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밀대청소기 vs 진공청소기…미세먼지 농도변화 살펴보니

[실내공기 제대로 알기 대국민 프로젝트] ⑤ 실내 청소, 9주간의 실험

김조천 건국대학교 사회환경공학부 교수 2018.10.19

 미세먼지의 위협으로 주변 공기에 대한 국민 관심이 어느 때보다 높다. 특히, 하루 80~90%의 시간을 실내에서 보내는 다수의 국민들은 실내공기 오염물질이 무엇인지, 어떻게 관리해야 하는지, 행동수칙에는 어떤 것이 있는지 등등 관련한 궁금증도 많을 수 밖에 없다.

이에 환경부는 한국실내환경학회와 함께 올 연말까지 ‘실내공기 제대로 알기’ 대국민 포럼을 개최한다. 정책브리핑은 포럼에서 나온 유용한 정보들을 국민들과 공유하기 위해 주제를 발표한 전문가들의 목소리를 연속기고로 싣는다.(편집자 주)

김조천 건국대학교 사회환경공학부 교수
김조친 건국대학교 사회환경공학부 교수

미세먼지 주의보 및 경보가 증가함에 따라 미세먼지에 대한 관심이 높아지고 있다. 미세먼지는 먼지의 직경에 따라 대략 세가지로 분류 된다. 

그 중 10㎛이내인 것을 PM-10 또는 PM10이라고 말하며 이 중에서 직경이 2.5㎛이내인 먼지를 미세먼지 중에서도 초미세먼지, 즉 PM-2.5 또는 PM2.5라고 일반적으로 정의한다. 

한편, 먼지입경이 2.5㎛보다는 크고 10㎛보다는 작은 입자를 조대입자(coarse particle)라고 부른다. 

대략 PM100 이상의 비교적 큰 먼지입자들은 주로 파쇄나 마모와 같은 물리적 과정에서 만들어지고 PM2.5는 주로 연소나 화학반응과 같은 화학적 과정에서 많이 만들어진다. 

대기 중 먼지입자의 입경크기는 발생원의 특성 파악과 인체의 건강위해성을 예측하는데 중요한 요인이다. PM10은 인간의 호흡기에 깊숙이 침투하여 건강에 나쁜 영향을 주며 그 중 PM2.5가 우리 인체에 특히 가장 큰 악영향을 미친다. 

현대인은 하루 중 80~90% 이상을 실내 환경에서 생활하고 있다. 이렇듯 실내에서 보내는 시간이 길어질수록 실내공기질이 중요시 되고 있다. 건국대학교 사회환경공학부 김조천 교수는 밀대청소기와 진공청소기로 청소한 이후 청소도구에 따른 높이별 미세먼지의 농도 변화를 약 9주간 파악하였다.

김조천 교수팀이 밀대청소기와 진공청소기를 사용한 미세먼지 농도 변화 실험을 하고 있다.
김조천 교수팀이 밀대청소기와 진공청소기를 사용한 미세먼지 농도 변화 실험을 하고 있다.

다가구 주택 내 높이별 미세먼지 농도 변화 비교에서 4곳 높이 (12㎝, 86㎝, 163㎝, 224㎝) 중 바닥으로부터 12cm에서 미세먼지의 농도가 가장 높게 나타났고 위로 더 올라 갈수록 미세먼지 농도가 낮아지는 경향을 발견하였다. 이러한 결과를 토대로 청소도구에 따른 미세먼지 농도 변화는 바닥으로부터 12cm에서 측정된 미세먼지의 농도를 기준으로 향후 서로 비교하였다.

밀대청소기를 사용했을 경우, 초기에는 PM10과 PM2.5의 농도가 일시적으로 높아졌다가 낮아지는 현상이 나타났다. 더 나아가 PM10과 PM2.5의 농도 차이(PM10 - PM2.5)가 진공청소기에 비해서 훨씬 빠른 시간내에 줄어드는 것을 볼 수 있었다. 

이는 밀대청소기가 진공청소기에 비해서 조대입자(2.5㎛ < dp <10㎛)를 제거하는데 효과가 더 크다는 것을 시사해 주고 있다.

청소 유·무에 따른 미세먼지 농도를 비교했을 때, 실내 미세먼지 농도에 큰 차이가 있었고 밀대청소기로 청소를 했을 때 그 청소효과가 진공청소기로 했을 때보다 뚜렸이 나타났다. 이는 진공청소기의 경우 청소기 뒷부분을 통한 일부 재비산 현상이 나타났기 때문인 것으로 판단된다.

