1. 서 론
자연방사성물질(Naturally Occurring Radioactive Material, NORM)은 원자핵이 붕괴되면서 방사선을 방출하는 물질로서, 우리가 살고 있는 환경(지각, 토양, 해양, 건축물, 먹거리와 공기 등) 속에 항상 존재하는 물질이다. 우라늄(238U), 토륨(232Th), 라듐(226Rn), 라돈 (222Rn), 칼륨(40K) 등이 대표적이다(ME, 2016). 암석, 토양 등에 존재하고 있는 자연방사성물질이 대기, 지하수 등을 통해 인체에 노출되면 폐, 신장 등 건강상의 위해가 발생할 수 있다(Lubing et al., 1998;Lane et al., 2010;Kendall and Fell, 2011;Ha et al., 2011). 특히 라돈(222Rn)은 우라늄(238U)이 몇 차례 붕괴를 거치는 과 정에서 생성되는 기체로서 주로 호흡을 통해 인체에 유입된다(WHO, 2009;Hahn et al., 2015;Chiavacci et al., 2020). 세계보건기구(World Health Organization, WHO)는 라돈(222Rn)을 전 세계 폐암 발생률 약 3~14% 의 원인으로 지목하면서 흡연에 이은 폐암 발병 주요 원인물질로서 1군 발암물질로 규정하였다(WHO, 2009). 이러한 라돈은 우리가 평소에 생활하는 건물의 실내 공간에서도 쉽게 검출될 수 있으며, 현대인들이 대부분 실내에서 생활함을 고려할 때 실내 라돈을 관리하는 것은 환경보건학적으로 중요하다.
실내 라돈(222Rn)이 건강에 영향을 미치는 주요 요인은 지질의 특성, 토양의 특성, 환경적 요인, 개인의 기저질환이나 생활습관 및 사회경제적 수준의 네 가지로 구분될 수 있다(Petermann et al, 2021). 첫째, 실내 라돈(222Rn) 농도와 지질 요인의 공간적 분포 특성은 광역규모에서 비슷한 분포 경향을보이고 있어, 지질 특성은 실내 라돈(222Rn) 농도에 영향을 주는 요인임 이 밝혀졌다(Kim et al., 2011;Ha et al., 2011;Kwon et al., 2017). 둘째, 토양의 물리화학적 특성은 토양 중에서 방출되는 라돈(222Rn) 가스 농도와 이동에 영향을 준다. 따라서 토양 중 자연방사성물질과 건축물 내 라돈(222Rn) 농도와 상관성이 높으며, 셋째 환경적 요인 인 건축자재의 종류와 다양한 건축물의 구조와 특성이 라돈(222Rn) 농도에 영향을 주기도 한다(Holmgren et al., 2013;Kwon et al., 2017;Dai et al., 2019). 넷째, 기저질환이나 생활습관 및 사회경제적 수준 등을 포함 한 개인의 다양한 조건들이 실내 라돈(222Rn)의 노출과 비례하여 폐암 발생의 위험에 영향을 준다는 국외의 연구들이 있다(Lubin et al., 1998;Krewski et al., 2005;Darby et al., 2006). 국내에서는 아직까지 연구가 활발하지 않으나, 거주 지역 실내 라돈(222Rn) 농도와 폐암 발생위험에 대한 위험도를 분석한 연구에서 라돈(222Rn) 농도가 높을수록 성인 남자에게서 폐암 발생 위험도가 유의미하게 높아졌음이 확인되었다(Ha et al., 2011).
충청남도는 함우라늄 셰일 등을 포함한 옥천지질대와 산성암의 지질적 특성으로 인해 암석과 토양 중에 있는 자연방사성물질의 함량이 타 지역에 비해 비교적 높다(Living Environment Information Center of Korea, 2020). 또한 2013년 이후 조사에 의하면, 마을 상수도의 라돈 농도 초과비율은 증가하고 있으며, 2019 년에는 지하수 내 우라늄(238U) 기준치가 초과 검출 (청양, 예산, 금산 등)되었다. 그리고 2017년에 교육부가 전국학교를 전수 조사한 결과, 충청남도는 실내 라돈(222Rn) 농도 기준치를 초과한 초등학교가 전국에서 두 번째로 많았다. 뿐만 아니라 환경부(국립환경 과학원)가 2018년에 겨울철 전국 실내 라돈 농도를 조사한 결과, 충청남도 15개 시·군의 주택 라돈 농도 평균이 93.3 Bq/m3으로 대전(110.1 Bq/m3), 강원도(93.4 Bq/m3)에 이어 전국에서 세 번째로 높은 것으로 나타 났다(Living Environment Information Center of Korea, 2020). 이로 인해, 최근 들어 실내 라돈(222Rn) 등 자연방사선에 대한 충청남도 도민들의 환경건강피해 우려가 증가하고 있다.
