1. 서 론

우리는 일반적으로 냄새를 맡을 때 좋은 냄새 혹은 나쁜 냄새로 구분하여 인지한다. 이것은 우리의 뇌가 냄새에 의해 자극을 받고, 그로 인해 정서에 변화를 가져오는 것을 의미한다. 시간이 지남에 따라 후각은 냄새에 익숙해진다. 초·중·고등학교를 다니는 청소년 들은 성인보다 상대적으로 후각이 예민하여 냄새의 영향을 더 크게 받는다(Lehrner et al., 1999). 또한 성인 에 비해 청소년들이 정서적으로 불안정하여 악취 등 냄새환경이 열악하면 학업 성취도에도 충분히 영향 을 줄 수 있다. 그러므로 학생들의 통학로 냄새환경 은 잘 관리 되어야 한다(Kim et al., 2016).

학생들을 악취로부터 보호하기 위해서, 교육환경 보호에 필요한 사항을 규정하는「교육환경법」은「악 취방지법」의 배출허용기준을 초과하여 악취를 배출 하는 시설을 학교 주변에 설치하지 못하도록 규제하 고 있다(ME, 2018;ME, 2019a). 그럼에도 불구하고 주 택 등의 주거지 주변에서 생활악취로 인한 민원은 증 가하고 있다(ME, 2019b). 이는 학생들이 학교와 통학 로에서 나쁜 냄새에 노출되고 있을 가능성을 말해 주 고 있다. 이러한 학교주변의 냄새환경을 조사할 목적 으로 (재)녹색미래에서는 2016년부터 ‘청소년 온내탐 구단’을 조직하여 청소년들이 직접 매일 다니는 통학 로의 냄새 환경을 조사하는 활동을 전개하고 있다(Yoon et al., 2016). 2019년도에는 서대문구의 가재울고등학 교, 연희초등학교, 강남구의 은광여자고등학교, 중동 고등학교를 대상으로 8월부터 11월까지 4개월간 진 행되었다. 각 학교당 자원봉사자가 학교 주변의 냄새 를 직접관능법을 이용하여 평가하였으며 Fig. 1에 나 타낸 것과 같이 학교 주변에 불쾌한 냄새가 존재하는 것을 확인할 수 있었다(Kim et al., 2020).

이 연구에서는 (재)녹색미래의 청소년 온내탐구단 의 2019년도 조사 자료를 기초로 주요 악취 발생원을 추정하여 악취측정지점을 선정하였다. 기존 연구에 서는 악취측정에 기기분석법(Kim et al., 2002;Park and kim, 2011)과 공기희석관능법(Jung et al., 2005;Han and Park, 2012)과 같이 악취시료를 채취하여 실험실 로 운반하여 분석하는 방법들을 이용하였다. 그러나 이 연구는 선정한 각 악취지점의 현장에서 현장 olfactometer (SM100i, Scentroid, Canada)를 이용하여 냄새 희석배수를 측정하였다. 그리고 현장 olfactometer 와 함께 직접관능법을 통한 냄새강도 및 냄새질도 측 정하였다. 이와 함께 Thermal Dsorption-Gas chromatography (TD-GC)를 이용하여 지정악취물질을 분석하 였다. 그리고, 악취센서 어레이를 이용하여 현장에서 실시간으로 주요 악취 유발 물질을 측정하여 학교 주 변 냄새 환경을 다양한 방법으로 측정하였다. 이 연 구에서는 후각기반과 기기분석을 통한 종합적인 측 정을 통해 서울시 학교 주변의 냄새환경을 평가하였 다. 그리고 사람들이 직접 느끼는 냄새를 가장 잘 나 타내는 악취강도를 기준으로 하여 각 측정방법들과 의 상관성을 비교 검토하였다. 그리고 그 결과를 통 하여 현장 olfactometer 적용 필요성을 검토하고, 학교 주변의 악취방지법 기준을 초과하는 발생원이 존재 하는지를 확인하고자 하였다.

