Original Articles

Journal of Bio-Environment Control. 30 April 2022. 79-89
https://doi.org/10.12791/KSBEC.2022.31.2.079

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 재료 및 방법

  •   1. 연구대상

  •   2. 현장모니터링 장비

  •   3. 미세먼지 모니터링 방법

  • 결과 및 고찰

  •   1. 시설하우스 내부 미세먼지 농도 분포

  •   2. 시설하우스 미세먼지 입경별 기여도 분석

  •   3. 시설하우스 내 경운작업 시 미세먼지 농도

  •   4. 장미 가지치기 작업 시 미세먼지 농도

  •   5. 작업별 주요 노출 미세먼지 입경 분석

서 론

국내 시설원예농업은 1970년대 중반부터 1990년대 사이 온실의 구조와 자재 및 각종의 설비와 기술 등의 현대화를 통해 성장을 이루었다. 시설하우스의 보급으로 작목의 생산과 공급의 계절적 한계를 극복하여 주년생산 목적을 달성하였고, 이를 통해 시설재배용 온실을 이용한 시설재배 면적은 급속히 확대되었다. 1991년 기준 대비 2020년 국내 시설채소 온실 면적 현황은 총 26,780ha에서 52,443ha로 약 95% 이상의 성장세를 보이고 있다(MAFRA, 2021).

시설하우스의 내부 환경은 외부 기상으로부터의 영향을 최소화하고 작물의 생육적온을 조성할 수 있는 기밀화된 특성을 가지고 있다. 이러한 작업 환경에서 시설하우스 작업자는 경운·정지, 비료·농약 살포, 수확 등 다양한 작업을 통해 토양 분진(무기 분진)과 꽃가루, 잔류농약, 미생물 등이 포함되어 있는 유기 분진 등에 노출될 수 있다(Cambra-Lopez 등, 2010; Ha 등, 2012; Lee 등, 2010b; Moran 등, 2014; Roque 등, 2016). 특히, 시설하우스는 노지에 비해 유해요인 배출이 어렵기 때문에 작업자는 유기분진에 만성적으로 노출될 위험성이 커질 수 있다(Ergonen 등, 2005; Holmberg 등, 2002; Mestres 등, 1985; Stamper 등, 1988; Zuskin 등, 1993). 시설하우스는 농번기와 농한기 구분 없이 연중재배가 가능하여 농업인들의 연중 총 작업시간이 높은 것으로 보고되어 유해요인에 대한 노출 위험성이 높아질 것으로 판단된다(Kim 등, 2007; Lee 등, 2010a; Sin 등, 2019).

고령층이 다수 분포된 농업인이 시설하우스 내부 작업을 통해 발생된 유기성 분진, 곡물, 꽃가루 등의 유해요인에 노출되면 호흡기, 피부질환 등 건강상 영향을 받을 수 있다(Gomez 등, 2004; Mathias, 1988). 시설작목에서 발생되는 내독소 포함 particulate matter (PM) 10µm 이하의 유기분진과 시설작목에서의 디젤 연소분진은 면역기계, 호흡기계 이상을 야기하며, 그 외에도 천식, 꽃가루 알레르기, 과민성 폐렴, 간질성 폐질환, 암 등의 다양한 알레르기 반응이 나타나는 것으로 보고되고 있다(Beaumont 등, 1995; Nordgren 등, 2016; Swanepoel 등, 2010). 미세먼지는 작업자의 건강 영향 외에도 생태계와 식물성장에 영향을 줄 수 있다. 미세먼지가 농산물에 주는 직접적인 영향으로 작물의 기공을 막아 광합성을 억제하여 작물의 기공 저항증가로 인한 물질대사 및 가스교환 이상 등의 문제가 발생할 수 있으며, 간접적인 영향으로 시설하우스 표면에 부착하여 태양 빛 투과량을 감소시켜 작물 생육장해를 유발시킬 수 있다(RDA, 2018). 이 외에도 공기중 질병의 전파 및 지역 인근의 지하수, 하천의 부영양화, 오존층 파괴 등 다양한 환경오염을 야기할 수 있다(Wathes 등, 1997).