충청남도는 이러한 이슈들로 인해 라돈 관리에 대한 중요성과 정책의 필요성을 인식하게 되었으나, 아직까지 충남도민을 위한 전략과 구체적인 대응사업은 미흡한 상황이다. 이런 점을 고려하면서 본 연구는 인체에 노출 정도가 높은 실내 라돈(222Rn)에 주목 하였다.
본 연구의 목적은 라돈(222Rn) 문제에 대응하는 지방정부의 역할로서의 자연방사성물질 중에서 라돈에 의한 피해 최소화 관리전략을 제시하는 것이다. 실증적인 관리전략을 제시하기 위해 실내 라돈(222Rn)의 농도에 영향을 미치는 요인인 토양 중 자연방사성물질과 라돈(222Rn)의 영향으로 나타날 수 있는 폐암 사망률의 차이를 분석하였다.
2. 방 법
2.1 조사대상지역 선정
충청남도의 실내 라돈(222Rn) 농도에 영향을 미치는 요인의 특성을 파악하기 위해 조사대상지역은 환경부(국립환경과학원)의 실내 라돈(222Rn)조사(2017년 ~2018년)에서 고농도를 보인 금산군과 저농도를 보인 보령시로 선정하였다. 금산군의 지질은 천매암을 포함한 옥천변성대, 화강암, 화강편마암이 주를 이룬다. 보령시의 지질은 화강암류와 편마암류가 주를 이룬다(KIGAM, 2019). 금산군의 토양은 Inceptisols과 Entisols이 주를 이루며, 보령시의 토양은 Entisols, Inceptisols, Alfisols, Ultisols이 주를 이룬다.
2.2 토양 중 자연방사성 물질 실측조사 및 실내 라돈 (222Rn) 농도 비교
실내 라돈(222Rn) 노출요인으로서 토양 중 자연방사성물질인 라듐(226Rn)과 토륨(232Th)의 농도를 비교·파악하기 위해 토양 시료를 비교·분석하였다. 토양시료 채취는 간이 GPS를 이용하여 선택된 총 30개 지점(금산군 15지점, 보령시 15지점)의 토양시료(표토, 0 – 15 cm)를 채취하였다. 대표성을 부여하기 위해 각 지점에서 2개의 토양시료를 채취한 후 혼합하였다. 위치정보가 입력된 시료번호 작용과 시료누출차단을 위한 2중 지퍼팩을 사용하였다. 교차오염방지를 위한 시료채취 장비 세척, 시료 분석을 막기 위한 COC (Chain of Custody) 작성과 시료상자를 포장하였다. 채취한 토양시료는 체질(2 mm)을 하여 자갈을 제거한 후 상온에서 건조하였다. 시료의 방사능을 측정하기 위해 IAEA에서 공급하는 참조물질을 사용하여 교정 하였다. 건조한 토양시료는 screw cap 타입의 1 L Marinelli Beaker에 담은 후 방사성물질이 평형상태에 도달할 수 있도록 30일 이상 보관한 후 분석을 실시하였다. 감마핵종 분석은 HPGe (High Purity Germanium Detector)을 이용하여 분석을 실시하였다 (GEM-C40P4-76, MCA(DSPEC-50), ORTEC, USA). 분석방법에서 측정시간은 불확도가 5% 이내가 되도록 설정하였다. 다량의 시료 분석시 시료의 혼선이나 분석데이터 처리 오류 가능성이 존재하므로 품질보 증 절차 관리를 진행하였다(하나원자력기술주식회사, 국제공인시험기관).
