[NEWS FOCUS] 토양에서 건축물로 유입되는 침묵의 살인자 라돈

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[NEWS FOCUS] 토양에서 건축물로 유입되는 침묵의 살인자 라돈

2019년 1월 24일 (목) 00:00:00 | 지면 발행 ( 2019년 1월호 - 전체 보기 )

토양에서 건축물로 유입되는
침묵의 살인자 라돈

폐암을 유발하는 1급 발암물질인 라돈. 침대 매트리스, 대리석, 온수 매트, 생리대 등 생활용품에서 잇따라 검출되면서 침묵의 살인자 라돈 공포가 퍼지고 있다. 더 큰 문제는 우리나라 토양의 라돈 검출 농도는 세계에서 두 번째로 높은데, 이것이 공기 중에 떠돌다가 건축물의 바닥이나 벽의 갈라진 틈, 각종 배관 등을 통해 실내로 유입돼 우리의 건강을 위협하고 있다는 사실이다. 알려진 바로는 실내 공기에 포함된 라돈의 85∼97%가 토양에서 건축물로 유입되고 있지만, 여기에 대해선 라돈 검출 생활용품에 비해 무관심한 편이다.

글 사진 윤홍로 기자

취재협조 주한미국대사관 상무부, 한국라돈협회, Spruce Environmental Technologies, C&H,Inc, (사)한국패시브건축협회

참조 환경부, <생활 속 자연 방사능 물질, 라돈의 이해>

토양 중 라듐 함량 분포도 <생활환경 중의 방사선영향평가>, 2012, 한국원자력안전기술원(좌) “안전한 수준의 라돈 농도는 없다”는 변강태 C&H,Inc 차장(우)

세계보건기구[WHO]는 전 세계 폐암 발생의 3~14%가 라돈에 의한 것이며, 라돈을 흡연에 이은 폐암 발병 주원인 물질로 규정했다. 라돈을 침묵의 살인자라고 부르는 이유는 색도 맛도 냄새도 없는 매우 위험한 비활성 기체[Noble Gas]이기 때문이다.

라돈은 자연에서 만들어지는 기체다. 화강암과 변성암 같은 암석, 토양 등에 있는 우라늄과 토륨이 방사능 붕괴하면서 자연적으로 라듐이 만들어지고, 또 라듐이 방사능 붕괴하면서 라돈과 같은 방사성 물질을 만든다. 즉, 라돈은 땅에서 자연적으로 생기는 방사성 물질로, 기체 상태로 대기 중으로 방출되거나 주변에 있는 지하수로 스며든다.

라돈 농도는 지역에 따라 다르게 나타나는데, 대체로 표층 토양에 라듐이 많이 포함된 지역과 화강암 분포 지역에서 높게 나타난다. 환경부에 따르면 “우리나라의 경우 화강암·편마암 지질대나 옥천단층지대에 있는 지역에서 라돈 농도가 높게 나타나는 것으로 조사됐다”고 한다.

토탈 라돈 솔루션을 제공하는 C&H,Inc 변강태 차장의 설명으로 라돈에 대해 살펴보자.

라돈의 특징_ 첫째, 라돈은 태초부터 지구상에 존재하는 천연 방사성 물질이다. 즉, 자연적으로 발생하는 방사성 가스로 지구상 어디에나 존재한다. 둘째, 라돈은 우라늄과 토륨의 자연 방사성 붕괴 사슬에서 라듐을 거쳐 생성되는 비활성 기체로, 공기를 따라서 자유롭게 이동할 수 있다. 셋째, 무색, 무미, 무취의 기체로, 인간의 감각이 아닌 오직 측정에 의해서만 그 존재 여부를 알 수 있다. 넷째, 화학적으로 안정하지만, 물리적으로 매우 불안정하며, 화학적인 작용을 가해서 라돈을 분해하거나 없앨 수 없다.

