1. 서 론

라돈은 무색, 무취, 무미의 비활성 기체로 실내환경 에서 장기간 인체 노출 시 위험을 초래하는 물질로, 국제암연구기구(IARC)에서는 ‘인간에게 확실히 암을 일으키는 1군 발암물질’로 분류하고 있다(Sethi et. al., 2012). 국제보건기구(WHO)에서는 폐암 발병 요인에 대해 국가별 평균 라돈 농도와 산출방식에 따라 차이 는 있으나 라돈이 폐암 발병의 3~14%를 유발하는 것 으로 추정되며 흡연에 이은 두 번째 큰 폐암의 원인 인 동시에 비흡연자에게는 라돈이 가장 큰 폐암의 발 병 요인이라고 밝히고 있다(WHO, 2009). 미국 환경 보건청(EPA)에서는 폐암으로 인한 사망자 가운데 약 14.4%가 라돈에 기인한다고 평가하였으며(EPA, 2003), 국내에서도 라돈에 의한 폐암 발생 위험도가 12.6%라 고 보고된바 있다(Noh et al., 2020).

건축물 주변의 토양, 지하수, 건축 자재에서 방출된 라돈은 실내공간으로 유입되어 인체 위해성을 높일 수 있다. 특히 실내 건축자재로 사용되는 암석, 자갈, 모래 등에 우라늄 및 라듐의 함량이 높으면 이를 사 용한 주거공간의 실내 라돈 농도가 상당히 높아질 수 있다(Chen et al., 2010).

최근 신축 공동주택을 대상으로 라돈 노출에 관한 관심이 증가하고 있다. 건축자재에서 발생하는 라돈 이 실내 농도에 많은 영향을 미치기 때문이다. 대부 분의 주거 형태가 콘트리트 벽식구조인 국내 공동주 택(아파트 중심)의 현황을 고려할 때 라돈 농도 현황 을 파악하는 것이 필요하다. 이러한 관심과 요구에 따 라 환경부는 “실내공기질관리법”으로 신축 공동주택 의 라돈 측정을 적극적으로 권고하고 있다. 하지만 측 정 권고 시기가 상대적으로 최근이어서 지역별, 공동 주택 내 수직 높이에 의한(층수별) 라돈 농도 변화 등 의 자료가 부족한 실정이다.

신축 공동주택에서의 라돈 측정은 5시간 밀폐 후 48 시간 측정, 이후 24시간 환기 후 라돈을 측정하게 되 어있다(국립환경과학원, 2023;‘실내공기질공정시험기 준). 하지만, 현장에서 48시간 밀폐는 공기(工期)가 중 요한 시공사와 사용자에게 다소 부담스러운 과정이 다. 이에 48시간 밀폐 시 라돈 변화를 파악하여, 시간 효율적인 라돈 측정 전략을 마련할 필요가 있다. 또 환기 상태에서 24시간 측정은 환기 방식에 관한 규정 이 없어, 환기 방식에 따른 라돈 저감 현황 자료 마련 이 필요하다.

이에 따라, 본 연구에서는 지역별, 크기별, 층별(저 층, 중층, 고층) 신축공동주택 내 실내라돈 농도 현황 을 파악하고자 하였다. 아울러 환기 방식(기계식 및 자연환기)에 따른 라돈 농도 추이를 분석하여, 향후 라돈 저감 마련 연구 등에 기초자료로 제공하고자 하였다.

2. 연구방법

2.1 연구대상 선정

신축 공동주택의 실내 라돈 측정을 위해 4개 지역 (경기권 3곳, 강원권 1곳)의 48세대를 선정하였다(Table 1). 선정된 세대는 층별(저층, 중층, 고층)로 분류하여 2021년 3월에 측정을 시행하였다. 1층에서 5층까지를 저층으로, 6층에서 11층까지를 중층으로, 12층 이상 을 고층으로 정의하여 측정을 시행하였다. 3개 지역 신축 공동주택의 경우 기계식 환기 방식이 설치되어 있었고, 1개 지역의 경우 자연환기 방식을 이용하고 있었다. 기계식 환기의 경우 ^「건축물의 설비기준 등 에 관한 규칙(제11조)_」기준에 따라 0.5 m³/hr 이상이 환기량이 적용되었다.