2.3 실내 라돈(222Rn)농도와 폐암 사망률 비교
보령시와 금산군의 실내 라돈(222Rn) 농도와 인구집단의 폐암(C33-C34) 연령표준화 사망률의 차이를 비교하였다. 이를 위해 국립환경과학원 연도별 라돈(222Rn) 농도 자료와 통계청의 사망원인별 사망자 자료를 활용하였다. 인구자료는 통계청의 5세별 주민등록인구 자료를 활용하였다. 분석연도는 2001년에서 2018년 이다. 통계 분석은 독립표본의 T검정(T-TEST)을 실시 하였다. 검정의 유의수준은 0.05로 하였다. 자료 분석에 이용된 통계프로그램은 SPSS Statistics 19.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하였다.
2.4 국내·외 정책동향 검토 및 키워드 도출
국외의 라돈(222Rn) 정책동향은 국제방사선 방호위원회(ICRP), 국제원자력기구(IAEA), 세계보건기구 (WHO), 유럽연합(EU), 미국의 라돈실행계획(National Federal Radon Action Plan)을 검토하였다(ICRP, 2010;IAEA, 2015;WHO, 2009;England, 2018;EPA, 2021). 국내는 환경부의 실내라돈관리 종합대책을 검토하였다. 국내·외 정책동향을 분석한 뒤, 핵심단어 같은 개체명 사이의 연결 관계를 네트워크화하여 충청남도에 적용할 수 있는 키워드 4개(노출 요인의 정확한 실태 파악을 통한 노출 위해도 저감, 우선관리지역 및 시설 도출, 위해도 인식 전환을 위한 홍보교육 강화, 맞춤형 환경보건 서비스)를 도출하였다.
3. 연구결과 및 고찰
3.1 자연방사성물질과 실내 라돈(222Rn) 농도 비교 분석
Table 1은 지질 특성과의 농도 차이를 확인해 보기 위해, 금산군과 보령시에서 채취·분석한 토양 중 라듐 (226Ra)과 토륨(232Th)의 농도를 국립환경과학원(2017 년~2018년)에서 측정한 실내 라돈(222Rn) 농도와 비교 한 결과이다. 라듐(226Ra)의 붕괴 생성물인 라돈(222Rn) 과 토륨(232Th)의 붕괴 생성물인 토론(220Rn)은 인간의 내부피폭에 중요한 영향을 미치는 핵종이다(WHO, 2009). 금산군의 평균 라듐(226Ra) 농도는 48.4 Bq/kg로 서 보령시 43.9 Bq/kg 보다 4.5 Bq/kg이 높았다. 상대적 으로 금산군의 라듐(226Ra) 농도가 높은 것은 우라늄 광화대의 존재(Jo et al., 2013)와 함우라늄 광물을 포함한 암석의 풍화로 형성된 토양에 기인한 것으로 사료된다(Choi, 2020). 반면 토륨(232Th)의 평균 농도는 보령시가 78.4 Bq/kg으로서 금산군 70.1 Bq/kg 보다 8.3 Bq/kg높았다. 상대적으로 보령시의 토륨(232Th) 농도가 높은 것은 염기성암류, 화강암류와 편마암류의 풍화로 형성된 토양에 함유된 토륨 함유 광물(예: 모나 자이트 등)에 기인한 것으로 사료된다(Kim, 2020).
실내 라돈(222Rn) 평균 농도는 금산군이 182.8 Bq/m3 로서 보령시 61.3 Bq/m3 보다 121.5 Bq/m3 높았다. 이는 라듐(226Ra)의 농도가 높았던 금산군에서 라듐(226Ra) 의 붕괴물질인 라돈(222Rn) 농도가 높았음을 보여주는 것으로, 지질과 토양 특성에 따라 실내 라돈(222Rn) 농도가 달라질 수 있음을 보여준 결과이다.
