오피니언칼럼
[특별기고] 한국형 테스트 패널과 호흡보호구 시험용 챔버 개발호흡보호구가 안면에 밀착되어 누설되지 않도록 하는 것이 매우 중요
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승인 2023.10.27  19:19:39
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▲ 서혜경 신한대학교 보건대학 교수/ 보건기술R&D사업단 부단장

들어가며
작업환경내 공기 중 유해인자로부터 근로자 호흡기를 보호하기 위한 최후의 수단으로 호흡보호구를 착용하도록 한다. 이때 착용자의 얼굴에 호흡보호구가 효과적으로 밀착되는지 확인하는 것은 매우 중요하다. 안면부 밀착을 확인하는 방법은 정성, 정량 밀착도 검사가 있으며 착용자 개개인이 매번 호흡보호구를 착용할 당시 자가점검(user seal check)을 해야 한다.

우리나라는 호흡보호구 선정 시 밀착형 호흡보호구 착용자 안면부에 밀착이 잘 되었는지 밀착도 검사로 확인하도록 권고(KOSHA GUIDE H-82. 2020)하지만 미국, 캐나다, 호주, 영국, 일본(Standards Australia, 2009; CSA, 2011; OSHAct, 2011; Canada OHSR, 2014; Australian OSHAct 2015; JMHLW, 2020)등 국가는 법적 규정을 가지고 있다. 뿐만 아니라 우리나라는 밀착도 검사 결과를 객관적으로 도출하기 위한 기반 등이 부족하다.

호흡보호구를 사용하는 근로자가 효과적으로 보호받기 위해서는 사용자 얼굴 특성이 반영된 제품을 선택할 수 있어야 한다. 그러기 위해서는 호흡보호구 검인증 및 제품생산 단계에서 사용자를 대표할 수 있는 얼굴 크기 표준이 필요하며 적합한 크기의 호흡보호구를 선정함에 있어 기준될 만한 테스트 패널도 필요하다. 

따라서 본고에서는 밀착도 검사에 필요한 체계적인 장치 마련 일부를 소개하고 3D 도구 등을 이용한 스마트(SMART: Specific, Measurable, Achievable, Realistic, Time bound) 연구의 확산을 돕고자 하였다. 

호흡보호구 Fit test 패널
산업용 호흡보호구는 고용노동부고시(제 2020-35)에 따라 안전인증 기준을 규정하고 있는데 산업안전보건기준에 관한 규칙 제 32조에서는 사업주가 노출환경에 따라 적절한 사용이 이루어지도록 해당 작업에 맞는 호흡보호구를 지급하도록 명시하고 있다. 해당 작업환경에 적절한 호흡보호구를 지급하였다고 하더라도 착용자 안면부 틈새로 밀착이 되지 않는다면 호흡보호구 성능을 담보할 수 없다. 그러므로 연구를 통해 국제표준(International Organization for Standard, ISO16976-2:2022(E))에 근거한 한국형 테스트 패널을 개발하였으며 이를 바탕으로 체계적인 밀착도 검사 환경이 조성될 수 있게 되었다. 더욱이 이러한 분류는 호흡보호구 생산 시 제품 사이즈에 적용할 자료로 활용할 수 있겠다. 

새로 개발한 한국형 테스트 패널은 국가기술표준원(Size Korea)의 가장 최근 조사사업인 제 7차(2015) 및 제 8차(2021) 인체측정치를 사용하였다. 이 사업은 조사 시기 또는 조사 방법에 따라 얼굴항목 수치가 차이를 가지고 있다는 단점을 지닌다. 그러므로 우리는 최신의 자료를 분석에 사용하였는데 제 7차 자료에서 6,420명(남 3,176명, 여 3,244명), 제 8차 자료에서 5,092명(남 2,319, 여 2,773명) 총 11,512명이 분석 대상이었다. 이들의 머리형상 측정자료 중 얼굴너비 및 아래턱사이 너비가 누락된 제 7차(남 56명, 여 25명)와 제 8차(남 1명, 여 1명)자료 83건을 제외한 11,429건이 최종적으로 한국인 얼굴특성 분류에 사용되었다. 

