 건강상의 악화되는 주요원 인 중 하나라 할 수 있다. 국내 및 국외의 자료를 기반 으로 VOC_S와 포름알데히드의 노출농도와 노출시간에 따라서 환경성 질환이 발생되는 것으로 일부 자료에서 확인 되었다. 무엇보다 고농도의 노출보다 장시간의 노 출에 영향에 직접적인 원인으로 작용하고 있다(Kim et al., 2006;Kim et al., 2008;Roig et al., 2016).

국민건강보험공단 자료에 따르면, 천식과 아토피는 영유아 및 소아기에 실내공기오염으로 인해 발현되는 대표적 질환으로 확인 되었으며, 천식환자의 43.2%가 12세 이하의 아동이며, 아토피 피부염에서는 9세 이하 가 환자의 절반으로서 높은 경향을 보이고 있는 것으 로 나타나 결과적으로 실내공기오염에 따른 소아 천식 과 아토피 피부염에 관한 연구가 요구된다(Lee et al., 2011). 최근 실내공기오염에 큰 관심을 받고 있는 새집 중후군은 다양한 건축 자재 및 생활용품 등이 개발됨에 따라 수많은 화학공업재료를 사용한 제품이 판매되면서 실내공기질을 악화시키는 요인들이 증가하고 있다.

어린이나 노약자의 경우 성인보다 실내 거주 시간이 많으며, 면역력이 약하기 때문에 노출로 인한 건강의 취약하며, 우리나라의 경우 어린이가 질병부담이 천식 이 1위로 알려져 있다. 이는 천식 관리와 화학물질 등 의 환경인자의 노출에 따른 환경 개선이 중요한 것은 성인기에 중증질환으로 발전될 수 있다.

소아청소년기에 있어 알레르기질환관리의 중요성은 보건복지부의 자료에 따르면, 소아·청소년기의 질병부 담(DALY, Disability Adjusted Life Year)의 1위는 천식 그리고 2위는 피부질환이라고 보고하였다(Ock et al., 2015). 따라서 소아·청소년기에 알레르기질환이 적절히 관리되지 않으면 알레르기 행진과정을 거쳐 성인기에 중증질환으로 발전되어 경제적 부담과 손실을 발생시 킬 수 있다. 소아는 신경생리학적, 행동학적으로 성인 과 차이가 있기 때문에 유해물질 및 환경조건에 취약 하지만 소아들은 대게 이러한 화학물질의 잠재적인 위 험을 인지하지 못하는 경우가 많다. 따라서 이러한 소 아들의 환경유해물질의 노출에 대한 관리가 매우 중요 하다(Sasso et al., 2019;Lee et al., 2004).

따라서 본 연구는 최근 우리나라의 소아·청소년이 환경노출에 따른 천식 및 알레르기질환의 발생요인을 줄이기 위한 방안을 다음과 같은 목적으로 정리하였다.

첫째, 노원구의 국공립 및 민간어린이집의 원아중 병원에 내원하는 알레르기 환아(천식 환아, 비염 및 천 식 환아)를 대상으로 의사에게 천식 및 천식과 비염을 진단(최근 12개월 이내에) 받은 경험이 있는 가정 내 실내 유해물질 노출 수준을 측정하여 거주공간의 유형 과 실내공기질 농도를 반영한 천식의 관련성이 있는지 파악을 하고자한다.

둘째, VOC_S 및 CO₂ 외에 6개의 실내오염물질의 노 출이 없는 보육 환경을 조성하기 위한 가정환경의 일 환으로 어린이의 가정 내 실시간 실내공기질을 모니터 링하고 아동의 활동 패턴과 실내공기질 농도 수준을 파악하고자한다. 이는 각각의 의미를 병원에 내원한 알 레르기 환자 중 실내 유해물질의 수준을 확인하고, 천 식진단자의 거주공간의 특성을 고려 한 천식 환아와 천식과 비염 환아의 실내 유해물질의 수준을 확인 하 였다. 그 결과를 통해 가정 내 실내 환경 유해물질 농 도와 건축물 및 가정 내 생활패턴의 특성을 보정하여 관리 및 평가를 통한 환경개선을 목표로 하고 있다.

