환경기술동향 202-88 수계내 미량오염물질 관리 및 처리기술 개발 동향
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 202. 2 < 목차 > 제 장기술의개요 3 제 2 장기술의연구개발동향 3 제 3 장정책및제도동향 8 제 4 장기술의시장동향 9 제 5 장파급효과및전망 67 제 6 장참고문헌 79
목차 제 장기술의개요 3 제절미량오염물질의개요 3 제2절생활유래및기타미량오염물질처리기술 5 제3절미량오염물질의생태독성평가기술 7 제 2 장기술의연구개발동향 3 제절산업유래미량오염물질 3 제2절생활유래및기타미량오염물질 37 제3절생태독성평가기법 62 제 3 장정책및제도동향 8 제 절국내정책및제도현황 8 제 2 절국외정책및제도현황 2 제 4 장기술의시장동향 9 제절국내분석기술동향 9 제2절국외분석기술동향 40 제3절미량오염물질관리및처리기술동향 48 제 5 장파급효과및전망 67 제절국내외정책비교및향후관리전망 67 제2절생활유래및기타미량오염물질의향후전망 7 제3절생태독성분야향후전망 73 제 6 장참고문헌 79 - i -
표목차 < 표 2-> 화학물질배출 이동량조사결과 3 < 표 2-2> 연도별실태조사결과 9 < 표 2-3> 주요수계별조사대상지점 23 < 표 2-4> 수질평가예비항목 (28종) 분석결과 23 < 표 2-5> 먹는물감시항목 (5종) 분석결과 26 < 표 2-6> 전국수질측정자료측정결과 28 < 표 2-7> 내분비계장애물질조사결과 ( 99~ 04) 29 < 표 2-8> 내분비계장애물질조사결과 ( 05~ 08) 32 < 표 2-9> 표처방용도별대표적인의약물질그룹 38 < 표 2-0> 나이트로사민의발암농도및등급 (IRI, IARC) 48 < 표 2-> 나이트로사민화합물의발암리스크평가농도 48 < 표 2-2> 유럽하수처리장방류수중의 NDMA 및 NMOR 농도분포 50 < 표 2-3> 하수처리장별코카인및대사물질 BE의유입농도및부하량산정 ( 예 ) 6 < 표 2-4> 연구대상잔류의약물질의생태독성문헌조사결과 63 < 표 2-5> 어류를대상으로한만성독성시험결과 64 < 표 2-6> 폐수처리리설에대한변화된관점 67 < 표 2-7> 국외혼합물질복합독성평가사례 74 < 표 2-8> Faust 가실험에사용한트리아진계제초제의개별독성값 75 < 표 2-9> PPCPs의물벼룩 (Daphnia magna, Ceridaphnia dubia) 급성독성 (48h) 과 78 만성독성 (2days) 값비교 < 표 3-> 2000년이후추가된수질환경기준항목및기준 83 < 표 3-2> 2000년이후추가된수질오염물질, 특정수질유해물질항목및배출허용기준 84 < 표 3-3> 특정수질유해물질항목및배출허용기준현황 85 < 표 3-4> 잔류성유기오염물질 86 < 표 3-5> 잔류성유기오염물질배출허용기준 87 < 표 3-6> 수질및퇴적물측정망세부지점 ( 잔류성유기오염물질 ) 89 < 표 3-8> 하천의주요및대표지점현황 93 < 표 3-9> 조사항목 횟수 주기 95 < 표 3-0> 원수수질검사기준 97 < 표 3-> 상수원수검사항목및검사주기 98 - ii -
< 표 3-2> 수질검사항목 99 < 표 3-3> 수돗물중미량유해물질조사사업 을통해조사한미량유해물질목록 (989~200) 00 < 표 3-4> 국내수질및수생태계환경기준중사람의건강보호기준 04 < 표 3-5> 국내먹는물수질기준의개정현황 ( 환경부, 2008) 06 < 표 3-6> 국내먹는물수질기준 07 < 표 3-7> 국내의먹는물감시항목및검사주기 09 < 표 3-8> 특정수질유해물질 ( 년 월현재 ) 0 < 표 3-9> 수질유해물질에대한배출허용기준 < 표 4-> 물질의특성에따른 PLC와 GC의응용 22 < 표 4-2> MX 분석을위한고분해능질량분석방법의예시 26 < 표 4-3> 의약물질분석을위한 M/M 이온조합의사례 30 < 표 4-4> 제조과정에따른과불화합물의특성 34 < 표 4-5> MBR에의한각미량오염물질의제거율보고치 5 < 표 4-6> 고도응집공정에의한미량오염물질제거율 55 < 표 4-7> RO에의한미량오염물질제거율 60 < 표 5-> 국가별수질환경기준근거및설정항목의비교 68 - iii -
그림목차 [ 그림 -] 의약품이환경에영향을미치는경로 8 [ 그림 2-] 미국의환경호르몬이슈 39 [ 그림 2-2] 미국수계에서가장검출빈도가높은농약들 40 [ 그림 2-3] 국내의유통, 사용빈도로부터추정한주요연구조사대상농약류 4 [ 그림 2-4] 다성분의농약과농업환경에서대사물이검출된사례 (UG) 42 [ 그림 2-5] 아테놀롤의오존처리에따른대사물질의증가경향 (nyder) 42 [ 그림 2-6] 유기인화합물의염소산화에의한 oxon 타입구조변화 (Nishimura) 43 [ 그림 2-7] 파라티온의오존처리에따른원물질및 oxon 대사체의생성거동 43 [ 그림 2-8] 원수에서검출된농약의분포사례 44 [ 그림 2-9] 한강수계표층수에분포하는주요농약류의지점별분포현황 45 [ 그림 2-0] 신규소독부산물 MX의전국정수장최초조사사례 46 [ 그림 2-] NDMA 및관련부산물정보 47 [ 그림 2-2] NDMA의대표적인생성경로 49 [ 그림 2-3] 원수중에클로라민첨가에의한 NDMA 생성능시험 49 [ 그림 2-4] 라인강하천유역에서검출되는 NDMA 50 [ 그림 2-5] 수처리공정에서오존주입농도에따른 NDMA 생성특성 5 [ 그림 2-6] NDMA 생성능을저감하기위한입상활성탄의제거능평가 5 [ 그림 2-7] 강변여과방식에서원수및처리수중의 NDMA 분포거동 52 [ 그림 2-8] 독일하천수중과불화합물분석크로마토그램사례 (LC-M/M) 53 [ 그림 2-9] 독일에서최초로수행한하천수과불화물모니터링결과 (2004) 53 [ 그림 2-20] 강변여과방식에서주요과불화합물의원수대비정수농도 54 [ 그림 2-2] 과불화합물처리전후농도변화 54 [ 그림 2-22] 한강수계하천수중의카바마제핀분포현황 55 [ 그림 2-23] 한강하천수중주요의약물질, 카페인의유역별분포현황 56 [ 그림 2-24] 주요 X선조영제인요오드계화합물 57 [ 그림 2-25] 강변여과방식에서주요의약물질의원수 ( 파랑 ) 대비처리수 ( 노랑 ) 제거특성 58 [ 그림 2-26] 하천 / 강변여과 / 음용수 ( 고도처리 ) 계열에서주요의약물질의제거거동특성 58 [ 그림 2-27] 하수처리장및병원폐수처리장의유입, 배출수중의주요의약물질의농도범위 ( 유럽 ) 59 [ 그림 2-28] 유럽, 요르단, 호주등의하수처리장요오드계조영제농도비교 59 [ 그림 2-29] Cocaine과인체대사물인 Benzoylecgonine의화학구조 6 [ 그림 2-30] 코카인대사물질인 BE의표준물질 ( 좌 ), 하천수중의검출 ( 중, 우 ) 6 - iv -
[ 그림 2-3] EU 의 Project Neptune(http://www.eu-neptune.org) 66 [ 그림 2-32] Project Neptune 의 ork Packages 68 [ 그림 2-33] Neptune Project 와 *Innowatch Project 의연계 69 [ 그림 2-34] 시료채취지점. F, after final sedimentation; O, ozonation; O, 70 ozonation and sand filtration [ 그림 2-35] 수처리공정단계별처리수에대한좀개구리밥의성장저해 (F, after final 7 sedimentation; O, ozonation; O, ozonation and sand filtration) [ 그림 2-36] 깔다구 Chronomus riparius 의치사율 (A), 성에따른 EmT50 의시간편차 (B), 7 main emergence 의시간 (C, control; F, after final sedimentation; O, ozonation; O, ozonation and sand filtration) [ 그림 2-37] 실지렁이 Lubriculus variegatus. A, 개체수 ; B, 대조군대비생체량감소량 ; 72 C, 개체당무게 (C, control; F, after final sedimentation; O, ozonation; O, ozonation and sand filtration) [ 그림 2-38] Daphnia magna 생존율 (C, control; F, after final sedimentation; 72 O, ozonation; O, ozonation and sand filtration) [ 그림 2-39] 트리아진계제초제의개별생태독성값과혼합물의복합독성실측값및예측값 76 [ 그림 2-40] 24 가지 PPCPs 에대한급성독성과 0 가지 PPCPs 에대한만성독성 77 [ 그림 3-] 수질및퇴적물측정망지점도 ( 잔류성유기오염물질측정망 ) 88 [ 그림 3-2] 수질환경기준과배출허용기준 90 [ 그림 3-3] 배출규제방식에따른기준 90 [ 그림 3-4] 물관련모니터링현황 9 [ 그림 3-5] KNAPPE 프로젝트연구수행체계 3 [ 그림 3-6] 생활유래미량오염물질배출경로 4 [ 그림 3-7] 물리화학적처리에의한의약품류저감효과의생태영향평가 5 [ 그림 4-] 휘발성과극성에따른물질의분류 2 [ 그림 4-2] 트리플사중극자질량분석장치의구조 22 [ 그림 4-3] 고분해능질량분석장치의주요구성요소 23 [ 그림 4-4] 고분해능질량분석장치에서분해능변화에따른다이옥신의교차피크제거효과 23 [ 그림 4-5] p 범위에따른수중 MX의존재형태 24 [ 그림 4-6] 고상추출방법 (PE) 와연계한 RM 기반의 MX 분석방법 25 - v -
[ 그림 4-7] 고감도분석법으로정수장처리수에서확인되는극미량 MX (0.095 분 ) 26 [ 그림 4-8] 의약물질의수환경으로의노출경로 29 [ 그림 4-9] LC-M/M 로동시분석한 30 종의총이온크로마토그램 ( 좌 ) 및선택이온 ( 우 ) 사 3 [ 그림 4-0] 물리화학적특성에따른의약물질의그룹별분석흐름예시 (K-water) 32 [ 그림 4-] 물리화학적특성에따른의약물질의그룹별분석흐름예시 (PNU) 33 [ 그림 4-2] 대표적인과불화합물 PFO, PFOA 의화학적구조 35 [ 그림 4-3] 일상및산업용도에서매우넓은적용범위를가지는과불화합물 35 [ 그림 4-4] 과불화합물의잔류성유기오염물질 (POPs) 로서의성질 36 [ 그림 4-5] 전체환경에서의과불화합물의거동 37 [ 그림 4-6] PFO 를중심으로한설포네이트계물질과내부표준물질의예 38 [ 그림 4-7] PFOA 를중심으로한카르복실산물질과내부표준물질의예 38 [ 그림 4-8] 과불화물혼합표준물질의동시분석총이온크로마토그램과각추출이온사례 39 [ 그림 4-9] 과불화물의수질분석에가장널리적용되는고상추출 -LC-M/M 분석방법예시 39 [ 그림 4-20] 실내용기등의오염방지를염두에둔과불화물분석방법예시 40 [ 그림 4-2] 분해능질량분석의필요성 (5 만이상의높은분해능에서정확한성분규명이 4 가능함을보여주는사례 ) [ 그림 4-22] 하수처리장시료에서미지의약물질의스크리닝예시 4 [ 그림 4-23] 고분해능질량분석원리별장치 ( 좌 :TOF, 우 : 오비트랩 ) 42 [ 그림 4-24] 온라인농축주입방법 ( 좌 : 시료주입모드, 우 : 컬럼스위칭후기기주입모드 ) 43 [ 그림 4-25] Non-target 물질스크리닝의과정 43 [ 그림 4-26] Non-target 물질스크리닝의예 (Pesticides) 44 [ 그림 4-27] 혈압강화제 citalopram 를오존, 이산화염소, UV 처리, 펜톤산화등을거쳐 45 M/M 및 TOF 를통해구조변형체를확인함 [ 그림 4-28] Diazepam 의수처리공정에따른대사체규명사례 46 [ 그림 4-29] 하수 - 정수처리장을연계한미량유해물질의연구계획 ( 예 ) 47 [ 그림 4-30] 차세대미량분석기술의응용분야 48 [ 그림 4-3] 막종류별 filtration spectrum 57 [ 그림 4-32] 촉매작용의분류 63 [ 그림 5-] 미량오염물질생태독성관련연구추진전략 74 - vi -
제 장 기술의개요 제 절미량오염물질의개요 제 2 절생활유래및기타미량오염물질처리기술 제 3 절미량오염물질의생태독성평가기술
제 장기술의개요 제 장기술의개요 제 절미량오염물질의개요 정부는이화학적지표중심의한정된건강보호기준설정과 BOD중심의단순수질평가등그간수질관리정책의문제점을개선하고자건강보호기준의단계적확대강화, 생물학적지표의신설및종합지표등선진화방안을마련하여추진중에있다. 정부는공공수역의위해성평가를위해하천호소의수질모니터링을위해 2006년시점,884개지점에서 38개항목을주기적으로분석하고사고예방을위해수질자동측정망에생물감시시스템을설치운영하였다. 그러나산업의고도화로유해화학물질의종류와사용량이날로증가하고있는반면, 현행모니터링시스템은사고예방을목적으로설치되어유해화학물질에대한감시체계및발생원에대한추적시스템의기능은실제어려운상황이다. 전세계적으로 246,000종이상의화학물질이사용되는것으로알려져있고, 국내에서사용되는화학물질도 4만종이상에이르며, 매년 400여종의새로운화학물질이수입되거나국내에서유통되고있다. 이들화학물질중중금속류, VOCs, 농약류등은수계로배출되는경우, 각종질환과발암, 내분비계장애 (Endocrine Disrupters, EDs) 등사람건강은물론수생태환경에직, 간접적으로커다란위해를줄우려가있기때문에우리나라에서는하천, 호소및해역에대한수질환경기준을설정하고있으며, 이와같은수질기준을달성하기위한수질규제기준을설정하고있다. 특히, 산업폐수의경우에는수질오염물질항목및특정수질유해물질항목으로산업폐수로부터배출될수있는오염물질을규정하고각항목에대한폐수배출허용기준을설정하여산업폐수에의해배출가능성이있는각종오염물질을관리하고있다. 화학물질배출량조사에따르면이들중수계로배출되는양은 999년의경우전체환경중배출량의 8 %, 2000년의경우는 3.2 % 정도였다가점차감소하여 2004년의경우 0.35 % 였다가 2005년은약간증가하여 0.53 % 인것으로조사되고있다 ( 환경부, 2008). 또한 2006년의화학물질배출량조사결과전년도에비하여총배출량이약간증가하였으나, 수계배출량은감소하여전체배출량중 0.4% 정도가수계로배출되고있다고조사되었다 ( 환경부, 2008). 2007년화학물질배출량조사결과배출총량은 47,668톤으로전년과비슷한수준이었고, 그중수계배출량은 258톤으로전체배출량의 0.54 % 를차지하고있었다 ( 환경부, 2009) 2008년의화학물질배출량조사결과배출총량은 47,624톤으로전년과비슷한수준이었으나수계로배출되는배출량은 50톤으로전년도에비해적은수준으로배출되었으며전체배출량의 0.32 % 를차지하고있었다 ( 환경부, 200). 2009년의화 3
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 학물질배출량조사결과배출총량은 46,988톤으로전년과비슷한수준이었으나수계로배출되는배출량은 30톤으로전년도에비해적은수준으로배출되었으며전체배출량의 0.2 % 를차지하고있었다 ( 환경부, 20). 이러한화학물질중에서일부는유해한화학물질로발암물질, 내분비계장애물질 (EDs; Endocrine Disrupters) 등으로분류되어관리되고있고, 상수원수에잔류할가능성이항상존재하고있다. 특히유해화학물질중휘발성유기물질, 유기용제, 다환방향족탄화수소 (PAs; Polycyclic Aromatic ydrocarbons) 등의합성유기화합물과중금속등은인간의건강은물론수생태계에도악영향을미칠수있기에이들물질에대한관리의필요성이증가하고있다. 우리나라의수계중유해화학물질과밀접한관계를갖는법령으로는크게수질및수생태계보전에관한법률, 먹는물관리법, 유해화학물질관리법, 잔류성유기오염물질관리법을들수있으며, 한강수계상수원수질개선및주민지원등에관한법률과낙동강, 금강, 영산강 섬진강수계물관리및주민지원등에관한법률도있다. 특히한강수계상수원수질개선및주민지원등에관한법률과낙동강, 금강, 영산강 섬진강수계물관리및주민지원등에관한법률은기존의오염물질의사후처리위주의정책을사전예방중심으로점차전환하는계기가되고있다. 수질및수생태계보전에관한법률에서 특정수질유해물질이라함은사람의건강, 재산이나동 식물의생육에직접또는간접적인위해를줄우려가있는수질오염물질로써환경부령이정하는것을말한다. 라고명시하고있어인체건강은물론생태계에도영향을줄수있는물질임을명시하고있다 ( 환경부, 200a). 특정유해물질 은 978년환경보전법상 9개항목이최초지정되었고 ( 환경보전법시행규칙제 5 조, 보건사회부령제 602호 ), 이후 99년에현재의수질및수생태계보전에관한법률상 특정수질유해물질 로구리 (Cu) 및그화합물등 2개항목이지정되었다. 이후 999년환경부령제 8호에셀레늄 (e) 및그화합물, 벤젠 (Benzene), 사염화탄소 (Carbon tetrachloride), 디클로로메탄 (Dichloromethane),,-디클로로에틸렌 (,-dichloroethylene) 의 5개항목이먹는물의수질에미치는영향이큰오염물질로써추가지정되었고, 연구결과가반영되어 2006년환경부령제 94호에의하여,2-디클로로에탄 (,2-dichloroethane) 과클로로포름 (Chloroform) 2개항목이추가로지정되었으며, 2008년환경부령제 307호에의하여퍼클로레이트 (Perchlorate) 는 수질오염물질 로,4-다이옥산 (,4-dioxane), 디에틸헥실프탈레이트 (DEP), 염화비닐 (Vinyl chloride), 아크릴로니트릴 (Acrylonitrile), 브로모포름 (Bromoform) 의 5개항목은 특정수질유해물질 로추가지정되었으며, 200년환경부령제 380호에의하여아크릴아미드 (Acrylamide) 의 개항목이 특정수질유해물질 로추가지정되어현재특정수질유해물질은총 25개항목이지정되어있다 ( 환경부, 200d). 또한향후조사연구결과에따라지속적으로항목이추가될예정이다. 특히이러한특정수질유해물질을배출하는폐수배출시설의경우주요상수원상류지역인특별대책지역, 배출시설설치제한지역등에신규입지 4
제 장기술의개요 가제한되며, 이를통해유해물질에의한상수원수질오염을사전에예방하는효과를갖게됨과 동시에농지법, 국토의이용및계획에관한법률등의각종용도지구 지역등에도적용되어공장 의입지여부를제한하여국토의효율적인이용에도기여하고있다. 제 2 절생활유래및기타미량오염물질처리기술. 기술의정의및분류미량오염물질이란 ng/l에서 μg/l 또는이보다더낮은농도로수중에존재하는오염물질들을말하며, 미량오염물질제어기술이란인체또는생태계에악영향을미칠수있는이와같은오염물질들을무해화시키는기술이라고할수있다. 최근에는기기분석의발달로극미량의농도까지검출이가능하게되어새로운미량의환경오염물질들의존재가확인되고있다. 인체에도심각한영향을미치는것으로알려진과불화합물 (Perfluorinated compounds) 외에도, 내분비계장애물질의작용과유래가유사한미량오염물질로인체용및동물용의약품 (Pharmaceuticals), 화장품등의일용품 (Personal Care Products) 등이거론되고있으며, 이들은하천이나하수처리장방류수등에서검출되고있어새로운환경오염물질로주목을받고있다. 의약품류를포함한대부분의이러한오염물질들은주로하폐수처리장으로부터환경중으로배출되고있으며, 이들은저농도에서특이적으로작용하기때문에매우광범위한수생태계에악영향을미칠가능성이있다. 따라서, 이와같은오염물질들에의한불안을불식시키기위한일환으로일차적으로환경중으로의배출단계에서이들물질들을제어해야할것이다. 미량오염물질은저농도로존재하고있기때문에그제어대책을수립하는것이질소, 인등과같은일반적인오염물질들에비해굉장히어려운일이다. 특히, 생물학적수처리공정만으로충분한제어가어려운미량오염물질들이많기때문에, 환경중으로의배출부하삭감을위해물리화학적처리공정의도입등하폐수처리과정에서의제거율을향상시킬수있는방안을모색하는것역시매우중요한연구가될것이다. 2. 추진필요성최근주목을받는미량오염물질중과불화합물의경우, 950년부터생산되어왔으며, 열적, 화학적안전성과같은물리화학적특성때문에산업적으로도매우많이이용되었다. 이러한과불화합물중환경오염측면에서가장많은주목을받고있는물질이 perfluorooctane sulfonate(pfo) 와 perfluorooctanoate(pfoa) 이며, 이는이들의광범위한용도, 검출되는농도수준, 그리고이들의거동및독성과유관할것이다. 특히이러한과불화합물의독성및환경중에서의거동등에대해서 5
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 는광범위한연구가수행되어왔으며, 이를근거로현재잔류성유기오염물질로분류되어관리되고있다. teroid hormones은내분비계및면역시스템을조절하는화합물그룹으로, 대표적인천연호르몬으로는 estrogens (estradiol, estrone, estriol 등 ), androgens (progesterone, androstenedione 등 ), progestagents (proesterone 등 ), 그리고 corticoids (cortisol 등 ) 을들수있다. 이러한화합물중 estrone (E), 7β-estradiol (E2), estriol (E3) 그리고 ethinylestradiol (EE2) 는하폐수처리수나지표수의 estrogenicity에가장많은영향을미치는것으로알려져연구자들에게많은관심은받아왔다. 그럼에도불구하고, 천연 estrogens을금지하거나또는다른화합물로대체하는것이불가능하다는것때문에 steroid hormones의제어는여전히해결하기어려운이슈로남아있다. 그러나, EU에서는 Directive 88/46/EEC에의거, 식품생산용동물에게성장촉진제로써호르몬류의이용을금지시킨바있다. 한편, 의약품류는 200~500/000 Da의분자량을갖는복잡한분자들이나, 유럽에서만도 4,000종이상의의약품류가환경중으로배출되고있다 (Mompelat et al., 2009). 사용및제조규제등으로점점환경중에서의농도가감소해가는다른미량오염물질과달리, 의약품류는인체건강유지에이용되고있다는점때문에그사용량이점점더증가할것으로예상되고있다. 이러한의약품류는단일화합물형태로수생태계에존재시수중생물체에급성독성을일으킬정도는아닌것으로보고되고있다 (Choi et al., 2008). 그러나, 의약품류는환경중에서 mixture 상태로존재하고있으며, 이경우, 그독성이상승할수도있음을보여주는연구결과도보고된바있다 (Pomati et al., 2008). 환경중으로배출되는엄청난양의의약품량에도불구하고, 이들에대한생태위해성평가에대한규제는없는상황이다. 미국에서는 980년부터 FDA가동물용의약품류에대한환경영향평가를요구하고있다. 인체용의약품류의경우, 환경영향평가보고서를제출해야한다. EU의경우, Directive 92/8/EEC에의거, 동물용의약품류에대해 995년에생태독성시험을위한첫요구조건이확립된바있다. 이상에서와같이미국, 유럽등의선진국에서는과불화합물, steroid hormones, 의약품류등과같은미량오염물질류에대한관리대책을수립, 시행해오고있는반면, 우리나라에서는이러한관리대책의수립을지원할수있는충분한근거자료및대안등에대한정보가부족하다. 따라서, 이러한신종오염물질들을대상으로한분석방법개발, 생태독성평가및제거기술등에대한포괄적인연구사업을추진, 본연구사업의성과를토대로, 향후이들에의한불안요소가야기될경우에대비한관리대책을수립할필요가있다. 6
제 장기술의개요 제 3 절미량오염물질의생태독성평가기술. 기술의정의및분류생태독성 (ecotoxicity) 이란환경중에노출된환경오염물질또는특정화학물질등이생태계에서식하고있는생물에미치는독성영향을의미한다. 생태독성평가는이와같이어떤물질에대한독성영향의정도를노출평가를통하여수치화하는과정이라할수있다. 이러한생태독성평가와연구를중요시하는것은생물의독성반응을통하여환경변화뿐아니라각종오염물질의환경노출에대한생태계안전성을판단할수있기때문이다. 일반적으로독성평가의방법은만성독성평가와급성독성평가로나누어진다. 급성독성평가는수시간에서 4~5일동안의노출평가로수행되는것이일반적이며만성독성평가는그이상의장시간동안의노출평가를통하여수행되지만그기준이명확히설정되어있지않다. 또한급성독성평가에관한연구와보고는많은자료가구축되어있으나만성독성평가는급성독성평가에비하여실험에소요되는시간과비용이증가함으로인하여실제수행된사례가상대적으로낮은편이다. 그리고생태독성평가를위한대상물질의개수에따라단일물질의생태독성평가와 2가지이상의물질이혼합되어있는상태의독성을평가하는복합 ( 혼합 ) 독성평가로나누어지며, 배출되는물질을염두에두지않고배출수에대한전체독성을평가하는방법으로 ET(whole effluent toxicity) 시험방법이있다. 이와같은생태독성을측정하기위한생물에따라실험방법이구분되기도한다. 일반적으로가장많이이용되는생물로는물벼룩을들수있다. 물벼룩중에서전세계적으로가장많이생태독성평가에이용되는종은 Daphnia magna이며국내에서도생태독성평가에동종을이용하고있다. 물벼룩과함께생태독성평가에많이이용되는생물로는어류와어류의알그리고미세조류가있다. 어류는송사리와제브라피시를비롯하여다양한종이이용되고있으며미세조류또한클로렐라와반달만등을포함하여다양한종에의한생태독성평가가수행되고있다. 2. 추진필요성최근수십년간하 폐수처리장이나병원의수처리시설등으로부터개방된수계로유입되는미량오염물질에대한잠재적인악영향에대한관심이증대되어왔다 (Breitholtz et al., 202; Fent et al., 2006; Calimann and Gavrilescu, 2009; egura et al., 2009). 피임에사용되는 ethinylestradiol 성분이함유된의약물질의경우물고기의생식장애를일으키는원인인것으로잘알려져있고 (Lange et al., 200; Kidd et al., 2007), 최근많은연구에서는다른종류의의약물질도어류군집에악영향을미칠수있다고보고되고있다. 예를들어경구복용합성호르몬 levonorgestrel 은수계에노출 7
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 될경우 ngl - 의극미량으로도잉어과어류의생식에영향을미치는것으로나타났고 (Zeilinger et al., 2009), 동물의사상충치료제인이버멕틴성분도수계에노출되었을경우 pgl-의극미량으로도동물플랑크톤 Daphnia magna의생식에좋지않은영향을미치는것으로조사되었다 (Garric et al., 2007). 미량오염물질 (micropollutants, MPs) 은하천이나바다와개발되어있는수계에서종종검출되고있으며그농도또한생태학적으로독성을나타내기에충분한농도로검출되는경우가많다. 이러한미량오염물질에의한수자원오염은광범위하게호수, 하천더나아가지하수에이르기까지보고되고있다 (Loos et al., 2009; Robert et al., 20) 의약물질은인간이나동물의생체내에서특정대사과정또는분자생물학적작용을목적으로제조되어진다. 그러나의약물질은이와같은목적에합당한작용기작과함께예상되는또는예상할수없는부수적인영향을나타내기도한다. 의약물질이환경중에노출되었을때자연환경중에서식하고있는생물의체내에서의약품의타겟이되는유사조직이나기관에필요치않은영향을미칠수있다. 중요한점은수없이많은의약물질들이생태계에미칠수있는영향의과정이나결과에대해서결코만족할만한연구자료가구축되어있지않은것이다. 그럼에도불구하고 PPCPs는수계로지속적으로유입되고있으며, 이에대한관리적절한관리기준은마련되어있지않은실정이다. [ 그림 -] 의약품이환경에영향을미치는경로 8
제 장기술의개요 기존에사용하고있는일반적인수처리기법이나수질평가기법으로는미량오염물질이나신종오염물질을저감하거나평가할수없기때문에지표수에서의미량오염물질을저감하거나평가하는기술개발은수자원을관리하는기관및관계연구자들의당면한과제라할수있다. 그러므로이와같은미량오염물질이나신종오염물질의생태적영향을평가하기위한보편적이며적절한평가기법이구축되어야할필요성이있다 (Robert et al., 20). 이러한과정에서는잠재적으로오염되어있을가능성이있는수계를식별하기위한접근방법, 미량오염물질및신종오염물질의목록데이터베이스구축, 미량오염물질의생태독성발현농도기준설정, 미량오염물질의유입경로를고려한시료확보전략등이수반되어야한다. 9
제 2 장 기술의연구개발동향 제 절산업유래미량오염물질 제 2 절생활유래및기타미량오염물질 제 3 절생태독성평가기법
