1. 서 론
최근 들어, 사람들의 생활수준이 향상됨과 동시에 쾌적한 삶에 대한 요구가 증가하면서 환경오염 문제 및 환경오염물질 관리에 대한 필요성이 증가하였다 (Baek et al., 2019). 특히, 공기 속에 포함된 다양한 환 경오염물질들은 흡입, 흡수, 피부 접촉 등을 통해 불특 정 다수에게 노출될 수 있어 대기오염에 대한 관심은 더욱 높다(Choi et al., 2017a).
특히, 현대인들은 하루 중 대부분의 시간을 주택, 사 무실, 학교, 대중교통, 공공시설 등 다양한 실내 공간에 서 보내고 있으며, 이러한 실내공간에서 에너지 절감 효율을 위한 건물 밀폐화, 건축자재 및 양식의 변화, 환기 감소, 다양한 생활용품 등에서 오염물질이 방출될 수 있어 실내 공간에 존재하는 다양한 실내공기오염물 질 수준을 파악하는 것이 중요하다(Won et al., 2016). 대표적으로 실내공기오염에 영향을 주는 물질로는 미 세먼지(Particulate Matter), 총 휘발성 유기화합물 (TVOCs), 폼알데히드(HCHO) 등이 있으며, 오염된 실 내 공간에서 활동할 경우 오염물질로 인한 다양한 건 강 영향이 나타날 수 있다(Won et al., 2012).
미세먼지(Particulate Matter)는 공기 중에 약 0.005~ 500 μm의 크기로 존재하는 입자상 오염물질로, 입자의 직경이 2.5 μm 이하의 초미세먼지(PM2.5)와 10 μm 이 하의 미세먼지(PM10)로 분류하며, 발전소, 연료 연소 사업장, 자동차 매연, 생활폐기물 소각 등에 의해 발생 할 수 있고(Jang, 2014), 이러한 실외에서 발생된 미세 먼지가 창문이나 출입문 등을 통해 실내로 유입될 수 있다(Bang et al., 2018). 또한, 실내 바닥에서 발생된 먼지, 담배연기, 나무나 등유를 이용한 난로 등 각종 연소과정에서도 실내 미세먼지가 발생할 수 있다(Park et al., 2015). 미세먼지는 입자의 크기에 따라 침착 및 흡수되는 부위와 건강 영향이 다르며, 노출 시 호흡기 계 질환, 심장 질환, 뇌혈관 질환 및 암 발생 등에 영향 을 미칠 수 있는 것으로 알려져 있다(Myong, 2016).
총 휘발성 유기화합물(Total Volatile Organic Compounds, TVOCs)은 실내·외 환경 중에 존재하는 다양 한 종류의 휘발성 유기화합물질을 총칭하며, 발생원이 매우 다양하고 일부 물질은 악취를 유발하는 것으로 알려져 있어 중요성이 더욱 부각되고 있다(Seo et al., 2006). TVOCs는 주로 건축자재, 유기용제, 사무용품, 가스나 석유를 사용하는 난로 등에서 발생할 수 있으 며(Baek and Jeon, 2014). 노출될 경우 눈, 피부, 호흡 기 점막 등에 자극증상, 중추신경계 마취작용 등에 영 향을 미칠 수 있다(Kim et al., 2007).
폼알데히드(HCHO)는 강한 자극성 냄새를 가진 기 체상의 물질로 건축자재에서 사용되는 합판, 가구, 방 부제, 가구, 바닥재, 단열재 등에서 주로 발생하며, 일상 생활에서는 연소기구의 배기가스나 담배연기 등에서도 발생할 수 있다(Kim and Kim, 2016). HCHO의 노출 수준은 방출되는 양과 시간, 온도, 습도, 환기율 등과 밀접한 관련이 있으며(Lee and Han, 2003), 노출 시 상 기도, 눈 등의 점막, 피부 자극 등을 유발할 수 있으며, 장기간 노출될 경우에는 알레르기성 피부염, 습진, 기 침, 가래, 천식 등이 발생할 수 있다(Kang et al., 2012).
