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서울공대 이야기

웰빙, 쾌적한 실내 환경으로부터...

2004.07.27 11:22

lee496 조회 수:3064

 

웰빙, 쾌적한 실내 환경으로부터...


홍 국 선 서울대학교 재료공학부 교수


개 요

 웰빙(Well-Being)이란 단어의 사전적 의미는 복지-안녕-행복을 뜻하지만 요즘엔 몸과 마음을 유기적으로 결합해 인생을 풍요롭고 아름답게 영위하고자 하는 새로운 라이프스타일이나 문화 코드로 해석되고 있다. 웰빙족은 고기 대신 생선과 유기농 식품을 먹고, 화학조미료와 탄산음료를 꺼린다. 값비싼 레스토랑 식사 대신 가정에서 만든 슬로푸드를 선호한다. 동시에 요가-피트니스-필라티즈-단학 등을 통해 몸과 마음의 건강을 추구한다. 물론 고상한 취향이나 부의 상징으로 여겨지기도 한다. 어찌되었건, 자기 나름의 방법으로 몸과 마음의 건강을 유지하고, 그것을 통해 행복감을 느끼면 웰빙족이라고 할 수 있다.

 이러한 웰빙 바람에 힘입어 우리가 살고 있는 주변 환경에 대하여 다시 한 번 바라보는 계기를 갖게 되었고, 특히 깨끗한 물과 맑은 공기에 대한 관심은 과히 열풍이라 할 수 있겠다. 수개월 전에 모방송사에서 방영된 “집이 사람을 공격한다.”에서는 실내 환경이 인간의 건강에 미치는 영향에 대하여 충격적으로 다루었다. 세 살 난 아이가 새집으로 이사한 후 아토피가 심해지고, 중학생인 한 아이는 새집으로 이사한 후 집에 들어가기만 하면 두드러기 같은 피부병이 심하게 나타났다. 이른바 “새집증후군(Sick House Syndrome)”이라고 하는 증세였다. 미국에서는 1980년대부터, 일본은 1990년대부터 등장한 현대병이다. 최근 우리나라에서도 아파트 같은 대규모 주거시설이 보편화되면서 많은 화학재료들이 건축에 사용되고 있는 상황이며 이로 인하여 새집증후군이 빠른 속도로 증가하고 있는 추세이다. 다행히도 지난 2004년도 4월30일에 제 238차 임시국회에서 ‘다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법’을 통과시켰고, 내년 5월부터는 아파트 등의 공동주택, 종합병원 등의 다중이용시설의 실내에서 발생하는 포름알데히드와 휘발성 유기화합물(VOC)등 인체에 해로운 오염물질에 대한 규제가 이루어진다.

 본 글에서는 실내공기의 오염원들은 어떤 것들이 있으며, 건강한 생활을 위하여 쾌적한 실내공기를 유지하기위한 방안들을 소개하고자 한다.



실내공기 오염원 및 부작용

 실내공기 오염원은 크게 포름알데히드와 같은 화학적 물질과 미생물 등의 생물학적 물질로 분류되며, 또한 화학적 물질에는 새집증후군을 일으키는 주된 오염원인 휘발성 유기화합물(VOC)과 호흡성 미세분진 등이 있다.

 실내에서 휘발성 유기화합물의 발생원은 건축 재료, 세탁용제, 페인트, 살충제 등이 있으며, 방출된 유기용제는 피부로 흡수되기 쉽고, 체내에 흡수된 후에도 중추신경과 부신 등 주요기관을 침범하기 쉽다. 이와 같은 유기용제는 휘발성이 크므로 공기 중에 가스로 포함되는 일이 많으므로 이런 물질들이 직접 닿지 않더라도 호흡기로 중독을 일으키게 된다. 몸에 매우 해로운 유기용제는 방향족 탄화수소로 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등이며, VOC농도가 높은 곳에서 장시간 노출되면 피로감, 정신착란, 두통, 구역, 현기증 등의 증상이 나타난다. 또한 이러한 VOC물질에 대부분은 발암성 물질로 알려져 있다. 현재까지 잘 알려진 실내공기 오염원에 해당되는 화학물질들은 다음과 같다.


① 포름알데히드(HCHO) : 포르알데히드는 자극성이 매우 강한 무색의 기체로 물에 잘 녹고 40%수용액은 포르말린이라고 명명한다. 포름알데히드는 일반주택과 공공건물에서 많이 사용되는 단열재인 UFFI(Urea Formaldehyde Foam Insulation)이외에 실내가구, 가스난로 등에서의 연소과정, 접착제, 흡연, 의약품등에서 발생되는 것으로 조사 보고 되어 있다. 포름알데히드의 인체에 미치는 영향은 독성 정도에 따라 흡입, 흡수, 피부를 통한 경로로 침투되고 이중 흡입에 의한 독성이 가장 강하게 나타나는 것으로 알려져 있다. 포르알데히드는 그 농도가 1ppm 또는 그 이하에서 눈, 코, 목의 자극증상을 보이고 동물 실험에서는 발암성이 있는 것으로 나타난다. 특히 단열재로 우레아포름알데히드폼 단열재를 사용한 주택에 살고 있는 주민 등을 대상으로 조사한 결과, 장기간 노출되었을 경우 정서적 불안정, 기억력상실 등을 유발한다.

