1. 서 론
1.1. 연구 배경
1.2. 연구 범위
2. 연구 방법
2.1. 연구대상 및 기간
2.2. 측정 및 분석 방법
2.3. 실내공기질 특성 분석
2.4. 위해성평가
3. 연구결과
3.1. 실내공기질 특성
3.2. 위해성평가 결과
4. 논 의
5. 결 론
1. 서 론
1.1. 연구 배경
기후변화로 인한 폭염, 한파 및 고농도 미세먼지 발생 빈도가 증가하면서 실외 활동이 제한되는 사례가 늘고 있으며, 최근에는 실내 환경의 건강 영향에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다(Intergovernmental Panel on Climate Change [IPCC], 2021). 실내공기질(Indoor Air Quality, IAQ)은 건축자재, 가구, 마감재 등 내부 발생원과 환기 조건 및 외기 유입 등에 의해 결정되며, 오염물질이 실내에 축적될 가능성이 존재한다(World Health Organization [WHO], 2010). 실내 이용 시간이 긴 환경에서는 저농도 오염물질이라 하더라도 만성 노출로 이어질 수 있어 건강 위해성 평가의 중요성이 강조된다. 이러한 영향은 어린이, 노인, 환자 등 민감계층에서 더욱 크게 나타날 수 있다. 민감계층은 단위 체중당 호흡량이 높거나 면역 기능이 미성숙 또는 저하된 특성으로 인해 동일 농도에 노출되더라도 상대적으로 높은 건강 위험이 발생할 가능성이 있다(U.S. Environmental Protection Agency [U.S. EPA], 2019).
다양한 실내 오염물질 중에서도 폼알데하이드(Formaldehyde, HCHO)는 건축자재 및 접착제 등에서 방출되는 대표적인 휘발성 유기화합물로 실내에서 빈번하게 검출된다(Salthammer, Mentese, & Marutzky, 2010). 국제암연구소(International Agency for Research on Cancer, IARC)는 폼알데하이드를 인체 발암물질(Group 1)로 분류하고 있으며(International Agency for Research on Cancer [IARC], 2006), 저농도라도 장기간 노출될 경우 호흡기 자극 및 천식 악화 등 건강 영향이 보고된 바 있어 관리 필요성이 높다(Salthammer et al., 2010). 환경보건 분야에서는 실내 환경 오염물질의 노출 특성과 건강영향을 평가하기 위한 연구가 꾸준히 수행되어 왔으며, 이러한 연구 축적을 바탕으로 2001년 「실내 공기 오염물질의 위해성평가 지침서」가 제정되었다. 이후 위해성평가에 관한 매체 및 대상별 지침이 지속적으로 개정·보완되면서 실내 환경 오염물질의 위해성평가 체계가 마련되어 왔다.
국내 선행연구는 어린이 주요 활동 공간의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs) 위해성평가(Yang et al., 2010)나 의료시설의 실내공기질 특성과 건강위해성평가(Kim et al., 2013) 등 단일 시설군 중심의 분석에서, 점차 소규모 민감시설 전반을 포함하는 평가로 확대되었다(Shin, Park, Kim, Ji, & Kim, 2018), 최근에는 울산(Kim, 2019) 및 서울(Park et al., 2023) 등의 사례에서 보듯, 산후조리원과 노인요양시설을 아우르는 민감계층 이용시설 전반에 대해 폼알데하이드 노출 위해성을 정량적으로 진단하는 연구(Son, Yoo, Kim, Yoo, & Jung, 2023)등과 같이 시설 유형과 이용 특성을 함께 고려하는 연구가 꾸준히 보고되고 있다. 이러한 연구들은 실내공기질을 단순히 관리기준 충족 여부에만 한정하지 않고 시설 유형과 이용 특성을 고려한 노출 평가 및 건강위해성 분석으로 연구 범위가 확대되고 있음을 보여준다.
