1. 서 론
라돈은 천연 방사성 가스로서 자연적 배출에 의해 환경 매체 내 일정 수준 이상의 오염도를 나타내고 있 으며 인간의 자연 방사선 노출의 약 50% 이상을 기여 하고 있는 것으로 평가되고 있다(Kim et al., 2018). 미 국에서 라돈은 연간 14,000여명의 폐암 사망자 유발 및 폐암 발병에 있어서 담배 다음으로 높은 원인 물 질로 평가되고 있다(US EPA, 1994). Kerr (1988)의 연 구에서도 라돈으로 인한 폐암 사망률이 다른 공기오 염물질에 의한 폐암 사망률 보다 높다고 보고하였다. 라돈의 주오염원은 암석, 토양이지만 약 3.82일의 라 돈 반감기(NCRP, 1976;NCRP, 1984)는 확산을 통해 실 내로 유입될 수 있음을 시사한다(Lee et al., 2017). 아 울러 실내 건축자재별 포함된 라돈의 양 및 누출 정 도에 따라 실내 라돈 오염도는 실외 수준에 비해 더 높을 수 있다(Wilkening, 1990). 인간의 일생 전 주기 중 영유아기의 경우 다른 연령 주기와 비교해서 더 많은 시간을 실내에서 지내고 있어 상대적으로 오랜 기간 라돈에 지속적으로 노출될 가능성이 클 것으로 예상 된다. 게다가 성장기 아이들은 단위체중당 호흡률이 성인에 비해 높기 때문에 라돈 노출에 더 취약할 수 있음을 시사한다(de Pediatría, 1998;Patriarca et al., 2000). 선행 연구에 따르면 아동기 라돈 노출은 소아 백혈병 발생에 큰 영향을 미치며, 특히 15세 미만의 아 동에서 라돈에 의한 노출이 높을수록 폐암 발병률도 높아진다(Collman et al.,1991;Thome et al., 1996). 0 세~10세 아이들의 라돈 노출 양이 발암 위해도에 약 30% 정도 영향을 끼치며, 담배 연기와 라돈을 동시에 흡입한 경우, 그 위해도가 더욱 늘어나게 된다(US EPA, 1999).
국내 라돈 농도의 분포에 대한 조사 및 연구는 오 래전부터 꾸준히 진행되어 왔으며 지역별, 실내 시설 특성별 오염도의 수준 및 분포 특성이 매우 다양하게 나타남을 확인할 수 있다(Kim and Paik, 2002;Kim et al., 2003;Lee et al., 2002;Lee et al., 2018;Ryu et al., 2018;Yang et al., 2009;Yoo and Chung, 2020). 다만, 이러한 연구들은 영유아에 대한 세부적인 라돈 노출 평가로 이어지지 않았다. 국내 영유아 사용 시설을 대 상으로는 대부분 어린이집 오염도 수준 및 분포 특성 평가에 한정되고 있다(Lee et al., 2017). 우리나라는 부 모의 동시 경제활동 또는 교육을 목적으로 만 3세 이 후부터는 전체 영유아의 90% 이상이 가정 외 다양한 시설에서 상당 시간을 보내고 있기 때문에(KICCE, 2019) 보다 현실적인 노출평가를 위해서는 주택 외 다 양한 실내·외 국소환경별 특성을 구분하여 적용하여 야 한다. 더 나아가 연령별로 국소환경에서의 활동시 간 또한 다양하기 때문에 인구집단별 하루 24시간 중 시간활동패턴에 따른 노출 및 위해성 평가가 진행되 어야 한다(Lee at al., 2014;Shcwab et al., 1990;Taskin et al., 2009). 아울러 라돈 오염도의 시·공간에 따른 변 이 그리고 대푯값 선정의 불확실에 따른 라돈 노출 및 위해성의 불확실성을 고려해야 한다.
