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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.18 No.2 pp.177-184
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2019.18.2.177

Distribution characteristics on indoor radon concentration of multiple-use facilities in Gwangju area

Min-jin Kim, Sang-su An, Min-cheol Cho, Se-il Park, Jong-min Kim, Seok-jin Bae, Young-gwan Cho, Gwang-yeob Seo*
Health and Environment Research Institute of Gwangju
Corresponding author Tel : +82-62-613-7515 E-mail : sky521@korea.kr
15/03/2019 27/03/2019 10/06/2019

Abstract


In this study, indoor radon concentrations were measured in 56 multiple-use facilities located in Gwangju area from December 2017 to December 2018. The average indoor radon concentration in underground space was 51.70 Bq/m3, and that of the 1st floor was 38.73 Bq/m3, indicating that the indoor radon concentration of underground space was higher than that of the 1st floor. The indoor radon concentration was investigated according to the presence or absence of underground space. The concentration of radon on the 1st floor with underground space was 37.25 Bq/m3, and the concentration of radon on the ground floor without underground space was 47.94 Bq/m3. In the absence of underground space, indoor radon concentration was high. The indoor radon concentration of buildings over 30 years old was 87.26 Bq/m3, indicating a significantly higher indoor radon concentration compared to those of buildings less than 30 years old. The indoor radon concentration was investigated according to the operation of a ventilator. The indoor radon concentration of space without an operating ventilator was 52.17 Bq/m3, and that of space with a ventilator in operation for more than 8 hours per day was 36.31 Bq/m3. This result shows that the indoor radon concentration in the space with an operating ventilator is lower than the space where the ventilator is not in operation. The indoor radon concentration in the space with an operating ventilation system was lower than that on the same floor of the same building, and the indoor radon concentration of enclosed space was about 4.4 times higher than that of open space in the same building. In addition, the indoor radon concentration was measured according to the spatial features. The concentration of indoor radon of enclosed space was 64.76 Bq/m3, which is higher than those of an open space and an active space.



광주지역 다중이용시설의 실내 라돈 농도 분포 특성

김 민진, 안 상수, 조 민철, 박 세일, 김 종민, 배 석진, 조 영관, 서 광엽*
광주광역시보건환경연구원

초록


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

    1. 서 론

    현대 사회에서 사람들은 하루의 90% 이상을 실내 공간에서 생활하고 있으며, 에너지를 효율적으로 사용 하기 위하여 건축물을 밀폐화 시킴에 따라 실내 공간 에 존재하는 공기가 외부 공기와 순환하지 못하여 실 내 공기의 오염도가 증가하고 있다. 따라서 실내 공간 에서의 공기질에 대한 관심과 중요성이 부각되고 있다 (Lee et al., 2010a). 특히 최근 국내에서는 라텍스 등에 서 높은 수치의 라돈이 검출되면서, 자연 방사성 물질 인 라돈에 대한 우려가 높아지고 있다.

    라돈은 자연 중에 존재하는 암석에 함유된 우라늄이 몇 차례의 방사성 붕괴 과정을 거쳐 생성되는 천연 방 사성 물질로 무색, 무취, 무미의 불활성 기체이다. 사람 이 연간 노출되는 방사선의 약 85%가 자연방사능에 의한 것이고(EPA, 2009), 이 중 50% 이상이 라돈이라 고 보고된 바 있다(UNSCEAR, 1988).

    토양 중에 존재하는 라돈은 공기중으로 방출되거나 지하수에 녹아들어 존재한다. 라돈은 건물 바닥이나 벽 등 건축물의 균열 부분, 벽과 바닥의 이음새 등 건축물 주변의 틈을 통하여 실내로 유입된다. 또한, 건축자재 로 사용되는 석고보드나 시멘트 등에서도 라돈이 방출 된다(Lee et al., 2015). 라돈은 건축자재, 지하수 등을 통해서도 들어오지만 일반적으로 지반의 토양으로부터 방출이 주 노출원이므로 지상보다는 지하 공간에서 더 문제가 될 수 있다. 이런 형태로 실내 공기 중에 존재 하는 라돈은 호흡 시 쉽게 인체에 흡입될 수 있으며, 흡입된 이후 라돈이 방사성 붕괴에 의해 자손핵종을 생성하고 이들이 폐에 들어가 알파선을 방출하여 폐 조직을 파괴 시켜 폐암을 유발한다고 알려져 있다(Lee et al., 2006;EPA, 2009).