인체 노출 기반 건강위해성평가는 일반적으로 결정론적(Deterministic) 접근과 확률론적(Probabilistic) 접근으로 구분된다(U.S. Environmental Protection Agency [U.S. EPA], 1989). 결정론적 위해성평가는 오염물질 농도, 체중, 체류시간, 노출빈도 등 입력변수에 대해 평균값 또는 보수적 상한값과 같은 단일 점추정치(point estimate)를 적용하여 위해도를 산정하는 방법이다. 이러한 접근은 계산 구조가 명확하고 규제 의사결정에 활용하기 용이하다는 장점이 있어, 환경보건 분야에서 오랫동안 표준적인 위해성평가 방법으로 활용되어 왔다(National Research Council [NRC], 1994; U.S. EPA, 1989). 그러나 점추정치 기반 방법은 인구집단 내 개인 간 변동성(variability)과 자료의 불확실성(uncertainty)을 충분히 반영하지 못한다는 한계가 지적되어 왔다(Morgan & Henrion, 1990; NRC, 1994). 이에 따라 입력변수를 단일값이 아닌 확률분포로 설정하고, 몬테카를로(Monte Carlo) 시뮬레이션을 통해 반복 계산을 수행하여 위해도의 분포를 도출하는 확률론적 위해성평가 방법이 제안 및 발전되었다(U.S. EPA, 1997a, 2001). 확률론적 접근은 노출 변수의 분포 특성을 반영함으로써 평균값뿐만 아니라 상위 90 ~ 95 백분위수 등 고노출 수준의 위해도를 동시에 평가할 수 있으며, 정책적 의사결정에서 보호 대상 집단을 보다 명확히 설정하는데 유용하다(Cullen & Frey, 1999; U.S. EPA, 2001). EPA는 확률론적 분석의 적용 원칙과 절차를 공식 지침으로 제시하고 있으며, 결정론적 평가와 확률론적 평가가 상호 보완적으로 활용될 필요가 있음을 제시하고 있다(U.S. EPA, 1997a; U.S. EPA, 1997b). 따라서 결정론적 평가는 대표값 기반의 위해 수준을 평가하는 데 유용하며, 확률론적 평가는 노출 조건의 분포 특성과 상위 노출 수준에서의 위해 가능성을 정량적으로 제시하는 데 장점이 있다. 두 방법은 상호 대체 관계라기보다 평가 목적에 따라 병행 적용되는 보완적 접근으로 이해할 수 있다(NRC, 1994; U.S. EPA, 1997b, 2001).
1.2. 연구 범위
본 연구에서는 광주지역 민감계층 이용 다중이용시설을 대상으로 실내공기질 특성을 분석하고, 시설 유형별 폼알데하이드 농도 자료를 활용하여 이용자와 근로자로 구분한 건강위해성평가를 수행하였다. 특히 평균농도(Central Tendency Exposure, CTE)와 상위 95백분위수(Reasonable Maximum Exposure, RME) 시나리오 기반 결정론적 평가와 입력변수 분포를 반영한 확률론적 평가를 병행하여 위해도 수준과 분포 특성을 제시함으로써, 시설 유형 및 이용 특성에 따른 건강위해도의 차이를 정량적으로 비교하고자 하였다. 이를 통해 민감계층 이용시설의 실내공기질 관리 및 건강위해 저감 방안 마련에 기초자료를 제공하고자 한다.
2. 연구 방법
2.1. 연구대상 및 기간
본 연구는 2020년 1월부터 2024년 12월까지 5년간 「다중이용시설 등의 실내공기질 관리법」에 따라 광주지역 다중이용시설 실내공기질 측정자료 중 어린이, 노인, 산모, 환자 등 민감계층이 주로 이용하는 시설을 중심으로 총 400개소를 선정하였다. 대상시설은 어린이집 179개소, 의료기관 162개소, 노인요양시설 51개소, 산후조리원 8개소로 구성되었다. 분석에는「다중이용시설 등의 실내공기질 관리법」에서 제시하는 유지기준 항목인 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5), 이산화탄소(CO2), 폼알데하이드(HCHO), 총부유세균(TAB), 일산화탄소(CO)와 온·습도 측정 데이터를 활용하였다.