땅속 라돈 미래 세대에게 심각한 영향 미칠 것

침대 매트리스와 여성 위생용품에서 라돈이 검출됨에 따라 라돈이 건강에 미치는 위험성에 대한 한국민의 인식이 고조됐다. 하지만 많은 사람이 토양층에서 건물로 유입되는 라돈의 위해성에 대해선 개의치 않고 있다. 사실 지금 한국의 토양은 많은 라돈 방사성 물질에 오염돼 있다.

Gregory Briscoe 공사(주한미국대사관 상무부 공사)

주택 내 라돈과 폐암 사이에 직접적인 관련성이 있다는 근거를 밝힌 여러 연구가 있으며, 미국환경보호청(EPA: Environmental Protection Agency)은 2015년에 ‘국가 라돈 조치 계획[The National Radon Action Plan]’을 마련했다. 목표는 2020년까지 500만 가구의 라돈 위해도를 줄이고 연간 3200여 명의 폐암 사망자를 막는 것이다. 한편, 주택 소유자들이 스스로 라돈 농도를 줄이고 관리하도록 라돈 농도 조사를 의무화하고, 주택을 거래할 때 라돈 측정 농도, 저감 시공 정보 등 라돈 관련 내용을 제시하도록 하고 있다.

토양에서 검출되는 라돈을 시급한 문제로 인식하지 않는다면, 미래 세대에게 매우 심각한 영향을 미칠 것이다. 우리의 자손들이 우리의 부주의로 인해 희생의 대가를 치를 수도 있기 때문이다. 그래서 ‘라돈 저감 주택 시공’ 세미나를 개최한 것이다. 라돈의 검출 및 저감 방법에 대한 이해를 바탕으로 선제적 노력을 기울임으로써 라돈에서 자유로울 수 있기를 바란다.

※ 미국 특히, 라돈 농도가 높은 지역인 미네소타주에서 2009년 1월부터 신축되는 주택의 경우 의무적으로 라돈 방지 시공[RRNC: Radon Resistant New Construction, RRNC]을 하도록 하고 있다. 이 제도의 시행으로 라돈 기준 초과율이 40%에서 20%로 감소했다. 또한 시공한 주택은 2∼5년마다 주기적으로 라돈 농도를 측정하도록 권고하고 있다.

주한미국대사관 상무부, 한국라돈협회, 미국 라돈 저감 장치 제조사인 Spruce Environmental Technologies에서 2018년 11월 14일 개최한 ‘라돈 저감 주택 시공’ 세미나

라돈의 폐암 유발 메카니즘_ 실내로 유입된 라돈은 우리가 숨을 들이마실 때마다 몸속으로 들어오고, 다시 숨을 내쉴 때 빠져나온다. 그래서 라돈은 인체에 직접적인 영향을 끼치지 않는다. 문제는 라돈이 방사능 붕괴하면서 생기는 라돈 자핵종[라돈 자손]이다. 라돈 자핵종이 부착된 미세 입자가 폐 안으로 들어가면 호흡기에 달라붙는다. 라돈 자핵종은 반감기가 30분 미만으로 짧아서 몸 밖으로 배출되기 전에 방사능 붕괴해 방사선을 방출한다. 방사선에 노출된 폐세포는 유전자가 손상되거나 안정성이 변하면서 결과적으로 악성 종양(암)이 발생될 수 있다. 즉, 라돈 자핵종에 지속적으로 노출되면 폐세포가 손상되고, 그 손상이 누적되면 폐암이 발생할 수 있다.

※ 라돈 자핵종: 라돈이 방사능 붕괴하면 폴로늄과 비스무스가 만들어지고 최종적으로 안정된 물질인 납으로 변하는데, 이 물질들을 라돈 자핵종이라고 부른다. 라돈이 기체 상태인 것과 달리 라돈 자핵종은 입자 형태이며, 물리·화학적으로 반응성이 높다. 그래서 미세한 먼지에 잘 달라붙는데, 우리가 숨을 쉴 때 몸속으로 들어와 폐세포나 기관지에 잘 달라붙어 치명적인 손상을 입힌다.

