땅속에서 생성된 라돈은 암석 틈새나 토양의 기공(pore) 속에 존재하다가, 토양 가스(soil gas)의 확산(diffusion)이나 또는 압력 경사(pressure slope)에 의하여 공기 중으로 방출되는 까닭에 생활환경 어디에나 존재(ubiquitous)하며, 그 방출량은 암석 및 토양 중에 포함된 우라늄(Uranium)의 양에 따라 지역적으로 상당한 차이를 나타낸다.
이런 라돈이 실내로 들어오게 되는 이유는 크게 다음의 4가지, 즉
1) 라듐을 함유한 암반이나 토양에 닿는 지하수(underground water) 또는 우물물을 건물 실내에서 샤워, 세탁, 조리용 등으로 사용할 경우 물속에 녹아 있던 라돈이 풀려나오는(release) 경우,
2) 라돈을 함유하고 있는 콘크리트, 블록, 벽돌, 타일, 목재 등과 같은 건축자재를 사용하여 실내에 라돈이 방출(emanation)되는 경우,
3) 주변이나 밑바닥이 라듐을 함유한 암반이나 토양에 닿는 유전에서 채굴한 천연가스(NG)를 원료로 한 도시가스를 실내에서 사용할 때 가스 속에서 풀려나오는 경우, 그리고
4) 가장 주의해야 하는 경우로, 건물의 주변이나 바로 밑 토양으로부터 토양 가스와 함께 실내로 유입하는 경우로 나누어 볼 수 있다.
라돈의 1차적 실내 유입원은 주택 밑의 토양가스(soil gas)로 건물 기초나 바닥 슬래브에 난 줄눈(joint), 이음매(seam), 균열(crack) 및 틈새(gap)를 통해 들어오는 것으로, 실내 유입 라돈 중 가장 많은 유입량은 토양 가스의 실내 유입에 의해 라돈이 실내로 들어오는 것으로 실내 라돈의 85~90% 정도로 대부분을 차지한다. 두 번째 유입원은 건축자재로 양은 미미하나, 종류에 따라서는 실내농도에 미치는 영향이 큰 것도 있는데 건축자재에서 방출되는 것이 약 5% 정도이다.
Well Water<1%요즘과 같이 지표수(강물이나 저수지 물)를 정수한 상수도를 사용하는 경우는, 물속에 라돈이 함유되어 있다고 하더라도 정수과정에서 물속의 라돈이 다 풀려나가게 되므로 걱정할 필요가 없으나, 지하수(우물물 포함)를 사용하는 경우는 물속의 라돈 농도를 검측해볼 필요가 있다. 우물물을 사용하는 주택에서는 실내 라돈의 약 5% 정도가 이런 경로로 유입하는 경우도 있다고 한다. 미국 환경청(EPA)의 자료에 따르면으로 물속의 라돈 10,000 pCi/2 마다 실내 라돈 농도가 1 pCive 상승하는 것으있다. 마시는 물(우물물, 생수)을 통해서 위장으로도 라돈이 유입될 수 있으이에 의한 위험은 무시할 수 있을 정도여서 호흡으로 흡인되는 라돈에 의한 위폐 암 발생만이 염려하면 된다.
그리고 우리나라에서 사용하는 액화 천연가스(LNG)나 액화석유가스(LPG)는 산지에서 우리나라까지 소요되는 수송기간과 수입터미널에서 도시가스회사에 배급되는 기간을 합친 기간이 라돈의 반감기인 3.8일의 두 배인 완전 소멸기간(完全 )을 훨씬 넘기 때문에 문제가 없을 것으로 판단된다. 따라서 특별한 경우가 아니면 토양 가스의 실내 유입만 해결하면 건축물의 실내에서 라돈 문제는 해결된다고 보는 것이 옳다. 다음 표 3-16은 과학기술처에서 조사한 우리나라 건설자재에 함유된 라돈(Radon)의 방사성 붕괴의 모체인 라듐(Radium)의 농도를 조사한 자료이다. 이 표에서 보듯이 천연원료로 만들어지는 건설자재의 대부분에는 라듐이 함유되어 있다.는 것을 알 수 있으나, 앞 그림 3-18에서 설명하듯이 건설자재에서 방출되는 라돈 농도는 2~5%로 그리 많지 않다.
