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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.16 No.3 pp.277-286
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2017.16.3.277

Relationship between PM10 and O3 concentration and allergy symptoms among residents in the Gwangyang area

Yujin Oh1, Jihee Choi1, Heejin Park1, Taejong Kim2, Geun-Bae Kim3, Bu-Soon Son1*
1Department of Environmental Health Science, Soonchunhyang University
2Worldvertex
3Environmental Health Research Division, National Institute of Environmental Research
Corresponding author : +82-41-530-1270sonbss@sch.ac.kr
August 30, 2017 September 20, 2017 September 21, 2017

Abstract

The objectives of this study were to investigate the effects of PM10 and O3 concentration on the symptoms of allergic diseases. The questionnaire was used to determine whether or not symptoms of allergic diseases were present from September to October 2012. The air pollution concentration data used was the corresponding point CEM (continuous emission monitoring) data. The average concentration of PM10 was 56.09 μg/m3 in the control area, and the concentration in the exposed area was 40.44 μg/m3. In the two areas, concentration of O3 was 28.73 ppb and 28.74 ppb, respectively. The total average concentrations of PM10 and O3 were 45.66 μg/m3 and 28.73 ppb in the Gwangyang area. The rate of asthma diagnosis was higher in the control area (9.6%) than in the exposed area (4.1%), but the rate of allergy eye disease was higher in the exposed area (23.9%) than in the control area (16.5%). There was a significant difference in the symptoms of some allergic diseases when the relative concentration of PM10 and O3 were high and low.


광양지역의 PM10, O3농도와 거주자의 알레르기 증상과의 연관성

오 유진1, 최 지희1, 박 희진1, 김 태종2, 김 근배3, 손 부순1*
1순천향대학교 환경보건학과
2㈜월드버텍
3국립환경과학원 환경보건연구과

초록


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

    1.서 론

    현재 지구 평균기온의 계속적인 상승이 나타나고 있 는 상태이며, 전세계적으로 온실가스의 배출량이 증가 하는 추세이다(IPCC, 2014). 장기적인 기후변화로 인 한 기온상승과 이산화탄소의 증가는 꽃가루 같은 알레 르기성 물질을 증가시키고 오존(ozone 이하; O3)과 미 세먼지(particle matter 이하; PM10) 같은 대기오염물질 의 농도에 변화를 일으킨다(Kim et al., 2012). 또한, 다 양한 형태의 환경성 질환 및 호흡기계 질환을 유발할 가능성이 있어 고농도 O3의 발생 및 황사, 산성비, 휘 발성유기화합물질(volatile organic compounds 이하; VOCs), 환경호르몬 및 PM10 등과 같은 환경오염물질 의 체계적인 관리가 필요한 시점이다(Lee et al., 2017).

    그 중, 미세먼지는 대기의 복사 강제력에 직·간접적 으로 영향을 주어 지구 및 국지적 기상 및 기후에 큰 영향을 주고 있으며, 시정 악화, 산업활동의 장애, 인간 의 호흡기 질환 유발, 그리고 식물의 광합성작용 억제 등 대기환경 및 생태적으로도 많은 나쁜 영향을 주는 것으로 보고되고 있다(Kim, 2017). 또한, 천식악화, 만 성폐쇄성폐질환 등 호흡기계 관련질환(Park and Seo, 2005; Qiu et al., 2012)과 불규칙한 심장박동, 혈관 기 능 장애, 부정맥 등 심혈관계 관련질환 발생위험(Martinelli et al., 2013)을 높이는 것으로 알려져 있다.

