1. 서 론

석면은 자연적으로 생성된 석면형태의 규산염 광 물로서, 일반적으로 사문석계와 각섬석계 석면으로 분류된다. 사문석계 석면에는 백석면이 있으며, 각섬 석계 석면에는 청석면, 갈석면, 안소필라이트 석면, 트 레모라이트 석면, 악티노라이트 석면이 포함된다. 석 면은 불에 잘 타지 않고 부식과 마찰에 강하며 방음 및 단열효과가 뛰어난 물성을 가지고 있어, 전기 절 연재, 방직재, 건축자재 등 다양한 제품으로 전 세계 적으로 광범위하게 사용되었다(Kim, 1995;Strohmeier et al., 2010). 국내 석면생산은 1930년 중반부터 시작 하여 총 생산량은 약 15만 ton이고, 석면의 수입량은 1976년부터 1995년까지 약 122만 ton이었다. 석면의 대부분은 건축자재와 석면마찰제의 생산에 사용되었 는데 1970년대에 96%가 건축자재인 슬레이트에 사용 되었고, 1990년대에는 약 82%가 슬레이트와 보온단 열제인 건축내장제, 천정판, 석면판 등의 생산에 사용 되었으며 약 10.5%가 브레이크 라이닝과 패드 등 석 면마찰제의 생산 등에 사용된 것으로 조사되었다(Choi et al., 1998). 국내에서 1990년대까지 광범위하게 사용 된 석면은 석면폐증, 폐암, 악성중피종 등을 유발하는 것으로 알려짐에 따라, 1990년 산업안전보건법에 사 용허가 대상 유해물질로 석면이 추가된 것을 시작으 로 2009년에는 대체품이 개발되지 않은 일부 제품을 제외한 석면함유제품의 제조, 수입 또는 사용이 금지 되었으며, 2015년에 최종적으로 석면함유제품에 대 한 전면적인 사용금지가 이루어졌다(MoEL, 2021). 2015 년 교육부가 제공한 자료에 따르면 전국 20,815곳 유 치원과 초등학교, 중학교, 고등학교, 특수학교 가운데 69.3%의 건물에 석면 자재가 사용되었고, 석면이 자 재로 쓰인 학교 건물의 경우, 천장재에 석면이 사용 된 경우가 97.5%로 조사되었다. 또한 석면으로 인한 건강 피해 예방 및 안전하고 쾌적한 교육환경 조성을 위해 2014년부터 석면건축물인 학교를 대상으로 6개 월마다 석면 위해성을 평가하고 그 결과에 따라 순차 적으로 석면 해체제거 공사를 진행하고 있다(MOE, 2019a). 석면해체제거 작업은 고용노동부 산업안전보 건법에 따라 대상 건물 내부를 비닐 보양한 후, 석면 해체제거 작업을 시행하며, 해체제거 작업 이후 해당 작업장 내부의 공기 중 석면 농도가 0.01 f/cc 이하가 되는 경우 석면 해체제거작업을 위해 설치했던 비닐 보양을 제거할 수 있도록 규정하고 있다. 비닐 보양 을 제거하였다면, 청소 등 추가적인 주변 정리를 함 으로써 석면해체제거 공정이 최종적으로 완료된다 (KOSHA, 2015;MoEL, 2021). 그러나 석면해체제거 공 정은 정해진 절차에 따라 모든 작업이 수작업으로 이 루어지고 있어, 해체제거로 인해 발생하는 석면폐기 물에 대한 철저한 관리가 필요하지만, 일부 학교에서 석면해체제거 공정이 완료된 후에도 교실 바닥, 창틀, 사물함 상부 등에서 석면 잔재물이 발견되어 불신이 증가하고 있다(Kang, 2017). 이에 교육부 차원에서 석 면해체제거 공정에 대한 가이드라인 제시를 통해 관 리를 강화하고 있으며, 관리 강화 목적으로 실시하고 있는 것 중 하나가 석면해체제거 공정 완료 후 발견 되는 잔재물을 대상으로 한 육안 조사이다(MOE, 2019a;MOE, 2019b). 그러나 단순히 육안 조사만 할 경우, 눈 에 쉽게 띄지 않는 잔재물로부터 유발될 수 있는 공 기 중 석면에 대한 확인이 어렵다. 그러므로 실질적 인 안전성 검토를 위해 공기 중으로 비산될 가능성이 있는 석면에 대한 검토가 필요하다. 공기 중 석면 조 사를 위한 분석은 크게 위상차현미경과 투과전자현 미경을 이용한 방법이 있는데, 보편적으로 위상차현 미경이 이용되고 있다. 위상차현미경법은 신속한 분 석결과 도출이 가능하지만 석면에 대한 정성분석이 불가능하여 오직 형태분석을 통한 섬유상물질 여부 만 판단이 가능하며 폭 0.2 μm 미만의 섬유상물질은 검출이 어렵다(Boulanger et al., 2014). 반면 투과전자 현미경의 경우 전처리 등 과정이 복잡하여 분석결과 도출에 시간이 다소 오래 걸리며, 고가장비로써 일부 소수의 기관에서만 석면분석을 위해 해당장비를 운 용하고 있어 보편적으로 공기 중 석면분석에 적용하 기 어렵다는 단점이 있다. 그러나 석면에 대한 정성 분석이 가능하여 섬유상물질 중에서 석면만 정확히 식별이 가능하다. 또한 위상차현미경에서 계수하기 어려운 길이 5 μm 미만, 폭 0.2 μm 보다 작은 섬유도 식별할 수 있어 실질적인 안전성 검토를 위해서는 투 과전자현미경을 이용한 분석이 필요하다.