2. 연구방법

2.1 연구설계

본 연구는 병원 내원 환아 대상 가정 내 실내 유해 물질 조사를 통한 서울시에 있는 병원 및 노원구의 어 린이집에 내원하는 어린이 중 4세~7세 이하의 대상자 를 중심으로 2018년 4월부터 8월 말까지 가정 내 실내 공기오염 측정에 동의한 30세대를 선정한 대상자만 참 여자에 연구를 진행하였으며, 가정 방문 후 천식 환자 의 경우, 중증도를 파악하고, 모든 알레르기 환아에 대 해서는 가정환경 파악을 위한 설문조사를 통한 확인을 1차 검증을 하였으며, 대상자 중심으로 의견 수렴을 하 여 미세먼지 없는 보육 환경 만들기의 기본 틀의 컨설 팅 진행을 하였다.

본 연구는 국공립어린이집, 가정어린이집, 민간어린 이집, 직장어린이집 등을 선정하고 어린이를 중심으로 각 가정의 실내공기질 장비를 설치하여 연구진이 24시 간 1일에 4~5회 측정감시를 확인 하여 문제 및 측정의 질 관리를 하였다. 아동이 머무르는 실내 공간에 대한 조사와 아동의 활동 패턴을 파악하여 24시간 초미세먼 지(PM_2.5), 미세먼지(PM₁₀), 라돈방사능, CO₂, VOCs, 온습도, 라돈에 대하여 측정 중에서 유의미한 자료를 중심으로 확인하였다.

2.2 연구도구

천식의 중증도는 다음과 같은 자료를 중심으로 정리 하였다. 2010년 GINA 가이드라인(Global Strategy For Asthma Management and Prevention up to date 19.3 overview of asthma management)에 따라 천식의 조절 단계로 구분하였다. 먼저 1단계 간헐적 천식 증상이 주 1회 이하로 나타나며 증상이 악화가 되더라도 짧은 편 또는 야간 천식증상 유발은 월 2회 이하, 2단계 경증 지속성-증상 발생이 주1회 이상에서 일 1회 이하 또는 천식 증상 악화 시 수면장애 또는 활동에 지장을 주며 야간 천식 증상 유발은 월 2회 이상, 3단계 중등도 지 속성에 따른 천식 증상이 매일 있고 악화될 때에는 수 면과 일상 활동에 지장이 있으면 속효성 베타2 항진제 를 매일 사용 또는 야간 천식 증상 유발은 주 1회 이상, 4단계 중증 지속성에 따른 매일 천식 증상이 발생하고 활동에 장애가 있으며 매우 자주 악화 또는 야간 천식 증상이 자주 나타나는 것으로 분류 하여 설문조사에 사전 자료를 정리하였다(Chang, 2016).

2.3 연구의 측정도구

실내 가정에서 환경측정은 천식진단을 받은 어린이 와 천식과 비염 모두 진단을 받은 대상자를 중심으로 나누어 분석을 하였으며, Fig. 1에 따른 어린이 방을 중심으로 측정을 실시하였다. Table 1은 사용한 측정 장비(MSIP-REM-CSZ-EM2001)로서 연구의 협력기관 의 자료 중심으로 개발된 장비를 사용하였으며, 실내 환경의 유해물질 약 8종 이상을 측정하였다. 조사항목 은 온도, 습도, 초미세먼지(PM_2.5), 미세먼지(PM₁₀), 라 돈방사능, CO₂, VOCs 이다.