현재, 국내외 농업생산시설 내 농작업 유해요인 관련 연구들은 주로 축산시설을 중심으로 수행되고 있으며(CambraLopez 등, 2010; Moran 등, 2014; Roque 등, 2016; Seo 등, 2020; Takai 등, 1998), 밭작목, 시설하우스 대상은 농약중독과 근골격계 질환 위험요인, 니코틴 등과 같은 일부 특정 유해요인에 대하여 수행되고 있다(Kim 등, 2007; Kim 등, 2012; Lee, 2011). 또한, 국내 농업 관련 분진 노출 기준 현황은 현재 고용노동부에서 고시된 “화학물질 및 물리적 인자의 노출기준”에서 면(cotton dust), 곡물(grain dust), 곡분(flour dust) 분진 등의 일부 기준치만 제시되어 있다. 시설원예농업에 종사하는 농업인은 밀폐된 환경에서 꽃가루, 엔도톡신 등이 포함된 유기분진에 일반 농업인보다 더 많이 노출되고 이로 인해 직업 관련성 호흡기 질환 유병률이 더 높은 것으로 보고되고 있지만(Gomez 등, 2004; Kim 등, 2007; Kim 등, 2012; Lee, 2011; Yoo 등, 2003), 분진 관련 노출 기준 및 작업 환경 관련 연구는 미비한 실정이다. 이와 관련하여 시설 내 미세먼지 발생 현황 및 작업자의 노출 특성에 대한 기본 현황 파악을 통한 시설하우스의 미세먼지 발생 요소 규명 및 작업 환경 개선방안 마련이 필요하다.

본 연구에서는 시설하우스의 농작업 종류와 특성에 따른 시설 내 미세먼지 발생 농도와 작업자의 미세먼지 노출 특성을 파악하기 위하여 한라봉 3농가, 절화장미 3농가를 대상으로 미세먼지 모니터링을 수행하였다. 경운작업을 수행하는 한라봉 시설하우스와 전정작업을 수행하는 절화장미 시설하우스 내부의 위치에 따른 미세먼지의 입경별 농도 분포와 미세먼지 발생 농도 평가를 위해 중량법을 활용하여 미세먼지를 포집 및 분석하였다. 이와 함께, 영상모니터링을 통해 작업시기와 비작업시기로 분류하였으며, 실시간 부유분진 측정기를 활용하여 농작업자의 작업 동선을 함께 이동하여 작업유무에 따른 미세먼지의 입경별 농도와 특성을 분석하였다.

재료 및 방법

1. 연구대상

시설하우스 내부 미세먼지 발생농도 분포 현황과 작업자의 미세먼지 노출 특성을 파악하기 위하여 실험대상 농가를 선정하였다. 실험대상 작목은 한라봉을 재배하는 3개 농장, 절화장미를 재배하는 3개 농장이며, 총 6개의 시설하우스를 대상으로 2021년 08월-2021년 11월 동안 현장실험을 수행하였다(Table 1). 농가별 시설의 유형, 규모, 작업, 환기시스템 등 농장의 특성을 종합적으로 고려하기 위해 농작업자와의 면담을 통해 사전조사를 수행하였으며, 각 농장별 정보는 Table 2에 제시하였다.

Table 1.

Research target area location information.

Farm location Research area Latitude Longitude
Na-Ju NJ-1 34°58'23.7"N 126°46'21.5"E
NJ-2
NJ-3
Gang-Jin GJ-1 34°33'43.4"N 126°50'12.9"E
GJ-2 34°33'41.4"N 126°50'12.0"E
GJ-3 34°34'10.1"N 126°50'10.7"E
Table 2.

Specific information of the experimental greenhouses.

Research area Kind of crop Type of work Scale (m2) Type of span Ventilation method
W×D×H
NJ-1 Hallabong Tillage 320 Single-span - Natural ventilation system
- Open side window
NJ-2
8×40×5.5
NJ-3
GJ-1 Cut-rose Pinching 5,120 Multi-span
(16)
- Mechanical ventilation system
- Open side, roof window
- Not operating fan
128×40×5.5
GJ-2 Cut-rose Pinching 2,560 Multi-span
(8)
- Mechanical ventilation system
- Open side, roof window
- Not operating fan
64×40×5.5
GJ-3 Cut-rose Pinching 2,560 Multi-span
(8)
- Mechanical ventilation system
- Open side, roof window
- Operating fan
64×40×5.5

