국내 농업 종사자용 농약 방제복의 보호 및 쾌적 성능평가 : 소재 및 완제품의 물리화학적 특성

1. 실험용 보호복 선정

ISO 27065(2017)에서 정의한 Level C1, C2, C3 보호복의 특성을 바탕으로 Level C1 보호복(본 연구에서 P1으로 명명함)으로는 면/폴리에스터 소재의 일반적인 작업복 중에서 선정되었으며, Level C2는 솔기를 테이핑 처리한 Tyvek 소재 보호복(P2) 중에서, Level C3는 코팅된 고밀도 폴리에틸렌 소재로 제작된 시판 화학보호복 중 농약 방제복으로도 활용되는 제품(P3) 중에서 선정되었다. 또한 국내 시판되는 농약 방제복들 중 착용률이 높은 나일론 100% 직물에 투습방수 코팅 적용한 제품 1종(보호성능 측정 결과 Level C2와 Level C3 중간 정도 수준의 보호성능을 나타내어 본 연구에서 P2.5로 명명함)을 실험 의복으로 추가하여, 총 4종의 보호복에 대한 평가를 진행하였다(Table 1). P1(Level C1)과 P2.5(국내 시판 농약 방제복) 보호복은 반복사용 가능(Re-usable), P2(Level C2)와 P3(Level C3) 보호복은 한정사용(Limited-use) 용도이다(Table 1).

Table 1.

Experimental pesticide protective clothing in the present study

2. 보호성능 평가

물리적 보호성능 평가로는 선정된 보호복 4종의 소재(Material) 및 솔기(Seam)의 물리적 특성을 측정하였다. 측정항목은 ISO 27062(2017)에서 권장하는 성능요소인 소재의 인장강도(Tensile strength), 인열강도(Tear resistance), 꿰뚫림저항(Puncture resistance), 솔기의 인장강도(Seam tensile resistance)였다. 소재의 인장강도는 ISO 13934-1(2013)에 따라 측정하였고, 인열강도는 ISO 9073-4(1997), 꿰뚫림저항은 ISO 13996(1999), 솔기의 인장강도는 ISO 13935-2(2014)의 측정방법을 적용하였다. 화학적 보호성능 평가로는 ISO 27065(2017)에서 Level C1과 Level C2에 해당하는 농약 방제복을 평가하기 위해 적용하고 있는 항목인 소재 및 솔기의 침투성(Penetration)을 측정하였다. ISO 27065(2017)에서는 이 항목의 측정법으로 액상 농약에 대한 보호복 소재의 침투성 측정방법에 관한 규격인 ISO 22608(2004)의 Pipette test를 적용하고 있는데, 이 규격은 침투성 측정 시 체류성(Retention), 반발성(Repellency)을 함께 측정함으로써 결과의 설명력을 높인다. 본 연구에서도 이에 따라 침투성과 함께 체류성, 반발성을 측정하였다. ISO 27065(2017)는 ‘Penetration’을 ‘농약이 비분자 수준에서 보호복 소재의 기공이나 솔기, 핀홀 등을 통과하는 과정’으로, ‘Permeation’은 ‘농약이 분자 수준에서 흡착, 확산, 탈착 과정을 통해 보호복 재료를 통과하는 과정’으로 정의된다. 국내 사용되는 생화학 용어 중 ‘Penetration’과 ‘Permeation’은 모두 ‘투과’로 번역되거나, ‘Penetration’은 ‘침투’로 ‘Permeation’은 ‘투과’로 번역되는데, 본 연구에서는 용어의 구별을 위해 후자를 따르기로 하였다.