따라서 본 연구는 학교건축물의 석면해체·제거 및 보양제거, 청소 등 공정이 최종적으로 완료된 공간에 서 인위적인 기류발생을 통해 부유되는 공기 중 석면 을 채취하여 공기 중 석면 분석방법인 투과전자현미 경법을 중심으로 하였고 위상차현미경법 또한 적용 하여 수행하였다. 이를 통해 학교건축물의 석면해체 제거 후 잠재적으로 발생할 수 있는 공기 중 석면에 대한 실태 및 특징을 파악하여, 학교건축물 석면해체 제거와 관련된 정책 수립 및 강화에 도움이 되고자 하 였으며 나아가 학교건축물 뿐만 아니라 비슷한 사례 로 석면자재를 비석면자재로 교체하는 건축물 중 특 히 규모가 큰 건축물의 석면해체제거와 관련된 정책 수립 및 강화에 과학적인 근거 자료를 제시하고자 하였다.

2. 재료 및 방법

2.1 시료 채취 대상 및 방법

학교건축물의 석면해체제거는 교육부에서 2018년 마련한 학교시설 석면해체제거 가이드라인에 따라 일반적인 석면해체제거 공정에 따른 보양해제 후에 도 학부모를 포함한 모니터단이 육안조사를 실시하 고 있다(MOE, 2019a). 육안조사에서 석면이 검출되면 전면 재청소 조치가 취해지기 때문에 학교건축물의 석면해체제거는 일반건축물 해체제거 대상보다 석면 해체제거 작업장에 대한 청소 등 사후관리가 엄격한 상태였다. 시료 채취는 그 육안조사 직후 인위적으로 기류를 발생시켜 입자들을 부유시킨 후 시료를 채취 하였다(Fig. 1).

학교건축물의 석면해체제거는 방학기간 동안 주로 실시하며, 학교의 방학은 여름(혹서기) 및 겨울(혹한 기) 기간에 실시된다. 본 연구에서는 방학 중 석면해 체제거를 진행한 44개 학교건축물을 시료 채취 대상 으로 선정하였다. 2020년 7월 28일부터 2022년 1월 28 일까지 석면해체·제거 면적을 고려하여, 해체제거 작 업이 완료된 교실, 복도, 특수목적교실(컴퓨터실, 과 학실 등) 등에서 학교건축물 당 2~12지점씩 총 244개 지점에서 공기 중 시료를 채취하였다. 시료 채취는 공 간 밀폐 후 송풍기(GBL 18V-120, BOSCH)를 이용하여 바닥에 쌓인 먼지를 부유시킨 후 공기 중 시료를 채 취하였다. 시료 채취는 The Asbestos Hazard Emergency Act (AHERA)(US EPA, 1987)와 실내공기 중 석면 및 섬유상물질 측정방법–위상차현미경법(NIER, 2017)를 참고하였으며, 시료는 직경 25 mm, 공극 크기 0.45 μm mixed cellulose ester (MCE) 필터와 5 μm MCE backing 필터가 장착된 카세트(Z045BA, Zefon)에 시료 채 취펌프(SARA 4000, KEMIK)을 이용하여 약 5 L/min의 유량으로 1200 L를 포집하였다(Table 1).

2.2 투과전자현미경 분석

실내공기질공정시험기준(ES 02304.1a, 실내 공기 중 석면 측정방법 – 투과전자현미경법)에 따라 투명화, 플라즈마 회화, 탄소코팅 그리고 Jaffe세정과정을 거 친 후, 에너지 분산형 X선 분광기(energy dispersive Xray spectrometer, EDS)가 장착된 투과전자현미경 (Tecnai G2, FEI company 120 keV)을 이용하여 AHERAinterim transmission electron microscopy analytical methods에 따라 분석하였다(US EPA, 1987). 면적이 0.0089 mm²인 grid opening 10개를 약 18,500배에서 관 찰하여 길이 0.5 μm 이상, 길이 대 폭의 비(aspect ratio) 가 5:1 이상인 석면섬유를 가진 구조를 계수하였다. 석 면이 1개 검출되었을 때의 농도인 평균 분석민감도 (analytical sensitivity)는 0.0036 ± 0.0001 s/cc이고, 분석 결과는 공기 중 석면 농도(structure/cc)로 나타내었다. 공기 중 석면 농도(structure/cc)를 구하는 식은 다음 (1) 과 같다.