제 2 장기술의연구개발동향 제 2 장기술의연구개발동향 제 절산업유래미량오염물질. 특정수질유해물질배출현황 가. 화학물질배출 이동량 (PRTR) 조사결과 국내화학물질배출 이동량조사결과국내에서제조및사용총량이 톤또는 0톤이상인물질은총 23개물질로조사되었으며, 이중수계배출이확인된물질은 5개물질로확인되었다. 환경으로배출되는전체화학물질의약 99.7% 는대기로배출되며, 나머지 0.33% 에해당되는 52,04kg이수계로배출되었다. 국내화학물질배출량조사자료및수계배출량자료는 < 표 2-> 에나타내었다. < 표 2-> 화학물질배출 이동량조사결과 화학물질명 CA No. 배출배출량수계배출량업체수 (kg/ 년 ) (kg/ 년 ) 자일렌 (o-, m-, p- 이성질체혼합물 ) 00330-20-7 465 7,475,30 98 톨루엔 00008-88-3 569 6,836,23 583 메틸알코올 000067-56- 45 3,369,937 33,359 디클로로메탄 000075-09-2 0 3,200,979 97 아세트산에틸 0004-78-6 28 2,775,76 4 메틸에틸케톤 000078-93-3 254 2,65,408 2-프로판올 000067-63-0 35 2,367,33 7,446 에틸벤젠 00000-4-4 97 2,324,85 N,N-디메틸포름아미드 000068-2-2 0,240,696 0 트리클로로에틸렌 000079-0-6 66 660,64 29 부탄 00006-97-8 4 525,006 n-헥산 0000-54-3 99 520,478 20 암모니아 ( 수산화암모늄 (CA No. 366-2-6) 포함 ) 007664-4-7 239 458,679 5 에틸렌 000074-85- 49 449,206 0 염화수소 007647-0-0 498 40,883 0 시클로헥산 0000-82-7 65 324,428 7 3
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-> 화학물질배출 이동량조사결과 ( 계속 ) 화학물질명 CA No. 배출배출량수계배출량업체수 (kg/ 년 ) (kg/ 년 ) 알루미늄및그화합물 NA-( 주0) 654 309,583 4,490 프로필렌 0005-07- 37 273,667 0 질산 007697-37-2 202 245,948 0 아세트산 000064-9-7 205 200,72 2,868 황산 007664-93-9 702 87,96 0 벤젠 00007-43-2 63 84,252 79 스티렌 00000-42-5 8 74,642 30 메틸 tert-부틸에테르 00634-04-4 6 59,092 0 4,4'-(-메틸에틸리덴 ) 비스페놀과 ( 클로로메틸 ) 옥시란의중합체 025068-38-6 4 48,30 45 과산화수소 007722-84- 299 37,298 374 염소 007782-50-5 82 32,868 42 아세트산비닐 00008-05-4 39 28,348 0 나프타 008030-30-6 30 25,343 0 디 (2-에틸헥실) 프탈레이트 0007-8-7 26 2,889 3 망간및그화합물 NA-( 주6) 72 9,482 8,32 2-푸란메탄올 000098-00-0 39 6,647 0 클로로포름 000067-66-3 24 3,602 39 테트라클로로에틸렌 00027-8-4 20 02,590 0 플루오르화수소 007664-39-3 70 0,94 2 아연및그화합물 NA-( 주20) 376 80,860 6,575 아크릴로니트릴 00007-3- 33 76,225 2 염화비닐 000075-0-4 7 7,230 0 수산화나트륨 0030-73-2,337 70,942 0,2-디클로로에탄 00007-06-2 66,549 66,3-부타디엔 00006-99-0 33 64,940 8 페놀 00008-95-2 6 60,352 84 포름알데히드 000050-00-0 26 60,029 220 구리및그화합물 NA-( 주5) 303 59,359 3,020 황 007704-34-9 77 58,730 0 아세트산 2-에톡시에틸 000-5-9 42 55,660 0 크레졸 (o-,m-,p- 이성질체혼합물 ) 0039-77-3 28 54,057 22 -부텐 00006-98-9 25 53,07 0 바륨및그화합물 NA-( 주2) 42 48,398 8 황화수소 007783-06-4 3 36,040 0 산화프로필렌 000075-56-9 0 34,97 0,,-트리클로로에탄 00007-55-6 6 25,772 0 히드록실아민 007803-49-8 24,960 0 4
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-> 화학물질배출 이동량조사결과 ( 계속 ) 화학물질명 CA No. 배출배출량수계배출량업체수 (kg/ 년 ) (kg/ 년 ) 2-메톡시에탄올 00009-86-4 9 23,860 0 염화메틸 000074-87-3 9 2,845 0 니켈및그화합물 NA-( 주3) 279 9,795,68 2-에톡시에탄올 0000-80-5 7 9,786 0 일산화탄소 000630-08-0 5 9,644 0 코발트및그화합물 NA-( 주4) 38 8,57 5,904 납및그화합물 NA-( 주) 96 7,77 399 수산화칼륨 0030-58-3 42 6,063 0 크롬및그화합물 NA-( 주7) 295 4,870,837 에피클로로히드린 00006-89-8 23 4,588 0 붕소및그화합물 NA-( 주3) 55 3,59 7,272 염화티오닐 00779-09-7 0 2,436 0 사염화탄소 000056-23-5 2,692 0 4,4'-디이소시안산디페닐메탄 0000-68-8 77,608 0 산화에틸렌 000075-2-8 2,478 5 아크릴산에틸 00040-88-5 27 0,895 0 이플루오르화암모늄 0034-49-7 4 9,599 0 황산디메틸 000077-78- 9 8,8 0 2,4-디이소시안산톨루엔 000584-84-9 49 8,9 0 이황화메틸 000624-92-0 0 7,745 0 안티몬및그화합물 NA-( 주) 93 7,26 79 삼염화인 00779-2-2 6 6,992 0 브롬화수소 00035-0-6 7 6,379 0 자일레놀 00300-7-6 9 5,260 0,4-디옥산 00023-9- 7 3,800 0 시안화수소 000074-90-8 5 3,647 4 4,4'-비스페놀에이 000080-05-7 33 3,520 0 디 (2-에틸헥실) 아디페이트 00003-23- 6 3,509 7 디이소시안산이소포론 004098-7-9 6 3,400 0 니트로벤젠 000098-95-3 4 3,290 0 클로로술폰산 007790-94-5 8 3,274 0 주석및그화합물 NA-( 주8) 8 2,823 05,3-디클로로-2-프로판올 000096-23- 2 2,403 0 디메틸아민 00024-40-3 6 2,346 0 크레오소트 00800-58-9 6 2,234 0 나프탈렌 00009-20-3 2 2,099 무기시안화합물 NA-( 주2) 22,800 8 아질산염류 NA-( 주9) 53,773 0 5
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-> 화학물질배출 이동량조사결과 ( 계속 ) 화학물질명 CA No. 배출배출량수계배출량업체수 (kg/ 년 ) (kg/ 년 ) 플루오로붕산 06872--0 7,634 0 염화 N-알킬디메틸벤질암모늄 00800-54-5 4,564 0 아세틸렌 000074-86-2 5,556 0 아크릴아미드 000079-06- 22,437 0 아염소산나트륨 007758-9-2 25,346 93 N-(,3-디메틸부틸 )-N'-페닐-p-페닐렌디아민 000793-24-8 6,332 0 4,4'-메틸렌디아닐린 0000-77-9 4,287 0 히드라진수화물 007803-57-8 8,27 26 이소프렌 000078-79-5 5,270 9 발연황산 00804-95-7 20,253 0 디이소시안산헥사메틸렌 000822-06-0 7,24 0 브롬 007726-95-6 4,230 0 푸르푸랄 000098-0- 8,85 0 플루오로규산 0696-83-4 7,79 0 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄 0000-4-4 7,096 0 산화데카브로모디페닐 0063-9-5 7,076 0 염화벤조일 000098-88-4 7 844 0 인 007723-4-0 3 843 0 아닐린 000062-53-3 0 832 0 오산화인 0034-56-3 2 803 0 2-프로핀--올 00007-9-7 2 757 0 디아미노톨루엔 025376-45-8 3 725 0 노닐페놀 02554-52-3 6 0 디노셉 000088-85-7 3 587 0 디니트로톨루엔 02532-4-6 5 567 0 2,4-디아미노톨루엔 000095-80-7 3 567 알릴알코올 00007-8-6 5 564 0 나트륨 007440-23-5 5 548 0 아세트알데히드 000075-07-0 4 547 0 비소및그화합물 NA-( 주4) 499 0 트리플루오로보란 007637-07-2 2 454 0 트리부틸아민 00002-82-9 7 454 0 클로로메틸메틸에테르 00007-30-2 438 0,3-프로판술톤 0020-7-4 2 373 0 카드뮴및그화합물 NA-( 주6) 4 352 3 아크롤레인 00007-02-8 3 35 0 염화벤질 00000-44-7 3 302 0 부틸벤질프탈레이트 000085-68-7 3 296 0 6
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-> 화학물질배출 이동량조사결과 ( 계속 ) 화학물질명 CA No. 배출배출량수계배출량업체수 (kg/ 년 ) (kg/ 년 ) 시클로헥실아민 00008-9-8 6 294 0 디에틸아민 00009-89-7 5 268 0 2,6-디-tert-부틸-4-히드록시톨루엔 00028-37-0 8 229 0 염화 2,3-에폭시프로필트리메틸암모늄 003033-77-0 3 207 0 3,3'-디클로로벤지딘이염산염 00062-83-9 4 64 0 카테콜 00020-80-9 7 28 0 옥시염화인 00025-87-3 6 23 0 4-tert-옥틸페놀 00040-66-9 7 7 0 티람 00037-26-8 9 7 0 메타아크릴로니트릴 00026-98-7 05 0 에틸렌티오우레아 000096-45-7 95 0 플루아지남 079622-59-6 3 92 0 염화 N-헥사데실트리메틸암모늄 0002-02-7 5 86 0 카보푸란 00563-66-2 4 84 0 엔도술판 0005-29-7 4 69 0 헥사클로로에탄 000067-72- 2 68 0 클로로아세트산 000079--8 5 67 0 티오판에이트-메틸 023564-05-8 4 64 0 디클로르보스 000062-73-7 5 63 0 2-부틴-,4-디올 0000-65-6 57 0,4-디클로로벤젠 00006-46-7 54 0 이황화탄소 000075-5-0 53 0 헥사클로로시클로펜타디엔 000077-47-4 2 53 0 페니트로티온 00022-4-5 5 0 파라콰트염류 0090-42-5 7 47 0 포레이트 000298-02-2 2 43 0 만코젭 00808-0-7 5 40 0 지람 00037-30-4 39 0 이피엔 00204-64-5 3 30 0 디-n-부틸아민 000-92-2 30 0 플루오르화나트륨 00768-49-4 6 28 0 디티아논 003347-22-6 23 0 카보술판 055285-4-8 3 22 0,'-메틸렌비스 [4-이소시아나토시클로헥산 ] 00524-30- 5 9 0 벤푸라캅 082560-54- 8 0 에디펜포스 0709-49-8 8 0 클로르피리포스 00292-88-2 3 6 0 이프로벤포스 026087-47-8 3 6 0 7
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-> 화학물질배출 이동량조사결과 ( 계속 ) 화학물질명 CA No. 배출배출량수계배출량업체수 (kg/ 년 ) (kg/ 년 ) 클로로프렌 00026-99-8 3 3 0 베노밀 07804-35-2 2 3 0 퍼메트린 052645-53- 3 0 클로로타로닐 00897-45-6 5 2 0 사카린 00008-07-2 3 0 0 에토프로포스 0394-48-4 2 0 0 칼탑 05263-53-3 8 0 켑탄 00033-06-2 2 8 0 펜토에이트 002597-03-7 7 0 산화펜부타틴 03356-08-6 7 0 수은및그화합물 NA-( 주2) 5 7 0 제타-싸이퍼메트린 05235-07-8 7 0 프로파지트 00232-35-8 6 0 트리클로르폰 000052-68-6 3 6 0 디이아지논 000333-4-5 6 0 디메틸디티오카르밤산나트륨 00028-04- 8 6 0 바나듐및그화합물 NA-( 주9) 4 6 0 펜티온 000055-38-9 6 0 포스겐 000075-44-5 7 5 0 폴펫 00033-07-3 5 0 2-클로로피리딘 00009-09- 5 0 아세페이트 030560-9- 4 0,2-에폭시부탄 00006-88-7 4 0 아미트롤 00006-82-5 4 0 아지드화나트륨 026628-22-8 2 3 0 메티다티온 000950-37-8 2 3 0 메르캅토아세트산 000068-- 2 0 싸이할로트린 068085-85-8 2 0 글루타르알데히드 000-30-8 2 0 포스파미돈 037-2-6 2 0 셀레늄및그화합물 NA-( 주7) 0 0 카바릴 000063-25-2 2 0 0 디메토에이트 000060-5-5 0 0 디페노코나졸 9446-68-3 0 0 가지형 4-노닐페놀 084852-5-3 3 0 0 3,3'-디클로로벤지딘 00009-94- 0 0 페닐렌디아민 (o-,m-,p-이성질체혼합물 ) 025265-76-3 3 0 0 시클로나이트 0002-82-4 0 0 8
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-> 화학물질배출 이동량조사결과 ( 계속 ) 화학물질명 CA No. 배출배출량수계배출량업체수 (kg/ 년 ) (kg/ 년 ) ( 트리클로로메틸 ) 벤젠 000098-07-7 0 0 4,4'-디아미노디페닐에테르 0000-80-4 0 0 플루술파미드 0697-52-6 0 0 3-에톡시프로필아민 00629-85-6 0 0 디클로로 ( 페닐 ) 포스핀 000644-97-3 0 0 아민,tert-알킬(C=2-4),-아미노-9,0-디히드로-9,0- 디옥소-4-(2,4,6-트리메틸아닐리노 )-안트라센-2-술폰산 NA 0 0 브로노폴 000052-5-7 0 0 티오우레아 000062-56-6 0 0 나. 수질유해물질적정관리를위한배출허용기준설정연구 실태조사결과 환경부의 수질유해물질적정관리를위한배출허용기준설정 연구용역사업의 2006년 ~ 20 년조사결과,3-디클로로프로필렌, 염화비닐, 스티렌등 4개미규제물질에대하여조사사업을수행하였다. 수행결과대부분의조사대상물질이개별배출업소에서검출되고있는것으로확인되었으며하천의경우검출되지않거나낮은수준으로검출되고있는것으로확인되었다. 연도별실태조사결과는 < 표 2-2> 와같다. < 표 2-2> 연도별실태조사결과 ( 단위 : mg/l) 하천 개별배출업소 조사년도 물질명 검출농도 검출빈도 유입수농도 방류수농도 검출빈도,3- 디클로로프로필렌 (,3-Dichlorooripylene) N.D (0/4) 0.3893 N.D (/7) 염화비닐 (Vinylchloride) N.D (0/4) 0.076 ~ 567.5455 0.006 ~ 0.6685 (4/7) 2006 년도 스티렌 (tyrene) 디클로로브로모메탄 (Dichlorobromomethane) 0.0009 ~ 0.0048 (2/4) 0.0029 (/4) 0.0007 ~ 2.387 0.0056 ~ 0.735 0.009 ~ 0.0308 0.0032 ~ 0.0050 (/7) (6/7) 아크릴로니트릴 (Acrylonitrile) 0.00 ~ 0.077 (3/4) 0.006 ~ 2.2240 0.002 ~ 3.580 (9/7) 2,4-디클로로페놀 (2,4-Dichlorophenol) 0.0007 (/4) 0.0027 ~ 0.0543 0.000 (3/7) 9
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-2> 연도별실태조사결과 ( 계속 ) 하천 개별배출업소 조사년도 물질명 검출농도 검출빈도 유입수농도 방류수농도 검출빈도 2,4-디니트로톨루엔 (2,4-Dinitrotoluene) 0.2238 (/4) 0.0038 ~ 26.920 0.0026 ~ 0.0503 (6/7) 2006 년도 2,6-디니트로톨루엔 (2,6-Dinitrotoluene) 니트로벤젠 (Nitrobenzene) 0.850 (/4) 0.072 (/4) 0.0086 ~ 2.8330 0.06 ~ 206.500 0.009 ~ 0.0497 0.002 ~ 0.0426 (4/7) (7/7) 퍼클로레이트 (Perchlorate) 0.095 ~ 0.0249 (/4) 0.0043 ~ 2.93 0.0094 ~ 0.5889 (6/7) 염화비닐 (Vinyl chloride) N.D (0/8) 0.005 ~.208 0.8507 ~.8220 (3/32) 2007 년도 니트로벤젠 (Nitrobenzene) N.D (0/8) 0.0087 ~ 8.0640 0.0039 ~ 0.9443 (4/32) 2,4-디클로로페놀 (2,4-Dichlorophenol) N.D (0/8) 0.005 ~ 0.0085 0.0078 (3/32) 니켈 (Nickel) 0.09 ~ 0.20 (2/2) 0.02 ~ 305.288 0.03 ~ 44.678 (44/45) 바륨 (Barium) 0.024 ~ 0.055 (2/2) 0.0 ~ 309.600 0.00 ~ 29.300 (45/45) 주석 (Tin) 0.254 ~ 0.822 (3/2) 0.275 ~ 234.806 0.296 ~ 0.407 (6/45) 2008 년도 브로모포름 (Bromoform),,-트리클로로에탄 (,,-Trichloroethane) 0.004 (/2) 0.00 ~ 0.06 0.002 ~ 0.035 (6/45) N.D (0/2) 0.0023 ~ 0.0059 0.0023 (2/45) N-니트로소디메틸아민 (N-Nitrosodimethylamine) N.D (0/2) 0.004 ~ 0.2344 0.00027 (7/45) 3,3-디클로로벤지딘 (3,3-Dichlorobenzidine) N.D (0/2) 0.00036 ~ 0.0067 0.0004 ~ 0.0007 (44/45) 2009 년도 아크릴아미드 (Acrylamide),4-디클로로벤젠 (,4-Dichlorobenzene) 나프탈렌 (Naphthalene) 에피클로로히드린 (Epichlorohydrin) 포름알데히드 (Formaldehyde) N.D (0/2) 0.000008 ~ 0.00008 ~ 0.0082 0.004 (3/45) N.D (0/2) 0.003 ~ 0.02 0.0 ~.252 (2/46) N.D (0/2) 0.002 ~ 0.872 0.329 (6/46) N.D (0/2) 0.002 ~.563 0.74 (28/46) 0.037 (/2) 0.009 ~.43 0.004 ~ 8.74 (35/46) 20
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-2> 연도별실태조사결과 ( 계속 ) 하천 개별배출업소 조사년도 물질명 검출농도 검출빈도 유입수농도 방류수농도 검출빈도 2009 년도 200 년도 니트릴로트리아세틱에시드 (Nitrilotriacetic acid(nta) 클로로타로닐 (Chlorothalonil) 디클로로아세트알데히드 (Dichloroacetaldehyde) 브로모클로로아세틱에시드 (Bromochloroacetic acid ) 브로메이트 (Bromate) 디클로로보스 (Dichlorvos) 벤지딘 (Benzidine) 비스 (2-클로로에틸) 에테르 (Bis(2-chloroethyl)ether),2-디페닐히드라진 (,2-diphenylhydrazine) N-니트로소디N-프로필아민 (N-Nitrosodi-N-propylamine) N-니트로소디페닐아민 (N-Nitrosodiphenylamine) 톨루엔 (Toluene) N.D (0/2) 0.204 ~ 5.080 0.63 ~.988 (4/46) N.D (0/2) N.D N.D (0/46) N.D (0/2) 0.02 ~ 0.682 N.D (6/46) N.D (0/2) N.D N.D (0/46) N.D (0/2) N.D N.D (0/46) N.D (0/0) N.D N.D (0/45) N.D (0/0) N.D N.D (0/45) N.D (0/0) N.D N.D (0/45) N.D (0/0) N.D N.D (0/45) N.D (0/0) N.D N.D (0/45) N.D (0/0) N.D N.D (0/45) 0.0007 ~ 0.0020 ~ 0.008 ~ (0/0) 0.072 6.565 0.3390 (45/45) 자일렌 (Xylene) 0.0007 ~ 0.0047 (6/0) 0.009 ~ 43.024 0.0006 ~ 0.0497 (44/45) 나프탈렌 (Naphthalene) 0.0022 ~ 0.057 (6/0) 0.0022 ~.638 0.0039 ~ 0.0803 (2/5) 포름알데히드 (Formaldehyde) 0.022 ~ 0.0503 (0/0) 0.006 ~ 64.8 0.0098 ~ 49.4 (5/5) 에피클로로히드린 (Epichlorohydrin) N.D (0/0) 0.0008 ~ 0.540 N.D (6/5) 니트릴로트리아세틱에시드 (Nitrilotriacetic acid(nta)) N.D (0/0) 0.6605 ~ 2.0850 0.3200 ~.7460 (5/5) 20 년도 스티렌 (tyrene) 에틸벤젠 (Ethylbenzene ) 0.0023 (/0) N.D (0/0) 0.0007 ~ 48.2770 0.00 ~ 7.2620 0.0020 ~ 0.33 0.000 ~ 0.0736 (33/45) (42/45) 2
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-2> 연도별실태조사결과 ( 계속 ) 조사년도 20 년도 물질명,2-디클로로프로판 (,2-Dichloropropane ) 비스 (2-에틸헥실) 아디페이트 (Bis(2-ethylhexyl)adipate ) 헥사클로로시클로펜타디엔 (exachlorocyclopentadiene) 아크롤레인 (Acrolein) 노닐페놀 (Nonyl phenol) 톨루엔 (Toluene) 자일렌 (Xylene) 하천 개별배출업소 검출검출검출유입수농도방류수농도농도빈도빈도 N.D (0/0) 0.034 ~ 0.787 N.D (3/45) 0.0027 (/0) 0.0032 ~ 4.7600 0.0057 (4/45) N.D (0/0) N.D N.D (33/45) N.D (0/0) 0.00 ~ 0.002 ~ 0.0685 0.0304 (4/45) N.D (0/0) 0.0593 ~ 0.2526 N.D (2/45) 0.0056 ~ 0.0009 ~ 0.0006 ~ (2/0) 0.0063 05.5400 0.257 (30/45) 0.0069 (/0) 0.006 ~ 0.0009 7.470 ~ 0.0944 (3/45) 2. 수계모니터링현황및결과 가. 물환경종합평가방법개발조사연구 (Ⅲ) 연구결과 수계모니터링현황은물환경종합평가방법개발조사연구 (Ⅲ) 의수질평가예비항목 ( 철, 아연, 망간, 불소, 트리클로로에틸렌 (TCE), 테트라클로로에틸렌 (PCE), 디클로로메탄 (DCM),,-디클로로에틸렌, 벤젠, 사염화탄소, 페놀, 구리, 셀레늄, 총유기탄소, 암모니아성질소, 질산성질소, 붕소, 다이아지논, 파라티온, 페니트로치온, 카바릴,,,-트리클로로에탄, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌,,2-디브로모-3-클로로프로판,,2-디클로로에탄, 클로로포름 ) 28종과먹는물감시항목 ( 염화비닐, 클로로에탄, 스티렌, 클로로페놀, 2,4-디클로로페놀, 2,4,6-트리클로로페놀, 펜타클로로페놀, 알라클로르, 디에틸헥실아디페이트 (DEA), 디에틸헥실프탈레이트 (DEP), 벤조 (a) 피렌, 2,4-디클로로페녹시아세트산 (2,4-D), 디클로로아세트산, 트리클로로아세트산, 안티몬 )5종에대한모니터링분석결과를활용하였다. 22
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-3> 주요수계별조사대상지점 지점한강낙동강금강영산강한강낙동강금강영산강 수행지역 36지점 42지점 8지점 7지점 24지점 26지점 8지점 7지점 지점수 3 지점 85 지점 < 표 2-4> 수질평가예비항목 (28 종 ) 분석결과 수계금강낙동강영산강한강 지점 철 아연 망간 불소 TCE PCE DCM,-디클로로에틸렌벤젠 검출한계 0. 0. 0. 5 0. 0. 0. 0. 0. 조사지점수 8 8 8 8 8 8 8 8 8 검출농도평균농도조사지점수검출농도평균농도조사지점수검출농도평균농도조사지점수검출농도평균농도 50.78 ~ 2.63 ~ 0.54 ~ 485.76 ~ 26.39 67.32 6.55 2367.06 0.07 ~ 0.26 ~ 0.2 ~ 0.24 0.9.43 38.83 0.9 3.6 4.6 9.08 08.8 0.5 0.0 2.37 0.02 0.0 42 42 42 42 42 42 42 42 42 54.93 ~ 5.4 ~ 0.7 ~ 3.8 ~ 588.73 293.7 37.9 95.7 0. ~ 0.06 ~ 0.07 0 0 0.76 3.04 99.9 20.97 74.35 00.35 0.04 0.00 0.28 0.00 0.00 7 7 7 7 7 7 7 7 7 9. ~ 52.3 ~ 0.08 ~ 0.4 ~ 0.07 ~ 4.7 ~ 5.7 3.8 ~ 58.0 0.08 0 68.4 22 0.8 0.6 0.3 40.72 8.49 4.8 86.52 0.02 0.04 0.29 0.00 0.02 36 36 36 36 36 36 36 36 36 49.9 ~ 0.6 ~ 40.0 ~ 0. ~ 0.07 ~ 2.0 ~ 94. 0. ~ 0.66 0. 474.6 8.3 96.4 0.64.89 0.07 ~ 0.4 24.43 3.54 46.02 99.63 0.5 0.06 0.4 0.00 0.09 23
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-4> 수질평가예비항목 (28 종 ) 분석결과 ( 계속 ) 수계 지점검출한계조사지점수 사염화탄소 페놀구리셀레늄총유기탄소 암모니아성질소 질산성질소 붕소 다이아지논 0. 5 0. 0. 50 0 0. 0.05 8 8 8 8 8 8 8 8 8 금강 검출농도 0.7 ~ 0.8 0.24 ~ 8.54 0. ~ 0.6 2008.6 ~ 0552.63 6.3 ~ 7367.88 0.5 ~ 5368.64 5 ~ 207.75 0.04 ~ 0. 평균농도조사지점수 0.02 0.00 4.57 0.26 4507.88 379.69 2533.40 48.65 0.0 42 42 42 42 42 42 42 42 42 낙동강 검출 농도 0. ~ 0.5 3.8 7.7 ~ 46.84 0.05 ~ 0.67 075.00 ~ 6357.28 83.84 ~ 73.6 897.68 ~ 5436.09 4.34~ 755.73 0 평균농도조사지점수 0.0 0.08 23.36 0.27 3006.44 305.38 894.22 225.26 0.00 7 7 7 7 7 7 7 7 7 영산강 검출 농도 0 2.5 ~ 3.64 2.88 ~ 24.98 0 667.8 ~ 5040.3 23.75 ~ 5707.45 462.8 ~ 2783.46 4.35 ~ 62.73 0 평균농도조사지점수 0.00 2.32 8.2 0.00 2580.58 696.4 559.35 5.62 0.00 36 36 36 36 36 36 36 36 36 한강 검출 농도 0. ~ 0.4 0.35 ~ 3.8 0.05 ~ 6.97 92.05 ~ 5906.88 7.4 ~ 2566.38 842.58 ~ 4264.47 3.6 ~ 8.65 0 평균 농도 0.02 0.00 4.69 0.46 2592.4 2258.26 2320.20 37.2 0.00 24