2.4 통계 분석

통계 분석은 통계 프로그램 SAS 9.4(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 천식의 위험 요인을 분석하기 위해 명목변수(인구 사회학적, 환경적 요인) 중 유의수준이 p < 0.05인 변수와 연속변수를 적용하여 t-test로 분석하였다. 측정 농도와 여러 요인별 농도에 따른 영향을 비교 분석하기 위해서는 특성분석을 확인 하게 되었다.

3. 결 과

실내공기 내 미세먼지, 화학적 유해물질 등은 천식 등의 알레르기 및 천식이 있는 환자 증상 악화에 높은 상관성이 있는 것으로 알려져 있다. 이에 체계적이고 지속적인 환경 유해인자 및 증상에 대한 모니터링은 질환 발생 및 증상 악화 예방 차원에서 매우 필요하기 에 본 연구의 수행에 매우 주요한 관계를 확인하고자 하였다. 하지만, 실시간 변화하는 환경인자 및 증상에 대한 지속적인 모니터링은 기술적 한계로 인해 많은 연구에서 진행이 인터넷과 공동주택 관리의 문제로 인 한 취소 및 변경 등으로 일부 진행되는 연구의 어려운 환경을 중심으로 환경 유해인자 모니터링 중심의 결과 를 도출하고자 하였다. 2018년 04월에 IoT를 기반으로 하는 실내공기질 측정은 30세대를 대상으로 실시하였다.

Table 2에서 보면, 천식만 있는 환자와 천식과 비염 이 함께 있는 대가 각각 0.5 (pCi), 2.18 (pCi)로 천식 과 비염이 함께 있는 대상자가 더 높은 경향을 보이며, 습도(37.44%, 43.69%), VOCs (145.22 μg/m³, 145.76 μg/m³), CO₂ (680.95 ppm, 782.42 ppm) 등은 천식과 비염이 함께 있는 대상자가 낮은 것으로 확인되었다. 온도(30.29°C, 27.28°C), PM_2.5 (15.12 μg/m³, 13.72 μg/ m³), PM₁₀ (22.9 μg/m³, 18.05 μg/m³)는 천식이 높은 것 으로 확인되었다.

Fig. 2에서 보면, VOCs에서는 천식이 있는 15세대의 가정에서 24시간 측정한 평균 농도의 값은 143.9 (μg/ m³)이며, 천식과 비염이 있는 15세대의 가정에서 24시 간 측정한 평균 농도의 값은 146.7 (μg/m³)로 확인되었 다. 그 결과 각각 비슷한 경향을 보이며, 전체적으로 활동의 시간이 높은 경향을 보이며, 평균 10시에서 높 게 농도가 형성되는 것으로 확인 되었다. CO₂에서는 천식이 있는 15세대의 가정에서 24시간 측정 평균 농 도의 값은 665.9 (ppm)이며, 천식과 비염이 있는 15세 대의 가정에서 24시간 측정한 평균 농도의 값은 695.9 (ppm)로 확인되었다. 그 결과 각각 비슷한 경향이며, 전체적으로 활동 시간이 높은 경향으로 보이며, 평균 11시부터 17시까지 높게 농도가 형성되어 있는 것으로 확인되었다. 그 외에 온도의 경우 천식이 있는 15세대 의 가정에서 24시간 측정 한 평균 온도의 값은 30.2 (°C)이며, 천식과 비염이 있는 15세대의 가정에서 24시 간 측정 한 평균 온도의 값은 30.4 (°C)로 확인되었으 며, 습도에서는 천식이 있는 15세대의 가정에서 24시 간 측정한 평균 습도의 값은 37.5 (%)이며, 천식과 비 염이 있는 15세대의 가정에서 24시간 측정한 평균 습 도의 값은 37.4 (%)로 확인되었다. 이는 온도와 습도가 천식과 직접적인 관계가 있는 것으로 확인된다.

