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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.25 No.2 pp.142-151
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2026.25.2.142

A comparative evaluation of radon mitigation systems in school classrooms: Application limits and management strategy by concentration level

Jae-Pil Kim1,2*
1Department of Geological and Environmental Sciences, Chonnam National University
2FITI Testing & Research Institute
* Corresponding Author: Tel: +82-43-711-8866 E-mail: jpkim@fiti.re.kr
25 May 2026 25 June 2026 26 June 2026

Abstract


Radon (222Rn) is the leading environmental cause of lung cancer among non-smokers. Additionally, schools are critical exposure environments because children spend over 2,000 hours annually in school settings and are more vulnerable than adults. Although various mitigation systems are increasingly being installed in Korean schools, quantitative comparisons of their performance under a unified protocol have been lacking. This study evaluated four types of mitigation systems installed across 19 schools nationwide: active soil depressurization (ASD), ceiling-type (CT), window-type (WT), and floor-standing (FS) mechanical ventilators. Furthermore, three complementary methods were used: long-term alpha-track monitoring (approximately 90 days, two seasons) and short-term continuous monitoring with FRD-400 detectors (three rounds) in all 19 schools. A controlled sealed-condition evaluation during winter break was also conducted in a subset of eight schools (15 measurement points). Indoor radon concentrations were significantly higher in the second half of the year (155.7 ± 169.2 Bq/m3) than in the first half (82.1 ± 48.2 Bq/m3), corresponding to an approximately 1.9-fold seasonal increase (p < 0.01). Daytime concentrations were on average 57% lower than nighttime concentrations under natural ventilation conditions, but remained above the recommended limit (148 Bq/m3) in high-concentration schools. Mean reduction efficiencies were 74.9% for ASD, 55.4% for CT, 40.4% for WT, and 41.4% for FS. While ASD maintained on-condition concentrations below the recommended limit across the entire off-condition range (33.5~611.5 Bq/m3), on-condition concentrations under the three mechanical ventilation systems consistently remained above the recommended limit when off-condition concentrations exceeded approximately 400 Bq/m3. These findings are consistent with the high-concentration range identified in the U.S. EPA school radon guideline (EPA, 1994), where ventilation alone is insufficient to maintain concentrations below the recommended limit. The results also provide the first quantitative observations of this concentration-dependent limit from Korean school classrooms, offering quantitative grounds for concentration-dependent selection of mitigation systems.


Radon , School classroom , Mitigation system , Active soil depressurization

학교 교실 내 라돈 저감장치의 유형별 효용성 평가: 농도 수준에 따른 적용 한계와 관리 전략

김재필1,2*
1전남대학교 지질환경과학과
2(재)FITI시험연구원

초록

    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    라돈(222Rn)은 우라늄 방사성 붕괴 과정에서 생성되는 무색·무취의 비활성 기체로, 토양·암석 균열을 통해 실내로 유입된다(WHO, 2009). IARC는 라돈을 1군 발암물질로 분류하였으며, WHO는 흡연에 이은 두 번째 폐암 원인으로 규정하고 전 세계 폐암의 3~14%가 라돈 노출에 기인하는 것으로 보고하였다(WHO, 2009;US EPA, 2016). 학교는 폐 발달이 진행 중인 학령기 아동이 하루의 상당 시간을 보내는 공간으로, 라돈 관리가 국제적 환경보건 우선순위로 다루어져 왔다(US EPA, 1994). 해외에서는 슬로베니아 890개교 조사에서 1,000 Bq/m3 초과 학교가 24개에 달하였고(Vaupotič et al., 1994), 이탈리아·스페인 등에서도 학교 라돈과 환기 조건의 연관성이 보고되었다(Azara et al., 2018;Lopez-Perez et al., 2022). 국내에서는 2008~2009년 전국 라돈 실태조사에서 초등학교 661개교 중 13.5%가 권고기준(148 Bq/m3)을 초과하였고(KINS, 2011), 2017년 정기 점검에서는 일부 학교에서 기준치의 10배를 넘는 농도가 검출되었다. 그러나 기존 국내 연구는 농도 실태 조사에 국한되어, 설치된 저감장치의 정량적 효용성 비교, 배경 농도 수준에 따른 성능 차이, EPA 라돈 농도 저감 전략의 국내 학교 환경 적용 가능성에 대한 정량적 검토가 이루어지지 않았다.

