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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.19 No.4 pp.369-377
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2020.19.4.369

A study on equivalence evaluation for RS9A based on continuous measurements of indoor radon concentrations

Sanghyun Yoo, ·Jong Il Park, Young Tae Byun*
Sensor System Research Center, Korea Institute of Science and Technology (KIST)
*Corresponding author Tel : +82-2-958-5797 E-mail : byt427@kist.re.kr
06/10/2020 17/11/2020 26/11/2020

Abstract


Radon is a radioactive gas material, which is not detectable by humans because of the absence of color and odor. Radon gas can exist indoors through a number of pathways and long-term exposure to such material can affect the human body, which may result in serious health issues such as lung-cancer. It is thus essential to reduce and maintain indoor radon concentration in order that potential health risks from radon can be diminished. In order to achieve the aforementioned goals, it is requisite to utilize a practical detector which is capable of continuous radon monitoring. In relation to this, a recently developed prototype radon detector, i.e., RS9A, provides highperformance comparable to existing research-grade radon detectors for the purpose of continuous radon monitoring in the air. Furthermore, RS9A is a convenient piece of equipment for use by the public as it is compact in size and affordable. In this paper, we conducted continuous measurements of indoor radon concentrations by using sets of RS9A and evaluated the equivalence of RS9A in terms of quality assurance.


Equivalency , Indoor radon concentration , Monitoring, Quality assurance , Radon detector

실내 라돈 농도 연속 측정 기반 RS9A 등가성 평가 연구

유상현, 박종일, 변영태*
한국과학기술연구원 센서시스템연구센터

초록

    Korea Research Council for Industrial Science and Technology(ISTK)
    QLT-CRC-18-02-KICT National Research Foundation of Korea(NRF)
    2019M3E7A 1113097
    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    라돈(222Rn)은 자연에 기체(가스) 상태로 존재하는 방사성 물질인데 폐암의 1급 발암물질로 알려져 있다 (Samet and Eradze, 2000;Darby et al., 2001;WHO, 2009;Cho et al., 2017). 라돈 가스는 흙이나 지하수를 비롯한 외부의 요소로부터 유입되거나 여러 종류의 건 축 자재로부터 직접 방출되는 등의 복합적인 요인으로 실내에 존재한다(Bossew, 2003;Lee and Kim, 2006;Lee et al., 2015;Jeon et al., 2018). 만약 인체가 고농 도의 라돈 가스에 장기적으로 노출되면 폐암과 같은 다양한 호흡기 질환의 잠재적인 원인이 될 수 있으므 로 실내 라돈 가스 농도가 기준 이하로 유지되는 것이 매우 중요하다. 이에 국내에서는 다중이용시설에서 실 내 라돈 가스 농도가 148 Bq/m3 이하로 유지될 것을 권고하고 있다(「실내공기질 관리법 시행규칙」별표 3). 그러나 라돈은 무색·무취의 기체로써 사람이 직접 감 지할 수 없기 때문에 실내에서 라돈 가스를 검출하고 그 농도를 측정할 수 있는 라돈 측정기가 필요하다. 또 한 실내 라돈 가스 농도는 대상 공간이 속해 있는 건축 물의 종류나 연식 및 위치 등의 물리적인 요소뿐만 아 니라, 라돈 농도를 측정하는 시간대 및 계절 등의 시기 적인 요인에 따라 많은 차이가 있다(Singh et al., 2005;Righi and Bruzzi, 2006;Xie et al., 2015). 따라서 일정 한 시간 간격으로 실내 라돈 가스 농도를 연속적으로 측정하여 장기간 모니터링 할 수 있는 라돈 측정기가 요구된다. 그러나 현재 국내에서 형식 승인을 받은 라 돈 측정기 중 상당수는 측정기의 부피가 크고 가격이 비싸기 때문에 일반인이 가정이나 회사와 같은 생활공 간에서 손쉽게 사용 할 수 없다. 또한 RAD7이나 Alphaguard와 같은 고가의 고성능 라돈 측정기는 라돈 농도를 0 Bq/m3 부터 수백만 Bq/m3까지 넓은 범위를 정밀 측정할 수 있는 장점이 있으나, 현재 국내의 실내 라돈 농도 권고 기준은 다중이용시설에서 148 Bq/m3 미만이기 때문에 위에서 설명된 고가의 라돈 측정기들 을 일상적으로 활용하는 것은 적절하지 않다(NIER, 2010). 따라서 기존의 상용화된 라돈 측정기 대비 더 작은 부피와 낮은 가격을 갖으며 간편하게 사용할 수 있는 라돈 간이 측정기가 필요한 실정이다.