2.2. 측정 및 분석 방법
실내공기질 측정은 환경부의 「실내공기질 공정시험기준」에 준하여 수행하였다. 측정 지점은 시설 내 오염도를 대표할 수 있고 이용자가 밀집하는 곳을 선정하였으며, 각 시설당 2개 지점 이상에서 측정하였다. 시료채취 장치는 바닥면으로부터 1.2 ~ 1.5 m 높이에 설치하였고, 벽면 및 천장으로부터 1 m 이상 이격된 위치에 배치하였다. 각 오염물질별 세부 시료채취 조건 및 사용 장비는 Table 1에 나타내었다. 입자상 물질은(PM10, PM2.5) 중량법을 적용하여 측정하였다. 시료채취에는 소용량 공기채취기(Minivol TAS, Airmetrics, USA)와 Pallflex membrane filter(47 mm, Pall corp., USA)를 사용하였으며, 5 L/min의 유량으로 24시간 동안 공기를 흡인하여 시료를 포집하였다. 포집된 필터는 채취전과 동일한 조건에서 항온·항습 상태의 데시게이터 내에 24시간 이상 보관한 후, 1 µg 까지 측정 가능한 Micro Balance(CP2P-F, Sartorius, Germany)로 필터 무게를 측정하고 중량 농도를 산출하였다. 이산화탄소 및 일산화탄소는 자동측정기(CO12MM, Environment S.A., France)를 사용하여 비분산적외선법(NDIR)으로 연속 측정하였다. 측정 전 제로가스 및 스팬가스로 교정 및 기기 안정화 과정을 수행하여 정확도를 확보하였으며, 측정된 자료는 1시간 평균값으로 하여 분석에 활용하였다. 총부유세균은 충돌법(Impacter)을 적용한 부유세균 포집장치(MAS 100, Merck, USA)를 사용하였다. 시료 채취 전 교차 오염을 방지하기 위해 장치의 덮개와 내부를 70% 에탄올로 소독한 후 완전히 건조시켰다. 배지는 TSA(Tryptic soy agar)를 사용하였으며, 100 L/min으로 1회당 250 L의 공기를 채취하였다. 채취는 20분 이상의 간격을 두고 3회 반복 수행하였다. 포집된 배지는 36°C에서 48시간 동안 배양 후 형성된 집락(colony)을 계수하였다. 최종 농도는 계수된 집락 수를 포집한 공기량(m3)으로 나누어 CFU/m3로 환산하였으며, 3회 측정값의 평균을 산출하였다. 폼알데하이드는 2,4-DNPH 카트리지(Supelco, USA)와 소용량 펌프(MP-Σ100, Sibata, Japan)를 이용하여 포집하였다. 오존에 의한 간섭을 최소화하기 위하여 요오드화칼륨(KI) 오존 스크러버(Supelco, USA)를 카트리지 전단에 장착하였으며, 1.0 L/min의 유량으로 30분간 2회 연속 시료를 채취하였다. 포집이 완료된 카트리지는 자외선 노출을 방지하기 위해 알루미늄 파우치에 개별 밀봉하여 분석 전까지 4°C 이하에서 냉장 보관하였다. 전처리는 아세토나이트릴 5 mL를 사용하여 폼알데하이드-DNPH 유도체를 용출한 후, 고성능액체크로마토그래피(HPLC, Waters Acquity ARC, USA)를 이용하여 정량 분석하였다.
Table 1
Sampling and analyzing conditions of indoor air pollutants
2.3. 실내공기질 특성 분석
통계 분석은 Microsoft Excel과 Python 3.11.7을 이용하여 수행하였다. 측정자료는 어린이집, 의료기관, 노인요양시설, 산후조리원으로 분류하여 오염물질 농도의 평균, 표준편차 등 기술통계량을 산출하였다. 또한 측정 항목 간 상관성을 파악하기 위해 상관성 분석을 수행하여 오염물질 간 연관성을 정량적으로 평가하였다. 시설 유형 및 계절별 농도 분포 특성을 비교하기 위해 상자그림(Box plot)을 작성하여 자료를 시각화하였으며, 이를 바탕으로 시설 운영 특성과 계절적 요인에 따른 오염물질 농도 차이를 해석하였다.
2.4. 위해성평가
본 연구의 인체 위해성평가는 U.S. EPA 위해성평가 체계(유해성 확인–노출평가–용량-반응평가–위해도 결정)에 따라 수행하였다(U.S. EPA, 2001). 위해성평가는 결정론적 방법과 확률론적 방법을 병행하여 대표값 기반 위해도와 입력변수의 분포를 반영한 위해도 범위를 함께 산출하였다.
2.4.1 노출평가
폼알데하이드는 실내 환경에서 건축자재, 가구, 접착제 등으로부터 방출되어 주로 공기 중에 존재한다. 일반 인구집단에 대한 주요 노출 경로는 호흡을 통한 흡입으로 알려져 있으며, 경구 및 피부 노출에 의한 기여도는 상대적으로 미미한 것으로 보고되고 있다(IARC, 2006; WHO, 2010). 따라서 본 연구에서는 흡입 노출 경로만을 고려하여 위해성평가를 수행하였다. 또한 노출양상의 차이를 고려하여 노출집단을 시설 이용자(user)와 근로자(worker)로 구분하였다. 이용자는 어린이, 노인, 산모 등 시설 내 체류가 상대적으로 긴 민감계층을 포함하고, 근로자는 근무시간 동안 반복적으로 노출되는 직업적 노출집단으로 설정하였다.