Table 3, Fig. 3에서는, 전체 가구에 대한 1일 평균 실내공기물질 중에서 VOCs (μg/m³)의 노출농도 평균 값은 천식 및 천식과 비염이 각각 138.7 (μg/m³), 178.9 (μg/m³)으로 확인되었고 여기서 천식과 비염이 있는 집단이 다소 높은 값을 보이는 경향이 있음을 확인할 수가 있다. 이는 통계적인 의미가 있는 것으로 확인되 었으며(<.0001), 24시간 측정 결과에 미치는 것으로 VOCs가 실내의 오염물이 질병에 영향을 주는 것으로 확인된다.

Table 4, Fig. 4에서는, 전체 가구에 대한 1일 평균 실내공기물질 중에서 CO₂ (ppm)의 노출농도 평균값은 천식 및 천식과 비염이 각각 1000.2 (ppm), 1414.5 (ppm)으로 확인되었고 여기서 천식과 비염이 있는 집 단이 다소 높은 값을 보이는 경향이 있음을 확인할 수 가 있다. 이는 통계적인 의미가 있는 것으로 확인되었 으며(<.0001), 24시간 측정 결과에 미치는 것으로 CO₂ 가 실내의 오염물이 질병에 영향을 주는 것으로 확인 된다.

Fig. 5. A)는 집 주변 고속도로(4차선)에서 천식만 있 는 가정과 비교하여 천식과 비염이 모두 있는 가정의 유무에 따른 결과는 고속도로(4차선)가 있는 곳에서 대 기의 영향을 줄수 있는 것으로 각각 13가정, 16가정으 로 확인되었다. B)에서는 집에서 에어컨 사용(여름)에 있어서 A)와 동일하게 질환이 있는 가정에서 높으며, 각각 13가정, 14가정으로 확인되었다. 반면에 C)는 집 에서 가습기 사용의 유무는 없이 사용하는 가정이 높 으며, 각각 8가정, 12가정으로 확인 되었다. 이는 가정 관리를 위한 습도의 영향에 미치는 질환으로 중요한 관점으로 의미가 있는 것으로 확인 되어졌다. 가정 내 의 측정에 따른 Table 2의 결과에서 Temperature (°C) 27.3°C, Humidity (%) 53.5% 각각 평균의 역치로 통계 적 의미가 있는 것으로 확인되었다.

결과적으로 온도(Mean, 27.3°C, 23.93°C)와 습도 (53.51%, 42.75%)의 영향이 천식 및 천식과 비염이 있 는 환자에게 영향을 주는 것으로 확인되었고, 각각 통 계적으로도 의미가 있는 것으로 확인되었다(P-value: 0.0446, 0.0323). 이 외에 VOCs (μg/m³), CO₂ (ppm), PM₁₀ (μg/m³)의 경우, 각각 통계적으로 의미는 없었으 나 천식의 대상자에서 높은 수치를 보임이 확인되었다 (Table 5).

4. 고 찰

본 연구에서는 실내 공기질의 상태를 실시간으로 확 인하였으며, 그 결과에 따른 유해물질로부터 정보제공 을 받아서 관리방안을 위한 개선의 방법을 제시하였으 며, 본 연구의 제한되는 부분은 측정 센스의 검증에 다 소 어려운 점이 있으나 가정의 활동패턴에 따른 개인 의 환경노출에 따른 경향을 확인에 주요한 관점으로서, 본 연구의 목적을 가지게 되었다. 그리고 본 연구가 대 표성을 할 수 있는 것은 아니지만 서울의 주거형태에 따른 특성을 확인이 되었으며, 향후 측정의 센스와 서 울외의 가정 등을 보완하여 가정용 환경의 24시간 개 인 노출자료를 확인 할 필요가 있다. 과거에 한계점으 로 임상의 관점에서 윤리위원과 동의서 등의 절차에 따른 연구가 많이 없으며, 24시간 개인의 특성을 고려 하는 부분에 있어 현재의 논문의 자료로서 좋은 사례 가 될 것으로 생각되며, 향후 환경노출인자를 확인하는 점에 있어, 환자의 특성과 개인의 노출공간에 따른 위 험 요소의 관리방안이 필요 할 것이다.