    최근 국내에서 실내 라돈 가스 농도를 연속적으로 측정할 수 있는 저가의 소형 라돈 간이 측정기인 RadonEye (RD200, RadonFTLab)가 개발되어 상용화 되었으며, 해당 측정기가 기존의 고가의 정밀 측정기와 비견될 만한 우수한 성능을 보여준 바 있다(Carmona et al., 2019). 특히 RadonEye는 미국에서 라돈 모니터 링을 위한 전문 측정기로 인증이 된 제품이다(NRPP, 2020). 또한 같은 제조사에서 보다 작은 부피의 간이 라돈 측정기 시제품(RS9A)이 개발되어 사용의 편의성 이 증대될 것으로 기대된다. 특히 해당 시제품인 RS9A는 본 연구진이 보고한 연구결과에 의하면 실내 라돈 가스 농도를 연속적으로 모니터링하기에 적합한 성능을 보유한 것으로 평가되었다(Yoo et al., 2020). 이 때 두 제품 모두 토론(220Rn)을 구분하지 못하여 실 내의 매트리스나 대리석 등의 표면에서 발생된 토론에 의하여 측정값이 더 높게 나타날 수 있다는 단점이 있 으나, 실내 라돈 농도를 모니터링 하여 기준치 이상일 경우 환기를 시켜 실내 라돈 농도를 저감시키는 목적 으로 유용한 활용이 가능하다. 그러나 RS9A는 현재 상용화가 되지 않은 시제품이기 때문에 제품의 등가성 (동등성)에 대한 평가가 보고되지 않았다. 제품의 등가 성은 여러 대의 동일한 측정기에서 측정된 결과가 서 로 얼마나 잘 일치하는지를 나타내는 지표로써, 해당 제품의 신뢰성 및 품질보증(quality assurance)을 판단 하는 기준이 된다. 그러나 현재 국내에는 라돈 간이 측 정기에 대한 별도의 등가성 평가 기준이 없는 상태이다 (「환경측정기기의 형식승인·정도검사 등에 관한 고시」 별표1).

    이에 본 연구에서는 소형의 저가 라돈 간이 측정기 시제품인 RS9A의 등가성을 자체적으로 평가하여 해당 시제품이 실내 라돈 농도의 연속적인 모니터링에 적합 한지 여부가 판단되었다. 이를 위해 서로 다른 두 장소 의 사무실에 3대의 RS9A가 설치되어 해당 사무실의 실내 라돈 가스 농도가 연속적으로 측정되었다. 본 논 문에서 라돈 측정기가 설치된 두 곳의 사무실은 각각 정부출연연구소의 사무실로써 다수의 인원이 근무하며 사무실에 불특정다수가 상시 출입하는 공간으로써 다 중이용시설에 해당된다. 이 후 각각의 라돈 측정기로 측정된 실내 라돈 가스 농도가 서로 비교됨으로써 측 정값들의 선형적인 상관관계가 분석되었다. 또한 해외 의 공인 기관에서 라돈 측정기의 등가성을 평가하는 기준을 적용하여 추가적인 분석이 수행됨으로써 RS9A 의 활용 가능성이 보다 면밀히 검토되었다.

    2. 연구방법

    2.1 연구대상 및 기간

    본 연구에서는 3대의 RS9A와 3대의 RadonEye를 이용하여 같은 공간에서 실내 라돈 가스 농도가 한 시 간 간격으로 연속 측정 된 후, 각각의 라돈 측정기로 측정된 실내 라돈 농도가 서로 비교됨으로써 대상 측 정기의 등가성이 평가되었다. 이 때 상용화된 라돈 간 이 측정기인 RadonEye의 등가성 평가 결과가 시제품 인 RS9A의 등가성 평가를 위한 참고 자료로 활용되었 다. 실내 라돈 가스 농도를 측정하기 위한 장소로 2개 의 사무실이 선정되었고(각각 A지점과 B지점), 해당 사무실은 서로 다른 2개의 국내 정부출연연구소에 위 치하였다. 이 때 A지점은 1965년에 건축된 건물의 2층 (서울시)에 위치하고 있으며 B지점은 2012년에 지어진 건물의 8층(일산시)에 위치한다. 측정은 2020년 5월 초 부터 7월 초까지 약 2달 동안 진행되었다. 먼저 A지점 에서 약 한달 동안 실내 라돈 농도가 한 시간 간격으로 연속 측정되었다. 그리고 B지점으로 측정기가 옮겨진 후 추가적으로 약 한달 동안 실내 라돈 농도가 측정되 었다. 측정 기간 동안 총 6대의 서로 다른 간이 라돈 측정기들이(3대의 RS9A와 3대의 RadonEye) 측정 테 이블 위에 설치되었다. A지점에서 측정 테이블의 높이 는 지표면과 약 70 cm 이격되어 있고 테이블의 위치는 출입문과 외벽에서 약 1m, 그리고 창문과 약 3m 정 도 떨어져있다. B지점에서 측정 테이블의 높이는 약 70 cm이고 테이블의 위치는 창문과 외벽으로부터 약 1m 그리고 출입문과 약 5m 정도 떨어져 있기 때문에 토론(220Rn)에 의한 영향이 최대한 배재된 상태에서 실 내 라돈 농도가 한 시간 간격으로 연속 측정되었다(US EPA, 2014). 본 연구에서 사용된 라돈 측정기와 측정 조건이 Table 1에 요약되어 있다. Table 1의 측정기의 사양에서 보듯이, RadonEye의 정밀도, 정확도, 그리고 최소오차 등의 성능은 RS9A보다 약간 더 우수하다. 그러나 RS9A는 RadonEye 보다 부피가 약 3.77배 더 작기 때문에 본 연구진이 개발하고자 하는 소형의 센 서 플랫폼에 활용되기에 더 적합하다.