토양 가스에 의한 라돈 실내 유입은 건축물의 기초나 바닥 슬래브에 난 틈새 균열, 이음매, 파이프 관통부위 등)를 통해 실내 유입이 이루어진다. 실외의 토양 가스 속의 라돈이 대기 속으로 직접 확산되어 농도가 희석되는 희석 속도 실내보다 공기 속의 희석 속도가 훨씬 늦기 때문에, 실내에서는 축적이 이루지게 된다. 실내로 유입되는 라돈의 양이 많아지고 공기 교환(환기) 율이 낮아 실외 공기에 의한 희석 이충 분치 않은 상태가 계속되어 축적된 라돈에 인체가 오랫동안 노출되므로, 만성 노출 따른 위험이 뒤따르게 된다.
일반적으로 실외보다는 실내의 라돈 농도가 낮으나, 환기율(ventilation rate)이 낮은 주택이나 건축물의 실내에는 라돈의 축적으로 인해 농도가 대개 수십 배, 많게는 수백 배 이상 높게 나타나는 경우도 있다. 특히 환기상태가 좋지 않은 지하공간에서 라돈 농도는 더욱 높을 수밖에 없으므로, 지하상가(地下街)나 지하철 역사(地下鐵驛舍)와 같이 환기가 부족하기 쉬운 지하공간(空間)의 라돈 오염 문제가 제기되고 있다.
위험 농도
앞에서 설명했듯이 라돈에 의한 폐암 발생은 확률적이기 때문에 라돈 농도의 안전한 수준이란 있을 수 없으므로, 농도가 높던 낮든 간에 항상 위험이 존재하기 때문에 라돈을 완전히 제거하는 것이 좋으나 완전 제거는 불가능하므로, 중요한 것은 주택이나 건축물 내에서 라돈의 농도를 낮춤으로써 폐암의 위험을 감소시키는 것이다.
미국에서는 우리나라에서 올림픽에 개최된 해인 1988년에 실내 라돈 경감법)(IRAA)을 제정하였고, 실내 라돈 농도를 실외와 같은 수준으로 경감시키기 위해 법적으로 제도적으로 여러 가지 방안을 강구하고 처리 농도(action level)를 공기 1리터당 4 pCi로 정하고 있다.
우리나라에서도 '다중이용시설 등의 실내공기질 관리법'에 라돈을 실내공기 오염물질로 규정하고, 미국과 같이 4 pCi/L를 권고기준으로 정하고 있다. 특히 지하철 시설에 대하여 보건환경연구원(RIPHE; Research Institute of Public Health and Environment)은 장기적으로 매년 라돈을 측정하는데, 라돈의 농도가 이 기준을 초과할 때는 2차 측정을 실시하여야 하고, 결과에 따라 조치할 사항은 다음과 같이 명시하고 있다.
1) 측정 농도가 4~10 pCi/ 인 경우에는 장기측정(90~180일)을 실시하고,
2) 장기측정 농도가 4 pCi/L 이상으로 나타나는 경우 전반적인 개선대책을 강구해야 하고,
3) 측정 농도가 10 pCi/L 이상인 경우에는 개선대책을 신속하게 결정해야 하므로 2차 단기 측정(2~90일간)을 실시한다.
4) 개선대책으로는 환기시설 개선(換氣施設改善), 환기량 증가, 지하수 사용 금지, 지하수 덮개 설치 등의 경감대책을 수립하는 것으로 되어 있다.
앞에서 설명하였듯이 라돈은 무색, 무미, 무취한 방사성 가스이므로, 일반주택이나 아파트에서 라돈 농도가 높아지더라도 라돈 문제를 일반 사람이 발견한다는 것은 상당히 어려운 일이기 때문에 각 개인이 자신의 주택의 라돈 농도를 시험 측정해볼 필요가 있다. 외국의 경우 건물 실내와 주택의 실내 라돈농도 측정은 일반적이어서, 소매점이나 슈퍼마켓 등에서 저렴하고 혼자서 수행할 수 있는 간단한 라돈측정 도구를쉽게 구입할 수 있다. 우리나라에서도 환경에 대한 관심이 높아지고 있으므로, 머지않아 이러한 실내 라돈농도 측정이 일반화될 것으로 기대해보는 것은 무리일까.