한라봉 농가는 총 3개의 단동형 시설하우스로 동일한 시설 및 환기구조의 형태를 갖추고 있다. 시설 내부 환기는 측창 개폐 여부를 통해 환기량을 조절하는 자연환기 방식을 취하고 있다. 절화장미 농가의 경우 연동형 시설하우스로 내부 시설의 규모에 따라 연동 개수에 차이가 있다. 환기 방식은 농가 시설 내부 온도에 따라 천창의 개폐정도와 내부순환팬을 이용하여 환기가동 방식이 가변적으로 이루어지는 형태를 띠고 있다. 한라봉 시설하우스 작업 종류는 작업자가 직접 소형 관리기를 통해 경운작업을 수행하고 있으며, 절화장미 시설하우스 농가의 경우 전정작업을 위해 꽃순과 꽃봉오리 정리 작업을 수행하고 있다(Fig. 1, Table 2).

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Fig. 1.

Photos of experimental greenhouses.

2. 현장모니터링 장비

총 먼지 포집을 위해 PTFE(polytetrafluoroethylene) 필터(2.0µm, 37mm)를 3단 카세트홀더(Filter Cassettes, SKC. Inc., USA)에 연결한 후 후 소형 공기포집펌프(AirChek TOUCH, SKC. Inc., USA)에 결합하여 2L/min의 유량으로 공기를 포집하였다(Fig. 2). 미세먼지와 초미세먼지 포집에는 PTFE 필터를 사용하였고, 공기역학적 직경 2.5µm과 10µm 이하의 미세먼지를 포집할 수 있는 PEM(Personal Environmental Monitor, SKC. Inc., USA) 임팩터를 Tygon tube와 소형 공기포집펌프에 연결하여 4L/min의 유량으로 공기를 포집하였다.

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Fig. 2.

Monitoring devices installed in the experimental greenhouse.

농작업자가 시설하우스 내 작업 시 실시간으로 노출되는 미세먼지 입경별 농도 분포를 파악하기 위해 광학식 부유분진측정기(11-D, Grimm Inc., Germany)로 미세먼지 농도를 측정 및 분석하였다. 해당 장비를 통해 0.253µm-35.15µm의 총 31개의 채널의 세부 입경별 미세먼지 농도를 6초 간격으로 측정하였다(Fig. 3a). 또한, 시설 내 농작업에 따른 미세먼지 발생 시기를 파악하기 위해 실시간 영상 모니터링 장비(FOCUS A1, FOCUS TECH Inc., USA)를 통해 미세먼지 모니터링과 동시에 영상 촬영을 수행하였다(Fig. 3b).

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Fig. 3.

Monitoring equipments for real-time particulate matter measurement and analysis.

3. 미세먼지 모니터링 방법

시설하우스 내부 작업자의 미세먼지 노출현황을 파악하기 위해 현장 모니터링을 수행하였다. 미세먼지 모니터링 방법으로 지역시료(area sample) 측정법과 개인시료(personal sample) 측정법으로 구분하여 모니터링을 진행하였다. 지역시료 측정은 중량법을 활용하여 시설하우스 내부 미세먼지 농도 분포 TSP(total suspended particulate, 총 먼지), PM-10 (particulate matter under 10µm, 미세먼지), PM-2.5(particulate matter under 2.5µm, 초미세먼지)를 고정식으로 설치하여 시간에 따라 연속 포집하여 농도값을 결정하는 것이다. 개인시료 측정법의 경우 광산란 방식의 측정장비를 활용하여 작업자의 호흡기 높이에서의 작업별 미세먼지 노출 농도와 세부 입경별 농도 분포를 파악하고자 하였다.

시설하우스 내부 입경별 농도 분포를 파악하기 위해 시설하우스의 가로 방향에서 1/4, 3/4 지점에 작업자가 이동하는 경로에 근접하면서 동시에 작업에 영향을 미치지 않는 측정위치를 선정하여, TSP, PM-10, PM-2.5 농도를 측정하였다(Fig. 4). 미세먼지 농도값은 지역시료를 측정하는 두 지점의 미세먼지 농도 평균값을 통해 결정하였다. 미세먼지 포집 높이는 작업자 호흡 높이를 기준으로 작업자 건강 영향을 평가하기 위하여 바닥으로부터 1.5m 높이로 선정하였다. 미세먼지 포집시간의 경우 산업안전보건법에 고시된 시간가중평균노출기준(time weighted average, TWA)을 고려하여 모니터링을 수행하였다.