이러한, 실내공기오염물질에 대한 연구는 주로 지하 역사, 의료시설, 지하상가, 어린이집, 도서관, 터미널 등과 같은 다수의 일반인들이 자주 이용하는 다중이용 시설을 대상으로 수행된 연구가 대부분이며(Won et al., 2012;Lee et al., 2015;Namgung et al., 2016), 대 학생들이 주로 시간을 보내는 대학교 내 실내공간에 대한 연구는 부족한 실정이다.
따라서, 본 연구는 대학생들이 자주 이용하는 대학 교 내 다중이용시설 중 하나인 휴게 공간을 대상으로 학생들의 실내 환경에 대한 인식도를 설문조사를 통해 파악하고, 휴게 공간의 실내·외 PM10, TVOCs 및 HCHO에 대한 실측농도를 조사하여 대학교 내 휴게 공간에 대한 현상 파악과 대책을 세우는데 기초자료로 활용하고자 하였다.
2. 연구방법
2.1 연구대상
본 연구는 2019년 10월에 충남 아산시에 위치한 S 대학교 내 학생 휴게 공간 8곳(단과대 4곳, 학생회관 1 곳, 기숙사 3곳)을 대상으로 PM10, TVOCs, HCHO를 실내, 실외로 구분하여 조사하였다. 실내의 시료채취위 치는 각 장소의 실내 중앙지점을 중심으로 창문 및 환 기구 등으로부터 유입 또는 유출되는 기류의 영향을 최소화 할 수 있는 위치로 선정하였고, 실외의 시료채 취위치는 각 장소의 실내 휴게 공간과 가장 근접한 출 입구로 하였으며, 실내 및 실외 시료채취는 동시에 진 행하였다.
2.2 설문조사
휴게공간에 대한 학생들의 인식도에 대한 설문조사 는 Google의 온라인 설문지를 활용하여 2019년 10월 7일부터 10월 19일까지 진행하였다. 설문항목은 성별, 나이, 학년 등 인구학적 특성, 휴게 공간 이용시간과 횟수 등 이었으며, 공기오염의 원인과 인체영향에 대한 설문조사는 복수응답이 가능하도록 구성하였다. 총 180명의 학생들이 참여하였다.
2.3 측정 및 분석방법
2.3.1. 미세먼지(PM10)
PM10은 소용량 공기채취기(Mini-volume air sampler, Air Metrics, USA)와 Pallflex membrane filter (47 mm, Pall corp., USA)를 사용하여 측정 장소별 실내, 실외 미세먼지(PM10)를 채취하였으며, 채취 시 흡인유량 5 L/min으로 실내·외 지점별 8시간 채취하였다. PM10을 포집한 시료는 채취 전과 동일한 방법으로 항온, 항습 상태인 데시게이터 내에서 48시간 이상 보관한 후 1 μg 까지 측정 가능한 Micro Balance (CPA2P-F, Sartorius, Germany)를 이용하여 필터 무게를 측정한 후 중량농 도를 산출하였다.
2.3.2. 총 휘발성 유기화합물(TVOCs)
TVOCs의 측정은 고체 흡착관(Tenax TA)을 사용하 였으며, 시료 채취 전까지 오염을 막기 위해 양 끝을 Cap으로 막고 파라필름으로 밀봉하여 4°C 이하의 냉장 고에서 보관하였다. Personal air sampler (Gilian Air)를 이용하여 160 mL/min의 유량으로 30분간 흡인하고 연 속으로 2회 측정 하였으며, 측정이 끝난 고체 흡착관은 공기를 차단한 용기에 넣고 분석 전까지 4°C 이하의 냉장고에서 보관하였다. TVOCs의 분석은 시료를 채취 한 흡착관은 오염되지 않은 장갑을 사용하여 마개를 제거한 후, 열 탈착 장치에 장착한다. 이때, 흡착관내의 수분을 제거하기 위해서 흡착관을 시료채취 반대방향 으로 연결하여 탈착시킨다. 탈착한 후 시료를 적당히 분할하여 컬럼의 유량을 조정하고 GC-MS (Gas Chromatography / Mass Spectroscopy)를 이용하여 분석하 였다. 이용된 GC/MS의 분석 조건은 다음과 같으며 (Table 1), TVOCs의 농도 산출식은 식 (1)과 같다.