ISO 27065(2017)에서는 Level C1과 Level C2 방제복은 소재와 솔기의 침투율(Penetration, %)을, Level C3 방제복에 대해서는 소재와 솔기의 투과율(Permeation, %)을 측정할 것을 권장하며, 투과저항의 측정법으로 ISO 19918(2017)을 채택하고 있으나 국내에서 이 표준에 따른 시험평가는 불가능하므로 본 연구에서는 모두 침투저항을 측정하였다. 침투저항 측정 시 시험농약용액은 ISO 27062(2017)에 따라 37.4%의 펜디메탈린(Pendimethalin)을 함유한 펜디메탈린 유제(Pendimethalin emulsion)를 증류수로 5% 활성성분(a.i.)까지 희석시켜 사용하였다. 시험용액 분석은 ISO 22608(2004)에서 규정한 Method A와 B 중 Method B(크로마토그래피 등의 분석으로 농약 방제복 소재 및 솔기에 침투, 체류, 반발된 시험용액 중 활성성분인 농약만을 추출하여 분석하는 방법)를 따랐다. Method B에서 추출효율(Extract efficiency) 95% 이상을 유효한 결과로 간주하는데, 이는 첫 시험용액에 포함된 활성성분의 총량에 대한 시험 후 소재 및 솔기에 침투, 체류, 반발된 시험용액 중에서 추출한 활성성분 총량의 비율을 의미한다. 각 보호복 시험편에 대해 세 번 반복 측정한 투과 측정치의 평균은 ISO 27062(2017)에서 제시하고 있는 농약 방제복 성능 수준별 소재와 솔기의 투과저항 최소 요구 성능을 기준으로 분석하였다.

3. 열 쾌적성 평가

열 쾌적성 평가는 소재가 아닌 완제품 상태의 보호복을 대상으로 인체와 환경 간의 열교환 및 수증기 증발 저항을 통해 평가하였다. 각 보호복의 보온력 및 수증기 증발 저항 측정을 위해 20개의 독립적인 피부온도 측정 및 제어 시스템을 가지는 발한 서멀 마네킹(Male type, Newton, MTNW, USA)을 이용하였다. 보온력이란 의복의 열저항을 의미하며 보온력의 단위로 clo를 사용한다. 1 clo의 보온력이란 기온 21.2℃, 습도 50%RH 이하, 기류 10 cm/sec의 실내에서 의자에 앉아 안정하고 있는 성인 남자가 쾌적하다고 느끼고, 평균 피부온을 33℃로 유지하는 상태일 때 그가 입고 있는 그 옷의 보온력(Gagge et al. 1941)을 말하며, 에너지 대사량은 50 kcalㆍm^-2ㆍh^-1로 정의된다. 본 연구에서는 ISO 9920(2007)에 따라 서멀 마네킹의 평균피부온도는 34℃, 환경조건은 기온 20℃, 습도 50%RH로 설정하였고, 누드 상태의 마네킹에 평가용 보호복만을 착용시킨 상태에서 보호복 종류별로 세 번 반복 측정하였다. 서멀 마네킹을 이용하여 의복의 보온력을 측정하는 경우 인공기후실의 환경 기온은 평균피부온도(33 ~ 34oC)보다 12oC 이상 낮아야 한다고 규정되어 있다.

서멀 마네킹을 이용하여 보호복 및 보호복 주변 공기층의 열저항을 포함한 열저항(Thermal resistance)을 측정하였으며 측정된 열저항 값은 ISO 9920(2007)의 식을 이용하여 총보온력(Total insulation, I_T)으로 환산하였다. 사용단위는 clo이다 <Eq.1>, <Eq.2>.

I_T = Total insulation (clo)
R_ct = Thermal resistance (m²ㆍ℃ㆍW^-1)
6.45 = Constant for converting unit from R_ct (m²ㆍ℃ㆍW^-1) to I_T (clo)
T_s = Thermal manikin’s average surface temperature (℃)
T_a = Ambient temperature (℃)
Q/A = Area weighted heat flux (Wㆍm^-2)
Q = Heat flux (W), A = Manikin’s surface area (m²)

의복의 증발저항 값도 ISO 9920(2007)에 준하여, 정지조건 하에서 보호복 및 보호복 주변 공기층의 수증기 저항을 포함한 총증발 저항(Total water vapour resistance, R_et)을 산출하였다. 사용단위는 m²ㆍPaㆍW^-1이다 <Eq.3>.

R_et = Total water vapour resistance (m²ㆍPaㆍW^-1)
P_s = Saturated vapor pressure at surface temperature (Pa)
P_a = Saturated vapor pressure at ambient temperature (Pa)
Q/A = Area weighted heat flux (Wㆍm^-2)
Q = Heat flux (W), A = Manikin’s surface area (m²)

농약 방제복의 보온력은 농약 방제 시 작업자의 움직임 여부에 따라 변동될 수 있으므로 실험은 정지조건(Static) 및 보행조건(Dynamic) 두 가지로 설정하였고, 보행조건에서 보행속도는 ISO 15831(2004)에 준하여 45 ± 2 stepsㆍmin^-1 으로 설정하였다.