    O3의 경우 서울지역에서 계절과 기온이 대기오염 사 망률의 연관성에 영향을 주고 높은 기온의 여름에 대 기오염과 사망률의 연관성이 증가하는 것으로 나타났 다(Park et al., 2011). 이러한 기후변화가 지속되면서 최근 천식 및 알레르기 질환이 크게 증가되었으며, 특 히 천식의 증가와 사망은 대기오염과 관련되어 있는 것으로도 언급되고 있다(Jang, 2011). 알레르기 질환들 은 환경변화로 인해 그 유병률이 증가하고 있는데 실 내 알레르겐 증가와 대기 알레르겐 농도가 주된 원인 으로 보여진다(Jin et al., 2011). 대기오염물질들이 알 레르겐 침투 및 민감성을 증가시킬 수 있고 면역학적 작용에 관여한다는 결과들이 보고되고 있어(Kang et al., 2015) 대기오염과의 관련성을 뒷받침하는 것으로 생각된다.

    주로 도시지역의 대기오염물질은 천식악화와의 연관 성, 호흡기질환으로 인한 사망과 입원, 응급실 방문 등 의 위험을 증가시키는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2008; Oh et al., 2017). 지금까지 여러 역학연구를 통 해 얻어진 결과에서 대기오염과 알레르기 비염의 상관 관계는 여전히 논란이 되고 있다. 최근 여러 국외연구 에서 대기오염물질, 특히 도로교통과 관련된 오염물질 (nitrogen dioxide 이하; NOx, carbon monoxide 이하; CO 등)에 대한 노출이 알레르기 비염 발병 위험을 증 가시킬 수 있다는 결과(Oh et al., 2010; Kim and Leem, 2010)가 보고되고 있으나, 우리나라의 경우, 대 기오염농도에 따른 알레르기 질환의 유병률에 대한 연 구가 부족한 실정이다.

    본 연구대상지역인 광양시는 1987년부터 가동된 광 양제철소의 건립 전후로 국가산업단지가 조성되어 있 는 지역으로 환경오염의 우려가 높은 지역이다. 이 지 역은 장기간 오염물질에 노출되었으며, 노출된 지역의 규모가 클 것으로 예상된다. 장기적으로 노출되었을 가 능성이 높은 지역에서의 알레르기 질환의 유병률을 살 펴볼 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 광양시에 위 치한 3곳의 대기 자동측정망 자료를 통해 대기오염물 질 농도에 대해 분석하고, 광양시에 거주하는 주민들의 알레르기 질환 증상과 관련된 설문지를 통하여 해당 지역에서의 대기오염물질 농도와 알레르기 질환 증상 과의 연관성을 규명함으로써 환경보건학적 관리대책의 기초자료로 활용하고자 한다.

    2.연구대상 및 방법

    2.1.연구기간 및 대상

    본 연구는 2012년 9월부터 2012년 10월까지 광양지 역에 거주하는 주민 총 769명(노출지역 581명, 비교지 역 188명)을 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 2009 년 1월부터 2011년 12월까지 광양시의 중동, 태인동, 진 상면에 위치한 대기 자동측정망의 자료를 분석하였다.

    2.1.1.설문조사

    설문조사는 20세 이상 성인을 대상으로 하였으며, 조사시점 기준 현 거주지에 1년 이상 거주하지 않은 거주자의 경우는 대상자에서 제외하였다. 성별 할당은 1:1로 구성하되 최종 연구 참여자의 구성비율은 성별± 10% 이내로 할당하였다. 설문조사 참여자는 총 769명 으로, 노출지역 581명(남자 239명, 여자 342명), 비교 지역 188명(남자 88명, 여자 100명)을 대상으로 조사 하였다. 환경오염의 노출에 민감하고 취약한 집단(노인 그룹)도 포함하였으며, 설문지 내용은 인구학적 특성, 알레르기 증상(천식, 알레르기성 비염, 아토피성 피부 염, 알레르기성 눈병)을 포함하였다(Table 1).