비소, 석면, 벤젠, 폼알데하이드, 6가크롬, 담배연기 등과 함께 암을 유발하는 1급 발암물질인 라돈

미국의 라돈 실태_ EPA에서 미국 내 라돈으로 인한 폐암 사망자를 연간 2만 1천 명(25분당 1명)으로 추정하는데, 이는 연간 폐암 사망자(15만∼20만 명)의 20%에 육박하는 수치다. 미국의 주택 수가 1억 3천만 채(호)가 넘는데, 그 가운데 2천만 채에서 고농도 라돈이 검출돼 라돈 저감 장치 설치가 필요한 주택으로 분류되고 있다. 한편, 한국은 세계에서 2번째로 라돈 농도가 높은 국가로 분류되고 있다.

미국 내 라돈으로 인한 연간 사망자 자료

방사성 물질의 단위

방사성 물질의 양은 방사능을 나타내는 단위인 베크렐(Bq: Becquerel), 큐리(Ci: Curie) 등을 사용한다.

Bq: 방사능의 국제표준단위로, 1초에 방사선 1개가 핵에서 1번 방출되는 것, 즉 1초 동안 하나의 방사선이 나오는 세기

Ci: 방사성 물질의 원자핵 붕괴 수가 1초에 약 3.7 × 1010일 때, 방사능의 강도

1Ci = 3.7 × 10¹⁰Bq → 1Bq = 2.7 × 10^-11Ci

두 단위는 모두 프랑스의 물리학자 이름에서 따온 것이다. ‘베크렐’은 우라늄에서 나온 광선(베크렐선)을 발견한 앙투안 앙리 베크렐(1852∼1908)의 이름을 따왔다. 그리고 ‘큐리’는 라듐을 발견하고 베크렐선이 어떤 물질에서 에너지를 내는 방사선임을 밝혀낸 퀴리 부부(피에르 퀴리(1859∼1906), 마리 퀴리(1867∼1934))의 이름에서 따왔다.

환경부, <생활 속 자연 방사능 물질, 라돈의 이해>

라돈 농도 권고 기준치_ 유럽 및 WHO 등은 100Bq/㎥ 이하로 정하는 추세고, 한국은 미국의 액션 레벨을 차용해 148Bq/㎥(4Ci)를 라돈 농도 기준치로 쓰고 있다. 미국은 1980년대 과학자들의 연구 결과, 당시 기술로 라돈을 충분히 저감시킬 수 있는 선을 4Ci로 정했다. 즉, 4Ci 이하의 라돈 농도가 안전하다는 의미는 아니며, 사실 안전한 수준의 라돈 농도는 없다. 따라서 한국에서 기준치라는 용어를 쓰는 것은 부적절하다. 한편, 라돈은 농도 못지않게 노출 기간도 중요하다. 과학자들은 370Bq/㎥에 2개월 노출되는 것과 74Bq/㎥에 10년 노출되는 것을 같은 수준의 위험성으로 간주하고 있다.

※ 환경부는 2016년 12월 23일 개정된 <실내 공기질 관리법>의 전면 시행을 통해 폐암을 유발할 수 있는 라돈에 대한 관리 기준을 강화했다.

- 주택에서의 라돈 관리 권고 기준 설정

- 신축 공동주택 실내 공기질 측정 항목에 라돈 추가

실내 라돈 침투 조건_ 일반적으로 실내 공기에 포함된 라돈의 85∼97%는 토양이나 암석에서 발생한 것이고 2∼5%는 건축자재에서, 1∼2%는 지하수를 사용할 때 공기 중으로 흘러들어오는 것으로 알려져 있다. 물론, 지역이나 기후 등에 따라서 이 비율은 달라질 수 있다. 토양이나 암석에서 발생한 라돈의 실내 유입 조건은 ▲라돈 소스, 즉 토양에 얼마만큼 우라늄이나 라듐이 포함돼 있는가 ▲토양 내 공기의 흐름, 즉 투과성이 얼마나 되는가 ▲라돈의 실내로의 유입 경로, 즉 건축물의 바닥과 벽체에 틈새나 균열이 없는가 하는 것들을 종합적으로 생각해야 한다. 토양에 있는 라돈이 실내로 유입되는 가장 큰 원인은 실내와 건축물 바닥의 토양 간 공기의 압력차 때문이다. 실내에 음압이 형성돼 있으면, 공기 압력차에 의해서 토양에 있는 라돈을 실내로 진공청소기처럼 끌어들이는 역할을 한다. 공기 압력차로 인한 라돈의 실내 유입이 85~97%를 차지하는데, 건축물의 각종 배기·환기 시설, 바닥의 각종 덕트 시설, 외부의 찬 기온, 겨울철 난방으로 인해 실내 라돈 농도가 높게 나타난다.