4. 데이터 분석

본 연구에서 선정한 서로 다른 네 종류의 보호복에 대해 각 3회 반복 측정된 값들의 평균을 비교하는 것으로 모든 결과는 평균과 오차로 제시하였다. 오차는 3회 반복측정 값의 분산의 양의 제곱근으로 계산하였다. 반복 측정된 값들은 한 종류의 보호복으로부터 반복적으로 관찰된 것이므로 이 값들은 서로 독립이 아닌 값으로 간주한다. 따라서 3회 반복 측정된 값들의 개별값이 아닌 평균값을 분석에 사용하였고, 이에 따라 세 종류의 보호복에 대한 측정치는 결국 각각 하나씩이 되므로 평균으로 단순 비교하였으며, 조건 간 통계적 유의차 검증은 수행하지 않았다.

1. 농약 방제복의 보호성능

본 연구에서 선정된 보호복 4종 중 P2와 P3은 한정사용, P1과 P2.5는 반복사용 용도이므로 각각에 해당하는 ISO 27065의 최소요구성능을 기준으로 분석하였다(Table 2, Table 3). 본 연구에서 가장 낮은 보호 등급인 P1의 인장강도는 소재 830 N, 솔기 240 N으로 두 항목 모두 최소 성능 기준인 180 N보다 우수했다(Table 2). 인열강도와 파열강도는 각각 139 N와 85 N으로 이 역시 최소 성능 기준인 10 N보다 월등한 성능을 나타냈다. 솔기를 테이핑 처리한 Tyvek 소재(P2)의 인장강도는 소재 70 N, 솔기 87 N으로 보호복 P1보다는 훨씬 낮았으나 두 항목 모두 최소요구성능 기준인 30 N보다는 높은 성능을 보였다. 인열강도와 파열강도는 각각 24 N, 16 N으로 최소요구성능 기준인 10 N 이상이었다. 보호복 P2에 필름 라미네이팅 처리한 보호복 P3의 인장강도는 소재 150 N, 솔기 190 N으로 P2보다 높았고, 두 항목 모두 최소요구성능 기준인 30 N을 훨씬 초과하였다. 인열강도와 파열강도는 각각 27 N와 26 N으로 최소요구성능 기준을 충족하며 보호복 P2보다는 다소 높은 측정치를 보였다. 국내 시판 농약 방제복인 P2.5의 인장강도는 소재 330 N, 솔기 240 N으로 P1보다는 P2, P3보다는 높았고, 두 항목 모두에 대한 최소 성능 기준인 180 N은 충족했다. 침투성과 체류성은 값이 클수록 화학물질에 대한 보호성능 수준이 낮은 것을, 반발성은 측정값이 클수록 화학물질에 대한 보호성능 수준이 높은 것을 의미한다. 보호복 소재의 침투성과 체류성은 모두 P1 > P2 > P2.5 ≥ P3으로, 반발성은 P1 < P2 < P2.5 < P3으로 나타났다(Table 3). 솔기에 대한 평가 결과를 살펴보면 침투성과 체류성은 P2 > P1 > P2.5 > P3, 반발성은 P2 < P1 < P2.5 <P3 순으로 나타났다(Table 3).

Table 2.

Mechanical protective performance of pesticide protective clothing by levels(unit: N)