    2.1.2.연구대상지역

    연구대상지역은 광양지역의 노출지역과 비교지역을 선정하였다. 광양시의 노출지역은 광양제철소의 북쪽 과 광양 국가산업단지의 서쪽에 인접한 주거지역으로 광양 국가산업단지의 대표적인 영향권 지역으로 볼 수 있는 태인동과 광영동, 광양제철소의 북서쪽에 위치하 여 남동계열의 바람(해풍)이 빈번할 가능성이 높고 주 변 내륙 쪽 산지의 영향으로 오염물질 축적 영향도가 예상되는 중마동으로 선정하였으며, 비교지역은 광양 제철소 및 광양 국가산업단지가 위치한 연안으로부터 약 10 km 이외지역에 위치하고 중요한 영향권으로 평 가되기 힘든 진상면으로 선정하였다.

    2.2.대기 측정망자료 분석

    광양만권의 대기오염물질 변화 추이를 살펴보기 위 하여 광양지역에서 가동되고 있는 대기 자동측정망의 3년간(’09. 01-’11. 12) 자료를 분석하였다. 분석대상물 질은 오존 및 미세분진으로 광양지역 중 중동, 진상면, 태인동에 위치한 3곳의 대기 자동측정망 자료를 대상 으로 분석하였다.

    2.3.통계분석

    알레르기질환 진단유무가 이분형 변수이므로 로지스 틱 회귀분석(logistic regression analysis)을 활용하여 일반적인 특성과 질환진단과의 교차비를 나타내었다. 노출지역과 비교지역의 대기오염물질 농도 수준을 기 술통계를 이용하여 기하평균 및 기하표준편차로 나타 내었으며, 물질별 농도와 연결한 설문항목은 pearson 카이제곱검정을 이용하여 유의수준을 평가하였다.

    3.연구결과 및 고찰

    3.1.대기오염농도 결과

    최근 3년간(’09. 01-’11. 12) 광양지역 3곳의 대기 자 동측정망(중동, 태인동, 진상면)에서 측정된 PM10 및 O3의 평균농도를 살펴보았을 때, PM10은 진상면에서 56.09 μg/m3로 다른 지역과 비교하였을 때 가장 높은 농도로 조사되었다. 나머지 지역에서는 태인동, 중동의 순서로 각각 41.29 μg/m3, 39.60 μg/m3로 조사되어 환 경부 대기환경기준에서 제시하고 있는 PM10의 연간 평균농도 기준치인 50 μg/m3이하로 나타났다(Table 3). 또한, 인천지역 초등학교에서 PM10의 5년간 평균농도 는 인접학교 60.87 μg/m3, 비인접학교 63.43 μg/m3로 나타났고(Oh et al., 2010), 교통량이 빈번한 서울지역 에서의 12년간 평균농도가 59.6 μg/m3으로 나타난 것 (Park et al., 2015)으로 보아 광양지역의 PM10 연간 평 균농도는 다른지역에 비해 낮은 수준의 경향을 보이고 있다. 그러나 본 연구에서 얻어진 농도의 경우 지속적 인 노출이 우려되는 지역주민들이 호흡으로 인한 건강 영향을 초래할 가능성이 존재할 것으로 사료된다.Table 2

    O3는 진상면, 중동, 태인동이 각각 31.22 ppb, 28.75 ppb, 26.22 ppb로 진상면에서 가장 높은 수준의 분포를 보였다. 같은 광양지역에서 노출지역과 비교지역의 실 외 O3 평균농도는 각각 15.16 ppb, 15.25 ppb으로 본 연구결과의 O3 평균농도보다 낮은 수준이었고, 노출지 역과 비교지역의 유의한 차이를 나타내지 않았다(Jo et al., 2011). 울산의 대규모 공단 인근지역에서 O3의 평 균농도가 35.3 ppb, 35.2 ppb, 30.2 ppb로 나타났으며 (Oh et al., 2010), 본 연구의 광양 국가산업단지 인근 지역인 태인동과 중동에서 나타난 농도와 비교하였을 때, 울산지역의 O3농도가 더 높은 것으로 나타났다. 이 는 울산지역에서 매년 환경기준치 초과빈도가 기록되 고 있으며, 특히 산업시설이 주된 배출원인 이산화황 (sulfur dioxide 이하; SO2)이 전국에서 가장 높은 평균 농도를 나타내고 있기 때문이라고 사료된다. 환경부 보 고에 의하면, 광양지역도 국내에서 O3의 단기기준 초 과 횟수가 가장 높은 수준으로 나타나고 있다(ME, 2010). O3에 반복적으로 노출되면 폐에 비가역적인 손 상이 초래될 수 있으므로, O3 농도의 평균값뿐만 아니 라 고농도일 때 건강영향에 집중적인 관심과 관리방안 이 필요한 것으로 판단된다.