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-4> 수질평가예비항목 (28 종 ) 분석결과 ( 계속 ) 수계 지점검출한계조사지점수 파라티온페니트로치온카바릴,,-트리클로로에탄 톨루엔에틸벤젠 m,p- 자일렌 o- 자일렌,2-디클클로로 DBCP 로로에탄포름 0.05 0.05-0. 0. 0. 0. 0. 0.2 0.2 0. 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 금강 검출농도 0.03 0.03 0 0.8 0.6 ~ 2.85 0.2 ~ 3.9 0.06 ~ 0.88 0.6 ~ 0.55 0.6 ~ 0.7 0. ~ 0.88 0. ~ 5.9 평균농도조사지점수 0.03 0.03 0.00 0.0 0.53 0.22 0.08 0.05 0.04 0.2 0.47 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 낙동강 검출 농도 0.03 0.03 0 0.08 ~ 0. 0.06 ~ 0.6 0.05 ~ 0.73 0.07 ~ 0.37 0.06 ~ 0.22 0 0.4 0. ~.09 평균농도조사지점수 0.03 0.03 0.00 0.02 0.04 0.4 0.0 0.07 0.00 0.00 0.26 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 영산강 검출 농도 0.03 0.03 0 0 0.2 ~ 0.33 0. ~ 0.22 0.09 ~ 0.6 0.08 ~ 0.9 0 0 0.2 ~ 0.3 평균농도조사지점수 0.03 0.03 0.00 0.00 0.7 0.4 0.3 0.3 0.00 0.00 0.03 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 한강 검출 농도 0.03 0.03 0 0.07 ~ 0.3 0.06 ~ 7.25 0.05 ~ 0.23 0.06 ~ 0.3 0.06 ~ 0.9 0 0. ~ 0.2 0. ~ 5.04 평균 농도 0.03 0.03 0.00 0.03 0.44 0.09 0.3 0.09 0.00 0.04 0.99 25
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-5> 먹는물감시항목 (5 종 ) 분석결과 수계 2,4-디클로 2,4,6-트리지점염화비닐클로로에탄스티렌클로로페놀 PCP 알라클로르로페놀클로로페놀검출 0. 0. 0.0 0.0 0.0 0.005 0.0 0.0 한계 조사지점수 8 8 8 8 8 8 8 8 금강 검출농도 0 0.07 ~ 0.3 0.0 ~ 0.04 0.0 ~ 0.04 0.0 0.0 ~ 0.09 0.02 ~ 0.09 0.0 ~ 0.2 평균농도조사지점수 0.00 0.03 0.0 0.0 0.0 0.03 0.02 0.02 26 26 26 26 26 26 26 26 낙동강 검출 농도 0.74 0 0.0 ~ 0.08 0.05 ~ 0.27 0.0 ~ 0.04 0.0 ~ 0.09 0 0.02 ~ 0.08 평균농도조사지점수 0.03 0.00 0.03 0. 0.00 0.0 0.00 0.04 7 7 7 7 7 7 7 7 영산강 검출 농도 0 0.06 ~ 0.08 0.0 ~ 0.08 0.0 ~ 0.04 0.0 0.0 ~ 0.02 0.0 0.0 ~ 0.07 평균농도조사지점수 0.00 0.02 0.0 0.0 0.0 0.0 0.00 0.03 24 24 24 24 24 24 24 24 한강 검출 농도 0.2 ~ 0.98 0 0.0 ~.92 0.03 ~ 0. 0.0 ~ 0.02 0.0 ~ 0.02 0 0.0 ~ 0.4 평균 농도 0.29 0.00 0.20 0.05 0.00 0.00 0.00 0.04 26
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-5> 먹는물감시항목 (5 종 ) 분석결과 ( 계속 ) 수계금강낙동강영산강한강 지점 DEA DEP 벤조 (a) 피렌 2,4-D 디클로로트리클로로아세트산아세트산 안티몬 검출한계 0.0 0.0 0.02 0.* 0.* 0.* 0.5* 조사지점수 8 8 8 8 8 8 8 검출 0.03 ~ 0. ~ 0.33 ~ 0.07 ~ 0 0.04 0.3 농도 0.06 3.99 6.53.26 평균농도 0.03 0.55 0.00 0.00 0.02.9 0.28 조사지점수 26 26 26 26 26 26 26 검출 0.0 ~ 0.08 ~ 0.06 ~ 0.06 ~ 0.08 ~ 0.09 ~ 0 농도 0.27 2.25 0.37 2.36 4.5 8.8 평균농도 0.04 0.79 0.00 0.02 0.27 0.54 0.9 조사지점수 7 7 7 7 7 7 7 검출 0.03 ~ 0.7 ~ 0. ~ 0.06 ~ 0 0.06 0.09 농도 0.23 3.2 0.9 0.44 평균농도 0.05 0.55 0.00 0.0 0.0 0.9 0.4 조사지점수 24 24 24 24 24 24 24 검출 0.0 ~ 0.02 ~ 0. ~ 0. ~ 0. ~ 0.09 ~ 0 농도 0.7 2.86 0.8 4.74 2.92 9.68 평균농도 0.0 0.63 0.00 0.02 0.56 0.75 0.63 나. 수질측정망측정결과 (20) 수질측정망측정결과는국립환경과학원물환경정보시스템내의전국수질측정자료를활용하였다. 측정항목으로는카드뮴, 시안, 납, 6가크롬, 비소, 수은, 음이온계면활성제, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 사염화탄소,,2-디클로로에탄, 디클로로메탄, 벤젠, 클로로포름, PCB, 유기인, DEP, 안티몬이며측정지점으로는한강, 낙동강, 금강, 영산강, 섬진강의 840개소의수질측정망에서의측정결과를활용하였다. 측정결과 7개물질중비소, 음이온계면활성제, 클로로포름을제외한나머지물질은검출되지않았다. 27
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-6> 전국수질측정자료측정결과 측정항목 측정지점 측정결과 평균 검출빈도 Cd 840개소 N.D N.D (0/840) CN 840개소 N.D N.D (0/840) Pb 840개소 N.D N.D (0/840) Cr +6 840개소 N.D N.D (0/840) As 840개소 0.00 ~ 0.06 0.000 (8/840) g 840개소 N.D N.D (0/840) AB 840개소 0. ~ 0.4 0.0025 (4/840) TCE 840개소 N.D N.D (0/840) PCE 840개소 N.D N.D (0/840) 사염화탄소 840개소 N.D N.D (0/840),2-디클로로에탄 840개소 N.D N.D (0/840) 디클로로메탄 840개소 N.D N.D (0/840) 벤젠 840개소 N.D N.D (0/840) 클로로포름 840개소 0.002 0.0000 (/840) PCB 840개소 N.D N.D (0/840) 유기인 840개소 N.D N.D (0/840) DEP 840개소 N.D N.D (0/840) 안티몬 840개소 N.D N.D (0/840) 3. 신종유해물질모니터링현황및결과수계에대한신종유해물질분석자료는국립환경과학원의 내분비계장애물질조사결과자료 (99 ~ 08) 의내분비계장애의심물질의전국잔류실태연구조사자료의결과로 45개물질군의 85개물질에대한조사결과이다. 수계모니터링결과 39개물질이환경중에잔류되고있는것으로확인되었으며 2004년이후로점차감소하고있는추세를나타내고있다. 28
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-7> 내분비계장애물질조사결과 ( 99~ 04) 성 -. 다이옥신류 (I-TEQ) 분 -2. 다이옥신류 (O-TEQ) 수질 ( μg /L) 99 2000 200 2002 2003 2004 0~0.502 (86%) <0.00~.06 (00%) 0~0.946 (98%) - - - 0~.373 (84%) 0~0.66 (98%) 0~0.377 (24%) 0~0.357 (%) 2. 벤조 (a) 피렌 ND ND ND ND ND ND 3. 유기염소계농약류 3-. 메톡시클로르 ND ND ND ND - - 3-2. 디코폴 ND ND ND ND - - 3-3. 알드린 ND ND ND ND - ND 3-4. 디엘드린 ND ND ND ND - ND 3-5. 엔드린 ND ND ND ND - ND 3-6. 헵타클로르 ND ND ND ND - ND 3-7. 헵타클로르에폭시드 ND ND ND ND - - 3-8. 옥시클로단 ND ND ND ND - - 3-9. trans-노나클로 ND ND ND ND ND ND 3-0. 헥사클로르벤젠 ND ND ND ND ND ND 4. 비스페놀 A 5. 알킬페놀류 5-. Nonylphenol 5-2. 4-n-eptylphenol 0.0056~0.9758 (00%) 0.0399~5.883 (00%) ND~0.0592 (93%) ND~0.4 (8%) 0.0~0.9 (00%) ND~.72 (67%) ND~0.98 (86%) ND~0.262 (70%) ND~0.35 (65%) ND~0.24 (6%) ND~.0 (95%) ND ND ND ND 5-3. 4-t-Butylphenol ND ND ND ND ND 5-4. 4-t-Octylphenol ND~0.3334 (2%) ND~0. (4%) ND ND ND~0.3 (6%) 0~0.20 (5%) 0~0.9 (2%) ND~0.05 (5%) ND~.3 (63%) ND~0.04 (2%) ND~0.08 (2%) ND~0.02 (2%) 5-5. 4-n-Butylphenol ND ND ND ND ND ND 5-6. 4-n-hexylphenol ND ND ND ND ND ND 5-7. 4-n-Octylphenol ND ND~0.038 (7%) ND ND ND ND 5-8. 4-n-pentylphenol 0.005~0.3622 (00%) ND ND ND ND ND 6. 프탈레이트류 6-. DEP ND~0.54(7%) ND~0.8(37%) ND ND~0.5(23%) ND~0.83(8%) ND~3.36(5%) 6-2. DEP ND~.96(47%) ND~3.(40%) ND~3.5(40%) ND~0.3(2%) ND~4.53(53%) ND~2.29(20%) 6-3. DprP ND ND ND ND~0.2(2%) ND ND 6-4. DBP ND~3.63 (54%) ND~2.9 (86%) ND~0.5 (35%) ND~. (37%) ND~2.37 (47%) ND~22.25 (76%) 6-5. DP ND ND ND ND~0.2(2%) ND ND 6-6. BBP ND ND ND ND ND~0.32(8%) ND 6-7. DPP ND ND ND ND ND~0.23(5%) ND~0.2(2%) 6-8. DCP ND ND ND ND ND ND 29
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-7> 내분비계장애물질조사결과 ( 99~ 04) ( 계속 ) 성 분 7. 디 -2- 에틸헥실아디페이트 ND 수질 ( μg /L) 99 2000 200 2002 2003 2004 ND~. (26%) ND ND~0.4 (2%) ND~0.33 (3%) 8. PCBs Total ND ND ND ND ND ND 9. Co-planar PCB - - - 0. 알라클로르 ND. 아미트롤 ND~0.30 (4%) 2. 아트라진 ND 3. 베노밀 4. 벤조페논 ND~2.8292 (5%) ND~0.0536 (6%) ND~0.095 (30%) ND~0.4 (2%) ND~0.04 (5%) ND~0.4 (65%) ND~0.0 (4%) ND~0.07 (44%) ND~3.8 (30%) ND~0.49 (5%) ND ND~0.04 (7%) 5. 카보푸란 - - - 6. 카바릴 ND ND~0.5 (2%) 7. DBCP ND ND ND~0.2 (7%) ND~0.03 (2%) ND~0.048 (93%) ND~0.6 (33%) ND~2. (9%) 0~0.009 (00%) ND~0.54 (37%) ND ND 0~0.003 (5%) ND~0.23 (39%) ND ND ND ND ND~.2 (77%) ND~0.7 (9%) ND~0.2 (9%) ND~<0.2 (5%) ND ND~.05 (6%) ND~0.27 (8%) ND ND ND ND~0.25 (5%) ND~0.9 (22%) ND ND ND~0.0 (2%) 8. 엔도술판설페이트 8-. α ND ND ND ND ND ND 8-2. β ND ND ND ND ND ND 8-3. so 2 - - ND ND ND ND 9. 에틸-파라치온 ND ND ND ND - - 20. 2,4-디클로로페놀 ND ND ND ND - - 2. 4-니트로톨루엔 ND ND ND ND - - 22. 펜타클로로페놀 ND ND ND ND - - 23. 7-β-에스트라디올 ND ND ND ND - - 24. 헥사클로로시클로헥산 24-. α- ND ND ND ND - - 24-2. β- ND ND ND ND - - 24-3. γ- ND ND ND ND - - 24-4. δ- ND ND ND ND - - 25. 옥타클로로스티렌 ND ND ND ND - - 26. 메트리부진 ND ND ND ND - - 27. 사이퍼메트린 ND ND ND ND - - 28. 펜발러레이트 ND ND ND ND - - 29. 사이할로트린 - - - ND ND ND 30. 디메소에이트 - - - ND ND ND 3. 페니트로티온 - - - ND ND~0.8 (32%) ND~0.3 (7%) 32. 니트로펜 ND ND~0.06(2%) ND ND ND ND 30
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-7> 내분비계장애물질조사결과 ( 99~ 04) ( 계속 ) 성 분 33. 말라치온 ND 수질 ( μg /L) 99 2000 200 2002 2003 2004 ND~0.055 (2%) 34. 메소밀 - - ND~0.4 (7%) ND~0.2 (9%) 35. 몰린에이트 - - - ND~0.05(5%) 36. 퍼메트린 ND ND~0.82 (2%) ND~0.5 (2%) ND ND~0.06(3%) ND ND~2.9(26%) ND ND ND ND~0.66 (3%) ND~0.0 (3%) ND~0.77 (2%) 37. 시마진 - - ND~0.0(7%) ND~0.09 (23%) ND ND 38. 트리플루라린 ND ND ND ND ND ND 39. 빈클로졸린 - - ND ND ND ND 40. n- 부틸벤젠 ND ND ND 4. 2,4-D ND 42. 2,4,5-T ND 43. 유기주석 ND~0.07 (4%) ND~0.05 (9%) ND~0.006 (2%) ND ND~0.03 (2%) ND~0.236 (2%) ND~0.38 (4%) 43-. DBT ND ND ND ND 43-2. TBT ND ND ND 43-3. MBT ND ND ND ND~0.004 (2%) ND~0.009 (9) ND ND~0.02 (5%) ND~0. (8%) ND~0.07 (24%) ND~0.003 (%) ND~0.03 (2%) ND ND~0.0 (2%) ND~0.02 (0%) ND~0.0 (2%) ND~0.0 (20%) ND~0.002 (7%) 43-4. DPT ND ND ND ND ND ND 43-5. TPT ND ND ND ND ND ND 43-6. MPT ND ND ND ND ND ND 44. DDT 44-. p,p'-ddt ND ND ND ND ND ND 44-2. o,p'-ddt - ND ND ND ND ND 44-3. p,p'-dde ND ND ND ND ND ND 44-4. p,p'-ddd ND ND ND ND ND ND 44-5. o,p'-dde - ND ND ND ND ND 44-6. o,p'-ddd - ND ND ND ND ND 45. 클로르단 45-. cis- ND ND ND ND ND ND ND~0.04 (32%) 45-2. trans- ND ND ND ND ND ND 3
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-8> 내분비계장애물질조사결과 ( 05~ 08) 물질명 4-n-Butyl phenol 4-n-eptyl phenol 4-n-exyl phenol 4-n-Octyl phenol 4-n-Pentyl phenol 4-t-Butyl phenol 4-t-Octyl phenol Alachlor Aldrin Atrazine BBP Benzo(a)pyrene Benzophenone Bisphenol A cis-chlordane 수질 ( μg /L) 구분 '05 06 07 08 검출범위 ND~0.60 ND~.6 (58%) (4%) ND ND 연평균 0.2 0.07 검출범위 ND~0.09 ND~0.04 (7%) (4%) ND ND 연평균 0.0 <0.005 검출범위 ND~0.02 (7%) ND ND ND 연평균 <0.005 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 ND~0.07 (54%) ND ND ND 연평균 0.02 검출범위 ND~0.08 ND~.83 ND~0.02 (7%) (3%) (25%) ND 연평균 0.02 0.09 <0.0 검출범위 ND~.50 ND~0.73 ND~0.3 ND~0.096 (8%) (8%) (4%) (%) 연평균 0.06 0.040 0.005 0.005 검출범위 ND~.57 ND~0.06 ND~0.5 ND~.07 (25%) (8%) (8%) (35%) 연평균 0.08 <0.05 <0.03 0.3 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 ND~0.7 (4%) ND ND ND 연평균 <0.0 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND~0.4 ND~0.23 ND~0.4 (2%) (2%) (29%) - 연평균 <0.0 0.03 0.04 검출범위 ND~0.4 ND~0.262 ND~0.3 ND~0.86 (42%) (46%) (8%) (25%) 연평균 0.0 0.036 0.008 0.043 검출범위 ND ND ND - 연평균 32
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-8> 내분비계장애물질조사결과 ( 05~ 08) ( 계속 ) 물질명 구분 수질 ( μg /L) '05 06 07 08 Co-planar PCBs Cyhalothrin DBP DCP DEP Chlorodecone Lindane(α, β, γ-cs) DEP DP Di-2-ethylhexyl adipate Dibutyl Tin Dieldrin Dimethoate Dioxins-I Dioxin-O Diphenyl Tin 검출범위 0~.74 (00%) 0.0007~0.220 (00%) 0.0008~0.33 (00%) 연평균 0.0 0.0476 0.0279 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 ND~2.48 (29%) ND ND - 0.04~0.25 (82%) 연평균 0.25 0.2 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 ND~4.94 (50%) ND ND~4.49 (2%) 0.9~.22 (93%) 연평균 0.72 0.37 0.442 검출범위 - - - ND 연평균 검출범위 - - - ND 연평균 검출범위 ND~0.34 (4%) ND ND~.65 (88%) ND~0.04 (49%) 연평균 <0.0 0.96 0.0 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 ND~0.45 (7%) ND ND ND~0.08 (2%) 연평균 <0.0 <0.08 검출범위 ND~0.05 (67%) ND~0.475 (7%) ND ~0.052 (3%) ND~0.059 (3%) 연평균 0.0 0.02 0.003 0.003 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND~0.37 (8%) ND ND ND 연평균 <0.0 <0.0 검출범위 0.042~42.977 (00%) 0.008~24.05 (00%) 0.008~38.790 (00%) 연평균 2.479.386 2.072 검출범위 0.039~3.93 (00%) 0.05~.797 (00%) 0.008~20.925 (00%) 연평균 2.079 0.926.387 검출범위 ND ND ND ND 연평균 - - 33
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-8> 내분비계장애물질조사결과 ( 05~ 08) ( 계속 ) 물질명 DPP DprP Endosulfan I Endosulfan II Endosulfan ulfate (O 2 form) Endrin Fenitrothion eptachlor exachlorbenzene (CB) Malathion Molinate Monobutyl Tin Monophenyl Tin n-butyl benzene Nitrofen Nonyl phenol 구분 수질 ( μg /L) '05 06 07 08 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND~0.8 (4%) ND ND ND 연평균 <0.0 <0.0 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND~0.005 (4%) - 연평균 0.002 검출범위 ND ND ND ND~0. (3%) 연평균 <0.02 검출범위 ND~4.33 (8%) ND ND ND 연평균 0.22 검출범위 ND~0.04 0.02~3.96 ND~0.57 0.003~0.80 (54%) (00%) (00%) (89%) 연평균 0.0 0.96 0.082 0.032 검출범위 ND ND ND~0.45 (63%) ND 연평균 0.05 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND ND~0.03 (3%) 연평균 <0.02 검출범위 ND~.77 ND~6.66 ND~0.56 ND (88%) (3%) (25%) 연평균 0.28 0.28 0.005 34
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-8> 내분비계장애물질조사결과 ( 05~ 08) ( 계속 ) 물질명 구분 수질 ( μg /L) '05 06 07 08 o,p'-ddd o,p'-dde o,p'-ddt p,p'-ddd p,p'-dde p,p'-ddt PCBs Permethrin imazine PeCB trans-chlordane trans-nonachlor Tributyl Tin Trifluralin Triphenyl Tin Vinclozoline PFO PFOA 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND~0.27 ND~0.60 ND~0.06 ND~0.66 (29%) (8%) (8%) (33%) 연평균 <0. <0.0 0.09 검출범위 ND~0.03 ND ND ND 연평균 <0.05 검출범위 ND 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND ND ND - 연평균 검출범위 ND~0.0 ND~0.068 ND~0.020 (38%) (7%) (4%) ND 연평균 <0.00 0.003 검출범위 ND~0.08 (4%) ND ND ND 연평균 <0.05 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 ND ND ND ND 연평균 검출범위 - 0000.6~0.45 ND~0.870 0.0004~0.396 (00%) (96%) (00%) 연평균 0.050 04 0.063 검출범위 - 0.0007~0.48 0.003~7.82 0.000~0.53 (00%) (00%) (00%) 연평균 0.029 0.36 0.028 35
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 물질명 구분 수질 ( μg /L) '05 06 07 08 PBDEs BDE-28 BDE-47 BDE-99 BDE-00 BDE-53 BDE-54 BDE-83 BDE-209 PBDEs 검출범위 - - - ND~ 0.68 연평균 0.008 검출범위 - - - 0.0237~ 0.238 연평균 0.0682 검출범위 - - - 0.077~ 0.4238 연평균 0.0725 검출범위 - - - 0.003~ 0.0786 연평균 0.044 검출범위 - - - ND~ 0.276 연평균 0.059 검출범위 - - - ND~ 0.236 연평균 0.033 검출범위 - - - ND~.3439 연평균 0.0509 검출범위 - - - 0.296~ 6.868 연평균 2.836 검출범위 - - - 0.3638~ 63.2669 연평균 3.0793 ) Dioxin 및 Coplanar-PCBs 단위 ; pg-teq/l 2) ND : 불검출 3) < ( 검출한계 ) : 연평균값이검출한계이하 4) PBDE : ng/l 36
제 2 장기술의연구개발동향 제 2 절생활유래및기타미량오염물질 최근수질오염과관련하여물에서검출되는새로운유기화합물의동향이큰변화를겪고있다. 화학물질의사용종류와양의증가추세와더불어분석기술의발전과보건역학분야의새로운평가기술등과맞물려지금까지당연하게사용하였던공업용, 일반생활용물질에대한건강영향에대한우려가커지고있는것이현실이다. 다이옥신과환경호르몬이슈가아직우리사회에서종결되지않은환경문제로남아있는한편, 근래는일상생활에서사용하는물질들이큰주목을받게되었다. 선진연구기관에서 90년대간헐적인보고사례가있었던일상생활중의화학물질은 2000년을기점으로신규오염물질 (emerging contaminants) 로서집중적인모니터링을시작하였고, 미국의경우 UG의조사결과, 전국지표수조사에서의약물질이 83종검출되었다. 또한주방가열제품, 패스트푸드포장용기를비롯하여다양한용도로사용되고있는과불화합물의경우도 2000년에 E&T에게제되어큰주목을받은논문인 Giesy와 Kannan 교수의글로벌모니터링의결과가연속편으로소개되면서세계적인이슈가되었고환경화학분야뿐아니라특히물분야의보건역학, 모니터링, 수처리, 생태독성분야에큰영향을미치게되었다. 이와같이일상생활과밀접하게관련된화합물을최근에는 PPCPs (pharmaceuticals and personal care products) 라는용어로명칭하며널리사용하고있다. PPCPs는누구나일상생활에서쉽게사용하기때문에직접폭로가능성의빈도도높을뿐아니라, 기존정수및하수처리시스템에서처리효율이낮아음용을통한인체및생태계에장기적인노출 (exposure) 가능성이높은물질임을알수있다. 이러한 PPCPs에대한음용수또는배출기준이세계적으로전무한상황이기때문에노출평가와관련한역학조사를장기적으로수행할필요성이있다. 또한분석기술, 모니터링분야와관련한주요이슈는이들중에서수용성물질이뚜렷하게증가한다는점이다. 이는기존유해물질분석용주요장비인 GC-M( 가스크로마토그래프질량분석장치 ) 로검출이쉽지않음을의미한다. 따라서이들물질을분석할수있는최적의시스템과운영인력이추가적으로필요하지만화합물의물리화학적인특성과수계예상분포농도가일반적으로매우낮음을고려하면대응이용이한영역은아닐것이다. 신규수질오염물질중에서신규소독부산물과함께가장주목받는화합물그룹으로서최근 6~7년사이에의약물질이학계와언론에서다뤄지고있으며의약물질의예는다음 < 표 2-9> 와같다. 우리나라에서생산되어유통되고있는인체용의약물질의수는약 5,000가지이상이며, 이중항생제는약 20여성분, 2,000여종의제품으로제조, 판매되고있다. 우리나라전체의약품시장의약 5% 정도인항생제는전세계항생제시장비중인 7% 를크게상회하는것으로국내소미의특성을반영한다고할수있다. 또한우리나라는 OECD 회원국중에서가장사용량이높은국가에포함된다. 37