3.2 실내 라돈 농도와 폐암 연령표준화 사망률 비교 분석
Table 2는 금산군과 보령시의 실내 라돈(222Rn) 농도와 인구집단의 폐암(C33-C34) 연령표준화 사망률에 차이가 있는지 비교한 것이다. 분석 결과, 실내 라돈 (222Rn) 평균 농도를 보면 보령시는 107.2 Bq/m3, 금산 군은 179.5 Bq/m3 으로 금산군이 72.3 Bq/m3 높았다. 보령시와 금산군의 실내 라돈(222Rn) 농도는 유의미한 차이가 있었다(p < 0.001). 연령표준화 사망률의 평균 을 보면 보령시는 27.3명, 금산군은 31.6명으로 금산군이 4.3명 더 많았다. 보령시와 금산군의 인구 십만 명 당 폐암 연령표준화 사망률 역시 유의미한 차이가 있었다(p < 0.05). 보령시에 비해 평균 라듐(226Ra) 농도가 높았던 금산군에서 실내 라돈(222Rn) 평균 농도 도 높았고, 관련 질환인 폐암의 연령표준화 사망률 평균 역시 높았다. 이는 지질 요인을 근거로 하여 실내 라돈(222Rn) 농도와 인구 집단의 폐암 사망률에 차이가 있다는 것을 보여준 결과이다. 그러나 본 연구로 실내 라돈(222Rn) 농도와 폐암 사망률과 상관관계가 있다고 단정하기에는 한계가 있다. 폐암을 일으키는 요인은 환경적 요인, 유전적 요인, 개인 기저질환 및 생활습관 등 다양하다. 특히 충청남도의 경우, 자연발 생석면과 석면광산의 개발에 의한 폐질환자가 분포 되어 있다. 이러한 점을 고려하여 향후 우라늄 광화 대(금산군 추부면, 복수면 등, Jo et al., 2013)를 중심으로 라돈(222Rn)과 폐질환자와의 상관관계를 파악하는 연구가 필요하다.
3.3 국내·외 정책동향 검토 및 키워드 도출
라돈(222Rn) 관리에 대한 국외 주요정책 동향 분석 결과, 국제기구에서는 지역 라돈(222Rn)의 정확한 실태 파악 및 고농도 라돈(222Rn) 지역의 개인 피폭을 저감시켜 노출 위해도를 낮추는 것을 최우선의 정책목 표로 권고하였다(WHO, 2009;ICRP, 2010;IAEA, 2015). 미국, 유럽, 캐나다에서는 사전예방적 관리차 원에서 라돈(222Rn) DB구축 및 지도(분포도 또는 잠재 지도)작성과 이를 기반으로 한 라돈(222Rn) 관리정책이 진행되고 있다(Health Canada, 2011;PHE, 2018;EPA, 2021). 미국은 권역별 훈련센터를 운영하여 라돈 측정 및 저감시스템 검사, 건강 및 안전계획 등 일반 코스와 전문가 코스로 구분하여 교육홍보가 이루어지고 있다. 특히 미국환경청(EPA)는 건강민감계층인 어린이시설에 대한 특별 관리매뉴얼을 개발하여 기 술적·재정적 지원 및 교육·홍보 프로그램을 진행하고 있다.
환경부(국립환경과학원)는「실내공기질 관리법」 을 통해 2년 주기로 전국 주택 실내 라돈(222Rn) 조사를 실시·공개하고 있으며, 권고기준(148 Bq/m3)이하로 관리하고 있다. 국내·외 주요 정책동향 핵심 키워드는 첫째, 노출 요인의 정확한 실태 파악을 통한 노출 위해도 저감. 둘째, 우선관리지역 및 시설 도출. 셋째, 맞춤형 환경보건 서비스. 넷째, 위해도 인식 전환을 위한 홍보·교육 강화이다. 키워드를 중심으로 2개 선행과제와 4대 관리전략을 도출하였다.
3.4. 충청남도 라돈(222Rn) 4대 관리전략 도출
Fig. 1은 국내·외 정책동향 검토, 자연방사선물질과 실내 라돈(222Rn) 농도 비교 및 폐암 사망자 비교·분석을 통해, 충청남도의 라돈(222Rn) 피해 최소화를 위한 선행과제 2개와 4대 관리전략에 따라 도출된 13개 추 진사업을 제시한 것이다.
