새집증후군/목질재료의 포름알데하이드 방산/개선방안

서론 개요 공기질관리법 - 목질보드 사용의 증가는 포름알데히드 계통의 접착제에서 발생하는 포름알데히드 방출문제를 야기 - 포름알데히드는 발암물질로 일반 주택 및 공공시설에 환경문제 - 인체에 유해한 휘발성 유기화합물 (VOC, volatile organic compound) - 발생배경은 건축물에서 환기를 효율적으로 하여 에너지 손실의 저감을 위해 - 실내공기의 기밀성을 증가 및 공기의 오염 공기질관리법 - 적용범위: 지하역사, 상가, 터미널, 도서관, 공공주택 - 실내공기질의 공정시험방법을 제정 고시 - 신축공동주택의 공기질을 주민입주 전에 측정하고 공고 의무화 - 오염물질을 방출하는 건축자재를 고시하여 사용 제한 - 대형실내공간에서의 생활환경을 개선

기원 및 원인 기원 새집증후군의 원인 - 1943년 독일에서 파티클보드 내에 미반응 포름알데하이드가 방출 - 1966년 독일에서 업체회의 - 1973년 독일에서 학교 내에서 발생한 자극적인 냄새로 인해 일반인에게 인식 1) 환기 시스템의 문제 2) 과도한 파티클보드 사용 3) 파티클보드 내에 과도한 포름알데하이드 사용 - 1970년대 후반 에너지 위기로 인한 효율적인 공기환기를 통해 열을 보존하기 위한 폐쇄형 주택의 건축으로 문제점 확산 - 1980년 독일에서 최초로 포름알데히드 방산에 관한 지침 채택 새집증후군의 원인 - 주택의 고 기밀화에 의한 환기부족 - 오염물질을 방산시키는 새로운 건자재의 사용 - 생활용 접착제로부터 방산되는 오염화학물질의 증가 - 사람의 알레르기 체질이 유전된 것

새집증후군의 배경 주택의 문제 생활양식의 문화 대기오염의 문제 인체의 문제 - 폐쇄형 주택 (glass wool 또는 발포 stylene 등의 단열재 설치) - 수증기 배출이 안됨 (곰팡이나 진드기 발생) - 새로운 건자재의 사용 (석유화학제품으로 인체에 유해한 오염물질이 대량 발생) 생활양식의 문화 - 도시 인구집중으로 밀집한 주택건설 - 오염과 소음으로 창 개방의 어려움 대기오염의 문제 - 공장 및 자동차의 오염 물질 발생 - 농약 인체의 문제 - 화학물질 과민증 - 체내 축적되는 오염화학물질의 증가 - 체내에 축적된 오염화학물질이 다음 세대에 유전될 수 있다는 가능성

오염화학 물질 건재, 시공재 함유가능성이 있는 화학물질 염화비닐제품 가소재 (프탈레이트계 화합물) 복합 마루판재 포름알데하이드 합판, 파티클보드 집성재, 화장합판 목재보존재 (가압주입) 톨루엔, 크실렌 목재보존재 (표면처리) 유성페인트 크실렌 목공용 접착제 가소제 에폭시 수지계 접착제 크실렌, 가소제 포름알데하이드: 상온에서 무색으로 강한 자극적인 냄새가 나는 가연성의 기체 톨루엔: 벤젠과 같은 냄세가 나는 무색의 가연성 액체 (페인트의 유기용제, 향료, 합성섬유의 원료 크실렌: 무색투명의 자극적인 냄새가 나는 액체 용제, 염료, 합성섬유, 가소제, 의약품의 원료

오염화학물질 실태 포름알데하이드 및 TVOC 농도 대상 증상 - 다양하며 특히 다양한 기관의 이상이 복수로 나타남 원인 - 세면장과 방에서 높게 조사 - 건축연수가 짧은 집합주택에서 높은 값 - 가이드라인을 상회 대상 - 주택에서 보내는 시간이 많은 사람 (특히 주부)이 주로 발병 - 알레르기 또는 아토피성 피부염 등의 병력을 가진 사람이 새집증후군 발병 증상 - 다양하며 특히 다양한 기관의 이상이 복수로 나타남 원인 - 건자재와 생활용품에서 발생 - 오염물질 발생량과 실내환기량으로 결정

오염화학물질 실태

VOC의 지침 종류 지표 안내농도 지침값 (ppm) 포름알데하이드 비인두 점막에 자극 0.08 Toluene 신경계 및 생식계에 영향 0.07 Xylene 중추신경계 발달에 영향 0.20 Paradichloro benzene 간장 및 신장 등에 영향 0.088 Ethyl benzene 간장 및 신장에 영향 0.05 Stylene 뇌와 간장에 영향 Chlorpyriphos 신생아의 신경 발달과 뇌의 형태학에 영향 0.07 ppb 소아의 경우 0.02 ppb Dibutyl-n-phthalate 신생아의 생식기 구조에 영향 0.02 - WHO의 실내 오염화학물질 농도의 가이드 라인 - 25°C의 경우에 따름