    학교 라돈 저감기술은 크게 토양가스배기법(ASD)과 기계식 환기설비(천장형·창문형·바닥형)로 구분된다. ASD는 슬래브 하부 음압으로 유입을 원천 차단하여 50~99% 저감 효율을 보이는 국제 표준 공법이나(US EPA, 1994;WHO, 2009), 국내에서는 시공 편의성·미세먼지 동시 관리 등의 이유로 기계식 환기설비가 더 광범위하게 도입되고 있다. 이에 본 연구는 전국 19개 학교에 기 설치된 4개 유형의 저감장치를 대상으로 동일 측정 프로토콜 하에서 유형별 저감효율을 정량 비교하고, 농도 수준에 따른 성능 차이와 적용 한계를 도출하며, 계절·시간대별 라돈 변동과 자연환기의 역할을 분석하여 학교 맞춤형 저감장치 선정 기준과 관리 전략을 제시하고자 하였다.

    두 방식은 원천 차단과 희석이라는 본질적으로 다른 메커니즘에 기반하므로 학교의 라돈 배경 농도 수준에 따라 저감 성능이 다르게 나타날 가능성이 있으며, 학교마다 라돈 배경 농도·토양 통기성·건물 구조가 상이하여 동일 공법이라도 저감 효율이 크게 달라질 수 있다. 4개 유형 선정 이유는 이들이 국내 학교에 보급된 라돈 저감장치의 전 유형을 대표하기 때문이다. 국제 표준인 ASD(원천 차단)와 국내에 주로 도입된 기계식 환기설비(희석) 3종은 고농도 환경에서 적용 가능성이 달라질 수 있으나, 두 방식의 성능을 정량 비교한 국내 연구는 없었다. 단, 두 방식이 서로 다른 학교에 설치되어 학교 간 특성 차이의 영향이 존재하므로, 본 연구는 배경 농도(Roff)에 따른 가동 후 농도(Ron) 패턴 분석을 중심으로 하였다. 본 연구는 이 이론적 예측을 국내 학교 실측 데이터로 처음 정량 검증하고, US EPA (1994) 라돈 농도 저감 전략의 국내 적용 타당성을 실증함으로써 향후 신축 또는 기존 학교에 적합한 저감 공법의 선정 기준과 농도 수준별 관리 전략 수립을 위한 과학적 근거를 제공하고자 하였다.

    2. 연구 방법

    2.1 연구대상 및 측정 지점 선정

    본 연구는 전국 19개 학교(초등학교 14개교, 중학교 4개교, 고등학교 1개교)를 대상으로 수행하였다. 대상 학교는 (i) 학교에 설치된 라돈 저감장치의 유형별 분포, (ii) 제조사별 설치 비율, (iii) 저감장치 시공 이전 측정된 라돈 배경농도(500 Bq/m3 기준 고·저농도)를 동시에 고려하여 가중 표본 추출 방식으로 선정하였다. 지역적으로는 강원 7개교, 충북 3개교, 경북 2개교, 서울 2개교, 전남 2개교, 전북 2개교, 충남 1개교가 포함되어, 국내 라돈 농도가 상대적으로 높은 것으로 보고된 강원·충청권을 중심으로 분포하였다(Table 1).

    설치된 라돈 저감장치는 (i) 바닥토양배기형(active soil depressurization, ASD), (ii) 기계식 환기설비-천장형(ceiling-type heat recovery ventilator), (iii) 기계식 환기설비-창문형(window-type ventilator), (iv) 기계식 환기설비-바닥형(floor-standing type)의 4개 유형으로 구분되며, 일부 학교는 두 유형이 병행 설치되어 있다. 각 학교의 모암 및 토양 특성은 농촌진흥청 흙토람 자료를 활용하여 조사하였으며, 모암은 변성암(편마암, 천매암, 점판암), 화강암, 신생대 4기 충적층으로 구분되었고, 토양목은 인셉티졸(Inceptisols), 엔티졸(Entisols), 알피졸(Alfisols)이 분포하였다.