    대기오염물질에 대한 광양 일부지역의 대기 자동측 정망 자료를 그래프로 나타내었을 때, PM10의 월평균 농도는 모든 조사지역에서 비슷한 경향을 나타내고 있 다. 서울지역에서의 월평균 PM10 농도는 동계에 증가 하고 하계에 감소하는 경향을 나타내었으며, 춘계에도 고농도를 나타내었다(Park et al., 2015). 따라서 본 연 구에서도 황사의 영향기간인 봄과 여름에서 대기환경 연간 평균 기준치인 50 μg/m3을 초과하는 경향을 나타 내므로 황사가 미세먼지 농도에 영향을 미치는 것으로 사료된다(Fig. 1). O3의 농도는 봄과 여름에 상승하는 것으로 보아 PM10과 비슷한 경향을 나타내었으며, O3 은 대기 중 광화학 반응에 의해 생성되는 2차 오염물 질인 광산화물질이므로(Jo et al., 2011), 기온이 상승하 는 특정 계절이 O3 농도에 영향을 미치는 것으로 판단 된다(Fig. 2).

    3.2.알레르기질환에 관한 설문결과

    3.2.1.알레르기질환 진단의 영향요인 분석

    대상자의 알레르기 질환증상, 진단, 치료에 영향을 미치는 요인을 알아보기 위한 성별, 연령, 지역을 독립 변수로 로지스틱 회귀분석을 실시하여 일반적인 특성 과 질환 진단과의 교차비와 교차비의 95% 신뢰구간을 제시하였다(Table 3-6).Table 4Table 5

    다른 연구들을 살펴보았을 때, 울산지역의 알레르기 성 비염 유병률에 대한 성별비교에서는 여자에 비해 남자가 1.44배(1.02-2.05) 높은 위험도를 나타내었고 (Oh et al., 2010), 청소년을 대상으로 한 연구에서는 성별비교는 여자에 비해 남자가 1.52배(1.35-1.72) 높 은 천식 유병률을 나타내었다(Park, 2016). 그러나 본 연구대상지역의 알레르기성 비염 진단경험과 알레르기 성 눈병 증상경험에서 남자에 비해 여자가 각각 1.77 배(1.21-2.58), 1.69배(1.21-2.37) 높은 유병률을 나타내 는 것으로 보아 기존연구와는 달리 남자보다 여자의 유병률이 높다는 결과를 보였다. 학생들의 천식 유병률 은 학년이 높아짐에 따라 감소하였으며(Oh et al., 2012), 천식, 알레르기비염, 아토피피부염은 유병률이 연령이 1세 증가할수록 낮아지는 것으로 나타났다 (Park, 2016). 0-4세와 65-69세와 같은 민감계층 연령대 에서 뚜렷한 유병률의 상승이 나타나지 않았으며(Sung et al., 2012), 본 연구에서는 알레르기 비염 증상경험과 치료경험, 알레르기성 눈병 진단경험의 유병률이 연령 대가 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 천식 진단 경험율에서 비교지역(9.6%)이 노출지역(4.1%)보 다 높았고, 알레르기성 눈병 진단 경험율은 노출지역 (23.9%)이 비교지역(16.5%)보다 높았다. 이는 울산의 산단 인근지역과 도심지역에서 연안주거지역과 교외지 역보다 천식, 알레르기 비염, 아토피피부염의 유병률이 높게 나타나는 결과(Oh et al., 2012)와 비교하였을 때, 뚜렷한 결과를 나타내지 않았다. 그러나 이러한 결과는 환경노출평가에서의 혼란변수로 적용됨을 보여주고 있 으며, 성별, 나이, 지역 등 다양한 변수가 보정된 후 대 기오염물질에 따른 알레르기 유병률이 나타나는 것으 로 판단된다.