    국제 암 연구소에서는 라돈을 석면과 더불어 인체 발암성 확인 물질인 Group 1로 분류하고 있으며, 세계 보건기구는 전 세계 폐암 발생의 3~14%가 라돈에 의 한 것으로 평가하고 있다. 또한, 세계보건기구와 미국 환경 보호국은 라돈이 흡연에 이어 폐암을 유발하는 두 번째 원인물질이라고 보고하였다(EPA, 2009;WHO, 2009).

    우리나라 환경부는 실내 공기 중 오염물질로부터 국 민들의 건강을 보호하기 위하여 실내공기질관리법으로 다중이용시설의 실내 라돈 권고기준을 148 Bq/m3로 정 하여 관리하고 있다. 실내 라돈에 대한 국민들의 관심 이 높아짐에 따라 그에 대한 연구는 서울 등 수도권 (Jeon et al., 2011;Jeon et al., 2012) 지역과 강원도 (Yoo et al., 2016;Jung et al., 2017), 경상도(Choi et al., 2009;Lee et al., 2012), 충남(Lee et al., 2010;Oh et al., 2014;Woo et al., 2014)등 일부 지역에서 이루 어지고 있으나, 광주지역은 실내공기질 조사에 일부분 (Lee et al., 2010a)과 실태조사 수준의 연구만 있는 실 정이다. 따라서 본 연구에서는 광주지역에 위치한 다중 이용시설을 대상으로 지하공간과 1층 공간에서의 실내 라돈 농도를 비교하고, 지질의 특성과 지하공간의 존재 여부, 건축년도, 시설 이용 특성, 환풍기 가동 여부, 공 간특성 등에 따른 실내 라돈 농도 분포를 조사하여 실 내공기질의 효율적 관리를 위한 기초자료를 확보하고 자 하였다.

    2. 연구방법

    2.1 연구대상 및 기간

    본 연구는 2017년 12월부터 2018년 12월까지 1년간 광주광역시에 위치한 다중이용시설 56개소 100지점을 대상으로 지하 공간 및 지상 1층에서 1차(12~3월)와 2 차(3~6월)로 나누어 실내 라돈 농도를 조사하였다. 각 지점의 지질정보를 확인하기 위하여 한국지질자원연구 원의 지질정보시스템을 이용하였으며, 좌표에 따라 화 강암층과 충적층에 해당하는 지점을 선별하여 통계 분 석을 실시하였다. 다중이용시설의 건축시기, 환풍기 가 동여부 등 라돈 농도에 영향을 줄 수 있는 요인을 파악 하기 위하여 설문조사를 실시하였다.

    2.2 측정 및 분석방법

    실내 라돈 농도의 측정은 실내공기질 공정시험기준 의 실내 공기 중 라돈 측정방법인 알파비적검출법에 따라 실시하였다. 이 시험기준은 실내 공기 중의 라돈- 222(Rn-222) 농도의 장기측정방법(90일 이상 1년 미만) 을 규정하고 있으며, 다중이용시설 56개소 100지점에 알파비적검출기(Raduet, Radosys Ltd., Hungary)를 설 치하였다. 90일 경과 후, 완전히 밀봉하여 실험실로 이 동하였으며, 분석을 위하여 알파비적검출기 내부에 부 착된 필름을 분리 후, 슬라이드에 고정시켰다. 고정한 슬라이드를 90°C, 25% NaOH에서 3시간 40분간 에칭 을 수행하였으며, 1% 초산 용액으로 중화를 시킨 후, 필름을 건조시켜 자동판독기(RSV100, Radosys Ltd. Hungary)를 이용하여 비적을 계수한 결과값을 다음 식 에 대입하여 라돈 농도를 산출하였다.