    측정 지점은 ⸢학교 환경위생 및 식품위생 관리매뉴얼(5차 개정)⸥ 및 실내공기질 공정시험기준 ⸢ES 02130 실내공기 오염물질 시료채취 및 평가방법⸥에 따라 선정하였다. 라돈은 토양으로부터의 유입 비중이 가장 높으므로 지하 또는 1층 교실을 우선 대상으로 하나, 본 연구의 대상 19개교 중 지하층이 존재하는 학교는 없어 모든 측정은 1층의 일반 교실, 교무실, 행정실 등에서 이루어졌다. 학교당 2개 지점을 기본으로 선정하였으며, 한 지점은 저감장치 가동 조건, 다른 한 지점은 미가동(자연환기) 조건으로 설정하여 비교 분석이 가능하도록 하였다. 측정 기간(2019~2020년)은 대상 학교 저감장치 대부분이 신규 설치·교체된 직후로 초기 운영 성능 평가에 적합한 시기였다. 다만 단일 기간 측정이므로 기상 변동의 영향이 미반영되고, 일부 지점 변경(4개교 6개 지점)으로 전 회차 간 완전한 반복 측정이 보장되지 않는 한계가 있다.

    본 연구의 전체 연구 설계는 Fig. 1과 같다.

    2.2 측정 방법

    본 연구에서는 측정 목적에 따라 (i) 장기측정(알파비적검출법), (ii) 단기측정(연속모니터링측정법, 학기 중 living-lab 조건), (iii) 저감시설 효용성 평가 측정(겨울방학 통제 조건)의 세 가지 방법을 병행 적용하였다.

    2.2.1 장기측정(알파비적검출법)

    장기측정은 측정 당시 적용 개정본인 실내공기질 공정시험기준 ⸢ES 02301.1 실내 공기 중 라돈 측정방법 – 알파비적검출법⸥(2017)에 따라 수행하였다. 알파트랙((주)알엔테크) 검출기를 19개교의 각 2개 지점(총 38개 지점)에 천장으로부터 0.5~1.0 m 이격하여 설치하였으며, 측정 높이의 영향을 평가하기 위해 2개 학교에 1.5 m 추가 지점을 두어 총 40개 지점에서 측정하였다(결과 분석은 높이 비교용 2개 지점을 제외한 표준 38개 지점을 기준으로 하였다). 측정은 상반기(2019년 6~8월)와 하반기(2019년 9~12월)에 각각 약 90일간 수행하였다.

    2.2.2 단기측정(연속모니터링측정법)

    학생 및 교직원이 등교한 일상생활 조건(living-lab)에서 시간대별 라돈 농도 변동을 평가하기 위해, 펄스형 이온화 챔버 방식의 연속 모니터링 장비 FRD-400(FTLab, 한국)을 사용하였다. 본 장비는 1시간 단위 기록이 가능한 능동형 검출기로, 국립환경과학원 형식승인을 받고 측정 개시 전 정도검사를 완료한 장비를 사용하였으며, 바닥으로부터 1.0~1.2 m, 벽면으로부터 0.3 m 이상 이격하여 설치하였다. 측정은 약 120시간(5일)을 기본 단위로 19개교의 각 2개 지점(총 38개 지점)을 대상으로 1차(2019년 6~7월), 2차(2019년 9~10월), 3차(2019년 12월)의 3회에 걸쳐 수행하였다. 1차에서는 장비 오류로 유효 지점이 35개였고, 3차는 2차에서 권고기준(148 Bq/m3)을 초과한 4개교 8지점을 대상으로 추가 수행하였다. 측정 지점은 회차 간 최대한 동일하게 유지하였으나 학교 사정으로 4개교 6지점에서 변경이 있었다. 저감장치 가동 시간과 자연환기 횟수·시간은 점검표(check list)로 기록하여 해석에 활용하였다.