    3.3.대기오염농도와 알레르기질환에 대한 비교

    3.3.1.대기오염물질의 상대적 농도차이와 알레르기 질환 증상 비교

    각 오염물질별로 3년간 평균농도값을 기준으로 대기 오염수준이 상대적으로 높은 지역과 낮은 지역으로 나 누어 알레르기 질환 증상을 비교하였다. PM10의 상대 적 농도가 높은 지역에서 천식 관련 항목 중 ‘천식 진 단경험’에서 상대적 농도가 낮은 지역에 비해 유의하 게 높았고(p<0.01), 알레르기 눈병 관련 항목 중 ‘알레 르기 눈병 진단경험’에서 상대적 농도가 높은 지역에 서 유의하게 많았다(p<0.05)(Table 7). 연구대상 지역보 다 교통량과 인구, 경제활동이 집중되어 대기오염농도 가 높을 것으로 예상되는 서울지역의 연평균 PM10 농 도와 천식 사망자 수 사이의 상관성이 나타났으며 (Park et al., 2015), 연구대상 지역 이외의 대표적인 공 단인 울산지역의 연구에서 대규모 공단인근 지역의 연 평균 PM10 농도가 알레르기 비염 위험이 높아지는 결 과를 나타내었다(Oh et al., 2010). 타 연구결과에 따르 면 공단지역과 주요 대도시지역에서 PM10의 농도가 알레르기 질환과의 상관성이 나타나는 것으로 판단되 나 본 연구결과에서 PM10의 농도와 모든 알레르기 질 환증상과의 양의 상관성이 나타나지 않았다. 이는 대기 자동측정망 측정지점에서의 거주자의 설문지 문항을 이용한 PM10의 농도와 알레르기 질환의 관련성을 보 여주는 결과로써 다양한 요인에 의해 발생하는 질환의 증상을 설명하기 어려운 것으로 판단된다. 알레르기 질 환 증상의 원인과 개인의 대기오염농도 노출수준을 판 단하기 위해서는 다양한 알레르기 유발 원인을 고려한 상관분석과 외부 환경요인과 실내환경 등 세분화된 요 인들도 평가되어야 할 부분이다. O3은 상대적 농도가 높은 지역에서 알레르기 비염 관련 4개의 항목(증상경 험, 12개월내 증상경험, 진단경험, 12개월내 치료경험) 이 모두 상대적 농도가 낮은 지역에 비해 유의하게 높 았고(p<0.01), 알레르기 눈병 관련 항목 중 ‘증상경험’, ‘진단경험’은 상대적 농도가 높은 지역에서 유의하게 많았다(p<0.05)(Table 8). 연구대상지역과 같은 광양시 제철소 주변지역의 거주자들에 대한 연구에 따르면 O3 의 농도가 증가할수록 폐기능이 감소하는 경향을 나타 내었다(Hong et al., 2011). 또한 공단지역을 포함한 울 산지역에서 O3의 농도가 알레르기 비염 환자군에서 높 게 나타났다(Lee et al., 2012). 본 연구결과 확인된 O3 의 상대적 농도가 높은 지역의 거주자들의 알레르기 비염과 눈병의 유병률 증가를 보이고 있으며 O3의 농 도증가가 알레르기 질환의 증상증가에 기여한다는 점 을 고려한다면, 공단지역을 포함하는 광양지역의 오존 에 대한 환경보건적인 관리가 필요할 것으로 판단된다.