② 벤젠(C6H6) : 상온에서 무색투명하며 특이한 방향취를 가지며 휘발성이 강하다. 급성중독일 경우 마취증상, 두통, 흥분, 운동실조, 맥박의 불규칙, 호흡곤란 등을 겪을 수 있고, 만성중독에 빠지게 되면 식욕부진, 체중감소, 권태감, 두통, 구토, 전형적인 혈액의 변화로 백혈구의 이상 증가․감소, 심하면 재생 불량성 빈혈, 백혈병을 유발한다.

③ 암모니아(NH3) : 무색의 특유한 자극성 냄새가 나는 유독성 기체로서 물에 잘 용해된다. 대기 중에 5 ppm만 존재하여도 냄새를 감지할 수 있고 자연적으로 토양의 박테리아가 유기물질을 분해하면서 발생하기도 한다. 소량 흡입시 눈, 코, 호흡기 등을 자극하고 다량 흡입시 경련성 기침, 혈담, 호흡곤란으로 사망케 한다.

④ 아황산가스(SOx) : 가스 상 오염물질 중에서 매우 중요한 것으로 알려진 아황산가스는 화석연료의 연소과정을 통해 대부분 발생된다. 대기 중에서 수분과의 반응을 통해 강산으로 변하여 인체의 호흡기 등에 유해한 영향을 미치며, 건축물 및 문화재 등을 부식시킴으로써 막대한 경제적 손실을 일으키기도 한다. 아황산가스가 인체에 미치는 영향을 살펴보면 SO2는 SO3과 같이 호흡하면 기도에 염증을 일으켜 기관지염, 천식, 폐기종, 폐쇄성 질환 등을 일으키며, 단독 흡입보다 먼지나 액적 등과 동시에 흡입되면 황산미스트가 되어 아황산가스보다 독성이 약 10배나 강하며 오염이 심한 곳에 반복 노출되거나 장기간 노출되면 상기도, 소화기의 압박감과 자극을 느낀다. 격심한 신경장애를 나타내어 운동신경 및 정신장애를 가져오기도 한다.

⑤ 일산화탄소(CO) : 일산화탄소는 적은 농도로도 인체에 치명적인 영향을 주는 가스로 무색, 무취, 무자극의 공기보다 약간 가벼운 기체로, 탄소 성분을 포함하고 있는 모든 물질이 연소하는 과정에서 산소의 공급이 부족할 경우 불완전 연소가 되어 주로 발생되며, 실내에서는 취사 난방으로 인한 연소과정에서 발생된다. 특히 흡연은 가장 일반적인 일산화탄소의 주된 실내오염원이다. 일산화탄소의 급성 중독은 뇌조직과 신경계통에 가장 많은 피해를 가져오며, 증상은 시야감축, 정신적 영향, 생리적 영향, 중독 피해, 심폐환자의 병세악화 등이며, 만성적인 영향으로는 성장장애, 만성 호흡기질환 발생 등의 영향을 미치게 된다.

⑥ 이산화탄소(CO2) : CO2는 일반적으로 대기 중에 0.03% 포함되어 있으며, 무색, 무미, 무취의 기체로 주로 인간의 대사 작용에 의해 생산되며, 호흡기로 배출되고 연료가 연소되면서 생성되는 물질이다. 이산화탄소는 인체의 건강에 영향을 미치지는 않으나, 일반적으로 실내오염의 주요지표로 사용된다.

⑦ 이산화질소(NO2) : 대기 중의 질소산화물은 상당량이 자연적인 생물학적 반응에 의해 생성되는데 환경오염에는 크게 문제가 되지 않는다. 그러나 인공적으로 화석연료의 연소에 의해 발생하는 질소산화물은 인체에 치명적인 영향을 끼친다. 이산화질소는 일반 가정에서 사용되는 취사용 프로판가스 기구의 사용 시 발생하고 흡연, 벽난로, 난방연료의 연소, 그리고 외부에서 실내로 유입되어 발생한다. 특히 지하상가의 경우 각 점포에서 사용하는 가스 및 석유곤로 등이 이산화질소의 발생원이 되며, 지하주차장과 터널의 경우는 자동차 배기가스가 이산화질소의 발생원이 될 수 있다.


 위와 같은 VOC이외에도 화학적 오염원으로는 라돈과 호흡성 분진이 있다.