    2.2.3 저감시설 효용성 평가 측정(통제 조건)

    학기 중 단기측정에서는 학생 활동에 따른 자연환기와 저감시설 가동이 동시에 발생하여 저감장치 자체의 효율을 정량적으로 분리 평가하기 어려운 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 학생들의 부재 기간인 겨울방학(2020년 1월~2월)을 활용하여, 저감장치만의 효용성을 정량 평가하는 별도 측정을 수행하였다. 대상 학교는 1~3차 단기측정 결과 중·고농도 라돈(약 200~1,000 Bq/m3 이상)이 검출된 학교 중에서 저감시설 유형별로 8개교를 선정하였다(바닥토양배기형 2개교, 천장형 2개교, 창문형 2개교, 바닥형 2개교). 따라서 ASD가 단독 설치된 3개교 중 경북 S초등학교는 단기측정에서 권고기준 미초과로 평가되어 통제조건 측정 대상에서 제외되었으며, 강원 K초등학교와 서울 S초등학교만이 통제조건 측정에 포함되었다. 학교당 동일 교실에서 가동 조건과 미가동 조건을 4일간(가동 2일, 미가동 2일) 연속하여 적용함으로써, 교실 간 배경농도 차이의 영향을 배제하였다(Table 2). 측정 기간 중 모든 출입문과 창문은 밀폐하여 자연환기를 차단하였으며, 외부 인원의 출입을 통제하여 공기 순환을 최소화하였다. 측정 장비 및 설치 위치는 단기측정과 동일하게 적용하였다.

    2.3 저감효율 산정

    저감장치의 효용성은 미가동 조건과 가동 조건에서 측정된 라돈 농도의 비교를 통해 식 (1)과 같이 백분율(%)로 산정하였다.

    η = R off − R on R off × 100 \eta=\frac{R_{off}-R_{on}}{R_{off}}\times100
    (1)

    여기서, η: 저감효율(%), Roff: 저감장치 미가동 시 라돈 농도(Bq/m3), Ron: 저감장치 가동 시 라돈 농도(Bq/m3)이다. 저감장치의 운영 방식이 유형별로 상이한 점을 반영하여 평균농도 산정 시간대를 구분 적용하였다. 24시간 연속 가동되는 바닥토양배기형 및 24시간 가동 운영된 일부 기계식 환기설비의 경우 24시간 일평균 농도를 비교하였고, 주간 시간대(08:00~17:00)에만 가동하는 천장형 및 일부 기계식 환기설비의 경우 동일 시간대의 평균 농도를 비교하였다. 또한 저감장치 가동 직후 라돈 농도가 안정화되기까지 약 12시간이 소요되는 점을 고려하여, 가동·미가동 각 2일의 측정 기간 중 두 번째 날(가동 후 24~48시간)의 평균 농도를 대표값으로 사용하였다.

    2.4 자료 분석

    측정된 라돈 농도는 ⸢학교 환경위생 및 식품위생 관리매뉴얼(5차 개정)⸥을 기준으로 (i) 일평균(24시간) 및 (ii) 학생 및 교직원 생활시간대 평균(08:00~17:00, 등교 1시간 전~하교 1시간 후)의 두 가지 시간대로 구분하여 분석하였다. 자연환기에 의한 라돈 저감 효과는 자연환기가 이루어지는 주간(08:00~17:00)과 자연환기가 이루어지지 않는 야간(17:00~08:00, 익일)의 평균 농도 비율을 산출하여 평가하였다. 모든 농도 값은 평균 ± 표준편차로 표기하였다. 통계 분석은 동일 측정 지점에서의 짝지어진 비교를 중심으로 수행하였다. 구체적으로 (i) 장기측정의 계절별(상반기-하반기) 농도 차이, (ii) 단기측정 회차 간(2차~3차) 농도 차이, (iii) 자연환기 조건에서의 주간-야간 농도 차이를 검정하기 위해 모수 검정인 paired t-test를 적용하였으며, 측정 지점 수가 적어 정규성 가정의 충족 여부가 불확실한 경우에는 비모수 검정인 Wilcoxon signed-rank test를 함께 적용하여 결과의 강건성(robustness)을 확인하였다. 저감장치 유형별 저감효율은 평균과 범위로 기술하였다. 모든 통계 분석은 R 통계 소프트웨어(version 4.6.0; R Core Team, 2026, Vienna, Austria)와 RStudio 통합개발환경(version 2026.04.0; Posit Software, Boston, MA, USA)을 이용하였으며, 유의수준은 α=0.05로 설정하였다.