2. 연구방법

2.1 측정 지점 선정

2019년도 녹색미래 청소년 온내탐구단 4명의 자원 봉사자 학생들이 1년 동안 4개 학교 주변의 냄새 환 경을 냄새 어플리케이션과 온내 모니터링 기록지를 이용하여 평가하였다(Yoon et al., 2020). 녹색미래 온 내탐구단의 모니터링 자료를 바탕으로 서대문구의 가재울고등학교, 연희초등학교와 강남구의 은광여자 고등학교를 선정하였다. 각 학교별 측정 지점은 학생 들이 평가한 냄새의 강도가 3~5이면서 쾌·불쾌도가 ±3, 4 인 30개 지점을 선정하였다. 모니터링할 때와 현 장 측정시의 시간적인 차이로 환경이 변화되어, 현장 측정 당시 냄새를 감지하지 못한 지점들은 측정에서 제외하였다. Fig. 2에는 연구에서 선정한 가재울고등 학교 주변의 7지점, 연희초등학교와 은광여자고등학 교에서 각각 4지점씩, 총 15지점에서 측정한 현장 희 석배수를 나타냈다.

2.2 현장 Olfactometer

2.2.1 현장 Olfactometer의 원리

현장 olfactometer인 SM 100i (Scentroid, Canada)는 공기탱크, 컨트롤박스, 희석배수조절판(plate), 마스크 로 구성된 현장형 후각 측정 장비이다. Fig. 3에 나타 낸 것과 같이 현장 olfactometer는 압축탱크에서 무취 공기 20 L/min를 희석배수 플레이트 오리피스 하단부 로 흘려서 감압시킨다. 시료공기는 오리피스의 크기 에 따라 도입되는 현장 악취시료의 량이 조절된다. 도 입된 현장 악취시료는 무취공기에 의해서 정해진 희 석배수로 희석되어 마스크로 공급되어 패널이 감지 하는 원리로 작동된다. 각 플레이트의 오리피스에 따 라 정해진 희석배율로 희석된 악취시료가 마스크로 공급되면 악취판정요원이 냄새의 인지 여부를 판정 한다. 악취의 희석배수는 희석플레이트의 종류와 각 플레이트의 오리피스에 의해서 결정된다. 플레이트 는 희석배수 시리즈 별로 6종류가 있다. 각 플레이트 에는 다른 크기의 15종의 오리피스가 뚫려있어 플레 이트와 오리피스의 선택에 따라 3.5배부터 10357배까 지 90종의 단속적인 희석배수를 선택할 수 있다. 희석 배수는 안드로이드 어플 SM 100i 을 이용하여 선택하 고, 통신을 통해 컨트롤 장치가 선택된 희석배수를 자 동으로 설정한다.

2.2.2 Olfactometer를 이용한 현장 냄새 측정

3명의 악취판정요원이 현장 olfactometer를 이용하 여 지점별로 악취를 측정하였다. U-H 플레이트(희석 배수 3.5배~338배)를 이용하였다. 이때 U-H 플레이트 는 증류수에 담가 소니케이터(Power sonic 520, 화신 테크, Korea)로 20분간 세척 후 사용하였다.

olfactometer 측정은 높은 희석배수에서 낮은 희석 배수로, 즉 저농도의 악취부터 시작하여 점점 고농도 의 악취를 흡입하는 상승식의 평가로 진행되었다. 냄 새 측정에는 EN 13725의 Yes/No 방법을 적용하여 패 널이 악취를 감지하면 Yes, 악취를 감지하지 못하면 No를 선택하게 함으로써 악취의 존재 여부를 판단하 였다. 매 측정에는 한 번의 blank 단계를 무작위로 포 함하였다. 그리고 악취판정요원이 2회 연속 Yes로 응 답하면 측정을 종료하였다.

2.2.3 냄새 희석배수의 측정

희석배수는 개인 역치를 먼저 계산한 뒤 3명의 악 취판정요원의 역치를 종합하여 해당 지점의 역치를 산정하였다. 개인 역치(Z_ITE)는 연속된 두 번의 yes에 서 최초의 yes 단계의 희석배수와 악취를 감지하지 못 한 전 단계의 희석배수의 기하평균으로 계산하였다. 그런 다음 3명의 악취판정요원의 개인 역치 값을 기 하평균하여 측정 지점의 역치(Z_ITE)를 구하였다. 추가 로, 측정된 희석배수의 신뢰성을 판단하기 위해 패널 스크리닝 단계를 진행하였다.