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-9> 표처방용도별대표적인의약물질그룹 Therapeutic class Analgesics Betablockers Lipid-lowering agents Antiepileptic Antibiotics X-ray contrast agents Pharmaceutical compound Diclofenac Ibuprofen Indometacine Naproxen Paracetamol Atenolol Metoprolol otalol Bezafibrate Clofibric acid Fenofibric acid (metabolite) Gemfibrozil Carbamazepine Azithromycin Clindamycin Ciprofloxacin Clarithrom ycin Anhydro-erythromycin A (metabolite) Metronidazol Ofloxacin Roxithromycin ulfam ethoxazole Iohexol Iomeprol Amidotrizoic acid Iopamidol Iopromide Iotalamic acid Ioxithalam ic acid 38
제 2 장기술의연구개발동향 이처럼우리나라는외국에비해많은양의항생제를사용하고있어환경중노출가능성이다른나라에비해높고사용한항생물질들이수계로이동할높은가능성을가지고있기때문에분석법구축을통한수계오염수준의진단및정수장공정진단등이시급하다. 또한 < 그림 2-> 과같이환경호르몬은최근미국, 호주등지에서물재이용이슈와맞물려다시금주목을받고있는상황에놓여있다. [ 그림 2-] 미국의환경호르몬이슈. 미량유해물질 가. 농약류 농약류는수처리현장에서는먹는물중의유기인계농약류 3 종과카바릴을제외하고는규제를 받는대상화합물이없기때문에국내외정수처리장및하수처리장관련데이터가매우드문편 이다. 최근규제화합물외에국내에서유통량이많고농업활동에서사용빈도가높은농약들에 39
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 대한조사, 연구의필요성에대한지적이제기되고있으며일부사례에서미규제농약류에대한수역분포에대한조사가제한적으로이뤄지고있다. < 그림 2-2> 의예처럼미국의경우 UG와 EPA를중심으로하천수와정수처리장영역의농약류데이터베이스를접근할수있으며 UG에서는장기적으로수행한조사결과를제공하고있다. 이결과를보면, 국내에서주로사용하는농약류와거의일치하고있음을알수있다. 즉, 국내에서도면밀한조사가이뤄진다면이들화합물에대한수계거동을농업, 도시, 살충용등의사용특성별로확인할수있다는점이시사된다. [ 그림 2-2] 미국수계에서가장검출빈도가높은농약들 국내에서등록하여사용중인농약은 400여종을상회하고있고이중사용량, 빈도가높은주요농약류는 50여종에이른다. 이들의국내수계분포와거동특성에대한광범위한조사사례는아직전무한실정이다. 또한수도권뿐아니라전국적으로급증하고있는골프장에서농약사용량이증가하고있고과수원재배지면적증가에따른농약류의수계유입여부에대한연구조사가필요하다. 한편, 모든농약을조사하는데는막대한비용이수반되기때문에우선국내등록농약목록 436 종, 최근 5년간부적합농약성분검출 DB, 출하단계농산물의검출빈도모니터링상위 20 항목, 국내기업식품연구소실태조사우선목록 0 항목, K-water를비롯한기관에서조사중인미규제농약류, 식약청 MRL ( 잔류허용기준 ) 을망라하여최종적으로우선조사항목을 24 항목정도 40
제 2 장기술의연구개발동향 로압축해볼수있고 (< 그림 2-3>), DB 의잠정적인우선순위를재분류하여 5 개그룹으로검출가 능성이높은순서를제시하였다. No Group- Group-2 Group-3 Group-4 Group-5 Group-6 endosulfan fenitrothion difenoconazole carbaryl iprodione Dithiopyr 2 Fenobucarb Methomyl pyraclostrobin chlorpyrifos-methyl pyrimethanil dicamba 3 diazinon Parathion bitertanol Azinphos-methyl vinclozolin glyphosate 4 Carbofuran Prothiofos fludioxonil Pirimiphos-methyl Triflumizole mcpa 5 propanil fipronil flutolanil Lufenuron diethofencarb mecoprop 6 alachlor phorate folpet flufenoxuron Trifloxystrobin metribuzin 7 bentazone terbufos myclobutanil Thiamethoxam Dichlofluanid napropamide 8 pendimethalin imidacloprid nuarimol isoprocarb Cyprodinil diflubenzuron 9 butachlor acetamiprid simazine tebufenozide Thifluzamide Teflubenzuron 0 metolachlor Clothianidin trifluralin pyridaben Tolylfluanid chlorfluazuron molinate Isofenphos Thiobencarb Monocrotophos dimethomorph Cypermethrin 2 Chlorothalonil profenofos chlorpyrifos phosphamidon phthalide fenvalerate 3 iprobenfos tebuconazole dicofol benfuracarb Boscalid Cyhalothrin 4 Metalaxyl tetraconazole dimethoate dichlorvos triadimefon Deltamethrin 5 Procymidone Fluquinconazole indoxacarb etoxazole Cymoxanil Bifenthrin 6 Buprofezin Fenarimol Chlorfenapyr fenthion carboxin Fenpropathrin 7 edifenphos Flusilazole tetradifon propargite pencycuron Cyfluthrin 8 Isoprothiolane triadimenol epn pyriproxyfen zoxamide Permethrin 9 Tricyclazole carbendazim Methidathion tebupirimfos Triadimenol acrinathrin 20 hexaconazole azoxystrobin phenthoate triazophos Bifenox BC-c (Lindane) 2 cadusafos Kresoxim-methyl 22 ethoprophos 23 tolclofos-methyl [ 그림 2-3] 국내의유통, 사용빈도로부터추정한주요연구조사대상농약류 UG의장기연구결과중중요한시사점은대부분의시료는다성분의농약류가혼합되어검출되는점 ( 그림 2-4) 과원물질 (parent compound) 의구조변화물인대사체 (metabolites) 의검출비율이높다는점이다. 대사체는원물질보다구조적으로안정하거나더강한독성을가지는경우가많아서물이용시생태및인체영향을평가하는데중요성이더높게보고되고있다. 4
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 [ 그림 2-4] 다성분의농약과농업환경에서대사물이검출된사례 (UG) 이러한구조변화현상은환경내에서만이뤄지는것이아니라수처리공정중에도사례들이보고되고있다. 의약물질중아테놀롤의경우오존처리지대사물질이증가하는경향이발표되었으며 ( 그림 2-5), 농약류의경우도유기인계농약류가수처리중에염소산화를통해 oxon 타입으로변형될가능성이제기되었다 ( 그림 2-6, 그림 2-7). [ 그림 2-5] 아테놀롤의오존처리에따른대사물질의증가경향 (nyder) 42
제 2 장기술의연구개발동향 O R P R 3 R P R 3 R 2 Oxidation Chlorination R 2 Thiono Form Oxon Form [ 그림 2-6] 유기인화합물의염소산화에의한 oxon 타입구조변화 (Nishimura) [ 그림 2-7] 파라티온의오존처리에따른원물질및 oxon 대사체의생성거동 그러나농약류의환경중구조변형, 수처리를통한대사체의생성과생체에미치는영향등은연구사례가많지않아정보가부족한실정으로향후에거동과수처리분야에있어서많은연구가필요하다. 미국 EPA의경우, 국내에서도많은양을사용하고있는알라클러 (alachlor) 와메톨라클러 (metolachlor) 에대해다양한대사체를미규제모니터링프로그램인 UCMR 2(2008-200 실시 ) 의대상항목으로설정하여미국전역의정수장음용수를조사하였다. 이중메톨라클러대사체인 metolachlor EA는 52회검출되어최대 4μg/L로검출된사례가보고되었고, 검출빈도는낮으나 alachlor EA는최대.3μg/L가검출되었다. 향후국내에서많이사용하는농약류의수처리를통한구조변형체를검증하는연구도여력의범위내에서검토됨이바람직하다. 한편, 국내정수장의유입원수 ( 그림 2-8) 를대상으로한최근의조사에서극미량이나농업환경및도심에서살충용도로사용하는농약류일부가확인되었다. 최근 2년간의데이터를보면, 농약의사용시기에매우민감하게의존하나, simazine 과 carbofuran은상대적으로한강수계에서주로 43
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 사용되어유입된특징을보였으며, carbofuran 은소규모의인접하천을취수원으로하는일부지 점에서매우낮은농도이나유입된것을알수있다. [ 그림 2-8] 원수에서검출된농약의분포사례 Kitazine (iprobenfos와동일화합물 ) 및 napromide도검출빈도는낮으나한강수계 ( 그림 2-9) 의잔류빈도가타수계에비해다소높은편이었으며후자는광역보다소규모시설에서유입되는경향이보여정수장인근농업지역의영향을받는것으로판단되었다. 전국적으로고르게사용된특성을보이는항목은 metolachlor, isoprothiolane, hexaconazole 등이었고, isoprothiolane은금강, 섬진강수계에서특정시기에사용량 / 빈도가높았던것으로판단되었다. 이들농약류는항목이완전히일치하지않으나위에서언급한 UG에서보고하는유역수계에서주로사용되어잔류하는농약류중에 atrazine을제외하면유사성이높은것으로판단되었다. 아직국내하천-정수장분포를해석하기위한농약류데이터는매우제한적이나, ppt 수준에서수계에분포하는농약종류는정량한항목외정성된잠정항목까지합산하면상당수에이를것이예상되어보다실질적인관리방안을제안할필요가있다. 일본의먹는물수질관리 2단계에서관리하는 농약류 의접근방법, 즉, 농약류위해도합산량 ( 분자 ) 과해당유역의원수에서실제검출되는농약의합계농도 ( 분모 ) 의비율이 을초과하면수처리를위한액션단계를검토하게되 44
제 2 장기술의연구개발동향 45 는방식은하나의참고사례가될만하다. 국내에서등록되어사용하는농약종류가 400 종을초과하고주로유통되는종류가 00 종이상인현실을고려하면개별농약에대한관리보다인체 / 생체영향평가및검출항목과농도에대한총량개념의관리가바람직할것으로판단된다. 0 50 00 50 200 250 300 350 400 G G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 G 7 G 8 G 0 G G 2 4 5 7 8 9 0 2 3 4 N N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 N 8 N 9 N 0 N 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 5 6 7 8 9 2 0 2 2 2 A Carbendazim 0 0 20 30 40 50 60 70 80 90 G G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 G 7 G 8 G 0 G G 2 4 5 7 8 9 0 2 3 4 N N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 N 8 N 9 N 0 N 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 5 6 7 8 9 2 0 2 2 2 A Imidacloprid 0 200 400 600 800 000 200 G G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 G 7 G 8 G 0 G G 2 4 5 7 8 9 0 2 3 4 N N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 N 8 N 9 N 0 N 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 5 6 7 8 9 2 0 2 2 2 A Iprobenfos 0 00 200 300 400 500 600 700 G G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 G 7 G 8 G 0 G G 2 4 5 7 8 9 0 2 3 4 N N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 N 8 N 9 N 0 N 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 5 6 7 8 9 2 0 2 2 2 A Isoprothiolane 0 200 400 600 800 000 200 400 G G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 G 7 G 8 G 0 G G 2 4 5 7 8 9 0 2 3 4 N N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 N 8 N 9 N 0 N 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 5 6 7 8 9 2 0 2 2 2 A Penconazole 0 50 00 50 200 250 300 350 400 G G 2 G 3 G 4 G 5 G 6 G 7 G 8 G 0 G G 2 4 5 7 8 9 0 2 3 4 N N 2 N 3 N 4 N 5 N 6 N 7 N 8 N 9 N 0 N 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 5 6 7 8 9 2 0 2 2 2 A Vinclozolin eoul [ 그림 2-9] 한강수계표층수에분포하는주요농약류의지점별분포현황
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 2. 신종유해물질 가. 신규소독부산물 국내에서주요소독부산물은먹는물및감시항목에서트리할로메탄 (TMs), 할로초산 (AAs), 할로아세토나이트릴 (ANs) 등이법적기준하에관리되고있다. 최근미국및유럽에서는신규소독부산물로서 MX와 N-나이트로사민에대해많은관심을가지고연구가진행되고있으나국내에서는아직본격적인조사연구가진행되고있지못하다. MX의음용수 O의잠정가이드라인은없으나연구수준에서 50ng/L 가제시되어있으며일본에서는잠정목표값으로서독성연구결과들의제시수준에비해매우보수적인수준인 μg/l 이하를제시하였다. MX는기존의문헌상으로는분석의어려움, 특히 GC-M를이용한절대감도의부족으로 4~20L 정도의대량시료사용이불가피한점에서매우제한적인조사가이뤄진것이현실이다. 역시한정적조사사례이지만고분해능질량분석방법 (RM) 를적용한국내최초의전국정수장조사자료에따르면 53개정수장처리수의농도범위는.5~94ng/L를나타내었다 ( 그림 2-0). 00 ng/l 90 80 70 60 50 40 30 20 0 0 st8 st46 st39 st3 st25 st38 st43 st23 st50 st2 st24 st45 st42 st4 st35 st5 st37 st49 st5 st40 st53 st4 st st44 st3 st3 st9 st6 st36 st4 st6 st9 st32 st2 st20 st5 st34 st7 st33 st27 st0 st30 st8 st26 st48 st52 st47 st22 st29 st7 st2 st st28 [ 그림 2-0] 신규소독부산물 MX 의전국정수장최초조사사례 이때평균및중간농도는각각 9.3, 4.ng/L 였다. 기존의방법이 20L 시료를사용하여달성가능한방법검출한계 (MDL) 가 5ng/L이므로실제매우낮은농도로존재하는 MX를대부분의시료에서검출하는데한계가따른다. 이사례는미량으로분포하는물질의거동, 영향을평가하는데분석법의적용가능성이매우큰영향을미칠수있음을시사하였다. 전국조사결과를유사한방법을적용한국외의사례들과비교하면국내의 MX 분포수준은핀란드 6~6ng/L, 미국 2~80ng/L, 일본 nd~33ng/l, 러시아 nd~60ng/l로서외국의수치들과유사함을알수있다. 그러나 46
제 2 장기술의연구개발동향 장기적인데이터는부족한편으로서, 이후에언급할나이트로사민류와함께지속적인연구조사가필요하다. 한편, 나이트로사민 (N-nitrosamine) 은 MX에비하여많은연구와영향에대한평가가이루어진신규소독부산물로서 EPA의 UCMR2 (2008~200) 에 NDMA 및관련화합물이모두포함되어 3년간의조사가이뤄졌다. 지금까지나이트로사민류에대한주요연구는생성원인및정수-하수처리장공정에서의생성과거동, 독성, 제거에대한것들이며나이트로사민계화합물이대표예인 NDMA 및관련부산물에는 NEMA, NDEA, NDPA, NDBA, NMOR, NPIP, NPYR 이있으며화학화조와관련정보는다음 < 그림 2-> 과같다. [ 그림 2-] NDMA 및관련부산물정보 이런나이트로사민계물질의경우수계에서는 989년캐나다온타리오주음용수에서 NDMA가처음발견이되었으며, 998년미국캘리포니아주상수도에서도발견되어새로운소독부산물로써주목을받기시작하였는데특히원수살균처리후전구물질의농도에따라고농도로도검출이될수있으며트리할로메탄보다독성이몇배는강하다고알려져있다. 미국의 EPA에서는최대오염치 (Maximum Contaminant Level: MCL) 를설정하여규제하고있지는않지만 7종의나이트로사민류 (NDMA, NMEA, NDEA, NDPA, NDBA, NPYR, NPIP) 를오염물질로지정하였으며, 캘리포니아보건국에서는 0ng/L과온타리오주의환경청에서는 9ng/L로먹는물에서의 NDMA 기준을설정하여관리하고있다. 국내의경우먹는물에서는소독부산물로규정되는 7가지의물질에대한수질기준은있으나나이트로사민류중독성이가장큰 NDMA에대한규정도없는실정이다. 약 300종의나이트로사민류중 85% 가동물실험에서발암성물질로분류되고있으며, 이중 47
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 NDMA (N-nitrosodimethylamine) 는나이트로사민화합물중가장강력한발암물질로알려져있고이물질은 956년쥐에서간암을일으키는것으로밝혀져 IARC에서는인간에게발암성을일으키는 Group 2A 등급으로분류하고있다 ( 표 2-0). 또한네덜란드보건국, 미국독성물질질병등록청 (ATDR) 및 O 등에서도음용수등을동물실험평가들이이루어졌다. < 표 2-0> 나이트로사민의발암농도및등급 (IRI, IARC) Nitrosamines 0-6 Risk Level (ng/l) Notification Level (ng/l) Response Level (ng/l) Classification IRI IARC N-nitrosodimethylamine 3 0 300 B2 2A N-nitrosodiethylamine 0 00 B2 2A N-nitrosodpropylamine 5 0 00 B2 2B N-nitrosodibutylamine 3 - - B2 2B N-nitrosomethyethylamine.5 - - B2 2B N-nitrosopiperidine 3.5 - - - 2B N-nitrosopyrrolidine 5 - - B2 2B 나이트로사민류는발암리스크평가결과환산농도 ( 표-) 에서보듯, NDEA가 0.2ng/L로써가장높으나, 생성용이성및검출빈도와농도에서 NDMA가가장위협적인화합물이다. EPA의 UCMR2 프로그램에서얻어진 DB를보면,860건이상의시료에서한계값이상으로검출되었으며, 최소및최대농도는 2, 630ng/L 였다. 발암리스크가가장높은 NDEA는 46개의시료에서한계값이상으로검출되었으며최소및최대농도가각각 5, 00ng/L 였다. 아직국내의나이트로사민류농도분포는논문으로서알려진바가없으나, 수십 ng/l 수준에서검출된사례가발표되었다. < 표 2-> 나이트로사민화합물의발암리스크평가농도 48
제 2 장기술의연구개발동향 나이트로사민의먹는물규제에대해서는현재까지미국 (EPA) 과독일에서가장선도적으로연구되어있으며미국에선아직음용수를위한최대오염수준목표 (MCLG) 또는최대오염수준 (MCL) 이정해지지않았으나, 캘리포니아 D는 998년 ~2005년사이에 3차례평가를통해 NDMA, NDEA, NDPA에대해각각 0ng/L의주의값을설정하여자체적으로감시하고있다. 독일은연방환경청 (UBA) 에서음용기준을설정하지않았으나잠정적인가이드라인값으로 2005~2006년사이에 NDMA, NMOR 농도를각각 0ng/L으로제안하였다. NDMA의생성기작은 < 그림 2-2>, < 그림 2-3> 과같이잘알려진대로전구체인 dimethylamine이 mono- chloramine과반응하여생성되나, 클로라민은소독제로거의사용되지않아가능성이높지않다. 가장일반적인생성은 Nitrous acid 에서 nitrite가생성된후 dimethylamine과반응하여생성되는경로이다. [ 그림 2-2] NDMA 의대표적인생성경로 [ 그림 2-3] 원수중에클로라민첨가에의한 NDMA 생성능시험 49
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 유럽의하수처리장의사례에보듯이 ( 표 2-2), NDMA와 NMOR는방류수중에경우에따라상당히높은농도가존재하게되며, 최대수십 μg/l 에도달하기도한다. 따라서하천수모니터링결과 ( 그림 2-4) 에서도농도는매우낮으나검출한계이상의 ng/l 수준으로검출되어농도가높은경우는인근하수처리장의영향을받는지표 (indicator) 로서평가할수있다. < 표 2-2> 유럽하수처리장방류수중의 NDMA 및 NMOR 농도분포 [ 그림 2-4] 라인강하천유역에서검출되는 NDMA 50
제 2 장기술의연구개발동향 한편, 최근에 NDMA의생성기작으로잘알려진것은고도처리에사용되는오존 (O 3 ) 이다. 이는오존처리를통해처리전의유기물형태가반응성이용이한저분자구조로전환될때전구체들이쉽게생성될가능성을시사한다. < 그림 2-5> 의결과에나타난사례는오존주입농도가증가하면서비례하여 NDMA 생성능또한증가하며 0.8mg/L에서캘리포니아, 독일의가이드라인값인 0ng/L를초과하는시료가발견되며주입농도 2mg/L에도달하면모든시료에서최대로생성능이증가된결과를보여준다. 따라서오존처리시에 NDMA 생성능을제어하는보완적인수단으로서활성탄 (PAC등) 여과를후단에적용하는방법이응용되고있다. [ 그림 2-5] 수처리공정에서오존주입농도에따른 NDMA 생성특성 < 그림 2-6> 에나타난한연구사례에서는활성탄의투입농도와 NDMA 생성능은역비례경향을나타내었으며가이드라인값을만족하기위해상당히높은농도의활성탄이필요할수있다는점을시사하고있다. 따라서 NDMA와같은낮은농도에서발암리스크가높은소독부산물을지표로관리하는시설에서는사용하는활성탄흡착재의파과시점에대한기초연구자료가반드시확보되어야한다는점을시사한다. [ 그림 2-6] NDMA 생성능을저감하기위한입상활성탄의제거능평가 5
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 한편, 독일의사례 ( 그림 2-7) 연구에서강변여과방식과같은친환경적인방법이충분한체류시간이확보된환경에서는 NDMA와같은물질의저감에유리한측면이있음을제시하고있다. 이연구에서는체류시간이 2주정도이며 NDMA의제거율이원수중의농도와상관없이항상낮에유지되는점은비용효과적인측면에서반드시첨단의기술이아닌기존기술의활용으로도미량유해물질제거가능성이충분히열려있다는점을시사한다. [ 그림 2-7] 강변여과방식에서원수및처리수중의 NDMA 분포거동 나. 과불화합물 과불화합물에대한연구는수계, 대기, 토양등과같은매체에서환경중분포및거동특성, 배출량추정연구, 독성및위해성평가등으로매우광범위하게수행되었다. 과불화합물은다른잔류성유기오염물질처럼자연환경중에잔류성이매우강하여 30여년전에이미인체와환경에대한위해성의우려가제기되었으나, 기술수준이미비하여본격적인연구는 2000년대에들어서분석기술의정립과표준물질의안정정공급등에따라의약물질과함께활발히연구되어왔다. 전술한바와같이다양한산업, 일상적용도로인하여과불화물은대부분의수환경에극미량으로존재하나, 여러연구사례 ( 그림 2-8) 에서주오염원은하 폐수처리장으로보고되고있다. 주로검출되는화합물은 PFOA, PFO이며오염원의특성등에따라두화합물및관련과불화합물 (PFC) 의다양한조성비가보고되고있으나이두화합물이모니터링, 거동및독성영향연구의주요대상물질이다. 52
제 2 장기술의연구개발동향 [ 그림 2-8] 독일하천수중과불화합물분석크로마토그램사례 (LC-M/M) 또한과불화합물에의한야생동물및생태계의오염이 2000년대초에보고된이후각국에서환경거동및수처리시의제거특성등에대한연구가지금까지활발히진행되고있다. 과불화물의물리적인특성은소수성과극성의특성을모두가지나, 수중에서이온성물질로서존재하므로기존의잔류성유기오염물질과는달리수질에서의거동이주목을받는화합물이다. 특히미국에서과불화물제조공장주변의지하수중고농도오염이학계의주목을받으면서유럽, 일본등빠른속도로연구가전개되었다. 독일 ( 그림 2-9) 은 2004년에자국내최초로과불화물의하천모니터링을통해 PFO를중심으로주요과불화합물의존재형태를조사하였으며 2003~2008년사이에유럽각국의하천수, 하 폐수처리장의데이터들이확인되었다. [ 그림 2-9] 독일에서최초로수행한하천수과불화물모니터링결과 (2004) 53
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 그림 2-20> 의결과처럼, 특히유럽에서주목한과불화합물의특성은강변여과방식과같은프로세스에서는이러한화합물이전혀제거되지않는점이다. 독일과네덜란드등다양한조사결과에서활성탄을보완적으로사용하지않으면과불화합물의원수중농도는정수와거의같은수준을유지하였다. PFOA PFO [ 그림 2-20] 강변여과방식에서주요과불화합물의원수대비정수농도 한편, 일부하수처리장의조사사례에서는유입수보다처리수의과불화합물농도가높은사례 들이보고되고있으며 ( 그림 2-2), 이는활성슬러지등의처리를통해전구물질의분해, 반응등을 더욱촉진하는촉매반응역할을하는것으로추정되고있다. [ 그림 2-2] 과불화합물처리전후농도변화 한편, 독일음용수위원회의 2006 년위해성평가에서는성인을기준으로정수장에서조치를위 한가이드라인값을 5μg/L 수준으로설정하였으나아직과불화합물은독성등의영향평가가완 결되지않은물질임을고려하면사전예방적인수준의감시와관리가필요하다. 54