한국형 테스트 패널은 두 가지로 구분되었는데 우선, 주성분 분석을 통한 PCA 패널이다. 1,429명(100%) 중 129명(1.1%)이 그림 1 타원 밖에 분포하였으므로 총 11,300명(98.8%)이 PCA 패널에 수용되었다. 두 개 주성분에 대한 고유벡터 값은 4.53 및 2.47로 모두 1이상 이므로 유의한 차원 축소를 의미한다. 또한 총분산 비율인 누적기여율은 96.1%로서 85% 이상을 주성분으로 선택하도록 하는 국제기준을 높게 만족하고 있었다. 최종적으로 5가지 얼굴크기로 분류되었는데 한국 인구집단을 대표하는 남자 5,350명(46.8%), 여자 5,950명(52.0%)에 대하여 남자 12명, 여자 13명인 PCA 패널 25인이 구성되었다(Fig. 1).    

   
 

   

둘째, Fit test 에 주로 사용되는 이변량 패널은 x축과 y축을 얼굴너비, 얼굴길이로 분류하는 방식이다. 제 7차, 제 8차 11,429명 얼굴항목 중 남성 평균 얼굴너비 142.07(8.08)mm에서 2SD를 더한 값과 여성 평균 134.93(7.09)mm에서 2SD를 뺀 값인 120.75~158.23mm는 x축으로 결정하였다. y축은 남성 평균 얼굴길이 118.59(8.00)mm에서 2SD를 더한 값과 여성 평균 111.87(7.00)mm에서 2SD를 뺀 값인 97.87~134.59mm로 구분되었다. 모집단에서 444명(3.88%)이 제외되어 10,985명(96.12%)이 수용되었으며 남자 12명, 여자 13명 총 25인이 이변량 패널로 구성되었다(Fig. 2).  

   
 

한국형 헤드폼과 밀착성능 시험용 챔버
한국인 얼굴 항목수치를 주성분 분석으로 분류한 결과 5가지 형태로 분류되었다. 소형으로 분류된 1,395명(12.2%), 중형 5,738명(50.2%), 대형 1,395명(12.2%)은 한국 인구집단의 74.5%를 대표하며 그 외 짧고 좁은 얼굴 1,505명(13.2%), 길고 넓은 얼굴 1,267명(11.0%)이 있다. 이중 3가지 헤드폼을 출력하여 시험챔버를 구성하였는데 이 시험용 헤드폼은 3D 출력물에 skin texture(60L, urethan rubber. Protototech Ltd., Korea)로 도포하여 마스크 착용시험에 적합하도록 제작하였으며 경도는 10 Shore~30 Shore에 맞추었다(Seo et al., 2019). 한국형 헤드폼과 한국인 호흡량이 반영된 호흡 시뮬레이터를 연결하여 호흡보호구 성능 시험용 챔버를 개발하였다(Fig. 3). 

이 시험용 챔버 장치는 사람 움직임을 시뮬레이션하는 호흡량이 구동되므로 호흡보호구 밀착도 및 누설률 검사를 시행 할 수 있으며 유해가스를 시험할 경우 등에서 사람을 대신할 수 있다. 또한 착용자가 호흡보호구를 착용하고 직접 검사하는 전통적인 Fit test 대신, 새로운 호흡보호구를 개발하였을 경우 시판 전 한국형 헤드폼을 이용하여 챔버 내 밀착시험을 할 수 있을뿐만 아니라 다목적 성능시험을 시도할 수 있는 유용성도 지니고 있다.  