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Fig. 4.

Installation methods for monitoring dust concentrations in the experimental greenhouse and working route for following personal exposure on dust concentration.

미세먼지 분석방법은 포집 전과 후 48시간 이상 충분히 건조시킨 필터를 0.001mg까지 계량 가능한 정밀저울(BM-22, AND Weighing Inc., Japan)을 사용하여 분진 무게를 각 3회 측정한 평균값을 해당 시료의 미세먼지 농도로 결정하였다. 미세먼지 농도는 식 (1)을 이용하여 모니터링 전·후 필터의 무게 변동과 시료채취 시 운반과정 및 시료의 전처리 과정에서 필터 무게에 대한 오차를 줄이기 위하여 공시료 무게를 고려하여 산정하였다.

(1)
C=[(WSp-WSi)-(WBp-WBi)]Flowrate×Sampling`time×103

C는 미세먼지 농도(μg/m3), WSp는 채취 후 여과지 무게(μg), WSi는 채취 전 여과지 무게(μg), WBp는 채취 후 공시료의 무게(μg), WBi는 채취 전 공시료의 무게(μg).

시설하우스 내부 미세먼지 농도 평가를 위해 국내 미세먼지 대기오염경보 단계별 발령기준과의 비교를 통해 시설하우스 작업장 내부 미세먼지 농도 수준을 평가하였다. 대기오염경보 단계별 미세먼지 농도 기준은 모두 2시간 이상 지속인 경우를 가정하고 있으며, 미세먼지(PM-10)의 경우 주의보 단계는 시간당 평균농도가 150µg/m3 일 때, 경보 단계는 시간당 평균농도가 300µg/m3 이상 지속되는 경우로 구분된다. 초미세먼지(PM-2.5)는 주의보 단계의 경우 평균농도가 75µg/m3 이상, 경보 단계는 150µg/m3 이상으로 나뉘어진다.

미세먼지의 입경은 작을수록 폐, 기관지 등에 깊숙이 흡착될 수 있고 장기적·지속적 노출 시 천식과 폐질환, 심혈관질환 등 각종 질병이 유발될 수 있다. 향후 시설 작업장 내부 환경 개선방안 마련을 위한 기초 데이터로 활용하기 위해 미세먼지의 입경분포 비율을 파악하였다. 시설하우스 내부 미세먼지의 입경분포 비율 파악을 위해 PM-10/TSP, PM-2.5/TSP의 상대적인 비율을 분석하였다.

작업별 미세먼지 발생농도 현황과 특성을 파악하기 위해 실시간 입경별 미세먼지 측정장비를 활용하여 작업자의 동선을 따라 실시간으로 입경별 미세먼지 농도를 측정하였다(Fig. 4). 광학식 부유분진측정기를 사용하여 시설하우스 작업장 내에서 발생하는 실시간 입경별 분진 농도를 6초 간격으로 작업자 호흡기 높이에서 측정하였으며, 작업을 통해 발생되는 미세먼지 농도를 분석하기 위해 실시간 영상 촬영을 수행하였다(Fig. 5). 영상 분석 결과를 통해 작업을 수행하는 ‘작업시기(Work)’와 작업자가 이동하는 ‘이동시기(Move)’로 구분하여 모니터링 데이터를 분석하였다. 영상 분석 결과를 바탕으로 시설하우스 내부 작업자의 미세먼지 노출 요인과 주요 발생 입경 크기를 파악하기 위해 입자 크기별 미세먼지 농도를 작업시기별로 구분하여 분석을 수행하였다. 작업동선에 따른 입경별 미세먼지 농도 결과를 통해 시설하우스 작업 전·후에 발생된 입경별 미세먼지 농도의 통계적 유의성을 파악하기 위해 독립표본 T 검정을 실시하였다.

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Fig. 5.

Video analysis for monitoring working environment where the workers had exposed to particulate matter.

