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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.17 No.4 pp.355-361
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2018.17.4.355

Assessment of the level and identification of airborne molds by the type of water damage in housing in Korea

Ju Yeong Lee1, Eun Seol Hwang1, Jeong-Sub Lee1*, Myunghee Kwon1, Hyen Mi Chung1, SungChul Seo2
1Indoor Environment and Noise Research Division, Environmental Infrastructure Research Department, National Institute of Environmental Research
2Department of Environmental Health and Safety, College of Health Industry, Eulji University, South Korea
Corresponding author Tel :+82-32-560-8307 E-mail :ljsrex@korea.kr
31/10/2018 04/12/2018 12/12/2018

Abstract


Mold grows more easily when humidity is higher in indoor spaces, and as such is found more often on wetted areas in housing such as walls, toilets, kitchens, and poorly managed spaces. However, there have been few studies that have specifically assessed the level of mold in the indoor spaces of water-damaged housing in the Republic of Korea. We investigated the levels of airborne mold according to the characteristics of water damage types and explored the correlation between the distribution of mold genera and the characteristics of households. Samplings were performed from January 2016 to June 2018 in 97 housing units with water leakage or condensation, or a history of flooding, and in 61 general housing units in the metropolitan and Busan area, respectively. Airborne mold was collected on MEA (Malt extract agar) at flow rate of 100 L/min for 1 min. After collection, the samples were incubated at 25°C for 120 hours. The cultured samples were counted and corrected using a positive hole conversion table. The samples were then analyzed by single colony culture, DNA extraction, gene amplification, and sequencing. By type of housing, concentrations of airborne mold were highest in flooded housing, followed by water-leaked or highly condensed housings, and then general housing. In more than 50% of water-damaged housing, the level of airborne mold exceeded the guideline of Korea’s Ministry of Environment (500 CFU/m3). Of particular concern was the fact that the I/O ratio of water-damaged housing was greater than 1, which could indicate that mold damage may occur indoors. The distribution patterns of the fungal species were as follows: Penicillium spp., Cladosporium spp. (14%), Aspergillus spp. (13%) and Alternaria spp. (3%), but significant differences of their levels in indoor spaces were not found. Our findings indicate that high levels of mold damage were found in housing with water damage, and Aspergillus flavus and Penicillium brevicompactum were more dominant in housing with high water activity. Comprehensive management of flooded or water-damaged housing is necessary to reduce fungal exposure.



국내 주택에서 물 피해 유형에 따른 부유곰팡이 농도 수준 평가 및 동정 분석

이 주영1, 황 은설1, 이 정섭1*, 권 명희1, 정 현미1, 서 성철2
1국립환경과학원 생활환경연구과
2을지대학교 보건환경안전학과

초록


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

    1. 서 론

    국립환경과학원(2009)에 따르면 2000년대 들어 알레 르기비염, 천식, 아토피피부염 등의 환경성질환 유병률 이 매년 높아지고 있으며, 이로 인한 사회적 질병부담 의 규모도 크게 증가하였다. 하루 시간 중 80% 이상을 실내에서 보내고 있는 일반국민들에게 실내환경 오염에 따른 건강영향은 점점 악화되고 있다(Kim et al., 2005).

    환경부 등의 중앙정부와 지방정부는 실내공기질 관 리의 중요성을 인식, 관련 법규 개정, 지속적인 모니터 링 실시를 통한 건강영향을 최소화하는 노력을 기울이 고 있다. 하지만 대부분의 실내오염 물질 관리 대책 및 연구는 미세먼지, VOC, 라돈 등의 물리·화학적 유해 인자에 집중되고 있어, 세균, 곰팡이 등의 생물학적 유 해인자 노출에 대한 관심과 대책은 매우 미약한 수준 이다(Kim et al., 2011). 특히 곰팡이는 천식 등을 발생 시키고, 악화시키는 중요한 위험인자로 보고하고 있으 며(WHO, 2009), 미국 EPA에서는 라돈과 더불어 학교, 공공건물 등에서 중요하게 관리하는 위해요인으로 규 정하고 있는 실정이다.