2. 농약 방제복의 쾌적성능

보온력 측정결과 P1, P2, P3 및 P2.5의 보온력(I_T)은 정지조건에서 각각 1.26, 1.16, 1.21와 1.42 clo로 P2 < P3 < P1 < P2.5 순이었다(Table 3). 보행조건에서 보호복 P1, P2, P3 및 P2.5의 보온력은 각각 0.85, 0.86, 0.85와 0.95 clo, P1 = P3 ≈ P2 < P2.5 순으로 정지조건에서와 마찬가지로 국내 시판 농약 방제복인 P2.5의 보온력이 가장 컸다. 부위별로는 특징적으로 가슴과 엉덩이 부분의 열저항이 컸는데, 정지조건에서 4종 보호복 모두 부위별 열저항값은 0.3 m²ㆍ℃ㆍW^-1 이하였으나 가슴과 엉덩이 부위는 그 이상을 보여 상의와 하의가 분리된 형태인 P1과 P2.5 보호복에서 엉덩이 부위 열저항이 컸고, P2.5의 엉덩이 부위 열저항이 0.6 m²ㆍ℃ㆍW^-1 정도로 다른 세 보호복에 비해 가장 컸다. 수증기 증발 저항의 경우, P1, P2, P3 및 P2.5의 증발 저항은 각각 42.0, 47.5, 151.2 와 54.1 m²ㆍPaㆍW^-1로 P1 < P2 < P2.5 < P3 순을 보였다(Table 3). 증발 저항의 부위별 분포를 살펴보면 가슴과 엉덩이 부위가 전반적으로 높은 편으로 나타나 보온력 평가 시와 유사한 경향을 보였다.

Table 3.

Chemical protective and comfort performance of pesticide protective clothing by levels

3. 농약 방제복의 종합적 성능

선정된 보호복 4종에 대해 본 연구에서 측정한 13개 시험항목 전체를 종합적으로 살펴보기 위해 각 항목별 측정 결과의 크기에 따라 1~4위까지 순위를 매겨 시험항목별 순위의 경향을 비교하였다. 보호성능을 평가하는 시험항목에서는 보호성능이 가장 높은 보호복에 순위 1을(Fig. 1-A, Fig. 1-B), 쾌적성을 평가하는 시험항목에서도 쾌적성이 가장 높은 보호복에 순위 1을 부여하였다(Fig. 1-C). 소재의 물리적 보호성능인 Fig. 1-A의 (a)인장강도, (b)파열강도 (c)꿰뚫림저항은 성능 등급이 가장 낮은 P1이 1순위를 차지하고, 다음 P2.5, P3, P2 순이었다. 소재의 화학적 보호성능인 Fig. 1-A의 (d)침투성, (e)체류성, (f)반발성은 성능 등급이 가장 높은 P3이 1순위로 화학적 보호성능 측정항목 모두에서 P3이 1순위, P2.5가 2순위였다. P1과 P2는 항목에 따라 3순위 또는 4순위로 다소 변동은 있었으나 전반적으로 보호복의 성능 등급이 높을수록 소재의 화학적 보호성능도 우수한 경향을 보였다. 특히 (f)반발성의 성능 순위는 보호복의 성능 등급 순서와 일치하였다. 솔기의 물리적 보호성능인 Fig. 1-B의 (g)인장강도는 성능 등급이 가장 낮은 P1 및 P2.5가 1순위를 차지하였고 다음 P3, P2 순으로, 소재의 (a)인장강도(Fig. 1-A) 결과와 유사한 경향을 보였다. 솔기의 화학적 보호성능인 Fig. 1-B의 (h)침투성, (i)체류성, (j)반발성은 P2가 가장 낮은 4순위를, 성능 등급이 가장 높은 P3이나 P2.5가 1순위를 보였다. 전반적으로는 보호복의 성능 등급이 높을수록 보호복 솔기의 화학적 보호성능도 우수한 순위로 나타났다.

Fig. 1.

The rank orders of test results among the four levels of protective clothing in the present study (Smaller scores represent more protective or more comfortable functions: Score 1 > 2 > 2.5 > 3).

완제품의 쾌적성능에 대한 그래프인 Fig. 1-C에서는 보온력과 수증기 증발 저항값은 작을수록 우수한 것으로 하여 순위를 부여하였다. 먼저 (k)정지조건에서의 보온력은 P2가 1순위, 다음은 P3, P1, P2.5 순이었던 반면, (l)보행조건에서의 보온력에서는 가장 등급이 낮은 P1과 가장 등급이 높은 P3이 동시에 1위를, P2와 P2.5가 각각 3, 4위를 차지했다. 측정된 각 보호복의 보온력 순위는 정지, 보행조건에서 각기 다른 경향을 보였고, 두 조건 모두에서 보온력 순위는 보호복의 성능 등급대로 나타나지 않았으며, 특징적인 정적 또는 부적 관계 역시 찾아볼 수 없었다. (m)수증기 증발 저항은 P1 < P2 < P2.5 < P3의 순으로 높아져 보호복의 성능 등급이 높을수록 더 높은 증발 저항이 발견되었다(Fig. 1).