결과 및 고찰

1. 시설하우스 내부 미세먼지 농도 분포

시설하우스 내부 미세먼지 농도 분포를 파악하기 위해 지역시료 측정법과 개인시료 측정법을 통해 분석하였다. 경운작업을 수행하는 한라봉 시설하우스 내부 지역시료 평균 농도는 TSP 494.8µg/m3, PM-10 281.9µg/m3, PM-2.5 84.3µg/m3인 것으로 나타났다. 개인시료 평균 농도는 TSP 2,446.6µg/m3, PM-10 763.4µg/m3, PM-2.5 128.7µg/m3으로 나타났다(Table 3). 개인시료 측정 농도의 경우 지역시료 측정 농도에 비해 TSP 4.9배, PM-10 2.7배, PM-2.5 1.5배로 상대적으로 높은 분진 환경에 노출되는 것으로 나타났다.

Table 3.

Distribution status of particulate matter concentration in the greenhouses. (Unit: µg/m3)

Research area Sample type TSP PM-10 PM-2.5
Avg. Std. Dev. Avg. Std. Dev. Avg. Std. Dev.
NJ-1 Area sample 816.4 426.7 526.3 355.9 113.6 53.5
Personal sample 3,236.9 3,177.7 1,063.0 618.4 125.3 51.1
NJ-2 Area sample 663.3 341.0 378.8 186.3 89.1 38.8
Personal sample 1,844.6 939.7 796.0 401.5 133.1 46.4
NJ-3 Area sample 322.4 259.6 167.8 79.3 74.4 34.8
Personal sample 2,099.5 1,426.4 515.8 255.1 129.3 44.4
GJ-1 Area sample 48.2 69 36 12 8.1 3.8
Personal sample 510.9 551 131.6 137 0.3 4
GJ-2 Area sample 16.2 18.5 11.5 10 4.8 1.0
Personal sample 179.3 227 60.6 89 7.6 4
GJ-3 Area sample 49.2 128 24.1 38 11.9 19
Personal sample 151.4 144 37.5 23 8.3 3

절화장미 3농가의 시설하우스 지역시료 평균 TSP 농도가 37.8µg/m3, PM-10 23.8µg/m3, PM-2.5 8.2µg/m3로 나타났으며, 개인시료 평균 TSP 농도는 280.5µg/m3, PM-10 76.5 µg/m3, PM-2.5 5.4µg/m3로 나타났다. 장미 시설하우스 내부 지역시료의 경우 일반 대기환경 수준의 미세먼지 농도인 것으로 나타났으나, 개인시료의 경우 지역시료에 비해 TSP 농도 7.4배, PM-10 농도 3.2배 높은 것으로 나타나 시설 내부 작업 시 상대적으로 높은 분진 환경에 노출되는 것으로 나타났다.

작목별 시설하우스 내부 미세먼지 측정 결과, 지역시료 대비 개인시료의 미세먼지 농도가 높게 나타났다. 개인시료의 경우 작업을 수행하는 동안 작업자에게 직접적으로 노출되는 미세먼지 농도를 파악하기 위한 목적으로 시설 내부 위치에 따른 미세먼지 농도를 파악하는 지역시료에 비해 개인시료는 작업을 통해 발생된 미세먼지에 대한 영향이 지역시료에 비해 상대적으로 더 클 것으로 판단된다.

시설하우스 내부 작업별 작업자의 미세먼지 노출 수준을 평가하기 위해 국내 대기오염경보 단계별 발령기준과의 비교를 통해 분석하였다. 한라봉 시설하우스 내부 경운작업을 수행하는 경우 대기오염경보 단계별 발령기준과 비교하였을 때, 지역시료 평균 농도가 PM-10의 경우 주의보 단계 농도 기준(PM-10: 150µg/m3)을 1.75배 초과하는 것으로 나타났으며, PM-2.5는 주의보 단계 농도 기준(PM-2.5: 75µg/m3)을 1.14배 초과하였다. 개인시료 평균 농도는 PM-10 분포에서 경보 단계 기준(PM-10: 300µg/m3)의 2.63배를 초과하였으며, PM-2.5의 경우 주의보 단계 기준을 1.72배 초과하였다. 이는 경운작업 시 바닥을 파쇄 및 분쇄하면서 로터리 장비의 후단으로 많은 분진이 발생하기 때문이며, 상당수의 입자가 큰 먼지는 일정 시간이 지나면 바닥으로 하강하지만, 여전히 많은 양의 미세먼지가 비산하는 것으로 판단된다. 특히, 물리적인 활동에 의하여 생성되는 것으로 알려져 있는 PM-10 전·후 농도의 증가폭이 큰 것으로 나타났다(Watson 등, 2010).