    미국의 국립 의학연구소(Institute of Medicine, National Academy)에서 발표한 곰팡이 노출에 의한 주 요한 건강영향은 알레르기증상, 감염, 독성 영향으로 구분되어진다. 환경노출 측면에서의 건강영향은 호흡 기를 통한 알레르기질환이 가장 클 것으로 여기진다. 이러한 이유로 일반인이 곰팡이에 노출될 경우 코 막 힘, 눈 가려움증, 호흡곤란, 피부자극 같은 증상이 나타 날 수 있다(Lee, 1998). 알레르기가 있는 사람과 만성 호흡기 질환이 있는 사람은 일반인에 비해 천식, 아토 피 피부염 등과 같은 질환 증상이 더 심하게 나타날 수 있다(Clark et al., 2004). 특히 장기이식환자, 항암치료 중인 사람과 같이 면역체계가 약해진 사람들과 만성 폐질환을 갖고 있는 사람은 알레르기 반응 이외에 폐 에 곰팡이가 자라서 유발되는 아스페르길루스증과 같 은 질병을 유발할 수 있다. 그 외에 곰팡이에서 발생하 는 냄새(Mold VOC)에 만성노출 될 경우 구토, 소화불 량, 머리 아픔 등의 증상을 보이는 Sick Building Syndrome과 밀접한 관계가 있는 것으로 보고되고 있다.

    부유곰팡이는 실내 습도가 높을수록 쉽게 번식하고, 실내에서는 습한 벽면, 화장실, 주방 관리가 원활하지 않은 구석진 공간 등에 많이 발생한다. 습기가 많은 곳 에서는 무기질성분이 먼지와 함께 Aspergillus fumigatusAspergilus versiolor 등을 성장시킬 수 있다고 보고되고 있으나, 주거공간에 대한 실내 곰팡이 종에 대한 연구가 매우 미미한 실정이다(Choi et al., 2017). 따라서 본 연구는 주택의 특성을 물 피해 유형별로 구 분하여 부유곰팡이 오염도 및 속 분포, 조사대상 가구 의 환경적 특성과의 상관성을 알아보고자 하였다. 부유 곰팡이 피해정도가 높은 주택의 곰팡이 속 분포와 부 유곰팡이 농도와 가구 특성 등과의 상관성 여부를 알 아보고자 수행 하였다.

    2. 대상 및 방법

    2.1 연구대상

    본 연구에서는 수도권지역 및 부산 지역 소재 일반 주택과 누수·결로가 있는 주택 및 침수피해 주택 158 세대를 선정하였다. 주택 내 곰팡이 오염도 조사는 2016년 1월부터 2018년 6월까지 실시하였으며, 시료채 취는 1~10월에 실시하였다. 시료채취 오염물질은 부유 곰팡이, 부유세균, 미세먼지(PM10, PM2.5)를 대상으로 하였으며, 온·습도 측정과 함께 채취하였다.

    2.2 연구방법

    총부유곰팡이는 실내공기질 공정시험방법의 충돌법 을 이용하였으며, Merck사의 MAS-100 (Germany)을 이용하여 100 L/min으로 1분 동안 MEA (Malt extract agar) 배지에 채취 하였다. 채취 후 25°C에서 120시간 동안 배양하였으며, 배양된 시료는 집락수를 계수하여 positive hole conversion table을 이용하여 집락수를 보 정한 후, 공기의 단위 체적 당 균수(CFU/m3, Colony Forming Unit)로 산출하였다. 그 후 시료는 단일콜로니 배양, DNA 추출, 유전자증폭반응, 염기서열분석의 과 정으로 분석하였다.

    단일콜로니 배양 단계는 대상주택에서 채취하여 배 양 후 생성된 콜로니 중 특이하거나 빈도수가 높은 콜 로니를 선택하여 멸균된 날(blade)를 이용, 콜로니의 일부분을 세포증식을 위해 새로운 배양접시에 옮겨 세 포의 대를 계속 이어서 단일 콜로니를 배양하였다.

