1. 서 론
현대인들은 하루 중 대부분의 시간을 실내에서 보내고 있어, 실질적인 호흡기에 미치는 건강 영향은 외부대기질보다 실내공기질에 더욱 크게 좌우된다. 특히 현대식 건축물은 에너지 절약을 위해 점점 더 기밀화되고 있고 기계식 환기시스템에 의존하는 경우가 커 실내공기질 관리의 사각지대가 발생할 우려가 매우 크다. 폼알데하이드는 자극성이 강한 무색의 기체로서 공기 중의 메탄이나 다른 유기물질이 광화학적으로 산화되어 자연적으로 존재 가능하지만 그 농도는 매우 낮다. 하지만 폼알데하이드는 저렴한 방부제, 살균제로서의 활용성이 좋아 실내에 존재하는 목재 등 건축자재, 생활용품, 화장품, 접착제 등 산업용품에 전반적으로 포함되어 있어 실내에서의 일상생활중 실제로 노출되는 양이 높은 경우가 많다. 폼알데하이드의 인체 영향은 눈과 상기도, 피부자극이 대표적이며 이로 인한 새집증후군, 아토피성 피부염의 원인물질로 지목되고 있다. 특히 국제 암 연구 기관(International Agency for Research on Cancer)에서 Group 1의 발암물질로 분류되고 있으며[1], 미국 EPA에서 폼알데하이드 흡입에 의한 노출을 B1 발암등급으로 지정하고 있어[2] 인체노출에 의한 발암성이 널리 인정되는 물질이기도 하다. 무엇보다도 발암성물질은 인체에 노출되었을 때 역치(threshold value)가 존재하지 않아 적은 양의 폼알데하이드에 노출된다고 하여도 암 발생 가능성 은 증가되기 때문에 실내에서의 폼알데하이드 노출에 대한 집중적 감시와 관리가 필요하다. 환경부는 2004년 5월부터 「다중이용시설 등의 실내공기질관리법」을 시행 중이며, 폼알데하이드 등 6개 항목을 유지기준으로, 이산화질소 등 4개 항목을 권고기준으로 설정하여 관리 중이다. 의료기관 등 민감계층 이용시설의 폼알데하이드 유지기준은 현재 80 ㎍/m3으로 다른 다중이용시설의 100 ㎍/m3에 비해 강화되어 설정되어 있으며 부산광역시 등 일부 지자체는 좀 더 엄격한기준을 자체 조례로 제정하여 시행 중이기도 하다. 그리고 환경부에서는 폼알데하이드에 대해서 노출특성과 독성영향 평가를 통해 우선순위물질로 분류하였고, 긴급 관리대책이 필요한 최상 우선 순위인 0순위 10종 유해물질 중 하나로 선정하였다[3]. 비록 환경부에서 유지기준을 통해 관리하고 있기는 하나 발암물질의 건강영향은 노출시간과 수용체의 특성에 따라 달라지므로 현장에서의 실측자료를 통한 건강위해성 평가와 현재의 유지기준의 적절성을 좀 더 과학적으로 검토할 필요성이 있다.
이러한 배경에서 본 연구에서는 2019~2022년간 측정한 부산광역시의 다중이용시설의 폼알데하이드 농도자료를 통해 실내공간에서의 폼알데하이드 발생 특성을 분석하고 건강위해성 평가를 통해 현재의 건강영향을 평가하고 유지기준의 적절성을 검토하여, 실내 폼알데하이드 농도 관리 정책을 위한 자료로 제시하고자 한다.
2. 재료 및 방법
2.1. 연구대상
부산광역시의 어린이, 노약자, 환자 등 민감계층 이용 시설 중 일정규모 이상으로 다중이용시설로 관리되는 의료기관(연면적 2,000 m2 이상 또는 병상수 100개 이상), 어린이집(연면적 430 m2 이상), 산후조리원(연면적 500 m2 이상), 노인요양시설(연면적 1,000 m2 이상) 총 322개소 4개 시설군을 연구대상으로 선정하였다. 조사는 2019년 ~ 2022년 4년에 걸쳐 실시하였으며, 2019년도에 124개 시설, 2020년도에 39개 시설, 2021년도에 105개 시설, 2022년도에 54개 시설을 검사하여, 전체 681개 시설 중 322개(47%) 시설을 연구대상으로 하였다.