2. 시설하우스 미세먼지 입경별 기여도 분석

시설하우스별 미세먼지의 입경분포 파악을 위해 PM-10/TSP, PM-2.5/TSP의 비율을 분석하였다. 한라봉 시설하우스 3농가의 평균 지역시료 농도 측정 결과 PM-10/TSP 비율 57%, PM-2.5/TSP 비율 17%로 나타났고, 개인시료 농도의 경우 PM-10/TSP 31.2%, PM-2.5/TSP 5.3%로 나타났다(Table 4). 전체 미세먼지 발생량에서 PM-10이 차지하는 비율이 PM-2.5보다 높게 나타나는 것은 경운작업을 통해 기계적 분쇄과정을 거쳐 발생된 미세먼지로 인해 한라봉 농가에서는 상대적으로 10µm 전·후의 입경을 가진 미세먼지가 발생한 것으로 추정된다.

Table 4.

Distribution ratio of particulate matter according to particle sizes in the experimental greenhouses. (Unit: %)

Research area Sample type PM-10/TSP PM-2.5/TSP
NJ(1-3) Area sample 57.0 17.0
Personal sample 31.2 5.3
GJ-1 Area sample 74.0 16.7
Personal sample 25.8 0.1
GJ-2 Area sample 74.3 33.1
Personal sample 33.8 4.2
GJ-3 Area sample 49.5 25.1
Personal sample 24.8 5.5

절화장미 시설하우스 3농가의 지역시료 PM-10/TSP 농도 비율은 평균적으로 65.9%로 PM-10 이하의 입경 분포를 가진 미세먼지 농도가 발생하는 것으로 판단되며, 개인시료의 경우 미세먼지 농도 비율이 평균 28.1%로 작업자의 작업을 통해 PM-10 이상의 입경 분포를 갖는 미세먼지에 노출된 것으로 판단된다. 지역시료의 PM-2.5/TSP 농도 비율은 평균 3.3%, 개인시료는 11.6%로 절화장미 시설하우스에서의 PM-2.5 크기를 가지는 입자에 의한 영향은 상대적으로 크지 않을 것으로 사료된다.

한라봉, 절화장미 시설하우스에 대한 두 작목간의 미세먼지 농도의 결과적 차이는 각 시설하우스별 작업에 따른 미세먼지 발생원이 다르기 때문이다. 한라봉 시설하우스의 경우 미세먼지의 발생 원인은 경운작업을 통해 시설하우스 내부 토양 바닥의 기계적 분쇄과정을 거쳐 미세먼지가 발생된 형태를 띠고 있으며, 토양의 입자가 공기중으로 비산되어 비교적 입경이 큰 미세먼지 농도가 발생된 것으로 판단된다. 절화장미 시설하우스의 경우 전정작업 시 장미에서 발생된 꽃가루와 잔류 농약 등으로부터 미세먼지가 발생된 것으로 판단되어 경운작업을 수행한 한라봉 시설하우스에 비해 상대적으로 작은 입경의 미세먼지 농도가 발생한 것으로 생각된다.

3. 시설하우스 내 경운작업 시 미세먼지 농도

한라봉 시설하우스 내부에서 경운작업을 수행하는 시기와 다음 작업을 위해 이동하는 시기로 구분하여 작업동선별(Work, Move) 미세먼지 농도를 측정하였다. 한라봉농가의 경운작업 시 평균 TSP 농도는 2,393µg/m3, PM-10 791.5µg/m3, PM-2.5 129.2µg/m3, PM-1.0 59.3µg/m3 인 것으로 나타났다(Fig. 6). 이동 시 평균 TSP 농도는 619.1µg/m3, PM-10 361.9µg/m3, PM-2.5 93.6µg/m3, PM-1.0 50.8µg/m3인 것으로 나타났다. 경운작업을 수행하는 시기와 이동시기의 분진 농도를 비교하면, TSP 농도 3.8배, PM-10 농도 2.1배, PM-2.5 1.3배, PM-1.0 1.1배가 증가하였다. 특히, 미세먼지 입경이 큰 범위에 속하는 TSP, PM-10의 경우 작업 시 TSP와 PM-10 평균 농도의 편차가 각각 1,859.9µg/m3, 423.6µg/m3로 크게 나타나 경운작업 시 10µm 전·후의 미세먼지 농도가 증가한 것으로 추정된다. 시설하우스 작업시기와 이동시기와 비교하여 입경별 미세먼지 농도는 유의한 차이가 있으며, 작업 시 미세먼지 농도가 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p < 0.001).