제 2 장기술의연구개발동향 다. 의약물질 의약물질의국내분포현황에대한연구는최근 5년사이에활발히진행되고있으며국내에서지금까지의조사결과, 주로검출되는화합물은카바마제핀, 설파계항생제, 린코마이신, 나프록센, 메페남산, 아세트아미노펜등으로보고되어있으며, 아이오프로마이드등의 X선조영제와아테놀롤등도비교적검출빈도가높은것으로알려져있다. 최근에는의약물질에서자외선차단제, 항균제등의개인위생용품 (personal care products) 으로연구조사범위가확대되는추세에있다. 한강수계의하천수를대상으로진행한모니터링결과를살펴보면 ( 그림 2-22), 상대적으로소수성을띄는카바마제핀등일부의약물질은화학적산소요구량 (COD) 농도와유의한상관성을가지며분포하는경향이관찰되었다. 즉하수처리장에서완전히제거되지않은의약물질들이방류수를통해주변하천수계에영향을미치는것으로판단되며, 이는외국의사례에서도유사한결론을내리고있다. 한강수계의의약물질잔류농도는외국하천에비하여높은농도는아니지만꾸준히검출되고있는특성을나타내었으며, 타연구사례에서계절별특성이보여지는등장기적인 DB를구축하기위한조사연구사업이필요하다. 특히하수처리장을거치면서모화합물이구조변성을일으킨대사체 (metabolite) 에대한분석법정립및거동과생태계에미치는영향은국내에서아직시도사례가적은편으로향후 R&D분야에포함될필요가있다. Conc(ng/L)_Carbamazepine 40 20 00 80 60 40 carbamazepine st carbamazepine 2nd COD March(st) COD May(2nd) 6 4 2 0 8 6 4 20 0 N- N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 - -2-3 -4-5 -6-7 -8 - -4-5 -7 A- G- G-2 G-3 G-4 Conc(ng/L)_COD 2 0 [ 그림 2-22] 한강수계하천수중의카바마제핀분포현황 55
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 한강수계의경우, 아래 < 그림 2-23> 에서제시된바와같이인구활동이적고, 방류시설등이없는북한강수계에비해인구가밀집되어있고, 하수처리장이위치한남한강유역의잔류농도가높게검출되었다. 이러한경향은최근에조사된낙동강유역에서도상류에비하여성서, 구미등공단과인구밀집지역인근의하천수중잔류농도가유의하게높은수준이며, 하류로향하면서감소되는추세를보여의약물질은인구활동및하 폐수처리장의위치와매우밀접한연관을가지는것으로나타났다. 900 800 Lincomycin st Lincomycin 2nd 400 350 Mefenamic acid st Mefenamic acid 2nd 700 300 Conc(ng/L) 600 500 400 300 Conc(ng/L) 250 200 50 200 00 00 50 0 N- N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 - -2-3 -4-5 -6-7 -8 - -4-5 -7 A- G- G-2 G-3 G-4 0 N- N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 - -2-3 -4-5 -6-7 -8 - -4-5 -7 A- G- G-2 G-3 G-4 린코마이신 메페남산 700 caffeine st 20 ulfamethoxazole st 600 caffeine 2nd 00 ulfamethoxazole 2nd 500 80 Conc(ng/L) 400 300 Conc(ng/L) 60 200 40 00 20 0 N- N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 - -2-3 -4-5 -6-7 -8 - -4-5 -7 A- G- G-2 G-3 G-4 0 N- N-2 N-3 N-4 N-5 N-6 N-7 - -2-3 -4-5 -6-7 -8 - -4-5 -7 A- G- G-2 G-3 G-4 카페인 설파티아졸 [ 그림 2-23] 한강하천수중주요의약물질, 카페인의유역별분포현황 주요의약물질의국내수계데이터경향을 2006~200년사이의데이터로봤을때모니터링횟수의제한상정확한시계열데이터비교에한계는존재하나, 이부프로펜, 설파메타진, 린코마이신등은감소하는추세처럼보여지고설파티아졸은최근에매우높은농도때문에증감에대한판단이어렵다. 그외의의약물질들은동일한분석방법으로매년정기적인측정에는한계가있으므로증감에대한명확한결론을내리기엔좀더많은데이터의누적이필요한실정이다. 한편, 유럽의의약물질연구는 90년대후반부터보고되기시작하여 2000년대초-중반에본격적인하 폐수처리장및하천 ~ 음용수에이르는조사및안전성평가가진행되어국내보다평균적으 56
제 2 장기술의연구개발동향 로 7~8년정도일찍수행되어있다고할수있다. 하 폐수처리장은의약물질사용의종착역이자하천으로의방출오염원으로평가되면서제거율과제거특성, 처리수의독성영향등에대한평가가이뤄졌다. 또하나의주요오염원인병원폐수처리장의배출실태를보면 0μg/L를초과하는물질로서나프록센, 설파메톡사졸, 트리메소프림외에요오드계조영제들 ( 그림 2-24) 이잘제거되지않으면서매우높은수준으로배출되는것으로보고되었다. I CO N I C 2 O C C 2 O I CO N I C 2 O C C 2 O O 3 C CO N C 2 C C 2 O CO N I Iohexol C 2 C O C 2 O O C 2 CO N C 3 I CO N C 2 Iomeprol C O C 2 O I CO C 3 N C 2 I O C C 2 O I CO N I C C 2 C 2 O O 3 C O C 2 CO N CO N I Iopromide C 2 C O C 2 O 3 C C CO O N CO I Iopamidol N C C 2 C 2 O O I COO I I COO I 3 C CO N CO N C 2 C 2 O I Ioxitalamic acid 3 C CO N N CO C 3 I Amidotrizoic acid [ 그림 2-24] 주요 X 선조영제인요오드계화합물 또한 < 그림 2-25> 의결과에서보듯, 강변여과방식에서제거가어려운물질로는카바마제핀, 설파메톡사졸, 요오드계조영제들이었으며, 이들물질들은공교롭게사용량이많은의약물질항목이다. 의약물질들은과불화합물과유사한극성을가지는물질이많아강변여과방식을적용하는네덜란드, 독일등에서는음용수에서이러한신규물질들이미량으로지속적인검출을보임에따라후단에활성탄, 막여과등보완적인고도처리를통해이들물질들을제거한후처리수를공급하고있다. 57
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 [ 그림 2-25] 강변여과방식에서주요의약물질의원수 ( 파랑 ) 대비처리수 ( 노랑 ) 제거특성 아래 < 그림 2-26> 의사례에서보는것처럼, 강변여과후에도상당부분의의약물질이검출되는 것을알수있으며오존 -GAC 공정으로처리함에따라카바마제핀, 설파메톡사졸, X 선조영제 (amidotrizoic acid) 등이정량한계부근으로저감됨을알수있다. [ 그림 2-26] 하천 / 강변여과 / 음용수 ( 고도처리 ) 계열에서주요의약물질의제거거동특성 58
제 2 장기술의연구개발동향 또한유럽의경우, 국내에서주로사용되는의약물질과용도는중복되나개별화합물에서다소상이한화합물이모니터링되었으며, 유입 / 배출농도범위는국내와유사하거나경우에따라선국내처리장의농도가높은것으로나타났다 ( 그림 2-27, 28). 이는한국이 OECD국가중에서항생제등의약물질의사용량이높은것으로알려져있는현실을간접적으로시사하는자료라할수있다. [ 그림 2-27] 하수처리장및병원폐수처리장의유입, 배출수중의주요의약물질의농도범위 ( 유럽 ) Germany Netherlands France witzerland Jordan Ioxithalamic acid Iohexol Amidotrizoic acid Iomeprol Iopromid Iopamidol Australia 0 2 4 6 8 0 2 concentration in 킽/L [ 그림 2-28] 유럽, 요르단, 호주등의하수처리장요오드계조영제농도비교 59
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 또한유럽국가들은 2000년대중반부터금지의약품인마약류등에대한연구도시작하였는데마약류란중추신경계에작용하여중추신경작용을앙양하거나억제하는약물중에서신체적의존성이나정신적의존성이있는것을말한다. 우리나라에서는마약, 향정신성물질, 대마를총칭하여사용하는것으로국외의경우하수처리장 ~ 하천수및정수장원 / 정수등에대한관심을가지기시작하여최근부산에서개최된 IA 202에서유럽각국의하수처리장에서집계한마약류의유입, 처리실태에대한발표가진행되었다. 우리나라의마약의남용은과거구한말때부터본격적으로아편을제배하기시작하여이시기에는치료용모르핀이들어와무책임한처방으로많은중독자를양상했으며, 그후로 946년마약취체령 (946년군정법령제 9호마약단속규정 ) 을내려 957년마약법이제정되었다. 그후로 960년대에는아편중독자수는감소되었으나합성마약인메사돈을일반약과혼합하여사용하는 메사돈파동 으로마약중독자수가급증하여 970년에습관성의약품관리법이제정되었다. 970 년대에는젊은나이층과연예인들사이에서대마초의흡연이급속히확산되어 976년에는대마관리법이제정되었고, 또한국내에암페타민이다량유통되어남용이확산됨에따라 980년에유해화학물질관리법과향정신성의약품관리법이제정되어강력한단속이시작되었다. 990년에들어서는다양한약물이들어왔는데맥각알칼로이드에서유해한 LD와코카인, 아편에서유해한반합성마약인헤로인등의약물들이들어오기시작했으며, 주사용진통제인날부핀이인천지역을중심으로메스암페타민의대용품으로급속히확산되어최근에는태국산메스암페타민정제인야바, 엑스터시 (MDMA), GB 등의새로운마약류가남용되기시작하였고, 펜플루라민, 펜타민, 암페프라몬등을함유하는중국산살빼는약이크게확산되었다. 2000년도에는계속적으로증가하는마약류의밀수와국내유입, 남용자의급격한증가로정부는기존의마약법, 대마관리법, 향정신성의약품관리법을통합하여마약류관리에관한법을제정하였다. 이와같이마약류의남용은과거에서부터현재까지꾸준히이루어져왔으며, 사회에큰파장을일으키고있다. 이러한마약류는사회적인문제뿐만아니라환경적으로도문제를일으킨다. 마약류의사용은주로진통및마취목적으로의료용으로사용되는경우와오락용또는행복감을느끼기위해오 남용하는경우가있다. 후자의경우엄격한규제를통해중요하게다루어지고있으나실제로환경에서는전 후자모두영향을미치는요인으로작용한다. 마약류는마약류를복용한사람들을통해마약성분또는그대사산물이배출되어폐수와함께하수로방출된다. 대부분의잔여마약물질들은하 폐수처리장에서제거되지만일부물질이부분적으로제거되거나낮은제거율을가지고있다. 마약류는실제로검출되는농도는낮으나인간건강에큰위협이될수있고, 생태계에악영향을미칠수있어환경을오염시키는새로운물질로써꾸준한관심과연구가필요한실정이다. 마약류중에서대표적인코카인과체내대사물질인 Benzoylecgonine( 그림 2-29), 엑스터시등의 60
제 2 장기술의연구개발동향 화합물은분석법이확립되어있으며 ( 그림 2-30), 국가별검출수준및순위, 여기에서역산한계절 별지역별사용량의추정과위해성에대한평가가시작되고있다 ( 표 2-3). [ 그림 2-29] Cocaine 과인체대사물인 Benzoylecgonine 의화학구조 [ 그림 2-30] 코카인대사물질인 BE 의표준물질 ( 좌 ), 하천수중의검출 ( 중, 우 ) < 표 2-3> 하수처리장별코카인및대사물질 BE 의유입농도및부하량산정 ( 예 ) 6
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 제 3 절생태독성평가기법 국내에서미량오염물질및신규오염물질등에관한연구는주로환경부국립환경과학원과보건환경연구원및식품의약안전청등에의한수계내잔류농도를조사하는모니터링위주의연구와한국환경정책평가연구원등에의한환경위해성평가및관리방안에관한연구가주를이루고있다. 이와같은연구의주요대상물질은내분비계장애물질과잔류의약물질에초점이맞추어져있으며, 주로해당수계에서의검출여부와검출농도등에대한모니터링결과가주요내용이며, 국립환경과학원의 잔류의약물질분석방법연구및실태조사 연구보고서에따르면국내물환경에서검출되는잔류의약물질중약 30여종의물질에대한노출평가가수행되었다고보고되고있다. 그러나미량오염물질이나신규오염물질의처리효율을높이기위한새로운수처리기술의개발이나기존처리장의처리방법보완 개선을통하여생태계에미치는생태독성영향을최소화하기위한연구는깊이있게다루어지고있지않은실정이다.. 잔류의약물질환경위해성평가 ( 국립환경과학원 ) 본사업은외국의의약물질환경위해성평가체계를조사하여국내에적용가능한의약물질의환경위해성평가를위한프레임워크를도출하고, 노출수준과유해성에근거한우선선위평가대상잔류의약물질을선정하는데그목적이있다. 그리고미량오염물질의생태독성과관련된연구내용으로는평가대상잔류의약물질의국내 외생태독성자료의부족한점을파악하고주요잔류의약물질의저농도만성노출생태독성시험을수행하며환경변화에따른의약물질독성영향의변화를조사하는내용이포함되었다. - 본사업에서의생태독성영향관련연구내용 평가대상잔류의약물질의국내 외생태독성자료를검토하여부족한자료파악 국제표준종및국내고유종을이용하여저농도만성노출생태독성시험수행 수소이온농도, 온도, 광조건등환경요인의의약물질독성에미치는영향조사 가. 평가대상잔류의약물질의선정 환경위해성평가대상의약물질은의약물질의예측환경농도에근거하여목록을작성하는 단계전략과의약물질의독성자료와환경거동특성 (logk ow ) 에근거하여평가대상의약물질목록을작성하는 2단계전략을통하여선정하였다. 또한생태독성영향평가대상의약물질은국내물환경중의약물질의검출농도, 검출빈도및생태독성자료에근거하여환경위해성이클것으로예상되는의약물질을선정하였다. 국내에서 62
제 2 장기술의연구개발동향 측정을시도한 30여개의물질중검출이안되거나빈도가매우낮은일부를제외한 9개의물질을대상으로순위화하여고농도, 다빈도로검출되고급성물벼룩독성값이있는의약물질을중심으로평가대상의약물질을선정하였다. 최종적으로 lincomycin, ibuprofen, acetaminophen을대상물질로선정하였으며이에대한생태독성조사연구를수행하였다. < 표 2-4> 연구대상잔류의약물질의생태독성문헌조사결과 의약물질명생물분류종명종말점독성값참고문헌 Ibuprofen 담수조류 keletonema costatum 96hr, EC 50 7. olten Lüzhøft et al., 999 담수식물 L. minor EC 50 4 Pomati et al., 2004 D. magna 48hr, EC 50 9.06 alling-ørensen et al., 998 담수무척추동물 ydra vulgaris (Cnidarian) 7d, Reproduction(budformation). vularis 7d, urvival NOEC 0 Planorbis carinatus (Mollusc) 0 2d, Growth NOEC.02 P. carinatus 2d, Growth LOEC 2.43 D. magna 2d, Reproduction NOEC 20 D. magna 48hr, LC 50 32.6 Pascoe et al., 2003 Pounds et al., 2004 an et al., 2006 D. magna 48hr, LC 50 38 anderson et al., 2003 D. magna 2d, NOEC 3 alling-ørensen et al., 998 D. magna 48hr, EC 50 0.2 Cleuvers, 2004 Acetaminophen 해수미생물 V. fischeri EC50 9. Farre et al., 200 V. fischeri 5min, EC 50 2. X. laevis 96hr, NOEC 20 육상척추동물 담수조류 담수무척추동물 담수척추동물 해수무척추동물 육상척추동물 X. laevis 96hr, EC 0 30.7 X. laevis 96hr, LC 0 50.8 X. laevis 96hr, Thoracic Edama 39.9 Richards et al., 2006 cenedesmus subspicatus 72hr, EC 50 34 enschel et al., 997 D. magna 48hr, EC 50 30. Kim et al., 2007 D. magna 48hr, LC 50 20. Kim et al., 2007 Daphnia pulex 24hr, EC 50 36 Lilius et al., 995 Brachionus calyciflorus 24hr, EC 50 5306 Calleja et al., 994 cinax proboscideus 24hr, LC 50 29.6 Calleja et al., 994 Brachydanio rerio 48hr, EC 50 378 enschel et al., 997 Pimephales promelas 96hr, LC 50 84 Brooke et al., 984 P. promelas 96hr, LC 50 84 Broderius et al., 995 treptocephalus 24hr, LC 50 29.6 proboscideu Calleja et al., 994 Artemia salina 24hr, EC 50 577 Xenopus laevis 96hr, NOEC >00 Richards et al., 2006 63
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-4> 연구대상잔류의약물질의생태독성문헌조사결과 ( 계속 ) 의약물질명생물분류종명종말점독성값참고문헌 Lincomycin 담수식물 L. gibba Chronic EC0 > L. gibba Chronic EC 50 > Brain et al., 2004 담수 D. magna 48hr, EC 50 379.4 olten Lützhøft et al., 999 무척추동물 D. magna 72hr, EC 50 379.39 Delupis et al, 992 해수 A. salina 72hr, LC 50 283. Migliore et al, 997 무척추동물 A. salina 24hr, LC 50 866 Brambilla et al., 994 저서미생물 Phaseolus vulgaris 39% reduction to leaf chlorophyll over 0.2d 00 U EPA, 200 P. vulgaris Photosynthesis over 0.25d 00 U EPA, 200 P. vulgaris 43% reduction to leaf photosynthesis over 0.92d 00 U EPA, 200 나. 잔류의약물질의생태독성평가결과 평가대상의약물질은만성적으로노출되었을때급성노출에비해물벼룩및어류에미치는독성영향이증가하였고, 번식과관련된개체수준에서의영향도비교적낮은노출수준에서관찰되었다. 또한내분비계교란지표로비텔로제닌발현정도는측정한결과 ibuprofen과 acetaminophen에노출된수컷 O. latipes( 대륙송사리 ) 에서노출농도가증가함에따라혈장비텔로제닌농도가증가하는경향을보였다. 다른내분비계교란지표인 GI 역시 ibuprofen,000ug/l에노출된수컷성어에서대조군에비해유의하게증가하였고 acetaminophen 및 lincomycin에노출된수컷성어의 GI 는농도-의존적이진않으나고농도에서대조군에비해증가하였다. < 표 2-5> 어류를대상으로한만성독성시험결과 성장단계 Egg Larvae Juvenile 종말점부화능력생존력생존력신장성장건중량 의약물질명 (ug/l) Ibuprofen Acetaminophen Lincomycin LOEC >,000 >00,000 >0,000 NOEC,000 00,000 0,000 LOEC >,000 0,000 >0,000 NOEC,000,000 0,000 LOEC,000 0,000,000 NOEC 00,000 00 LOEC - >0,000 >0,000 NOEC - 0,000 0,000 LOEC - >0,000 >0,000 NOEC - 0,000 0,000 64
제 2 장기술의연구개발동향 성장단계 생존력 종말점 수정력 의약물질명 (ug/l) Ibuprofen Acetaminophen Lincomycin LOEC 0,000 - NOEC 0,000 - LOEC >00,000 - NOEC 00 0,000 - 생식능력 부화능력 LOEC >00,000 - NOEC 00 0,000 - Adult 성장 부화시간신장건중량 LOEC 0.,000 - NOEC 0.0 0,000 - LOEC >,000 >0,000 - NOEC,000 0,000 - LOEC >,000 >0,000 - NOEC,000 0,000 - 내분비계 ELIA LOEC,000,000 - NOEC 00 00 - 교란 GI LOEC,000 >0,000 - NOEC 00 0,000 - Ibuprofen을이용하여어류에대한노출실험을한결과, 개월동안알과 larvae에서는치사율이관찰되지않았으나 juvenile에서는,000ug/l에서치사율이관찰되었다. Juvenile의생존 NOEC는 00ug/L에서관찰되었다. Acetaminophen에노출된알에서는치사율이관찰되지않았다. Juvenile에서는 00,000ug/L 노출군에서치사율이나타났으며, 생존 NOEC는 0,000ug/L인것으로나타났다. 시험농도가증가함에따라신장과습 건중량이점점감소하는경향을보였으나대조군과유의한차이는없었다. 체장과체중및상태요인에미치는영향은최대관찰농도인 00ug/L에서관찰되지않았다. Lincomycin에노출된알에서는치사율이관찰되지않았다.,000ug/L 농도에서 juvenile의생존률에유의한영향이관찰되었으나 0,000ug/L에서는유의한차이가관찰되지않았다. 노출농도가증가함에따라습중량이증가현상은대조군과유의한차이가없었다. 어류에대한잔류의약물질의내분비계교란능력을평가하기위하여 ibuprofen과 acetaminophen 에노출된수컷대륙송사리의 ELIA 분석결과, 분석시료의수가제한적이었으나노출농도가증가함에따라송사리의혈장비텔로제닌농도가증가하는경향성을관찰할수있었다 (p<0.05). 어류난황전구단백질인비텔로제닌은정상적인상태에서는암컷어류에서만분비되는단백질로서환경오염물질노출에의한내분비계교란지표로널리사용되고있다. 65
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 2. 유럽연합의프로젝트넵튠 (Project Neptune) EU에서는수처리시설에대한변화하고있는트랜드에맞추어생태독성을저감하기위한여러방향의시도를지속하고있다. 프로젝트넵튠 (Project Neptune) 은그러한시도중하나로서새로운수처리기술의개발과함께기존수처리시설의보완과최적화를통하여최종적으로생태독성을저감하기위한프로젝트이다. [ 그림 2-3] EU 의 Project Neptune(http://www.eu-neptune.org) 가. Project Neptune 의개요 폐수처리의범위는변화하고있다. 이전까지는폐수처리시설이지표수의부영양화를방지하고위생건강을확보하기위한방류직전의 end-of-pipe 처리로만간주되었다. 그러나세계적인동향뿐아니라새롭게제정되는법률이나지침 ( 예 : ater Framework Directive, FD) 등을통하여배출수의양과질적인면으로관심이증가되고있고, 위생과환경간의경계로 66
제 2 장기술의연구개발동향 서폐수처리시설이점점더중요하게인식되고있다. 그리고폐수처리시설은인간의활동을영위할수있도록환경자원 ( 식수, 영양염의재활용, 효율적인에너지자원 ) 을지속적으로제공하는매개체로그역할을수행하고있다. 이러한초점의변화는폐수처리시설배출수의질적인목표에지대한영향을미치고있다. < 표 2-6> 폐수처리리설에대한변화된관점 Existing focus: water treatment nutrient removal pathogens removal energy optimization sludge disposal New focus: water reuse nutrient recycling micropollutants and ecotoxicity removal energy production reuse of sludge and its resources 뿐만아니라프로젝트넵튠에서는기존의인프라에대한보완및업그레이드 ( 예 : 온라인센서를이용한새로운제어전략, 활성탄이나습지조정, 산화처리등을통한배출수질향상, 안전한슬러지처리및재활용등 ) 와새로운기술 ( 연료전지응용, 새로운산화처리프로세스, 슬러지로부터폴리머와인산염의생산 ) 을이용한기술적해법은현재와미래의환경기준을모두충족시킬수있게해준다. 전생애환경평가기법 (life cycle assessment, LCA) 연구에병원균이나생태독성측면을포함한다면본프로젝트는다양한기술을선택하고적합성을제안함에있어서그공통점들을개선하는데도움이될것이다. 최근대두되고있는유기독성물질에대한관심은미량오염물질과생태독성측면과관련하여수처리기술과배출수에대한검증을요구하고있다. 넵튠프로젝트는미량오염물질연구와생태독성평가에관한논의를통하여이러한요구에부응하고있다. 넵튠프로젝트를통하여유럽의전문가들이참여하여개발된-EU의에코산업에기반을둔지식들로부터유래된-수처리및수자원관리에관한기술노하우들을외국으로수출할수있을것으로기대된다. 더나아가 Project Neptune은현재직면하고있는환경문제를새로운친환경적통합솔루션을통하여 EU의지속가능한개발에크게기여할것으로판단된다. 나. ork Packages(P) 본프로젝트는모두 6 개의 work package 로구성되어있다. 6 개의 P 중에서수처리기술과연 관되어있는 P 과 P2 그리고오염과독성평가를수행하는 P3 은서로긴밀한협력관계를 구축하고있다. 67
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 [ 그림 2-32] Project Neptune 의 ork Packages P : 기존의하 폐수처리시설에서영양염 ( 오염물 ) 제거와에너지소비의최적화와슬러지처리및재이용등을통하여배출수의생태독성을저감하기위한기술개발을위한 P P2 : 오염물을제거하고생태독성을저감하기위하여폐수로부터에너지를생산, 슬러지의불활성화, 영양염과슬러지의재활용그리고새로운산화프로세서개발등과같은신기술개발을담당하는 P P3 : 연구개발된수처리프로세스, 플랜트의최적화, 수처리중오염물질제거및슬러지재이용을위해 2차슬러지의질을향상시키기위한슬러지분해과정등을평가하기위한독성평가를담당하는 P P4 : 과 2를포함하는워크패키지에서개발된기술에대한환경적인지속가능성과처리비용대비효율성등에대한평가를담당하는 P P5 : 이해관계자, 자문위원, 관계기관및정책결정자의정보와폭넓은참여를위한홍보및보급활동을담당하는 P P6 : 프로젝트전체를조율하고관리하는 P 다. 타프로젝트와의연계 Project Jeptune 과 Project Innowatech 는모두산업폐수와도시하수처리를위한 R&D 개발과연관 되어있는대부분의문제점들을함께다루고있다. 그리고이러한 R&D 는실현가능하고지속가 68
제 2 장기술의연구개발동향 능한기술적 방법적해결방안모색에초점이맞춰져있다. 따라서, 두프로젝트사이의긴밀한협력은유사한연구활동이나중복된연구활동을피하기위해서, 관심있는연구자들이나최종사용자혹은기타이해관계자들에게연구의결과를보급하기위해서반드시필요한사항이다. 또한한쪽의프로젝트에서개발된혁신은다른한쪽의프로젝트를수행함에도큰도움이될것이다. [ 그림 2-33] Neptune Project 와 *Innowatch Project 의연계 Innowatch Project : innovative and integrated technologies for the treatment of industrial wastewater, 폐수처리를위한혁신적인기술개발을목표로넵튠프로젝트와상호보완적인관계에있는프로젝트 이와같은전제하에서두프로젝트간의협력관계를구현하기위하여다음과같은사항이공동으로합의되었다. 첫째, Project Neptune의대표자 ( 또는그대리인 ) 는 Innowatech의주요회의 ( 킥오프미팅, 중간및최종보고회등 ) 에참여하여야한다. 또한가능하면이러한회의는공동으로개최하며, 컨퍼런스나워크샵도공동으로구성할수있다. 둘째, 두프로젝트에서동일하게 P4는전생애환경평가기법 (LCA) 에기반하여야하며동일한목표를설정해야한다. 그리고두프로젝트에서도출된결과의일반화를위해같은처리방법, 같은 LCA models 또는 tools을이용하기위한긴밀한협력관계를두프로젝트의 P4 책임자가서로구축하고있어야한다. 69
