1. 서 론

최근 산업발전에 의해 진행된 환경오염과 대기오염 에 대한 국민들의 관심 및 우려에 못지않게 실내공기 질과 실내 공기 오염물질에 대해서도 많은 사람들이 심각성을 인식하고 있다. 특히, 현재 대부분의 사람들 은 주거, 교통수단의 이용, 학교 및 직장 생활 등의 다 양한 요인들로 인해 하루 중 대부분의 시간을 실외보 다 실내에서 생활하고 있다. 특히, Yang et al. (2011)의 연구에 따르면 한국인은 하루에 14시간 이상을 실내에 서 보내는 것으로 보고되어 있다. 따라서 실내공기질과 그 오염원을 명확히 인지하고 파악함으로써 오염원을 제거 및 관리하는 것이 어느 때보다 중요하다고 할 수 있다.

실내공기질과 관련하여 우리나라의 경우 지난 2004 년에 ^「다중이용시설 등의 실내공기질 관리법_」이 시 행되었고, 해당 법이 2016년에 ^「실내공기질 관리법_」 으로 개정되었다. 2019년 2월 13일에 추가 개정된^「실 내공기질 관리법 시행규칙_」의 별표1에 의하면 미세먼 지, 이산화탄소, 폼알데하이드 및 라돈 등 17종의 물질 들이 실내공기질을 오염시키는 원인으로 선정되었다. 이 중 라돈은 미국환경보호국(US EPA, United States Environmental Protection Agency), 국제암연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer) 및 세계 보건기구(WHO, World Health Organization) 등에서 대표적인 발암물질로 분류되고 있는 물질이다(US EPA, 2016;IARC, 1988;WHO, 2009). 라돈(²²²Rn)은 자연에서 우라늄(²³⁸U)이 납(²⁰⁶Pb)으로 붕괴되는 연속 적인 과정에서 생성되는데 지구상의 토양, 바위, 하천 및 대기 등에 존재할 뿐만 아니라, 벽돌, 회반죽 (mortar), 콘크리트, 석고보드 및 타일 등의 다양한 건 축 자재에서도 방출되는 것으로 알려져 있다(Keller et al., 2001;Righi and Bruzzi, 2006;Appleton and Miles, 2010; Chen et al., 2010). 실내에 라돈가스가 유 입되는 경로는 크게 2가지인데, 첫째는 건축물의 갈라 진 틈이나 수도 배관 등을 통해 외부에서 유입되는 경 우이고, 둘째는 건축물의 내장재, 혹은 외장재로 사용 된 자재에서 배출되는 경우이다. 라돈가스의 밀도가 공 기의 밀도보다 높기 때문에 환기 등의 조치를 취하지 않을 경우, 실내에 라돈가스가 계속 축적되어 실내 라 돈 농도가 증가하게 된다. 만약 실내에 축적된 고농도 의 라돈가스가 장기간에 걸쳐 호흡을 통해 인체 내로 침투하게 되면, 앞에서 언급된 폐암과 같은 질병이 발 병할 수 있기 때문에 각별한 주의가 요구된다. 따라서 라돈가스의 농도가 실내공기질 권고 기준(148 Bq/m³, ^「실내공기질 관리법 시행규칙_」별표3) 이하로 유지되 기 위해서는 실내에서 라돈가스 농도가 실시간으로 측 정되고 환기를 통해 저감되어야 한다.

실내 라돈농도를 관리하기 위해서는 사무실 등의 실 내 공간에서 라돈 농도를 연속적으로 측정할 수 있는 라돈 측정기가 필요하다. 그러나 현재 상용화된 라돈 측정기는 전 세계적으로 그 종류가 매우 적고 측정기 의 가격 또한 상당히 높은 실정이다. 예컨대 국내에서 환경부의 형식승인을 받은 제품 중 RAD7 (Durridge, 미국)과 Alphaguard (Saphymo, 독일)는 라돈과 라돈의 동위원소인 토론(²²⁰Rn)을 구분할 수 있어 전 세계에서 가장 성능이 우수한 측정기로 알려져 있으며, 환경부 등의 유관기관에서 공식적으로 사용되는 제품이다. 그 러나 해당 제품들은 가격이 수백에서 수천만원인 고가 의 제품이며 그 측정 범위의 상한선이 수십에서 수백 만 Bq/m³이기 때문에 전문가가 아닌 일반인들이 일상 생활에서 사용하는 목적에는 적합하지 않다. 따라서 다 중이용시설의 생활공간에서 일반인들이 실내의 라돈 농도를 간편하게 측정하고 지속적으로 모니터링하기 위해서는 연속측정이 가능한 저가의 간이 라돈 측정기 가 요구된다.

