포름알데하이드 온도 영향은 건축자재 안에 들어 있던 포름알데하이드가 더 많이, 더 빨리 공기 중으로 빠져나오는 데서 생긴다. 온도가 오르면 자재 속 확산이 빨라지고, 공기 쪽으로 나가려는 경향이 커지며, 수지의 분해가 촉진된다. 환기량이 같다면 실내 농도는 높아진다. 실제로 얼마나 오르는지는 자재 종류와 남아 있는 함유량에 따라 크게 다르므로, 측정값은 그때의 온습도와 함께 해석해야 한다.
목차
포름알데하이드 온도 영향, 결론부터
온도가 높을 때 포름알데하이드 수치가 오르는 주된 이유는 방출원이 내보내는 양 자체가 늘기 때문이다. 합판, MDF, 파티클보드 같은 목질 판재와 일부 바닥재·벽지에 남아 있는 포름알데하이드가 열을 받으면 더 빨리 공기 중으로 빠져나온다. 방출률은 자재 단위 면적에서 단위 시간에 나오는 양을 말한다.
실내 농도는 방출률과 환기로 빠져나가는 양이 맞물린 결과다. 환기량이 그대로인데 방출률만 오르면 농도는 올라간다. 여름철에 창을 닫고 지내거나, 낮 동안 직사광선으로 실내가 데워진 공간에서 수치가 높게 나오는 것도 이 구조로 설명된다.
이 설명은 건축자재·가구 같은 실내 고정 방출원이 주된 원인인 공간에 해당한다. 연소나 외부 유입처럼 다른 원인이 큰 경우에는 온도와 농도의 관계가 이처럼 단순하게 나타나지 않는다.
자재 안에서 무슨 일이 일어나나
목질 판재에 흔히 쓰이는 요소-포름알데하이드 수지(UF 수지, 요소와 포름알데하이드를 반응시켜 만든 접착제)에는 반응하지 않고 남은 포름알데하이드가 들어 있다. 이 성분이 자재 내부에서 표면으로 이동한 뒤 공기 중으로 빠져나오는 것이 방출이다. 온도는 이 과정의 여러 단계에 동시에 작용한다.
첫째, 확산이 빨라진다. 확산계수는 물질이 자재 속을 얼마나 빨리 이동하는지를 나타내는 값인데, 온도가 오르면 커진다. 둘째, 분배 균형이 공기 쪽으로 기운다. 분배계수는 자재 표면과 공기 사이에서 물질이 어느 쪽에 더 머무는지를 나타내는 비율이며, 온도가 오르면 공기 쪽 비중이 커지는 방향으로 움직인다.
셋째, 수지가 분해되면서 포름알데하이드가 새로 생길 수 있다. 가수분해는 물과 반응해 결합이 끊어지는 현상으로, 열과 수분이 함께 있을 때 빨라진다. 그래서 고온다습한 계절에 이 경로가 더 크게 작용할 수 있다.
연구에서는 이런 온도 의존성을 아레니우스형 식으로 나타내는 경우가 많다. 아레니우스식은 반응이나 방출 속도가 온도에 대해 지수적으로 변한다는 관계식이다. 온도가 일정하게 오를 때마다 증가 폭이 더해지는 것이 아니라 곱해지는 꼴로 커진다는 뜻이다.
온도가 방출을 키우는 경로
| 경로 | 온도가 오르면 |
|---|---|
| 확산계수 | 자재 속 이동 속도 증가 |
| 분배계수 | 공기 쪽 비중 증가 |
| UF 수지 가수분해 | 열·수분으로 분해 촉진 |
| 실내 농도 | 환기량이 같으면 상승 |
연구에서 확인된 포름알데하이드 온도 영향의 크기
미국 허리케인 카트리나 이후 지급된 임시주택에서 채취한 자재 시료를 챔버로 시험한 Parthasarathy 등(2011)의 연구는 온도가 10℃ 오를 때 포름알데하이드 농도가 시료 종류에 따라 1.9~3.5배 늘었다고 보고했다. 같은 연구에서 습도의 영향은 온도보다 약했지만, 습도가 35% 오를 때 방출이 자재에 따라 1.8~2.6배 늘었다고 했다.
국내에서는 유복희(2010, 대한건축학회논문집)가 MDF, PVC 바닥재, 벽지를 대상으로 25~35℃, 상대습도 50%와 80% 조건에서 시험했다. 이 연구는 25~35℃ 범위에서 방출률이 온도에 의존했고 50~80% 범위에서는 습도 의존성이 약했다고 보고했다. 자재에 포름알데하이드가 적게 남아 있을수록 온습도 의존성이 약해지는 경향도 함께 나타났다.
감을 잡기 위한 가상의 예시를 하나 든다. 어떤 실에서 20℃일 때 포름알데하이드가 60㎍/㎥으로 측정됐다고 하자. 위 연구의 배율을 그대로 빌리면, 환기량과 다른 조건이 같을 때 30℃에서는 60 × 1.9 = 114㎍/㎥에서 60 × 3.5 = 210㎍/㎥ 사이가 된다.