2.2. 분석방법
2.2.1. 폼알데하이드 시료채취 및 분석
폼알데하이드의 시료채취 및 분석의 전반적 과정은 실내공기질 공정시험기준(국립환경과학원 고시 제2021-94호)에 따라 실시하였다. 시료채취는 오존스크러버, 2,4 DNPH 카트리지, 시료채취용 펌프(SIBATA MP-Σ 100 KN II)를 사용하였으며, 채취 후 냉장 상태로 보관 후 액체크로마토그래프법에 의해 분석하였다. 시료 채취 장소는 해당시설 이용객의 주된 활동장소를 현장에서 선정하였으며 시설의 면적에 따라 연면적 10,000 m2 이하 시설은 2개 지점, 10,000 m2 초과 ~ 20,000 m2 이하 시설은 3개 지점, 20,000 m2 초과 시설은 4개 지점을 측정지점으로 하였다. 각 지점 당 2개의 시료를 각각 30분, 1.0 L/min의 유속으로 채취하였으며 전체지점 측정값의 평균을 그 시설의 대표값으로 하였다. 별도로 바탕시료를 분석하였으며, 채취과정의 정확도를 확인하기 위하여 채취일마다 이중시료 분석을 통해 정확성을 검증하였다.
2.2.2. 폼알데하이드 건강위해성 평가
각 시설의 폼알데하이드 분석자료를 통하여 건강위해성평가를 실시하였다. 건강위해성평가는 어떤 독성물질이나 위험상황에 노출되어 나타날 수 있는 개인 혹은 집단의 건강피해확률을 정성 또는 정량적으로 추정하는 과학적인 과정이라 정의된다. 인체에 노출되는 화학물질의 위해성 크기는 그 화학물질이 사람들에게 노출되었을 때의 부작용의 강약(유해성)과 그 화학물질에 노출되는 양(노출량)에 의해서 결정된다. 폼알데하이드의 위해성평가는 미국국가위원회(National Research Council; NRC)에서 제시된 유해성확인(Hazard Identification), 용량-반응 평가(Dose-response Assessment), 노출평가(Exposure Assessment) 및 위해도결정의 4단계 과정을 적용하였다. 유해성확인은 EPA의 IRIS(Integrated Risk Information System) [4]에서 제시된 데이터 및 국제 암 연구기관(Inter-national Agency for Research on Cancer) [1]에서의 분류에 따른 자료를 이용하였다. 용량-반응평가는 관련문헌[5]을 참고하여 독성자료인 단위발암잠재력(CSF : Cancer Slope Unit)을 0.046(mg/kg/day)-1으로 적용하였다. 노출 평가는 분류군별로 일일호흡률, 노출시간, 노출빈도, 체중, 평균수명 등의 데이터를 전문기관의 관련문헌을 참고하여 조사하였으며 부족한 부분은 조사시설에서 실시 한 설문조사로 보완하였다. 이 자료를 통해 생애평균일 일노출량을 아래 식으로 구하였다.
LADDs : lifetime average daily doses (mg/kg-day)
C : contaminant concentration in inhaled air(㎍/m3)
IR : inhalation rate(m3/day)
EF : exposure frequency(day/year)
ED : exposure duration(year)
BW : body weight(kg)
LT : lifetime(day)
위해도결정은 용량-반응평가에서 수집한 CSF와 노출평가에서 계산된 LADDs를 이용하여 아래와 같이 계산하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1. 시설군별 폼알데하이드 농도
본 연구에서 조사된 각 시설 실내공기의 폼알데하이드 농도를 Table 2와 같이 나타내었다. 폼알데하이드의 평균농도는 일반병원에서 26.7 ㎍/m3, 요양병원에서 27.4 ㎍/m3, 어린이집에서 17.8 ㎍/m3, 산후조리원에서 42.9 ㎍/m3, 노인요양원에서 14.1 ㎍/m3로 나타났다. 병원의 경우 일반 병원과 요양병원이 밀폐 정도, 치료활동 등에 큰 차이를 보이기 때문에 구분하여 통계를 내었으나 서로 비슷한 농도를 보이고 있었다. 산후조리원이 높은 농도를 나타낸 것은 선행연구[6][7]의 연구결과와 같았다. 즉 산후조리원은 산모와 신생아를 위해 적절한 온도와 습도를 유지해야 하기 때문에 환기에 어려움이 있기 때문으로 생각된다. 노인요양시설은 가장 낮은 값을 나타내었는데 쾌적한 요양을 위한 잦은 환기가 그 원인으로 생각된다.