    3. 연구결과 및 고찰

    3.1 학교별 라돈 배경 농도 (장기측정 결과)

    계절별 라돈 변동은 동절기 굴뚝효과 강화, 자연환기 감소, 토양 동결의 복합 메커니즘으로 설명되며(WHO, 2009), 고농도 학교일수록 절대 농도 상승폭이 크므로 동절기를 포함한 측정 설계가 필수적이다. 19개 학교 38개 지점의 90일 평균 라돈 농도는 상반기(2019년 6~8월) 24~242 Bq/m3(평균 82.1 ± 48.2 Bq/m3), 하반기(9~12월) 40~673 Bq/m3(평균 155.7 ± 169.2 Bq/m3)였다(Fig. 2). 권고기준(148 Bq/m3) 초과 지점은 상반기 3개에서 하반기 9개로 증가하였으며, 하반기 농도가 통계적으로 유의하게 높았다(paired t-test, t=3.11, p=0.004). 하반기/상반기 평균 농도비는 1.93배로, 동절기 굴뚝효과 강화와 자연환기 감소에 의한 라돈 축적에 기인한 것으로 사료된다(WHO, 2009). 특히 3차 측정(2019. 12월) 결과 4개교 8개 지점의 일평균 농도가 2차 대비 평균 2.75배 상승하여(Wilcoxon, p=0.008) 초겨울 급격한 농도 상승이 확인되었다.

    3.2 단기측정에 의한 시간대별 라돈 농도 변동

    학기 중 일상생활 조건(living-lab)에서 수행한 1~3차 단기측정 결과, 24시간 평균 농도가 권고기준(148 Bq/m3)을 초과한 측정 지점 수는 1차 4개(11.4%, 35지점 중), 2차 7개(18.4%, 38지점 중), 3차 6개(75.0%, 측정된 8지점 중)로 측정 시기가 동절기에 가까워질수록 증가하는 경향을 보였다. 단, 3차 측정의 높은 초과율은 1·2차에서 라돈 농도가 높게 검출된 4개 학교를 대상으로 정밀 측정을 수행한 결과로, 일반적인 학교 분포를 대표하지 않는다.

    3.3 자연환기에 의한 라돈 저감 효과

    자연환기의 라돈 저감은 환기율(ACH)에 비례하는 희석 효과로 예측되나, 토양 유래 유입률이 클수록 동일 환기율에서도 정상상태 농도가 높아지는 농도 의존적 한계를 가진다. 학기 중 2차 단기측정(9~10월) 데이터를 활용하여 주간(08:00~17:00)과 야간(17:00~08:00)의 라돈 농도를 비교하였다. 야간 데이터가 확보된 16개 지점에서 주간 평균 67.8 ± 59.3 Bq/m3, 야간 평균 189.7 ± 202.2 Bq/m3로 주간이 야간 대비 평균 57% 낮았으며 그 차이는 통계적으로 유의하였다(paired t-test, p=0.009; Fig. 3). 고농도 학교(CB-H, GW-D)에서는 등교 직전 야간 농도가 1,000~1,280 Bq/m3에 달하였다가 자연환기 개시와 함께 급감하였으나, 등교 직후에도 권고기준 초과 상태가 지속되었다. 반면 저농도 학교(GW-K)는 야간·주간 모두 낮고 변동이 미미하여 자연환기만으로 충분히 관리 가능하였다. 이러한 결과는 자연환기가 라돈 저감의 기초적 수단이지만, 고농도 학교(주간 기준 CB-C 223.3 Bq/m3, GW-D 153.2 Bq/m3)에서는 자연환기 단독으로는 권고기준 이하 유지에 한계가 있음을 시사하는 것으로 사료된다. 동절기에는 외기 기온 저하와 미세먼지 우려로 자연환기 빈도가 감소하는 점도 관리 전략 수립 시 고려해야 할 것으로 사료된다.

