1. 서 론

일반적으로 도시인의 경우 하루 24시간 중 85% 이 상을 다양한 실내공간에서 생활하는 것으로 보고되고 있으며(ME, 2004), 실내에서 거주하는 시간이 많아짐 에 따라 실내공기질 중 라돈 노출에 대한 관심이 많아 지고 있다. 사람이 거주하는 건축물(공동주택)의 실내 에는 석고보드, 벽지, 페인트, 장판, 마루, 석재 등과 같 이 매우 다양한 건축자재가 사용된다(Jung et al., 2014). 세계보건기구 산하기관인 국제암연구소(International Agency for Research on Cancer, IARC) 에서는 인체 유해성 측면에서 석면과 더불어 라돈을 1군 발암물질 로 규정하고 있으며 흡연에 이은 두 번째 폐암 원인물 질로 지정하고 있다(IARC, 1988). 일반적으로 실내 공 기에 포함된 라돈의 85~97%는 토양이나 암석에서 유 입되며, 2~5%는 건축자재, l~2%는 지하수를 사용할 때 공기 중으로 흘러들어오는 것으로 알려져 있으나 이 또한 지역이나 기후 등에 따라 분포비율이 상이하 다(ME, 2016). 특히 지하 근무지나 밀폐된 공간에서는 환기율이 낮아 라돈에 의한 방사선 노출 가능성이 높 다(Song and Jin, 2011). 라돈의 물리·화학적 특성 및 건강상의 영향을 고려하여 실내공기 중 라돈의 저감 및 관리의 필요성이 증대되었다. 이에 라돈 농도의 저 감을 위해 지하수, 토양 및 건축자재별 인산석고율의 평가 연구, 건축물의 물리적 특성에 따른 라돈농도 분 포 조사를 통한 저감요인을 도출하고 이에 따른 저감 방안을 모색하는 연구 수행의 필요성이 최근 들어 증 대되어지고 있다(Kim et al., 2013). 실내 라돈의 생성 배경은 토양에서 비롯되는 부분이 가장 크다고 여겨진 다. 토양 중의 우라늄과 라듐에 의해서 생성된 기체 상 태의 라돈은 토양과 실내 공간 중의 온도에 의해 발생 한 압력 차이에 의해서 벽면이나 바닥의 갈라진 틈새 를 통해서 실내공간으로 유입된다고 알려져 있다. 또한 실내 건축자재로 사용되는 암석, 자갈, 모래 등의 토양 에 우라늄 및 라듐의 함량이 높을 경우에는 이를 사용 하여 주거공간을 지을 경우 실내 라돈의 농도가 확연 히 높아 질 수 있다(Choi et al., 2014). 국내에서 석고 보드를 생산하는 사업장은 2개사로 A사는 2014년 4월 부터 인산석고를 사용하지 않고 있으며, B사는 2007년 부터 탈황석고를 사용하여 석고보드를 제조하고 있다 (Chung et al., 2018). 본 연구시설은 지하에 위치한 건 축물로서 건물 내벽이 인산석고보드로 시공되어 있으 며, 자연환기가 불가능하여 기계식 환기시설에 의존하 고 있다. 지하 건축물에서 토양에서 기인한 라돈농도를 측정하고, 건축자재 중 인산석고보드의 라돈방출량을 조사하여 지하 건축물에서 실내 라돈농도를 개선할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