    RAC = RnExp × 1000/24/T RnExp = CF × ( 1.00 ×RnD - 0.02 × TnD )

    • RAC : Radon Activity Concentration, in Bq/m3

    • RnExp : Exposure value for the Rn-Channel, in kBqh/m3

    • T : Time of exposure in Days

    • CF : Batch Depending Calibration Factor provided by the Radosys QC system

    • RnD : Track density counted for the Rn-channel, in mm2

    • TnD : Track density counted for the Tn-channel, in mm2

    2.3 통계분석

    다중이용시설의 실내 라돈 농도에 영향을 주는 요인 을 파악하기 위하여 SPSS Statistics ver. 20 (IBM Inc., USA)을 이용하여 통계분석을 실시하였다. 지질특성과 지하공간의 존재여부, 환풍기 가동여부에 따른 실내 라 돈 농도의 비교에는 Student’s t-test를 이용하였으며, 건축시기와 시설이용특성, 공간특성에 따른 실내 라돈 농도의 비교에는 One-way ANOVA를 이용하여 통계 분석을 수행하였다.

    3. 결과 및 고찰

    3.1 광주지역 다중이용시설의 실내 라돈 농도 분포 특성

    Fig. 1에는 광주광역시에 위치한 다중이용시설 56개 소 100지점을 대상으로 1차와 2차로 2회(각각 90일간 노출) 측정한 실내 라돈 농도를 나타내었다. 실내 라돈 농도는 9~315 Bq/m3 사이로 나타났으며, 평균값은 72.18 Bq/m3이었다. “실내공기질관리법”의 권고기준인 148 Bq/m3를 초과하는 지점은 총 4개 지점으로 초과율 은 2.02%로 나타났다. 이들 4개 지점은 모두 밀폐된 지하 공간으로 이 중에서 3개 지점은 사람의 출입이 드문 장소이나, 1개 지점의 경우 수장고로 해당 업무 담당자들이 출입하여 업무를 수행하는 공간이었다. 실 내공기질 권고기준 초과 지점은 지하에 존재하는 밀폐 된 공간이고 환기가 원활하지 않기 때문에 실내 라돈 농도가 높게 나타난 것으로 판단된다.

    실내 라돈 농도를 조사한 전체 지점을 지하공간과 지상 1층으로 분리하여 비교하였을 때, 지하공간의 실 내 라돈 농도 평균값은 51.70 Bq/m3, 1층 공간의 실내 라돈 농도 평균값은 38.73 Bq/m3로 1층 공간에서 더 낮은 수준의 실내 라돈 농도를 보여주었다(Table 1, p<0.05). 선행 연구 결과(Choi et al., 2009;Lee et al., 2010b)와 마찬가지로 본 연구에서도 지하 공간의 실내 라돈 농도가 높게 나타났으며, 이는 1층 공간에 비해 지하 공간이 토양에 인접해있어 라돈에 오염될 가능성 이 높기 때문인 것으로 판단된다(Font et al., 2008).

    3.2 지질특성에 따른 실내 라돈 농도

    지질특성에 따른 라돈 농도를 비교하기 위하여 한국 지질자원연구원에서 제공하는 지질정보시스템을 이용 하여 각 지점의 지질정보를 확인하였다. 대상 지점의 지질 특성은 직접 조사한 것이 아니라 좌표를 이용하 여 확인한 것이기 때문에 실제 지질 특성과 차이가 있 을 수 있으나, 제공된 정보를 토대로 연구 대상을 화강 암 지대와 충적층 지대로 분류하였다. 화강암 지대의 평균 실내 라돈 농도는 47.49 Bq/m3, 충적층 지대의 평 균 실내 라돈 농도는 39.89 Bq/m3로 화강암 지대에서 높게 나타났으나, 통계적으로 유의한 차이는 없었다 (Table 2, p=0.268).

    일반적으로 다른 지대와 비교하였을 때 화강암 지대 에서 라돈 농도가 높은 것과 유사하였으나(NIER, 2012), 사람이 이용 중인 건물의 실내 라돈의 경우 지 질 특성과 함께 건물의 형태, 건축년도와 같은 건물의 특성, 자연환기나 환풍기 가동 여부와 같은 운영여건 등 다양한 다른 요인에 의하여 영향을 받는 것으로 판 단된다.