3.4.1 선행과제 2개
지질학적 요인과 실내 라돈 농도는 광역 범위에서 대체적으로 일치하는 경향을 보일 수 있으나, 국지단 위에서는 반드시 일치하는 것은 아니다(kim et al., 2011; Kwon et al., 2017). 따라서 실내 라돈(222Rn) 농도에 영 향을 미치는 주변 환경의 토양 및 암석, 지질 요소에 대한 충청남도의 특성을 파악하는 것이 선행되어야 한다. 이런 의미에서 충청남도 15개 시·군의 주택과 아파트의 겨울철 실내 라돈 농도의 촘촘한 조사가 필요하다. 특히 고농도를 보이고 있는 금산군의 경우 수동형 검출기를 이용한 계절별 정밀조사와 대기 중 라돈 배경농도조사가 필요하다. 국립환경과학원에서는 충청남도를 시범지역으로 선정하여 2020년 11월부터 약 3,000여 지점의 주택 실내 라돈 조사를 실시하고 있다. 이 조사와 함께 주변환경 중 라돈 노출 영향요인 조사를 위해 총 200여 지점의 지질특성, 토양 및 암석 중 라듐 함량, 토양 중 공기투과도, 라돈 방출량 등을 조사하고 있다.
실내 라돈(222Rn) 농도에 영향을 미치는 요인을 파 악했다면 이 자료를 가지고 라돈 잠재지도(분포도)를 작성하는 것이 필요하다. 미국과 유럽 등 환경보건선 진국에서는 실내 라돈(222Rn) 농도 및 환경·지질데이 터를 기반으로 지도(분포도)를 지속적으로 업데이트하고 있다. 이 잠재지도(분포도)를 바탕으로 라돈(222Rn) 노출인구를 파악하고 공중보건부서와의 협업을 통해 라돈(222Rn) 노출 건강피해 사전관리에 적극적으로 활용하고 있다(WHO, 2009;PHE, 2018; Chiavacci et al, 2020; EPA, 2021). 이런 관점에서 충청남도에서 잠재 지도가 작성된다면 행정단위에서의 활용도가 높을 것이다.
3.4.2 4대 관리전략에 따른 13개 추진사업
첫째, 라돈(222Rn) 노출요인 관리전략이 필요하다. 실내 라돈(222Rn)에 의한 도민들의 건강피해를 예방 관리하기 위해서는 도민들이 라돈(222Rn)에 얼마나 노출되었는지 정도와 노출 요인을 파악하는 것이다. 노 출량에 영향을 미치는 요인들, 즉 지질 및 토양 요인, 건물형태(구조)와 노후화, 건축자재, 계절영향, 환기 습관, 지하수 사용, 개인 건강행태 등 노출 요인을 파악해야 한다. 이를 위해서 국지 단위의 환경지질 노출 요인 파악과 개인 및 인구집단 등 사회경제적 요인과 개인행태 요인 파악, 실내공기질과 연계한 건강 영향조사, 노출 요인별 관리매뉴얼 제작이 필요하다.
둘째, 라돈(222Rn) 건강피해 예방관리 환경보건서비스 전략이 필요하다. 실내 라돈(222Rn)이 고농도를 보이는 지역에서는 건강민감계층에 대한 특별관리가 필요하다. 이를 위해서 우선관리지역을 선정하고, 건강민감계층과 그 이용시설을 관리해야 한다. 충청남도는 도농 복합지역이므로 지역의 특성에 맞는 라돈 (222Rn) 환경보건서비스 전략이 필요하다. 특히 농경 과정에서 밀폐된 비닐하우스 작업시 노출위험이 크기 때문에, 노출 저감을 위한 정기적인 라돈(222Rn) 노출 모니터링과 관련 질환에 대한 건강검진 서비스가 필요하다. 이와 더불어 노출저감 행동지침 및 교육·홍보도 필요하다.
셋째, 라돈(222Rn) 노출을 저감하기 위한 기술적 지원관리 전략이 필요하다. 실내 라돈(222Rn) 농도를 높이는 요인은 다양하지만, 주택의 노후 정도 역시 주요한 노출요인이 될 수 있다. 따라서 고농도 지역의 노후 주택을 대상으로 노출 저감을 위한 기술적 지원 전략이 필요하다. 이를 위해서 고농도 지역의 노후 주 택 정밀조사와 저감 컨설팅 및 저감시공 사업이 필요 하다. 저감시공 사업을 위해서는 보조금 지원사업이 병행되어야 할 것이다. 대상 주택 거주자에 대한 노출 저감 행동지침 교육도 중요하다.