본 연구에서는 상대적으로 라돈 노출에 취약한 0세 ~6세 영유아를 대상으로 가구 특성별, 주거지 외 다 양한 실내 국소환경 특성별, 실외 및 이동 등 다양한 실내·외 환경 특성에 대해 시간활동패턴에 따른 라돈 노출을 확률적 방법인 몬테카를로 시뮬레이션을 이 용하여 평가하였다.
2. 연구 방법
2.1 라돈 노출 평가
유엔 방사선영향위원회에서는 라돈 노출 평가 지 표로 연간유효선량(Annual effective dose)을 적용하고 있다(UNSCEAR, 2000). 본 연구에서는 수식 1과 같이 국소환경별 라돈의 수준과 시간활동패턴에 따른 각 국소환경에 머무는 시간을 변수로 하는 국소환경모 델을 적용하여 연간유효선량을 평가하였다(Shin et al., 2022;Sexton et al., 2007).
CRN은 연평균 라돈 농도(Bq/m3), Feq는 라돈과 라돈 딸핵종 간의 비율로 평형 인자, T는 국소환경별 연간 체류시간(h)을 각각 의미한다. D는 선량 환산인자로 라돈 농도를 피폭 선량으로 환산하기 위해 9 nSv/hr per Bq/m3을 상수 값으로 적용하였다(UNSCEAR, 2000;UNSCEAR, 2020). 영유아가 머무는 환경을 크게 주택, 주택 외 실내, 어린이집, 이동, 실외로 구분하였다. 주 택은 단독주택과 공동주택으로 세분화하였으며, 공 동주택에는 연립 다세대와 아파트를 포함한다. 주택 외 실내 국소환경은 대규모점포, 도서관, 목욕장, 미 술관, 박물관, 실내주차장, 실내체육시설, 영화상영관, 산후조리원, 의료기관, 지하도상가, 학원을 포함한다. 다만 1세 미만의 경우는 산후조리원 및 의료기관을 제외하고는 다른 시설에서의 활동이 매우 제한되기 때문에 1세~6세 그룹과 구분하여 평가하였다. 이동 환경에는 공항시설, 여객자동차터미널, 지하역사, 철 도역사, 항만시설을 포함하였다. 주택에서의 라돈 농 도의 분포 및 대푯값은 2011년~2018년 기간의 전국 주 택 라돈 오염도 실측자료(ME, 2022)를 이용하였으나, 이는 겨울철에 한정된 실측자료로써, 겨울철의 실내 라돈 농도는 타 계절에 비해 상대적으로 높은 결과를 보이기 때문에 수식 1에 따른 연간유효선량 산정 시 과대 계산될 수 있다. 이에 해당 겨울철 측정값들은 Lee et al. (2016)가 제시한 보정 수식을 통해 연평균 농 도로 환산하여 수식 1에 최종 적용하였다. 각 국소환 경별 라돈 농도 중 주택을 제외한 실내시설들과 어린 이집, 이동환경은 2017년~2019년의 환경부 다중이용 시설 자가측정 실측자료(Joen et al., 2021)를 이용하여 그 대푯값을 산출하였고, 실외 농도 값은 선행 연구 의 자료를(Kim et al., 2003) 참고하여 적용하였다. 모 든 국소환경별 CRN과 Feq는 앤더스-달링 테스트를 이 용하여 적합한 분포 및 대푯값을 산출하였다. 노출 시 간인 T는 한국 어린이의 노출계수 핸드북(NIER, 2019) 의 0-6세 남녀 영유아 평일과 주말의 구분 자료를 토 대로 성별 구분 없이 나이별로 그 값을 산출하였다 (NIER, 2019). 수식 1의 최종 계산은 파이썬(version. 3.9)을 이용 몬테카를로 시뮬레이션을 1,000,000번 반 복 실행하여 확률론적 평가를 실시하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 국소환경별 라돈 농도와 평형 인자의 분포 및 대 푯값