(1)식을 통해 지점별 악취측정요원들의 ΔZ (패널 스 크리닝 파라미터)를 계산하고 (2)범위를 만족하는지 검토하였다. (2)범위를 만족한다면 측정 지점 역치(Z_ITE) 값이 해당 지점 악취의 최종 희석배수 값이 된다. 만 약 패널 스크리닝 파라미터가 (2)범위를 만족하지 못 하는 경우, 악취판정요원 개인 역치(Z_ITE)와 해당 지 점의 역치(Z_ITE)의 편차가 너무 크다고 판단하여 개인 역치값을 제외한 뒤 두 번째 스크리닝을 진행한다. 만 약 두 번째 스크리닝에서도 만족하지 못할 때는 해당 실험 결과는 폐기하도록 한다. 본 연구에서는 모든 측 정 지점에서 모든 악취판정요원들의 파라미터가 (2) 범위를 만족하므로 한 번의 스크리닝을 통해 지점별 희석배수를 산정하였다.

2.3 직접관능법

5명의 악취판정요원이 측정 지점에서 현장 냄새를 맡은 뒤 악취의 강도, 쾌·불쾌도, 냄새의 질과 종류를 측정하였다. 악취판정요원은 실험에 앞서 n-butanol 농도를 기준으로 냄새의 강도에 대한 훈련을 받았다. 냄새의 강도는 Table 1에 나타낸 것과 같이 0단계에서 5단계까지 총 6단계로 이루어진 악취판정도를 기준 으로 측정되었다. 현장에서는 5명이 직접관능법을 통 하여 냄새의 강도를 측정한 후 최대값과 최소값을 제 외하고 3명의 평균을 측정 지점의 강도로 정하였다.

2.4 기기분석법

TD-GC/MS 분석은 냄새를 확실하게 인지할 수 있 으면서 시료 채취가 용이한 지점의 냄새만을 채취하 여 분석 하였다. 기기분석을 진행한 지점은 가재울- 5, 7지점, 연희초-1, 2지점, 은광여고-3지점으로 총 5 지점이다. 악취센서 어레이를 이용한 측정은 가재울 고-2 지점과 연희초-3 지점을 제외한 13 지점에서 진 행하였다. TD-GC/MS는 지정악취물질 중 황화합물 4종, 알데하이드 5종, 휘발성유기화합물 7종을 측정 할 수 있는 장치를 이용하였다. TD-GC/MS용 시료는 현장에서 10 L용 Al/PE백에 채취한 후 실험실에서 75 μm 두께의 Carboxen-PDMS가 코팅된 SPME로 농축하 여 분석하였다. 악취센서 어레이는 기본으로 4종의 센 서를 장착하고 있으며 최대 8종의 센서까지 확장시 킬 수 있는 장치다. 이 연구에서는 전기화학식 H₂S 센 서와 전기화학식 NH₃ 센서, 반도체산화식 TVOC 센 서 및 복합악취 센서를 장착한 기본 악취센서 어레이 를 사용하였다. 악취센서 어레이의 측정값은 황화수 소와 암모니아 측정값을 이 연구에 사용하였다. TDGC/ MS와 센서로 측정된 악취 물질의 농도는 각 물질 별 최소감지농도로 나누어 악취 환산 희석배수를 산 출하였다. 그리고 각 물질별 환산 희석배수를 모두 합 하여 측정지점의 각 측정방법에 의해서 측정된 최종 희석배수로 정하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 직접관능법 결과