    2.2 라돈 간이 측정기의 등가성 평가 기준

    RS9A의 등가성을 평가하기 위해 실내 라돈 농도가 3대의 RS9A로 같은 장소에서 같은 시각에 한 시간 간 격으로 연속 측정되었다. 이 후 각 측정기로부터 연속 적으로 수집된 400개의 개별 측정값들이 상호 비교됨 으로써 대상 측정기의 등가성이 평가되었다. 한편 시제 품인 RS9A의 등가성을 평가하기 위한 기준 측정기로 상용화 된 라돈 간이 측정기인 RadonEye가 선정되어, 3대의 RadonEye로 측정된 실내 라돈 농도가 분석되었 다. 본 연구에서는 라돈 측정기로 측정된 실내 라돈 가 스 농도를 구별하기 위해서 개별 측정기에 1번부터 3 번까지 번호가 부여되었다. 예를 들어, 상용화된 제품 인 RadonEye는 제품의 시리얼 번호(serial number)를 기준으로 낮은 번호부터 높은 번호 순으로 각각 RadonEye-1, RadonEye-2, 그리고 RadonEye-3으로 명 명되었다. 이와 유사하게 3대의 RS9A는 RS9A-1, RS9A-2, 그리고 RS9A-3으로 구분되었다. 현재 국내에 서 라돈 측정기의 등가성에 대한 평가기준이 없기 때 문에 본 연구에서는 서로 다른 2가지의 방법으로 대상 측정기의 등가성이 평가되었다.

    먼저 동일 모델 측정기로 동시에 측정된 실내 라돈 농도의 선형 상관관계(linear correlation)가 분석됨으로 써 대상 측정기의 등가성이 평가되었다. 이 때 서로 다 른 두 대의 동일모델 측정기로 측정된 실내 라돈 농도 가 서로 다른 2개의 변수가 되었다. 예를 들어 RS9A-1 와 RS9A-2로 같은 장소에서 같은 시점에 동시 측정된 실내 라돈 농도가 각각 x축과 y축이 되고, 각 측정기로 측정된 400개의 측정값들이 산점도(scatter plot)로 나 타내어졌다. 이 후 단순 회귀 분석(simple regression analysis)을 이용하여 두 측정값 사이의 결정계수 (coefficient of determination, R2)가 계산됨으로써 대상 측정기의 등가성이 정량적으로 평가되었다.

    두 번째로 미국의 라돈 공인 기관의 등가성 평가 기 준에 따라서 대상 측정기의 등가성이 평가되었다. 이 때 평가 기준으로 아래와 같이 정의되는 상대백분율차 (RPD, relative percent difference)가 사용되었다(ANSI/ AARST, MS-AQ-2019).