    DNA 추출 단계는 배양된 단일콜로 균체를 멸균된 날(blade)로 긁어 2 mL 극저온용 튜브(cryogenic tube) 에 0.3 g 옮긴 후, TSE (Tris/Sucrose/EDTA) buffer 300 μL를 첨가 후, 전동드릴에 멸균 된 스테인레스 봉 을 장착하여 얼음 속에서 2분간 파쇄, 1분 식힘을 2회 반복하였다. 파쇄가 끝나면 3M sodium acetate 150 μL 를 첨가 후 300 μL의 페놀(phenol)을 넣어 13,000 rpm 으로 4°C에서 10분간 원심분리 하였다. 원심분리가 끝 난 후, 상층액 200 μL와 동량의 아이소프로판올(isopropanol) 을 넣고 실온에서 20분간 반응시켰다. 반응이 끝나면, 4°C에서 13,000 rpm로 10분간 원심분리한 후, DNA pellet 을 남기고 상층액을 제거하였다. 70% 에 탄올 1 mL을 넣고 13,000 rpm으로 원심분리한 후 다 시 상층액을 제거하고 상온에서 DNA pellet을 건조시 켰다. 에탄올이 다 건조되면 pH 8.0 TE (10 mM Tris- HCl/1 mM EDTA·Na2) buffer 50 μL를 넣고 냉동보관 하였다.

    유전자증폭반응 단계는 중합효소연쇄반응기(DNA thermal cycler, Applied Biosystems)를 이용하였다. 프 라이머(Primer)는 ITS region의 primer인 ITS5F (5'- GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3), ITS4R (5'- TCCTCCGCTTATTGATATGC-3)을 사용하였다(Innis et al., 1990). PCR mixture는 총 20 μL로 EmeraldAmp GT (RR310A, TaKaRa)를 이용하여 1 μL의 template, 1 μL의 각 프라이머와 멸균 증류수를 첨가하였다. 유전 자 증폭은 Table 1과 같이 실시하였다. 증폭된 PCR 산 물은 maker는 100-bp를 사용하여 1% ethidium bromide stained agarose gel에서 100 V로 전기영동하여 560 bp 크기의 단편을 확인 후, PCR purification (NAVIGEN, PC250KI) kit를 이용하여 PCR 산물을 정 제하였다. 정제한 시료는 분석의뢰(Macrogen 사) 하여 염기서열분석을 실시하였다.

    염기서열분석 단계에서는 앞서 정제한 PCR 산물의 결과를 미국 국립생물공학정보센터(NCBI, National Center for Biotechnology Information) 데이터베이스에 서 제공한 유전자위치정보 검색(BLAST search) 프로 그램을 이용하여 99% 이상의 유사성을 가진 동정 결 과를 확인하였다.

    시료채취 시 실내·외 발생여부 등 환경조건을 측정 하였으며, 설문조사를 통해 주택유형, 건축년도, 곰팡 이 발생여부 등 조사하였다.

    미세먼지는 LD-5(Sibata, Japan)를 이용하여 광산란 방식으로 측정하였으며(Flow rate, 1.7 L/min), 측정 전 Background와 산란판 보정 후 1분 간격으로 60분간 채 취한 후, 60분간 평균 농도로 계산하였다. 온·습도계 는 Trermo recorder TR-72wf (T&D corporation, Japan) 를 이용하여, 1분 간격으로 60분간 저장 후, 60분간 평 균으로 계산하였다.

    2.3 통계 분석

    부유곰팡이 농도를 물 피해 여부에 따른 주택 유형 별 비교하기 위하여 일원배치분석분석(ANOVA)을 수 행하였다. 또한 부유곰팡이 농도와 관련된 각각의 연속 형 변수 간의 상관분석을 위하여 Pearsons correlation coefficient를 산출하였다. 통계 프로그램은 SPSS Version 20 (IBM SPSS, USA)을 사용하였으며, 95% 신뢰 수준 하에서 통계적 유의성을 검정하였다.

    3. 연구결과

    3.1 주택의 물 피해 유형별 생활환경 특성

    누수/결로 및 침수 주택은 대부분 연립 또는 단독주 택의 주거형태를 보이고 있으며, 거주면적 20평 이하 의 주택 점유율이 높으며, 20년 이상의 노후 주택의 비중이 높음을 알 수 있었다(Fig. 1). 일반주택에 비해 거주기간은 긴 반면, 습도 조절에 필요한 에어컨의 보 유 비율은 낮아 일반주택에 비해 곰팡이의 증식에 유 리한 환경에 놓여 있는 것으로 나타났다. 그러나 미세 먼지, 온·습도 등 환경특성은 주택유형별 차이는 없 었다.

