최근 실내공기질관리법 시행규칙과 학교보건법 시행규칙이 개정 및 신설되는 등 실내공기질 관리의 중요성이 크게 부각되고 있다. 한국인들의 일일 평균 실내 거주시간은 20.66시간으로 하루 중 대부분을 실내공간에서 활동한다. 다중이용시설의 시설 수 증가와 시설 이용 증가에 따라 다중이용시설의 안전한 실내공기질 관리 및 조성이 필요하다. 특히, 어린이와 노인, 학생 등 민감계층은 동일한 공기질 오염수준에서 일반인보다 치명적인 건강영향이 나타날 수 있으므로 민감계층이 이용하는 다중이용시설에 대한 공기질은 더욱 엄격하게 관리되어야 한다.
따라서, 본 연구에서는 학교, 어린이집, 노인요양시설의 주 이용자층에 따른 건강영향을 기반으로 시설별 실내공기질지수 (IAQI)를 개발하였으며, 현장조사를 통해 수집된 시설별 농도자료에 적용하여 개발된 지수와 기존지수를 비교 평가하였다. 학교는 2017년부터 2020년까지 전국 46개교를 대상으로 광산란 방식의 측정기를 통해 교실 내 실시간 PM10, PM2.5, CO2 농도자료를 수집하였고, 어린이집과 노인요양시설은 각각 경기도 내 78개소와 9개소를 대상으로 IoT 측정센서를 통해 실내 PM10, PM2.5, CO2 농도자료를 수집하였다. 상대적인 비교를 위한 기존지수는 대기오염물질의 오염도를 나타내는 통합대기환경지수 (CAI)와 2008년 대만에서 제시한 실내공기질지수 (T-IAQI)로 선정하였다.
본 연구에서 개발한 실내공기질지수는 시설에 따른 주 이용자층의 연령별 위험성 지수 (Hazard Quotient)를 고려하여 0-500의 지수값을 총 6개 등급 (좋음, 보통, 주의, 나쁨, 매우 나쁨, 위험)으로 구분하였으며, 각 등급별 기준농도와 건강영향은 위험성 지수 계산을 바탕으로 위해성 기반 기준들을 고려하여 설정 및 정의하였다. 또한, CAI의 통합지수 (Comprehensive Index)를 참고하여 오염물질들의 개별 등급을 보지 않더라도 현재의 공기질을 쉽게 파악할 수 있도록 PM10과 PM2.5, CO2를 통합하여 1개의 지수점수로 나타내는 종합지수 (Composite Index)를 설정하였으며, 개발된 지수는 시설에 따라 학교는「IAQI-S」, 어린이집은「IAQI-C」, 노인요양시설은「IAQI-E」로 명명하였다.
본 연구에서 개발한 IAQI-S와 CAI를 학교에서 측정한 오염물질별 농도에 적용하여 비교한 결과, IAQI-S의 종합지수는 전체 데이터 중 ‘좋음 (Good)’ 27.6%; ‘보통 (Moderate)’ 47.8%; ‘주의 (Caution)’ 21.5%; ‘나쁨 (Unhealthy)’ 2.8%; ‘매우 나쁨 (Very Unhealthy)’ 0.3%, ‘위험 (Hazardous)’ 0.0%의 분포가 나타났으며, 비교 평가한 CAI의 통합지수는 ‘좋음 (Good)’ 40.3%; ‘보통 (Moderate)’ 35.2%; ‘나쁨 (Unhealthy)’ 22.6%; ‘매우 나쁨 (Very Unhealthy)’ 1.8%로 분포되었다. 즉, CAI는 ‘좋음 (Good)’ 등급의 분포가 CAI 대비 감소하고, ‘보통 (Moderate)’ 이상 등급의 분포가 증가하여 IAQI-S보다 건강영향이 적은 방향으로 표현하였다. IAQI-C와 IAQI-E를 각각 어린이집과 노인요양시설에서 측정한 농도자료에 적용한 결과, IAQI-C의 종합지수는 ‘좋음 (Good)’ 4.0%; ‘보통 (Moderate)’ 67.2%; ‘주의 (Caution)’ 15.7%; ‘나쁨 (Unhealthy)’ 12.3%; ‘매우 나쁨 (Very Unhealthy)’ 0.8%, ‘위험 (Hazardous)’ 0.0%의 분포가 나타났으며, IAQI-E의 종합지수는 ‘좋음 (Good)’ %; ‘보통 (Moderate)’ 67.2%; ‘주의 (Caution)’ 15.7%; ‘나쁨 (Unhealthy)’ 12.3%; ‘매우 나쁨 (Very Unhealthy)’ 0.8%, ‘위험 (Hazardous)’ 0.0%의 분포가 나타났다. IAQI-C와 IAQI-E를 CAI와 비교한 결과, CAI가 IAQI-C와 IAQI-E보다 건강영향을 적은 방향으로 표현하였다. 이를 통해 CAI는 학교, 어린이집, 노인요양시설 내 공기질을 표현하기에 적합하지 않음을 확인할 수 있었고, 결정적으로 CAI는 실내공기질의 지표물질로 알려진 CO2 지수가 없으므로 실내공기질을 재실자 및 관리자에게 전달하기에 적합하지 않았다.
본 연구의 개발지수 (IAQI-S, IAQI-C, IAQI-E)를 대만에서 제시한 실내공기질지수 (T-IAQI)와 비교한 결과, PM10과 PM2.5는 T-IAQI가 개발지수보다 건강영향이 적은 방향으로 표현하였으며, CO2는 T-IAQI가 개발지수보다 건강영향이 큰 방향으로 표현하였다. 그러나 학교와 어린이집, 노인요양시설 현장조사 데이터에 T-IAQI를 적용하였을 때, ‘Good’ 등급에 포함된 CO2 데이터가 전체 CO2 데이터 중 각각 7.3%, 0.0%, 0.4% 포함되었으며, 상위 2개 등급인 ‘Very Unhealthy’와 ‘Hazardous’ 등급에는 데이터가 포함되지 않아 중간 등급에 데이터가 밀집되어 CO2 배경농도를 고려한 CO2 지수의 기준농도를 재설정할 필요가 있다. 따라서 T-IAQI는 학교, 어린이집, 노인요양시설 내 공기질을 표현하기에 적합하지 않음을 확인할 수 있었다.
개발지수와 기존지수 (CAI, T-IAQI)의 기준농도에 따른 위험성지수를 비교한 결과, 기존지수는 동일한 등급에서 다른 건강영향을 나타냈다. 즉, PM10과 PM2.5가 동일한 지수값을 갖더라도 건강영향은 PM2.5가 더 많은 건강영향을 나타냈다. 반면, 개발지수는 동일한 등급에서 동일한 건강영향을 나타냄으로써 재실자들이 정확한 등급별 건강영향을 알 수 있었다. 따라서 개발지수는 기존지수보다 대상 시설들의 공기질을 나타내는데 적합하였고, 종합지수의 개발로 재실자들이 쉽게 현재 공기질을 인식할 수 있을 것으로 판단되었다.