신축학교 교실 실내공기중 유해유기물질 농도와 초등학생의 신경행동기능 = Hazardous organic compounds concentration of newly built school classroom and neurobehavioral performance of elementary school children

국문 초록 (Abstract)

신축학교의 교실 실내공기중 유해유기물질이 학생들의 신경행동기능에 미치는 영향을 조사하여 쾌적하고 안전한 학습권 유지⋅관리를 위한 학교 환경보건정책의 기초자료를 제시하기 위하여 신축학교와 대조학교의 교실 실내공기중 주요 유해유기물질인 폼알데하이드(HCHO), 휘발성유기화합물(VOCs)의 농도를 3개월 간격으로 6회 측정하였고, 신경행동검사를 통해서 교실 실내공기중 유해유기물질의 농도 변화에 따른 학생들의 주의 집중력, 단기 기억력, 시각적 탐색능력 등의 신경행동기능의 변화양상을 3회 평가하였다. 2008년 9월을 기준으로, 2008년 9월에 개교한 초등학교를 신축학교로, 2006년 3월에 개교하여 약 30개월이 경과한 초등학교를 대조학교로 선정하였다.
교실 실내공기중 유해유기물질인 폼알데하이드(HCHO)의 경우에 6월과 9월의 경우는 신축학교와 대조학교 모두 교실 실내공기질 유지기준인 100 ㎍/㎥를 다소 초과하였다. 총휘발성유기화합물(TVOCs)의 경우, 새 학기가 시작되는 3월에는 교실 실내공기질에 대한 유지기준 400 ㎍/㎥에 비하면 신축학교는 약 2.5배, 대조학교는 약 2.1배 초과하였다. 그러나 2009년 12월의 폼알데하이드(HCHO)와 총휘발성유기화합물(TVOCs)농도는 유지기준 이하로 나타났으며, 동시에 2개 학교의 농도가 서로 비슷하였다.
컴퓨터 신경행동검사는 숫자더하기와 부호숫자 짝짓기를 2008년 12월, 2009년 3월, 2009년 12월 3회에 걸쳐 수행하였으며, 신축학교와 대조학교의 노출 전⋅후 컴퓨터 신경행동검사 전체반응의 평균 반응시간과 정답반응의 평균 반응시간을 측정하였다. 그 결과 신축학교와 대조학교의 학생들은 시간이 지날수록 노출 전⋅후 컴퓨터 신경행동검사 전체반응의 평균 반응시간이 유의한 값으로 소폭 감소하였다.
2008년 12월의 경우, 신축학교와 대조학교에서 노출 전⋅후 컴퓨터 신경행동검사 정답반응의 평균 반응시간은 신축학교와 대조학교에서 각각 3.3%, 2.0% 증가하였으나, 학교간 부호숫자 짝짓기에서는 신축학교의 전체반응의 평균 반응시간 차이가 134.4 ms로 5.6% 증가한 반면, 대조학교의 학생들은 평균 15.0 ms로 0.6% 감소하였다.
2009년 3월의 경우, 노출 전⋅후 컴퓨터 신경행동검사의 정답반응의 평균 반응시간은 신축학교와 대조학교 모두 감소하였다. 신축학교와 대조학교의 숫자더하기 평균 반응시간 차이의 비율은 각각 2.5%, 8.0%로 감소의 폭이 크게 나타났으며, 부호숫자 짝짓기에서 평균 반응시간 차이의 비율은 각각 1.7%, 4.8%로 대조학교가 약 35.4% 감소하였다.
2009년 12월의 경우, 숫자더하기는 신축학교와 대조학교의 노출 전⋅후 정답평균 평균 반응시간 차이의 비율이 각각 6.0%, 5.7% 감소하였다. 학교간 부호숫자 짝짓기는 신축학교에서 평균 반응시간 차이의 비율이 6.0%, 대조학교는 5.7% 감소하였다. 노출 전⋅후 컴퓨터 신경행동검사 정답반응의 평균 반응시간 차이 분석결과 숫자더하기와 부호숫자 짝짓기에서 신축학교와 대조학교 모두 1% 이내로 감소하였다. 노출 전⋅후 컴퓨터 신경행동검사 평균 반응시간의 증감은 통계적으로 유의하지 않았다.