15개의 측정지점에서 직접관능법을 이용하여 냄새 의 강도, 쾌·불쾌도, 냄새질을 측정하였다. Table 2에 15개 측정지점에서 ISO 16000-30에 따라 측정된 냄새 의 강도와 쾌·불쾌도 및 냄새의 질을 나타냈다. 가재 울고등학교 주변의 측정지점들에서는 측정지점 2에 서 냄새강도가 2.7로 가장 높게 나타났다. 이 지점은 인도와 접한 폐건물의 지하실입구로 학생들의 통학 로에 위치해 있었다. 특히 5번과 6번 측정지점은 도로 에 음식물 쓰레기처리기와 수거함이 인도에 접해 있 었고 투입구가 초등생의 코 높이 정도로 학생들이 악 취에 노출되기 쉬운 환경이었다. 측정지점 3에서 악 취강도 2와 쾌불쾌도가 -2.3으로 가장 나쁜 냄새질로 평가되었다. 이는 주민센터의 유용미생물(EM)공급기 주변으로 측정 당시에는 시간이 경과 된 잔여 공급액 의 영향으로 판단되었다. 연희초등학교 주변의 통학 로는 연희로에 접해 있었으며 냄새의 강도는 2~0.5 로 측정되었다, 쾌불쾌도는 -0.3~-1의 불쾌한 냄새들로 측정되었다. 측정지점 1은 음식점이 밀집된 대로변 지 점으로 자극적인 냄새와 썩은 내가 측정되었다. 은광 여자고등학교 주변의 측정지점에서는 악취강도가 1~2 로 측정되었다. 쾌불쾌도는 0.3~-1.7의 범위로 측정지 점 2에서는 쾌한 냄새로 측정되었다. 측정지점 1에서 는 한의원의 한약 달이는 냄새가 강도2로 진하게 났 으나 쾌·불쾌도는 -0.3으로 그다지 불쾌한 냄새로는 판단되지 않았다. 측정지점 4는 음식점과 교통량이 많 은 거리로 비린내와 썩은 내가 측정되었다. 냄새질은 Table 2에 나타낸 것과 같이 15 측정 지점 모두에서 전 반적으로 ‘썩은’ 냄새로 나타났다.

냄새의 본질은 사람들이 후각을 통해 느끼는 것이 다. 그러므로 악취현장에서 여러 가지 악취측정 방법 으로 측정된 악취측정방법들의 상호 비교에는 반드 시 후각 측정법이 포함되어야 한다. 그중에서도 직접 관능법에 의한 냄새의 강도는 1992년까지 우리나라 의 표준 악취시험방법이었다. 직접관능법에 의한 악 취강도는 현장에서 후각의 순응과 판정의 객관성에 관한 문제가 제기되어 공기희석관능법이 도입되었다 (Han and park, 2013). 그러나 악취를 가장 직접적으로 측정해온 지표이다. 따라서 이 연구에서는 각 현장에 서 측정한 냄새의 강도를 기준으로 현장 olfactometer 를 이용한 희석배수와 기기분석을 통해 산출한 환산 희석배수의 결과비교에 활용하였다.

3.2. 현장 Olfactometer 측정 결과

Table 3에 측정한 측정지측정지점별 각 학교주변악 취 희석배수는 3명의 악취판정원들이 현장 olfactometer 를 이용하여 측정한 값의 평균으로나타냈다. 가재울 고등학교 주변에서 평균 악취 희석배수 10, 연희초등 학교 주변에서는 평균 악취희석배수 5.5, 은광여자고 등학교 주변에서는 평균 악취 희석배수가 6.5 로 나타 나 가재울고등학교 주변 통학로에서 가장 큰 희석배 수의 악취가 측정되었다. 가재울고 측정지점-2 지하 실 입구는 희석배수 22로 가장 높게 나타났고 , 측정 지점-3 아파트 단지 내의 쓰레기장에서는 악취희석 배수 15, 상가의 쓰레기 분리 수거 공간인 측정지점- 6 지점에서는 악취희석배수 10을 나타냈다. 이들 세 지점은 악취방지법의 기타지역에서 엄격한 관리기준 10을 초과하는 값들을 나타냈다. 연희초등학교 주변 의 통학로에서는 측정지점 1에서는 악취강도는 2로 측정되었으나 현장 olfactometer의 희석배수평균값은 7로 나타났다. 이는 가재울고 측정지점 2와 같이 지속 적으로 악취가 발생되는 냄새발생원이 아닌 음식점 과 같이 단속적으로 악취를 발생시키는 악취발생원 은 직접관능법과는 달리 악취의 최고점에서 순간적 인 측정을 하기 어렵기 때문인 것으로 생각된다. 나 머지 측정지점 3과 4에서는 희석배수 4로 거의 냄새 를 인지하지 못했다. 은광여자고등학교 주변에서 측 정지점-1은 골목길로 한의원에서 한약 달이는 냄새 가 골목의 바람의 방향에 따라 측정자에게 영향을 주 는 정도가 많은 차이가 났다. 냄새희석배수는 6배로 측정되었다. 측정지점-2는 음식점 밀집지역으로 악취 희석배수 7로 측정되었다. 측정지점-3에서는 주변의 흡연자로 인해 상대적으로 높게 평가되었으며, 측정 지점-4는 시장 거리의 음식물쓰레기 회수함 근처였 지만 야채 등 생채들로 인해 악취는 크게 발생하지 않 아 희석배수 7로 측정되었다. 이와 같이 동종의 악취 발생원이더라도 지역에 따라 아파트 단지 내의 쓰레 기장과 상가의 쓰레기 분리수거 공간 등이 통학로와 얼마나 가까이 위치하여 관리되고 있는지 하는 것이 측정지점의 악취 희석배수에 큰 영향을 미치는 것으 로 판단되었다.