    3.4 라돈 저감장치의 정량적 효용성 평가(통제 조건)

    정상상태 질량 균형(Ron ≈ S/(λV + Q))에서 기계식 환기설비는 유입률(S)이 클수록 Ron이 높아지는 농도 의존적 한계를 가지나, ASD는 S 자체를 감소시켜 Ron이 배경 농도에 비교적 둔감하게 유지된다(US EPA, 1994). 정상상태 질량균형으로부터 두 메커니즘의 Roff-Ron 관계를 정량적으로 예측할 수 있다. 희석에 기반한 기계식 환기설비는 유입률 S를 그대로 둔 채 제거항(λV + Q)만 증대시키므로 Ron은 Roff에 선형 비례하며(Ron ≈ Roff·Q0/(Q0 + Q)), 배경농도가 높을수록 Ron도 비례하여 상승해 일정 임계 Roff 이상에서 권고기준(148 Bq/m3)을 초과하게 된다. 이때 임계농도는 Roff_crit ≈ 148 × (Q0 + Q)/Q0로 주어지며, 환기에 의한 저감비가 약 2.5배(저감효율 약 60%)일 때 약 370 Bq/m3 수준이 된다. 반면 ASD는 S 자체를 차단하여 Ron이 Roff에 둔감하므로 이러한 임계가 존재하지 않는다. 본 연구의 기계식 평균 저감효율(40~55%)은 임계 도달에 요구되는 약 60%에 다소 못 미치며, 이는 기계식 3종이 약 400 Bq/m3 부근부터 권고기준을 초과하기 시작한 실측과 정량적으로 부합한다. 따라서 이하의 통제 조건 실측은 단순한 측정값의 나열이 아니라 이론적 예측에 대한 정량적 검증으로 해석된다. 겨울방학(2020년 1~2월) 통제 조건(자연환기 차단) 측정에서 유형별 평균 저감효율은 ASD 74.9%, 천장형(CT) 55.4%, 창문형(WT) 40.4%, 바닥형(FS) 41.4%로 ASD가 가장 우수하였다(Fig. 4, Table 3). ASD는 미가동 시 33.5~611.5 Bq/m3의 전 농도 범위에서 가동 후 농도가 19.6~57.0 Bq/m3로 모두 권고기준 이하를 유지하여 농도에 무관한 안정적 성능을 보였다. 반면 기계식 환기설비 3종은 명확한 농도 의존적 한계를 보였다. 미가동 시 약 200 Bq/m3 이하에서는 모든 시스템이 권고기준 이하로 저감하였으나, 400 Bq/m3 이상의 고농도에서는 가동 중에도 권고기준 초과 사례가 일관되게 발생하였다. 종합하면, ASD 설치 4개 지점은 가동 중 권고기준 초과가 전혀 없었던 반면, 기계식 설치 11개 지점 중 4개(36.4%)에서 초과가 발생하였다.

    3.5 라돈 농도 수준에 따른 저감장치의 적용 한계와 관리 시사점

    Roff-Ron 종합 분석에서 저감 성능은 장치 유형뿐 아니라 Roff 수준에 의해 크게 좌우되었다(Fig. 5). Roff≤200 Bq/m3인 저~중농도 구간에서는 4개 유형 모두 권고기준 이하를 유지하였다. 그러나 200 Bq/m3 초과부터 ASD와 기계식 환기설비 간 성능 격차가 벌어지기 시작하였고, 400 Bq/m3 초과 구간에서 ASD는 모든 지점에서 권고기준 이하를 유지한 반면 기계식 3종은 유형·설치 조건에 무관하게 가동 중에도 권고기준 초과가 일관되게 발생하였다. 이는 US EPA (1994)가 제시한 “약 370 Bq/m3 초과 시 환기만으로는 권고기준 이하 유지가 어렵다”는 권고와 일치하며, 본 연구는 EPA 가이드라인의 농도 의존적 한계가 국내 학교 환경에서도 유사하게 나타남을 보여주는 첫 정량적 관찰이다.