2.4.2 노출 시나리오 및 입력 변수 설정
결정론적 위해성평가에서는 각 입력변수에 단일 대표값을 적용하였다. 폼알데하이드 농도는 시설 유형별 실측자료를 바탕으로 평균농도(CTE)와 상위 95백분위수(RME)를 산정하여 각각 일반적 노출 조건과 보수적 노출 조건을 대표하도록 설정하였다(Salthammer et al., 2010; U.S. EPA, 2001). 이를 통해 시설 유형 및 노출집단별 건강위해도의 대표값을 산출하였다. 호흡률(Inhalation Rate, IR), 체중(Body Weight, BW), 평균수명(Lifetime, LT) 등 노출계수는 국립환경과학원(National Institute of Environmental Research [NIER])의 「한국인의 노출계수 핸드북」(NIER, 2019a) 및 「한국 어린이의 노출계수 핸드북」(NIER, 2019b)의 대표값을 참고하여 적용하였다. 노출시간(Exposure Time, ET), 노출빈도(Exposure Frequency, EF), 노출기간(Exposure Duration, ED)은 시설 유형별 이용 특성을 반영하여 설정하였다. 확률론적 위해성평가에서는 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하여 입력변수의 변동성을 반영하였다(U.S. EPA, 2001). 시설유형 및 이용자·근로자별 노출계수는 Table 2의 노출 시나리오에 따라 설정하였다. 폼알데하이드 농도는 측정자료에 대해 Anderson–Darling 적합도 검정을 수행하여 최적 분포를 선정하였다. 따라서 어린이집, 노인요양시설, 산후조리원의 폼알데하이드 농도는 로그정규분포, 의료기관의 폼알데하이드 농도는 정규분포로 적용하였다. 호흡률과 체중은 U.S. EPA 노출계수 지침을 근거로 정규분포를 적용하였고, 노출빈도는 삼각분포를 적용하였다(U.S. EPA, 2001, 2019). 노출시간, 노출기간, 평균수명은 고정값으로 설정하였다. 평생일일평균노출량(Lifetime Average Daily Dose, LADD)은 U.S. EPA 흡입노출 산정식을 이용하여 계산하였다(U.S. EPA, 2001).
여기서 C는 폼알데하이드 농도(mg/m3), IR은 흡입률(m3/day), ET는 노출시간(hr/day), EF는 노출빈도(day/year), ED는 노출기간(year), BW는 체중(kg), LT는 평균수명(day)을 의미한다.
Table 2
Exposure factors and probability distributions used for deterministic and probabilistic risk assessment by facility type
2.4.3 위해도 결정
건강위해도(Excess Cancer Risk, ECR)는 산출된 평생일일평균노출량에 발암기울기 인자(Cancer Slope Factor, CSF)를 곱하여 산정하였다. 본 연구에서는 결정론적 위해성평가와 확률론적 위해성평가 결과를 동일한 지표(ECR)로 제시하여 시설 유형 및 노출집단 간 비교가 가능하도록 하였다. ECR의 해석 기준은 US EPA 위해성평가 지침에서 제시한 관리 기준을 적용하였다. 일반적으로 ECR이 10–6 이하이면 무시 가능한 수준(de minimis risk), 10–6 초과 10–4 미만이면 관리가 고려되는 수준(acceptable risk range), 10–4 이상이면 관리 필요성이 높은 수준(high concern)으로 해석한다(U.S. EPA, 2001). 결정론적 위해성평가에서는 CTE 및 RME를 적용하여 산정한 ECR을 대표값으로 제시하였다. 이를 통해 평균적 노출 조건과 보수적 노출 조건에서의 건강위해 수준을 비교하였다. 확률론적 위해성평가에서는 설정된 확률분포로부터 무작위 추출(random sampling)을 수행하여 총 100,000회 반복 계산을 실시하였다. 도출된 ECR 분포의 평균(mean) 및 5, 25, 50, 75, 95백분위수를 산출하였다. 또한 몬테카를로 시뮬레이션 결과를 활용하여 각 입력변수가 ECR 산정 결과에 미치는 상대적 기여도를 평가하기 위해 민감도 분석(Sensitivity Analysis)을 수행하였다.