2.2 라돈측정

신축 공동주택 내 라돈은 환경부 고시 제2017-11호 (실내공기질 공정시험기준 ES 02130.C의 실내공기 오 염물질 시료 채취 및 평가) 방법을 토대로 진행하였 다. 간략히, 라돈 측정은 거실을 측정지점으로 선정하 여 벽에서 최소 30 cm 이상 이격시키고, 바닥 면으로 부터 1.2 m ~ 1.5 m 높이에서 실시하였다. 측정지점에 자연환기 구(口) 또는 기계환기 설비의 급·배기구가 설치되어 있는 경우에는 급·배기구에서 가능한 한 멀 리 떨어진 곳(최소 1 m 이상)에서 채취하였다. 다만, 다수의 환기 및 급·배기구가 존재할 경우는 인접한 환 기구 설치지점의 중간지점을 채취지점으로 하였다. 신축 공동주택의 라돈 측정시간은 라돈 농도를 측정 하기 전 30분 이상 환기 후 최소 5시간 이상 외부로 통 하는 문과 창문을 모두 닫은 뒤, 48시간 이상 외부로 통하는 주택의 모든 창문과 문을 닫은 환경에서(실내 간의 이동을 위한 문과 수납가구 등의 문은 개방) 측 정하였다. 자연환기 및 기계환기의 저감 효율 확인을 위해 24시간 이상 자연환기 및 기계 환기설비를 가동 한 상태에서 측정하였다.

측정기기는 신축 공동주택을 고려하여 환경부 형 식 승인 장비이자 실시간 라돈 측정이 가능한 이온화 상자 방식인 FRD400을 사용하여 실내 라돈 농도를 측 정하였다. 다만, 실리콘 검출기 방식의 RAD7은 층별 로 저, 중, 고층으로 나누어 1대씩 설치하였다. 아울러 실내·외 온도 및 습도를 측정하여 라돈 농도 현황분 석에 활용하고자 하였다.

2.3 통계분석

신축 공동주택 내 라돈 농도 현황을 지역별, 세대 크 기별, 층별로 비교하였다. 아울러 환기 방법에 따른 저 감률 비교(자연환기 vs. 기계환기)하였으며, 밀폐 후, 48시간 측정할 때 농도 추이, 24시간 환기시설 가동 후 농도 추이 등을 통계적으로 분석하였다. 통계분석은 두 개 이상 다수 이상의 집단을 비교하고자 할 때 집 단 내의 분산, 총 평균과 각 집단 평균의 차이에 의해 생긴 집단 간 분산의 비교를 통해 만들어진 F분포를 이용하여 가설검정을 하는 방법인 분산분석(ANOVA 분석)을 사용하였다. N수는 각 세대별 밀폐 및 환기 시 조건에 따라 시간별로 모든 수를 더하여 분석하였 다. SPSS 통계 프로그램(Version 00, SPSS Inc., USA)를 사용하였으며, 5% 이내의 결과값을 통계적 유의성이 있는 것으로 판단하였다.

3. 결 과

3.1 지역별 신축 공동주택 내 라돈 농도 현황 등

신축 공동주택 내 라돈 농도를 밀폐할 때와 환기 조 건으로 구분하며 Fig. 1에 표기 하였다(Fig. 1). 라돈 농 도 범위는 밀폐할 때 12.1~559.0 Bq/m³, 환기 때(기계 와 자연환기 모두 포함) 12.0~500.0 Bq/m³로 나타났다 (기계식 환기, 12.0~481.0 Bq/m³; 자연식 환기, 57.0~ 500.0 Bq/m³). 평균적으로 밀폐 때 농도(산술평균 185.3 Bq/m³)가 환기(기계 및 자연환기 포함: 123.8 Bq/ m³)시 농도와 비교해 1.5배 높았으며, 기계식 환기 평 균(65.7 Bq/m³)에 비해 약 3배(185.3÷65.7=2.8) 정도 높 은 것으로 분석되었다.