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Fig. 6.

Bar graph illustrating the PM concentration mean and standard error by working period of Hallabong greenhouses.

4. 장미 가지치기 작업 시 미세먼지 농도

절화장미 시설하우스 내부에서 작업(옆순, 밑순, 꽃봉오리 따기) 동선에 따라 시설 내부에서 발생하는 미세먼지 농도를 측정하였다. 절화장미 시설 내 작업 시 평균 TSP 농도는 489.2 µg/m3, PM-10 137.6µg/m3, PM-2.5 10.2µg/m3, PM-1.0 6.5µg/m3인 것으로 나타났다(Fig. 7). 이동 시 평균 TSP 농도는 140.4µg/m3, PM-10 43.0µg/m3, PM-2.5 6.0µg/m3, PM-1.0 1.1µg/m3인 것으로 나타났다. 절화장미 농가에서 이동 시 작업자에게 노출되는 미세먼지 농도의 경우 일반 대기환경 농도와 유사한 수준인 것으로 나타났지만, 이동시기 대비 작업시기에 TSP 농도가 3.4배, PM-10 3.2배, PM-2.5 1.6배, PM-1.0 1.1배 증가하였다. 절화장미 시설하우스 작업시기와 이동시기를 비교하면 입경에 따른 미세먼지의 양상은 차이가 있는 것으로 나타났으며, 작업 시 미세먼지 농도가 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p < 0.001). 해당 시설하우스 내부 작업으로 인해 발생하는 미세먼지의 입경은 TSP와 PM-10이 상대적으로 많이 발생된 것으로 판단되며, 초미세먼지인 PM-2.5과 PM-1.0은 작업에 의한 영향이 비교적 크지 않은 것으로 나타났다. 절화장미 시설하우스에서 행해지는 작업 및 환경 등의 특성상 작업으로 인해 발생되는 미세먼지의 입경은 상대적으로 큰 입경의 분포를 가지고 있기 때문에 PM-10 전·후의 미세먼지에 대한 발생저감 및 보호구 대책 마련이 필요하다고 판단된다.

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Fig. 7.

Bar graph illustrating the PM concentration mean and standard error by working period of cut-rose greenhouses.

5. 작업별 주요 노출 미세먼지 입경 분석

시설하우스 내부에서 작업 시 작업자가 노출되는 세부 입경별 미세먼지 농도 분석 결과, 한라봉 시설하우스 내 경운작업 시 PM-2.5 미세먼지 농도가 평균적으로 1.7배의 증가 추세를 보이고 있으며, PM-10 미세먼지 농도가 평균적으로 2.1배 증가한 것으로 나타났다(Fig. 8). 특히, 10µm 이상 입경에서의 미세먼지 농도 증가는 평균 14.2배를 보여 경운작업 시 PM-10 이상의 입경 분포를 가지는 미세먼지가 증가하는 것으로 판단된다. 이는 경운작업 시에는 초미세먼지에 대한 농도의 증가보다는 큰 입자에 대한 노출을 막는 것이 중요한 것으로 나타났으며, 일반마스크의 사용으로도 상당수의 미세먼지 노출을 저감할 수 있을 것으로 보인다.

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Fig. 8.

Particulate matter concentrations by particle size in the greenhouses.

절화장미 시설하우스 내부 옆순 정리 작업 시 PM-2.5 미세먼지 농도가 평균 1.4배 증가하고 있으며, PM-10 미세먼지 농도가 평균적으로 약 2.1배 증가하였다. 10µm 이상 입경에서의 미세먼지 농도 증가는 평균 4.5배로 나타났다.

시설하우스 내부 작업을 통해 작업자에게 노출되는 주요 미세먼지 입경 분석 결과, 경운작업 시 작업자는 비교적 큰 입경분포를 보이는 분진에 노출될 것으로 판단되며, 이에 시설하우스 내부 작업자의 미세먼지 노출현황과 특성에 적절한 저감 조치가 필요할 것으로 생각된다.

Acknowledgements

본 연구는 농촌진흥청 농축산 미세먼지 발생실태 및 저감기술 개발사업(PJ014269042021)의 연구지원을 받아 수행하였습니다.

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