국내에서 개발된 간이 라돈 측정기인 라돈아이 (RD200, RadonFTLab, 한국)는 연속적인 실내 라돈 농 도 측정이 가능한 간이측정기로써 가격이 매우 저렴해 생활공간에서 실내 라돈 농도 모니터링에 적합하다. 라 돈아이는 현재까지 국내에서 형식승인을 받지 못한 제 품이나, 미국의 라돈 전문 인증 프로그램인 NRPP (National Radon Proficiency Program)에서 연속적인 라돈 모니터링을 수행하는 전문 측정기로 등록된 제품 이다(NRPP, 2020). 따라서 라돈아이는 실내 라돈 농도 를 연속적으로 모니터링 하는 목적에 사용될 만한 신 뢰성을 가진 측정기이다. 특히, 일반인들의 경우 라돈 아이를 이용하여 측정된 라돈 농도가 실내공기질 기준 이상일 때 환기로 실내 라돈 농도를 저감시킴으로서 라돈에 의한 잠재적인 건강상의 위협을 방지하는 목적 으로 활용이 가능하다. 또한 연속 측정된 실내 라돈 농 도가 지속적으로 높은 값을 나타내거나 심각한 수치를 보이는 경우, 앞에서 언급된 형식승인을 받은 제품을 사용한 정밀검사를 의뢰함으로서 실내 라돈 발생원을 파악하고 제거 할 수 있다. 그러나 라돈아이는 크기가 체적으로 환산했을 때 602.88 mL로써 기존의 상용화 된 라돈 측정기에 비하여 부피가 작을 지라도 미세먼 지, 이산화탄소 및 일산화질소 등의 실내공기질 센서에 비해서 부피가 크다는 단점이 있다. 그러므로 라돈아이 는 다종의 실내공기질 오염원을 동시에 측정할 수 있 는 소형이며 저가의 다중센서플랫폼(multi-sensor platform)에 일체형으로 내장되기에는 적합하지 않다. 따라서 라돈아이보다 소형의 연속 측정이 가능한 간이 라돈 측정기가 필요한 실정이다.

본 연구에서는 최근에 개발된 RS9A (RadonFTLab, Korea) 시제품의 성능이 다중이용시설에서 실내 라돈 농도를 연속적으로 모니터링 하는데 적합한지를 조사 하였다. 특히, RS9A의 크기는 체적이 159.84 mL로써 본 연구진이 개발하는 다중센서플랫폼에 일체형으로 내장하기에 적합하다. 그러나 RS9A는 현재 시제품이 므로 제품의 성능 검증 및 평가가 전혀 진행된 바가 없 다. 따라서 RS9A와 유사한 라돈아이가 기준(reference) 측정기로 선정되어 RS9A의 성능이 비교·분석되었다. 즉, 라돈아이와 RS9A를 동시에 사용하여 동일 공간에 서 실내 라돈 농도가 장기간 동안 연속적으로 측정된 후, 두 측정기로 측정된 실내 라돈 농도의 상관관계 (correlation)가 분석됨으로써 RS9A의 활용 가능성이 평가되었다. 특히, 본 연구는 실험실에서 진행되는 랩 테스트(lab test)가 아닌 실제 사람들이 생활하는 공간 에서의 현장 평가(field test)로 진행됨으로써, 일상생활 에서의 실내 라돈 농도 모니터링 연구에 큰 도움이 되 는 결과들이 얻어졌다.

2. 연구방법

2.1 연구대상 및 기간

본 연구는 라돈아이와 RS9A로 측정된 실내 라돈 농 도의 상관관계를 분석하기 위해 수행되었다. 실내 라돈 농도를 측정하기 위한 장소로 국내 정부출연연구소의 2곳의 사무실을(A와 B 지점) 선정한 후, 해당 지점에 서 실내 라돈 농도가 한 시간 간격으로 연속 측정되었 다. 사무실 내의 두 지점에서 라돈아이와 RS9A는 기 존의 연구와 미국환경보호국에서 권고한 라돈 측정기 설치 방법에 따라 창문, 출입문 그리고 외벽과 각각 90 cm 이상 떨어져 있고 높이가 50 cm 이상인 테이블 위에 설치되었다(US EPA, 2014; Woo et al., 2014;Kong and Kim, 2016; Kim et al., 2019). 본 연구가 수 행된 측정 기간과 측정 장소에 대한 구체적인 내용은 Table 1에 요약 되었다.