⑧ 라돈(Radon) : 라돈은 우라늄, 토륨 등의 방사성 물질이 붕괴로 인해 생성되는 방사성 가스이며, 지구상에서 발견된 약 70여 가지의 자연 방사능 물질 중의 하나로 무색, 무취의 기체이다. 실내에서 라돈발생의 주요원인은 건물지반이나 주변토양, 광석, 상수도 및 건물자재, 그리고 요리나 난방 목적으로 사용되는 천연가스등이 있다. 라돈의 알파붕괴에 의하여 라돈의 딸핵종(Progeny)이 생성되는데 이 딸핵종은 미세한 입자로 흡입시 폐포나 기관지에 부착되어 알파선을 방출하기 때문에 폐암이 발생되는 것으로 알려져 있다.

⑨ 호흡성 분진 : 대기에 존재하는 입자상 오염물질의 크기는 ㎛단위로 표시하며, 입자상 오염 물질은 대략 0.005~500㎛의 크기를 가지고 있다. 실내에서의 분진은 크게 실내 바닥에서 발생된 먼지, 담뱃재, 각종 연소과정에서 나오는 먼지, 검댕과 같이 실내 자체에서 발생된 분진과 농도가 높은 다른 지역, 자동차등 실외 대기 중의 분진이 실내로 유입된 분진으로 나눌 수 있다. 미세 입자는 불완전연소, 대기 중 1차 오염물의 화학적 반응, 고온 응축 과정을 통해 생성되며, 가벼운 중량 때문에 공기 중에서 수일 때로는 수주일 분포한다. 미세입자 중 가장 심각한 문제는 중금속의 농축에 관한 것이다. 같은 질량의 거대 및 미세입자가 있을 경우, 입자의 크기가 작아짐에 따라 표면적이 급속히 증가하기 때문에 입자가 유해중금속 성분을 함유하고 있을 때, 그 중 금속의 농축정도는 급격히 증가한다. 일반적으로 입자상 물질은 눈, 코, 상기도 점막과 호흡기 계통에 영향을 주며, 계속 노출되면 급성 및 만성적인 질환이 발생된다.


 마지막으로 생물학적인 오염원인 미생물성물질로는 박테리아(Bacteria), 바이러스(Virus), 균류(Fungi)등이 있는데 박테리아는 0.3~35㎛, 바이러스는 0.003~0.5㎛의 크기를 갖고 있다. 실내에서 서식하고 있는 미생물들은 환기가 불충분하고 질이 좋지 않은 공기를 재순환하는 경우가 많을 때 그 농도가 증가하게 된다. 이러한 미생물들은 전염과 질환을 일으키거나 알레르기 반응을 유발시키기도 한다.


쾌적한 실내공기를 유지하려면...

 실내공기오염물질의 농도를 낮추기 위한 가장 간단한 방법은 외부공기의 양을 증가시키는 것이다. 이러한 활동을 환기라 한다. 특히 겨울철엔 문을 닫아 놓고 살기 때문에 휘발성 유기화합물 등에 의한 실내 공기오염이 훨씬 심화된다. 따라서 최소한 아침저녁으로 아파트 앞뒤 창문을 마주 열어 집안의 공기를 완전히 교체해주어야 한다.

또한 가능한 한 실내공기오염원을 미리 차단시키는 것도 중요하다. 실내공기오염원을 차단하기위해서 조치해야할 사항은 다음과 같다.


․ 실내흡연을 삼갈 것.

․ 가스레인지로 조리시 환풍기를 틀어 이산화질소를 배출시킬 것.

․ 살충제, 방향제, 세정제, 향수 등 화학물질 사용을 줄일 것.

․ 드라이 클리닝한 옷은 햇볕에 말릴 것.

․ 좁은 방에 컴퓨터나 프린트 등 전자기기를 지나치게 많이 들여놓지 말 것.

․ 세제를 너무 많이 쓴 빨래를 실내에 걸어놓지 말 것.


 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있는 또 한 가지의 방법으로는 공기청정기를 사용하는 것이다. 도심의 대기는 각종 오염물질에 의해 오염되어 환기만으로 실내공기의 청정도를 높이는 데는 어려움이 있어 공기청정 장치를 사용하여 유입되는 외부공기를 정화시켜야 한다. 크게 공기청정기의 집진방식은 전기집진방식, 필터집진방식, 물을 이용한 방식(워터필터방식)으로 나뉜다.

① 전기집진방식 : 전기적인 방전을 이용하여 강력한 집진판으로 오염된 공기를 정화하는 방식으로 무필터 정화기라고 한다. 미세먼지까지 집진력이 뛰어나고 필터 교체 없이 가끔 전극판을 청소해주면 되기 때문에 별도로 유지비가 들지 않는다. 반면 큰 먼지, 유해가스 정화능력이 떨어진다는 단점이 있다.