화학물질과민증의 정의 만성질환 재현성 미량의 물질 폭로에 반응 관련성이 없는 많은 종류의 오염화학물질에 반응 - 완치하기까지 증상이 계속 재현성 - 반복해서 반응 미량의 물질 폭로에 반응 관련성이 없는 많은 종류의 오염화학물질에 반응 원인물질의 제거 또는 개선을 통해 치료 - 클린룸이나 전원지역에서 증상이 개선 또는 완치 가능 증상이 많은 기관과 장기에 분포 - 어지러움, 두통, 습진 등 다양한 증상 발생

새집증후군의 인체 영향 실내 공기질 평가결과 오염화학물질 측정법 화학물질 과민증 실태 - 사람이 실내에 있는 것만으로 탄산가스나 취기에 의해 실내의 공기는 오염 - 1시간당 약 30m3의 신선한 외기 공급 필요 - 흡연은 많은 양의 오염물질을 생산 (담배 한개비당 160m3의 외기의 공급 필요) 오염화학물질 측정법 - passive 법: 뱃지 모양의 templates를 부착 공기에 포함되어 있는 화학물질을 흡착시킨 후 그 물질을 분석하는 방법 - active 법: 활성탄이 차있느 유리튜브에 주변공기를 펌프로 들여보내 물질을 분석하는 방법 화학물질 과민증 실태 - 다양한 종류의 오염화학물질에 반응 - 상당히 낮은 농도에서 증상이 발생 - 체내 호흡이나 식사에 의해 축적된 양이 일정한 수준을 초과시 발생 - 그 양은 개인에 따라 다르며 최근에는 유전자의 특이성도 발견

새집증후군의 인체 영향

화학물질과민증 예방과 치료방법 생활환경으로부터 오염화학물질의 제거 체내 오염화학물질의 배출 중화치료 - 건자재, 접착제, 가국 등의 사용을 극소화 - 적절한 환기 필요 - 방충제나 방향제의 사용을 최소화하고 밀폐된 공간에서만 사용 체내 오염화학물질의 배출 - 오염화학물질의 해독 - 비타민과 미네랄 섭취 - 저온의 사우나 또는 온천 등에서 지방조직 중에 화학물질의 분해 및 배설 - 운동용법 또는 공기가 좋은 곳으로 이주 중화치료 - 항원을 투여 - 감수성을 저하시키며 과민반응을 치료 - 정확한 원인을 찾기 어려워 현재 실용화 되지 않음.

탈 새집증후군을 위한 기본과 응용 발생 메카니즘 건자재의 오염화학물질 원인 억제방법 - VOC의 비점은 50~400°C이나 실온에서도 조금씩 증발되어 실내공기를 오염 - 증산지배형 (건자재 표면의 오염물질이 직접 증발) - 확산지배형 (건자재 내부의 오염물질이 내부로부터 서서히 공기중으로 방산) - TVOC: 실내를 오염시키는 모든 화학물질을 말하며 비점과 화학적 성질에 따라 분류) 건자재의 오염화학물질 원인 - 휘발성 유기화합물 - 벽지 또는 접착제 - 복합내장재 - 카펫과 커튼 - 단열재 억제방법 - 표면에 도장에 따른 밀봉효과 - 내장완성재에 의한 VOC의 흡착 - 실내오염의 저감수단 사용 (공기청정기, 정화시트)

포름알데히드 특성 및 방출문제 배경 포름알데히드 공기질관리법 - 무색의 자극적인 가스로 화학구조는 HCHO로 구성 - 카르보닐 (C=O) 그룹의 존재로 화학적 반응성이 매우 큼. - 대기중의 HCHO 농도는 약 0.03 ppm - 포름알데히드 농도 37% 전, 후의 수용액을 포르말린 - 높은 반응성으로 목재접착제 및 도장/도료제조에 사용 공기질관리법 - 적용범위: 지하역사, 상가, 터미널, 도서관, 공공주택 - 실내공기질의 공정시험방법을 제정 고시 - 신축공동주택의 공기질을 주민입주 전에 측정하고 공고 의무화 - 오염물질을 방출하는 건축자재를 고시하여 사용 제한 - 대형실내공간에서의 생활환경을 개선