    3.2 주택 유형별 곰팡이 노출수준

    주택유형별 실내공기 중 총 부유곰팡이의 농도는 침 수주택 > 누수/결로 주택 > 일반주택 순이었으며, 권고 기준(500 CFU/m3) 초과율은, 침수주택 55%, 누수/결로 주택 50%, 일반주택 21%로 측정되었다. 실내오염물질 의 실내·외 농도비(I/O ratio)는 Table 2에 나타내었으 며, 일반주택의 I/O ratio는 0.7인 반면, 침수주택과 누 수·결로 주택은 1.0 이상으로 나타나 실내에 곰팡이 오염원이 있음을 알 수 있었다. 장마 전/후의 부유곰팡 이 농도 증가율은 침수주택(1.5배), 누수·결로 주택 (1.2배), 일반주택(2.3배) 증가하였고, 주택유형에 관계 없이 증가하는 경향을 알 수 있었다. 특히, 일반주택에 서의 증가율이 상대적으로 다른 주택유형에 비해 높은 결과를 보이고 있는데, 이는 실외 농도변화에 따라 실 내 농도가 영향을 받은 것으로 보인다.

    3.3 주택 유형별 부유곰팡이 속 분포 특성

    대상주택의 실내공기 중 부유곰팡이 동정 결과, 총 727개 균주를 분리하였으며, 동정은 87.9% 이루어졌으 며, 총 50 속(Genera)이 검출되었다. 실내의 경우 주로 Penicillium 속(27%), Cladosporium 속(14%), Aspergillus 속(13%), Alternaria 속(3%) 순의 분포를 나타냈으 며, 주요 검출 종은 물 피해 여부와 관계없이 주택유형 별로 유사한 패턴을 보이고 있어, 곰팡이 속 분포는 외 기의 영향이 큰 것으로 판단되었다. Fig. 2

    3.4 부유곰팡이와 환경인자와의 상관관계

    대상 주택의 부유 곰팡이 농도와 거주 면적, 건물연 식, 거주 기간, 에어컨 유무, 지상면 위치 등 환경요인 과의 상관성을 비교하였다. 그 결과 물 피해가 있는 침 수 주택과 누수/결로 주택의 경우 거주 면적이 20평 이 하이고, 건물연식이 오래 될수록, 거주 기간이 길수록, 에어컨 미보유시, 지하 또는 반지하에 위치했을 때 부 유 곰팡이 농도가 높게 나타났다. 그러나 일반 주택의 경우 거주 면적, 지상면 위치는 부유 곰팡이 농도와 상 관관계가 유의미하지 않았다(Table 4). Table 3

    4. 고 찰

    본 연구에 따라 158세대의 부유곰팡이 오염도를 조 사한 결과 부유곰팡이 오염도는 일반주택 193 CFU/m3 로 실내공기질관리법의 다중이용시설 권고기준(500 CFU/m3) 이내였으나, 누수/결로 및 침수주택은 505 CFU/m3, 555 CFU/m3를 나타내 곰팡이 오염이 다소 기준 이상인 것으로 조사되었다. 하절기 강수의 집중에 따른 높은 습도(Moon and Yoon, 2010), 공동주택에서 의 누수 및 결로 발생 등은 우리나라에서 진균 발생 위 험을 증가시키는 주된 요인들이다. 본 연구에서도 습기 피해를 받은 주택의 50% 이상이 부유 곰팡이 농도가 기준을 초과하였다. 부유곰팡이 농도는 주택유형에 관 계없이 장마 이후 증가하는 경향을 보이고 있어 수분 등 환경 변화에 따라 곰팡이 성장속도 차이로 인한 영 향으로 판단된다.Fig. 3

    부유곰팡이는 일반적으로 실외 농도변화에 따라 실 내 농도가 영향을 받는다(Bang et al., 2016). 그러나 본 연구 결과와 같이 침수와 같이 특별한 이벤트가 있 는 경우 실내·외 농도비를 살펴보면 I/O ratio는 1을 초과하여 물 피해나 곰팡이 피해가 있는 주택일수록 실내에 오염원이 있음을 알 수 있었다.Fig. 4