3. 연구결과
3.1. 실내공기질 특성
광주지역 민감계층 이용시설 400개소를 대상으로 측정한 실내공기질 오염물질의 기술통계 분석 결과를 Table 3에 제시하였다. PM10의 평균 농도는 18.5 ± 7.8 µg/m3, PM2.5는 11.4 ± 5.0 µg/m3로 「실내공기질 관리법」유지기준(각각 75 µg/m3, 35 µg/m3 이하) 이내로 나타났다. CO2 또한 평균 582.1 ± 131.6 ppm으로 조사되어, 전반적으로 환기 상태는 유지기준 범위 내에서 관리되고 있는 것으로 해석된다. 폼알데하이드의 평균 농도는 16.5 ± 12.6 µg/m3로 유지 기준(80 ~ 100 µg/m3) 이내였으나, 최대값은 80.3 µg/m3로 일부 시설에서는 기준에 근접한 사례가 확인되었다. TAB의 평균 농도는 209 ± 173 CFU/m3 로 유지기준(800 CFU/m3) 이내였으나, 시설 간 편차가 크게 나타났다. 측정 항목 간 상관성은 스피어만 상관분석(Spearman correlation analysis)으로 평가하였고 결과를 Figure 1에 나타냈다. PM10과 PM2.5는 상관계수 r = 0.85로 강한 양의 상관관계를 보여, 두 입자상 물질의 발생원 및 거동 특성이 유사함을 확인하였다. 폼알데하이드와 실내 온도는 r = 0.34, 습도는 r = 0.32로 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 나타냈는데, 이는 건축자재에서의 폼알데하이드 방출량이 온도와 습도의 영향을 받는다는 기존 연구 결과와 일치한다(Park et al., 2023; Yoo, 2010). 시설 유형 및 계절에 따른 오염물질 농도 분포 특성을 상자그림으로 비교하였으며, 결과는 Figure 2와 Figure 3에 나타냈다. 시설 유형별 폼알데하이드 농도는 산후조리원에서 중앙값과 분포 범위가 가장 높게 나타난 반면, 노인요양시설은 상대적으로 낮은 농도 분포를 보였다. 이러한 결과는 산후조리원의 경우 실내 리모델링에 따른 건축자재 방출과 산모 및 신생아 보호를 위해 상대적으로 높은 실내 온도를 유지하는 운영 특성이 반영된 결과로 해석된다. 반면 노인요양시설은 쾌적한 실내환경 유지를 위한 잦은 환기 특성이 영향을 미친 것으로 판단된다. TAB은 활동량이 많은 어린이집에서 가장 높게 나타났으며, 농도 분포 범위 또한 가장 넓게 나타났다. 또한 CO2의 시설별 상자그림에서도 어린이집의 농도 분포 범위가 넓게 나타난 점을 고려할때 영유아가 밀집되어 활동하는 어린이집의 이용 특성과 환기 조건의 편차가 크게 작용한 결과로 판단된다.
Table 3
Concentrations of indoor air pollutants
| Pollutant |
PM10 (µg/m3) |
PM2.5 (µg/m3) |
CO2 (ppm) |
CO (ppm) |
HCHO (µg/m3) |
TAB* (CFU/m3) |
Temp† (°C) |
Hum‡ (%) |
| Mean | 18.5 | 11.4 | 582.1 | 0.8 | 16.5 | 209 | 24.4 | 53.3 |
| S.D | 7.8 | 5.0 | 131.6 | 0.6 | 12.6 | 173 | 3.0 | 13.7 |
| Min | 4.3 | 1.4 | 232.0 | 0.0 | 0.0 | 4 | 15.2 | 15.6 |
| Max | 59.7 | 34.0 | 1068.0 | 5.1 | 80.3 | 1120 | 33.1 | 89.6 |
계절별 농도 변화를 살펴보면, 폼알데하이드는 온도와 습도가 높은 여름철에 가장 높은 농도 분포를 보였다. PM10과 PM2.5는 황사 등 외부 영향이 큰 봄철에 상대적으로 높게 나타났으며, CO2는 자연 환기가 감소하는 가을 및 겨울철에 증가하는 경향을 보였다. 건강위해성평가의 기초 자료로 활용하기 위해 시설 유형별 폼알데하이드 농도의 기술통계량 산출 결과를 Table 4에 제시하였다. 산후조리원은 평균(CTE) 29.19 ± 20.85 µg/m3로 가장 높았고, 95백분위수(RME)는 65.75 µg/m3로 상대적으로 높은 농도 분포를 보이는 시설유형으로 확인되었다. 산후조리원이 높은 농도를 나타낸 것은 선행연구(Shin et al., 2018; Son et al., 2023)의 결과와 비슷하게 나타났다. 이는 비교적 최근에 이루어진 실내 리모델링의 영향이 잔존하는 상태에서, 산모와 신생아 보호를 위해 실내온도를 높게 유지하는 시설의 운영 특성이 반영된 결과로 해석된다. 의료기관은 평균 18.13 µg/m3, 어린이집은 15.23 µg/m3, 노인요양시설은 13.56 µg/m3로 조사되어, 시설군 중 노인요양시설이 가장 낮은 농도 분포를 보였다. 이러한 경향 역시 선행연구(Son et al., 2023)와 유사하게 나타났으며, 쾌적한 환경을 위해 잦은 환기가 가능한 이용자 특성이 반영된 것으로 판단된다. 평균 농도 수준은 전반적으로 유지기준 범위 내에 존재하였으나, 시설유형 및 계절에 따라 농도 분포의 편차와 상위 노출 구간이 존재하는 분포 특성이 확인되었다. 이러한 결과는 인체 위해성 평가에서 CTE와 RME를 함께 고려해야 할 필요성을 시사한다.