Where,

석면의 농도는 계수된 석면구조의 계수(n)에 관찰 한 그리드오프닝 면적(k·A_gd)과 포집된 공기의 부피 (V)를 나누고 필터의 유효면적(A_f)을 곱하여 계산하였다.

2.3 위상차현미경 분석

실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지 농도 측정방법 –위상차현미경법에 따라 전처리하여 투명화된 필터 를 400배의 배율에서 Walton-B graticule로 100필드를 위상차현미경(ECLIPSE 80i, NIKON)으로 관찰하였다 (NIER, 2017). 길이가 5 μm 이상이고, 길이 대 폭의 비 (aspect ratio)가 3:1 이상인 섬유를 계수하였다. 분석 결 과는 공기 중 섬유상 물질의 농도(fiber/cc)로 나타내 었다. 섬유상물질 농도(fiber/cc)를 구하는 식은 다음 (2)와 같다.

Where,

섬유상 물질의 농도는 위상차현미경 분석을 통해 도출된 섬유상 물질의 밀도(E)에 필터의 유효면적(A_f) 을 곱한 후 포집된 공기의 부피(V)로 나눠서 계산하 였다. 위상차현미경 검출한계는 섬유상 물질의 밀도 7 fibers/mm²이고, 분석 결과 섬유상 물질의 밀도가 7 fiber/mm²보다 작으면 불검출로 판단하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 석면 해체제거공정 완료 후 공기 중 석면 검출 현황

석면해체제거 공정이 완료된 학교건축물에서 투과 전자현미경 및 위상차현미경 분석을 통해 검출된 석 면 및 섬유상물질에 관한 결과를 Table 2에 나타내었다.

총 244개의 시료를 분석하였으며, 그 중 72개(29.5%) 의 시료에서 석면이 검출되었다. 그리고 공기 중 석 면 오염여부를 판단하는 농도 기준으로 제시한 AHERA 기준 70 structure/mm²을 초과한 시료는 11개(4.5%)로 나타났다. 한편 위상차현미경 분석을 통해 검출된 섬 유상물질의 경우, 검출한계 이상 나온 시료는 244개 의 시료 중 41개(16.8%)이고, 법적으로 공기 중 석면 오염 여부를 판단하기 위해 마련된 기준인 0.01 fiber/ cc를 초과한 결과는 나타나지 않았다(ME, 2022). 투 과전자현미경 분석으로 도출한 석면 농도는 평균 0.0039 ± 0.0123 s/cc (12.3 ± 38.9 s/mm²)로 나타났으며 위상차현미경 분석결과인 섬유상물질 농도는 평균 0.0006 ± 0.0014 f/cc (1.9 ± 4.5 f/mm²)로 나타나, 석면농 도가 섬유상물질 농도보다 높은 것으로 나타났다 (p < 0.05). Lee and Van (2008)의 석면건축자재가 사용 된 건물의 공기 중 석면농도 조사 결과에 따르면, 공 공건물, 학교건축물 및 주거지 등지에서 752개 건물, 3979개 시료를 채취하여 공기 중 석면 농도를 조사한 결과 AHERA 분석조건으로 검출된 평균 석면농도는 0.0064 ± 0.0290 s/cc, 위상차현미경 분석으로 검출된 섬 유상물질 농도는 0.0001 ± 0.0003 f/cc로 각각 나타났 다. 해당 연구는 석면건축자재가 사용된 건물 내 공 기 중 석면농도를 조사한 결과로 본 연구와 직접적인 비교는 어렵지만, 평균농도를 살펴보면 본 연구의 공 기 중 석면 평균 농도는 0.0039 ± 0.0123 s/cc, 석면건축 자재가 사용된 건물 내 공기 중 석면 농도 평균 0.0064 ± 0.0290 s/cc로 본 연구에서 검출된 공기 중 석면 농도 가 조금 더 낮은 수준으로 나타났다.