3.3 측정방법들 간의 악취 희석배수 상관성 비교

현장에서 직접관능법을 통해 측정한 악취 강도를 기준으로 현장 olfactometer, TD-GC/MS 분석, 악취센 서어레이로 측정한 악취희석배수를 비교하였다. 각 측정방법으로 측정된 악취 희석배수는 악취강도와 수치 비교를 위해 악취의 농도 스케일인 악취희석배 수를 Weber-Fechner 법칙에 따라 로그 스케일로 변환 하여 비교하였다.

Fig. 4에 현장 olfactometer, TD-GC/MS 및 악취센서 로 측정한 악취희석배수를 비교하여 나타냈다. 현장 olfactometer 의 희석배수는 악취 강도와 높은 상관관 계를 나타냈다. Table 1에 나타낸 것과 같이 직접관능 법으로 측정한 악취강도 1은 냄새의 역치정도이며, 악 취강도 2는 어떤 냄새인지 냄새의 종류를 구분할 정 도의 악취를 의미한다. 그러므로 악취강도 1에서 1~10 배 이하의 희석배수를 나타내고 악취강도 2부근에서 는 희석배수 10 이상을 나타내면 Weber-Fechner 법칙 을 잘 설명하는 측정결과라는 것을 의미한다. 이와 같 이 현장 olfactometer의 측정결과와 직접관능법의 측 정결과는 상관계수 0.78의 매우 높은 상관성을 나타 냈다. TD-GC/MS를 이용하여 측정된 지정악취물질 은 15개 측정 지점 중에서 5지점에서만 측정되었다. 그리고 분석대상 16개 지정악취물질 중에서 황화수 소, 아세트알데하이드, 프로피온알데하이드, 톨루엔, 스타이렌의 5종이 검출되었다. TD-GC/MS를 이용하 여 분석한 지정악취물질들을 각 물질의 악취역치를 적용하여 구한 환산희석배수와의 상관계수는 -0.28로 음의 상관성을 나타냈으며, 직접관능법에 의해 악취 강도 1로 측정된 지점에서도 환산희석배수가 수 백 배의 값을 나타냈다. 악취센서어레이를 이용하여 산 정한 희석배수는 직접관능법으로 측정한 악취 강도 와 상관계수 0.02의 상호간에 전혀 상관성이 없는 결 과를 보여주고 있었다. 이와 같이 현재 사용되고 있 는 악취측정용 분석기기들은 축사나 공장 배출구와 같은 고농도의 악취 측정에는 활용될 수 있지만, 생 활 환경과 같은 저농도의 악취측정에서는 악취 측정 에 한계를 나타내고 있는 것으로 판단된다(Jung et al., 2005). 그러므로 현행 악취방지법의 주거지역과 같은 생활환경의 악취를 측정에는 후각을 기반으로 하는 현장 악취측정기가 사용되어야 할 것으로 판단된다. 그리고 기기분석방법을 도입하기 위해서는 일본의 실내냄새관리 대책 및 유지관리 매뉴얼(AIJES, 2005) 과 같이 현장에서 악취를 농축하여 분석하는 방법 등 저농도 악취의 기기분석방법에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다.