    이번 조사결과, 실내에서 검출되는 주요 부유 곰팡 이는 Penicillium 속(27%), Cladosporium 속(14%), Aspergillus 속(13%), Alternaria 속(3%) 순으로 나타났 다. 이는 스코틀랜드의 47세대를 조사한 결과, 가장 많 이 발생되는 속은 Penicillium 속으로 측정세대의 91% 에서 발견되었고, Cladosporium 속(89%), Aspergillus 속(75%) 등으로 검출되었다는 보고와 유사하였다 (Hunter et al., 1988). 호주 주택은 Cladosporium, Curvularia, Alternaria, Fusarium, Penicillium 의 주로 검 출되었다(Hargreaves et al., 2003). 미국 주택의 실내는 Cladosporium, Penicillium, Aspergillus가 각각 86%, 80%, 62%에서 검출되었고, 실외는 각각 92%, 77%, 49%로 검출된 것과 같이 Cladosporium은 실외에 가장 많이 분포하는 속임을 알 수 있다고 하였다(Shelton et al., 2002). 본 연구에서 주요 검출종의 실내·외 비교시 실내의 경우 Penicillium 속과 Aspergillus 속은 증가한 반면 Cladosporium 속과 Alternaria 속이 감소하였다. 그러나 곰팡이 종의 분포패턴은 주택 유형별로는 큰 차이를 보이지 않았다.

    연구에 따르면 건물의 노화, 좁은 공간 면적, 담배연 기, 환기 등 주거 환경 요인에 의해 실내 부유 곰팡이 농도를 높일 수 있다(Cho et al., 2013). 본 연구도 일 반주택의 경우 기존 연구 내용과 유사하게 건물의 노 화, 긴 거주 기간 등은 부유 곰팡이 농도에 영향을 미 쳤으며, 침수주택 및 누수/결로 주택은 이러한 환경 요 인 더욱 민감하게 반응하였다.

    5. 결 론

    주택유형에 따른 부유곰팡이 농도는 침수주택 > 누 수/결로 주택 > 일반주택 순이었으며, 권고기준(500 CFU/m3) 초과율은 침수주택 55%, 누수/결로 주택 50%, 일반주택 21%로 나타났다. 특히 물 피해가 있는 주택의 I/O Ratio가 1 이상으로 부유곰팡이 농도의 상 당부분이 실내오염원에 영향을 받는 것으로 나타났다. 부유곰팡이의 속 분포특성은 주택유형에 상관없이 검 출 속이 유사한 패턴을 보이고 있었으며, 부유곰팡이는 외기의 영향이 큰 것으로 나타났다. 물 피해 주택 실내 에서는 Aspergillus flavus, Penicillium brevicompactum 등 수분활성도가 높은 속 들이 검출되었다.

    본 연구의 결과는 국내 물피해 주택 유형별 곰팡이 노출 수준에 대한 평가 결과를 제공한 것으로 향후 다 중이용시설 뿐만 아니라 일반 가정에서도의 곰팡이 관 련 대책 마련 등의 기초 자료로 활용 될 수 있을 것으 로 기대된다. 특히 건축년도에 다른 부유 곰팡이 농도 변화와의 관련성은 향후 곰팡이 노출 관련 영향 최소 화 및 일반 가정에서의 관리면에서 활용성이 높을 것 으로 여겨진다.

    감사의 글

    본 논문은 국립환경과학원의 (NIER-RP2017-177) 지원을 받아 수행하였습니다.

    Figure

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    Features of residential housings investigated in this study.

    JOIE-17-355_F2.gif

    The levels of PMs, temperature, and humidity by types of water damage in housing.

    JOIE-17-355_F3.gif

    The change of concentrations of airborne mold before and after the rainy season in 2016-2018.

    JOIE-17-355_F4.gif

    Detection frequency of mold genus in indoor air by type of water damage in housing (unit : %).

    Table

    PCR conditions for the amplification of mold ITS DNA

    Mold concentration in indoor air of the investigated housing

    Detection frequency of mold genus in indoor and outdoor air by type of water damage in housing (unit : %)

    Correlation between airborne mold concentration and environmental factors

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