석면해체제거공정 완료 후 채취된 시료에서 AHERA 기준을 초과하면 오염구간에 대한 전면 재청소 조치 가 취해지는데 AHERA 기준을 초과한 지점은 11지점 으로 나타났으며, 공기 중 석면 농도는 평균 0.0528 ± 0.0256 s/cc (167.2 ± 82.0 s/mm²)로 나타났다. 해당 지점 재청소 완료 후 다음날에 동일 장소에서 2차 시료를 채취하였으며, 2차 시료 총 11개를 추가 분석한 결과, 모두 불검출로 나타나 추가적인 청소 후 해당 장소에 서 석면이 더 이상 검출되지 않았다. 섬유상물질의 경 우 1차 시료 9개(75%), 2차 시료 3개(25%)에서 각각 섬 유상물질이 검출되었으며, 평균농도는 1차 시료 0.0031 ± 0.0020 f/cc (10.1 ± 6.3 f/mm²)에서 2차 시료 0.0007 ± 0.0013 f/cc (2.2 ± 3.8 f/mm²)로 감소하였다 (p < 0.05). 섬유상물질 또한 추가적인 청소 후 크게 감 소하는 것으로 나타났다. 한편 AHERA기준 초과 지 점에 대한 1차 시료의 평균 섬유상물질 농도 0.0031 ± 0.0020 f/cc (10.1 ± 6.3 f/mm²)는 전체 시료 섬유상물질 평균 농도 0.0006 ± 0.0014 f/cc (1.9 ± 4.5 f/mm²)와 비 교하여 높은 것으로 나타나(p < 0.05), 해당 공간의 청 소상태가 상대적으로 부실했다는 사실을 간접적으로 확인할 수 있었다.

계절에 따른 작업환경이 미치는 영향을 파악하기 위해 시기별 석면 및 섬유상물질 검출 결과를 분석 비 교하였다(Table 2). 석면해체제거공정이 진행된 시기 는 여름방학과 겨울방학 기간인데, 여름방학 기간은 고온 다습하며, 겨울방학 기간은 저온 건조한 특성이 있어 석면해체제거 공정을 수행하는 데 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다. 또한 겨울에는 동결에 따 른 부상 위험 및 설비 동파 등 작업 및 청소환경이 여 름에 비해 불리하게 작용할 수 있다고 판단된다. 여 름방학에는 142개, 겨울방학에는 102개의 시료를 각 각 분석하였으며, 그중 여름방학은 29개(20.4%), 겨울 방학에는 43개(42.2%)의 시료에서 석면이 각각 검출 되었다. 검출된 석면 농도는 여름방학에는 평균 0.0015 ± 0.0047 s/cc (4.8 ± 14.7 s/mm²)로 나타났으며, 겨울방 학에는 평균 0.0072 ± 0.0177 s/cc (22.8 ± 56.2 s/mm²) 로 나타나 겨울방학이 여름방학보다 높게 나타났다 (p < 0.05). 또한 AHERA 기준을 초과한 시료는 여름 2 개(1.4%), 겨울 9개(8.8%)로 나타났다. 위상차현미경 으로 분석한 섬유상 물질은 여름방학은 142개의 시료 중 21개(14.8%)에서 검출한계 이상이었고, 겨울방학 은 102개의 시료 중 20개(19.6%)에서 검출한계 이상 으로 나타났다. 섬유상물질 농도는 여름방학 및 겨울 방학이 각각 평균 0.0006 ± 0.0014 f/cc (1.7 ± 4.5 f/mm²), 0.0006 ± 0.0013 f/cc (2.0 ± 4.5 f/mm²)로 나타나 계절에 따른 차이는 없는 것으로 나타났다. 계절에 따른 비 교 결과, 겨울방학이 여름방학보다 평균 석면 농도가 4-5배 높게 검출된 것으로 나타났으며(p < 0.05), 석면 검출율 및 AHERA 기준 초과율 또한 더 높게 나타났 다. 섬유상물질의 경우 계절에 따른 차이가 나타나지 않았다. 석면과 달리 섬유상물질의 경우 계절에 따른 차이가 나타나지 않아 지속적인 연구가 필요할 것으 로 사료된다.

3.2 석면 해체제거공정 완료 후 검출된 공기 중 석면 의 특징(1); 석면의 종류 및 구조

투과전자현미경 분석을 통해 검출한 석면의 종류 와 구조는 다음과 같다(Fig. 2). 석면해체제거 공정이 완료된 학교건축물에서 검출된 석면 대부분은 백석 면(94.4%)인 것으로 나타났으며, 나머지 5.6%는 각섬 석계 석면인 트레몰라이트 석면, 악티놀라이트 석면 그리고 갈석면으로 나타났다. Choi et al. (2011)의 석 면 고형시료 중 석면의 종류 및 함유량에 관한 연구 에 따르면, 석면이 검출된 천장재 중 91.7%는 백석면 을 3%정도 함유하고 있는 것으로 나타났으며, 8.2%는 백석면과 갈석면을 동시에 5% 및 2% 정도 각각 함유 하고 있는 것으로 나타났다. 이외에 석면이 검출된 자 재 중 0.1%에서 청석면을 4% 정도 함유하는 것으로 보 고하고 있다. 따라서 석면해체제거공정 완료 후 채취 된 시료에서도 대부분 백석면이 검출된 것은 석면천 장재 제거 작업에서 기인한 것으로 판단된다.