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 두프로젝트수행에따른결과를설명하고전파하기위한홍보활동을위해전용웹사이트가구축되었다. 두웹사이트는프로젝트의결과뿐아니라폐수처리와관련하여지속적인연구개발을전파하고활용할수있도록영구적인웹사이트로구축이되었다. 프로젝트를통하여개발된혁신과최적공정은본웹사이트를통하여관심분야에활용될수있다. 3. Project Neptune 에서의생태독성관련연구사례 : 오존산화처리에대한생태독성학적평가를위한 in vivo 테스트 하수처리플랜트에서미량오염물질을제거하기위한고도수치리방법으로서적용할수있는오존처리기법에대하여평가하였다. 고도수처리방법으로서오존처리에대한평가를위해서는광범위한화학적분석기법이외에도생태독성학적평가가필수적으로수행되어야한다. 미량오염물질과산화처리과정에서발생하는부산물이환경에대하여이로울지유해할지에대한종합적인평가를위해서는생물을장시간노출시켜통합적인독성영향에대하여검증하는단계는반드시수행되어야한다 (Magdeburg et al., 202). 본실험에서는하 폐수의고도산화처리로서오존처리에대하여생태독성을평가하기위하여다음과같은테스트방법을이용하였다. 내분비계장애물질에대한생태독성평가방법으로는무지개송어를이용한초기발생단계독성평가 (early life stage toxicity test, ELT), 물달팽이 Potamopyrgus antipodarum의번식시험을이용하였고, 퇴적물에대한생태독성평가방법으로깔다구독성을평가하기위하여 Chrionomus riparius를이용하였고실지렁이독성을평가하기위하여 Lumbriculus variegatus를이용하였다. 그리고식물에대한독성을평가하기위하여좀개구리밥 Lemna minor를이용하였고물벼룩독성평가를위하여 Daphnia magna를이용하였다. 평가를위하여연속적인수처리공정중에서각기다른세지점 ( 최종침전지후, 오존처리후, 모래여과후 ) 에서처리수또는퇴적물을확보하였다. [ 그림 2-34] 시료채취지점. F, after final sedimentation; O, ozonation; O, ozonation and sand filtration 차생산자에대한독성평가는좀개구리밥을이용하여수행되었다. 7 일동안각시료에노출시 킨좀개구리밥은 F 시료에서 3.9%, O 시료에서 6.2% 그리고 O 시료에서 7.8% 의성장저해영 향이나타났다. 70
제 2 장기술의연구개발동향 [ 그림 2-35] 수처리공정단계별처리수에대한좀개구리밥의성장저해 (F, after final sedimentation; O, ozonation; O, ozonation and sand filtration) 깔다구에대한생태독성은다음그림에서보는것과같이 F 시료와 O 시료에서동일하게 % 의치사율이나타났으나대조군 (control) 과 O 시료에서는각각 3.0% 와 6.0% 의치사율이나타났다. 그리고암컷과수컷간의 emergency time을비교해본결과암컷깔다구가모든시료및대조군에대해서뒤늦게 emergency time이관찰되었다. 그중 O 시료에서의암 수컷간의 emergency time의차이는 0.85일이나벌어지는것으로나타났다. [ 그림 2-36] 깔다구 Chronomus riparius 의치사율 (A), 성에따른 EmT50 의시간편차 (B), main emergence 의시간 (C, control; F, after final sedimentation; O, ozonation; O, ozonation and sand filtration) 실지렁이 Lubriculus variegatus를 28일동안각각의시료에노출시킨결과는아래그림과같다. 대조군에비하여모든처리수에노출시킨실지렁이의개체수와생체량이감소하는것으로나타났고오존처리수에노출시킨실지렁이군에서통계적으로가장큰감소폭이나타났다. 오존처리수에노출시킨실지렁이군에서의생체량은다른실험군에비하여두배이상의생체량감소를보 7
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 였다 (F, 5.8%; O, 43.5%; O, 20.5%). 또한개체당무게도오존처리수에노출시킨실험군에서가 장가벼운것으로조사되었다. [ 그림 2-37] 실지렁이 Lubriculus variegatus. A, 개체수 ; B, 대조군대비생체량감소량 ; C, 개체당무게 (C, control; F, after final sedimentation; O, ozonation; O, ozonation and sand filtration) 물벼룩을각처리수에노출시킨결과생존률은아래그림과같다. F 처리수에서는 76% 물벼룩 이생존하였고 O 처리수에노출시킨물벼룩은 72% 가생존하였다. [ 그림 2-38] Daphnia magna 생존율 (C, control; F, after final sedimentation; O, ozonation; O, ozonation and sand filtration) 이와같이생물에대한배터리테스트결과로미루어볼때미량오염물질의분해를촉진하기위한오존처리가생태독성을전반적으로감소시키는것으로볼수없다. 이는수처리플랜트에서오존처리로인하여산화과정에서발생할수있는유독부산물에의한마스킹효과로볼수있을것이다. 오존처리이후에모래여과처리과정을추가적으로거친처리수에서의배터리테스트에서독성의감소가관찰되긴하였으나그또한완전히독성이제거되었다고보기어려운결과이 72
제 2 장기술의연구개발동향 다. 즉, 오존처리는미량오염물질을분해하는유익한효과가있지만그로인하여생태독성이저감되지는않을수있으며, 오존처리로인한생태독성증가현상을감쇄시키기위한추가적인처리 ( 모래여과같은 ) 가필요할수있다. 그리고실험의결과에서독성에가장민감하게반응한생물은실지렁이 L. variegatus인것으로조사되었으며수처리과정에따른생태독성변화를평가하기위하여가장적합한생물중하나인것으로나타났다. 깔다구를이용한생태독성실험의경우에독성시험의종말점에서의결과만으로는생태독성을종합적으로평가하기에충분하지않은것으로나타났으며, emergence time의성별간의차이등과같은추가적인실험결과가생태독성을종합적으로평가하는데유용한것으로조사되었다. 4. 혼합물질및복합독성연구특정물질이환경중으로노출될때개별적인배출경로를통하여단일물질이배출된다하더라도환경중의매체에는그외의수많은물질들과함께혼합된상태로존재하게된다. 그러므로생태계내에서인간과기타생물들은다양한물질들이혼합되어나타낼수있는복합적인영향을끊임없이받으며살아가게된다. 또한각각의개별물질들이독성을발현하는농도이하로존재한다하더라도여러가지다른물질과혼합되어존재할경우에는보다심각한독성을나타낼수있다는연구가지속적으로보고되고있다. 미국의경우에는 EPA에서혼합물의위해성평가지침을마련하여혼합물질에의한복합독성을관리하고있으며, 유럽에서도이와유사하게복합독성을관리하기위한정책적방안을구상중인것으로알려져있다. 유해물질이자연계에서혼합되어나타나는경우는단일한사용자나배출구를통해서처음부터혼합물의형태로수계로배출되는경우와각각다른사용자나배출구를통해배출된유해물질이수계에노출된후혼합되는경우를들수있다. 현재까지의혼합물질에관한생태독성측면의위해성평가나규제방안은주로전자의경우에초점이맞추어져있다. 그러나각각의유해물질이수계에노출된후의복합독성이발현되는상황에대한연구와적절한규제방안도마련되어야할것이다. 이를위해서는국내에서빈번하게검출되는주요미량오염물질목록과개별생태독성값을토대로여러가지미량오염물질이수계에서혼합되었을때발현될수있는복합독성값을예측할수있는기법을개발하는연구가필요할것으로사료된다. 73
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 2-7> 국외혼합물질복합독성평가사례 연구자대상물질대상매체실험생물 Faust et al., 200 s-triazine 수질 Algae V.J. Feron 2002 nitrogen dioxide, sulfur dioxide, ammonia 수질 ( 음용수 ) Rat antifouling biocides(irgarol 05, Fernández et al., 2002 dichlofluanid, chlorothalonil, TCMTB, 수질 Bacteria, Algae, Daphnia diuron, TBT, ea nine 2) Linda K. Teuschler, 2007 petroleum hydrocabons 대기수질 ( 지하수 ) cadmium, Martin et al., 2009 chlorpyrifos, diuron, nickel, 대기 prochloraz alazar-coria et al., 200 PAs 퇴적물 Liesbeth et al., 200 POPs 수질 PBDE ( 해수 ) Cyproterone acetate, Gerald et al., 200 7th-Ethinylestradiol, 수질 Bisphenol A, ( 해수 ) Triclocarban Ammonia enrik et al., 20 Bisphenol A 수질 ( 음용수 ) Rat 꼬마선충 (Nematode caenorhabditis elegans) Fish (Mugil curema, Bagre panamiensis) Fish Fish (zebrafish) Mice Laender et al., 20 PAs 수질 ( 해수 ) Fish 혼합물질에의한복합독성발현에관한연구를하기위해서는전제조건이필요하다. 일반적으로생태계내에는수많은혼합물들이존재하며각각의혼합물들은작용기전에유사한물질과작용기전이전혀다른물질이함께섞여서존재하게된다. 그러므로작용기전의유사성혹은상이성을완전히배제하고연구대상수계에서검출되는모든물질또는독성발현물질들에대한복합독성발현여부와독성발현농도를밝히는데목적을두어야할것이다. 이때각각의개별물질이배출되어하천및호수에서혼합되어복합독성을발현하는현상을정책적으로규제하기위해서는각개별물질의현장검출농도구간에서는주목할만한독성이발현되지않지만여러물질들이현장에서의검출농도구간내에서혼합되었을때독성의상승작용과제도적규제값이상의독성이발현되어야한다는개념에서의접근이필요하다. 74
제 2 장기술의연구개발동향 < 표 2-8> Faust 가실험에사용한트리아진계제초제의개별독성값 Faust 등 (200) 은수계를오염시키고미세조류나기타다른 차생산자들에대해높은독성을유발하는것으로알려진트리아진계제초제에관한혼합독성을모델링을통하여예측하는연구를수행하였다. 그는 8가지의각기다른트리아진계제초제에대하여각각의생태독성을 EC50과 NOEC 값으로정량화하였으며그결과는위의표와같다. 그후, 각각의트리아진계제초제를두가지의서로다른혼합비율로혼합한후미세조류의성장억제실험을통하여생태독성값을도출하고, 동시에 regression model 기법을이용하여트리아진계제초제를혼합한후의독성값을예측하였다. 그는실제실험으로획득한생태독성값과모델링기법을이용하여예측한독성값을서로비교하는분석을수행하였다. 75
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 [ 그림 2-39] 트리아진계제초제의개별생태독성값과혼합물의복합독성실측값및예측값 그결과실제실험적으로측정된생태독성값이 IA(independent action) 방식으로예측된생태독성값과는큰차이를보였으나 CA(concentration addition) 방식으로예측된생태독성값과거의일치하는독성값을보였다고보고하였다. 실험에사용한각각의트리아진계제초제는개별적으로모두생태독성값이 NOEC의범위이내였다. 76
제 2 장기술의연구개발동향 5. PPCPs 의생태독성에관한연구일반적으로알려진생활유래미량오염물질중인체및동물용의약품 (pharmaceuticals) 과화장품등과같은일용품 (personal care products) 을총칭하여 PPCPs라한다. 2004년에인도와파키스탄등지에서진통소염제로흔히이용되는디클로페낙에의한심각한오염이보고 (Oaks et al., 2004) 되는등최근에 PPCPs의수계유입에의한위험성이전세계적으로부각되고있는실정이다. 이러한이유때문에외국의많은나라에서 PPCPs에관한연구가수행되고이물질들에의한생태독성현상에대한연구도많이수행되었고, 현시점에도많은연구자들에의해다양한연구가진행중에있다. 일찍이국외의연구진들에의하여 PPCPs의생태독성에관한연구가다수진행되었다. PPCPs의생태독성을평가하기위하여 OECD, EPA와 IO 등의기준에의하여생태독성평가가진행되었으며, 다양한생물군집을이용하여생태독성을평가한결과미세조류가 PPCPs에대하여가장민감한독성영향을나타내는것으로조사되었으며어류는 PPCPs의독성영향이상대적으로민감하지않은것으로나타났다 (ebb, 200). 대표적인예로 diclofenac에대한생태독성은 00mgL - 의농도이하에서도나타나며, 물벼룩에대한 EC50(96h) 이 22.43mgL - 로나타나고미세조류는그보다낮은농도인 4.5mgL - 인것으로평가되어물벼룩보다 diclofenac의독성에민감하게반응하는것으로조사되었다 (Fent et al., 2006). 그러나이러한일반론적인결과는 PPCPs의다양한독성영향기작을모두설명하기에는충분치않다. [ 그림 2-40] 24 가지 PPCPs 에대한급성독성과 0 가지 PPCPs 에대한만성독성 77
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 많은생물이오랜기간또는생활사전체에걸쳐수계로유출된 PPCPs에노출되어살아가게된다. 그러므로잔류의약물질등에의한생태독성영향을파악하는연구는매우중요하다할수있다. 그러나국내 외를막론하고미량오염물질에대한만성독성평가결과는급성독성평가에대한자료보다그결과자료가많지않다. < 표 2-9> PPCPs 의물벼룩 (Daphnia magna, Ceridaphnia dubia) 급성독성 (48h) 과만성독성 (2days) 값비교 PPCPs Acute(mg/L) Chronic(mg/L) Ratio Acetylsalicylic acid 293..4 924 alicylic acid 03.7 3.3 77 Clofibrate 28.2 0.0 2820 Naproxen 66.4 0.33 20 Naproxen Na 43.6 0.68 64 78
제 3 장 정책및제도동향 제 절국내정책및제도현황 제 2 절국외정책및제도현황
제 3 장정책및제도동향 제 3 장정책및제도동향 제 절국내정책및제도현황 국내수질관련기준은공공수역의적정한수환경유지를위한수질환경기준 ( 현수질및수생태계환경기준 ), 수돗물등사람이먹는음용수에대한기준으로먹는물수질기준이있고, 수질및수생태계환경기준또는먹는물수질기준을달성하기위한규제기준으로폐수배출허용기준및방류수수질기준이있다. 또한, 독성, 잔류성, 생물농축성및장거리이동성등의특징을지니고있어사람과생태계를위태롭게하는물질인잔류성유기오염물질 (POPs, Persistent Organic Pollutants) 에대해서도모니터링및배출규제를하고있다.. 국내수계미량오염물질관리정책 가. 규제확대및강화 () 수질환경기준국민의건강을보호하고쾌적한환경을조성하기위한행정적인정책목표, 미래지향적정책목표이며또한간접적규제기능을하는것을목표로한다. - 행정상목표 : 공공수역의적정한수환경유지를위한각종시책의목표 - 미래지향적목표 : 미래에도현재의상황보다더오염되지않도록하는목표 - 간접적규제기능 : 환경기준미달성시각종수질관리를실시토록유도목표준거치 ( 準據値, criteria) 는자연생태계나인간건강에절대적으로유해하지않은안전한수질을보장할수있는수준으로, 이상적인수질상태를나타내며, 환경정책기본법상의수질및수생태계환경기준 ( 하천, 호소 ) 이이에해당된다. 기준 ( 基準, standard) 은행정적목표로서기준설정은국가나지방단체에서최대한의자연생태나인간건강의위해성을배제하기위한수단으로용수이용목적, 이수목적별준거치및수질보전계획등을고려하여수계별로설정하고있다. 8
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 수질환경기준의설정단계는다음과같다. - 수질관련기초자료및수질오염원분석을통한수질오염상황및전망분석 - 자연생태계나인간건강에대한위해성평가 - 자연생태계나인간건강에유해하지않은수질기준 (criteria) 설정 - 용수이용목적등을고려한수질기준 (standard) 설정수질환경기준은 963년공해방지법을시작으로아래와같은변천사를거쳐오고있다. ( 공해방지법, 963-977) 963년에공해방지법이제정되면서오늘날의수질규제기준으로서의의미를가지는공해안전기준만제정 따라서공해방지법시기에는하천과호소에대한수질환경기준은제정되지않았음 ( 환경보전법, 977-98) 970년대이후중화학공업정책추진으로각종환경오염으로인한국민의보건위생상의위해를방지하고환경의보전을위해제정 환경보전법제4조에는쾌적한환경을보전하고환경오염으로부터국민의건강을보호하기위해환경기준을설정토록하였고수질환경기준은인체건강에관한기준과생활환경의보전에관한기준으로분류하여설정 전반기에는생활환경에대하여하천과호소를갑수역 ~ 정수역으로구분하고상수원수 급 ~3 급, 공업용수, 농업용수, 수영용수로구분함. 항목은 p, BOD, DO, 대장균의 4개항목 후반기에는하천에대하여생활환경항목으로 6개항목 (p, BOD, COD,, DO, 대장균군 ) 적용하고하천을 등급 ~5등급으로구분 ( 환경정책기본법, 99~2006) ( 생활환경기준 6개항목 ) p, BOD, COD,, DO, 대장균 ( 사람의건강보호항목 9개항목 ) 카드뮴, 비소, 시안, 수은, 유기인, 폴리클로리네이티드비페닐 (PCB), 납, 6가크롬, 음이온계면활성제 ( 환경정책기존법, 2007~ 현재 ) ( 생활환경기준 7개항목 ) p, BOD, COD,, DO, T-P, 대장균 ( 사람의건강보호기준 7개항목 ) 카드뮴, 비소, 시안, 수은, 유기인, 폴리클로리네이티드비페닐 (PCB), 납, 6가크롬, 음이온계면활성제, 사염화탄소,,2-디클로로에탄, 테트라클로로에틸렌 (PCE), 디클로로메탄, 벤젠, 클로로포름, 디에틸헥실프탈레이트 (DEP), 안티몬 82
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-> 2000 년이후추가된수질환경기준항목및기준 구분항목기준 (mg/l) 음이온계면활성제 (AB) 사염화탄소 0.5 이하 0.004 이하,2- 디클로로에탄 0.03 이하 수질환경기준 테트라클로로에틸렌 (PCE) 디클로로메탄벤젠클로로포름디에틸헥실프탈레이트 (DEP) 안티몬 0.04 이하 0.02 이하 0.0 이하 0.08 이하 0.008 이하 0.02 이하 (2) 수질오염물질 특정수질유해물질지정및배출허용기준설정 수질오염물질 특정수질유해물질은수질오염의원인이되는물질을수질오염물질로지정 관리하여수질및수생태계의오염이나훼손을억제하고적정하게관리 보전하는것을목적으로하고있다. 이는공공수역물환경에최소한의영향을미치도록지역 ( 청정, 가, 나, 특례 ) 에따라배출허용기준설정을하고있다. 특히미량으로도인체및수생태계에위해를줄우려가있는물질은특정수질유해물질로지정하여엄격히관리하고있으며, 상수원보호구역의상류지역, 특별대책지역등에서는배출시설의입지를금지하여사고에따른공공수역유입을사전예방하는것을목적으로한다. 관련법령으로는 수질및수생태계에관한법률 이있으며, 그주요세부내용은다음과같다. ( 법제2조제7호 ) 수질오염물질이란수질오염의요인이되는물질로서환경부령이정하는것을말한다 ( 시행규칙별표 2) ( 법제2조제8호 ) 특정수질유해물질이란사람의건강, 재산이나동 식물의생육에직접또는간접으로위해를줄우려가있는수질오염물질로서환경부령이정하는것을말한다 ( 시행규칙별표 3) ( 법제32조제항 ) 폐수배출시설에서배출되는수질오염물질의배출허용기준은환경부령으로정한다. ( 시행규칙별표 3) 수질정책은 2000 년을시작으로지속적으로강화되고있는추세이며, 현재까지추진내용은다 음과같다. 83
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 - 특정수질유해물질배출시설종합관리대책수립 (2000.6) 2006년까지특정수질유해물질을선진국수준으로확대 검토하고배출허용기준마련을위하여연차적인조사 평가실시계획 - 물환경기본계획 수립 (2006~205) 위해성, 수계배출여부등을평가하여특정수질유해물질항목수를 EU 수준으로확대지정 관리 확대지정계획 : (2005)7종 (200)25종 (205)35종 - 특정수질유해물질확대지정및배출허용기준설정을위한연구용역추진 (2000.7 ~ 20.) 국내미규제유해화학물질중 우선조사대상물질 선정 조사 ( 총 66개물질조사완료 ) - 수질오염물질 특정수질유해물질지정확대및배출허용기준설정 2000년이후세차례에걸쳐시행규칙을개정하여수질오염물질총 48종지정 ( 특정수질유해물질 25종 ) 00 년이전 '06.2 '08.0 '0.0 수질오염물질 39종 (27종) 4종 (29종) 47종 (34종) 48종 (4종) 특정수질유해물질 7종 (2종) 9종 (4종) 24종 (9종) 25종 (24종) * ( ) 배출허용기준이설정된물질항목개수 < 표 3-2> 2000 년이후추가된수질오염물질, 특정수질유해물질항목및배출허용기준 구분 내 용 06년 :,2-디클로로에탄, 클로로포름등 2종 신규지정 (8) 08년 :,4-다이옥산, 디에틸헥실프탈레이트 (DEP), 염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름등 5종 0년 : 아크릴아미드 종 06년 : 벤젠, 디클로로메탄등 2종특정수질 08년 : 셀레늄및그화합물, 사염화탄소,,-디클로로에틸렌,,2-디클로로에탄, 유해물질기준클로로폼등 5종신설 (2) 0년 :,4-다이옥산, 디에틸헥실프탈레이트 (DEP), 염화비닐, 아크릴로니트릴, 브로모포름등 5종 기준강화 (2) 06년 : 비소, 납등 2종 신규일반수질지정 () 08년 : 퍼클로레이트 종 오염물질기준신설 (2) 0년 : 니켈, 바륨 2종 84
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-3> 특정수질유해물질항목및배출허용기준현황 순번 특정수질유해물질항목배출허용기준 (mg/l) 배출허용기준조정 (mg/l) 비고 구리및그화합물 항목개정청정가나특례개정청정가나특례개정 0.5 3 3 5 시안화합물 0.2 99.2.2 6 유기인화합물 0.2 7 6가크롬화합물 0. 0.5 0.5 8 카드뮴및그화합물 0.02 0. 0. 9 테트라클로로에틸렌 0.02 0. 0. 0 트리클로로에틸렌 0.06 0.3 0.3 페놀류 3 5 2 폴리크로리네이티드비페닐 불검출 0.003 0.003 99.2.2 3 2006.3 2 납및그화합물 0.2 0. 0.5 3 비소및그화합물 0. 0.5 0.5 0.05 0.25 4 수은및그화합물불검출 0.005 0.005 0.00 0.005 2006.3 3 셀레늄및그화합물 0. 2008.0.29 4 벤젠 0.0 0. 0. 2006..2 5 사염화탄소 999.8.9 0.004 0.04 0.04 2008.0.29 6 디클로로메탄 0.02 0.2 0.2 2006..2 7,- 디클로로에틸렌 0.03 0.3 0.3 2008.0.29 8,2-디클로로에탄 0.03 0.3 0.3 2008.0.29 2006..2 9 클로로폼 0.08 0.8 0.8 2008.0.29 20,4-다이옥산 0.05 4.0 4.0 2 비스 (2-에틸헥실 ) 프탈레이트 0.02 0.8 (0.2) 0.8 22 염화비닐 0.0.0 (0.5).0 2008.0.29 23 아크릴로니트릴 0.0.0 (0.2).0 24 브로모포름 0.03 0.3 0.3 25 아크릴아미드 미설정 200.0. 청정기준 => 먹는물기준 2006..2 강화 청정기준 => 먹는물기준 20..부터시행 20.. 부터 시행 20..부터시행 20..부터 시행 20..부터 시행 202년 월부터시행, 괄호 () 안은 204년부터시행 그리고, 202년현재연구조사결과에따라나프탈렌, 포름알데히드, 에피클로로히드린, 톨루엔, 자일렌에대한수질오염물질및특정수질유해물질지정및배출허용기준설정입법추진을진행중에있다. (3) 잔류성유기오염물질독성, 잔류성, 생물농축성및장거리이동성등의특징을지니고있어사람과생태계를위태롭게하는물질인잔류성유기오염물질 (POPs, Persistent Organic Pollutants) 은주로유기염소계농약류, 산업용절연유, 소각시설의비의도적인부산물등으로수십년이상황경중으로배출되어왔다. 환경중으로배출된잔류성유기오염물질은물리 화학적특성때문에대기 물 토양 퇴적물에오랫동안잔류하거나이동하여지구어디에서나존재할수있다. 이런물질때문에생태계와인간에 85
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 피해를주는사례가발생하기시작하자 972년스톡홀름에서유엔인간환경회의를개최하여인간환경의보전과향상에대한공동인식과일반원칙을천명하였고, 국제환경문제를효과적으로대처하기위한방안마련을위해논의하기시작하였다. 이에따라 200년 5월에스톡홀름협약이공식채택되어 2004년 5월발효되었으며, 우리나라는 2007년 월에공식가입하였다. 우리나라는스톡홀름협약을이행하기위해서 2007년 월 잔류성유기오염물질관리법 을제정 공포하였고, 같은법 조및시행규칙 4조에따라 2008년 월부터환경중잔류성유기오염물질의오염실태를파악하기위하여측정망설치 운영을시작하였다. 202년현재 잔류성유기오염물질관리법 상규정되어있는잔류성유기오염물질은 < 표 3-4> 와같이총 22종으로규정되어있고잔류성유기오염물질의배출허용기준은 < 표 3-5> 와같다. < 표 3-4> 잔류성유기오염물질. 알드린 (Aldrin) 2. 엔드린 (Endrin) 3. 디엘드린 (Dieldrin) 4. 톡사펜 (Toxaphene) 5. 클로르데인 (Chlordane) 6. 헵타클로르 (eptachlor) 7. 미렉스 (Mirex) 8. 헥사클로로벤젠 (exachlorobenzene) 9. 폴리클로리네이티드비페닐 (Polychlorinated biphenyls, PCBs) 0. 디디티 (,,-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl)ethane, DDT). 다이옥신 (Polychlorinated dibenzo-p-dioxins, PCDD) 2. 푸란 (Polychlorinated dibenzofurans, PCDF) 3. 클로르데칸 (Chlordecone) 4. 린단 (Lindane) 5. 알파헥사클로로사이클로헥산 (Alpha hexachlorocyclohexane) 6. 베타헥사클로로사이클로헥산 (Beta hexachlorocycloexane) 7. 테트라브로모디페닐에테르와펜타브로모디페닐에테르 (Tetrabromodiphenyl ether and pentabromodiphenyl ether) 8. 헥사브로모디페닐에테르와헵타브로모디페닐에테르 (exabromodiphenyl ether and heptabromodiphenyl ether) 9. 헥사브로모비페닐 (exabromobiphenyl) 20. 펜타클로로벤젠 (Pentachlorobenzene, PeCB) 2. 과불화옥탄술폰산 (Perfluorooctane sulfonic acid, PFO), 그염류와과불화옥탄술포닐플로라이드 (Perfluorooctane sulfonyl fluoride, PFO-F) 22. 그밖에스톡홀름협약에등재된물질중환경부장관이관계중앙행정기관의장과협의하여고시하는물질 86