    R P D ( % ) = ( A − B ) m e a n × 100

    위의 식(equation)에서 A와 B는 개별 측정기로 측정 된 실내 라돈 농도이고 mean은 두 측정값의 평균값을 나타낸다. 이 때 두 측정값 중 더 큰 값이 A로 정해져 서 RPD가 계산된다. 또한 mean이 포함되는 라돈 농도 의 범위에 따라 등가성이 평가되는 기준이 달라진다. 예를 들어, 두 측정기로 측정된 실내 라돈 농도의 평균 이 75 Bq/m3 이상부터 150 Bq/m3 미만인 경우, RPD가 25% 이하일 때 측정기는 통제상태(in-control)에 있게 된다. RPD가 50%이면 경고한계(warning limit)이고 50%를 초과하면 측정값이 통제에서 벗어나 측정기에 대한 검정(investigation)이 요구된다. RPD가 67%이면 통제한계(control limit)이고 67%를 초과하면 측정기에 심각한 결함이 있는 것으로 판단되어 측정기의 교정이 요구된다. 한편, 두 대의 측정기로 측정된 실내 라돈 농도의 평균이 75 Bq/m3 미만인 경우에 두 측정값의 차이가 37Bq/m3 이하인 경우가 통제한계(control limit) 의 RPD이다. 그리고 실내 라돈 농도의 평균이 150 Bq/m3 이상인 경우에 경고한계와 통제한계의 RPD는 각각 28%와 36%이다. 따라서 Table 2는 라돈 측정기 의 등가성 평가 기준을 요약하여 보여준다.

    3. 결과 및 고찰

    3.1 동종 라돈 간이 측정기로 측정된 실내 라돈 농도의 선형 상관관계

    RS9A로 측정된 실내 라돈 농도 사이의 선형 상관관 계를 얻기 위해 A지점과 B지점에서 개별 측정기로 각 각 400회씩 측정된 측정값의 산점도와 그에 따른 회귀 선(regression line) 및 결정계수가 Fig . 1에서 보여진다. 먼저 A지점에서 서로 다른 3대의 RS9A로 측정된 실 내 라돈 농도의 결정계수는 각각 0.1629 (RS9A-1과 RS9A-2), 0.2118 (RS9A-1과 RS9A-3), 그리고 0.2174 (RS9A-2와 RS9A-3)로 얻어졌다. 한편 A지점에서 개 별 RS9A로 측정된 라돈 농도의 평균은 각각 14.6 ± 8.5 Bq/m3 (RS9A-1), 17.0 ± 7.8 Bq/m3 (RS9A-2), 그리 고 16.6 ± 8.3 Bq/m3 (RS9A-3)으로 저농도 영역에 해당 된다. 여기서 저농도 영역의 기준으로 국립환경과학원 에서 조사되었던 전국의 다중이용시설의 평균 라돈 농 도(33 Bq/m3)가 선택되었다(NIER, 2010). 특히 A지점 에서 RS9A로 측정된 실내 라돈 농도는 평균적으로 RS9A의 최소 오차보다 낮기 때문에 개별 측정기로 측 정된 값들이 큰 차이를 보여 결정계수가 작게 계산된 것으로 설명된다. 반면 동일한 3대의 측정기를 사용하 여 B지점에서 측정된 실내 라돈 농도 사이의 결정계수 는 각각 0.7742, 0.8011, 그리고 0.7525로 얻어졌다. 이 때 B지점에서 개별 측정기로 총 400회 씩 측정된 실내 라돈 농도의 평균은 각각 49.9 ± 34.3Bq/m3, 50.6 ± 30.5 Bq/m3, 그리고 51.6 ± 31.8 Bq/m3이다. 이는 A지점 과 비교했을 때 약 3배 정도 높은 농도이므로 측정기 의 최소 오차보다 충분히 큰 값이다. 따라서 B지점에 서 개별 측정기로 측정된 실내 라돈 농도의 결정계수 가 크게 증가되었다.

    Fig. 2는 상용화된 제품인 RadonEye를 사용하여 동 일한 조건에서 측정된 실내 라돈 농도의 산점도와 회 귀선, 그리고 결정계수를 보여준다. A지점에서 RadonEye 사이의 결정계수는 각각 0.3479 (RadonEye- 1과 RadonEye-2), 0.3180 (RadonEye-1과 RadonEye- 3), 그리고 0.2856 (RadonEye-2와 RadonEye-3)이므로 RS9A의 결정계수 보다 더 크다. 또한 A지점에서 각각 의 RadonEye로 400회씩 측정된 실내 라돈 농도의 평 균은 12.9 ± 7.7 Bq/m3, 12.7 ± 7.4 Bq/m3, 그리고 13.3 ± 8.2 Bq/m3으로 RS9A로 측정된 실내 라돈 농도의 평균 보다 더 크다. 이 경우 RadonEye의 성능이 RS9A와 비교하여 조금 더 우수하기 때문에 같은 지점에서 얻 어진 RadonEye의 결정계수가 RS9A의 결정계수 보다 더 크다. 이와 마찬가지로 B지점에서 얻어진 RadonEye 사이의 결정계수는 각각 0.9186, 0.8963, 그리고 0.9058로 얻어졌기 때문에 RS9A의 결정계수 보다 더 크다. 이 때 B지점에서 각각의 RadonEye로 측정된 실 내 라돈 농도의 평균은 각각 48.2 ± 40.8 Bq/m3, 47.2 ± 40.2 Bq/m3, 그리고 47.3 ± 41.3 Bq/m3이다.