석면의 구조는 크게 Fiber, Bundle, Cluster 그리고 Matrix로 분류할 수 있으며, 검출된 석면의 구조는 Matrix (41.4%)와 Fiber (40.0%)의 형태가 대부분을 차 지하였고, Bundle (10.8%), Cluster (7.8%) 순으로 나타 났다(Fig. 2). 검출된 석면의 구조 별 대표적인 이미지 는 다음과 같다(Fig. 3). 검출된 석면의 구조 중 Cluster 와 Matrix는 다수의 Fiber와 Bundle 구조의 석면 또는 석면에 추가로 다른 입자가 합쳐져 이루어진 구조로 되어 있다. 그래서 향후 충격 등에 의해 하나의 Cluster 및 Matrix에서 다수의 Fiber 또는 Bundle이 분리될 수 있다. 이러한 Cluster와 Matrix가 전체 구조의 약 50% 정도로 나타났다(Fig. 2).

본 연구에서 AHERA법을 적용하여 산출한 공기 중 석면 농도는 검출한 Fiber, Bundle, Cluster 그리고 Matrix 모두에 대해서 각각 석면 구조 1개로 계수하 며, structure/cc로 나타낸다. 이 경우 복합구조인 Matrix 와 Cluster의 세세한 부분까지는 반영되지 않아, 구조 적으로 다수의 Fiber 및 Bundle을 가지고 있는 Cluster 및 Matrix의 잠재적인 건강위해성을 과소평가할 수 있 다고 판단된다. 이에 실제 검출된 복합구조인 Matrix 및 Cluster 내 존재하는 Fiber 및 Bundle 수를 파악하는 한편, 기존 하나의 구조로 계수한 Fiber, Bundle, Cluster 그리고 Matrix의 크기 정보와 그 복합구조 내에 존재 하는 Fiber 및 Bundle의 크기 정보까지 추가로 파악하 여 석면해체제거공정 완료 후 검출된 석면이 가지는 잠재적인 위해성까지 파악하고자 하였다. 그래서 기 존에 Fiber, Bundle, Cluster 그리고 Matrix로 분류하여 기록된 석면 구조 중 Cluster와 Matrix에 대해 세부적 으로 그 Cluster와 Matrix를 구성하고 있는 Fiber 및 Bundle을 구분하여 Cluster–fiber 및 -bundle, Matrixfiber 및 -bundle로 기록하고 길이, 폭 그리고 길이 대 폭 비를 측정하였다. 복합구조 내 Fiber와 Bundle에 대 한 계수는 ISO 10312의 annex C structure counting criteria를 참조하였으며, 길이가 0.5 μm 이상인 밀집 되어 있지 않아 분리 계수 및 크기 측정이 가능한 Fiber 및 Bundle을 대상으로 하였다(ISO, 2019). 검출된 Cluster 및 Matrix에서 분리 계수한 Fiber 및 Bundle에 대한 정보를 Table 3에 나타냈다.

기존에 검출된 Cluster 22개 그리고 Matrix 111개에 서 각각 Cluster-fiber 91개, Cluster-bundle 31개, Matrixfiber 211개, Matrix-bundle 26개를 분리 계수할 수 있 었으며, Cluster에서는 구조 당 평균 5.6 ± 4.6개, 최대 20개의 Cluster-fiber 및 Cluster-bundle을, Matrix는 구 조 당 평균 2.1 ± 1.9개, 최대 14개의 Matrix-fiber 및 Matrix-bundle을 계수하였다. Cluster가 Matrix 보다 구 조 당 계수 가능한 Fiber 및 Bundle이 많은 것으로 나 타났다(p < 0.05). Fiber 및 Bundle 구조와 Cluster 및 Matrix에서 분리 계수한 Cluster-fiber 및 Clusterbundle 그리고 Matrix-fiber와 Matrix-bundle 간의 크기 비교를 위해 검출된 석면 구조별 길이, 폭 그리고 길 이 대 폭 비의 분포를 다음과 같이 나타냈다(Table 4).