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-5> 잔류성유기오염물질배출허용기준. 제철및제강시설, 알루미늄제조시설 폐수로배출되는다이옥신배출허용기준 : 0pg-TEQ/L 2. 동 ( 銅 ) 제조시설및시멘트제조시설 폐수로배출되는다이옥신배출허용기준 : 0pg-TEQ/L 3. 석유화학계기초화학물질제조시설에서폐수로배출되는다이옥신의배출허용기준 ( 단위 : pg-teq/l) 대상시설 신설시설 기존시설 2009... 부터 202.2.3. 까지 203... 이후 이염화에틸렌 염화비닐제조시설 50 300 50 비고. 배출허용기준은국제독성등가환산계수 (I-TEF) 로환산한농도를말하며, 다이옥신이폐수로배출되는경우에만적용한다. 2. 신설시설 이란 2008년 월 27일이후 수질및수생태계보전에관한법률 에따라배출시설의허가또는변경허가, 변경신고 ( 증설, 배출시설또는방지시설변경의경우만해당한다 ) 를받은시설을말한다. 3. 소각시설나. 폐수로배출되는다이옥신배출허용기준 : 0pg-TEQ/L 4. 공통사항가. 국제독성등가환산계수 (I-TEF) 로환산한농도 (TEQ) 는푸란을포함한농도를말한다. 나. 폐수로배출되는다이옥신의측정은배출된다이옥신이방지시설에서처리된후최종방류구에서부지경계선외부로배출되는지점까지의구간에서측정한다. 잔류성유기오염물질에대한측정주기는폐수에대해서는 2개월마다 회측정해야하지만이염화에틸렌 염화비닐제조시설은 6개월에 회이상측정해야한다. 또한 잔류성유기오염물질측정망설치운영계획, 환경부고시제 20-3호에따른수질및퇴적물측정망의선정조건은다음과같다. - 4대강수계를중심으로상류, 중류, 하류대표지점선정 상류는배경농도를평가할수있는지점선정 중류는주요배출원이입지해있어오염우려가있는지점선정 하류는오염축적도파악을위한하구언을선정 - 주요배출원주변하천을포함하여오염이우려되는지류및지류의영향을받는본류지점을선정 - 퇴적물은수질지점과중복되게선정하며습지도지점으로선정 87
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 수질측정망의경우년 2회봄 (4~5월) 과가을 (0~월) 에측정하도록규정되어있고, 조사항목은농약류 (9종) : 알드린, 엔드린, 디엘드린, 톡사펜, 헵타클로르, 미렉스, 클로르데인, 헥사클로르벤젠, 디디티, 산업용 (종) : 폴리클로리네이티드비페닐, 공정부산물 (4종) : 다이옥신, 퓨란, 폴리클로리네이티드비페닐, 헥사클로르벤젠의총 4종이다. 수질측정망조사대상은 36개지점으로세부지점은 < 그림 3-> 과 < 표 3-6> 에나타나있다. [ 그림 3-] 수질및퇴적물측정망지점도 ( 잔류성유기오염물질측정망 ) 88
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-6> 수질및퇴적물측정망세부지점 ( 잔류성유기오염물질 ) 수계 명칭 용도 위 치 수질퇴적물분류번호분류번호 의암댐 호소수 강원도춘천시신동면의암리 ( 신연교 ) -P-0 -PD-0 충주댐 호소수 충북충주시종민동 ( 댐앞 ) -P-02 -PD-02 팔당댐 호소수 경기도남양주시조안면능내리 ( 댐앞 ) -P-03 -PD-03 한 한강대교 하천수 서울동작구본동 ( 한강대교 ) -P-04 -PD-04 강 행주대교 하천수 경기도고양시덕양구행주외동 ( 행주대교 ) -P-05 -PD-05 임진강하구언 하천수 경기도파주군탄현면낙하리 -P-06 -PD-06 섬강하류 하천수 경기도여주군강천면부평리 ( 섬강교 ) -P-07 -PD-07 한강하구언 하천수 경기도김포시하성면 -P-08 -PD-08 안동댐 호소수 경북안동시성곡동 ( 댐앞 ) N-P-0 N-PD-0 금호강 하천수 대구시달서구파호동 ( 강창교 ) N-P-02 N-PD-03 왜관대교 하천수 경북칠곡군왜관읍 ( 왜관대교 ) N-P-03 N-PD-08 낙 고령교 하천수 경북고령군성산면삼대리 ( 고령교 ) N-P-04 N-PD-09 동 물금취수장 하천수 경남양산시물금읍물금리 ( 물금취수장 ) N-P-05 N-PD-04 강 낙동강하구언 하천수 부산사하구하단동 ( 방조제앞 ) N-P-06 N-PD-05 상주 하천수 경북상주시낙동면낙동리 ( 낙단교 ) N-P-07 N-PD-02 남강하류 하천수 경남의령군지정면마산리 ( 송도교 ) N-P-08 N-PD-06 서낙동강하구언 하천수 부산강서구강동동강동교 N-P-09 N-PD-07 대청댐 호소수 대전시동구추동취수탑 K-P-0 K-PD-0 미호천하천수충북청원군강외면궁평리 ( 미호천교 ) K-P-02 K-PD-02 금금강교하천수충남공주시금성동 ( 금강교 ) K-P-03 K-PD-05 강금강하구언하천수충남서천군마서면당선리 ( 방조제앞 ) K-P-04 K-PD-03 갑천하류 하천수 대전유성구구즉동신구교 K-P-05 K-PD-04 담양댐 호소수 전남담양군금성면대성리 ( 댐앞 ) Y-P-0 Y-PD-0 영영산호호소수전남목포시옥암동 ( 방조제앞 ) Y-P-02 Y-PD-02 산나주교하천수전남나주시삼도동 ( 나주교 ) Y-P-03 Y-PD-03 강 서창교 하천수 광주시서구서창동 ( 서창교 ) Y-P-04 Y-PD-04 양양남대천 하천수 강원도양양군양양읍남문리 ( 양양교 ) Z-P-0 Z-PD-09 강릉남대천 하천수 강원도강릉시내곡동 ( 내곡교 ) Z-P-02 Z-PD-0 안성천하구언 하천수 경기도평택시현덕면권관 2리아산호 ( 방조제앞 ) Z-P-03 Z-PD-02 삽교천하구언 하천수 충남아산시인주면문방리 ( 방조제 ) Z-P-04 Z-PD-03 기 형산강하구언 하천수 포항시남구송도동섬안대교 Z-P-05 Z-PD-04 타 태화강하구언 하천수 울산남구삼산동학성교 Z-P-06 Z-PD-05 섬진강하구언 하천수 경남하동군금성면고포리포구 Z-P-07 Z-PD-06 마산만 하천수 경남사천시축동면 ( 가산교 ) Z-P-08 Z-PD-0 우포습지 습지 경남창녕군이방면, 대합면, 유어면 Z-P-09 Z-PD-07 주남저수지 습지 경남창원시동읍죽동 산남리일원 Z-P-0 Z-PD-08 89
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 나. 배출원규제정책 : 직접방류, 간접방류, 폐종, 하종 우리나라의수질오염물질에대한배출원규제의목표는 < 그림 3-2> 에서나타난바와같이사람또는수생태계에대하여공공수역의수질및안전성확보에있다. 규제의대상이되는오염원은크게점오염원과비점오염원이있고점오염원으로는크게산업폐수, 생활오수, 축산폐수, 분뇨등이있다. [ 그림 3-2] 수질환경기준과배출허용기준 점오염원중미량유해물질의배출원이되는산업폐수에대한규제기준은개별사업장에적용 하는폐수배출허용기준과폐수배출업소로부터배출되는폐수를모아서처리하는폐수종말처리시 설에대한폐수종말처리시설의방류수수질기준으로구분할수있다. [ 그림 3-3] 배출규제방식에따른기준 90
제 3 장정책및제도동향 다. 수계관리정책 ( 주요모니터링프로그램 ) 우리나라에서시행하고있는수계관리를위한주요모니터링프로그램현황은 < 그림 3-4> 와같고그중미량유해물질에대한항목을모니터링하는경우는다음과같다. - 수질측정망운영 - 먹는물수질관리대상에대한상수원수수질검사 - 수질환경기준확대를위한연구사업에서의주요수계지점의미규제항목에대한연차별모니터링 - 수질오염물질 ( 특정수질유해물질 ) 확대및배출허용기준설정을위한연구사업에서의공단천, 종말처리시설및폐수배출업소에대한모니터링 - 기타 물환경관련모니터링 환경부 국립환경과학원 지하수 하천 호소 ( 공공수역 ) 먹는물배출시설수생태계퇴적물 자동수질총량상수원 TM 시범단계 [ 그림 3-4] 물관련모니터링현황 () 수질측정망운영하천 호소등공공수역의수질및수생태계의실태를파악하기위해운영하는수질측정망의설치, 운영, 관리에필요한전반적사항을정하는것을목적으로하고있으며, 그법적인근거는아래와같다. - 환경정책기본법 제5조 ( 환경상태의조사 평가등 ) - 수질및수생태계보전에관한법률 ( 이하 법 이라한다 ) 제9조 ( 상시측정및수질 수생태계조사 ) 및같은법시행규칙 ( 이하 시행규칙 이라한다 ) 제22조 ( 환경부장관이설치 운영하는측정망의종류등 ), 제23조 ( 시 도지사가설치 운영하는측정망의종류등 ) 9
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 수질측정망은일반측정망, 총량측정망, 자동측정망, 퇴적물측정망으로구분되며, 측정망별로 각각의운영체계를가지고있으며, 그세부내용은다음과같다. 환경부 ( 운영총괄 ) 국립환경과학원 ( 자료관리및평가 ) 수질일반측정망 수질총량측정망 수질자동측정망 퇴적물측정망 유역 ( 지방 ) 환경청 4 대강물환경연구소시 도 ( 보건환경연구원 ) 한국수자원공사한국농어촌공사 4 대강물환경연구소 유역 ( 지방 ) 환경청 4 대강물환경연구소 ( 한국환경공단 ) 4 대강물환경연구소 한국환경공단은 한국환경공단법 제 7 조제 항에따른환경측정망설치 운영기관으로서수질자동측정망에대한설치 관리업무를대행 - 수질일반측정망 ( 시행규칙제22조제3호 제5 호 제6호및제23조관련 ) 하천 호소등공공수역에대한수질현황및추세파악 주요환경정책의효과분석및정책수립을위한기초자료확보 - 수질총량측정망 ( 시행규칙제22조제2호관련 ) 오염총량관리시행지역의수질현황및총량제이행사항평가 단위유역의수질, 유량등총량관리에필요한기초자료확보 - 수질자동측정망 ( 시행규칙제22조제4호관련 ) 수질오염사고시신속한대응조치를위한수질감시경보체계운영 수질예보제운영지원등수질일반측정망의보완적기능 - 퇴적물측정망 ( 시행규칙제22조제7호관련 ) 수저퇴적물의환경질 (ediment Quality) 평가 퇴적물이수질과수생생태계에미치는영향에대한기초자료확보 - 조사기관 법제9조에따라하천 호소등의수질및수생태계현황을조사하는환경부 ( 국립환경과학원, 유역 ( 지방 ) 환경청, 물환경연구소 ) 및시 도 ( 보건환경연구원 ) 다른법률에의한조사기관 한국수자원공사법 제26조의2에따라댐의수질을조사하는한국수자원공사 친환경농업육성법 제조에따라농업용수의수질을조사하는한국농어촌공사 92
제 3 장정책및제도동향 수계별조사지점, 하천의주요및대표지점, 조사항목 횟수 주기는 < 표 3-8~9> 에나타내었다. < 표 3-8> 하천의주요및대표지점현황 구분 계 일반측정망 소계하천호소농업용수 도시관류 총량퇴적물자동측정망측정망공단측정망배수 ( 일반병행 ) 하천호소 계 2,58,687 573 89 805 50 70 267 (04) 60 44 소계 590 480 23 7 66 6 24 62 (48) 9 29 한강권역 한강 429 338 83 37 0 7 48 (34) 9 24 안성천 56 4 2 8 9 2 4 (4) 기타 05 0 8 26 37 5 5 4 소계 678 52 60 40 252 35 25 93 (26) 2 52 낙동강 권역 낙동강 492 336 0 23 74 9 0 93 (26) 2 42 태화강 32 32 20 6 5 형산강 35 34 7 3 2 2 기타 9 0 23 8 52 5 2 9 소계 487 39 32 4 97 9 2 56 (7) 2 28 금강 272 90 79 5 87 3 6 48 (2) 2 22 금강 권역 만경강 50 45 3 5 8 6 3 4 (3) 동진강 34 29 2 7 4 (2) 삼교천 45 44 2 6 25 기타 86 83 6 5 50 2 3 소계 403 304 68 37 90 9 56 (3) 8 35 영산강섬진강권역 영산강 25 8 25 8 35 3 28 (6) 3 3 섬진강 7 82 20 3 49 22 (6) 4 9 탐진강 30 22 5 4 3 - - 6 (2) - 기타 3 9 8 2 93-6 - - 2-93
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 3-8> 하천의주요및대표지점현황 ( 계속 ) 구분 주요지점 중권역대표지점 ( 중권역명 ) 계 54개소 4개소 소계 5개소 28개소 한강권역낙동강권역 남한강 영월2, 충주댐, 달천4, 섬강4-, 강천, 강상, 경안천5 영월( 남한강상류 ), 평창강3-( 평창강 ), 목행대교 ( 충주댐 ), 달천4( 달천 ), 원주 ( 충주댐하류 ), 섬강4-( 섬강 ), 강상 ( 남한강하류 ), 경안천5( 경안천 ) 화천 ( 평화의댐 ), 춘천-( 춘천댐 ), 인북천2( 인북천 ), 북한강 소양강2, 의암댐, 소양강2( 소양강 ), 남이섬 ( 의암댐 ), 홍천강6( 홍천강 ), 삼봉리삼봉리 ( 청평댐 ) 팔당댐 ( 팔당댐 ), 영등포 ( 한강서울 ), 파주 ( 한강고양 ), 한강 * 팔당댐, * 노량진, 임진강( 임진강상류 ), 임진강4( 임진강하류 ), 가양, 임진강4 한탄강3-( 한탄강 ), 월곶 ( 한강하류 ) 안성천 안성천3 아산호3( 안성천 ) 기타 선행천 ( 한강서해 ), 남양호3( 시화호 ), 양양 ( 양양남대천 ), 포남 ( 강릉남대천 ), 사직 ( 삼척오십천 ) 소계 4개소 33개소 안동( 안동댐 ), 반변천2-( 임하댐 ), 예천-( 안동댐하류 ), * 안동, 반변천2-, 내성천3-( 내성천 ), 영강2-( 영강 ), 병성천-( 병성천 ), 안동3, 내성천3-, 상주2( 낙동상주 ), 위천6( 위천 ), 산곡 ( 낙동구미 ), 낙동강 상주3, * 왜관, 금호강6, 감천2-( 감천 ), 달성 ( 낙동왜관 ), 금호강6( 금호강 ), 고령, 남강4-, 남지, 회천2-( 회천 ), 대암-( 낙동고령 ), 황강-( 합천댐 ), * 물금, 구포 황강5( 황강 ), 용산 ( 낙동창녕 ), 경호강2( 남강댐 ), 남강4-( 남강 ), 삼랑진 ( 낙동밀양 ), 밀양강3( 밀양강 ), 구포 ( 낙동강하구언 ) 태화강 학성 학성 ( 태화강 ) 형산강형산강 4 형산강 4( 형산강 ) 기타 회야강 3( 회야강 ), 수영강 5( 수영강 ), 왕피천 ( 왕피천 ), 영덕 ( 영덕오십천 ), 대종천 ( 대종천 ), 곤양천 ( 가화천 ), 남해봉천 ( 남해도 ), 연초천 -( 거제도 ), 진전천 ( 낙동강남해 ) 소계 개소 22 개소 금강 권역 가막 ( 용담댐 ), 용포 ( 용담댐하류 ), 옥천, * 대청댐, 무주남대천-( 무주남대천 ), 영동 ( 영동천 ), 초강2( 초강 ), 갑천5-, 청원-, 금강우산 ( 대청댐상류 ), 보청천4( 보청천 ), 현도 ( 대청댐 ), 미호천6-, 공주, 갑천5-( 갑천 ), 청원-( 대청댐하류 ), 미호천6-( 미호천 ), * 부여, 논산천4 성동 ( 금강공주 ), 논산천4( 논산천 ), 양화-( 금강하구언 ) 만경강김제김제 ( 만경강 ) 동진강동진강 3 동진강 3( 동진강 ) 삼교천곡교천 2 삽교호 ( 삽교천 ) 기타 당진천 -( 대호방조제 ), 간월호 ( 부남방조제 ), 웅천천 2( 금강서해 ), 부안댐 ( 직소천 ), 주진천 -( 주진천 ) 94
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-8> 하천의주요및대표지점현황 ( 계속 ) 구분주요지점중권역대표지점 ( 중권역명 ) 소계 4 개소 3 개소 영산강 * 담양, 우치, 광주, 황룡강 3-, 지석천 4, 광산, * 나주, 무안 2 광주 2-( 영산강상류 ), 황룡강 3-( 황룡강 ), 지석천 4( 지석천 ), 영산포 -( 영산강중류 ), 고막원천 2-( 고막원천 ), 무안 ( 영산강하류 ), 영암천 ( 영암천 ), 무안 2( 영산강하구언 ) 영산강 섬진강권역 운암 ( 섬진강댐 ), 동계 ( 섬진강댐하류 ), 오수천 ( 오수천 ), 섬진강 적성, * 주암댐, 남원 ( 순창 ), 요천-( 요천 ), 곡성 ( 섬진곡성 ), 보성천-, * 구례, 하동보성강-( 주암댐 ), 보성천-( 보성강 ), 진월 ( 섬진강하류 ) 탐진강 탐진강3 탐진강3( 탐진강 ) 기타 강진천 ( 섬진강서남해 ), 군외천 ( 완도 ), 오천천 ( 금산면 ), 순천동천3( 이사천 ), 수어천( 수어천 ), 돌산천 ( 여수시 ), 석교천 ( 진도 ), 와탄천 ( 와탄천 ), 금산천 ( 신안군 ), 영암호( 영암방조제 ), 옹포천 ( 제주서해 ), 동홍천 ( 제주남해 ), 외도천 ( 제주북해 ) < 표 3-9> 조사항목 횟수 주기 구분 조사항목 일반지점 총량지점 중권역대표 주요지점 보지점 예보지원 페놀류, 분원성대장균군수, 총대장균군수 - - 일반총링 : 정망 하천수 TOC p, DO, BOD, COD,, 총질소, 총인, 수온, 전기전도도 N3-N, NO3-N, DTN, DTP, PO4-P, 클로로필 a 2 회 / 년 ( 매월 ) 유량 - Cd, CN, Pb, Cr6+, As, g, AB TCE, PCE, 사염화탄소,, 2- 디클로로에탄, 디클로로메탄, 벤젠, 클로로포름 4 회 / 년 (3,6,9,2 월 ) 36 회이상 / 년 ( 평균 8 일 ) - 36 회이상 / 년 ( 평균 8 일 ) - 2 희 / 년 ( 매월 ) 48 희 / 년 ( 매월 4 희 ) - - - 4 희 / 년 (3,6,9,2 월 ) 2 회 / 년 ( 매월 ) - 36 회이상 / 년 ( 평균 8 일 ) - - 2 희 / 년 (3,9 월 ) - - PCB, 유기인 - - 희 / 년 (7 월 ) - - 디에틸헥실프탈레이트 (DEP) - - 안티온 - - 희 / 년 (0 월 ) 희 /7 년 (9 월 ) - - - - - - - 95
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 3-9> 조사항목 횟수 주기 ( 계속 ) 구분 조사항목 일반지점 총량지점 중권역대표 주요지점 보지점 예보지원 일반총링 : 정망 호소수 TOC, 페놀류, 분원성대장균군수, 총대장균군수, 투명도 p, DO, BOD, COD,, 총질소, DTN, N3-N, NO3-N, 총인, DTP, PO4-P, 수온, 전기전도도, 클로로필 a Cd, CN, Pb, Cr6+, As, g, AB TCE, PCE, 사염화탄소,,2- 디클로로에탄, 디클로로메탄, 벤젠, 클로로포름 2 회 / 년 ( 매월 ) 4 회 / 년 (3,6,9,2 월 ) - - - - 2희 / 년 ( 매월 ) - - - 4 희 / 년 (3,6,9,2 월 ) 2 희 / 년 (3,9 월 ) - - 2 희 / 년 ( 매월 ) 36 희이상 / 년 ( 평균 8 일 ) 4 희 / 년 (3,6,9,2 월 ) - - 농업용수 도시관류 공단배수 자동측정망 퇴적물측정망 하천 호소 PCB, 유기인 - - - p, DO, BOD, COD, TOC,, 총질소, 총인, 수온, Cu, Pb, Cd, As, g, Cl-, 전기전도도 4 회 / 년 (3,6,9,2 월 ) 희 / 년월 ) - - - - - - - ' 하천수 ' 와같음 - - - - - - p, DO, BOD, COD,, 수온, 전기전도도 Cd, CN, Pb, Cr6+, As, g, Cu, Zn, Cr, F, AB, 색도, 총질소, 총인, 페놀, N-헥산, 용해성Mn, 용해성Fe, 총대장균군수 유기인, PCB, TCE, PCE, 사염화탄소,,2- 디클로로에탄, 디클로로메탄, 벤젠, 클로로포름 ( 기본 ) 수온, p, DO, EC, TOC ( 선택 )TN, TP, N3-N, NO3-N, PO4-P, 생물감시장치 ( 물벼룩, 물고기, 미생물, 조류등 ), 페놀, 클로로필 -a, 탁도, VOCs(9 종 0 개항목 ), Cu, Pb, Zn, Cd 수심, 수온, DO, p, 전기전도도, 입도, 함수율, 완전연소가능량, CODsed, TOC, 총질소, 총인, 수용성인 (RP), Pb, Zn, Cu, Cr, Ni, As, Cd, g, Al, Li 하천항목외에 ' 투명도, PCBs(0 동족체 ), PAs(6 종 ), DDTs(6 종 ), VOCs(2 종 )' 추가조사 24 회 / 년 ( 매월 2 회 ) 2 회 / 년 ( 매월 ) 회 / 년 ( 월 ) - - - - - - - - - - - - - - - 실시간측정 2 회 / 년 ( 상반기 5~6 월, 하반기 9~0 월 ) 회 / 년 ( 상반기 5~6 월 ) 96
제 3 장정책및제도동향 (2) 먹는물수질검사대상에대한모니터링 먹는물수질검사대상중상수원수에대하여다음과같은수질검사방법에따라수질을검사하고그결과를관련정수장및관련시 도, 수자원공사에보고하고시 도및한국수자원공사는온라인정보시스템에공개하도록되어있다. 상수원수는상수원관리규칙제25조제항에따른 원수의수질검사기준 에따라수질검사를시행하고있으며, 그기준은다음과같다. < 표 3-0> 원수수질검사기준 구 분 광역 지방상수도 마을 전용상수도등 하천수호소수지하수해수하천수호소수지하수해수 항목수 3 3 9 5 5 검사주기 월 (6), 분기 (25) 월 (6), 분기 (25) 반기 반기 (5), 년 (6) 반기 (6), 2 년 (9) 반기 (6), 2 년 (9) 2 년 반기 (5), 년 (6) 수도사업자는원수수질검사결과를정수처리에적극활용할수있도록관련정수장에통보해야하며, 수질오염사고등수질이상발생시정수처리를하여도먹는물수질기준준수가곤란하다고판단되는경우에는취수중단또는취수원변경, 대체식수제공등긴급조치와함께주민공지등대책강구해야한다. 수질검사결과보고시, 수질검사결과가전년또는전월과대비하여현저히높아진경우철저한원인분석및개선대책을마련하고, 이를해당유역 ( 지방 ) 환경청으로통보하며, 먹는물수질기준의정량한계및결과표시에따라소숫점, 단위등을정확히기재하여야한다. 단, BOD와 COD의농도표시는소숫점첫째단위까지만기록하며, 시 도 ( 시 군 구 ) 및한국수자원공사는수질검사결과를푸르누리상하수도종합정보시스템에정확히입력 97
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 3-> 상수원수검사항목및검사주기 광역 및 지방상수도 마을상수도ㆍ전용상수도및소규모급수시설 구분측정횟수측정항목 하천수, 복류수 호소수 지하수 해수 하천수, 복류수, 계곡수등의표류수 호소수 지하수 해수 매월 회이상 (6 항목 ) 분기마다 회이상 (25 항목 ) 매월 회이상 (6 항목 ) 분기마다 회이상 (25 항목 ) 반기마다 회이상 (9 항목 ) 분기마다 회이상 (5항목) 매년 회이상 (6항목) 반기마다 회이상 (6항목) 2년마다 회이상 (9항목) 반기마다 회이상 (6항목) 2년마다 회이상 (9항목) 2년마다 회이상 (항목) 반기마다 회이상 (5항목) 2년마다 회이상 (6항목) 수소이온농도, 생물화학적산소요구량, 부유물질량, 용존산소량, 대장균군 ( 총대장균군, 분원성대장균군 ) 카드뮴, 비소, 시안, 수은, 납, 6가크롬, 음이온계면활성제, 유기인, 폴리크로리네이티드비페닐, 불소, 셀레늄, 암모니아성질소, 질산성질소, 카바릴,,,-트리클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 페놀, 사염화탄소,,2-디클로로에탄, 디클로로메탄, 벤젠, 클로로포름, 디에틸헥실프탈레이트 (DEP), 안티몬수소이온농도, 화학적산소요구량, 부유물질량, 용존산소량, 대장균군 ( 총대장균군, 분원성대장균군 ) 카드뮴, 비소, 시안, 수은, 납, 6가크롬, 음이온계면활성제, 유기인, 폴리크로리네이티드비페닐, 불소, 셀레늄, 암모니아성질소, 질산성질소, 카바릴,,,-트리클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 페놀, 사염화탄소,,2-디클로로에탄, 디클로로메탄, 벤젠, 클로로포름, 디에틸헥실프탈레이트 (DEP), 안티몬카드뮴, 비소, 시안, 수은, 납, 6가크롬, 음이온계면활성제, 다이아지논, 파라티온, 페니트로티온, 불소, 셀레늄, 암모니아성질소, 질산성질소, 카바릴,,,-트리클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 페놀수소이온농도, 화학적산소요구량, 대장균군 ( 총대장균군, 분원성대장균군 ), 노말헥산추출물질 ( 동식물유지류 ) 함유량 카드뮴, 비소, 보론, 수은, 납, 6 가크롬 수소이온농도, 생물화학적산소요구량, 부유물질량, 용존산소량, 대장균군 ( 총대장균군, 분원성대장균군 ) 카드뮴, 비소, 시안, 수은, 납, 6가크롬, 음이온계면활성제, 유기인, 폴리크로리네이티드비페닐수소이온농도, 화학적산소요구량, 부유물질량, 용존산소량, 대장균군 ( 총대장균군, 분원성대장균군 ) 카드뮴, 비소, 시안, 수은, 납, 6가크롬, 음이온계면활성제, 유기인, 폴리크로리네이티드비페닐카드뮴, 비소, 시안, 수은, 납, 6가크롬, 음이온계면활성제, 다이아지논, 파라티온, 페니트로티온, 불소수소이온농도, 화학적산소요구량, 대장균군 ( 총대장균군, 분원성대장균군 ), 노말헥산추출물질 ( 동식물유지류 ) 함유량 카드뮴, 비소, 보론, 수은, 납, 6 가크롬 측정시기 3 월, 6 월, 9 월, 2 월 3 월, 6 월, 9 월, 2 월 주 ) 채수지점가. 하천수, 호소수및계곡수등의표류수의경우에는취수구에흘러들기직전의지점에서채수한다. 나. 복류수의경우에는취수구에서가장가까운지점에서 회, 착수정에서 회를채수하여각각검사한다. 다. 지하수의경우에는취수구에서채수한다. 주 2) 검사방법가. 불소, 셀레늄, 암모니아성질소, 질산성질소, 카바릴,,,- 트리클로로에탄, 테트라클로로에틸렌, 페놀, 보론및지하수항목 : 환경분야시험 검사등에관한법률 제 6 조제 항제 6 호에따른환경오염공정시험기준에따른다. 나. 그밖의측정항목 : 환경분야시험ㆍ검사등에관한법률 제 6 조제 항제 5 호에따른환경오염공정시험기준에따른다. 98
제 3 장정책및제도동향 먹는물의경우 환경분야시험 검사등에관한법률 제6조제항제6호에따른먹는물수질공정시험기준에따라검사 ( 먹는물검사항목및검사주기 : 별표 3) 한다. 정수장과수도꼭지의시료채취는가급적동일날짜에실시하여검사결과의연계성유지해야하며, 특히, 잔류염소 의경우체류시간증가에따라측정농도가변할수있으므로반드시 현장측정 을실시하고, 그결과를활용한다. 시료채취및분석과정에서오류가능성이있다고판단되는경우에는확인실험절차를거쳐수질적합여부결정한다. < 표 3-2> 수질검사항목 미생물관련항목급수관재질관련항목하수유입관련항목 일반세균, 총대장균군, 대장균또는분원성 대장균군, 잔류염소 철, 동, 아연, 망간 암모니아성질소, 염소이온 상기검사항목중일반지역은미생물관련항목 (4 항목 ) 에대하여만검사하고노후지역은전항목 (0 항목 ) 검사실시 검사대상은일반지역과노후지역으로구분하여선정하며, 일반지역의경우먹는물수질기준및검사등에관한규칙제4조제3항에따른수도꼭지의검체추출기준에의거급수인구별수도꼭지검체수이상인경우선정하고, 노후지역의경우특 광역시는정수장별로 2개이상, 일반시 군은정수장별로 개이상의대표지역에대한수도꼭지수질검사를실시한다. 세부사항은다음과같다. - 노후지역판단기준은급수관의매설년도, 재질, 기타특성등을고려하여지역별수도사업자가판단 - 정수장을직접운영하지않는자치단체 ( 광역상수도수수등 ) 의경우에도위기준에의거관내지역에대하여수질검사대상수도꼭지선정 - 일반가정에서는대부분저수조를경유한수돗물을이용하고있는실정을감안, 저수조를통하여수돗물이공급되는수도꼭지가전체검체수의 20% 이상이되도록검사대상선정 수질검사결과는지역언론 (TV, 라디오, 신문, 유선방송, 인터넷등 ) 등을이용, 급수지역주민들에게조속히공표하되, 수도사업자별로적어도 2가지이상의공표매체를활용하여주기적으로공표하도록하며, 정수장별급수지역을위주로정수장및수도꼭지수질검사결과를공표하되, 수질기준초과시설이있는경우에는초과원인및개선조치사항, 주민협조사항등을상세하게공표한다. 특히, 정수장보다수질기준초과율이훨씬높은마을상수도등의수질검사결과도반드시해당급수지역주민을대상으로공표한다. 99