이 계산은 개념을 보여 주기 위한 것일 뿐이다. 배율은 특정 자재 시료를 챔버에서 시험한 결과이므로 실제 건물에 그대로 적용할 수 없다. 측정값을 보정하는 공식으로 써서도 안 된다. 법정 기준값과 비교하는 판정은 실내공기질관리법 시행규칙 해당 별표 원문에서 확인한다.
가상의 예시: 10℃ 상승 시
| 조건 | 배율 | 농도(㎍/㎥) |
|---|---|---|
| 20℃ 측정값 | – | 60 |
| 30℃ 하한 | 1.9배 | 114 |
| 30℃ 상한 | 3.5배 | 210 |
※ 배율은 Parthasarathy 등(2011)의 챔버 시험 결과이며, 측정값 보정식으로 쓰지 않는다.
습도와 환기는 어떻게 겹치나
현장에서는 온도만 따로 오르는 경우가 드물다. 여름에는 온도와 습도가 함께 오르고, 더위 때문에 창을 닫은 채 냉방을 하거나 반대로 냉방 없이 문을 닫아 두기도 한다. 그래서 측정값이 오른 원인을 온도 하나로만 돌리면 해석이 틀어질 수 있다.
습도는 주로 수지의 가수분해를 거쳐 방출에 영향을 준다. 다만 앞의 두 연구 모두 습도의 영향이 온도보다 약하거나 자재에 따라 거의 나타나지 않았다고 보고했다. 습도만 낮추면 해결된다고 기대하는 것은 무리다.
환기는 농도를 끌어내리는 쪽으로 작용한다. 방출률이 두 배가 되더라도 환기로 빠져나가는 양이 함께 늘면 농도 상승 폭은 줄어든다. 반대로 에너지 절감을 위해 외기 도입을 줄인 시기와 더운 시기가 겹치면 두 요인이 같은 방향으로 작용해 수치가 크게 뛸 수 있다.
이 설명이 맞지 않거나 흔히 틀리는 경우
가장 흔한 오해는 '겨울에 측정했을 때 낮았으니 문제없다'는 판단이다. 같은 자재라도 더운 계절에는 방출이 늘 수 있으므로, 한 계절의 결과를 일 년 내내의 상태로 읽으면 안 된다. 거꾸로 여름 한 번의 높은 값을 근거로 자재 전체가 불량이라고 단정하는 것도 성급하다.
두 번째는 온도 배율을 보정식처럼 쓰는 것이다. '25℃ 기준으로 환산하면 기준 이내'처럼 측정값을 임의로 낮춰 해석하는 근거는 연구 결과에 없다. 측정 조건과 판정은 공정시험기준과 관련 법령 원문에 따른다.
세 번째는 오래된 건물이나 저방출 자재에도 같은 폭이 나타난다고 보는 것이다. 유복희(2010)의 결과처럼 자재 속 함유량이 적으면 온도 의존성이 약해진다. 준공 후 시간이 많이 지난 공간에서 온도가 올랐는데도 수치 변화가 작다면 이 경우일 수 있다.
네 번째는 방출원을 잘못 짚는 경우다. 연소 기구, 흡연, 일부 세정·방향 제품처럼 건축자재가 아닌 원인이 크면 온도와 농도가 함께 움직이지 않을 수 있다. 이때는 온도보다 사용 시간대와 활동 기록을 먼저 대조한다.
흔히 틀리는 해석 점검
- ✓겨울 측정값을 일 년 내내의 상태로 보지 않았나
- ✓온도 배율로 측정값을 임의 환산하지 않았나
- ✓오래된 자재에도 같은 증가 폭을 가정하지 않았나
- ✓연소·제품 등 다른 방출원을 놓치지 않았나
같이 보면 좋은 글은 포름알데하이드 베이크아웃 5단계 — 목표온도·환기량·에너지 비용이다.
측정값을 받으면 온습도 기록부터 대조한다
포름알데하이드 측정 결과를 해석할 때는 채취 시간 동안의 실내 온도와 상대습도, 환기설비 가동 상태를 함께 확인한다. 성적서나 측정 기록에 온습도가 적혀 있지 않다면 측정기관에 채취 당시 조건을 요청한다. 같은 공간의 과거 값과 비교할 때도 온습도가 비슷한 시기끼리 맞춰 보는 편이 낫다.
수치가 높게 나왔고 그때 온도도 높았다면, 우선 방출원 쪽을 의심하고 환기량이 설계대로 나오는지 함께 점검한다. 새 가구나 판재가 들어온 시점, 냉방·외기 운전 방식이 바뀐 시점도 같이 적어 두면 원인을 좁히기 쉽다.
열을 일부러 가해 방출을 앞당기는 베이크아웃(실내를 가열해 자재 속 오염물질을 미리 빼내는 작업)도 바로 이 온도 의존성을 이용한 방법이다. 베이크아웃을 검토한다면 목표 온도와 환기량, 작업 뒤 재측정 시점을 미리 계획한다.
측정값 받은 뒤 확인 순서
- 온습도 확인
채취 중 실내 온도·상대습도 기록 대조 - 환기 상태 확인
설비 가동·외기 도입량 점검 - 같은 계절끼리 비교
온습도가 비슷한 시기의 과거 값과 비교 - 방출원 추적
새 가구·판재 반입, 운전 방식 변경 시점 기록