2. 실험방법

2.1 실험대상

본 연구의 대상시설은 대전광역시에 위치한 지하 건 축물로서 1990년 5월에 준공되어 현재까지 19년이 경 과되었으며, 지하4층에서 지하1층까지 총 4개 층으로 설치되어 외부환경과 독립적인 공간으로 활용되고 있 다. 지하 건축물의 특징은 유사시를 대비하기 위한 공 간으로 모든 건축물이 지하공간에 설치되어 있으며, 철 근콘크리트 구조물로 건물 내벽은 석고보드로 마감되 어 있다. 지리적 특성은 지질정보 서비스시스템에서 조 사한 지질조사 결과 대보화강암, 단천복합체로 조사 (MGEO, 2019)되었으며, 국가환경방사선 자동감시망 에서 조사한 환경방사선 등가선량은 0.127 μSv/hr로 조 사(IERMN, 2019)되었다. 자연환기가 이루어질 수 없 는 공간으로 기계식환기시설이 설치되어 있으며, 공기 조화기는 총 31대가 운영되고 있으며 규모에 따라 지 하4층 13대, 지하3층 10대, 지하2층 6대, 지하1층 2대 가 설치되어 있다. 공기조화기의 가동시간은 오전 9시 부터 오후 6시까지 가동되고 있으며, 가동율은 시설용 량대비 30%로 가동되고 있다. 기계식환기시설에 따른 지하시설 전체 환기횟수는 1.6회/h이며, 지하1층 2.2회/ h, 지하2층 1.9회/h, 지하3층 1.1회/h, 지하4층 0.9회/h 로 나타나(Table 1) 환기시설에 대한 건축물의 설비기 준 등에 관한 규칙 [별표 1의5] 신축공동주택 등의 기 계 환기설비의 설치기준 시간당 0.5회 이상(ML, 2017) 을 충족하고 있다.

2.2 측정방법 및 측정기간

본 연구에서는 토양 라돈농도, 실내 라돈농도 장기 측정, 실내 라돈농도 연속측정, 건축자재 라돈방출량에 대하여 측정하였다. 토양 라돈농도 측정은 지하4층과 지하3층 등 2지점을 대상으로 DURRIDGE사 RAD7 장비를 이용하여 측정 심도 80 cm에서 10분 간격으로 1시간동안 토양 라돈농도를 측정하였다. 실내 라돈농 도 장기측정은 지하 건축물 내 주요 50개 지점을 대상 으로 2018년 10월 30일부터 2019년 1월 31일까지 91 일 동안 실시하였으며, 측정방법은 충전식 전리막(Eperm) 을 이용하였다. 실내 라돈농도 연속측정은 장기 측정 농도 기준 상위 10%인 5지점을 대상으로 2019년 1월 30일부터 2019년 2월 1일까지 48시간 동안 1시간 간격으로 실시하였으며, 측정방법은 SUN NUCLEAR 사 1030Model을 이용하였다. 건축자재 라돈방출량 조 사를 위하여 (주)에프티랩의 Radon Eye plus를 이용하 여 20 L 용량의 챔버 내에서 138시간 동안 1시간 간격 으로 인산석고보드와 천장텍스의 라돈농도를 측정하여 라돈방출량을 조사하였다(Table 2).

건축자재 라돈방출량 계산식은 다음과 같다.

여기서

3. 결과 및 고찰

3.1 토양 라돈 측정

토양 중 라돈은 지면에서 수직으로 0.8 m 아래 지점 의 농도를 측정하였다. 토양 라돈농도 측정결과 지하4 층에서 9,213 Bq/m³로 측정되었으며, 지하3층에서 3,765 Bq/m³로 측정되어, 지하4층 토양 라돈농도가 지 하3층 대비 2.4배 높게 측정되었다(Table 3). 지하2층 과 지하1층은 토양과 접하는 지면이 없어 측정대상에 서 제외하였다. 토양 내 존재하는 라돈은 가스형태로 실내로 유입되게 되는데 밀폐조건에서는 건물의 형태 및 실내·외 온도, 습도 등의 조건들과 토양의 물리화학 적 특성 등 다양한 요인에 의해 토양가스의 실내유입 이 영향을 받기 때문인 것으로 추정된다. 선행연구에서 도 토양기원 라돈의 실내유입은 강우, 토양의 동결, 실 내·외 온도차, 기압상승 등과 관계가 있는 것으로 보고 되고 있다(Cho and Kim, 2017).