1. 농약 방제복의 보호성능

선정된 보호복 4종 소재의 물리적 성능은 모든 측정항목에서 ISO 27065(2017)의 최소 요구 성능보다 매우 높은 수준을 나타냈다. 국내 농약방제 작업 환경은 큰 물리적 보호성능을 필요로 하는 상황이 많지 않고, 또한 측정된 물리적 성능 값들이 ISO 27065에서 요구하는 최소 성능기준보다 모두 월등히 높았으므로 소재의 물리적 성능이 다소 저하되더라도 쾌적성 향상을 위한 소재 선택이 고려될 필요가 있다.

ISO 27065(2017)에서는 화학적 보호성능의 기준을 Level C1과 Level C2 보호복 소재의 침투성(Penetration, %)을 각각 40% 이하와 5% 이하로 명시하고 있는데, 본 연구에서 Level C1과 Level C2에 해당하는 P1과 P2 소재의 침투성은 모두 40%를 초과하여 Level C1의 수준에도 미치지 못했다. 반면 P3 및 시판 농약 방제복(P2.5) 소재의 침투성은 모두 0%로 가장 우수한 성능 기준인 5%보다 월등히 우수한 성능을 보여, 중간 정도의 보호성능을 나타내는 방제복은 없었다. 솔기의 침투성 측정결과 역시 소재 평가결과와 전반적으로 유사한 경향을 보였다. P1, P3 보호복의 경우 ISO 27065(2017)에서 요구하는 각 성능 수준을 충분히 만족하였으나 P2와 P2.5 보호복 솔기의 침투성은 각각 19%, 10%로 해당 등급에 요구되는 최소 성능수준에 미치지 못했다.

국내 농작업자들은 희석된 농약을 핸드 스프레이 또는 고압 분무 방식으로 살포하는 중등 정도 위험으로 평가되는 작업을 주로 수행하는데 (Lee 2012), 본 연구에서 측정한 여러 등급별 방제복의 화학적 보호수준은 너무 높거나 낮아 중등 정도 위험 상황에 적합하지 않다는 것을 알 수 있다. 한편, 농약 방제 시 국내 농업인들이 실제 주로 착용하는 옷은 낡거나 잘 입지 않는 옷, 일회용 부직포 보호복 등으로(You 2004; Lee 2016; Oh & Roh 2017), 이는 본 연구의 P1 수준일 것으로 추정되어 농약 노출 위험이 우려된다. 반면 국내 농업인들이 농약 노출 위험 수준이 높다고 인식하는 과수 작업 또는 비닐하우스 내 농약방제 시 착용하는 비닐 우의 혹은 P2.5, P3과 같은 보호복은 ISO 27065(2017)의 성능 기준치보다 훨씬 높은 수준의 보호성능을 나타내므로 과보호로 인한 서열부담이 우려된다.