본 연구에서 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하기 위 한 수식 1에 포함된 변수들의 분포 및 대푯값들을 평 가하고 Table 1에 나타내었다. 나이를 기준으로 1세 미 만의 영유아와 1세에서 6세 사이의 영유아로 그룹화 하였고, 24시간을 기준으로 각 그룹별 활동하는 국소 환경을 구분하였다. 국소환경은 연령별 동일하게 주 택, 주택 외 실내, 어린이집, 실외, 이동환경으로 적용 하였고, 주택은 주거 형태의 다양성을 적용하고자 단 독주택과 공동주택으로 세분화하였다. 국소환경별 라 돈 실측 장소의 개소는 단독주택 20,660건, 공동주택 10,291건, 어린이집 13,998건, 이동환경 2,427건으로 두 연령의 그룹이 동일하고 주택을 제외한 실내 국소환 경에서 1세 미만의 영아는 9,687건, 1세에서 6세의 아 동은 40,612건으로 상이하였다. 국소환경별 라돈 오 염도의 분포는 모두 로그 정규분포와 통계적으로 유 의하지 않는 것(p-value > 0.05)으로 확인되었다. 각각 국소환경별 대표 오염도 수준을 Fig. 1과 같이 기하평 균과 기하 표준편차로 나타내었다. 국소환경별 기하 평균(산술평균 ± 표준편차)은 단독주택 65.7 (94.23 ± 101.87) Bq/m3, 공동주택 51.3 (63.02 ± 44.93) Bq/m3, 어린이집 30.3 (36.73 ± 24.21) Bq/m3, 이동환경 18.7 (22.92 ± 15.48) Bq/m3 으로 나타났으며, 주택을 제외 한 실내환경의 오염도 수준은 1세 미만의 영유아 경 우 23.2 (27.9 ± 17.60) Bq/m3, 1세에서 6세의 영유아 경 우 24.2 (29.06 ± 18.04) Bq/m3으로 확인되었다. 실외환 경의 라돈 농도는 신뢰성 있는 가용 데이터의 부족으 로 Kim et al. (2003)이 제시한 전국 평균값(23.30 ± 13.30 Bq/m3)을 로그 정규분포로 가정하여 적용하였 다. 국소환경별 라돈 오염도는 단독주택 > 공동주택 > 어린이집 > 주택을 제외한 실내시설 > 실외환경 > 이동환경 순으로 나타났다. 단독주택이 공동주택보 다 높은 라돈 농도 수준을 보이는 것은 상대적으로 단 독주택이 지표면과 가까워 라돈의 유입이 용이하기 때문이라는 선행 연구와 일관성을 보였다(Denman et al., 2006;Denman et al., 2018;Lee et al., 2015).
평형 인자인 Feq 값은 Chen and Harley (2018)의 연 구에 따르면 국소환경별 매우 다양하게 나타난다. 본 연구에서는 Feq 값의 변이성을 수식 1에 적용하기 위 해 Chen and Harley (2018)이 조사한 국소환경별 평형 인자 값들을 통해 주택, 주택 외 실내, 실외 및 이동환 경별 Feq 값의 분포 및 대푯값을 도출하였다. 주택 외 실내환경에서의 Feq 값들의 분포는 로그 정규분포와 통계적으로 유의한 차이가 확인되지 않았지만(p-value > 0.05), 주택과 실외 및 이동환경에서의 Feq 값들의 분 포는 유의수준 0.05 수준에서 통계적으로 적합한 분 포를 확인할 수 없었다. 따라서 본 연구에서는 주택 과 실외 및 이동환경에서의 Feq 분포는 균일 분포를 적 용하였다. 주택의 Feq 값은 최소, 최대 각각 0.24, 0.6, 실 외 및 이동에서의 Feq 값은 최소, 최대 각각 0.18, 0.68, 주택 외 실내의 Feq 값의 대푯값은 0.43 ± 0.14으로 확 인되었다. 이러한 Feq 의 분포는 UNSCEAR (2020)에서 제안하고 있는 Feq 값 실내 0.4, 실외 0.6을 각각 포함 하고 있어 일관성을 갖고 있는 것으로 평가된다.
