가습기를 통한 가습기살균제 입자 발생 시험
Aerozolization of humidifier disinfectants

안정성평가연구소 흡입독성시험연구센터            

Ⅰ. 들어가는 말
  가습기는 실내 공기의 습도를 조절하기 위한 장치이다. 물을 가열하여 증발량을 늘려주거나 물방울을 공기 중으로 분사하는 방법을 사용하며, 두 방법을 복합해서 사용하기도 한다. 가습기는 특성상 세균  번식의 온상이 될 수 있으며, 가습기를 통하여 세균 등이 공기 중에 분사되어 사람에게 흡입 될 수   있다. 이에 따라 매일 청소와 소독을 해야 하는 것은 가습기 사용자의 큰 부담이었다. 가습기살균제는 이러한 부담을 일시에 해소시켜 줄 수 있는 매우 편리한 제품이다. 하지만, 가습기살균제를 사용할 경우 물속에 들어 있는 살균제가 가습기를 통해 공기 중으로 분사되어 사람에게 흡입될 가능성이 크다. 본 연구에서는 살균제를 가습기에 넣어 사용할 때 살균제 에어로졸이 발생하는지를 확인하고, 에어로졸의 특성을 조사하였다. 이를 분석하여 살균제 성분이 사람에게 흡입되어 폐 내에 침착될 가능성이 있는가를 고찰하였다.

Ⅱ. 몸 말
  가. 시험내용 및 방법
  시험물질은 시중에 판매중인 가습기살균제 3개 종류를 대상으로 하였다. 시험 내용은 1,500L 체적의 챔버 내에 가습기를 가동시켜 가습기살균제에 대한 에어로졸 발생을 확인하였다. 가습기는 시중에서  흔히 구할 수 있는 복합식(NHU-5502C, 노비타) 및 초음파식(H-U977, 오성월텍)을 사용하였다. 발생 에어로졸에 대한 수농도(number of concentration), 크기 및 사이즈 분포 측정은 SNPS(Scanning Nano Particle Sizer, SNPS20N, HCT, Korea, 8-300nm of Detection Range)와 OPC(Optical Particle Counter, PS-3030, HCT, Korea, 0.3-10 μm of Detection Range)를 사용하였다.  
  또한 본 시험에서는 가습기살균제의 사용 농도에 따른 발생 에어로졸의 질량 농도를 확인하였다. 제품 표준사용용량인 200배 희석(1 L 당 제품 5 cc) 시와 20배 희석(1L 당 제품 50 cc) 시 발생 에어로졸 입자의 질량 농도가 측정되었다. Fluro carbon이 도포된 Microglass 재질의 필터(T60A20, Pallflex)를 이용하여 1L/min의 유량으로 샘플링(XR5000, SKC)을 수행하였고, Microbalance(ME5, Sartorius)를 이용하여 포집 전후의 무게차이(μg)를 측정하였다. 또한 발생된 입자의 형태학적 특성의 확인을 위하여 주사전자현미경(EVO MA10, Zeiss)을 이용하여 분석을 실시하였다.

  나. 시험결과
  Figure 1은 3가지 제품을 200배 희석하여 초음파 가습기에 넣고 가동시킨 후 발생되는 입자 에어로졸의 크기분포를 나타낸 것이다. 1500L의 밀폐된 챔버 내에서 가습기를 가동시킨 후 SNPS를 이용하여 분석하였다. 평균 입경은 200배 희석 사용 시에 약 35-45nm정도이었고, 20배 희석 사용시에 약 50-80nm 정도이었다.
  또한 발생 농도는 Table 1에서와 같이 살균제의 농도가 커짐에 따라 발생 에어로졸의 농도 또한 커졌다. Figure 2는 시료 2를 20배로 희석하여 가습기에 넣고 가동시킨 후 1 L/min으로 포집한 필터를 주사전자현미경(SEM)으로 분석한 결과이다. 필터 표면에 분명한 고체 입자가 포집되어 있음을 확인하였다.
  결과적으로 SNPS 분석에서 가습기살균제를 가습기에 넣고 가동시킬 때 사용방법에 따라 평균 크기 30-80nm 정도의 범위 내의 입자가 발생됨을 확인하였으며 Figure 2의 전자현미경 분석 사진은 발생되는 입자가 고체 입자이며 크기가 나노미터 정도임을 보여주고 있다.
                              

Ⅲ. 맺는 말

  물을 가습기로 분무하면 보통은 마이크로미터 크기의 물방울 에어로졸이 발생한다. 가습기의 분무  성능에 따라 만들어지는 물방울의 양은 달라지겠지만 크기의 분포는 대부분 비슷하다. 이 물방울은   공기 중 비행거리에 따라 매우 빠르게 증발하여 수증기로 변한다. 만일 어떤 화학물질이 물 속에 녹아 있다면 물이 증발함에 따라 화학물질이 석출되게 된다. 본 연구에서 측정된 가습기살균제 또한 물이  증발함에 따라 구성성분이 고체 입자형태로 재구성되었을 것이라고 생각된다. 가습기에서 물이 되는 모습을 잘 관찰해 보면 이러한 현상을 볼 수 있다. 분출구 가까운 곳에서는 큰 물방울도 튀고 또 뿌연 연무가 보이지만, 멀리 떨어진다면 아무것도 보이지 않게 된다. 연무는 빛의 산란시킬 수 있는 크기가 큰 입자일 때 나타나는 현상이며, 이 입자들이 비행함에 따라 증발하여 물방울이 없어지게 되므로 투명해 진다.
  입자는 그 크기에 따라 호흡기 중 침착되는 부위와 정도가 다르다. 본 연구에서 밝혀진 발생 입자의 평균 크기는 약 30-80nm 정도인 것을 감안하면 30-60% 정도의 입자가 흡입되어 호흡기 내에 침착될 것으로 예상된다[1]. 입자의 크기가 작아질수록 호흡기 내 침착률은 높아진다. 또한, 흡입된 입자 중 약 20-40% 정도가 폐포에 전달되어 침착되고, 약 7-12% 정도는 말단 세기관지 침착될 것으로 예상되며 이 또한 입자의 크기가 작아질수록 증가한다.
  본 연구 결과를 종합하면 가습기를 통하여 살균제 입자 에어로졸이 생성되고, 생성 에어로졸은 많은 양이 호흡기 내는 물론 폐내 심부까지 잘 침착될 것으로 예측된다. 따라서 가습기에 사용되는 살균제는 흡입루트를 통한 흡입안전성 확보가 반드시 필요할 것으로 사료된다.

Ⅳ. 참고문헌

1. William C. Hinds, Aerosol Technology, 1999