이 연구의 결과 친환경건축물이라 하더라도 준공초기에는 교실 실내공기중 유해유기물질의 농도가 다소 높았으며, 비록 적으나마 통계적으로 유의한 수준의 인지기능 저하가 관찰 되었다. 그러나 이러한 건강영향은 점차 감소하여 수개월 후에는 대조학교 수준으로 낮아짐을 알 수 있었다. 이는 친환경소재의 사용을 권장하고 교실 실내공기질의 유지⋅관리기준을 법적으로 보다 강화 할 필요가 있음을 시사한다.
학교 건축물을 신⋅개축할 경우에는 ‘다중이용시설 등의 실내공기질관리법’ 에 의한 오염물질방출 건축자재의 사용의 제한, 교실 실내공기의 원활한 환기를 위하여 환기시설을 설치해야 한다. 아울러 교실 실내공기질을 보다 개선하기 위해서는 건축자재에 관한 관리 뿐만아니라 내부수장재료는 교실 실내공기 유해유기물질의 방출량이 적은 것을 사용하여야 한다. 또한, 교실 내의 개인용 사물함, 각종 전자제품, 여러 유형의 학습도구와 학습자재 등도 친환경인증제도를 실시한다면 학교 교실 실내공기질은 보다 더 개선될 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to investigate the effect of hazardous organic compounds in classroom air on student's neurobehavioral performances in a newly built school and provide data of school environmental healthcare policy for the maintenance and management of indoor air quality. The concentrations of formaldehyde (HCHO) and volatile organic chemicals (VOCs) that are hazardous organic compounds in classroom air were measured over time in the newly built school and the old control school, respectively. In addition, changes in neurobehavioral performances including attention, short-term memory, and visual search were assessed based on the changes in hazardous organic compounds concentration via computerized neurobehavioral tests. With September, 2008 as reference date, elementary schools opened in September, 2008 were classified as the newly built school, whereas elementary schools older than 30 months since their opening in March, 2006 were classified as the old control school.
For HCHO, hazardous organic compounds in classroom air, when it was measured in June and September, respectively, its concentration exceeded 100 ㎍/㎥, the standard of indoor air quality maintenance for classroom both in the newly built school and the old control school. For total volatile organic chemicals (TVOCs), when they were measured in March, in the beginning of new semester, their concentrations were approximately 2.5 times and 2.1 times higher than 400 ㎍/㎥, the standard of indoor air quality maintenance for classroom in the newly built school and the old control school, respectively. However, when HCHO and TVOCs were measured in December 2009, their concentrations were both below the standard of indoor air quality maintenance for classroom and were similar between the two buildings.
Digit addition and symbol digit substitution were performed three times, namely, in December 2008, March 2009 and December 2009 in computerized neurobehavioral performance test. The mean response times of total responses and correctly answered responses in computerized neurobehavioral performance test were measured respectively before and after the exposure of the students to the newly built school and the old control school, respectively. As a result, the mean response time of total responses in computerized neurobehavioral performance test was shown to be statistically significantly reduced in the students in the newly built school and the old control school.
The mean response time of correctly answered responses in computerized neurobehavioral performance test performed in December 2008 before and after the exposure of the students to the newly built school and the old control school, respectively was shown to increase by 3.3% and 2.0%, respectively. However, for symbol digit substitution in the two buildings, the difference in the mean response time of total responses was 134.4 ms, 5.6% up in the newly built school but was 15.0 ms, 0.6% down in the old control school.
The mean response time of correctly answered responses in computerized neurobehavioral performance test performed in March 2009 before and after the exposure of the students to the newly built school and the old control school, respectively was shown to decrease in the students in the both buildings. For digit addition, the difference in the mean response time in the newly built school and the old control school was shown to decrease by 2.5% and 8.0%, respectively, showing considerable reduction. On the other hand, for symbol digit substitution, the difference in the mean response time was shown to decrease by 1.7% and 4.8%, respectively, showing approximately 35.4% reduction in the old control school. The difference in the mean response time of correctly answered responses in digit addition performed in December 2009 before and after the exposure of the students to the newly built school and the old control school, respectively was shown to decrease by 6.0% and 5.7%, respectively. For symbol digit substitution in the two buildings, the difference in the mean response time was shown to decrease by 6.0% in the newly built school and 5.7% in the old control school, respectively. As a result of analyzing the difference in the mean response time of correctly answered responses in computerized neurobehavioral performance test before and after the exposure of the students to the newly built school and the old control school, for both digit addition and symbol digit substitution, the difference in the mean response time was shown to decrease in the both schools with a 1% or less. No statistical significance was seen in the mean response time change.