Table 4
Formaldehyde concentration (µg/m3) by facility
| Facility | Number of Facilities |
CTE§ (mean) |
RME|| (95 percentile) | S.D¶ |
| Elderly care facility | 51 | 13.56 | 33.54 | 11.4 |
| Postpartum care center | 8 | 29.19 | 65.75 | 20.85 |
| Childcare daycare centers | 179 | 15.23 | 34.57 | 10.96 |
| Healthcare facilities | 162 | 18.13 | 45.65 | 13.66 |
3.2. 위해성평가 결과
3.2.1 결정론적 위해성평가 결과
시설 유형별 이용자 및 근로자에 대해 CTE와 RME 시나리오로 산정한 LADD와 ECR을 산출한 결과를 Table 5에 제시하였다. 노인요양시설 이용자의 LADD는 CTE 5.59 × 10–4 mg/kg·day, RME 1.38 × 10–3 mg/kg·day로 조사 대상 중 가장 높게 나타났다. 이에 따른 ECR은 CTE 2.54 × 10–5, RME 6.29 × 10–5로 산출되어, 일반적으로 제시되는 관리 필요 범위(10–6 ~ 10–4)에 해당하였다. 이는 노인요양시설의 폼알데하이드 농도 수준이 다른 시설 유형들에 비해 비교적 낮았음에도 불구하고 이용자들이 하루 대부분의 시간을 시설 환경에서 보내며 장기간 노출되는 생활 특성이 반영된 것으로 판단된다. 또한 산후조리원은 폼알데하이드 농도가 가장 높았으나, 이용자인 산모의 ECR는 CTE 4.41 × 10-9, RME 9.94 × 10-9로 매우 낮게 나타났다. 신생아 또한 RME 기준 1.45 × 10-7 수준으로 산정되었으며, 이는 평균 이용 기간이 약 2주로 비교적 짧아 누적 노출량이 제한적이기 때문으로 판단된다. 반면 동일 시설에서 장기간 근무하는 근로자의 경우 RME가 3.33 × 10–5로 나타나, 직업적 노출 관리의 필요성이 확인되었다. 어린이집을 이용하는 아동의 ECR는 CTE 6.63 × 10–6, RME 1.51 × 10–5로 산정되어 관리 필요 범위에 해당하였다. 반면 의료기관 환자의 경우 단기 입원 특성으로 인해 CTE, RME이 10-8 수준으로 비교적 낮게 나타났다. 이용자 집단에서는 노인요양시설과 어린이집에서 상대적으로 높은 ECR이 산출되었고, 근로자 집단에서는 의료기관, 산후조리원, 어린이집 순으로 높은 수준이 관찰되었다. 종합적으로 시설유형별 이용자와 근로자간의 ECR 결과는 농도 수준뿐만 아니라 노출시간 및 노출빈도와 같은 이용 특성이 건강위해도에 중요한 영향을 미친다는 점을 보여준다.