3.2 실내 라돈 장기측정

실내 라돈농도 장기측정 결과 측정대상 50개 지점 전체 평균 라돈농도는 189.2 Bq/m³로 2019년 7월 1일 부로 시행되는 실내공기질 관리법 시행규칙 제7조 2 신축공동주택과 제10조 12 공동주택 소유자 등에 적용 되는 라돈 권고기준 148 Bq/m³의 24.7%를 초과하였다. 지점별 최대농도는 588.3 Bq/m³로서 가장 높게 측정되 었으며, 최소농도 70.3 Bq/m³, 표준편차 92.5 Bq/m3로 나타났다(Table 4). 기계식 환기시설 가동에 따른 층별 환기횟수와 라돈 평균농도는 환기횟수가 2.2회/h로 가 장 많은 지하4층에서 라돈농도 210.1 Bq/m³로 가장 높 게 측정되었으며, 환기횟수가 0.9회/h로 가장 적은 지 하1층에서 라돈농도 144.3 Bq/m³로 가장 낮게 측정되 어, 환기량에 따른 라돈 저감 효과를 나타내지 못하였 다. 각 층별 라돈농도 분포에 대한 통계분석(ANOVA test) 결과(Table 5) 유의한 차이를 나타내는지 못하였 으나, 층별 평균 라돈농도 측정결과 지하4층에서 210.1 Bq/m³으로 가장 높게 측정되었으며, 지하3층 189.2 Bq/m³, 지하2층 177.0 Bq/m³, 지하1층 144.3 Bq/m³로 측정되어 저층일수록 평균 라돈농도가 높고, 고층일수 록 평균 라돈농도가 낮은 것으로 측정되었다(Table 4; Fig. 1). 이는 광주광역시 광산구 소재 신축아파트를 대 상으로 실시한 층별 라돈농도 연구에서 라돈 평균농도 가 1층에서 3.5 pCi/L (129.5 Bq/m³)로 가장 높게 측정 되었으며, 5층 2.7 pCi/L (99.9 Bq/m³), 10층에서 2.6 pCi/L (96.2 Bq/m³)로 가장 낮게 측정된 연구 결과(Jang and Lee, 2014)와 유사한 결과를 나타내었다. 또한 토 양 라돈농도 측정결과 지하4층에서 9,213 Bq/m³, 지하 3층에서 3,765 Bq/m³로 측정되어 토양 라돈농도와 실 내 라돈농도가 유사한 경향을 나타내고 있다.

3.3 실내라돈 연속측정

라돈 연속측정을 실시한 장기측정 농도 기준 상위 10%인 5지점에 대한 시간대별 라돈농도 변화 추세를 검토한 결과 A실과 B실은 오후시간대(12시~18시) 368.7 Bq/m³과 338.6 Bq/m³, C실은 새벽시간대(0시~6 시) 281.4 Bq/m³, D실은 밤시간대(18시~0시) 173.8 Bq/m³, E실은 오전시간대(6시~12시) 167.5 Bq/m³로 가 장 높은 라돈 농도를 나타내었다(Table 6). 이와 같은 결과는 환기시설이 간헐적으로 가동되고 시간대별 환 기량이 상이함에 따라 지하건축물 내 사무실에서 측정 된 라돈농도가 불특정한 변화를 나타내고 있는 것으로 판단된다. Fig. 2

3.4 건축자재 인산석고량 측정

본 연구시설의 건물 내벽 마감재로 사용된 석고보드 는 본 건축물 준공년도 1990년 5월 이전에 생산된 제 품으로 인산석고보드로 확인되었다.