실내 라돈 농도 경감 방법
WHO(세계 보건기구)에서 인체에 폐암을 발생시키는 발암물질로 규명한 라돈의 경감 방법으로는, 근본적으로 라돈의 실내 유입을 막는 방지대책과 유입된 실내 라돈의 농도를 경감시켜 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있는 방법의 두 가지로 나누어 생각해 볼 수 있다.
라돈의 실내 유입을 막는 근본적인 방지법은 어떻게 실내로 유입하는가를 파악하여 근본적으로 실내 유입이 이루어지지 않게 막는 방법을 마련하는 것이지만, 실내에 사용된 건축자재에서 마저 라돈이 방출되므로 완벽한 방지책은 없다고 보는 것이 옳다. 따라서 일단 실내로 유입된 라돈의 농도를 낮추기 위해 무엇을 할 수 있는가 하는 방법을 찾아보는 것이 좋다.
농도에 차이는 있지만, 토양과 암반 속에 함유되어 있는 원소인 라듐(Ra-226) 의방 사성 붕괴로 생기는 라돈의 반감기는 길지 않지만, 그 정도의 기간이면 토양을 떠나 실내로 옮겨올 수 있는 충분한 기간이며, 일부는 환기로 제거되지만 실내에 유입된 라돈은 대부분 제거되기 전에 붕괴하는 것으로 봐야 된다. 라돈의 평균수명)(average life)은 5.5일에 지나지 않아 라돈으로서 존재하는 기간은 평균 일주일 정도이므로, 이론적으로는 라돈 1kg을 항아리 속에 넣어두면 반감기 3.8 일이 지난 후에는 1/2kg만 남게 되고, 1/2kg은 단명한 붕괴 산물인 Polonium, Bismuth 및 납(Lead)으로 붕괴되며, 다시 3.8 일이 지나면 1/4kg의 라돈만 잔존하게 된다.
일반인의 건강문제를 해결하기 위하여 기존 주택에서 라돈의 농도를 경감시키는 여러 가지 공법은 건물을 완공한 후 또는 입주한 후에 적용하는 것보다, 신축 시에 다른 공정에 의한 장애가 없을 때 적용하는 것이 공사비도 절감할 수 있으며, 만족스러운 라돈 방지 효과도 얻을 수 있다.
라돈의 실내 유입은 건축자재에 의해서도 이루어지지만, 그 방출량은 얼마 되지 않으므로 무시하거나, 무시하기에 적지 않으면 벽지, 목재, 도료 등과 같은 마감재료(finishing material)로 덮어 라돈이 건축자재에서 방출되더라도 실내공기 속으로 유입되지 못하게 충분한 기간 동안(반감기의 2배 이상인 1주일 정도) 건축자재의 표면에 머무르게 하면 자손으로 붕괴하게 되더라도 금속이기 때문에 공기 중에 혼입 되지는 양이 적어지므로 실내공기의 라돈 농도에 미치는 영향이 적어질 것이다. 그러나 더근원적인 방법은 건축자재로부터의 라돈 방출을 방지하기 위하여 실내에는 방사성 모체인 라듐을 함유하지 않은 건축재료, 특히 마감재료는 라듐 함유 재료(Radium containing material)를 사용하지 않는 것이다.
건물의 실내에서 지하수를 사용하지 않고 도시가스에서도 라돈이 유출되지 않는 경우라면 토양 가스의 실내 유입을 막는 것이 제일 급선무이다. 기체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르게 마련이다. 그런데 건물의 실내는 일반적으로 실외보다 압력이 낮으므로 건물의 바닥 밑이나 지반 속의 토양 가스가 실내로 빨려 들어오게 마련이다.