    PM10의 상대적 농도가 높은 군에서 알레르기비염과 천식 관련 항목이 유의하게 나타났으며, O3의 상대적 농도가 낮은 군에서 천식 관련 항목이 유의한 것으로 나타났다. 따라서 PM10 농도뿐만 아니라 O3 농도도 알 레르기 증상과의 연관성이 있는 것으로 판단된다. 이러 한 결과를 종합하였을 때, PM10과 O3 모두 상대적 농 도가 높은 지역이 알레르기 눈병 유병률에 영향을 주 는 것으로 보이나, 두 가지 대기오염물질은 광양지역에 서 나타난 농도 변화가 비슷하여 각각의 물질이 알레 르기 질환에 미치는 영향을 평가하기는 어려운 것으로 사료된다.

    4.결 론

    본 연구는 2012년 9월부터 2012년 10월까지 전라남 도 광양지역의 PM10 및 O3 농도를 분석하여 설문조사를 통한 알레르기 질환 증상 유병률을 조사함으로써 대기 오염물질과 알레르기 증상과의 연관성을 분석하였다.

    • 1. 미세먼지의 농도는 비교지역 평균 56.09 μg/m3로 환경부 대기환경기준인 50 μg/m3을 초과하였고, 노출지역 평균 40.44 μg/m3으로 기준치를 초과하 지 않았다. O3는 모든 지역에서 환경부 대기환경 기준치인 60 ppb를 초과하지 않았다.

    • 2. 알레르기 질환의 영향요인 분석결과를 보면, 천식 의 증상경험, 알레르기 비염, 피부염의 증상경험 의 공통적인 요인은 연령으로 나타났다. 천식 진 단경험율은 비교지역(9.6%)이 노출지역(4.1%)보 다 높게 나타났으나, 알레르기 눈병 진단경험율은 노출지역(23.9%)이 비교지역(16.5%)보다 높은 것 으로 나타났다.

    • 3. 천식 및 알레르기 눈병 관련 항목 중 진단경험에 서 PM10의 상대적 농도가 높은 지역이 낮은 지역 에 비해 유의하게 나타났으나(p<0.01), 알레르기 비염, 아토피피부염 관련 항목에서는 통계적으로 유의하지 않았다. 알레르기비염 및 알레르기 눈병 관련 항목에서 O3의 상대적 농도가 높은 지역이 낮은 지역에 비해 유의하게 나타났다(p<0.01).

    따라서, 본 연구결과 대기 중 PM10과 O3의 농도는 환경부에서 제시한 기준치 이내의 결과를 나타내었으 나, 노출지역과 비교지역 간의 많은 차이를 보이지 않 고 상승하는 농도경향이 나타나므로 광양시 전체지역 에서의 대기환경 농도의 저감을 위한 관리가 필요한 것으로 생각된다. 대기오염물질 농도와 알레르기 질환 증상이 유의하게 나타나는 경우도 있지만, 정확한 상관 관계를 알 수 없으므로 알레르기 질환자의 환경노출과 개인노출에 대한 연구가 더 필요한 것으로 판단된다.

    감사의 글

    본 연구는 한국환경산업기술원(과제번호 H117- 00136-0601-0)과 순천향대학교의 지원에 의하여 수행 되었습니다.

    Figure

    JOIE-16-277_F1.gif

    Concentration change trend in PM10 for 3 years.

    JOIE-16-277_F2.gif

    Concentration change trend in O3 for 3 years.

    Table

    Survey contents

    Technical statistics of PM10 and O3 concentration in Gwangyang area

    aStandard deviation

    Influencing factors analysis of asthma symptoms

    *p<0.05

    Influencing factors analysis of allergic rhinitis symptoms

    *p<0.05

    Influencing factors analysis of atopic dematitis symptoms

    *p<0.05

    Influencing factors analysis of allergic eye disease symptoms

    *p<0.05

    Prevalence of allergic disease symptoms when the relative concentration of PM10 was high and low

    aChi-square test

    Prevalence of allergic disease symptoms when the relative concentration of O3 was high and low

    aChi-square test

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