이에 본 연구는 2018년에 서울시에서 어린이집을 다 니며, 천식으로 병원에 다니는 4세를 중심으로 대상자 30세대를 선정하였으며, 일부 개인의 정보를 확인할 수 는 없었으나 천식, 사회인구 학적 특성, 실내 환경 요 인에 따른 설문조사를 하였고, 30세대를 대상으로 실 내의 환경 유해물질 농도를 24시간 측정하였다. 또한, 가정 내의 온·습도 및 주택의 특성 및 종류, 건축년도 등과 같은 환경에 미치는 인자와 천식과의 관련성을 평가하였다. 천식의 중증도의 정의는 2010년 GINA 가 이드라인(Global Strategy For Asthma Management and Prevention uptodate 19.3 overview of asthma management)에 따라 천식의 조절 단계로 구분하였으 며, 1단계 간헐적 천식의 증상이 주1회 이하로 나타나 며 증상이 악화의 요인이 있어도 짧은 편 또는 야간 천 식 증상 유발은 월 2회 이하 등으로 경증 지속성에 따 른 증상 발생이 의사의 소견 등으로 확인하였다.

이는 어린이 환경성질환 중에 천식과 비염의 예방 및 관리를 위한 현황을 파악하고 실태조사를 통한 다 양한 해석의 기초를 도모하고자하기 위함이다. 이에 최 근 5년간 전국 알레르기 질환 발생 현황을 보면 수도 권의 알레르기비염이 2007년부터 계속 증가하며, 반면 에 천식은 증가와 감소를 반복적으로 이루어지고 있다 (Ahn, 2011). 결과적으로 과거에 천식의 중증도의 정의 를 기반으로 하는 분석이 이루어지지 않았으며, 무엇보 다 알레르기 환아 가정을 방문하여 실내 환경 유해물 질 중 온도 및 습도를 기반으로 하여 환경요인 중 초미 세먼지(PM_2.5), 미세먼지(PM₁₀), 라돈, CO₂, VOCs 등 을 24시간 측정 모니터링을 통한 결과가 없다. 이에 본 연구의 강정으로 체계적인 자료(중증도의 정의)를 기 반으로 하여 실내 환경요인과 함께 설문지 자료 등으 로 현재의 관린 방안을 마련하는 관점에서 좋은 연구 가 된 것으로 생각이 된다. 최근 천식 증상은 가족 중 흡연자 여부, 지난 12개월 보수의 여부, 지난 12개월 천식으로 인한 수면장애 등을 확인 하였으나 결과가 나오지 않았으며, 공기청정기를 사용하는 가구는 22세 대로 사용하지 않는 가구8세대 보다 높은 경향을 보이 며, 천식과 비염의 환자가 다소 많이 사용함을 확인하 였다. 그리고 가습기 사용에 따른 천식과 비염은 10세 대에 비해 사용하지 않는 집단이 20세대로 높은 경향 을 보임이 확인되었다. 이는 가습기의 용량과 사용시기 의 실외활동 등을 고려한 특성으로 반대의 경향에 유 의한 것을 확인 할 수가 있었다. 그 외에 에어컨 사용 과 거주지의 주변의 도로에 있어 4차선의 유무는 각각 27세대와 29세대로 높은 경향을 보임이 확인되었다. 이는 천식과 비염의 대상자에 직접적인 영향을 미치는 것으로 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과로서, 어린이 실내 활동에 따른 직접적인 영향을 주는 것은 온도 및 습도로서 관리가 필요 할 것이며, 실내 환경의 노출인자 (VOCs (μg/m³), CO₂ (ppm), PM₁₀ (μg/m³), PM_2.5 (μg/ m³)) 중에서 통계적으로 의미는 없었으나, CO₂ (464- 836 ppm)에서 긍정이 높으며, PM₁₀(2.8172-86.0328 μg/ m³)에서도 높은 경향을 보이고 있었다. 향후 진행의 방 향에 있어, 천식과 온도 및 습도에 직접적인 영향을 주 는 곰팡이 및 집먼지진드기 등의 천식 유발 물질을 다 양한 측정 및 분석을 할 필요가 있을 것이다.