밀폐조건에서 지역별 실내 라돈 농도 결과 D시 (231.2 Bq/m³), C시(187.8 Bq/m³), B시(158.3 Bq/m³), A시(120.1 Bq/m³) 순으로 분석되었다. 경기도권에 있 는 A, C, D시의 평균(192.4 Bq/m³) 이 강원도권에 있는 B 시의 농도보다 높은 것으로 분석되었다(P<0.01). 기 계식 환기 방식을 사용하는 A, B, C시의 환기할 때 평 균 농도는 각각 52.5 Bq/m³, 70.7 Bq/m³, 65.5 Bq/m³로 통계적 차이를 보이지 않았다(P=0.09). 다만, 자연환 기방식을 사용하는 D시 아파트의 평균 농도는 230.4 Bq/ m³로 밀폐할 때와 차이를 보이지 않았으며, 기계식 환 기 방법에 비해 높은 농도를 보이는 것으로 분석되었 다. 일반적으로 권고기준치 초과율은 148 Bq/m³ 기준 으로 밀폐 조건 시 81.3%, 환기 조건 시 29.2%이었다. Table 3에서는 밀폐상태에서 아파트 실내·외 온도 습 도를 나타내었다. 측정 가구의 실내온도는 약 15~27°C 로 측정되어 실외 온도보다 통계적으로 높은 것으로 분석되었다(P<0.01). 반면 습도의 경우 실외의 습도가 실내보다 통계적으로 높은 것으로 분석되었다(P<0.01).

3.2 층별, 세대 크기별 라돈 농도 현황

Fig. 2에서는 수직 높이에 따른 라돈 농도 현황을 나 타내었다(Fig. 2). 전반적으로 높이가 높아질수록 실 내 라돈 농도가 통계적으로 증가하는 것으로 나타났 다(P<0.001; 저층, 157.8 Bq/m³; 중층, 191.0 Bq/m³; 고 층, 205.3 Bq/m³). 다만, 아파트 단지에 다소 차이가 있 지만, 저층 보다 고층의 라돈 농도가 높은 것으로 나 타났다(P<0.001).

Fig. 3에서는 측정된 세대 면적에 따른 라돈 농도 변 화를 나타내었다(Fig. 3). 세대의 면적이 클수록 통계 적으로 라돈 농도가 낮아지는 것을 확인하였다(P<0.001). 특히 16 m²의 라돈 농도(334.3 Bq/m³)는 84 m² 농도 (152.3 Bq/m³)에 비해 2배 이상의 농도 차이를 보였다 (P<0.001).

3.3 밀폐 및 환기 시간에 따른 라돈 농도 현황

밀폐 후 시간이 지날수록 실내 라돈 농도는 통계적 으로 차이가 있을 정도로 증가하였다(P<0.0001) (Fig. 4). 통상 밀폐 후 기준치인 148 Bq/m³을 초과하는 데 는 7~8시간이 소요되었으며, 24시간이 지나면 200 Bq/ m³을 초과하는 것으로 확인되었다.

전반적으로 기계식 환기 방식은 환기 시작 후 수 시 간 내에 라돈 농도가 낮아지는 것으로 확인하였다(Fig. 5). 특히 기계식 환기장치를 가동 후 3~4시간 만에 148 Bq/m³ 이하로 감소하였으며, 최저 농도로 도달되 는데 약 21시간 정도 소요되는 것으로 나타났다. 자연 환기 방식의 경우 시간이 지날수록 라돈 농도가 전반 적으로 감소하는 경향을 보였다. 다만, 기준치 이하로 도달하는데 24시간 이상 걸리며, 일정 시간이 지난 후 (약 15~16시간)에는 농도가 정체된 양상을 확인하였다.