2.2 라돈 측정기 및 분석방법

본 연구에서 실내 라돈 농도를 측정하기 위해서 상 용화된 제품인 라돈아이(RadonEye)와 같은 회사의 시 제품인 RS9A가 사용되었다. 본 연구에서 기준 측정기 로 사용된 라돈아이는 이온화 챔버 방식을 채택하여 라돈 농도를 측정하는데, 이러한 방식의 가장 큰 단점 은 라돈과 토론을 구분하지 못하여 실내 라돈 농도가 실제보다 높게 측정될 가능성이 큰 것이다. 하지만 이 러한 단점에도 불구하고 라돈아이는 국·내외에서 연구 목적으로 활용되고 있으며 Alphaguard와 RAD7 등의 정밀 측정기와 비견될 만한 우수한 성능을 갖는 것으 로 보고되었다(Kim and Lee, 2019;Carmona and Kearfott, 2019). 특히, Alphaguard 제품과 다른 상용화 된 라돈 측정기의 성능을 비교한 연구(Carmona and Kearfott, 2019)에서 기준 측정기인 Alphaguard와 라돈 아이로 측정된 라돈농도의 결정계수(coefficient of determination, R²)는 약 0.96으로 같은 결과를 보여주 었다. 따라서 본 연구에서는 라돈아이가 기준 측정기로 선정되었다.

라돈아이와 RS9A의 사진과 사양은 각각 Fig. 1과 Table 2에서 보여 진다. 라돈아이와 RS9A의 크기를 체 적으로 환산하면 각각 602.88mL와 159.84 mL가 되기 때문에 RS9A의 체적이 3.77배 더 작다. 두 측정기 모 두 펄스형 이온화 챔버(pulsed ion chamber)를 사용하 여 라돈, 혹은 라돈의 딸핵종이 붕괴하는 과정에서 생 성되는 알파 입자에 의해 주변의 공기가 이온화되는 정도를 탐지하여 실내 라돈 농도를 측정한다. 이 때 측 정기의 체적이 더 작은 RS9A는 내장된 챔버의 크기가 라돈아이보다 작기 때문에(라돈아이: 200 cc, RS9A: 90 cc), 이로 인한 감도(sensitivity) 차이로 인해 유효한 라돈 농도의 측정값을 표시하고 업데이트하는 시간의 차이가 발생한다. RS9A의 감도는 1 pCi/L 기준에서 0.3 cpm (counts per minute)으로 1시간 동안 18개의 알파 입자를 탐지한다. 반면에 라돈아이는 같은 조건에 서 감도가 0.5 cpm이므로 라돈아이의 감도가 RS9A 보 다 약 1.67 배 더 크다. 측정값에 영향을 주는 다른 요인들이 동일하다고 가정했을 때, 두 측정기가 라돈 농도를 측정하는데 걸리는 소요 시간도 정성적 (qualitatively)으로 약 1.67 배 정도 차이가 발생할 것 으로 예상된다. 실제로 라돈아이는 동작 후 60분 이내 에 첫 번째 유효한 라돈 농도 측정값을 표시하고, 이 후 매 10분마다 측정된 라돈 농도를 60분 간격으로 평 균한 후 데이터로 저장한다(60분 이동 평균). 그러나 RS9A 시제품은 최초 동작 후 90분 후에 첫 번째 유효 한 라돈 농도 값이 표시되고, 이 후 30분 간격으로 라 돈 농도가 업데이트 되어 저장 된다(90분 이동평균). 결과적으로 감도가 낮은 RS9A의 측정 시간이 라돈아 이의 1.5 배가 되어 정성적인 예측과 잘 일치하는 것을 알 수 있다. 본 연구에서는 라돈아이와 RS9A가 같은 시간대에 측정된 라돈농도를 표시할 수 있도록 설정한 후 수집된 실내 라돈 농도 데이터를 분석하여 라돈아 이와 RS9A 사이의 상관관계가 얻어졌다.

3. 결과 및 고찰

3.1 실내 라돈 농도 측정

국내 정부출연연구소 사무실내의 2개 지점(A와 B 지점)에서 각각 400시간 동안 측정된 실내 라돈 농도 들이 Table 3에 요약되었다. A 지점에서 라돈아이로 측정된 실내 라돈 농도의 범위는 5~141 Bq/m³이고 실 내 라돈 농도의 평균값은 59.9 ± 28.0 Bq/m³이었다. 반 면에 같은 지점에서 RS9A로 측정된 실내 라돈 농도의 범위와 평균값은 각각 9~160 Bq/m³과 65.7 ± 30.8 Bq/ m³이었다. A 지점에서 라돈아이와 RS9A로 측정된 실 내 라돈 농도를 비교하면, 라돈아이로 측정된 라돈농도 의 범위와 평균값이 RS9A의 범위와 평균값보다 더 크 다. 이 때 RS9A로 측정된 실내 라돈 농도의 평균값은 기준 측정기인 라돈아이로 측정된 평균값보다 약 9.7% 더 크다.