여기서,
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CA : 실내공기 중 총 휘발성유기화합물 농도(μg/m3)
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AS : 시료 중 총 휘발성유기화합물의 농도(μg)
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Ab : 바탕시료 중 총 휘발성유기화합물의 분석 농도 (μg)
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VS : 시료 카트리지에서 추출된 용액의 총 부피(mL)
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Vb : 바탕시료 카트리지에서 추출된 용액의 총 부피 (mL)
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V (25°C, 1 atm) : 환산된 총 실내공기 채취 부피(L)
2.3.3 폼알데히드(HCHO)
HCHO는 실내공기 중 존재하는 카르보닐화합물과 DNPH와 반응하여 생성되는 공기 중 DNPH 유도체를 분석하는 2,4-DNPH 유도체화 분석법을 이용하였다. 2,4-DNPH cartridge를 Personal air sampler (Gilian Air)를 이용하여 유속 1 L/min으로 30분씩 2회 채취하 였다. 시료채취는 오존의 방해를 최소화를 위해 오존스 크러버를 2,4-DNPH 카트리지의 전단부에 설치하였다. HCHO의 분석은 2,4-DNPH 유도체를 고성능 액체 크 로마토그래프(HPLC)에 주입한 뒤 360 nm의 파장에서 UV 검출기로 분석하여 검출된 크로마토그램의 높이와 면적으로 HCHO 농도를 계산하였으며(Table 2), 농도 의 산출식은 식 (2)와 같다.
여기서,
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C : 농도(μg/m3)
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AS : 시료 중 DNPH-포름알데히드 유도체의 분석 농 도(μg/mL)
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Ab : 바탕시료 중 DNPH-포름알데히드 유도체의 분 석 농도(μg/mL)
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VS : 시료 카트리지에서 추출된 용액의 총 부피(mL)
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Vb : 바탕시료 카트리지에서 추출된 용액의 총 부피 (mL)
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V(25°C, 1 atm) : 환산된 총 실내공기 채취 부피(L)
2.4 통계분석
본 연구의 자료 분석을 위한 통계 프로그램은 SPSS (ver.25.0)를 사용하였다. 각 휴게 공간에서의 실내, 실 외 PM10, TVOCs, HCHO의 평균 차이 검정은 Mann- Whitnety를 사용하였다.
3. 연구결과 및 고찰
3.1 연구대상자 특성
학생 휴게 공간에 대한 설문조사 결과, 응답자 180명 중 성별은 남자가 55명(30.6%), 여자가 125명(69.4%) 으로 여학생 응답자가 주를 이루었다. 학년별로는 2학 년이 가장 많았으며, 1학년, 4학년, 3학년 순으로 응답 률이 높았다. 휴게 공간은 하루에 1시간 이내 이용이 58.3%로 가장 많았으며, 하루 중 휴게 공간을 이용하 는 비율은 89.4%, 일주일 중 휴게 공간을 이용하는 비 율은 95.6%로 나타나 대부분의 학생들이 대학교 내 위 치한 휴게 공간을 이용하고 있는 것으로 나타났다 (Table 3).