검출된 석면의 구조별 분류는 Fiber, Bundle, Cluster, Cluster-fiber, Cluster-bundle, Matrix, Matrix-fiber, Matrix-bundle로 총 8가지로 분류하였다. 석면 구조 간 크기 비교를 위해 집단 간 평균비교를 실시하였으며 정규분포가 나타나지 않아서 비모수분석법인 Kruskal- Wallis법을 사용하였으며, 사후검정은 집단 간 Mann- Whitney U 검정 후, Bonferroni 보정을 적용하였다. 먼 저 석면 길이 분포의 경우 Cluster와 Matrix가 각각 6.28 ± 8.16 μm 및 4.96 ± 3.84 μm로 나타났으며, Fiber, Cluster-fiber, Matrix-fiber 그리고 Bundle, Cluster-bundle, Matrix-bundle이 각각 2.16 ± 3.00 μm, 2.42 ± 4.88 μm, 2.12 ± 1.75 μm 그리고 3.17 ± 3.50 μm, 2.78 ± 2.06 μm, 2.94 ± 2.61 μm로 나타났다. Cluster 및 Matrix를 포함 하는 복합구조의 길이가 Fiber, Bundle 등을 포함하는 단순구조보다 긴 것으로 나타났다(p < 0.05). 단순구 조 중 Fiber 집단(Fiber, Cluster-fiber, Matrix-fiber)과 Bundle 집단(Bundle, Cluster-bundle, Matrix-bundle) 간의 길이 차이는 나타나지 않았다. 석면 폭 분포의 경우 Cluster와 Matrix가 각각 2.14 ± 1.38 μm 및 2.67 ± 2.75 μm로 나타났으며, Fiber, Cluster-fiber, Matrixfiber 그리고 Bundle, Cluster-bundle, Matrix-bundle이 각각 0.12 ± 0.19 μm, 0.09 ± 0.11 μm, 0.09 ± 0.05 μm 그리고 0.28 ± 0.28 μm, 0.21 ± 0.12 μm, 0.26 ± 0.22 μm 로 나타났다. Cluster 및 Matrix를 포함하는 복합구조 의 폭이 Fiber, Bundle 등을 포함하는 단순구조보다 큰 것으로 나타났다(p < 0.05). 또한 단순구조 중 Fiber 집 단과 Bundle 집단 간에도 폭 크기 차이가 나타났다(p < 0.05). 마지막으로 석면 길이 대 폭 비 분포의 경우 Cluster와 Matrix가 각각 6.2 ± 15.8 μm 및 2.3 ± 1.2 μm 로 나타났으며, Fiber, Cluster-fiber, Matrix-fiber 그리고 Bundle, Cluster-bundle, Matrix-bundle이 각각 23.8 ± 18.0 μm, 22.9 ± 16.1 μm, 26.1 ± 24.0 μm 그리고 14.0 ± 12.1 μm, 15.7 ± 14.2 μm, 13.0 ± 8.4 μm로 나타났다. Cluster 및 Matrix를 포함하는 복합구조의 길이 대 폭 비가 Fiber, Bundle 등을 포함하는 단순구조보다 작은 것으로 나타났다(p < 0.05). 또한 단순구조 중 Fiber 집 단과 Bundle 집단 간에도 길이 대 폭 비 차이가 나타 났다(p < 0.05). 석면구조 간 크기를 비교한 결과, Cluster 및 Matrix 구조는 Fiber, Cluster-fiber, Matrix-fiber 및 Bundle, Cluster-bundle, Matrix-bundle보다 길이, 폭은 크 지만, 길이 대 폭 비가 작은 것으로 나타났다(p < 0.05). 또한 Fiber 집단(Cluster-fiber, Matrix-fiber 및 Fiber) 및 Bundle 집단(Cluster-bundle, Matrix-bundle 및 Bundle) 간에는 각각 길이, 폭 그리고 길이 대 폭 비 차 이가 없는 것으로 나타났다. 결과적으로 Cluster 및 Matrix는 다수의 Fiber와 Bundle을 포함하고 있으며, 그 구조들에서 분리 계수한 Cluster-fiber, Clusterbundle 및 Matrix-fiber, Matrix-bundle은 기존에 계수한 Fiber 및 Bundle과 크기 차이가 없는 것으로 나타났 다. 그러므로 Cluster 및 Matrix에 1개에 노출되면 다 수의 Fiber 및 Bundle에 노출되는 것과 비슷한 영향을 미칠 것으로 판단되며, 위해성 측면에서 이에 대한 고 려가 필요하다.

3.3 석면 해체제거공정 완료 후 검출된 공기 중 석면 의 특징(2); 석면의 크기

앞서 석면해체제거 공정 완료 후 발생 가능한 공기 중 석면 농도 현황을 살펴본 결과, 투과전자현미경의 석면농도는 높게 나타났고, 위상차현미경의 섬유상 물질 농도가 낮게 나타났다. 이는 광학현미경인 위상 차현미경으로 분석할 수 있는 입자크기 한계 등으로 인해 실제로 존재하는 석면을 섬유상물질로 계수할 수 없었기 때문이라고 사료된다. 그래서 투과전자현 미경 분석을 통해 검출된 길이 0.5 μm 이상, 길이 대 폭의 비가 5:1 이상인 석면구조 중 PCM-equivalent structure 기준인 길이 5 μm 이상, 폭 0.2~3.0 μm 그리 고 길이 대 폭 비 3:1 이상을 만족하는 석면구조의 비 율을 확인하고자, 검출된 석면구조의 길이, 폭의 분포 를 확인하였다(Fig. 4).