한편 B 지점에서 라돈아이로 측정된 실내 라돈 농도 의 범위와 평균값은 각각 1~83Bq/m³과 19.7 ± 11.1 Bq/m³이고, RS9A로 측정된 실내 라돈 농도의 범위와 평균값은 각각 0~75 Bq/m³과 17.3 ± 12.1 Bq/m³이다. B 지점에서의 라돈아이와 RS9A의 측정값은 A 지점과 는 반대로 라돈아이로 측정된 실내 라돈 농도의 범위 와 평균값이 RS9A로 측정된 값보다 더 크다. 이 때 B 지점에서 측정된 실내 라돈 농도의 평균값은 기준 측 정기인 라돈아이로 측정된 값보다 약 12.2% 더 작기 때문에 A 지점보다 측정기 사이의 오차가 더 크다. 이 런 차이는 라돈아이와 RS9A 측정기의 최소 불확도 (minimum uncertainty)로 설명이 가능하며 불확도는 측정된 값의 신뢰 구간을 나타내는 지표이다(KRISS, 2010). 제조사가 제공한 라돈아이와 RS9A의 최소 불 확도는 각각 0.5 pCi/L와 0.7 pCi/L인데, 이를 Bq/m³로 환산하면 18.5 Bq/m³와 25.9 Bq/m³가 된다(1 pCi/L = 37 Bq/m³). B 지점에서 라돈아이로 측정된 평균 실내 라돈 농도(19.7 Bq/m³)는 측정기의 최소 불확도(18.5 Bq/m³)보다 큰 값을 갖기 때문에 측정값의 신뢰도가 높다. 반면 B 지점에서 RS9A로 측정된 평균 실내 라 돈 농도(17.3 Bq/m³)는 측정기의 최소 불확도(25.9 Bq/ m³)보다 작기 때문에 측정값의 신뢰도가 라돈아이에 비해 상대적으로 더 낮다. 따라서 B 지점에서 RS9A로 측정된 실내 라돈 농도의 낮은 신뢰도 때문에 측정기 사이의 오차가 A 지점 보다 큰 것으로 설명된다. 반면 A 지점에서 측정된 실내 라돈 농도는 평균적으로 두 측정기의 최소 불확도 보다 충분히 크기 때문에 각 측 정기로 측정된 값의 신뢰도가 높다. 따라서 A 지점에 서의 두 측정기 사이의 오차는 B 지점에서의 오차 보 다 더 작게 나타난다.

A와 B 지점에서 측정된 실내 라돈 농도는 A 지점에 서 RS9A로 측정된 157 Bq/m³과 160 Bq/m³를 제외하 면 다중이용시설의 실내공기질 권고 기준인 148 Bq/m³ 보다 작기 때문에 두 지점 모두 라돈으로부터 안전한 것이 확인되었다(Fig. 3 참조). 본 연구가 수행된 두 사 무실의 건축연도와 실내 라돈 농도를 비교해 보면, 건 축연식이 더 오래된 건물의 B 지점(1975년 사용 승인 인가)에서 실내 라돈 농도가 A 지점(2012년 사용 승인 인가) 보다 더 작기 때문에 기존의 선행 연구와 반대의 결과를 보여준다. 선행연구에 의하면 사람이 거주하는 주택을 대상으로 연구가 수행되었고, 건축연식이 오래 된 건물일수록 건물의 외벽 등에서 발생된 균열(crack) 에 의해 외부로부터 더 많은 라돈 가스가 실내에 유입 되므로 오래된 건물일수록 실내 라돈 농도가 더 높다 고 보고되었다(Quarto et al., 2013; Zoo et al., 2015; Jung et al., 2017). 그러나 본 연구가 수행된 A 지점과 B 지점은 주택이 아닌 다중이용시설의 사무공간이며 외부로부터 라돈 가스가 실내에 유입 될 정도의 균열 이 없기 때문에 기존의 선행 연구와 차이가 있다. 따라 서 본 연구 결과는 외부에서 유입된 라돈의 영향 보다 는 건축물의 실내·외장재에 사용되는 자재로 부터 직 접 방출되는 라돈의 영향이 더 큰 것으로 설명된다. 이 경우 건물의 연식이 오래될수록 건축자재에서 방출되 는 라돈의 양이 감소하기 때문에 B 지점의 실내 라돈 농도가 더 높게 나왔다고 해석된다.