    Fig. 3은 A지점과 B지점에서 개별 RS9A로 각각 400회씩 측정된 총 800개의 실내 라돈 농도 표본을 취 합하여 나타낸 산점도와 그에 따른 회귀선과 결정계수 를 보여준다. Fig. 1과 Fig . 2에서 보듯이, A지점에서 측정된 실내 라돈 농도는 거의 대부분이 저농도 영역 에 국한되어 분포되어 있다. 반면에 B지점에서의 실내 라돈 농도의 분포는 A지점과 달리 상대적으로 넓은 영 역에 고르게 분포되어 있다. 그러나 본 연구진의 과거 의 연구에서 B지점에서 저농도 영역의 기준인 33 Bq/ m3 이하의 표본이 전체 표본의 20% 이하인 것을 확인 한 바 있다(Yoo et al., 2020). 따라서 RS9A의 보다 정 확한 결정계수를 얻기 위해서는 A지점과 B지점의 표 본을 합함으로서, 전체 표본이 실내 라돈 농도 권고 기 준이하의 넓은 범위(0~148 Bq/m3)에서 계산되어야 한 다. 특히 이 경우, RS9A가 본 연구진이 개발하고자 하 는 소형의 다중센서플랫폼에 내장되는 하나의 모듈로 써 실내 라돈 농도 모니터링에 활용되기에 적합한지 여부를 판단하는 근거가 된다.

    Fig. 3에서 보여지는 수평방향과 수직방향의 검은색 가는 실선은 국내 다중이용시설에서의 실내 라돈 농도 권고 기준인 148 Bq/m3을 나타낸다. A지점과 B지점의 실내 라돈 농도는 거의 모든 경우에 권고 기준 이하이 기 때문에 두 지점 모두 라돈으로부터 안전한 것으로 판단된다. Fig. 3에서 보듯이 총 800개의 표본을 대상 으로 얻어진 RS9A의 결정계수는 RS9A-1과 RS9A-2, RS9A-1과 RS9A-3, 그리고 RS9A-2와 RS9A-3에서 각 각 0.8148, 0.8348, 그리고 0.8087이다.

    한편 Fig . 4에서 개별 RadonEye로 측정된 실내 라돈 농도 표본의 결정계수는 RadonEye-1과 RadonEye-2, RadonEye-1과 RadonEye-3, 그리고 RadonEye-2와 RadonEye-3에서 각각 0.9222, 0.9024, 그리고 0.9080 이다. 즉, RadonEye의 평균 결정계수는 약 0.91로 RS9A의 평균 결정계수(약 0.82)보다 더 크기 때문에 RadonEye의 등가성이 더 우수한 것으로 판단된다. 그 러나 RS9A는 RadonEye를 비롯한 기존의 상용화된 라 돈 측정기에 비해 그 부피가 더 작아졌기 때문에 다양 한 센서시스템에 내장되기에 더 적합한 장점을 가진다.

    3.2 동종 라돈 간이 측정기로 측정된 실내 라돈 농도의 상대 백분율차

    라돈 간이 측정기의 등가성을 추가적으로 평가하기 위하여 미국환경보호국(US EPA, United States Environmental Protection Agency)과 유관기관(ANSI/ AARST, American National Standards Institute/American Association of Radon Scientists and Technologists)에 서 공인된 라돈 측정기의 등가성 평가 항목을 기준으 로 분석이 수행되었다(ANSI/AARST, MS-AQ-2019). 특히, 이 기준은 공기 중의 라돈 가스 농도를 연속 측 정하는 측정기의 품질을 정량적으로 판단할 수 있는 근거 자료로써 활용할 수 있다. Table 2로부터 등가성 을 평가하기 위한 기준이 되는 RPD (relative percent difference)는 서로 다른 두 개의 라돈 측정기로 측정된 실내 라돈 농도의 평균값에 따라 평가기준이 달라진다. 따라서 본 연구에서는 A지점과 B지점에서 서로 다른 2개의 라돈 간이 측정기로 측정된 실내 라돈 농도의 평 균값을 구한 후, 평균값이 포함되는 라돈 농도 범위에 따라 개별적인 분석이 수행되었다. 일례로, A지점에서 RS9A-1과 RS9A-2로 측정된 실내 라돈 농도의 평균값 이 400회 측정에 대해서 75 Bq/m3 미만으로 얻어졌다. 측정된 라돈 농도의 평균값이 75 Bq/m3 미만일 때, 두 측정값의 차이가 37 Bq/m3 이하이면 통제한계(control limit)에 해당된다. A지점에서 RS9A와 RadonEye로 측 정된 400회에 대해서 두 측정값의 차이가 37 Bq/m3 이 하이기 때문에 RS9A와 RadonEye 모두 등가성 평가 기준을 충족한다.