그 결과 투과전자현미경을 통해 검출된 석면구조 중 80%가 길이 5 μm 보다 짧고, 42%는 폭 0.20 μm 미 만으로 가늘어 위상차현미경에서 검출해내기 어려운 크기인 것으로 나타났다. 또한 전체적으로 6% 정도 만 PCM-equivalent structure 계수 기준을 만족하는 것 으로 나타났다. 결국 석면 농도가 높게 나타나는 것 에 비해 섬유상물질 농도가 상대적으로 낮게 나타난 이유는 검출된 석면구조의 크기가 위상차현미경에서 는 분석이 어려운 크기이기 때문이다.

한편 석면은 아주 낮은 농도에도 암 위험이 관찰되 는 것으로 보고되고 있으며(Pawełczyk and Božek, 2015), 폐암 및 악성중피종을 유발하는 잠재력은 농 도뿐만 아니라 석면의 크기가 밀접한 관련이 있다 (Silverstein et al., 2009). 석면의 크기에 따른 위해성 관 련 연구들에 따르면 제시하고 있는 인체위해성이 있 는 석면 크기가 조금씩 다른데, 그 내용은 다음과 같 다. Stanton et al. (1981)의 연구에 따르면 길이 8 μm 초 과, 폭 0.25 μm 미만의 mineral fiber가 강한 발암성을 가지고 있어, 쥐의 흉막 중피종을 유발하는 것으로 보 고하고 있다. ATSDR (2001) 및 Lippmman (1994)에서 는 폭이 2~5 μm 이상인 두꺼운 석면은 폐에 도달하기 힘들지만, 그 이하인 얇은 석면의 경우 폐포 내부 깊 숙한 부분까지 침투할 수 있다고 보고하고 있으며, Wylie et al. (1993)에서는, 얇은 석면 중 폭이 1 μm보다 큰 석 면은 폐암 또는 악성중피종을 유발하기 쉽지 않다는 보고하고 있어 1 μm보다 작은 석면이 결과적으로 폐 암 및 악성중피종을 유발할 수 있다고 보고하고 있 다. Ilgren (2008)에서는 폭이 1 μm보다 큰 섬유의 경 우 폐포의 공기 공간(alveolar air spaces)에 다다르지 못 하는 반면, 폭이 0.5 μm보다 작은 섬유의 경우 폐 깊 숙한 공간까지 침투가 가능하다고 보고하고 있다. 또 한 Berman and Crump (2003)의 연구에 의하면 길이가 10 μm 이상이면서 폭 0.4 μm 이하인 석면이 발암잠재 성을 가지고 있는 것으로 보고하고 있다. Suzuki and Yuen (2001)의 151명의 악성중피종 환자의 폐와 중피 세포 내에 석면 섬유를 투과전자현미경으로 분석한 연구 결과에 따르면, 검출된 석면의 대부분(81.4%)이 길이 5 μm 미만이었다. Loomis et al. (2012)에서는 길 이 5~10 μm이면서 폭 0.25 μm이하인 석면이 폐암사 망율과 관련하여 가장 관련도가 높은 것으로 보고하 고 있으며, 석면의 폭이 작으면 작을수록, 동시에 길 이는 길수록 발암위해도가 높아지는 것으로 평가하 였다. 전체적으로 위해성과 관련하여 석면 크기 중 길 이에 대한 부분은 제시하는 범위가 조금 차이가 있었 지만, 대부분의 연구에서 폭이 좁은 경우 그리고 좁 은 폭과 함께 나타나는 길이 대 폭 비가 큰 석면이 위 해성이 있는 것으로 나타났다.

이에 본연구에서는 검출된 석면구조의 크기를 검 토하였으며, 특히 검출된 석면구조 중 단순구조인 Fiber, Bundle 그리고 Cluster 및 Matrix에서 분리 계수한 Cluster-fiber, Cluster-bundle 및 Matrix-fiber, Matrixbundle에 대해서 폭 그리고 길이 대 폭 비를 해당 구 조들의 길이 범위별로 분류하였다(Table 5).