3.2 시간에 따른 실내 라돈 농도 변화

A 지점과 B 지점에서 측정된 실내 라돈 농도의 시 간에 따른 변화 양상을 분석하기 위해서 전체 측정기 간 중 일부 구간(약 300 시간)에서 측정된 실내 라돈 농도가 Fig. 2에서 보여 진다. 이 때 두 지점에서 각각 첫 번째 측정값을 얻은 시간을 기준으로 하여 x축과 y 축은 측정시간(한 시간 간격)과 측정된 라돈 농도를 나 타내는데, 라돈아이와 RS9A의 측정값은 서로 다른 기 호로 구분되었다.

Fig. 2의 음영으로 나타난 영역은 평일 퇴근 시간(오 후 6시)부터 다음날 출근 시간(오전 9시)까지를 나타내 고, 화살표로 표시된 영역은 토요일 0시부터 월요일 오 전 9시까지의 기간을 나타낸다. Fig. 2에서 검은색 실 선(가로방향)은 실내 라돈 농도의 기준값(148 Bq/m³)을 보여준다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이, A 지점과 B 지점 모두 측정 기간 동안 실내 라돈 농도가 다중이용시설 에서의 실내공기질 기준치 이하로 유지되었다. 먼저 A 지점에서 측정된 실내 라돈 농도의 시간에 따른 변화 추이를 살펴보면, Fig. 2 (a)의 첫 번째 음영으로 나타 내는 영역인 평일 오후 6시경부터 실내 라돈 농도가 증가하기 시작하여 새벽 시간대에 가장 높은 농도에 도달한 후, 오전 9시 출근시간을 기점으로 다시 감소하 는 경향을 보여준다. 또한, 음영으로 나타낸 다른 영역 에서도 모두 같은 경향성이 나타나는 것이 확인되었다. 이런 경향은 퇴근 이후 재실 인원이 없기 때문에 별도 의 환기가 없는 상태에서 라돈이 실내에 지속적으로 축적되어 실내 라돈 농도가 증가되는 것으로 해석된다. 반면 사람들이 사무실에 출근하는 오전 9시부터는 출 입문 개방 등의 요인으로 인해 자연 환기가 이루어져 실내 라돈 농도가 감소하는 것으로 설명된다. 지점 A 에서 얻어진 하루 동안의 실내 라돈 농도 변화는 과거 의 선행 연구에서 보고된 결과와 매우 유사하다. 즉, Li et al. (2006)의 연구에서도 사람들이 일하는 시간대 에 실내 라돈 농도가 감소하는 것으로 보고된 바 있다. 마찬가지로, 주말동안 사무실에 인원이 부재중일 때에 도 같은 이유로 실내 라돈 농도가 증가하는 경향을 보 였다(Fig. 2 (a)의 화살표 영역).

Fig. 2 (b)는 B 지점에서 측정된 실내 라돈 농도의 시간에 따른 변화를 보여준다. B 지점에서 실내 라돈 농도는 A 지점과 비교했을 때 측정농도가 훨씬 낮기 때문에 시간에 따른 라돈 농도의 변화가 A 지점에서의 변화폭보다 훨씬 작다. 그러나 B 지점에서 측정된 실 내 라돈 농도의 변화 양상은 A 지점에서 얻은 결과와 비슷하다. A 지점과 마찬가지로 B 지점에서 측정된 실 내 라돈 농도는 대체적으로 사무실에 인원이 부재중인 평일 퇴근 시간 이후와(음영 영역) 주말에(화살표 영역) 점진적으로 증가하는 경향을 보이고, 인원이 재실 중일 때 라돈 농도가 감소하는 경향을 보인다. Fig. 2로부터, A와 B 지점에서 라돈아이와 RS9A로 측정된 실내 라 돈 농도 그래프가 서로 잘 일치하고 시간에 따른 변화 추이가 비슷한 경향을 보여주기 때문에 라돈아이와 RS9A로 측정된 라돈 농도 사이에 높은 상관관계가 있 을 것으로 예상 된다.

3.3 라돈아이와 RS9A로 측정 된 라돈 농도의 상관관계

RS9A가 다중이용시설에서 연속적인 실내 라돈 농도 모니터링에 적합한지를 판단하기 위해서 A 지점과 B 지점에서 라돈아이와 RS9A를 이용하여 동시에 측정된 실내 라돈 농도가 산점도(scatter plot)로 나타내졌다. 그 후 두 측정기의 선형적인 상관관계를 수치화하여 분석하기 위해서 회귀분석(regression analysis)으로부 터 결정계수가 얻어졌다. 일반적으로 회귀분석은 변수 (인자)들 사이의 상관관계를 파악하기 위해 사용되는 방법이며, 특히 본 연구의 대상과 같이 두 변수 사이 의 상관관계를 분석할 때에는 단순회귀분석(simple regression analysis)이 사용 된다(Chatterjee and Hadi, 2015). 이 때 결정계수는 두 변수 사이의 상관관계를 정량적으로 나타내는 수치이며 결정계수가 1에 가까울 수록 높은 상관관계를 갖는다(Cornell and Berger, 1987).