포름알데히드 방출 요인 목재 목재접착제 - 목재 자체가 포름알데히드 방출 - 리그닌이 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스보다 큰 잠재성을 보유 - 추출물의 종류에 따라 방출량에 차이 목재접착제 - UF와 MUF 등 아미노계 접착제에서 발생 - 접착제 내에 잔류하는 미반응 유리 포름알데히드 - 접착제 제조과정에서 포름알데히드는 알칼리하에서 요소와 반응하여 methylolurea로 변하는데 이 반응이 가역반응 임. - U + (CH2O)(OH)2  U – CH2OH + H2O (1) - 알칼리 하에서 생성된 methylolurea가 산성 하에서 축합반응을 통해 아미노메틸렌 결합을 형성하는데 요소와 메틸올요소로 분해되는 가역반응 - 2(U – CH2OH)  U – CH2 – U + CH2O + H2O (2)

포름알데히드 방출 요인 목재접착제 - UF 수지의 경화시 dimethylene ether 결합의 분해로 포름알데히드를 방출 - U – CH2OCH2 – U  U – CH2 – U + CH2O (3) - (2) & (3) 반응은 고온 산성하에서 물 또는 습기와 접촉에 의한 요소수지의 가수분해 현상 - 이러한 가수분해 작용으로 오랜 시간에 걸쳐 포름알데히드가 공기중으로 방출 - PF 수지도 포름알데히드를 방출하나 그 양이 요소수지에 비해 상대적으로 적음 - 포름알데히드 방출문제는 주로 아미노 계통의 수지 접착제에 제한

포름알데히드의 인체 영향 농도 (ppm) 증상 0.01~1.6 눈의 자극이 시작되는 최저 값 < 0.04 신경조직의 자극이 시작 됨 0.05 ~ 1.0 냄새가 느껴지는 최소 값 0.08 ~ 1.6 눈과 코에 자극 0.08 WHO, 일본의 기준 값 (지침값) 0.1 독일의 최소 오염농도 0.25 ~ 0.33 호흡장애의 시작 0.5 목의 자극이 시작되는 최저 값 2 ~ 3 눈을 찌르는 듯한 고통 10 ~ 20 심하게 눈물이 남. 30 ~ 생명에 관계된 위험, 독성 폐수종

포름알데히드 방출량 측정방법 데시케이터법 Perforator 법 - 2시간과 24시간 방법 - 2시간 방법: 시료를 데시케이터에 노출시켜 데시케이터 내의 증류수에 포집된 포름알데히드 방출량을 크로모트로픽산을 이용하여 정량 (미국과 캐나다에서 주로 사용 - 24시간 방법: 70년대 중반에서 일본에서 개발된 방법; 실온에서 시편을 데시케이터 내에 24시간 동안 방치하여 증류수에 흡수되는 포름알데히드를 아세틸아세톤 방법을 이용하여 적외선 분광기로 측정하여 정량 Perforator 법 - 주로 유럽에서 사용되는 방법 - 시료 100g을 톨루엔ㅇ로 추출하여 포름알데히드 방출량을 요오드법으로 정량하며 100g에 대한 mg 단위로 표시 - 시료에 존재하는 모든 방출량을 측정

포름알데히드 방출량 측정방법 소형 Chamber 방법 (20 리터) 대형 Chamber 방법 - 배면과 모서리를 실링한 보드를 챔버안에 넣고 일정시간이 지나서 공기를 분당 167ml를 포집한 후 HPLC로 포름알데히드 방출량을 정량 - 단위는 mg/m2∙h 이며 일본에서 현재 시행 대형 Chamber 방법 - 북미와 유럽에서 현재 시행 - 북미식은 30m3인 반면 유럽식은 40m3의 챔버를 사용 - 데시케이트 방법과 유사하게 포름알데히드 방출량을 측정 - 데시케이트 방법에 비해 실제에 가까운 결과응 얻을 수 있으나 챔버설치 비용이 많이 들고 시험절차가 오래 걸리는 단점을 보유

포름알데히드 방출량 측정방법 1m3 소형 Chamber 방법 - ISO 회의에서 채택되어 각 나라에서 시험 중 - 시편을 챔버 내에 넣고 시편발생하는 포름알데히드의 농도를 측정하기 위해 공기를 포집 - 공기 중의 포름알데히드는 아세틸아세톤법으로 정량

포름알데히드 방출량 기준 및 규제 현황 국내 기준 친환경 건축자재 품질인증제 - 다중 이용시설등의 실내공기질 관리법 - 포름알데히드 0.1 ppm (24시간 평균) - 보통합판의 경우 24시간 데시케이터법에 의해 평균값이 F1은 0.5 mg/l, F2는 1.5mg/l, F3는 5.0mg/l 이하로 최대값은 0.7, 2.1, 7.0 mg/l 이하로 동시에 표기하도록 규정 - 이 방법은 마루용 합판과 무늬목 치장합판에도 동일하게 적용 - PB와 MDF는 E0는 0.5, E1은 1.5, E2는 5.0mg/l 이하로 표기 친환경 건축자재 품질인증제 - 총 VOC와 포름알데히드의 방출량 혹은 방출속도를 1등급에서 4등급까지 구분 - 1등급은 최우수 친환경 건축자재, 2등급은 우수 친환경 건축자재, 3등급은 친환경 건축자재, 4등급은 일반 건축자재로 구분 - 20리터 소형 챔버 방법을 이용해 시험시작 후 28일 값을 기준으로 정함.