4. 고 찰

본 연구에서는 지역별 신축 공동주택 내 라돈 농도 현황을 조사, 분석하였다. 라돈의 주요 발생원은 지반 아래 암석으로, 실내 라돈 농도 영향에 주요한 원인 이다(Gundersen, et al., 1992). 2017년 국립환경과학원 에서 조사한 전국 라도 조사 결과에 따르면 국내의 경 우 화강암반대가 분포하는 강원도, 충청남·북도, 대전 시, 전라북도 등지의 실내 라돈 농도가 높은 것으로 보고 하고 있다. 이에 본 연구에서도 강원도권 지역 에서 건설된 공동주택에서의 라돈 농도가 다른 지역 (경기도권)에 비해 높을 것으로 예상하였으나, 대체 로 다른 지역과 비교해 농도가 낮았다. 통상 라돈 농 도는 지반과 근접한 저층에서 높게 나타나는 경향이 있다(Levesque et al., 1997;Lee et al., 2006). 하지만 국 내 공동주택의 경우 고층 건설에 따른 깊은 지하구조 물(주로 주차장)을 가지고 있다. 이는 지하공간에 통 기로 인한 라돈 농도를 낮추는 효과가 있다(Li et al., 2006). 또 지하공간을 만들기 위해 기존 암반 등을 모 두 제거 하다 보니, 화강암지대에 위치한 지역적, 지 질학적 요인이 실내 라돈 농도에 미치는 효과를 희석 하는 현상을 보일 것으로 여겨진다. 아울러 신축 공 동주택의 경우 라돈을 함유한 골재가 포함된 콘크리 트 등 건축자재에 따른 라돈 농도 영향이 클 수 있다. 하지만, 콘크리트의 경우 수급의 문제로 다양한 지역 에서 공급받다 보니, 지역적 특성이 지역 공동주택 내 라돈 농도에 영향을 미치는 정도의 일반화가 어렵다 고 여겨진다. 오히려 D시의 농도가 경기도내, 강원권 내 주택의 농도 보다 높은 것은 지역적 영향보다는 다 른 지역에 비해 소형평형으로 콘크리트 등 라돈 방출 원이 실내 체적에 비해 많기 때문으로 판단된다.

층수에 따른 라돈 농도 변와 관련한 통계분석 결과, 중, 고층에서 기준치인 148 Bq/m³을 초과하였고, 저층 에 비해 통계적으로 유의하게 높은 것으로 확인했다 (P<0.001). 김선동 외(Kim et al., 2021) 연구에서는 본 연구결과와 유사하게, 저층부 약 84~136 Bq/m³, 중층 부 약 90~117 Bq/m³, 고층부에서는 약 118~151 Bq/m³ 로 나타났다. 김선동 외의 연구에서 보고한 라돈 농 도의 경우 본 연구의 농도에 비해 다소 낮은 결과지 만 고층, 중층, 저층 순으로 라돈 농도가 높은 경향성 이 유사함을 확인하였다. 농도의 차이는 측정 기간, 측 정 세대수, 측정 기기 등의 차이에 기인한 것으로 여 겨진다. 아울러 수직 높이에 따른 차이는 국내 공동 주택 유형이 토양 및 암석 기반의 건축재료로 이루어 진 벽식구조가 다수임에 따라 내부에서 발생한 라돈 가스가 온도 차로 기류의 이동이 발생하여 층별로 농 도 차가 발생한 것으로 여겨진다. 아울러 고층의 경 우 상대적으로 강한 바람 때문에 창문 환기 등이 저 층부에 비해 원활하지 않을 수 있어, 이러한 생활방 식이 라돈 농도에 영향을 미쳤을 것으로 추정된다. 다 만, 더 과학적인 근거 확보를 위한 자료 수집이 필요 하다.