본 논문에서는 A와 B 지점에서 라돈아이와 RS9A로 측정된 실내 라돈 농도가 산점도로 나타내어진 후, 단 순회귀분석으로 결정계수가 얻어짐으로써 두 측정기로 측정된 라돈 농도의 상관관계가 분석되었다. 이 때 라 돈아이로 측정된 라돈 농도가 기준값(reference value) 으로 선택되어 y축이 되고, RS9A로 측정된 라돈 농도 가 x축이 되었다. 먼저 A 지점에서 두 측정기로 각각 100, 200, 300 그리고 400 번 씩 측정된 라돈 농도를 산점도로 나타낸 후 회귀분석으로부터 얻어진 결정계 수들이 Fig. 3에서 보여진다. A 지점에서 라돈아이와 RS9A로 100, 200, 300, 그리고 400 번 측정된 실내 라 돈 농도의 결정계수는 각각 0.65, 0.70, 0.70, 그리고 0.68이기 때문에 두 측정기 사이의 강한 상관관계가 확 인되었다.

Fig. 3으로 부터, A 지점에서 측정된 실내 라돈 농도 는 저농도 영역의 표본수가 상당히 작은 것을 알 수 있 다. 여기서 저농도 영역의 기준은 2010년 국립환경과 학원에서 보고된 전국 실내 라돈 지도 중 다중이용시 설의 연평균 라돈 농도인 33Bq/m³로 선택되었다 (NIER, 2010). 이를 좀 더 자세히 분석하기 위해 Fig. 4와 같이 A 지점에서 측정된 실내 라돈 농도의 분포가 막대 그래프로 그려졌다. 이 때 각 측정기로 측정된 값 의 분포는 막대 그래프의 사선방향으로 구분되었다. Fig. 4에서 알 수 있듯이, A 지점에서 측정 된 400개의 표본 중 실내 라돈 농도가 33 Bq/m³ 이하인 표본수는 RS9A에서 55개이고 라돈아이에서 69개이므로 전체 표본의 약 14%와 17%가 된다. 따라서 전체 표본 대비 저농도 영역의 표본수가 현저히 적기 때문에 라돈아이 와 RS9A의 상관관계를 보다 정확히 얻기 위해서는 더 많은 저농도 표본이 필요하다. 그러나 본 연구는 일반 적인 랩 테스트와 달리 라돈 농도를 조절할 수 없는 현 장 평가로 진행되었기 때문에 A 지점 보다 라돈 농도 가 현저히 낮은 B 지점의 라돈 농도를 포함하여 추가 적인 회귀분석을 진행함으로써 보다 정확한 결정계수 가 얻어졌다.

Fig. 5는 A와 B 지점에서 각각 100, 200, 300, 그리 고 400 번 측정된 실내 라돈 농도의 산점도를 나타낸 것이다. 여기서 A와 B 지점에서 측정된 라돈 농도는 서로 다른 기호로 구분되었다. Fig. 5에서 검은색의 짧 은 실선은 B 지점에서 측정된 실내 라돈 농도의 산점 도로부터 얻어진 회귀선(regression line)이고 보다 긴 검은색 실선은 A와 B 지점에서 측정된 실내 라돈 농 도를 합친 산점도로부터 얻어진 회귀선이다. Fig. 5로 부터 알 수 있듯이, B 지점에서 측정된 실내 라돈 농도 는 대부분 저농도 영역에 분포하고 있다. 그리고 표본 수가 100, 200, 300, 그리고 400인 경우, B 지점에서 라돈아이와 RS9A와의 결정계수는 각각 0.45, 0.46, 0.46 그리고 0.43이므로 A 지점에서 얻어진 결정계수 보다 더 작다. 이 결과는 3.1절에서 언급된 측정기의 최소 불확도로 인한 측정 오차로 설명이 가능하다. 마 지막으로, 표본수가 200 (A지점: 100개, B지점: 100개), 400, 600, 그리고 800개 일 때 A와 B 지점에서 측정된 라돈 농도를 모두 포함한 산점도로부터 얻어진 두 측 정기의 결정계수는 각각 0.83, 0.82, 0.81, 그리고 0.81 이므로 A와 B 지점에서 개별적으로 계산된 결정계수 보다 증가되었다. 그리고 A와 B의 표본을 합친 경우 실내 라돈 농도는 0~160 Bq/m³의 범위에 고르게 분포 하기 때문에 두 측정기가 다중이용시설의 실내 라돈 농도 권고기준을 포함한 농도 범위 내에서 강한 상관 관계를 갖는다는 것이 확인되었다. 본 연구에서 얻어진 두 측정기의 결정계수는 실험실 테스트와 같이 밀폐된 챔버에서 라돈 농도가 조절되며 측정된 것이 아니라, 사람들이 일상업무를 하는 밀폐되지 않은 공간에서 진 행된 현장평가(field test)의 결과라는 점에서 큰 의미가 있다. 특히, 본 논문에서 얻은 0.8 보다 큰 결정계수는 ^「미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법_」에서 다른 실 내공기질 측정기인 미세먼지 측정기의 성능인증 등급 중 1등급에 해당하는 수치이다. 따라서 RS9A는 일반 인들이 실내 라돈 농도를 연속적으로 모니터링하기 위 한 목적의 1차적인 참고 목적으로 사용되기에 적합한 성능을 보였다고 판단된다.