    3.3 지하공간의 존재여부에 따른 실내 라돈 농도

    지하공간의 존재여부에 따른 지상 1층의 실내 라돈 농도의 차이를 알아보기 위하여 통계분석을 수행하였 다. 지하공간이 존재하지 않는 건축물의 지상 1층 공간 에서의 평균 실내 라돈 농도가 47.94 Bq/m3로 지하 공 간이 존재하는 건축물의 지상 1층 공간의 평균 실내 라돈 농도인 37.25 Bq/m3보다 높게 나타났다(Table 3, p<0.05).

    실제 건물에서 실내 라돈 농도를 비교한 기존 연구 결과(Lee et al., 2012;Woo et al., 2014)는 지하공간이 존재하지 않는 경우 지상 1층에서 실내 라돈 농도가 높게 나타나 본 연구의 결과와 같은 경향성을 보여주 었다. 이는 지하공간이 없는 다중이용시설은 지면의 영 향을 직접 받는 반면 지하 공간이 있는 다중이용시설 은 지하공간이 건물과 토양을 이격시키므로, 지상 공간 으로 유입되는 토양 중 라돈이 감소되어 실내 라돈 농 도가 낮게 나타난 것으로 판단된다.

    3.4 건축년도에 따른 실내 라돈 농도

    라돈 검출기 설치 당시 병행하여 실시한 설문조사를 토대로 건축년도에 따른 실내 라돈 농도의 차이를 확 인하기 위한 통계분석을 수행하였다. 건축한 지 30년 이상 된 건축물, 20~30년, 10~20년, 10년 미만인 건축 물로 나누어서 One-way ANOVA를 수행하였으며, 그 결과 30년 이상 된 건축물은 87.26 Bq/m3, 건축된 지 20~30년이 된 건축물은 31.84 Bq/m3, 10~20년이 된 건 축물은 44.19 Bq/m3, 10년 미만인 건물은 45.31 Bq/m3 의 평균 실내 라돈 농도를 나타내었다(Table 4). 사후 분석을 수행한 결과, 건축된 지 30년 이상 된 건축물의 경우 30년 미만인 건축물과 비교하였을 때 유의하게 높은 실내 라돈 농도를 나타내었다(p=0.000). 그러나 30년 이내의 건축물 간에는 유의한 차이가 나타나지 않아(p>0.05), 일정 기간 이상이 되어야 노후 정도에 따른 차이가 확연하게 나타나는 것으로 판단된다.

    기존의 연구에서도 준공년도가 오래될수록 라돈이 높아지는 경향성을 나타내었으며(Lee et al., 2012;Woo et al., 2014), 이는 건축물이 노후 되면서 건물 바 닥이나 벽 등에 균열이 생겨 토양 중의 라돈이 실내로 유입되기 때문인 것으로 판단된다. 본 연구의 결과 역 시 마찬가지의 경향성을 나타내었으며, 특히 노후 건축 물 중에는 바닥과 벽의 균열이 눈에 띄게 보이는 지점 들이 많아 틈새를 차단하는 시공 등 실내 라돈 농도 감 소를 위한 관리가 필요할 것으로 판단된다.

    3.5 시설 이용 특성 따른 실내 라돈 농도

    다중이용시설 중에서도 각 시설의 이용 특성에 따라 실내 라돈 농도에 차이가 있는지 확인하기 위하여 통 계 분석을 실시하였다. 조사 지점을 복지시설, 공공시 설, 문화시설, 의료기관으로 나누어 One-way ANOVA 를 수행한 결과, 평균 실내 라돈 농도는 복지시설 45.68 Bq/m3, 공공시설 56.17 Bq/m3, 문화시설 45.75 Bq/m3, 의료기관 38.81 Bq/m3로 나타났다. 이들 사이에 서는 모두 유의한 차이가 나타나지 않아 시설 이용 특 성은 실내 라돈 농도에 영향을 미치지 않는 것으로 나 타났다(Table 5, p=0.182).