각 시설의 폼알데하이드 분포를 Figure 1에 박스플롯으로 나타내었다. 노인요양원을 제외한 4개의 시설분류군은 모두 제3사분위 위쪽으로 높은 쪽으로 특이값을 보여 비대칭적인 분포를 보이고 있다. 이것은 자연스러운 분포라기보다 관리의 사각지대에 있는 일부 시설들이 존재한다는 것을 의미한다. 또한 어린이집과 노인요양원의 경우 대부분의 데이터가 평균을 중심으로 모여 있는데 반해, 산후조리원의 경우 데이터가 전반적으로 높고 넓게 퍼져있는 것을 볼 수 있는 데, 다른 시설보다 상대적으로 폐쇄성이 강해 각각의 시설마다, 그리고 환기유무에 따라 폼알데하이드의 농도가 크게 변동하기 때문으로 생각된다.
각 시설의 폼알데하이드 분포를 Figure 2의 히스토그램으로 살펴보아도 비슷한 결과를 알 수 있다. 히스토그램에서도 산후조리원에서 높은 폼알데하이드 농도를 보이는 빈도가 많았다. 특이한 것은 요양병원의 경우 일반 병원과 평균값은 유사하였으나 데이터의 분포는 평균 근처에서 좀 더 넓게 퍼져있는 것을 알 수 있는데, 요양병원의 특성상 환기가 불균일한 경우가 있어 좀 더 다양한 결과값이 관찰되는 것으로 생각된다.
3.2. 노출 시나리오
폼알데하이드 위해도결정을 위한 노출시나리오는 노출 경로를 호흡기를 흡입으로 한정하여 Table 3과 같이 작성하였다. 호흡률과 체중, 수명 등은 한국노출계수핸드북[8], 어린이노출계수핸드북[9]을 참고하였고, 노출빈도는 건강보험통계[10], 국민보건의료실태조사[11], 전국보육실태조사[12]를 참고하였다. 근로자는 성인의 장기호흡률을 적용하였으나 어린이집과 산후조리원의 경우 대부분의 근로자가 여성이므로 여성의 장기호흡률을 적용하였다. 병원의 환자는 성인의 휴식 시 단기호흡률을 적용하였으며, 어린이집의 어린이는 0~5세의 장기호흡률을 평균하여 적용하였다. 산후조리원의 산모와 신생아는 휴식 시 단기 호흡률을 적용하였다. 병원은 근로자, 외래환자, 입원환자, 입원환자 (요양병원)로 분류하였으며, 어린이집은 근로자, 어린이(주간반), 어린이(종일반)으로 분류하였다. 산후조리원은 근로자와 산모, 신생아로 분류하였으며 노인요양원은 근로자와 요양대상인 노인으로 구분하였다. 근로자 근무년수는 참고문헌[13]에 따라 40년으로 하였고, 어린이의 어린이집 보육기간은 5년[13], 노인요양원에서의 요양기간은 기대수명과 요양원 입소가능나이(65세)의 차인 13.6년으로 하였다.