3.2 휴게 공간에 대한 인식도 결과
학생들이 자주 이용하고 있는 휴게 공간에 대한 인 식도 결과를 Table 4에 나타내었다. 학생들의 약 48.0%가 환기 상태와 공기질이 좋지 않다고 응답하였 으며, 주로 밀폐된 공간으로 인해 공기가 오염된 것 같 다고 응답한 학생이 60.3%로 가장 많았다. 학생들이 휴게 공간을 이용하면서 신체 영향을 경험하였다고 응 답한 학생들이 62.1% 이었으며, 그 중 눈, 목, 코 등의 자극 증상을 경험했다고 응답한 사람이 32.5%, 두통을 경험했다고 응답한 사람은 12.1%로 나타났다. 대학교 내 휴게 공간은 과거 단순한 휴식 기능을 제공하는 역 할뿐만 아니라 현재에는 대학생들의 수업준비, 조별과 제 등 다양한 학업활동을 할 수 있는 공간으로 중요도 가 높아지고 있으며(Choi and Park, 2016), 본 연구 결 과에서 대학생들의 휴게 공간 사용 비율이 높고(Table 3), 휴게 공간을 이용하면서 신체 자극증상이나 두통과 같은 건강 영향을 경험한 비율이 높은 것을 보았을 때, 대학 내 휴게 공간의 실내 환경을 쾌적하게 유지 위한 관심 및 관리대책이 필요할 것으로 생각된다.
3.3 휴게 공간별 환경오염물질 농도
3.3.1 PM10
휴게 공간 8곳의 PM10 평균 농도는 실내 20.21 ± 28.09 μg/m3, 실외 44.53 ± 38.20 μg/m3로 나타났으며, I/O ratio 값이 0.45로 1을 초과하지 않아 실내보다는 실외 발생원의 영향이 큰 것으로 나타났다. 국내의 경 우, 실외 PM10의 경우 8시간 평균에 대한 기준치가 없 어, 연평균 및 24시간 평균 기준치와 비교하였다. 구체 적으로 실외 PM10 농도는 기숙사 B (110.00 μg/m3)에 서 PM10의 24시간 기준치인 100 μg/m3를 초과하였으 며, 단과대 B, 기숙사 C에서는 연평균 기준치인 50 μg/ m3을 초과하였다. 실내 PM10의 평균 농도는 단과대 B 에서 46.67 μg/m3로 다른 휴게 공간에 비해 높은 편이 었으나, 다중이용시설의 실내공기질 유지기준인 100 μg/m3를 초과하지 않았다.
본 연구에서 다른 곳에 비해 실외 PM10이 높게 측정 된 단과대 B, 기숙사 B, C의 경우 휴게 공간이 주차장 과 인접한 출입문 인근에 위치하고 있어, 실외 농도가 높게 측정된 것으로 생각된다. 선행연구에서 PM10은 차량 종류, 엔진 및 연료의 유형 등에 의해서 영향을 받을 수 있고(Srimuruganandam and Nagendra, 2012), 차량의 통행량 및 공회전에 의해 배출되는 배기가스로 인해 다량의 미세먼지가 발생할 수 있어(Park et al., 2012), 본 연구결과에서도 이에 대한 영향도 있을 것으 로 사료된다.
실내 PM10 농도는 실내공기질 유지기준 미만이더라 도, PM10은 외부의 풍속, 실내·외 차압 변화에 따라 실 외에서 실내로 유입되는 수준이 달라질 수 있어(Bang et al., 2018), 상대적으로 실내·외 PM10이 높게 측정된 단과대 B, 기숙사 B, C 휴게 공간의 경우 실내·외 PM10에 대한 지속적인 관찰이 필요할 것으로 생각된다.
3.3.2 TVOCs
TVOCs의 실내, 실외 농도를 분석한 결과(Table 6), 8곳의 휴게 공간 평균 TVOCs 농도는 실내 99.19 ± 58.05 μg/m3, 실외 98.38 ± 56.29 μg/m3로 실외 보다는 실내에서의 평균 농도가 높은 경향을 보였다. 휴게 공 간별로 실외 TVOCs의 평균 농도는 단과대 C에서 179.9 μg/m3로 가장 높았으며, 단과대 B 및 기숙사에서 높은 경향을 보였다. 실내의 경우에도 단과대 C에서 213.1 μg/m3로 가장 높은 분포를 보였으며, 학생회관과 기숙사에서도 다른 곳에 비해 높은 경향을 나타냈다. 휴게 공간 8곳 모두에서 다중이용시설의 실내 공기질 권고기준인 500 μg/m3를 초과한 곳은 없었다.