Table 5
LADD and excess cancer risks from indoor air formaldehyde (HCHO) exposured by facility type
| Facility | User type | LADD (mg/kg·day)# | ECR** | ||
|
CTE (mean) |
RME (95 percentile) |
CTE (mean) |
RME (95 percentile) | ||
| Elderly care facility | User | 5.59E-04 | 1.38E-03 | 2.54E-05 | 6.29E-05 |
| Worker | 2.93E-04 | 7.24E-04 | 1.33E-05 | 3.30E-05 | |
| Postpartum care center | Postpartum mothers | 9.70E-08 | 2.18E-07 | 4.41E-09 | 9.94E-09 |
| newborn | 1.42E-06 | 3.19E-06 | 6.45E-08 | 1.45E-07 | |
| Worker | 3.25E-04 | 7.33E-04 | 1.48E-05 | 3.33E-05 | |
| Childcare daycare centers | User | 1.46E-04 | 3.31E-04 | 6.63E-06 | 1.51E-05 |
| Worker | 2.92E-04 | 6.64E-04 | 1.33E-05 | 3.02E-05 | |
| Healthcare facilities | User | 9.55E-08 | 2.41E-07 | 4.35E-09 | 1.09E-08 |
| Worker | 4.00E-04 | 1.01E-03 | 1.82E-05 | 4.58E-05 | |
3.2.2 확률론적 위해성평가 결과
확률론적 위해성평가 결과는 Table 6에 제시하였다. 노인요양시설 이용자의 평균 ECR은 2.61 × 10–5였으며, 95백분위수는 6.92 × 10–5로 산정되어 상위 노출 집단에서 비교적 높은 건강위해 수준이 확인되었다. 이러한 결과는 노인요양시설 이용자의 장시간 체류 특성으로 인해 위해도가 상대적으로 높게 나타난다는 국내 연구(Son et al., 2023; Park et al., 2023)와 유사한 경향을 보였다. 산후조리원 근로자의 평균 ECR은 2.97 × 10–5, 95백분위수는 7.16 × 10–5로 나타나 이용자보다 높은 수준을 보였다. 이는 이용자의 경우 단기 체류인 반면, 근로자는 반복적이고 장기간 노출되는 구조적 차이에 기인한 것으로 해석되며, 산후조리원 종사자의 직업적 노출 위험이 상대적으로 높게 나타난다는 국내 연구 결과(Park et al., 2023; Son et al., 2023)와 일치한다. 어린이집 이용 아동의 평균 ECR은 4.19 × 10–6, 95백분위수는 1.02 × 10–5로 산출되었으며, 이는 활동량이 많고 단위 체중당 호흡량이 높은 아동의 생리적 특성과 실내 체류시간이 반영된 결과로 해석된다. 의료기관 근로자는 평균 ECR 2.23 × 10–5, 95백분위수 4.78 × 10–5로 평가되었다. 확률론적 평가에서 산정된 평균 ECR은 결정론적 평가의 CTE 기반 결과와 대체로 유사한 수준을 보였다. 또한 확률론적 평가의 95백분위수는 RME를 적용한 결정론적 결과와 근접하거나 일부 시설 유형에서는 그보다 약간 높은 수준으로 산정되었다. 이는 단일 대표값을 적용하는 결정론적 접근과 달리, 확률론적 평가는 입력변수의 분포 특성을 반영함으로써 상위 노출 조건에서의 위험 범위를 보다 정량적으로 제시할 수 있음을 의미한다. 민감도 분석 결과, Figure 4와 같이 모든 시설군에서 폼알데하이드 농도가 ECR 산정에 가장 높은 기여율(52.2 ~ 69.9%)을 나타냈다. 이는 위해도 산정식 구조상 농도가 직접적으로 반영되는 핵심 변수임을 고려할 때 합리적인 결과이다. 다만 산후조리원 이용자에서는 노출빈도의 영향이 상대적으로 크게 나타났으며, 어린이집 이용 아동에서는 체중의 기여도가 비교적 높게 확인되었다.
Table 6
Results of probabilistic risk assessment(ECR) using Monte-Carlo simulation
4. 논 의
광주지역 민감계층 이용시설의 실내공기질 특성과 폼알데하이드 노출에 따른 건강위해성을 평가한 결과, 단순 농도 수준뿐 아니라 노출 특성이 건강위해도에 중요한 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
먼저 실내공기질 농도는 전반적으로 유지기준 이내로 관리되고 있었으나, 일부 시설에서 기준에 근접한 사례가 확인되었다. 이는 평균 농도 중심의 평가만으로는 실제 노출 위험을 충분히 반영하기 어려울 수 있음을 시사한다. 특히 본 연구에서 확인된 농도 분포의 편차와 최대값은 동일 시설군 내에서도 노출 수준이 다양하게 나타날 수 있음을 보여준다.
시설 유형별 차이를 살펴보면, 산후조리원에서 상대적으로 높은 폼알데하이드 농도가 나타났는데, 이는 실내 리모델링에 따른 건축자재 방출과 높은 실내온도 유지 조건이 복합적으로 작용한 결과로 해석된다. 반면 노인요양시설은 상대적으로 낮은 농도를 보였으며, 이는 환기 빈도와 이용 특성에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 결과는 기존 선행연구에서 보고된 경향과 유사하다.
위해성평가 결과에서는 농도 수준과 위해도가 반드시 비례하지 않는 특징이 나타났다. 노인요양시설 이용자의 경우 상대적으로 낮은 농도에도 불구하고 높은 위해도가 산출되었는데, 이는 장시간 체류 및 장기 노출 특성이 반영된 결과이다. 반대로 산후조리원은 높은 농도에도 불구하고 이용자의 위해도가 낮게 나타났으며, 이는 체류기간이 짧기 때문으로 해석된다. 이러한 결과는 건강위해성 평가에서 노출시간, 노출빈도 및 노출기간과 같은 노출 특성이 중요한 결정요인임을 보여준다.