3.3. 평생일일노출용량
평생일일노출용량은 대부분의 경우 근로자가 노출시간이 가장 크므로 가장 높았으나 노인요양원의 경우 요양시설 이용자가 더 높았다. 산후조리원 근로자의 경우 CTE(Central Tendency Exposure)에서 1.18E-03 mg/kg/day, RME(Reasonable Maximun Exposure)에서 3.00E-03 mg/kg/day의 노출량으로 가장 높은 값을 나타내었다. 반면 산모와 신생아의 경우 상대적으로 노출량이 낮아 각각 CTE에서 3.57E-06 mg/kg/day, 3.68E-05 mg/kg/day이었으며 체중이 작은 신생아가 산모보다 노출량이 더 높았다(Table 4).
3.4. 폼알데하이드 건강위해도
환경보건법 시행규칙 별표 1에서는 초과발암위해도 적용 시 위해성기준은 1.0E-06 ~ 1.0E-04의 범위에서 정한다고 규정하며 ‘국내의 화학물질 위해성평가의 구체적 방법 등에 관한 규정’에서 초과발암확률이 1.0E-04 이상인 경우는 위해가 있다고 판단하며, 1.0E-06 이하인 경우는 위해가 없다고 판단하고 있다. 본 연구에서 병원, 어린이집, 산후조리원, 노인요양원의 근로자는 각각 CTE에서도 3.54E-05, 2.84E-05, 5.42E-05, 1.86E-05의 ECR값을 가져 1.0E-05를 초과하고 있다. 특히 산후조리원 근로자는 RME에서 1.38E-04의 ECR값으로 위해가 있다고 판단되는 1.0E-04의 ECR도 초과하고 있었다. 따라서 건강위해도 측면에서 시설의 근로자들의 위해도에 대해서 관심을 가질 필요가 있다. 이용자의 경우 대체적으로 CTE, RME에서 1.0E-05 이하의 값을 나타내었으나 시설 사용기간이 긴 노인요양원 이용자 및 어린이집 종일반 이용자는 CTE, RME에서 모두 1.0E-05를 초과하였다. 또한 어린이집 주간반 이용자도 CTE에서는 1.0E-05 이하였으나 RME에서는 1.0E-05를 초과하였다. 향후 실내 거주시간이 점차 길어지는 추세에 따라 다양한 시설들의 오염물질에 노출될 가능성이 크므로 이러한 상황을 충분히 고려하여 좀 더 보수적인 위해도 적용이 필요하다.
3.5. 건강위해도와 유지기준
현재의 실내공기질 관리법상의 의료기관 등에 대한 폼알데하이드 유지기준은 80 ㎍/m3으로 설정되어 있으며 부산시는 조례에서 70 ㎍/m3의 기준이 설정되어 있다. 부산시의 기준에 의하면 본 연구자료 총 322개 중 7개가 부적합으로 판정되어 개선명령과 과태료 처분을 받게 된다. 개별 데이터에 대해 해당시설의 근로자의 노출시나리오에 따라 위해도를 계산하면 총 303개(94%)의 데이터가 1.0E-05의 ECR을 상회하고 있으며, 1.0E-04의 ECR은 총 7개가 초과하고 있다(Figure 4). 따라서 현재의 유지기준은 1.0E-04의 ECR을 기준으로 했을 때와 유사한 패턴을 보이고 있다.