현재까지 신축 공동주택에서 세대별 집 크기에 따 른 라돈 농도 차이를 확인한 연구 결과는 없었다. 본 연구에서는 주택의 크기가 작을수록 실내 라돈 농도 가 통계적으로 유의하게 높은 것을 확인하였다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 토양 및 암석 기반의 건축재 료로 이루어진 벽식구조가 다수인 국내 공동주택에 서 내부에서 라돈 발생 확률이 높을 것이다. 따라서 실내에서 발생한 라돈은 상대적으로 좁은 공간에서 그 농도가 더 높아졌을 것으로 여겨지며, 이로 인해 크기가 작은 주택에서 밀폐할 때 라돈 농도가 높아졌 을 것으로 여겨진다. 이는 협소한 공간에서 라돈 농 도를 낮추기 위해서는 상대적으로 빈번한 환기가 될 수 있도록 제도적, 기술적 방안 마련이 필요함을 시 사한다.

밀폐 후 라돈 농도는 지속해서 높아지고 있으며, 하 루 정도가 지나면 200 Bq/m³을 초과하는 것으로 분석 되었다. 이는 내부에서 발생한 라돈이 축적되어 농도 가 증가하는 것으로 여겨진다. 이러한 결과는 현재 5 시간 밀폐 후 48시간 측정 기준에 건설사 및 측정업 체의 부담이 있는 점을 고려하여, 밀폐 후, 24시간이 지난 23시간부터 48시까지 측정을 시행하여 측정의 부담을 줄이는 방안 마련에 활용할 것을 기대한다.

환기를 통한 라돈 농도 저감은 다시 한번 더 효과 적인 것으로 확인하였다. 특히 기계식 환기의 경우 3- 4시간 이후 기준치(148 Bq/m³) 이하로 도달하는 것으 로 나타났다. 유사하게 많은 연구에서 환기 후 라돈 농도가 감소하는 것으로 확인하였다(Choi et al., 2022;Chao et. al., 1997;Arvela et. al., 2014;Andersen et. al., 1997). 다만, 본 연구와 같이 시간별 라돈 농도 변 화 정도를 보고한 연구 결과는 없어, 향후 추가 연구 에 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. 반면 자연환 기의 경우 기계식 환기와 비교해 라돈 농도 저감률이 높지 않다(Cavallo et al., 1996). 자연환기의 경우 기압, 온도, 건물 모양(Configuration) 등에 영향을 받는다(Bae and Chun, 2009;Tan and Deng, 2017). 즉, 가변성이 큰 자연 환기량은 라돈 농도 수준을 낮추는 데 기여 하지만 기계적 환기보다 저감시간이 더 오래 걸릴 수 있으며 일정 기간 자연환기를 한 후에는 반환 효과가 감소하는 지점이 있을 수 있음을 시사한다.

5. 결 론

본 연구에서는 신축 공동주택의 층별(저층, 중층, 고 층) 실내 라돈 농도를 측정하고, 환기 방법에 따른 라 돈 저감 정도를 분석하였다. 신축 공동주택 내 라돈 농도는 지질적인 요인보다는 사용된 건축자재로 인 한 영향이 더 클 수 있다. 아울러 벽식구조로 되어 있 는 국내 공동주택의 특성상 좁은 공간에서 라돈 농도 는 환기가 충분히 이루어지지 않으면 상대적으로 높 아질 수 있다. 이에 콘크리트 등의 건축자재 사용량 을 줄일 수 있는 구조방식인 라멘식 구조방식 등을 활 용한 건축 방식이나 라돈 저 방출 대체 자재 등의 개 발이 필요할 것으로 여겨진다. 환기장치 가동은 다시 한번 라돈 농도 저감에 효과적인 것으로 확인되었다. 특히 시간별 라돈 농도변화 자료는 향후 라돈 저감 대 책 마련 등에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 자 연환기 방식은 낮은 라돈 농도의 외기가 다량 유입됨 으로써 실내 라돈 농도 저감이 가능하다. 다만, 감소 속도는 환기량에 따라 다소 차이가 나타나는 것으로 추정된다. 따라서 에너지 효율성, 사용자의 환기 장지 가동 의지 등을 고려하여 공동주택 내 라돈 저감 장 치의 설치와 운영방식을 고려할 필요가 있다.