친환경 건축자재 품질인증제 구분 일반자재/페인트 (mg/m2∙h) 접착제 비고 1등급 총 VOC 0.2 미만 0.5 미만 녹색 HCHO 0.05 미만 0.12 미만 2등급 0.2 – 0.4 0.5 – 1.5 청색 0.05 – 0.12 0.12 – 0.4 3등급 0.4 – 2.0 1.5 – 5.0 황색 0.12 – 0.6 4등급 2.0 – 4.0 5.0 – 10.0 적색 0.6 – 1.25

외국의 포름알데히드 규제 현황 국가/기관 포름알데히드 기준농도 (ppm) WHO < 0.08 미국 0.1 (EPA), 0.4 (연방정부) 노르웨이 < 0.05 이탈리아 0.1 일본 (후생성) 0.08 스웨덴 0.11 오스트리아 덴마크 0.13 캐나다 핀란드 0.13 (1981~) 0.25 (~1981) 호주 스위스 0.2 독일 스페인 0.4

포름알데히드 방산량 저감 연구 접착제 제조 Scavenger 대체접착제 - 몰비 조절 - 접착제 합성법 - 무기물질인 glass powder, aluminum powder, 종이 제작시 발생되는 sludge, 농업 부산물인 왕겨분말, 콩분말 등이 사용 대체접착제 - 리그닌, 탄닌, cashew nut shell liquid와 같은 페놀성 물질에 관심

포름알데히드 방산에 대한 대응책 암모니아와 요소수지의 수용액을 도포 HCHO 캐처를 도포 HCHO 저감 필름과 시트를 부착 바이오계의 중화액을 도포 베이크 아웃 공법 (실내온도를 높여 강제적으로 포름알데히드를 휘발시켜 농도를 저감하는 기술)을 이용 환기 회수를 증가 활성탄 등에 흡착

대응방법 Baked-out 광촉매법 숯과 제올라이트 - 신축이나 보수 작업 등이 끝난 건물에 대해 실내공기 온도를 높여주어 건축자재나 마감재료에서 방출되는 휘발성 유기화합물 (VOCs)와 포름알데히드(HCHO)를 비롯한 유해오염물질의 발생량을 일시적으로 증가시킨 후 환기를 통해 이를 제거하는 방법 광촉매법 - 빛을 받으면 촉매반응을 일으키는 물질로 광촉매 위에 빛이 닿을 때 발생하는 활성산소가 공기 속의 세균을 없애고 유해물질을 분해 - 빛 닿으면 활성산소 발생 - 공기 속 세균 제거 - 유해물질 분해 숯과 제올라이트 - 숯의 내부 구멍의 면적은 “숯 1g당 약 100평” - 유해한 화학물질을 내부의 기공에서 흡착  - 제올라이트 역시 숯과 같이 내부에 많은 기공을 지니고 있어 흡착작용이 우수

목질 건자재의 HCHO 방산 저감화 방법 종별 항목 방법 목재원료 함수율 수종 낮게한다. 열압조건 온도 시간 제조 직 후 HCHO의 방산량을 높이기 위해 적절한 범위 내에서 열압온도를 높이고 시간을 늘림. 후처리 화학적 처리 물리적 처리 양생 포름알데히드 캐처제를 도포 도료와 필름으로 오버레이 가공실시 환기를 자주하며 장시간 양생

HCHO 방산량을 저감하는 방법 대상 방법 구체적인 예 문제점 효과 접착제 수지제조시 몰비 저감 요소의 2차 첨가 합성 강도부족 중 Dimethylene ether 결합의 저감 선택적인 methylol 화법 다단합성법 대 유리 HCHO 저감 포착제의 첨가 경화부족 소 접착제의 중화 중화제, 중성경화제 처리부족 피착제 물리적 처리 함수율으 저감 처리용이 화학적 전처리 포착제의 함침 처리곤란 에이징 고환기율, 열처리 처리간편 후처리 화학적 처리 암모니아, SO2 고비용 도장, 오버레이 사용환경 환기, 수분, 온도 고환기, 저습도, 저온 간편