    통제 조건의 잠재 저감효율은 실제 운영 조건(자연환기·학생 활동 포함)에서 달라질 수 있으므로, 자연환기(야간 대비 주간 평균 57% 저감)와 기계식 시설을 시간대별로 통합 운영하는 프로토콜이 효과적인 것으로 사료된다. 아울러 바닥형 환기설비에서 소음 60.1~64.8 dB(A)(교실 기준 55 dB(A) 초과)와 소비전력 약 174.6 W(ASD 50~90 W 대비 2~3배)가 측정되어, 장치 선정 시 저감효율 외에 운영 부하도 통합적으로 고려해야 할 것으로 사료된다. 이상을 바탕으로 농도 수준별 선정 기준을 학교시설 라돈 관리기준의 4단계 관리 등급과 연계하여 Table 4에 종합하였다.

    4. 결 론

    본 연구는 전국 19개 학교에 기 설치된 4개 유형의 라돈 저감장치(ASD, 천장형·창문형·바닥형 기계식 환기설비)를 대상으로 동일 측정 프로토콜 하에서 저감 성능을 정량 비교하였다. 핵심 결론은 라돈 저감 방식의 본질적 차이에 있다. 즉, 원천 차단 방식인 ASD는 배경 농도(Roff)에 무관하게 가동 후 농도를 권고기준 이하로 안정적으로 유지한 반면, 희석에 기반한 기계식 환기설비 3종은 농도 의존적 한계를 보여 배경농도가 약 400 Bq/m3를 초과하는 고농도 구간에서는 가동 중에도 권고기준을 일관되게 초과하였다. 이러한 방식 간 차이는 정상상태 질량균형으로 설명되며, US EPA (1994)가 제시한 약 370 Bq/m3 기준의 농도 의존적 저감 전략이 국내 학교 환경에서도 유효함을 보여주는 첫 정량적 실증이다. 따라서 저감장치는 단일 기준이 아니라 배경 농도 수준에 따라 선정되어야 하며, 저농도(Roff≤200 Bq/m3)에서는 자연환기 강화 또는 기계식 환기설비, 중농도(200 < Roff≤400 Bq/m3)에서는 기계식 환기설비와 자연환기의 통합 운영, 고농도(Roff>400 Bq/m3)에서는 원천 차단 방식인 ASD 우선 적용을 권고한다. 본 연구는 대상 학교 수와 측정 기간(단일 연도)이 제한적이고 측정이 1층 교실의 통제 조건에서 수행되었으므로, 결과를 해석·적용할 때에는 학교별 환경 조건의 다양성을 함께 고려할 필요가 있다. 또한 두 저감 방식이 서로 다른 학교에 설치되어 학교 간 환경 차이가 혼재하고, 통제 조건의 잠재 효율과 실제 운영 효율 간 차이가 존재한다. 향후에는 더 많은 학교를 대상으로 한 장기 추적 연구와 함께, 연속 측정 기반 누적 평균과 알파비적검출법(약 90일)의 교차 비교를 통한 측정법 정합성 검증, 그리고 라돈의 동적 변동과 ASD 영향 인자를 고려한 현장 맞춤형 정밀 관리 연구가 필요하다.

    <저자정보>

    김재필(박사과정/책임연구원)

    Figure

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    Overall research design of this study. Three complementary measurement methods (long-term alpha-track, short-term continuous monitoring, and controlled sealed-condition evaluation) were applied to 19 schools enrolled in the Ministry of Education radon mitigation survey (2019~2020), and integrated through a mass-balance-based interpretation of off- and on-condition concentrations to derive concentration-dependent selection criteria.