Fig. 2는 한국 어린이의 노출계수 핸드북을 (NIER, 2019) 통해 1세 미만 그룹과 1세~6세 그룹을 대상으 로 하루를 기준으로 국소환경별 체류시간을 평일과 주말의 양상으로 재설정하여 나타냈다. 하루 중 주택 에서의 활동 시간이 1세 미만에서는 평일 평균 20.27 시간, 1세~6세 아동에서는 주말 평균 19.98 시간으로 가장 많았으며, 1세~6세 아동에서 평일 주택에서 머 무는 시간은 평균 16.48으로 가장 낮았는데, 이는 평 일 어린이집 이용 중 1세~6세의 영유아는 평균 5.69 시간을 이용하기 때문이다. 주택 외 실내에서의 활동 은 두 인구집단에서 모두 평일 보다는 주말의 활동 시 간이 높았으며, 이는 실외, 이동 시간과도 연계된다. 어린이집은 평일 이용이 일반적이므로 주말의 활동 시간은 상대적으로 미미했다. 또한 1세 미만의 영유 아보다는 1세~6세 영유아가 어린이집 내 활동 시간 이 높은 것으로 확인되었다. 평일, 주말을 포함한 두 영유아 집단 모두 하루 중 주택에서의 활동 시간이 가 장 많고 이러한 결과는 앞서 확인된 것처럼 국소환경 중 주택의 오염도가 가장 크기 때문에 영유아 라돈 노 출에 있어 주택에서의 영향이 가장 클 것으로 평가된다.
3.2 라돈 노출
Table 2에서와 같이 G1-H 케이스는 1세 미만의 영 유아 중 단독주택에 거주하는 집단에 대한 노출, G1- A 케이스는 1세 미만의 영유아 중 공동주택에 거주하 는 집단에 대한 노출로 구분하였고, G2-H 케이스는 1세~6세 영유아 중 단독주택에 거주하는 집단에 대 한 노출, G2-A 케이스는 1세~6세 영유아 중 공동주택 에 거주하는 집단에 대한 노출로 각각 구분하여 연간 유효선량을 나타내었다. 몬테카를로 시뮬레이션을 통 해 산출된 연간유효선량 값들의 산술평균은 각 국소 환경별 최소 1.81 ± 1.19 mSv/y에서 최대 2.81 ± 3.04 mSv/y의 수준으로 확인되었다. G1-H, G1-A, G2-H, G2-A 케이스 간의 차이는 모두 통계적으로 유의하였 다(p-value < 0.001). 1세 미만의 영아 중 단독주택에 거 주하는 G1-H 케이스에서 가장 높은 2.81 ± 3.02 mSv/ y의 값이 나타났다. 공동주택에 머물며 1-6세의 아동 인 G2-A 케이스에서는 가장 낮은 1.81 ± 1.19 mSv/y의 결과를 보였다. 동일한 주거 형태에서 연령 그룹별 비 교를 위해 G1-H과 G2-H, G1-A와 G2-A 케이스들을 각 각 비교한 결과 단독주택의 경우 1세 미만 그룹은 1 세~6세 그룹에 비해 1.09배, 공동주택의 경우 1세 미 만의 그룹이 1세~6세 그룹에 비해 약 1.07 높은 값을 보이는 것으로 두 주택타입 모두 1세 미만 그룹이 살 짝 높은 수준이었으나 그 차이는 크지 않는 것으로 확 인되었다. 동일 연령을 기준으로 주거 형태에 따른 그 룹별 비교를 위해 G1-H과 G1-A, G2-H과 G2-A 케이 스들을 각각 비교한 결과 1세 미만의 그룹에서 약 1.46 배, 1세~6세의 그룹에서 약 1.42배로 공동주택에 비해 단독주택에 거주하는 그룹의 노출 수준이 상대적으 로 다소 높은 것으로 평가되었다.