상기 결과 중 보호복 P1, P2의 경우 소재보다 솔기에서 침투성이 매우 낮게, 즉 보호성능이 높게 측정된 점이 특징적인데, 솔기의 침투성이 낮게 측정된 이유는 보호복 소재의 두께 및 구성과 관련이 있을 것으로 생각된다. P1과 같은 직물 소재 보호복의 경우 어떤 솔기 구성이 적합한지에 대한 연구는 거의 없어 추가적인 검토가 필요할 것으로 사료된다. 부직포 소재 보호복의 경우 솔기를 이중의 실로 인터록하거나(Serged or sewn) 연결부위를 외부 덮개로 바인딩하는 방식(Bound), 바느질한 솔기의 위쪽 면에 테이프를 대고 다시 열접착하는 방식(Taped), 혹은 바느질한 솔기의 위쪽 면과 아래쪽 면 양쪽에 테이프를 대고 열접착하는 방식(Double taped) 등으로 처리한다. P2의 경우 ISO 27065(2017)에 준하여 보호복 소재와 동일한 Tyvek으로 솔기 부분을 테이핑 처리한 것으로(Taped), 소재보다 솔기에서 침투성이 매우 낮게 측정되긴 하였으나 소재와 솔기 모두 P2의 등급인 Level C2에 대한 최소 성능 기준인 5%를 크게 초과했다. 이는 솔기를 테이핑하는데 사용한 보호복 소재 자체의 침투성이 컸기 때문으로 생각된다. P2는 ISO 16602(2007)에 따르면 Type 6(액상 화학물질에 대해 제한적인 보호성능이 있는 화학보호복)으로 분류되는 Tyvek(고밀도 폴리에틸렌 부직포) 소재의 보호복으로 여러 산업에서 다양한 용도로 사용되며 농약 방제복으도 자주 활용되는 편이다(Hwang & Lee 2012). 그러나 본 연구 측정결과 소재 및 솔기의 침투성이 다소 크게 나타나 화학적 보호성능이 가장 낮은 등급 수준이었던 것을 고려하면, 해당 계열의 제품들을 농약 방제복으로 활용할 경우 보호 수준 및 적용 가능한 상황에 대한 추가적인 검증이 필요할 것으로 생각된다. Level C3에 해당하는 P3 보호복은 코팅된 고밀도 폴리에틸렌 소재로 제작된 보호복으로 ISO 16602(2007)에 따르면 Type 3(액밀성 화학보호복)으로 분류되는 제품인데 독성이 강한 농약을 직접 다룰 때 착용하는 용도로 판매된다. 본 연구결과 P3 보호복의 경우 소재와 솔기의 보호성능은 모두 매우 우수한 것으로 확인되었으나, 서열부담으로 인해 농약 방제복 착용률이 낮다는 것을 고려하면(You 2004; MacFarlane et al. 2013), 서열부담을 평가할 수 있는 시험항목 및 보호성능을 크게 저하하지 않으면서 쾌적성을 향상시킬 수 있는 방안 마련이 요구된다. 국내 시판 농약 방제복인 P2.5는 소재의 보호성능에 비해 솔기의 보호성능은 낮았는데, 이는 봉제 시 소재의 코팅막이 손상되면서 침투성이 증가한 것으로 추정되며 이를 보완할 수 있는 솔기 구성법이 고안될 필요가 있다.

이상에서 보호성능 등급별 보호복의 소재 및 솔기의 보호성능 분석 결과, 불침투(투과)성 보호복(P3)을 제외하면 나머지 P1, P2, P2.5의 보호성능은 대부분 ISO 27065의 Level C1로 수렴되고 있다고 평가할 수 있다. ISO 27065(2017)에 따르면 중등 정도의 농약노출 위험 상황에서는 Level C2 보호복 착용을 권하고 있으나, 실제 그러한 성능 수준에 맞는 농약 방제복을 찾기는 어렵다. 덥고 습한 여름철 환경에서 농약을 살포하는 농작업자에게 P1이나 P2 수준의 일반 보호복을 권장하는 경우 농약에 대한 적절한 보호는 제공하지 못하면서 서열부담만 증대시키는 상황이 발생할 수도 있다. 반면 P3 수준의 보호복을 권장하는 경우 과보호로 인한 서열부담의 위험이 예측된다. 우리나라 농작업 환경 특성에 적합하면서 농약 방제작업에 특화된 농약 방제복의 개발이 필요할 것으로 사료된다.

2. 농약 방제복의 쾌적성능

보호복의 쾌적성능은 완제품의 열저항과 수증기 증발 저항, 나아가 인체착용평가를 통해 종합적으로 평가할 수 있다. 본 연구에서 선정된 보호복 4종의 열저항(보온력, I_T)은 정지조건에서 모두 1 clo 이상을 나타내었다. 선행연구에 따르면 우리나라 여름철 농촌 지역에서 농작업이 수행되는 동안 측정된 주변 기온은 평균 33.7℃, 습도는 60~ 80%RH(Lee et al. 2018)였기 때문에, 여름철 농약 방제복 착용은 농작업자에게 필연적으로 서열부담을 유발함을 알 수 있다. 더욱이 농약 방제복과 함께 속옷, 모자, 마스크, 모자, 장화, 장갑 등을 함께 착용하는 것을 고려하면 서열부담이 가중될 것임을 쉽게 예측할 수 있다. 본 연구에 선정된 보호복 4종의 보온력은 P2 < P3 < P1 < P2.5 순으로 컸는데, 이는 보호복의 중량과 거의 비례한다. 일반적으로 의복의 중량과 보온력은 정적 관련성이 있으며(McCullough et al. 1985; Olsen 1985), 특히 보호복류에서 그러한 관련성이 크다(Baek et al. 2018). 보호복의 중량 감소는 보온력 측면뿐 아니라 동작 효율성 측면에서도 긍정적이므로(Dorman & Havenith 2005) 최소 보호성능이 충족된다면 가능한 가벼운 보호복을 선택할 것을 권장한다.