    반면에 B지점에서 측정된 실내 라돈 농도는 200 Bq/ m3 미만으로 고르게 분포되어 있으므로 측정된 평균값 범위에 따라 등가성 평가 기준이 구분된다. 따라서 B 지점의 등가성 평가 결과는 측정된 평균 라돈 농도의 범위에 따라 세 가지 경우(Case I, Case II 그리고 Case III)로 구분되어 분석되었다. Table 3과 Table 4는 각각의 Case와 그에 해당되는 표본의 개수를 보여준다. 여기서 편의를 위해 서로 다른 2 개의 측정기를 하나 의 세트(Set 1, Set 2, 그리고 Set 3)로 표기하였다. Table 3에서 알 수 있듯이 B지점에서 RS9A는 Case I 에 해당되는 표본의 개수가 Set 1, Set 2, 그리고 Set 3 에 대해서 각각 298개, 290개, 그리고 295개로써 전체 표본의 74%에 해당된다. 또한 전체 표본 중 나머지 26%는 Case II에 해당되며 Case III에 해당 되는 표본 은 존재하지 않는다. 한편 Table 4로부터 B지점에서 RadonEye로 측정된 Case I과 Case II에 해당되는 표본 의 비율은 각각 74%와 24.5%이고, 전체 표본 중 1.5% 가 Case III에 해당된다.

    먼저 RS9A와 RadonEye의 표본 중 Case I에 해당되 는 평가기준을 보면, RS9A는 통제한계를 초과하는 표 본이 Set 1, Set 2, 그리고 Set 3에 대하여 각각 7개, 1 개, 그리고 8개이므로 전체 표본 가운데 각각 2.4%, 0.3%, 그리고 2.7%에 불과하였다. 따라서 B지점에서 RS9A로 측정된 표본 중 Case I에 해당되는 경우에 RS9A는 등가성 평가 기준을 충족하는 것으로 판단된 다. 또한 Case I에서 RadonEye는 Set 2에 해당하는 298개의 표본 중 단 한 개의 표본만이 통제한계를 벗 어났다. 다시 말해 RadonEye는 Case I의 전체 892개 표본 가운데 99.9%가 등가성 평가 기준을 충족하므로 RS9A 보다 조금 더 우수한 품질을 보여준다.

    한편 Table 2로 부터 Case II의 경우 통제상태(incontrol) 의 기준이 되는 RPD는 25% 이하이다. 또한 추 가적으로 경고한계와 통제한계에 해당되는 RPD는 각 각 50%와 67%이므로 B지점에서 Case II에 해당하는 RPD는 총 4가지로 표현된다. Table 5와 Table 6은 Case II일 때 RPD 범위와 그에 대응되는 표본 수를 요 약한 것이다. 먼저 RS9A의 경우 통제상태에 해당하는 표본은 각각 79개, 79개와 83개로 전체의 77.5%, 71.8%와 79.0%이다. 반면에, 측정기의 검정(RPD > 50%) 또는 교정(RPD > 67%)이 필요한 표본은 Set 1, Set 2 및 Set 3에에 대해 각각 2.9%, 2.7% 및 5.7%이 다. 또한 Set 1, Set 2, 그리고 Set 3에서 계산된 평균 RPD는 각각 17.7%, 18.0%,그리고 17.0%이므로 통제 상태의 기준(RPD ≦ 25%)보다 충분히 낮다. 따라서 RS9A는 Case II의 경우에 우수한 품질과 등가성을 보 여주는 것으로 판단된다. 한편 RadonEye는 통제상태 에 해당하는 표본의 수가 각각 87개, 73개, 그리고 79 개이다. 즉, RadonEye는 통제상태에 해당되는 표본의 비율이 각각 86.1%, 78.5%, 그리고 82.3%로 RS9A 보 다 약간 더 높다. 또한 RadonEye의 경우 검정이 필요 한 표본은 1개이고 교정이 필요한 표본은 없다. 각각의 Set에서 얻어진 평균 RPD는 14.0%, 15.0%, 그리고 15.0%이다. 따라서 RadonEye는 RS9A보다 조금 더 나 은 등가성을 보여 주었고 이는 Case I의 결과와 동일 하다.