넷째, 라돈(222Rn) 위해도 인식 및 소통전략이 필요하다. 라돈(222Rn)에 대한 도민들의 올바른 인식과 실내 라돈(222Rn) 농도를 줄이기 위한 도민들의 정책참여 전략이 필요하다. 이를 위해서 노출 저감을 위한 교육홍보 캠페인과 민관 협업 플랫폼 구축을 통한 도 민의 정책 참여 활성화가 중요하다. 민관 협업 플랫 폼이 개발·구축 된다면 고농도 주택 저감 시공 후 사 후 모니터링, 노출인자에 관련된 요인들을 주민들이 플랫폼에 기록하는 등 라돈(222Rn)과 관련된 모든 정보를 한곳에 수집할 수 있다. 이 자료들은 도민들과 정보공유 및 정책 참여에 기여할 수 있다.
4. 결 론
본 연구는 실내 라돈(222Rn) 농도에 영향을 미치는 지질 및 토양 특성을 확인하기 위해 토양 중 자연방 사성물질인 라듐(226Ra)과 토륨(232Th) 농도와 실내 라 돈(222Rn) 농도와의 연관성을 파악하였다. 그 결과, 실내 라돈 (222Rn) 농도가 높았던 금산군이 보령시 보다 토양 중 라듐(226Ra)의 농도가 높았다. 이를 통해 실내 라돈(222Rn) 농도에 영향을 주는 요인 중 하나로서 우 라늄을 포함한 암석의 풍화로 형성된 토양 중 라듐의 영향을 다시 한번 확인할 수 있었다. 또한 실내 라돈 (222Rn) 농도와 인구집단의 폐암 연령표준화 사망률의 차이를 비교하였다. 그 결과, 실내 라돈(222Rn) 농도가 높았던 금산군이 보령시 보다 폐암 연령표준화 사망률이 높았다. 이로써 실내 라돈(222Rn) 농도에 영향을 미치는 지질 및 토양 특성(라듐함량)과 관련 질 환인 폐암 사망률의 차이를 확인할 수 있었다.
본 연구는 기획 연구로서 한계점을 가지고 있다. 첫째, 충청남도의 자연방사선(라돈) 현황 특성 분석을 위해 채취한 시료수의 한계이다. 실내 라돈(222Rn) 농도가 높은 금산군과 상대적으로 낮은 보령시 각 15개 씩 30개의 토양시료를 채취하였는데, 이 시료수가 배경농도를 대표하기에는 한계가 있다는 점이다. 따라 서 향후에는 배경농도를 확인하기 위해 그 지역을 대표할 수 있는 지점 위치의 시료수를 확대한 연구가 필 요하다. 둘째, 토양 중 라듐(226Ra)·토륨(232Th)과 실내 라돈(222Rn)의 농도 차이를 확인한 것은 의미가 있으나, 토양 중 라돈(222Rn) 농도 및 공기투과도와 실내 라돈(222Rn) 농도와의 상관관계를 확인할 필요성이 있다. 실내 라돈(222Rn) 농도는 지질과 토양 인자의 영향 도 크지만, 지하수 인자, 건축인자 등도 영향을 줄 수 있다. 이후 주변 환경 중 라돈 농도 영향요인(토양 중 라돈 농도, 토양공기 투과도, 건축재료의 자연기원방 사성물질 함량) 실태조사까지 진행된다면 충청남도 의 라돈(222Rn) 농도에 영향을 미치는 요인들이 보다 면밀히 조사될 수 있다. 셋째, 실내 라돈(222Rn) 농도 와 폐질환과의 상관성부분이다. 같은 농도의 실내 라 돈(222Rn)에 노출되더라도 개인의 특성에 따라 폐암의 발병 확률은 달라진다. 즉 개인의 기저질환 및 생활습관, 연령 및 성별, 사회경제적 수준 등이 질환 발생의 수준을 결정하는 요인이 될 수 있다. 따라서 이러한 점을 고려한 연구가 수행된다면 보다 더 정확한 상관성을 확인할 수 있다. 본 연구는 세가지 한계점에도 불구하고 라돈(222Rn) 노출로부터 충청남도 도민의 건강피해 예방관리 전략을 제시하고, 향후 필요 한 사업과 연구를 제시하였다는 점에서 의의를 가진다.