건축자재 라돈방출량 조사는 천장텍스와 인산석고보 드를 대상으로 실시하였다(Table 7; Fig. 3). 천정텍스 의 경우 측정기간 동안 라돈의 산술평균 농도는 61.7±14.0 Bq/m³이며, 라돈방출량은 단위면적당 90.0 mBq/m²/h, 단위질량당 6.4 mBq/kg/h으로 측정되었다. 인산석고보드의 경우 측정기간 동안 라돈의 산술평균 농도는 1,159.9±475.6 Bq/m³이며, 라돈방출량은 단위 면적당 4,234.1 mBq/m²/h, 단위질량당 450.4 mBq/kg/h 으로 측정되어 건물 벽체에 사용된 인산석고보드에서 지속적으로 라돈이 방출되는 것으로 나타나 인산석고 보드가 실내 라돈농도에 영향을 주는 것으로 판단된다. 2014년~2017년까지 생산된 탈황 석고보드 17종을 대 상으로 측정한 단위 면적당 인산석고량이 133.3± 143.4, 76.8±3.0 mBq/m²/h으로 조사된 선행 연구결과 (Jeon et al; 2017)와 비교하여 본 연구에서 조사한 인 산석고보드 라돈방출량이 탈황 석고보드 보다 32.5~ 52.9배 높게 나타났다. 또한 환경부는 2011년 국립환경 과학원에서 국내에서 유통되고 있는 건축자재중 인산 석고보드 라돈방출량 조사 결과 단위질량당 평균 인산 석고량은 250 mBq/kg/h, 탈황석고보드는 10 mBq/kg/h 으로 관계부처 합동보도 설명 자료를 배포하였다(ME, 2014). 본 연구에서 조사된 인산석고보드 라돈방출량이 국립환경과학원에서 조사한 인산석고보드 라돈방출량 과 유사한 결과를 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. Table 8

4. 결 론

본 연구에서는 토양기원 라돈측정 및 건축자재 라돈 방출량 분석에 관한 연구를 수행하였고 다음과 같은 결과를 얻었다. 실내라돈 측정결과 평균라돈농도는 184.6 Bq/m³로서 지하4층에서 평균 라돈농도 210.1 Bq/m³으로 가장 높게 측정되었으며, 지하3층 189.2 Bq/m³, 지하2층 177.0 Bq/m³, 지하1층 144.3 Bq/m³을 나타냈으며, 토양 라돈측정 결과 지하4층에서 9,213 Bq/m³로 측정되었으며, 지하3층에서 3,765 Bq/m³로 측 정되어 저층일수록 평균 라돈농도가 높고, 고층으로 갈 수록 평균 라돈농도가 낮은 것으로 측정되었다. 또한 건축 마감재로 사용된 인산석고보드에서 라돈방출량은 단위면적당 4,234.1 mBq/m²/h, 단위질량당 450.4 mBq/ kg/h으로 측정되어 선행연구에서 조사된 탈황 석고보 드 라돈방출량보다 32.5~52.9배 높게 나타나, 건물 내 에서 지속적으로 라돈이 방출됨으로서 실내 라돈농도 에 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 본 연구결과를 종합해보면 토양기원 실내라돈의 영향과 건축자재 인 산석고보드에서 방출되는 라돈의 영향으로 본 연구의 연구대상인 지하건축물에서 라돈 평균농도가 184.6 Bq/m³로서 실내공기질 관리법 라돈 권고기준 148 Bq/ m³ 대비 24.7%를 초과하였으며, 실내공기질 관리법 라 돈 권고기준 148 Bq/m³을 초과한 지점은 총 50지점 중 30지점으로서 측정대상 지점 대비 60%가 실내공기질 관리법 권고기준을 초과하여 높은 수준의 초과율을 나 타냈었다. 지하 건축물 특성상 기계식 환기시설로 라돈 농도를 저감하기에는 어려운 환경이었으며, 향후 실내 라돈 저감을 위하여 기계식 환기시설에 대한 기존시설 증설과 개선이 필요하며, 건축물 시공 시 사용된 인산 석고보드를 최근에 생산되고 있는 배연탈황석고보드로 교체 시공하는 것이 필요할 것으로 판단된다.