3.4. 학교 주변 냄새 환경 평가

Fig. 5에 현장 olfactometer로 측정된 악취 희석배수 를 학교별, 지점별로 나타내어 서울시의 악취배출허 용기준과 악취방지법의 기타지역에 적용되는 엄격한 악취배출허용기준과 비교하였다. 서울시 악취배출허 용기준 15와 엄격한 악취배출허용기준 10에 준하거 나 초과하는 희석배수가 가재울고등학교 주변에서 3 지점 측정되었다. 반면에 나머지 두 학교 주변에서는 악취배출허용기준과 엄격한 악취배출허용기준을 모 두 만족하는 희석배수만이 관찰되었다. 이는 연희초 등학교와 은광여자고등학교에 비해 가재울고등학교 주변이 부도심으로 냄새 환경 관리가 어려웠기 때문 으로 생각된다. 이 연구에서 측정한 지점들에 설치된 음식물쓰레기 수거함이나 처리기들 그 자체만을 비 교해 보면 큰 차이를 나타내지 않았다. 그러나 이들 시설이 설치된 지점과 학생들이 통학하는 인도와의 설치 이격거리는 많은 차이를 나타내고 있었다. 가재 울고등학교 주변의 통학로에는 좁은 인도에 이들 악 취발생 시설들이 위치해 이 길을 통학로로 사용하는 학생들은 필연적으로 악취에 노출될 빈도가 높을 것 으로 판단된다.

이러한 악취 발생 시설의 설치는 지역의 도로 등 개 발 유무와도 관계가 있지만 이러한 것들을 어느 정도 간접적으로 반영하고 있는 그 지역의 소득수준과 연 관이 있다고 생각된다. 2019년 국세청에서 조사한 시 -군-구별 근로소득 연말정산 신고현황에 따르면 서대 문구의 1인당 연간 소득수준은 3,950만원, 강남구의 1인당 연간 소득수준은 6,960만원이다(NTS, 2019). 이 값들을 각 측정지점에서 측정된 악취 희석배수와 연 관지어 볼 수 있었다. 상대적으로 낮은 소득수준을 보 인 서대문구의 가재울고에서 강남구의 은광여자고등 학교에 비해서 더 강한 수준의 악취가 측정되었다. 같 은 서대문구에 위치하고 있지만 이전부터 부촌으로 알려진 연희초등학교 부근과도 차이를 나타냈다. 이 러한 결과들을 통해 소득수준과 냄새환경과는 상관 성이 있는 것으로 생각해 볼 수 있다. 이러한 현상은 소득수준과 함께 생활수준이 향상됨에 따라 삶의 질 에 관심을 더 갖게 되어 냄새 없는 쾌적한 환경을 추 구하는 일반적인 경향에 기인한 것으로 사료된다.

4. 결 론

현장 olfactometer를 이용한 실험을 통해 악취배출 허용기준인 공기희석배수 15와 엄격한 악취배출허용 기준인 공기희석배수 10에 준하는 희석배수가 서울 시 학교 주변에서 관측되어 있는 것을 확인하였다. 이 는 서울시 학교 주변냄새 환경은 청소년들의 정서적, 신체적 활동을 저해할 수 있는 냄새 환경에 노출되어 있음을 의미하며, 이러한 노출 정도는 소득과 관계가 있는 것으로 판단된다. 직접관능법의 냄새 강도를 기 준으로 현장 olfactometer를 이용하여 측정한 희석배 수와 TD-GC/MS 와 악취센서 어레이를 이용하여 측 정한 환산 희석배수 비교에서 상관계수가 각각 0.79, -0.28, 0.02 로 나타나 직접관능법으로 측정한 냄새 강 도와 현장 olfactometer 간의 상관성이 높은 것을 확인 하였다. 이 결과를 통해 현재 개발되어 사용되고 있는 악취측정용 분석기기들은 축사나 공장배출구와 같은 고농도 지역에 국한되어야 하고, 생활환경과 같은 저 농도에서는 아직 적용에 한계가 있다고 생각된다. 따 라서 학교 주변과 같은 생활환경에서는 분석 기기가 아닌 사람의 후각을 기반으로 측정이 이루어져야 한다.