②필터집진방식 : 말 그대로 팬이나 모터를 이용해 공기를 끌어당긴 뒤 필터를 이용해 오염물질을 걸러내는 방식이다. 일반적으로 프리필터, 활성탄필터, 항균필터, 헤파필터 등 4단계 필터를 채용하고 있다. 활성탄필터는 탈취작용을 하고 헤파필터는 반도체 클린룸에서 사용하는 특수섬유로 공기 중 미세먼지를 걸러준다. 미세먼지를 99%까지 제거할 수 있으나 프리필터는 3~4개월에 한번, 헤파필터와 활성탄필터는 1년에 한번 교체해야 하기 때문에 유지비가 많이 든다.

③ 워터필터 방식 : 흡입된 공기를 물에 접촉시켜 공기 중 부유 물질을 물속에 침전시키는 방식이다. 약품비용을 제외하고는 부대비용이 없고 가습기 기능까지 할 수 있다. 반면 물을 자주 교체하지 않으면 세균이 번식할 위험이 있으며 소음이 다소 있다.


 위와 같은 공기청정기의 이용 외에도 최근에는 광촉매 물질을 이용하여 실내공기를 정화하는 기술이 응용되고 있다. 광촉매는 대략 380nm이하 파장의 자외선을 흡수하여 표면에 흡착되어 있는 유기물을 분해하는 특성을 나타내는 물질로서 주로 이산화티탄(TiO2)이라는 물질을 이용한다. TiO2 광촉매는 자외선을 받아 유기물을 분해하는 광분해특성을 나타내는데, NOx, SOx, 휘발성유기화합물(VOC) 및 각종 유해화합물을 제거할 수 있고, O-157 등 각종 병원균과 박테리아를 살균할 수 있다고 학계에 보고되고 있다. 특히 광촉매는 표면과 물의 접촉각이 0o가 되는 초친수성이라는 특이한 성질을 띠고 있는데 이러한 초친수성은 오염물질의 부착을 방지하는 내오염성을 부여하며, 부착된 오염물질은 강우나 물에 의해 쉽게 세척되게 하는 자정성(SELF-CLEANING)을 갖는다.

 최근 들어 새집증후군에 대한 대처방안으로 아파트 천장, 벽 등에 광촉매 시공에 대한 관심이 높아져 가지만 광촉매 자체는 광활성을 띤 반도체 이므로 광촉매 특성을 나타내기 위해서는 자외선이 필요하다. 그러나 실내에서는 자외선 조사량이 매우 적기 때문에 실외이용과 달리 그 효과에 의문이 제기되기도 한다.

 최근 실내공기정화에 있어서 광촉매의 또 다른 응용방향은 공기청정기의 일부 부분품으로 자외선 조사장치를 장착한 광촉매 모듈로 이용되는 것인데, 기존의 공기청정기는 주로 필터에서 오염물을 물리적으로 흡착시키는 방식인데 반하여 광촉매 모듈을 장착한 공기청정기는 유해물질을 화학적으로 완전히 제거할 수 있는 반영구적인 방식이다.


맺음말

 최근 웰빙 바람에 “새집증후군이다”, “포름알데히드다” 말이 많았던 것은 사실이고, 그 실체여부를 둘러싼 논란도 있었던 것도 사실이다. 그러나 최근 환경부가 발표한 2004년 2월부터 4월까지 전국 주요 도시의 신축 1년 이내 공동주택 90가구를 대상으로 실시한 실내 공기질 실태조사를 보면 신축아파트 47%의 포름알데히드 검출량이 일본 권고기준 (100㎍/m3)을 초과하였다. 또한 수도권 지역 지하역사, 대규모점포, 찜질방, 보육시설 등 10개 시설을 대상으로 오염물질 농도 조사를 실시한 결과 리모델링한 음식점은 높은 수준의 포름알데히드(250㎍/m3)가 검출되었고 찜질방의 총 부유세균이 1.643CFU/m3정도로 실외보다 5.9배 높게 조사되었다. 이를 보면 실내공기가 그리 깨끗한 편은 아닌 듯하다.

 또한 심각한 것은 아무리 실내공기를 깨끗하게 하려 환기를 실시하여도 도심의 대기가 실내공기를 정화할 만큼 맑지 못하다는데 큰 문제가 있다. 다시 한 번 우리에게 “환경”이라는 것을 생각하게 한다. 본 글에서는 쾌적한 실내 환경을 위해서 다양한 실내 환경 오염원과 이를 제거하기위한 공기청정방안을 소개하였다. 그러나 한편으로는 위와 같은 공기청정기가 필요하지 않도록 맑은 공기를 맘대로 마실 수 있는 환경이 조성되었으면 하는 바람이다.

 

각종 실내오염원 및 발생인자



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