제언 
호흡보호구가 안면에 밀착되어 누설되지 않도록 하는 것이 매우 중요하므로 Han 등(2017)은 근로자가 호흡보호구를 착용할 때 효과적으로 유해인자 차단이 이루어질 수 있도록 ’밀착도 검사(Fit test)‘를 실시하여야 한다고 하였다. 안전보건공단(KOSHA Guide H-82-2020)에서는 밀착도 검사를 최소 1년에 1회 이상 실시하도록 권고하고 있지만 구체적인 검사 방법이나 표준 등이 미비한 실정이다. 이에 국제표준으로 권고하고 있는 테스트 패널 및 시험용 헤드폼을 한국인 특성에 맞도록 개발하였으므로 효과적이고 체계적인 호흡보호구 착용에 관한 규칙 마련 필요성이 시급하다고 할 수 있다. 이러한 선도적 시도는 안전보건의 스마트화 및 국제 흐름에 합류하고자 하는 연구자 의도이지만 정기적 밀착도 검사 시행을 위한 대책 마련이 병행되어야 할 시점임이 인지되고 홍보되어야 할 것이다. 

유해환경 작업자에 대한 호흡보호구 선정 및 지급을 위한 Fit test 패널 등 시스템은 안전보건관리체계 구축 과정에 포함되어야 한다. 이들이 호흡보호구를 안전하게 사용할 수 있도록 밀착 교육 프로그램을 개발하여야 하며 과학적이고 체계적인 Fit test가 이루어 지도록 기반 마련을 위한 연구가 지속적으로 이루어져야 한다. 한가지 예로 미국의 테스트 패널은 1970년대부터 최근까지 꾸준히 발전을 거듭해오고 있으며 시험용 헤드폼 및 챔버 개발도 수년간 이어져 오고 있었다. 하지만 우리나라의 얼굴항목 치수체계는 사업 시기, 측정 기관, 측정 방법 간 차이가 있으며 호흡보호구와 관련한 안면부 치수항목이 매우 부족한 상황이었다. 더욱이 한국형 표준을 개발하기에 미비하고 부정확한 자료일 수 있다는 일부 호흡보호구 연구자의 견해도 있다. 

중국, 일본 등 근접 국가에서는 인증 도구로 사용하는 헤드폼 및 로봇 등 표준을 갖추고 있으므로 이와 동등한 한국형 도구들을 개발하고 완성하는데 힘을 기울여야 할 것이다. 그러므로 이 연구에서 개발한 한국형 테스트 패널 및 시험용 헤드폼 챔버를 홍보하고 뒤를 이어 발전시킬 연구 필요성을 언급하고자 하였다.      

결론적으로 과학적이고 체계적인 밀착도 검사 기반이 마련되고 안전보건교육 프로그램과 함께 발전된다면 유해인자 노출로 인해 급만성적으로 발생되는 직업성 질병 예방에 기여될 것으로 기대한다. 
*이 글에서 언급된 일부 내용은 연구 결과에 대한 저자의 좁은 사견임을 밝힙니다.

[Reference]
1.Seo HK, Jang HY, An HR. A Study on the Korean Fit test Panel and Static Headform Chamber.  JKSOEH, 2023:33(2);145-155 
2.호흡보호구의 선정. 사용 및 관리에 관한 지침(KOSHA GUIDE H-82-2020). 2020
3.산업안전보건기준에 관한 규칙 제 32조. 고용노동부. 2021 
4.보호구 의무안전인증고시(고용노동부고시 제 2020-35) 고용노동부. 2020
5.Seo HK, J Kim, HW Kim. Development of Korean Headforms for Respirator Performance Testing. Safe Health at Work. 2020;11:71-79
6.8th Report Size Korea of Standardization Anthropometry. 2021. https://sizekorea.kr/human-info/meas-report?measDegree=8
7.7th Report Size Korea of Standardization Anthropometry. 2015. https://sizekorea.kr/human-info/meas-report?measDegree=7
8.Han DH, Kim HW, Jang YJ, Myong JP, Yang HS et al. A study on the actual results and draftings regulations of Fit testing(I) OSHRI. 2017-969. 

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