본 연구에 사용된 노출시나리오를 이용하여 단계적 폼알데하이드 농도변화를 가정하여 그 때의 초과발암위해도를 Table 6에 나타내었다. 부산광역시의 유지기준(70 ㎍/m3)에서는 병원, 산후조리원, 노인요양원의 근로자와 어린이집의 이용자가 1.0E-05의 초과발암확률을 초과하였고, 어린이집의 근로자와 노인요양원의 이용자는 1.0E-04의 초과발암확률을 초과하였다. 특히 어린이집 근로자는 65 ㎍/m3의 폼알데하이드 농도에서도, 노인요양원의 이용자의 경우 55 ㎍/m3의 폼알데하이드 농도에서도 1.0E-04의 초과발암확률을 초과하였다. 어린이집 근로자는 대부분이 여성이므로 평균체중이 작으며 다른 직군에 비해 근무시간이 긴 점이 반영되었고, 노인요양원 이용자는 시설에 장기 체류하는 점이 반영되었기 때문이다. 환경보건법 시행규칙 별표1에서 위해성기준은 1.0E-06 ~ 1.0E-04의 범위에서 정하고 있고,‘국내의 화학물질 위해 성평가의 구체적 방법 등에 관한 규정’에서 초과발암확률이 1.0E-04 이상인 경우는 위해가 있다고 판단하고 있다. 또한 Guide to Environment Risk(EPA, 1991)에서는 1.0E-04 ~ 1.0E-05보다 큰 생애발암위해도를 초과할 경우 미국환경청(EPA)는 현재의 기술적, 경제적 제약이 없는 한 위해도 감소를 위한 행동을 취할 것이라고 경고하고 있다[14]. 이러한 추세를 감안할 때 현재의 부산광역시의 유지기준(70 ㎍/m3)은 어린이집 근로자, 노인요양원 이용자에서 1.0E-04의 발암위해도를 초과하고 있어, 시민에게 충분한 안전망을 제공하기는 부족하다. 따라서 국내 규정과 해외사례에 따라 최소한 1.0E-04의 위해도 기준을 만족시킬 수 있는 50 ㎍/m3의 보다 엄격한 폼알데하이드 농도기준으로 조정할 필요성이 있다.
4. 결 론
부산광역시의 어린이, 노약자, 환자 등 민감계층 이용 시설 중 다중이용시설로 관리되는 법적 규모 이상의 의료기관, 어린이집, 산후조리원, 노인요양시설, 산후조리원 총 322개소 4개 시설군을 대상으로 2019년 ~ 2022년 4년에 걸쳐 실내공기 중 폼알데하이드 농도를 분석하였으며 각 시설의 폼알데하이드 자료를 기초로 하여 건강위해성 평가를 실시하였다. 연구대상시설의 폼알데하이드 평균 농도는 일반병원에서 26.7 ㎍/m3, 요양병원에서 27.4 ㎍/m3, 어린이집에서 17.8 ㎍/m3, 산후조리원에서 42.9 ㎍/m3, 노인요양원에서 14.1 ㎍/m3로 나타났다. 특히 산후조리원이 높은 농도를 나타내었는데 산후조리원은 산모와 신생아를 위해 적절한 온도와 습도를 유지해야 해서 환기에 어려움이 있기 때문으로 생각된다. 폼알데하이드의 건강위해도는 병원, 어린이집, 산후조리원, 노인요양원의 근로자는 각각 CTE에서도 3.54E-05, 2.84E-05, 5.42E-05, 1.86E-05의 ECR값을 가져 1.0E-05를 초과하고 있다. 특히 산후조리원 근로자의 경우 RME에서 1.38E-04의 ECR값으로 위해가 있다고 판단되는 1.0E-04의 ECR도 초과하고 있었다. 따라서 건강위해도 측면에서 시설의 근로자들의 위해도에 대해 정책의 초점이 맞춰질 필요가 있다. 부산시의 기준에 의하면 본 연구자료 총 322개 중 7개가 부적합으로 판정되었으며, 개별 데이터에 대해 해당시설의 근로자의 노출시나리오에 따라 위해도를 계산하면 총 303개(94%)의 데이터가 1.0E-05를 초과하고 있었고 1.0E-04의 초과발암위해도는 총 7개가 초과하고 있었다. 본 연구에 사용된 노출시나리오를 이용하여 단계적 폼알데하이드 농도변화를 가정하여 초과발암위해도를 계산해 보면 현재의 부산광역시의 유지기준(70 ㎍/m3)은 어린이집 근로자, 노인요양원 이용자에서 1.0E-04의 발암위해도를 초과하고 있어, 시민에게 충분한 안전망을 제공하기는 부족하다. 따라서 최소한 1.0E-04의 위해도 기준을 만족시킬 수 있는 50 ㎍/m3의 보다 엄격한 폼알데하이드 실내공기질 농도기준으로 조정할 필요성이 있다.
: 1.0E-04 or more of ECR 
: : 1.0E-05 or more of ECR
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