복합구조는 제외하였는데, 복합구조인 석면의 경 우 인체 내부로 유입 시 어느 정도 분리되어 단순구 조 상태로 영향을 미칠 것이라고 가정하였다. 검출된 석면구조의 크기 검토 결과, 직접 검출되거나 Cluster 와 Matrix에 포함되어 잠재적으로 분리될 가능성이 있 는 Fiber 및 Bundle의 94%가 길이 5 μm 이하였으며, 그 중 85%가 폭 0.20 μm 이하로 나타났다. 또한 길이 5 μm 이하면서 길이 대 폭 비가 10이 넘는 경우가 74%로 나 타나 검출된 Fiber 및 Bundle은 대부분 5 μm 이하이면 서 폭 0.20 μm 이하로 나타났다. 본 연구에서 검출된 석면 Fiber 및 Bundle의 길이는 대부분 5 μm 미만으로 나타나 인체위해성이 있다고 보고되고 있는 길이 5~10 μm 또는 그 이상에 포함되지는 않지만, 상당수 가 폭 0.20 μm 이하로 얇으면서 길이 대 폭 비가 10 이 상으로 폭에 비해 길이가 긴 형태로 나타나 부실한 석 면해체제거공정에 의해 야기될 수 있는 석면 노출, 그 에 따른 인체위해성을 배제할 수 없다고 판단된다.

4. 결 론

본 연구는 학교건축물의 석면해체·제거공정이 최 종적으로 완료된 공간에서 인위적인 기류발생을 통 해 부유시킨 석면 포함 입자들을 투과전자현미경법 을 중심으로 위상차현미경법 또한 적용하여 분석하 였으며, 이를 통해 학교건축물의 석면해체제거 후 잠 재적으로 발생할 수 있는 공기 중 석면에 대한 실태 및 특징을 파악하였다.

석면해체제거 공정 완료 후 채취된 시료 분석 결과, 총 244개 시료 중 29.5%의 시료에서 석면이 검출되었 으며, 석면 농도는 평균 0.0039 ± 0.0123 s/cc (12.3 ± 38.9 s/mm²)로 나타났다. AHERA 기준(70 s/mm²)을 초 과한 11지점의 공기 중 석면 농도는 평균 0.0528 ± 0.0256 s/cc (167.2 ± 82.0 s/mm²)로 나타났다. AHERA 기준 초과 지점은 청소 후 같은 장소에서 시료 채취 를 다시 하였는데 석면이 검출되지 않아, 현장 관리 가 부실할 경우 상당한 석면 오염이 발생할 수 있음 을 확인하였다.

석면해체제거 공사 시기와 관련하여, 겨울방학 기 간이 여름방학 기간보다 석면 농도가 평균 4-5배 높 게 나타났으며(p < 0.05), 석면검출율 및 AHERA 기준 초과율 또한 더 높게 나타났다. 이는 수작업으로 이 루어지는 석면해체제거 공정에 있어, 겨울방학의 작 업 환경 및 조건이 여름방학에 비해 불리하게 작용한 것이라고 판단된다. 다만 구체적인 원인에 대해서는 추가적인 조사가 필요할 것이라 사료된다.

검출된 석면은 대부분 백석면(94.4%)인 것으로 나 타났으며, 검출된 석면의 구조는 Matrix (41.4%), Fiber (39.9%), Bundle (10.8%) 그리고 Cluster (7.8%) 순으로 나타났다. 검출된 석면구조 중 절반의 비중을 차지하 는 Matrix 및 Cluster 내 존재하는 Fiber 및 Bundle을 계 수한 결과, Cluster에서는 구조 당 평균 5.6 ± 4.6개, 최대 20개의 Fiber 및 Bundle을, Matrix는 구조 당 평균 2.1 ± 1.9개, 최대 14개의 Fiber 및 Bundle을 분리 계수 할 수 있었다. Cluster 및 Matrix 1개에 노출되면 다수 의 Fiber 및 Bundle에 노출되는 것과 비슷한 영향을 미 칠 것으로 판단되며, 위해성 측면에서 이에 대한 고 려가 필요하다고 사료된다.

투과전자현미경 분석을 통해 검출된 석면의 6% 정 도만 PCM-equivalent structure 기준을 만족하는 것으 로 나타나, 석면해체제거 공정이 완료된 공간에 대한 공기 중 석면 검사 시 위상차현미경 분석법으로는 한 계가 있음을 확인하였다.

한편 검출된 석면 Fiber와 Bundle 및 Cluster와 Matrix에서 잠재적으로 분리될 가능성이 있는 fiber 및 bundle 크기를 파악하여 위해성을 검토한 결과 인체 위해성이 있는 것으로 보고되고 있는 길이 5-10 μm 또 는 그 이상의 석면에 비해 짧지만, 상당수가 폭 0.20 μm 이하로 얇으면서 길이 대 폭 비가 10 이상인 상대적 으로 긴 형태인 것으로 나타나 부실한 석면해체제거 공정에 의해 야기될 수 있는 석면 노출 및 그에 따른 인체위해성을 배제할 수 없으므로 이를 예방하기 위 한 철저한 관리가 필요하다.