또한 9주에 걸친 장기간의 실내·외 미세먼지(PM10과 PM2.5) 농도변화를 관측해 본 결과, 두 개의 서로 다른 청소기로 청소를 수행했을 때 미세먼지의 실내 농도 감소 효과가 선명하게 나타남을 알 수 있었다. 아래 그림은 청소기 사용 기간 동안의 특히 PM2.5의 농도 변화를 나타낸 것이다.

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전체적으로 실내PM2.5의 농도가 크게 변화하고 있으나 추세선(적색선)을 이용한 변화 정도를 통해 실외 PM2.5의 농도가 25~40㎍/㎥를 유지한 반면, 실내 PM2.5의 농도는 점진적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 

연구기간 동안 실내 PM2.5의 최고농도는 222.6㎍/㎥으로 나타났으며 평균값은 27.8㎍/㎥으로 나타났다. 실외 PM2.5의 최고농도는 89㎍/㎥이었으며 평균값은 24.8㎍/㎥이었다. 연구초기에는 PM2.5의 농도가 실내 PM2.5보다 높게 나타났다. 

추세선을 보면 실외 PM2.5의 농도는 큰 변화가 없이 유지됨을 볼 수 있었다. 반면에 청소기를 사용하여 청소를 했을 때, 실내 PM2.5의 농도가 점차 감소되는 것을 볼 수 있었다. 특히 연구 초기에는 실내 PM2.5가 실외 PM2.5에 비해 약 60%이상 높은 농도로 측정되었으나 실험 말기에는 약 35% 정도의 낮은 농도로 측정되었다. 

따라서 상기의 일반 청소기를 사용하여 장기간 꾸준히 내부 청소를 한다면 실내 미세먼지(PM10,PM2.5)의 제거에 도움이 될 것이라고 판단된다. 실제로 본 연구에서는 2개월 이내로 미세먼지(PM10)의 농도가 40㎍/㎥ 이하로 유지될 수 있음을 확인할 수 있었다. 이 농도 수치는 현재의 어린이집 실내기준이 100㎍/㎥ 인 것을 감안하면 매우 낮은 수치이다.

실내와 실외의 미세입자 입경 분포를 비교한 결과, 전반적으로 10㎛이상의 입자는 실외에서 많이 나타났고 PM10 및 PM2.5는 실내에 더 많은 것으로 나타났다. 그리고 실내·외 미세입자의 성상 확인 및 발생원을 추정한 결과, 실내에서는 PM2.5의 입경크기를 나타내는 수용성 유기 입자가 많이 관찰되었는데 이는 아마도 실내 취사과정에서 나타난 것으로 추정된다. 

일반적으로 가스상 물질끼리 반응하여 PM2.5 크기의 2차미세먼지(황산염, 질산염)가 만들어 지는 데, 이러한 2차미세먼지가 실내에 일부 발견되어 이는 실외로 부터 유입된 것임을 알 수 있었다. 따라서, 실내의 PM2.5는 실외의 영향도 있지만 실내의 취사행위 및 사람의 활동과도 연관이 많은 것으로 보인다.

본 일반 청소기 연구를 통하여 얻게 된 새로운 사실은 일단 청소를 하면 바닥에 침강된 먼지입자들이 일부 재비산한다는 것이고 약 1시간 정도 공간을 떠돌다가 다시 바닥에 침강한다는 것이다. 그런데 청소전 실내에서 가장 많이 침강해 있는 먼지입자들은 먼지입경이 2.5㎛보다는 크고 10㎛보다는 작은 조대입자가 상대적으로 많다는 사실이다.

따라서 이러한 다양한 실내환경정보가 가정주부나 노약자 등에게 주는 교훈은 다음과 같다. 

첫째, 식사 1시간전에는 청소하는 것을 피하는 게 좋다.

둘째, 기어다니는 영아나 키가 매우 작은 어린이들은 청소 도중이나 청소이후 1시간 정도는 청소기 주위에 있지 않는 것이 좋다.

셋째, 거실에서 청소하는 동안 그 곳에 잠자는 미세먼지 민감층인 노약자가 있는 경우 비교적 높은 미세먼지에 노출이 될 수 있으므로 피하는 것이 좋다.

넷째, 마스크를 쓰고 하루에 한번 정도는 청소를 해주는 것이 좋으며 외부 공기가 좋을 때는 창문을 활짝 열고 청소하는 것이 청소하는 본인에게도 좋다.

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