    3.6 환풍 시설 가동 및 공간의 밀폐 여부에 따른 실내 라 돈 농도

    두 차례의 실내 라돈 농도를 측정한 결과, “실내공기 질관리법”의 다중이용시설 권고기준인 148 Bq/m3를 초과한 A시설과 기준을 초과하지는 않았지만 상대적 으로 높은 농도를 나타낸 B시설 2개소를 대상으로 추 가 조사를 수행하였다. 1, 2차에서 실내 라돈 농도를 측정한 2지점은 밀폐된 지하 공간으로 추가 분석을 위 하여 1, 2차에서 설치한 지점 이외의 지점에도 라돈 검 출기를 설치하여 결과를 비교하였다.

    A시설의 경우, 지하에 위치한 수장고의 실내 라돈 농도가 314.83 Bq/m3로 나타나서 건물 전체에 추가적 으로 라돈 검출기를 설치하였다. Fig. 2의 그래프가 나 타내는 바와 같이, 1층 안내데스크의 실내 라돈 농도는 55.68~64.58 Bq/m3 사이로 측정 기간에 따른 차이가 나타나지 않았다. 반면, 지하에 위치한 수장고에서는 2 차와 3차 기간의 실내 라돈 농도는 314.83, 328.84 Bq/ m3, 1차와 4차 기간의 실내 라돈 농도는 37.05, 93.34 Bq/m3로 2, 3차에 확연히 높은 실내 라돈 농도를 나타 냈다. 설문조사 시 전시품을 보관하는 수장고의 특성상 전시품의 관리를 위하여 습도가 높은 2, 3차 조사기간 에는 환풍 시설을 가동하지 않았다고 답변하여 환풍 시설의 가동 여부에 따른 영향이 큰 것으로 판단된다.

    B시설의 경우, 지하 1층에 위치한 밀폐되지 않은 지 하주차장과 밀폐된 기계실에 라돈검출기를 설치하여 실내 라돈 농도를 비교하였다(Fig. 3A). 같은 기간 지 하주차장의 실내 라돈 농도는 23.79 Bq/m3, 기계실은 105.67 Bq/m3로 4.4배의 차이가 나타나 같은 건축물, 같은 층에서도 환기여부에 따라 실내 라돈 농도가 확 연히 차이나는 것을 확인할 수 있었다. 지상 1~3층은 전체적으로 개방된 구조로 1층과 3층은 외부 공간에 2 층은 밀폐된 공간에 라돈검출기를 설치하였다. 분석 결 과, 1층과 3층의 실내 라돈 농도는 각각 17.24, 14.23 Bq/m3, 2층의 실내 라돈 농도는 62.99 Bq/m3로 밀폐된 공간의 실내 라돈 농도가 3.7~4.5배 높게 나타났다 (Fig. 3B).

    추가 분석한 2개소의 결과는 실내 라돈 농도에 영향 을 미치는 지질특성, 지하공간의 유무, 건축물의 건축 년도 등 여러 가지 인자들이 유사한 상황에서 밀폐 혹 은 개방된 공간의 특성과 환기여부가 실내 라돈 농도 에 크게 영향을 미친다는 것을 보여주었다.

    3.7 공간 특성에 따른 실내 라돈 농도

    라돈 검출기를 설치한 공간의 특성에 따라 실내 라 돈 농도의 차이가 존재하는지 확인하였다. 건물의 로비 와 같이 열린 공간과 사무실과 같이 사람들이 활동하 는 공간, 사람의 출입이 잦지 않고 밀폐된 공간의 3가 지로 구분하여 분석을 수행하였으며, 열린 공간의 평균 실내 라돈 농도는 40.05 Bq/m3, 활동 공간의 평균 실내 라돈 농도는 39.76 Bq/m3, 밀폐 공간의 평균 실내 라돈 농도는 64.76 Bq/m3로 나타났다(Table 6). 사후분석을 수행한 결과, 밀폐 공간의 평균 실내 라돈 농도가 열린 공간과 활동 공간에 비하여 유의하게 높은 결과를 나 타내었고(p=0.000), 열린 공간과 활동 공간 사이에는 유의한 차이가 나타나지 않았다(p=0.957).

    3.6에서 환풍기 가동 여부에 따라 실내 라돈 농도가 달라진 것과 마찬가지로 공기의 흐름이 원활하지 않은 밀폐 공간에서 실내 라돈 농도가 높게 나타나 실내 라 돈 농도에는 건축물의 위치한 지질이나 건축물 자체의 특성만큼이나 왕래하는 사람의 수, 생활습관, 환기여부 등이 영향을 크게 미치는 것으로 판단된다.