3.4 라돈아이와 RS9A로 측정 된 라돈 농도의 오차 분석

RS9A의 추가적인 성능 조사를 위해 라돈아이와 RS9A로 각각 400 회 측정된 실내 라돈 농도의 오차가 통계적으로 분석되었다. 오차의 판단 기준으로 미국의 ANSI (Accreditation by the American National Standards Institute)/AARST (The American Assosication of Radon Scientists and Technologists)에서 실내 라돈 가스 측정 장치의 성능을 판정할 때 사용되는 오차 기 준이 사용되었다(ANSI/AARST, 2015). 이 경우 대상 측정기의 성능 평가를 위한 지표로 개별 오차율(IPE, Individual Percent Error)이 사용이 되는데 그 값은 아 래와 같이 정의된다.

위 수식에서 IPE는 평가 대상 장치의 상대 오차율의 절대값(absolute value)이고, X와 T는 각각 평가 대상 장치로 측정된 실내 라돈 농도와 기준이 되는 실제 라 돈 농도(conventional true value)이다. ANSI/AARST의 평가 기준은 IPE가 0~25%일 때, 평가 대상 측정기가 실내 라돈 농도를 측정하는 측정기로 사용이 가능하다 고 판단한다. 단, 위의 기준은 챔버 내에서 정확한 라 돈 농도를 알고 있는 상황에서 평가 대상 장치로 라돈 농도를 측정한 경우에 한정되므로, 해당 기준이 현장평 가로 진행된 본 연구의 결과와 완벽하게 일치되는 것 은 아니다. 그러나 서론에서 언급하였듯이, 라돈아이는 AARST의 인증 프로그램인 NRPP에서 실내 라돈 가스 의 모니터링을 위한 전문 측정 기기로 인증을 받은 제 품이기 때문에 위의 평가 기준을 통과한 제품이다. 따 라서 본 연구에서는 라돈아이로 측정된 실내 라돈 농 도를 기준 라돈 농도로 간주하여 RS9A의 IPE가 얻어 졌다.

Table 4은 A와 B 지점에서 RS9A로 측정된 400개의 실내 라돈 농도의 평균 IPE를 보여준다. 이 때 A와 B 지점에서 각각 400 회의 측정이 이루어졌기 때문에 이 를 평균한 IPE가 얻어졌다. A와 B 지점에서 평균 IPE 는 각각 31.1%와 55.6%이므로 실내 라돈 농도의 평균 값이 더 높은 A 지점에서 RS9A의 평균 IPE가 더 작 다. 이는 3.1절에서 언급한 측정기의 최소 불확도에 의 한 영향으로 설명이 가능하다. 다시 말해 B 지점의 실 내 라돈 농도는 평균적으로 측정기의 최소 불확도 보 다 작기 때문에 측정기의 측정 오차가 증가하므로 두 측정기의 상대 오차가 증가하게 되어 더 큰 평균 IPE 가 얻어졌다고 설명된다. 한편 추가적인 분석을 위해 A와 B 지점에서 측정된 라돈 농도를 합친 총 800개의 평균 IPE가 계산되었다. A와 B 지점에서 얻어진 데이 터를 모두 포함한 RS9A의 평균 IPE는 43.3%이므로 ANSI/AARST의 판정 기준인 25%보다 크다. 단, 이것 은 A와 B 지점에서 얻어진 0~160 Bq/m³의 라돈 농도 범위에서 얻어진 값으로써, ANSI/AARST의 평가가 수행되는 라돈 농도 범위(222~555 Bq/m³)의 하한선보 다 낮은 범위에서 얻어진 값이다(Section 7.1.1, Criteria, ANSI/AARST, 2015). 따라서 보다 정확한 RS9A의 IPE를 얻기 위해서는 실내 라돈 농도가 222~555 Bq/ m³의 범위에 분포되어있는 실내 공간에서 측정이 진행 되어야 한다. 그러나 이 범위는 실내공기질 기준법에 명시되어있는 다중이용시설과 공동주택의 라돈 농도 권고기준인 148 Bq/m³과 200 Bq/m³을 초과한다. 또한, 환경부에서 제공하는 전국 실내 라돈 지도를 참고하더 라도 다중이용시설, 주택 및 공공시설에서 222~555 Bq/m³의 라돈 농도를 갖는 실내 공간을 찾기 힘들다는 점에서 정확한 분석에 한계가 있다. 그러나 앞으로 후 속 연구가 진행되어 실내 라돈 농도가 A와 B 지점보 다 더 높은 공간에서 측정된다면, RS9A의 IPE가 더 향상될 것으로 기대 된다.