The result of this study showed that the concentration of hazardous organic compounds was relatively higher in the air of the classrooms in the newly built school eco-friendly building and that the statistically significant decrease in cognitive function was observed despite the low concentrations of hazardous organic compounds. However, this effect on the student's health condition gradually decreased and was shown to be similar to the level in the old control school several months later. This result suggests that eco-friendly materials should be used and regulations on the maintenance and management of classroom indoor air quality should be legally reinforced.
When school buildings are constructed or remodeled, the use of building materials that release pollutants should be restricted and ventilation facilities should be installed to facilitate the ventilation of indoor air of the classroom in accordance with the 'act of the quality management of indoor air including multi-user facilities'. However, for further improvement of indoor air quality, in addition to building material management, interior materials with reduced release of hazardous organic compounds should be used and environmentally-friendly certification system should be also introduced to personal lockers, various electronic products, and learning tools and materials in classroom.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 표 목차 ………………………………………………………………… ⅳ
• 그림 목차 ……………………………………………………………… ⅴ
• Ⅰ. 서론 ………………………………………………………………… 1
• 1. 연구의 배경 ……………………………………………………… 1
• 2. 연구의 필요성 …………………………………………………… 5
• 3. 연구의 목적 ……………………………………………………… 8
• Ⅱ. 이론적 배경 ……………………………………………………… 9
• 1. 실내공기질 관리기준 변화 …………………………………… 9
• 2. 교실 실내공기질 유지⋅관리기준 …………………………… 12
• 3. 친환경건축물(Green Building) 인증제 …………………… 14
• 4. 교실 실내공기중 주요 유해유기물질 특성 ………………… 16
• 4.1 폼알데하이드(HCHO: Formaldehyde) ………………… 16
• 4.2 휘발성유기화합물(VOCs: Volatile Organic Compounds) …… 18
• 5. 실내공기질과 신경행동검사 …………………………………… 21
• Ⅲ. 연구대상 및 방법 ………………………………………………… 24
• 1. 연구대상 선정 ……………………………………………………… 24
• 2. 연구방법 ……………………………………………………………… 26
• 2.1 교실 실내공기중 유해유기물질 …………………………… 26
• 2.1.1 시료채취방법 ……………………………………………… 26
• 2.1.2 측정기기 및 분석방법 …………………………………… 30
• 2.2 신경행동검사 …………………………………………………… 33
• 2.2.1 검사항목 ……………………………………………………… 33
• 2.2.2 검사방법 ……………………………………………………… 34
• Ⅳ. 연구 결과 …………………………………………………………… 41
• 1. 교실 실내공기중 유해유기물질 농도 ……………………… 41
• 1.1 교실 실내 대기환경 ………………………………………… 41
• 1.2 폼알데하이드(HCHO) ………………………………………… 42
• 1.3 총휘발성유기화합물(TVOCs) ……………………………… 44
• 1.4 벤젠(Benzene) ………………………………………………… 46
• 1.5 톨루엔(Toluene) ……………………………………………… 48
• 1.6 에틸벤젠(Ethyl-benzene) …………………………………… 50
• 1.7 자일렌(Xylene) ………………………………………………… 52
• 1.8 스티렌(Styrene) ……………………………………………… 53
• 2. 신경행동검사 ……………………………………………………… 56
• 2.1 신경행동검사 2008년 12월 ………………………………… 57
• 2.2 신경행동검사 2009년 3월 ………………………………… 59
• 2.3 신경행동검사 2009년 12월 ……………………………… 61
• 3. 실내공기 유해유기물질 노출 전⋅후 신경행동검사 …… 64
• 3.1 숫자더하기와 정답 숫자더하기 반응시간 ……………… 64
• 3.2 부호숫자 짝짓기와 정답 부호숫자 짝짓기 반응시간 … 68
• 3.3 학교별 숫자더하기와 정답 숫자더하기 반응시간 …… 71
• 3.4 학교별 부호숫자 짝짓기와 정답 부호숫자 짝짓기 반응시간 … 73
• Ⅴ. 고찰 ………………………………………………………………… 76
• Ⅵ. 요약 …………………………………………………………………… 81
• 참고문헌 ………………………………………………………………… 84
• 영문요약 ………………………………………………………………… 90