한편 보행조건에서 보온력은 정지조건보다 작아 모두 0.85 ~ 0.95 clo였다. 이는 걷는 동작으로 의복 내 공기층과 외부 환경 간의 환기량이 증가하기 때문이다(Bouskill et al. 2002). 농약 방제작업은 계속 움직이면서 진행되므로 보호성능을 손상시키지 않으면서 환기량을 증가시킬 수 있는 환기구를 추가하는 것이 쾌적성 증가에 도움이 될 것이다. 한편 가슴과 엉덩이 부분의 보온력이 정지와 동작 시 모두 상대적으로 높았는데, 이는 보호복의 구조상 해당 부위의 의복 내 공기층이 가장 두껍기 때문으로 해석된다. 이러한 특징은 원피스 형태인 P2, P3보다 상하의 분리형인 P1과 P2.5에서 현저하게 나타나 상하의 의복 간 겹침 등이 보온력 상승에 영향을 주고 있음을 추측할 수 있다. 쾌적성 향상을 위해 적절한 환기구가 마련된 원피스 형태의 농약 방제복이 권장될 필요가 있다.

쾌적성 평가요소의 하나인 보호복 4종의 수증기 증발 저항은 42.0 ~ 151.2 m²ㆍPaㆍW^-1 범위에 분포했다. Bernard et al.(2017)에 따르면 직물 작업복의 증발 저항은 31.2 m²ㆍPaㆍW^-1, 방진복의 경우 34.8 m²ㆍPaㆍW^-1, Caravello et al.(2008)의 연구에서 작업복과 면 커버롤의 증발 저항은 각각 27과 28 m²ㆍPaㆍW^-1, 솔기에 별도 처리를 하지 않은 일반 Tyvek 전신보호복의 증발 저항이 26 m²ㆍPaㆍW^-1 이라는 보고와 비교해보면 본 연구의 직물 보호복인 P1, 솔기를 테이핑 처리한 Tyvek 전신보호복인 P2의 증발 저항값이 다소 높음을 알 수 있다. 특히, 투습방수 직물로 제작된 P2.5의 경우 54.1 m²ㆍPaㆍW^-1로 Shim(2016)의 연구에서 국내 시판 투습방수 의류 제품의 증발 저항이 39.9 ~ 56.7 m²ㆍPaㆍW^-1 범위임을 고려할 때, 투습방수 보호복 제품 등 중 증발 저항이 큰 편임을 알 수 있다. 코팅된 고밀도 폴리에틸렌 소재로 제작된 P3의 증발 저항은 151.2 m²ㆍPaㆍW^-1로 매우 커서 다른 3종의 증발 저항과 현저한 차이를 보임을 확인하였다. 이는 전혀 통기성이 없는 방수 우의의 증발 저항과 비슷한 수준(Shim 2016)으로 쾌적성 측면에서 농약 방제복으로 권장되지 않는다. 고온환경에서의 인체의 열손실은 주로 땀의 증발에 의존하게 되므로(Mitchell et al. 1976), 농약방제작업 중 불침투성 보호복을 착용하는 경우 증발에 의한 열손실은 거의 기대할 수 없게 될 것이다.