    4. 결 론

    본 연구는 2017년 12월부터 2018년 12월까지 두 차 례 광주지역에 위치한 다중이용시설 56개소를 대상으 로 실내 라돈 농도를 조사하여 다음과 같은 결론을 얻 었다.

    지하공간의 실내 라돈 평균 농도는 51.70 Bq/m3, 지 상 1층의 실내 라돈 평균 농도는 38.73 Bq/m3로 나타 나 실내 라돈 농도는 지하 공간에서 높게 나타났으며, 지질 특성에 따른 차이는 나타나지 않았다.

    지하 공간의 존재 여부에 따른 실내 라돈 농도는 지 하 공간 존재 시 지상 1층의 실내 라돈 농도가 37.25 Bq/m3, 지하 공간이 존재하지 않을 시 47.94 Bq/ m3로 나타나 지하공간이 존재하지 않는 경우 실내 라 돈 농도가 높았다.

    건축년도에 따라서는 30년 이상 된 건축물의 평균 실내 라돈 농도가 87.26 Bq/m3으로 나타나 30년 미만 인 건축물에 비하여 유의하게 높은 실내 라돈 농도를 나타내었으며, 시설 이용 특성별 실내 라돈 농도는 유 의한 차이가 나타나지 않았다.

    같은 건축물의 같은 층에서도 밀폐된 공간의 실내 라돈 농도는 106 Bq/m3, 밀폐되지 않은 공간의 실내 라돈 농도는 24 Bq/m3로 밀폐된 공간의 실내 라돈 농 도가 그렇지 않은 경우 보다 4.4배 높게 나타났다. 또 한, 공간특성에 따른 실내 라돈 농도는 밀폐된 공간에 서 64.76 Bq/m3로 열린 공간과 활동 공간에 비하여 높 은 결과를 나타냈다.

    라돈은 공기보다 약 9배 무거운 특성을 가지고 있어 환기를 수행하지 않으면 바닥에 가라앉아 실내 공기에 축적되는 특성을 지니고 있으며 환기를 수행하면 쉽게 저감할 수 있다. 본 연구에서는 밀폐된 공간에서 실내 라돈 농도가 높게 나타났다. 특히 실내공기질 권고기준 을 초과한 시설 조사의 경우, 같은 지점에서 환풍기 가 동 유무에 따라 실내 라돈 농도가 현저히 달라지는 것 을 확인하여 환기의 중요성을 보여주었다. 30년 이상 오래된 건물과 환기시설이 갖추어지지 않은 지하 밀폐 공간 등에서 정기적인 환기가 필요하다는 것을 확인하 였다. 수장고와 기계실 등은 시설의 특성을 고려하여 습기를 제거한 상시 환기시설을 보강하는 등 향후 실 내 라돈의 저감을 위해서는 효율적인 환기 대책이 필 요할 것으로 판단된다.

    감사의 글

    본 연구는 2018년 환경부 환경분야 시험검사의 국제 적 적합성 기반구축사업과 광주광역시 보건환경연구원 연구역량강화 사업의 지원으로 수행하였습니다.

    Figure

    JOIE-18-2-177_F1.gif

    Distribution of indoor radon concentration in 56 multitude-use facilities of Gwangju area from December 2017 to June 2018.

    JOIE-18-2-177_F2.gif

    Comparison of indoor radon concentration in A site by floor and operating ventilation system.

    JOIE-18-2-177_F3.gif

    Comparison of Indoor radon concentration by spatial feature on Basement(A) and Ground Floor (B) of the B site.

    Table

    Comparison of indoor radon concentration by underground space or 1st floor space (Unit: Bq/m3)

    Comparison of indoor radon concentration by geological features (Unit: Bq/m3)

    Comparison of indoor radon concentration of 1st floor space according to the presence or absence of underground space (Unit: Bq/m3)

    Comparison of indoor radon concentration by construction year (Unit: Bq/m3)

    Comparison of indoor radon concentration by facility-using features (Unit: Bq/m3)

    Comparison of indoor radon concentration by spatial feature (Unit: Bq/m3)

    Reference

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