이와 같은 토양 가스는 여러 가지 경로를 통해 실내로 흘러 들어오게 되는데,
1) 계절의 변화에 따른 온도 변화에 의해 바닥이나 기초 벽체용 콘크리트나 벽돌의 팽창 수축으로 시간이 지나면 자연적으로 발생하는 미세한 균열,
2) 바닥 슬래브와 벽체 또는 기초는 이어 치는 일체식 구조(monolithic structure)가 아니고, 바닥 슬래브 콘크리트를 먼저 친 다음 벽체를 벽돌로 쌓거나 벽체용 콘크리트를 치게 되므로 바닥 슬래브와 벽체 사이에 생길 수밖에 없는 이음매, 그리고,
3) 상하수도 배관, 변기에서 나가는 오수관, 부엌과 욕실의 급배수관, 전선 인입 파이프, 도시가스 파이프, 통신용 파이프 등과 같이 실내로 인입되는 여러 가지 파이프에 의한 슬래브나 벽체의 관통부위(파이프를 관통시키기 위해 뚫은 부위와 파이프 사이의 틈새를 완벽하게 메우기는 어렵다) 등이 중요한 인입 경로이다.
그러나 이와 같은 경로(균열, 이음매, 관통부위 등)를 실링 처리한다 해도 당장에는 막는 것처럼 보일지 모르지만 온도의 변화에 따른 수축팽창으로 틈새가 생기기 마련이므로, 완벽하게 막는다는 것은 거의 불가능하다. 따라서 신축공사 시 바닥 슬래브 밑에 인입 방지용 장막(barrier)을 쳐 토양 가스의 흐름이 실내가 아닌 실외로 이루어지게 하는 방법이 권장된다. 우리나라에서는 라돈을 고려하지 않고서도 슬래브 콘크리트 타설 시 폴리에틸렌(Polyethylene) 필름과 같은 인공 차단막을 설치하고 있다. 이런 차단막을 설치한다고 모든 토양 가스의 실내 유입이 방지되는 것이 아니므로, 슬래브 밑과 지반면 사이를 감압지, 아니면 반대로 가압 쓰는 것이 좋다. 이 방법의 구체적인 공법에는 강제식(기계식)과 자연식이 있다.
그래도 실내의 라돈 농도가 높으면, 실내에 흡인 구(口)를 만들어 실외(지붕 위)로 뽑아내든가, 아니면 환기로 신선한 실외 공기를 끌어들여 실내농도를 낮춰야 한다. 환기(ventilation)는 라돈뿐만 아니라 모든 종류의 실내공기 오염물질(indoor airpollutants)의 농도를 경감시키는데 효과가 있는 방법이다. 공기청정기 중에는 아직 라돈을 제거할 수 있는 것은 시중에 나와 있지 않다.
다음 그림 3-19, 20, 21은 미국의 환경청에서 작성한 실내 라돈 경감 공법을 적용한 건축도면(建面)으로 신축주택의 수동식(자연식) 라돈 경감 방법(passive radoncontrol system for new construction)을 보여주는 표준 도면(standard drawings)인데, 독립주택이나 2 호건 연립주택, 특히 목조주택에 적용하기 적당한 설계이다. 그림 3-19는 슬래브 밑에서부터 토양 가스를 흡인하여 지붕 위로 강제배기(배기팬 이용시키는 공법을 보여주고 있으며, 그림 3-20은 마루 밑창(crawl space)에 다공질 배수관을 깔아 토양 가스를 수동배기시키는 공법을 보여준다. 그리고 그림 3-21에서는 슬래브 밑에서 토양가스를 수동식으로 흡인하여 배출시키는 공법을 수 있는데, 설치 후에 필요하면 강제(기계)식으로 전환하게 배기팬을 설치할 수 있도록 설계되어 있다. 미국에서는 이미 10년도 훨씬 이전(1995년)에 이런 도면을 작성하였다는 것이 부러울 뿐이다. 우리나라의 건축양식과는 차이가 많아 그대로 적용하기 곤란하나, 목조주택에는 적용 가능하다. 우리나라도 우리 건축양식에 맞는 나름대로의 표준 도면을 작성해야 할 때가 되었다.