국내 농약 살포 작업을 ‘가벼운 손수레를 밀거나 당기는 작업’ 정도의 중등 강도 수준인 대사율 2등급(전체 0~5등급)이라고 가정했을 때, 농업인과 같이 열에 적응된 작업자에 대한 임계(Threshold Limit Values, TLV) WBGT(Wet Bulb Globe Temperature, 습구흑구온도) 기준은 28℃이다(ISO 7243 2005). 즉, WBGT 28℃ 이상일 때 작업자 보호를 위해 작업 중지가 권고된다. 그러나 Lee et al.(2018)의 연구에서 조사된 여름철 국내 농작업 환경의 WBGT의 평균은 29.2℃로, 이는 ISO 7243(2005)에서 제안한 TLV WBGT 28℃를 초과하는 온도이다. 더욱이 TLV WBGT 기준은 작업자가 표준 작업복(보온력 0.6 clo)을 착용한 경우로, 농약 방제복과 같이 보온력이 증가되는 경우 TLV WBGT 기준은 하향 조정된다(Bernard et al. 2007). 밀폐된 전신보호복 착용 시 Ramsey(1978)는 WBGT 기준에서 5℃ 하향조정을, ACGIH(1990)는 10℃ 하향 조정할 것을 제안하였는데, Ramsey(1978)가 제안했었던 5℃ 조정의 적절성 여부를 검토한 여러 연구결과에서는 10℃ 조정이 적절한 것으로 확인되었다(Kenney 1987; Paull & Rosenthall 1987). 면소재의 전신보호복을 착용하는 경우에는 0.6℃(Bernard et al. 2005), Tyvek 전신보호복 착용 시에는 1℃(Bernard et al. 2007) 하향조정이 권장된다. 그러나 이러한 조정값들을 국내 농작업 환경에 적용한다면 어떤 수준의 방제복을 착용하건 농작업자에게 서열부담을 초래할 수 있는 환경으로 평가된다. 따라서 농작업자의 쾌적성을 향상시키고 서열부담을 경감시키기 위해서는 보호복 자체의 보온력을 감소시키는 노력과 함께, 능동적인 인체냉각방법 (예. 의복 내 냉매 삽입, 찬물 음수 등), 1회 작업 임계시간 설정 등이 함께 적용되어야 한다. 특히, P3과 같이 증발 저항이 높은 방제복의 경우 임계작업시간 정보를 제공하여 소비자에게 안전한 착용법이 고지되어야 할 것이다.

3. 보호와 쾌적의 종합적 성능평가

Fig. 1에 제시한 바와 같이, 본 연구에서 측정한 보호와 쾌적의 13개 시험항목에 대해 보호복 4종 간 순위는 일치하지 않았다. 소재와 솔기의 물리적 보호성능 수준과 보호복의 성능 등급은 일치하지 않았는데, 이는 P1과 P2.5는 세탁 후 재사용이 가능한 보호복인 반면 P2와 P3은 부직포로 제작된 일회용 보호복인 것에 기인한다. 즉, 보호복의 물리적 성능 수준은 보호등급이 아니라 일회용/반복사용의 측면에서 이해될 필요가 있다. 화학적 보호성능의 경우 대체로 보호등급 순서를 잘 반영하였다. 쾌적성능 지표인 완제품의 보온력 순위는 정지, 보행조건에서 각기 다른 경향을 보였고, 두 조건 모두에서 보온력 순위는 보호복의 성능 등급대로 나타나지 않았고, 일관된 정적 또는 부적 관계 역시 찾아볼 수 없었다. 이러한 결과는 보호복에서 보호성능과 쾌적성능이 서로 반비례하는 일반적 경향과는 차이가 있다. 특징적으로 가장 높은 성능 등급 Level C3에 해당하는 보호복인 P3이 보온력에 있어 가장 낮은 쾌적성능 순위를 보일 것이라 예상했으나, 실험 결과 국내 착용률이 높은 시판 방제복인 P2.5의 보온력이 정지 및 보행조건 모두에서 가장 크게 나타나 4위를 차지했다. 이는 소재의 보호성능보다는 의복 총중량 혹은 의복 내 환기량과 관련이 있음을 의미한다. 쾌적성의 또 다른 지표인 완제품의 수증기 증발 저항은 보호등급이 높을수록 더 높은 저항값을 보였다. 추후 실제 인체착용 평가를 통해 파악한 온열불쾌의 수준이 수증기 증발 저항 등급과 비례함이 발견된다면, 수증기 증발 저항 항목은 완제품의 쾌적성을 간단히 평가할 수 있는 단일지표로서 유용하게 활용될 수 있을 것이다.