    마지막으로 RS9A는 Case III에 해당되는 표본이 없 고 RadonEye는 Set 별로 각각 5개, 9개, 그리고 4개의 표본이 있다. Case III의 경우 통제상태에 해당되는 RPD는 14% 이하이며 경고한계와 통제한계에 해당되 는 RPD는 각각 28%와 36%이다. Table 7로 부터 RadonEye는 Case III인 경우 경고한계와 통제한계를 초과하는 표본이 없음으로 RadonEye는 Case III의 경 우에서도 등가성 평가 기준을 충족시켜 우수한 품질을 보여준다. 따라서 본 연구의 평가 대상인 RS9A는 실 내 라돈 농도가 국내의 실내 라돈 농도의 권고 기준에 서 미국의 등가성 평가 기준에 적합한 결과를 보여주 었고 상용화된 RadonEye와 비슷한 성능과 품질을 보 여주었다.

    4. 결 론

    본 연구에서는 라돈 간이 측정기 시제품인 RS9A의 등가성을 현장 평가하기 위하여 서로 다른 두 장소에 서 실내 라돈 가스 농도가 3 대의 동일모델 측정기로 연속 측정되었다. 먼저 개별 측정기로 각각 400회씩 연속 측정된 실내 라돈 가스 농도가 산점도로 나타내 어진 후 서로 다른 측정기로 측정된 실내 라돈 가스 농 도의 선형 상관관계가 분석됨으로써 결정계수가 얻어 졌다. 이 때 서로 다른 두 대의 RS9A로 측정된 실내 라돈 농도 사이의 평균 결정계수는 약 0.82로 계산되 었다.

    RS9A의 등가성을 추가적으로 검토하기 위해 미국의 라돈 관련 공인 기관에서 이용되는 평가 기준을 이용 하여 별도의 분석이 진행되었다. 이를 위해 A지점과 B 지점에서 서로 다른 두 대의 RS9A로 측정된 실내 라 돈 가스 농도의 평균값이 얻어진 후, 해당 값이 포함된 라돈 농도 범위에 따라 판단 기준이 구분되어 RS9A의 등가성이 평가되었다. 분석의 결과로써, RS9A는 미국 에서 공인된 장비와 비슷한 성능을 보여주었기 때문에 실내에서 연속적인 라돈 농도 모니터링에 적합하다고 판단되었다.

    본 연구의 결과로부터 RS9A는 어린이집과 지하도 상가 등의 다중이용시설에서 실내 라돈 가스 농도를 연속적으로 모니터링하는 목적에 적합한 성능과 품질 을 보여주었다. 특히 RS9A는 상용화된 다른 라돈 간 이 측정기와 비교될 때 부피가 더 작을 뿐 아니라, 가 격이 저가이기 때문에 본 연구진이 개발 중인 소형의 일체형 다중센서플랫폼에 내장되기에 적합하다. 즉, RS9A는 다중센서플랫폼에 내장되어 실내 공기질을 유 지하고 관리하기 위한 목적으로 활용될 수 있으며, 특 히 다종의 실내 공기질 오염 물질을 저감시킴으로써 실내 공간에서 야기될 수 있는 다양한 호흡기 및 피부 질환을 예방하는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

    감사의 글

    본 연구는 2018년도 정부(과학기술정보통신부)의 재 원으로 국가과학기술연구회 실용화형 융합연구단사업 (과제번호: QLT-CRC-18-02-KICT)의 지원과 2019년도 정부(과학기술정보통신부, 교육부)의 재원으로 한국연 구재단의 지원을 받아 수행된 연구로(2019M3E7A 1113097) 이에 감사드립니다. 또한 시제품인 RS9A를 제공하여 연구를 지원해 준 FTLab의 고재준 사장님에 게도 감사드립니다.

    Figure

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    Scatter plots, regression lines (black solid lines), and coefficients of determination for radon concentrations measured by (a) RS9A-1 and RS9A-2, (b) RS9A-1 and RS9A-3, and (c) RS9A-2 and RS9A-3. Here, images on the top and bottom panels were obtained at site A and site B, respectively.

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    Scatter plots, regression lines (black solid lines), and coefficients of determination for radon concentrations measured by (a) RadonEye-1 and RadonEye-2, (b) RadonEye-1 and RadonEye-3, and (c) RadonEye-2 and RadonEye- 3. Here, images on the top and bottom panels were obtained at site A and site B, respectively.

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    Scatter plots, regression lines, and corresponding coefficient of determination for radon concentrations measured at site A and B. (a) Data obtained by RS9A-1 and RS9A-2, (b) Data obtained by RS9A-1 and RS9A-3, (c) Data obtained by RS9A-2 and RS9A-3.