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    Seasonal long-term radon concentrations measured at 19 schools using the alpha-track detector method. Bars represent the mean of two measurement points per school; error bars indicate the range (min–max). Schools are ordered by 2nd-half mean concentration. The horizontal dashed line indicates the Korean recommended indoor radon limit (148 Bq/m3).

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    Hour-of-day average indoor radon concentration at five representative schools measured under natural ventilation during the 2nd round of short-term monitoring (Sep~Oct 2019). The yellow-shaded region indicates the school living-time interval (daytime, 08:00~17:00) defined in the School Environmental Health Manual; the unshaded region corresponds to nighttime (17:00~08:00).

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    Indoor radon concentrations under off- and on-conditions of four mitigation system types (ASD, CT, WT, FS) measured at 15 points in 8 schools under controlled, sealed conditions during winter break (Jan~Feb 2020). Abbreviations: ASD: active soil depressurization; CT: ceiling-type heat recovery ventilator; WT: window-type ventilator; FS: floor-standing ventilator. Measurement-point abbreviations: G2/G4=Grade 2/4; AO=Administration Office; CR1=Computer Room 1; 1-1/2-1=Class 1-1/2-1; PO=Principal’s Office; FO=Faculty Office; KR=Kindergarten Room; CR=Counseling Room; SL=Science Lab; EZ=English Zone; G1-2=Grade 1-2 Classroom; CL=Computer Lab; G1=Grade 1 Classroom.

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    Relationship between off-condition (Roff) and on-condition (Ron) radon concentrations for the four mitigation system types at 15 measurement points across 8 schools.

    Table

    Characteristics of study sites and installed radon mitigation systems

    (E): elementary school; (M): middle school; (H): high school. Q.: Quaternary; M.: Metamorphic. ASD: active soil depressurization (sub-slab); CT: ceiling-type heat recovery ventilator; WT: window-type ventilator; FS: floor-standing ventilator. School codes follow the format ‘Region-School initial (school type)’ to maintain anonymity.

    Summary of measurement methods and conditions

    Summary of radon reduction efficiency by mitigation system type evaluated under controlled, sealed conditions during winter break (Jan~Feb 2020)

    Abbreviations: ASD: active soil depressurization; CT: ceiling-type heat recovery ventilator; WT: window-type ventilator; FS: floor-standing ventilator.

    Concentration-dependent management grades and recommended radon mitigation strategies for school classrooms, integrating the national school radon management framework

    ASD: active soil depressurization. Management grades and concentration thresholds (148/200/400 Bq/m3) follow the proposed school radon management framework; mitigation-device recommendations are based on the concentration-dependent performance observed in this study.

    Reference

    1. Azara, A., Dettori, M., Castiglia, P., Piana, A., Durando, P., Parodi, V., Salis, G., Saderi, L., Sotgiu, G., 2018. Indoor radon exposure in Italian schools. International Journal of Environmental Research and Public Health 15(4), 749.
    2. Korea Institute of Nuclear Safety (KINS), 2011. School Radon Precision Sampling Survey Report (KINS/ER-194), Daejeon. (in Korean)
    3. Lopez-Perez, M., Hernandez, F., Diaz, J. P., Salazar-Carballo, P. A., 2022. Determination of the indoor radon concentration in schools of Tenerife (Canary Islands): a comparative study. Air Quality, Atmosphere & Health 15(5), 825-835.
    4. US Environmental Protection Agency (US EPA), 1994. Reducing Radon in Schools: A Team Approach (EPA 402-R-94-008). Washington, D.C.
    5. US Environmental Protection Agency (US EPA), 2016. Consumer's Guide to Radon Reduction (EPA 402/K-10/005). Washington, D.C.
    6. Vaupotič, J., Križman, M., Planinić, J., Pezdič, J., Adamič, K., Stegnar, P., Kobal, I., 1994. Systematic indoor radon and gamma measurements in kindergartens and play schools in Slovenia. Health Physics 66(5), 550-556.
    7. World Health Organization (WHO), 2009. WHO Handbook on Indoor Radon: A Public Health Perspective. WHO Press, Geneva.