확률론적 위해성평가는 이러한 특성을 보다 명확히 반영하는 결과를 나타냈다. 결정론적 평가가 대표값 기반으로 평균적 위해 수준을 제시하는 반면, 확률론적 평가는 입력변수의 분포를 고려하여 상위 노출 집단의 위해도를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구에서도 95백분위수 결과가 일부 시설에서 더 높은 값을 나타내어 상위 노출군의 위험을 보다 구체적으로 확인할 수 있었다.
민감도 분석 결과에서 폼알데하이드 농도가 주요 영향요인으로 나타난 것은 위해도 저감을 위해 농도 관리가 핵심 전략임을 의미한다. 그러나 일부 시설에서는 노출빈도 및 체중과 같은 변수의 영향도 확인되어, 단순 농도 저감뿐 아니라 환기 개선 및 이용 특성에 따른 관리가 병행되어야 할 필요가 있다.
5. 결 론
본 연구는 2020년부터 2024년까지 5년간 광주지역 민감계층 이용 다중이용시설 400개소(어린이집, 의료기관, 노인요양시설, 산후조리원)를 대상으로 실내공기질 특성을 분석하고, 폼알데하이드의 흡입 노출에 대한 건강위해성평가를 수행하였다. 시설 유형별 이용 특성을 반영한 결정론적 및 확률론적 평가를 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
실내공기질 분석 결과, 대부분의 항목은 「실내공기질 관리법」 유지기준 범위 내에서 관리되고 있었다. 그러나 시설 유형 및 계절에 따라 농도 분포의 차이가 확인되었으며, 폼알데하이드는 산후조리원에서 평균 29.19 µg/m3로 가장 높았고, 노인요양시설은 평균 13.56 µg/m3로 가장 낮은 수준을 보였다. 여름철에는 농도가 상대적으로 높게 나타났으며, 시설 간 농도 편차도 확인되었다.
결정론적 위해성평가 결과에서 산후조리원 이용자와 의료기관 이용자의 ECR이 10–6 이하 또는 매우 낮은 수준으로 평가되었다. 반면 노인요양시설 이용자와 어린이집 이용 아동은 ECR이 10–6 ~ 10–4 범위에 분포하여 관리가 고려되는 수준으로 나타났다. 일부 시설 근로자의 경우 10–5 수준의 ECR이 산정되어 장기 근무에 따른 노출 관리의 필요성이 확인되었다.
확률론적 위해성평가 결과는 결정론적 평가와 전반적으로 유사한 경향을 보였으며, 평균값은 대체로 CTE 기반 결과와 유사하였다. 95백분위수는 RME 기반 결과와 유사하거나 일부 시설에서 더 높은 수준으로 나타나, 상위 노출 조건에서의 위해도 범위를 보다 구체적으로 제시하였다. 이는 노출 조건의 분포 특성을 반영함으로써 단일 대표값 기반 평가의 한계를 보완할 수 있음을 보여준다. 따라서 민감계층이 이용하는 시설과 같이 노출 조건의 편차가 존재하는 환경에서는 평균값 중심의 평가와 함께 확률론적 접근을 병행하는 것이 건강위해 관리 측면에서 보다 타당한 것으로 판단된다.
민감도 분석 결과, 모든 시설 유형에서 폼알데하이드 농도가 ECR 산정에 가장 큰 기여율(52.2 ~ 69.9%)을 나타내었다. 이는 건강위해도 저감을 위해 실내공기 중 폼알데하이드 농도를 직접적으로 낮추는 관리 전략이 가장 효과적임을 의미한다.
종합하면, 민감계층 이용시설의 실내공기질은 평균적으로 기준을 충족하더라도 장기간 노출 환경에서는 건강위해 가능성이 존재할 수 있다. 특히 노인요양시설 이용자와 일부 시설 종사자에 대한 우선적 관리가 필요하다. 향후 실내공기질 관리 정책은 평균 농도 중심 관리에 더해 상위 노출 수준을 함께 고려하는 접근이 요구된다.
본 연구는 시설별 환기율이나 건축자재 특성 등 세부 환경요인을 직접 반영하지 못하였고, 폼알데하이드 단일 물질 중심의 평가로 복합노출에 따른 상호작용을 고려하지 못한 제한점이 있다. 그러나 장기간 실측 자료와 확률론적 평가를 통해 민감계층의 건강 위해 특성을 정량적으로 제시하였다는 점에서 의의가 있으며, 향후 지역 단위 실내공기질 관리 전략 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