실내 및 실외 TVOCs 농도가 가장 높게 나타난 단 과대 C는 산의 경사면 아래에 위치하고 있고 측정 당 시에 습도가 실내 42%, 실외 80% 이었으며, 단과대 C 의 위치한 휴게 공간에 경우 최근 인테리어 공사를 실 시한 특징이 있다. TVOCs는 페인트 및 건축용 바닥재 등에서 높게 방출될 수 있으며(Jang et al., 2006;Song et al., 2012), Seo et al. (2006)의 연구에서 TVOCs의 최대 방출농도는 온도 및 습도가 60°C, 4%일 때 2.19 μg/m3, 40°C, 9%일 때 3.93μg/m3, 20°C, 35%일 때 8.98 μg/m3, 25°C, 50%일 때 10.03 μg/m3로 나타나 온 도 보다는 습도가 높을수록 페인트에서 방출되는 TVOCs의 농도가 높다고 보고하여, 단과대 C의 위치 한 휴게 공간에서의 실내 및 실외 TVOCs가 높게 측정 된 것으로 판단된다.
TVOCs 농도가 권고기준을 밑도는 결과라 할지라도 Benzene, Toluene, Xylene 등 다양한 물질들을 포함하 고 있는 TVOCs의 지속적으로 노출될 수 있는 곳에 오 랜 시간 머무는 학생들의 경우 건강 영향이 발생할 가 능성이 있어(Kim et al., 2007), 주기적인 환기와 같은 지속적인 관리가 필요할 것으로 판단된다.
3.3.3 HCHO
휴게 공간의 HCHO 농도를 Table 7에 제시하였다. HCHO의 실내, 실외 평균 농도는 23.50 ± 11.20 μg/m3, 14.75 ± 4.65 μg/m3로 나타났다. 실내 HCHO 농도는 단 과대 B에서 41.8 μg/m3으로 가장 높은 농도를 보였고, 단과대 C 31.5 μg/m3, 학생회관 31.1 μg/m3, 단과대 A 27.7 μg/m3, 기숙사 A 15.6 μg/m3 순의 농도를 보였다. 실외 HCHO 농도는 단과대 C에서 20.0 μg/m3으로 가 장 높았으며, 기숙사 C 18.1 μg/m3, 단과대 B 17.9 μg/ m3, 학생회관 17.1 μg/m3, 기숙사 A 14.8 μg/m3 순의 농도를 나타냈다. 모든 측정 장소가 실내공기질 관리법 중 다중이용시설의 일반시설의 유지기준인 100 μg/m³ 를 초과하지 않았다.
본 연구에서 HCHO는 대부분 실외 보다는 실내에서 의 농도가 높았으며, Yoon et al. (2004)의 연구에서도 도시와 시골지역에 유아 교육시설의 실외 HCHO 농도 는 각각 21.5 ppb, 4.1 ppb이었으며, 실내 농도는 각각 34.9 ppb, 36.4 ppb로 두 지역 모두에서 실외에 비해 실 내 농도가 높아 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다. Choi et al. (2017b)의 연구에 따르면, 실내 HCHO 농 도는 창문을 이용하여 환기를 실시한 공간이 실시하지 않은 공간에 비해 HCHO 농도가 낮았다고 보고하여 실내 HCHO 농도를 감소시키기 위해서는 적절한 환기 가 중요할 것으로 생각된다.