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    Scatter plots, regression lines, and corresponding coefficient of determination for radon concentrations measured at site A and B. (a) Data obtained by RadonEye-1 and RadonEye-2, (b) Data obtained by RadonEye-1 and RadonEye- 3, (c) Data obtained by RadonEye-2 and RadonEye-3.

    Table

    Measurement set-up

    Criterion for evaluating equivalency of radon measurement system in case of continuous radon monitoring†

    Distribution of average indoor radon concentrations measured by RS9A at site B

    Distribution of average indoor radon concentrations measured by RadonEye at site B

    Distribution of obtained RPD and corresponding number of samples for Case II (RS9A)

    Distribution of obtained RPD and corresponding number of samples for Case II (RadonEye)

    Distribution of obtained RPD for Case III (RadonEye)

    Reference

    1. American National Standards Institute (ANSI)/Association of Radon Scientist and Technologists Standards (AARST),2019. Radon measurement systems quality assurance. Available from: URL: https://standards.aarst.org/MS-QA-2019/index.html
    2. Bossew, P. ,2003. The radon emanation power of building materials, soils and rocks. Applied radiation and isotopes 59(5-6), 389-392.
    3. Carmona, M. A. , Kearfott, K. J. ,2019. Intercomparison of commercially available active radon measurement devices in a discovered radon chamber. Health Physics 116(6), 852-861.
    4. Cho, S. Y. , Kim, S. H. , Kim, M. J. ,2017. Effects of radon and its management. Journal of Odor and Indoor Environment 16(4), 297-307. (in Korean with English abstract)
    5. Darby, S. , Hill, D. , Doll, R. ,2001. Radon: a likely carcinogen at all exposures. Annals of Oncology 12(10), 1341-1351.
    6. Jeon, H. J. , Kang, D. R. , Lee, J. S. , Park, T. H. , Hong, H. J , Park, S. H. , Yoon, D. K. , Lee, C. M. ,2018. A study on the modeling of the rate of radon exhalation from soil. Journal of Odor and Indoor Environment 17(2), 132-140. (in Korean with English abstract)
    7. Lee, C. M. , Jung, S. W. , Lee, D. H. , Kim, Y. B. , Lee, D. J. , Cho, Y. S. , Jin, Y. H. ,2015. Investigation of radon emanation of domestic building materials. Journal of Odor and Indoor Environment 14(1), 50-56. (in Korean with English abstract)
    8. Lee, J. M. , Kim, G. ,2006. A simple and rapid method for analyzing radon in coastal and ground waters using a radonin- air monitor. Journal of environmental radioactivity 89(3), 219-228.
    9. National Institute of Environmental Research (NIER),2010. Domestic indoor radon map. Available from: URL: https://iaqinfo.nier.go.kr/leinfo/radon_map.do
    10. National Radon Proficiency Program (NRPP),2020. NRPP approved devices. ;Available from: URL: https://nrpp.info/data/approved_device_list.pdf
    11. Righi, S. , Bruzzi, L. ,2006. Natural radioactivity and radon exhalation in building materials used in Italian dwellings. Journal of Environmental Radioactivity 88(2), 158-170.
    12. Samet, J. M. , Eradze, G. R. ,2000. Radon and lung cancer risk: taking stock at the millenium. Environmental health perspectives 108(suppl 4), 635-641.
    13. Singh, S. , Mehra, R. , Singh, K. ,2005. Seasonal variation of indoor radon in dwellings of Malwa region, Punjab. Atmospheric Environment 39(40), 7761-7767.
    14. United States Environmental Protection Agency (US EPA),2014. Protocols for conducting measuring radon and radon decay products in schools and large buildings; Available from: URL: https://standards.aarst.org/MALB-2014/index.html
    15. World Health Organization (WHO),2009. WHO handbook on indoor radon: a public health perspective.; Available from: URL: https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/44149/9789241547673_eng.pdf;jsessionid=9FB8CEE1B6BE12BA4F48D924B9CBDA11?sequence=1
    16. Xie, D. , Liao, M. , Kearfott, K. J ,.2015. Influence of environmental factors on indoor radon concentration levels in the basement and ground floor of a building–A case study. Radiation Measurements 82, 52-58.
    17. Yoo, S. H. , Park, J. I. , Byun, Y. T. ,2020. A study on correlation of measured indoor radon concentrations by RadonEye and RS9A in multi-use facilities. Journal of Odor and Indoor Environment 19(3), 241-251. (in Korean with English abstract)