본 연구에서 실내의 환경오염물질의 농도가 증가함 에 따라 천식의 증상이 증가하였는데, 직접적인 통계가 유의한 것은 VOCs (μg/m³), CO₂ (ppm)로서 실내 공 기 중 노출은 천식과 같은 호흡기 증상을 유발할 수 있 음을 환인 되었다. 결과적으로 환경인자 중 화학 및 물 리학적인 접근이 짧은 시간에 측정이 불가 했으며, 최 근 자료를 기반으로 하는 환경성 질환 중에 곰팡이 및 균류의 다양한 종류를 직접적인 인자로서 제한점으로 고려되어진다. 측정 장비의 센서를 통한 보강 및 검증 이 필요 하며, 본 연구는 실내 환경이 질환의 발생 요 인에 따른 24시간 활동 패턴을 확인하기에 좋은 자료 로 활용될 것으로 생각된다. 온도 및 습도의 정밀도는 다소 떨어지는 장비(모델명: EM2001)로 어려운 점이 있으나 임상의 접근에 중요한 자료로 활용이 될 것으 로 생각된다.

본 연구의 한계점은 30세대에 겨울철 중심으로 측정 결과를 전체 대표 할 수는 없지만, 본 연구의 특성상 사계절의 측정 결과를 비교하고 분석이 이루어지는 것 이 좋은 지표로 활용될 것이다. 그리고 본 연구의 결과 가 우리나라 및 서울지역의 특성과 화학 및 물리적인 환경 요인의 노출에 따른 특성을 대표한다고 보기는 어렵지만, 가정 내 24시간의 경향과 노출에 따른 시간 의 변수를 통한 농도의 관리 등이 이루어질 수 있을 것 이다.

5. 결 론

기술통계분석에서 발견된 주요 결과는 온도 및 습도, 미세먼지, VOC_S, CO₂ 등이 있으며, 시간대가 거의 오 전부터 발생하는 것으로 확인되었다. 이는 실내의 80% 이상이 실내 활동에 영향을 주는 것이며, 조리와 생활습관에 따른 오염원의 노출이 매우 심각할 수가 있다. 그 결과 오염원의 저감을 위한 다양한 변수를 확 인 할 것이며, 본 연구의 결과를 중심으로 환기시간을 기본 틀을 구성할 수가 있었다. 본 연구는 겨울철의 특 정시기에 따른 환기 및 가정의 관리의 요령으로 좋은 자료가 될 것이며, 겨울철의 서울시의 실내환경의 특성 에 따른 자료로서 환기에 따른 온도 및 습도가 매우 중 요한 점을 확인 하였다. 추후 봄 및 여름, 가을 등의 환 기가 많이 이루어지는 시점에 측정을 고려해야 될 것 이며, 일별 자료를 통한 검증된 선행학습의 자료에 따 르면, 환자의 신체조건이나 나이에 따라 IoT의 새로운 근무환경 조건, 폐활량 및 개인의 특성 등을 고려한 모 델링을 구성하는 것이 좋을 것으로 향후 연구의 가치 가 높아 질 것으로 생각되며, 천식 및 비염의 환자의 만성을 다양한 환경요인으로 관리가 필요 할 것으로 생각된다.

결과적으로 증상 어느 한 가지 오염원에 영향을 받 기보다는 다양한 오염변수의 종합적인 변화량을 확인 하게 되었으며, 결과를 통한 24시간 관찰에 따른 가정 의 경향성과 환경 유해물질과의 상호 연관성을 예측하 고 분석하였다.