3.3.4 휴게 공간 특성에 따른 실내·외 오염물질 농도
휴게 공간의 형태에 따라 개방형과 밀폐형으로 분류 하여 PM10, TVOCs, HCHO의 실내·외 농도를 Table 8 에 나타내었다. 각 물질별 실내·외 농도 모두 개방형에 비해 밀폐형의 휴게 공간에서 농도가 높은 경향을 보 였다. Kwon et al. (2012)의 연구에서도 정기적으로 환 기가 이루어지는 지점에 비해 환기가 잘 이루어지지 않고 다소 밀폐된 지점에서 HCHO, VOCs, PAHs와 같은 실내오염물질의 농도가 높은 경향을 보여 본 연 구와 유사한 결과를 나타내었다. 대학교는 학생들의 생 활공간으로 쾌적한 실내공기질을 유지하기 위해서는 밀폐형과 개방형 시설 모두 적절한 환기가 중요할 것 으로 보인다.
현재, 초·중·고등학교의 교실이나 학원은 실내공간에 대한 IAQ (Indoor Air Quality)를 위하여 정책적 측면 에서 논의 및 대책 적용이 되고 있으나, 대학교의 경우 학생들이 많은 시간을 보내는 공간임에도 불구하고 강 의실이나 휴게 공간과 같은 대학교 내 다중이용시설에 대한 관리 방안은 미흡하며, 다양한 실내 환경오염물질 들이 존재하는 만큼 이 공간에 대한 환기시간 지정 등 과 같은 지속적인 실내공기질 감시 및 관리 방안 마련 이 필요한 시점으로 생각된다.
4. 결 론
본 연구는 충남에 위치한 S대학교 내 학생 휴게 공 간 8곳에 대한 인식도 및 공기질을 2019년 10월에 측 정하였으며, 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻었다.
학생들 중 약 89.4%는 하루 중 1회 이상 휴게 공간 을 이용하고 있었으며, 밀폐된 공간이 주된 휴게공간의 공기오염 원인이라고 답한 학생들이 63.0%로 가장 많 았다. 휴게 공간을 이용하면서 신체 영향을 경험하였다 고 응답한 학생들 중 눈, 코, 목 등의 자극 증상을 경험 하였다고 응답한 사람이 32.5%, 두통 경험이 12.1%로 나타났다.
휴게 공간의 실내·외 PM10 농도는 각각 20.21 μg/ m3, 44.53 μg/m3로 실내에 비해 실외 농도가 높았으며, 실내의 경우 다중이용시설의 실내공기질 유지기준인 100 μg/m3 이하였으나, 주차장과 인접한 곳에 위치한 일부 휴게 공간의 실외 농도는 PM10의 24시간 기준치 (100 μg/m3) 및 연평균 기준치(50 μg/m3)를 초과하는 것으로 나타났다.
TVOCs는 실내에서 99.19 μg/m3, 실외에서 98.38 μg/ m3로 실내농도가 실외 보다 높은 경향을 보였으며, HCHO도 실내에서의 평균농도가 23.50 μg/m3로 실외 14.75 μg/m3에 비해 높게 나타났다. 본 연구에서 TVOCs, HCHO 농도는 실내공기질 기준을 초과하지는 않았다.
휴게 공간의 형태에 따라 개방형과 밀폐형으로 분류 하였을 때, PM10, TVOCs, HCHO의 실내·외 농도 모 두 개방형에 비해 밀폐형의 휴게 공간에서 농도가 높 은 경향을 보여 쾌적한 실내공기질을 유지하기 위해서 는 오염물질이 장기간 축적되어 악화되지 않도록 지속 적으로 적절한 환기를 실시하는 것이 중요할 것으로 보인다.
본 연구 결과, 주차장과 인접한 일부 지점의 실외 PM10 농도를 제외하고는 오염물질의 농도가 실내·외 환경기준을 초과하는 실내공간은 없었으나, 오염물질 의 농도가 유지 및 권고기준에 비해 낮은 수준이더라 도 장기간 노출될 경우 건강 영향이 나타날 수 있으며, 학생들이 휴게 공간을 이용하면서 건강 영향을 경험하 였다고 응답한 비율이 높은 것을 고려하였을 때, 휴게 공간과 같은 대학교 내 다중이용시설의 실내공기질을 관리하기 위한 적극적인 방안 마련이 필요할 것으로 생각된다.