Fig. 3과 Fig. 4는 케이스별로 연간유효선량의 분포 를 나타낸 것으로 왼쪽의 점선은 하위 5퍼센타일, 오 른쪽의 점선은 상위 5퍼센타일, 가운데 일점쇄선은 기 하평균, 실선은 산술평균 값을 각각 나타낸다. 케이스 별 연평균 유효선량 기하평균(산술평균 ±표준편차) 은 G1-H, G1-A, G2-H, G2-A 케이스 각각 1.96 (2.81 ± 3.02), 1.58 (1.93 ± 1.28), 1.88 (2.56 ± 2.60), 1.53 (1.81 ± 1.19)으로 모두 일반인의 연간 선량한도인 1 mSv/y에 비해 높은 것으로 평가되었다. 공동주택 케이스의 연 간유효선량 산술평균 값은 UNSCEAR (2000)에서 보 고된 세계 평균 년간 자연방사선량 2.4 mSv/y보다 낮 은 수준을 보였으나, 단독주택 케이스의 연간유효선 량 산술평균 값은 세계 평균 연간 자연방사선량에 비 해 크며 항공기 승무원 연간 평균 피폭량(우주선)인 3 mSv/y과 유사한 수준으로 평가되었다. EPA, WHO, ICRP에서 각각 권고하는 연간 유효선량인 2.98 mSv/ y, 2.02 mSv/y, 6.05 mSv/y (Maya et al., 2020)과 비교해 서도 단독주택 케이스의 결과는 EPA와 WHO 가이드 수준을 웃도는 것으로 평가된다. 이러한 결과는 EPA, WHO, ICRP에서의 가이드 수준은 연간 7,000시간 동 안의 실내 환경에서의 노출만을 고려한 반면, 본 연 구에서는 실내와 더불어 실외 환경에서의 노출을 추 가하여 통합적으로 평가한 점 그리고 영유아의 경우 실내 환경에서의 체류시간이 약 8,507~8,556시간으로 7000시간에 비해 약 1.2배 더 많은 시간을 실내 라돈 에 노출되는 것으로 산정되었기 때문으로 추정된다. 오염도의 불확실성을 감안하여 보수적으로 평가 시 G1-H, G1-A, G2-H, G2-A 케이스의 상위 5퍼센타일의 값은 각각 8.01, 4.05, 7.02, 4.02 mSv/y로 모든 결과에서 상대적으로 라돈에 높은 수준으로 노출될 수 있음을 시사한다.
4. 결 론
본 연구는 라돈의 노출에 취약한 어린이들 중에서 도 상대적으로 실내에서의 체류시간이 가장 큰 미취 학 아동인 1세 미만, 1세~6세 영유아를 대상으로 주 거 형태(단독주택과 공동주택)별, 실내 국소환경별, 실외환경 오염도 및 시간 활동 패턴에 따른 다양성을 통합적으로 고려하여 확률적 방법인 몬테카를로 시 뮬레이션을 이용하여 라돈 노출 수준을 평가하였다. 본 연구에서의 1세 미만, 1세~6세 영유아들은 실내, 특히 주택에 하루 중 약 80% 정도 머물렀고, 국소환 경의 라돈 농도 역시 주택에서 가장 높게 나타나 주 택환경에서의 노출 영향이 가장 큰 것으로 확인되었 다. 특히 단독주택 주거 형태의 영유아 그룹의 라돈 노출 수준은 국제적 가이드라인 수준에 비해서도 상 대적으로 높은 수준을 보이고 있어 영유아 대상으로 라돈에 대한 관리 및 정밀 평가가 요구된다. 본 연구 는 향후 영유아를 포함 전 생애 기간 연령대별 다양 한 환경에서의 라돈 노출과 그에 따른 건강영향을 평 가하기 위한 기초자료로 활용될 수 있다.