라돈 측정 방법_ 일반적으로 라돈 농도는 대기에서 낮지만 실내에서 높게 나타날 수 있다. 이는 실내에서 바깥으로 빠져나가는 라돈보다 실내로 들어와 축적되는 라돈의 양이 많기 때문이다. 그래서 실내 라돈 관리가 중요하다. 실내 라돈의 농도는 공기처럼 자유롭게 돌아다니기에 시간대에 따라서 굉장한 차이를 보인다. EPA에서 규정한 라돈 농도 측정 방법을 보면, 측정기 설치 위치는 바닥에서 50㎝, 창문에서 90㎝, 벽에서 30㎝ 이상 떨어진 곳이고, 조건과 시간은 모든 문을 닫은 상태에서 12시간 이상 측정해야 한다. 보급형 라돈 측정기 가격은 20만∼30만 원이다.

실내 라돈 농도 측정 방법

실내 유입 라돈, 어떻게 줄일까

라돈은 바깥 공기와 실내 공기에 모두 존재하지만, 바깥 공기 중의 라돈 농도는 매우 낮다. 따라서 우리가 ‘라돈 노출’이라고 하면, 일반적으로 실내 공기에 있는 라돈에 노출되는 것을 말한다. 환경부에서 제시한 실내 공기 중 라돈 농도를 줄이는 방법이다.

토양 중 라돈 배출법(토양 가스 배출법)_ 토양에서 나오는 라돈이 실내로 들어오기 전에 미리 바깥으로 내보내면 실내의 라돈 농도를 줄일 수 있다. 토양 중 라돈 배출법은 건물 바닥의 토양에 라돈 배출관을 설치하고, 아래 사진(하얀색 원)처럼 배출관 중간에 환풍기를 설치해 땅속에 있는 라돈을 외부로 내보내는 방법이다. 환풍기가 작동하면 라돈을 포함하고 있는 토양 안의 공기가 실내로 들어오기 전에 바깥으로 배출된다. 이 방법은 기계나 장치를 이용한 저감 방법 중에서 비교적 간편하고, 공사기간이 짧아 국내·외에서 가장 많이 사용되고 있다. 또한 설치비용과 유지관리비용이 저렴한 편이며, 실내 라돈을 약 50∼70%정도 줄일 수 있다.

기존 주택 토양 라돈 배출 장치 설치

건물을 신축할 때 라돈 배출관을 설치하면 적은 비용으로도 큰 저감 효과를 얻을 수 있다. 라돈 배출관 설치 방법은 다음과 같다.

① 기초공사할 때 토양에 자갈을 깔고 토양 라돈 배출관을 설치한다.

② 플라스틱 시트를 깔고 틈새가 없도록 밀봉한다.

③ 바닥에 있는 라돈 배출관으로 모인 공기가 밖으로 나갈 수 있도록 배출관의 최종 배출구를 설치한다.

압력으로 라돈 유입 저감(외부 공기 유입법)_ 실내에 환기구를 설치해 바깥 공기를 실내로 들여보내면 실내 공기의 압력이 커지는데, 이 방법으로 건물 내부의 압력을 건물 아래에 있는 토양의 압력보다 높게 유지하면 토양에서 실내로 라돈이 들어오는 것을 막을 수 있다. 이 방법은 시공이 간편하지만, 여름철에 뜨거운 바깥 공기가 안으로 들어오고, 겨울철에 차가운 공기가 들어와 실내 공기가 여름에 더워지고, 겨울에 추워지는 문제가 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해 폐열회수 환기장치를 설치해 열손실을 줄이기도 한다.