4. 결 론

본 연구에서 상용화된 라돈 간이측정기(RadonEye, 라돈아이)와 새로 개발된 시제품(RS9A)을 이용하여 같은 지점에서 동시에 실내 라돈 농도가 연속적으로 측정되었다. 라돈아이와 RS9A를 이용하여 A와 B 지 점에서 측정된 실내 라돈 농도의 평균값은 모두 다중 이용시설의 실내공기질 권고기준(148 Bq/m³) 보다 낮 았다. 또한, 하루 동안의 실내 라돈 농도의 변화를 파 악하기 위해서 A와 B 지점에서 측정된 시간에 따른 실내 라돈 농도의 변화가 분석되었다. 분석결과에 의하 면, 두 측정 지점에서 모두 근무 인원이 부재중인 퇴근 이후와 주말에 실내 라돈 농도가 증가하고, 근무 인원 들이 출근하여 재실중일 때 라돈 농도가 감소하는 비 슷한 경향을 보여주었다. 또한, A와 B 지점에서 라돈 아이와 RS9A로 각각 측정된 시간에 따른 라돈 농도의 변화 양상이 비슷하기 때문에 두 측정기는 높은 상관 관계를 가질 것으로 예상되었다.

라돈아이와 RS9A 사이의 상관관계를 수치화하기 위해서 라돈아이와 RS9A로 측정된 실내 라돈 농도가 산점도로 표시된 후 회귀분석으로 결정계수가 얻어졌 다. A 지점에서 얻어진 결정계수는 약 0.7로서 두 측정 기 사이의 강한 상관관계가 있음을 보여주었다. 그러나 A 지점에서 측정된 라돈 농도는 저농도 영역의 표본수 가 적기 때문에 라돈 농도가 더 낮게 측정된 B 지점의 표본이 포함됨으로써 보다 향상된 결정계수가 얻어졌 다. A와 B 지점의 표본을 합쳐서 얻어진 0~160 Bq/m³ 의 범위에서 두 측정기는 0.8보다 큰 결정계수를 보여 주었다. 0.8의 결정계수는 다른 종류의 실내공기질 간 이 측정기에서 1등급에 해당하는 높은 수치이다. 따라 서 RS9A는 다중이용시설에서 실내공기질의 지속적인 모니터링을 위한 1차 측정기로 활용되기에 적합한 성 능을 보여주었다.

특히, 본 연구의 결과는 일반적으로 회사나 연구기 관에서 수행하는 밀폐된 공간에서의 실험실 평가(lab test)가 아니라 개방되고 실제로 사람들이 생활하는 공 간에서 측정된 현장평가(field test)라는 점에서 큰 의미 를 지니고 있다. 또한, RS9A는 기존의 상용화된 제품 (라돈아이)과 비슷한 수준의 우수한 성능을 가지고 있 을 뿐만 아니라, 라돈아이에 비해 부피가 약 4배 가까 이 감소되는 장점을 보여줌으로써, 기존 측정기보다 범 용성의 측면에서 더 높은 활용도가 예상 된다(Table 5). 따라서 RS9A는 다중이용시설에서 다종의 실내공 기질 오염물질을 동시에 측정하기 위한 다중센서플랫 폼에 일체형으로 내장됨으로써 일반인들이 어린이집, 노인요양시설, 지하복합상가 및 학교 등에서 저렴한 가 격으로 실내공기질을 측정하고 모니터링 하는데 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.