외부 공기 유입을 통한 라돈 저감

틈새를 막아 라돈 저감(차폐시공법)_ 실내 라돈의 85~97%는 건물 바닥이나 벽의 갈라진 틈을 통해 실내로 들어온다. 그래서 보강재나 콘크리트 마감재 등을 이용해 틈새를 막아 실내로 들어오는 라돈을 차단할 수 있다. 이음새에 있는 파편들을 깨끗하게 정리한 다음에 봉합제를 충분히 사용해 틈새를 막는다. 이 방법은 라돈을 줄일 수 있는 간편한 방법으로, 실내 라돈 농도가 높으면 건물 바닥이나 벽 등에 갈라진 틈이 있는지 확인해 막으면 된다. 하지만 근본적으로 실내 라돈 농도를 줄일 수 있는 방법이 아니므로, 1차적으로 건물 틈새를 막고 나서 추가적으로 다른 방법을 적용하는 것을 권장한다.

틈새 막음

라돈 차단막과 팬 시공_ 신축할 때 토양으로부터 라돈 유입을 미연에 방지하는 것은 중요하다. 건축 전 부지에 대한 라돈 위험성을 검사하고, 필요시 적절한 라돈 저감 솔루션으로 시공해야 한다. C&H,Inc의 신축 건축물 라돈 저감 솔루션은 종합 검사 → 정밀진단 → 처방 → 정기검진순이다. 처방은 ▲라돈 차단막 시공: 건물 바닥에 라돈 유입을 차단하는 막을 시공한다. ▲라돈 포집 매트 시공: 건물 바닥 아래 라돈을 수집하는 매트를 시공한다(포집된 라돈을 외부로 배출). ▲라돈 팬 시공: 라돈을 수집하는 매트와 라돈 팬을 함께 시공해 라돈의 실내 유입을 원천 차단하다.

라돈 걱정 없는 패시브하우스

라돈에 대한 경각심이 높아짐에 따라 쾌적하고 건강하며, 환경 친화적인 패시브하우스가 주목받고 있다. 패시브하우스는 외부에서 실내로 유입되는 공기[浸氣]를 차단하는 기밀성이 높기에 공기를 통한 라돈의 실내 유입을 막을 수 있다. 또한 패시브하우스는 전체가 풍선처럼 기밀하기에 환기가 매우 중요하기에 ‘열회수 환기장치’가 필수다. 실내에 음압이 형성돼 있으면, 공기 압력차에 의해서 토양에 있는 라돈을 실내로 진공청소기처럼 끌어들이는 역할을 하는데, 열회수 환기장치로 실내 환경을 양압 상태로 만들어 외부의 라돈 유입을 차단하고, 실내의 라돈을 배출할 수 있다. (사)한국패시브건축협회 최정만 회장의 설명이다.

폐열 회수 환기장치에 있는 서플라이와 리턴 팬을 통한 양압 조절로 라돈의 실내 유입을 차단할 할 수 있다. 패시브하우스 인증할 때 5~10% 사이로 양압을 걸어준다. 빠져나가는 공기가 너무 많으면 구조체에 결로를 일으키기에 상한선을 10% 정도에 맞추기 때문이다. 라돈은 지중에서 공기 중으로 올라와 건물로 침투하는데, 양압을 걸면 공기압으로 밀어내니까 유입될 수 없다. 현재 세종시의 패시브하우스들을 모니터링 중인데, 기압에 따라 다르지만 단 한 번도 기준치의 1/50을 넘어간 적이 없다. 실내의 오염된 공기를 하루 24시간 1년 365일 끊임없이 신선한 공기로 교체하기 때문이다. 패시브하우스가 라돈에도 안전한 주택이라는 것은 과학적으로 입증된 팩트다.