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 (3) 수질환경기준확대를위한연구사업 중권역총 4개대표지점에대하여수질환경기준확대를위한미규제항목분석해오고있으며, 2007년의경우염회비닐,,-디클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 톨루엔, 에틸벤젠, 페놀, 2,4- 디클로로페놀, 2,4,6-트리클로로페놀, 펜타클로로페놀, 벤조 (a) 피렌, 아연, 셀레늄의 2종에대해조사하였고, 2008년에는헥사클로로에탄, 헥사클로롤벤젠등 36종에대해조사되었으며순차적으로미규제미량유해물질에대한수계조사를연구용역사업으로진행해오고있다. 수돗물중미량유해물질조사사업을통하여조사한미량유해물질목록은다음 < 표 3-3> 에나타내었다. < 표 3-3> 수돗물중미량유해물질조사사업 을통해조사한미량유해물질목록 (989~200) 연도별조사대상물질 989 (종) 990 (9종) )TMs Chlorofrom(CCl3) Bromodichloromethane Dibrodichloromethane Bromoform(CBr3) (CCl2 Br) (CClBr 2 ) 2) EPN 3) Diazinone 4) Dimethoate 5) Malathion 6) Parathion 7) Fenithrothion 8) Fenthion 9) Phenthoate 0) elenium ) DDT 2) BC 3) Aldrin 4) Dieldrin 5) Endrin 6) Captafol 99 (6종) 7) Captane 8) Isoprocarb 9) Carbaryl 20) Aluminium 2) ilver 22) Benzo[a]pyrene 23) Trichloroethylen 24) Tetrachloroethylene 25) Trichloroethane 26) Formaldehyde 27) Barium 28) Belryllium 29) Nikel 30) Nitrite(NO2-) 3) odium 32) Carbon tetrachloride 33) Chlorodane 34) Monochlorobenzen 35) Chlorophenol 36) Chloroform 37) 2.4-DB 38).2Dichloroethane 992 (33종) 39).Dichloroethylene 40) eptachlor 4) eptachlorepoxide 42) exachlorobenzene 43) Lindane(r-BC) 44) Methoxychlor 45) Pentachlorophenol 46) Tetrachloroethylene 47) Trichloroethylene 48) 2.4.6-Trichlorophenol 49) 2.4-D 50) 2.4.5-TP (silvex) 5) Dalapon 52) Dinoseb 53) Pentachlorophenol 54) Benzo[a]pyrene 55) Benzo(b)fluoranthene 56) Benzo(g,h,i)perylene 57) Benzo(K)fluornthene 58) Fluoranthene 59) Indeno(.2.3-cd)pyrene 00
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-3> 수돗물중미량유해물질조사사업 을통해조사한미량유해물질목록 (989~200) ( 계속 ) 연도별조사대상물질 993 (26종) 994 특별조사 (9종) 60) Methylene chloride 6) trans-.2-dichloroethylene 62).-Dichloroethane 63) Benzene 64).2-Dichloropropane 65) cis-.3-dichloropropene 66) trans-.2-dichloropropene 67) Toluene 68)..2-Trichloroethane 69) Ethylbenzene 70) m.p-xylene 7) tyrene 72) o-xylene 73)..2.2-Tetrachloroethane 74) Isopropylbenzene 75) Bromobenzene 76) 2-Chlorotoluene 77) n-propylbenzene 78) Propachlor 79) 2.4.5-T 80) 2.4-DB 8) 2.4-Dimethylphenol 82) 2.4-Dichlorophenol 83) b-(antimony, 안티몬 ) 84) n(tin, 주석 ) 85) Tl(thallium, 탈륨 ) 86) Carbon Tetrachloride 87) Methylene chloride 88).2-Dichloroethene 89)..-Trichloroethane 90) Vinyl chloride 9).-Dichloroethene 92) Trans-.2-Dichloroethene 93) Trichloroethene 94) Tetrachloroethene 95) Benzene 96) Toluene 97) Xylenes 98) Ethylbezene 99) tylene 00) Benzo(a)pyrene 0) Monochlorobenzene 02).2-Dichlorobenzene 03).4-Dichlorobenzene 04) Trichlorobenzene 05) n-butylbenzene 06) sec-butylbenzene 07) tert-butylbenzene 08),2-Dichlorobenzene 09),3-Dichlorobenzene 0),4-Dichlorobenzene ) Trichlorobenzene(total) 2) Vinyl chloride 3) Bromochloroacetonitrile 4) Chloral hydrate 5) Dibromoacetonitrile 6).2-Dibromo-3-Chloropro 995 (29종) 7) Dichloroacetonitrile 8) Ethylenedibromide(EDB) pane(dbcp) 9) Trichloroacetonitrile 20) Alachlor 2) Atrazine 22) Bromacil 23) Cyanazine 24) Dacthal(DCPA) 25) Metolachlor 26) Molinate 27) Prometon 28) Popanil 29) imazine 30) Trifluralin 3) Benzo(a)pyrene 32) Boron 33) Molybdenum(Mo) 34) 4-Chlorotoluene 35) p-isopropyl toluene 36) Methylethyl ketone 37).2.4-Trimethylbenzene 38).3.5-Trimethylbenzene 39) Butachlor 40) Carbofuran 4) Cartap 42) 4-Chloro-3-methylphenol 996 (25종) 43) 2-Nitrophenol 44) 4-Nitrophenol 45) 2.4-Dinitrophenol 46) 2-Methyl-4.6-dinitrophenol 47).-Dichloropropanone 48) Chloropicrin 49)..-Trichloropropanone 50) Benzo(a)anthracene 5) Benzo(b)fluoranthene 52) Benzo(k)fluoranthene 53) Benzo(g,h,i) perylene 54) Chrysene 55) Fluoranthene 56) Pyrene 57) trontium 58) Vanadium 0
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 3-3> 수돗물중미량유해물질조사사업 을통해조사한미량유해물질목록 (989~200) ( 계속 ) 연도별조사대상물질 997 (25종) 998 (25종) 999 (25종) 2000 (22종) 200 (24종) 59) Chloroethane 60) exachlorobutadiene 6) Dichlorprop 62) Fenoprop 63) MCPA 64) Mecoprop 65) cis-permethrin 66) trans-permethrin 67) Pyridate 68) bis-(2-ethylhexyl)adipate 69) bis-(2-ethylhexyl)phthalate 70) Butylbenzylphthalate 7) Di-n-Butylphthalate 72) Diethyphthalate 73) Dimethylphthalate 74) Di-n-Octylphthalate 75) Dichloroacetic acid 76) Monochloroacetic acid 77) Trichloroacetic acid 78) Acenaphthene 79) Anthracene 80) Dibenz(a,h)anthracene 8) Fluorene 82) Indeno(.2.3-cd)pyrene 83) exachlorocyclopentadiene 84) Bromochloromethane 85) Bromomethane 86) Chloromethane 87) cis-.2-dichloroethylene 88) Epichlorohydrin 89) EDTA(Edetic acid) 90) PCBs 9) Aldicarb 92) Aldicarb sulfone 93) Aldicarb sulfoxide 94) Bentazon 95) Chlorphyrifos 96) Chlorothalonil 97) Chlorotoluron 98) Dalapon 99) Dicamba 200) Dinoseb 20) Endothall 202) Isoproturon 203) Oxamyl 204) Pendimethaline 205) Picloram 206) Propazine 207) Bromate 208) Chlorite 209),3-Dichloropropane 20) 2,2-Dichloropropane 2),2,3-Trichloropropane 22) Benzo[e] pyrene 23) Perylene 24),3-Dichloroacetone 25) Formaldehyde 26) MX 27) Bromochloroacetic acid 28) Dibromoacetic acid 29) Monobromoacetic acid 220) Diphenamid 22) Diquat 222) Ethoprophos 223) Methomyl 224) Methylparathion 225) Metribuzin 226) Paraquat 227) Terbacil 228) Terbufos 229) 2,4-Dinitrotoluene 230) 2,6-Dinitrotoluene 23),4-Dioxane 232) Organotin(TBTO) 233) Chlorate 234) Acrylonitrile 235) Dibromomethane 236),-Dichloropropene 237) Fluorotrichloromethane 238) exachloroethane 239) Methyl tert-butyl ether 240) Pentachloroethane 24),,,2-Tetrachloroethane 242) Acifluorfen 243) Ameryn 244) Baygon 245) Butylate 246) Carboxin 247) Fenamiphos 248) Fluometuron 249) Glyphosate 250) Pronamide 25) Bisphenol A 252) Nonylphenol 253) Octylphenol 254) Dichloroacetaldehyde 255) Nitrilotriacetic acid 256) n-exane 257),-Dichloropropane 258) Bis-2-(chloroisopropyl)ether 259),,2-Trichloro-, 260) Chloramben 26) p-chlorophenylmethylsulfide 2,2-trifluoroethane 262) Diphenylamine 263) p-chlorophenylm 264) Dieldrin(O-0.03 μg /l) 265) ETU(Ethylenethiourea) ethylsulfone 266),4-Dithiane 267) Diuron 268) Trinitrotoluene 02
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-3> 수돗물중미량유해물질조사사업 을통해조사한미량유해물질목록 (989~200) ( 계속 ) 연도별조사대상물질 200 (24종) 2002 (25종) 2003 (4종) 2004 (5종) 2005 (29종) 2006 (29종) 269) Fonofos 270) exazinone 27) Isopropyl methylphosphonate 272) Maleic hydrazide 273) Propharm 274) Tebuthiuron 275) Naphthalene 276) Phenanthrene 277),3-Dinitrobenzene 278) Isophorone 279) 2,2,2-Trichloroethanol 280) Disulfoton 28) eptylphenol(n-) 282) Benomyl 283) Terbuthylazine 284) Mirex 285) Chlorpropham 286) Chlordecon(kepone) 287) exaconazole 288) Pentachloronitrobenzen 289) Nitrofen 290) n-pentylphenol e(pcnb) 29) Oxychlordane 292) Di-n-pentylphthalate 293) n-exylphenol 294) trans-nonachlor 295) Benzophenone 296) Phenylphenol(2-) 297) Di-n-hexylphthalate 298) 6-Bromo-2-naphtol 299) Dicyclohexylphthalate 300) 4-n-Butylphenol 30) t-octylphenol 302) Di-n-propylphthalate 303) Dimethylmercury 304) 4-Nitrotoluene 305) Bromodichloromethane 306) Dibromochloromethane 307) Bromoform 308) Amitrole 309) Dichlorvos(DDVP) 30) Azinphos-methyl 3) Bromoxynil 32) Dichlofop-methyl 33) MCPB 34) o,p'-ddt 35) p,p'-ddt 36) Toxaphene 37) 4-t-Butylphenol 38) Acrylamide 39),2-Dichoroethane 320),2-Dichloropropane 32) cis-,3-dichloropropene 322) trans-,3-dichloropropene 323) Benzo(b)fluoranthene 324) Benzo(k)fluoranthene 325) Fluoranthene 326) exachlorobenzene 327) Chloropicrine 328),-Dchloropropanone 329),,-Trichloropropanone 330) EDTA 33) NTA 332),4-Dioxane 333) Dichloroacetaldehyde 334),2-Dichloroethane 335) 2-Chlorotoluene 336) trans-,2-dichloroethylene 337),2-Dichloropropane 338) cis-,2-dichloroethylene 339) exachlorobenzene 340) cis-chlordane 34) trans-chlordane 342) eptachlor 343) eptachlor epoxide 344) Endrin 345) Lindane(r-BC) 346) Methoxychlor 347) Atrazine 348) Cyanazine 349) Metolachlor 350) Molinate 35) imazine 352) 2,4,5-T 353) 2,4-DB 354) Toxaphene 355) Benzo[a]anthracene 356) Indeno[,2,3-cd]pyrene 357) PCBs 358) Pyriproxyfen 359) Bendiocarb 360) Phorate 36) 2,3,4,6-Tetrachlorophenol 362) Chrysene 363) cis-,3-dichloropropene 364) trans-,3-dichloropropene 365),,2,2-Tetrachloroethane 366),2-Dichlorobenzene 367),4-Dichlorobenzene 368),,2-Trichloroethane 369) Trifluralin 370) Isoproturon 37) Aldicarb 372) Aldicarb sulfone 373) Aldicarb sulfoxide 374) Chloropyrifos 375) Chlorotoluron 376) Dieldrin 377) Aldrin 378) Terbutylazine 379) Dichloroprop 380) Fenoprop (ilvex, 2,4,5-TP) 03
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 3-3> 수돗물중미량유해물질조사사업 을통해조사한미량유해물질목록 (989~200) ( 계속 ) 연도별조사대상물질 2006 (29종) 2007 (24종) 38) MCPA 382) Endothall 383) Glyphosate 384) Diquat 385) exachlorocyclopentadiene 386) Beryllium (Be) 387) Nickel (Ni) 388) Methidathion 389) Methiocarb 390) Geosmin 39) 2-Methylisoborneol 392) exachlorobutadiene 393) Acrylonitrile 394) Bis-2-(chloroisopropyl)ether 395) Dalapon 396) Dinoseb 397) Carbofuran 398) Oxamyl 399) Pendimethalin 400) o,p'-ddt 40) p,p'-ddt 402) Epichlorohydrin 403) Dimethoate 404) Mecoprop (MCPP) 405) Picloram 406) Acifluorfen 407)ETU (Ethylenethiourea) 408) Dinitrotoluene(2,4-) 409) Dinitrotoluene(2,6-) 40) Acrylamide 4) Thallium(Tl) 42) Molybdenum(Mo) 43) Nitrite(NO2-) 44) Bromate 45) Perchlorate 2. 국내수계미량오염물질기준 가. 수질환경기준 국내의수질및수생태계환경기준은환경권을수환경측면에서구현하기위한계량적목표이며, 이를유지하기위하여각종계획이수립되고수질개선투자가증대되어왔다. 수질및수생태계환경기준은하천 호소에공통적으로적용되는건강항목 (7개항목 ) 과하천 (8개항목 ) 호소(9개항목 ) 에달리적용되는생활환경항목으로구분되며, 생활환경항목은수질상태에따라 7등급으로구분된다. 이러한수질및수생태계환경기준중특정수질유해물질과관련된사람의건강보호와관련된항목의하천 (7) 및해역 (9) 에대한기준을 < 표 3-4> 에나타내었다 ( 환경부, 2009). < 표 3-4> 국내수질및수생태계환경기준중사람의건강보호기준 항목 하천기준치해역기준치 (mg/l 이하 ) (mg/l) 카드뮴 (Cd) 0.005 0.0 비소 (As) 0.05 0.05 시안 (CN) 불검출 ( 검출한계 0.0) 0.0 수은 (g) 불검출 ( 검출한계 0.00) 0.0005 유기인 불검출 ( 검출한계 0.0005) - 다이아지논 : 0.02 - 파라티온 : 0.06 - 말라티온 : 0.25 폴리크로리네이티드비페닐 (PCB) 불검출 ( 검출한계 0.0005) 0.0005 04
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-4> 국내수질및수생태계환경기준중사람의건강보호기준 ( 계속 ) 항목 하천기준치해역기준치 (mg/l 이하 ) (mg/l) 납 (Pb) 0.05 0.05 6가크롬 (Cr 6+ ) 0.05 0.05 음이온계면활성제 (AB) 0.5 0.5 사염화탄소 0.004 -,2-디클로로에탄 0.03 - 테트라클로로에틸렌 (PCE) 0.04 0.0 디클로로메탄 0.02 0.02 벤젠 0.0 0.0 클로로포름 0.08 - 디에틸헥실프탈레이트 (DEP) 0.008 - 안티몬 0.02 - 아연 (Zn) - 0. 구리 (Cu) - 0.02,,-트리클로로에탄 - 0. 트리클로로에틸렌 - 0.03 페놀 - 0.005 환경정책기본법시행령별표 환경기준 < 개정 2009.7.7> 참조 나. 먹는물수질기준 우리나라에서는 963년처음으로수도법에근거하여 수도법에의한수질기준 수질검사방법 건강진단및위생상에관한규정 으로먹는물의수질기준이정해졌으며 980년대말까지는큰변동이없었다. 그러나 989년중금속오염, 990년트리할로메탄오염, 99년페놀오염등의수돗물오염사고가발생하고난이후많은변화를겪게된다. 먹는물수질기준항목은처음제정당시 28개항목이었으나표 4에나타난바와같이연차적으로강화되어 2002년 7월개정후 55개의항목으로확대 강화되고, 2003년 월과 2006년 6월및 2007년 2월에개정되어 200년현재미생물 6항목, 건강상유해영향무기물질 3항목, 건강상유해영향유기물질 7항목, 소독제및소독부산물질 0항목, 심미적영향물질 5항목, 의총 6항목에대한기준이표 5와같이정하여져있다 ( 먹는물수질기준및검사에관한규칙별표 < 개정 200.8.4>. 특히 2002년 7월의개정을통해먹는물수질기준항목이 47개항목에서 55개항목으로확대되었다. 즉, 분원성대장균군, 대장균에대한기준을신설하고, 총대장균군의기준을강화하여병원성미생물관리를강화하였고, Chloralhydrate 등 5종의소독부산물질관련기준을확대시행하였다. 또한농약에관한기준중말라티온의기준을삭제하고,,2-Dibromo-3-chloropropane에관한 05
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 기준을신설하여관련기준을합리화하였다 ( 환경부, 2003a). 2007년 2월의개정에서는납, 비소, 망간항목의기준을강화하고, 6가크롬 (Cr 6+ ) 항목을크롬 (Cr) 항목으로변경하였으며,4-다이옥산 (,4-dioxane) 및브로모디클로로메탄 (bromochloromethane), 디브로모클로로메탄 (dibromochloromethane) 의항목을신설하였다. 또한붕소 (B) 항목과아연 (Zn) 항목은그동안의모니터링및조사연구를바탕으로합리적으로기준을조정하였다 ( 환경부, 2007). 20년 3월의개정에서는방사능에관한기준으로세슘 (C-37), 스트론튬 (r-90), 삼중수소에대한항목및기준이신설되었다 ( 환경부, 20). < 표 3-5> 국내먹는물수질기준의개정현황 ( 환경부, 2008) 년도 강화항목 비고 984 AB, Cadmium Mineral acidity, ilicate, Alkalinity 990 TMs 99 Diazinon, Malathion, Parathion, Fenitrothion, elenium 992 Carbaryl,,,-Trichloroethylene, Tetrachloroethylene, Trichloroethylene 994 Benzene, Toluene, Xylene, Ethylbenzene, Dichloromethane, Aluminium Lead(0. 0.05 mg/l) 996 Carbon tetrachloride,,-dichloroethylene Fluoride(.0.5 mg/l) 999 Mercury, Cyanide, Turbidity, Chloride Mercury(0.00 mg/l), Cyanide(0.0 mg/l), Turbidity( NTU), Chloride(50 250 mg/l) 2000 Boron, Chloroform Boron(0.3 mg/l), Chloroform(0.03 mg/l) ) Total coliforms, Fecal coliforms, E. Coli 2) Cadmium 2002 3),2-Dibromo-3-Chloropropane, Free Malathion Residual Chlorine, Chloralhydrate, Cadmium(0.0 0.005 mg/l) Dibromoacetonitrile, Dichloroacetonitrile, Trichloroacetonitrile, AA(aloacetic acid) Lead(0.05 0.0 mg/l) 2007 arsenic(0.05 0.0 mg/l) Lead, arsenic, manganese 강화 manganese(0.3 0.05 mg/l), 수도물에한함,4-dioxane, Bromodichloromethane,,4-dioxane(0.05 mg/l) Bromodichloromethane(0.03 mg/l) Dibromochloromethane신설 Dibromochloromethane(0. mg/l) Boron, Zinc 조정 Boron(0.3.0 mg/l) Zinc( 3 mg/l) 20 세슘 (C-37), 스트론튬 (r-90), 삼중수소신설 06
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-6> 국내먹는물수질기준 구분항목기준 (mg/l) 비고 미생물에관한기준 (6 종 ) 건강상유해영향무기물질에관한기준 (3 종 ) 건강상유해영향유기물질에대한기준 (7 종 ) 일반세균 (CFU/mL) 총대장균군 대장균 분원성대장균군 분원성연쇄상구균 녹농균 살모넬라및쉬겔라 아황산환원혐기성포자형성균 00 CFU/mL 불검출 /00mL 불검출 /00mL 불검출 /250mL 불검출 /50mL 샘물 : 저온일반세균 20 CFU/mL 샘물 : 중온일반세균 5 CFU/mL 먹는샘물및먹는해양심층수 : 저온일반세균 00 CFU/mL, 중온일반세균 20 CFU/mL 샘물 먹는샘물, 염지하수 먹는염지하수및먹는해양심층수불검출 /250mL 샘물 먹는샘물, 염지하수 먹는염지하수및먹는해양심층수제외샘물 먹는샘물, 염지하수 먹는염지하수및먹는해양심층수만적용샘물 먹는샘물, 염지하수 먹는염지하수및먹는해양심층수만적용 여시니아균 불검출 /2L 먹는물공동시설에적용 납 0.0 불소.5 샘물 먹는샘물, 염지하수 먹는염지하수 2.0 비소 0.0 샘물 염지하수 0.05 셀레늄 0.0 염지하수 0.05 수은 0.00 시안 0.0 크롬 0.05 암모니아성질소 0.5 질산성질소 0 카드뮴 0.005 붕소 ( 보론 ).0 염지하수는제외 먹는샘물, 염지하수 먹는염지하수, 먹는해양심 브론산염 0.0 층수및오존으로살균 소독또는세척등을하 여음용수로이용하는지하수만적용 스트론튬 4 먹는염지하수및먹는해양심층수만적용 페놀 0.005 다이아지논 0.02 파라티온 0.06 페니트로티온 0.04 카바릴 0.07,,-트리클로로에탄 0. 테트라클로로에틸렌 0.0 트리클로로에틸렌 0.03 디클로로메탄 0.02 벤젠 0.0 톨루엔 0.7 에틸벤젠 0.3 크실렌 0.5,-디클로로에틸렌 0.03 사염화탄소 0.002,2-디브로모-3-클로로프로판 0.003,4-다이옥산 0.05 07
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 3-6> 국내먹는물수질기준 ( 계속 ) 구분항목기준 (mg/l) 비고 소독제및소독부산물질에관한기준 ( 샘물 먹는샘물 염지하수 먹는염지하수 먹는해양심층수및먹는물공동시설은적용제외 ) (0 종 ) 심미적영향물질에관한기준 (5 종 ) 방사능에관한기준 (3 종 ) 유리잔류염소 4.0 총트리할로메탄 0. 클로로포름 0.08 브로모디클로로메탄 0.03 디브로모클로로메탄 0. 클로랄하이드레이트 0.03 디브로모아세토니트릴 0. 디클로로아세토니트릴 0.09 트리클로로아세토니트릴 0.004 할로아세틱에시드 0. 디클로로아세틱에시드와트리클로로아세틱에시드및디브로모아세틱에시드의합 먹는샘물은 500 mg/l 경도 300 먹는염지하수및먹는해양심층수는 200 mg/l 샘물및염지하수제외 과망간산칼륨소비량 0 냄새와맛 ( 소독외의냄새 ) X 맛의경우는염지하수는제외 동 색도 ( 도 ) 5 세제 ( 음이온계면활성제 ) 0.5 샘물 먹는샘물, 염지하수 먹는염지하수및먹는해양심층수불검출 p 5.8~8.5 아연 3 염소이온 250 염지하수는제외 증발잔류물 500 샘물및염지하수제외, 먹는샘물, 먹는염지하수는미네랄등무해성분제외한증발잔류물 500mg/L 철 0.3 샘물및염지하수제외 망간 0.3 수돗물은 0.05 mg/l, 샘물및염지하수제외 탁도 (NTU) 수돗물은 0.5 NTU, 지하수를원수로사용하는마을상수도및소규모급수시설을제외한수돗물의경우 0.5NTU 황산이온 200 염지하수제외 알루미늄 0.2 세슘 (Cs-37) 4.0 mbq/l 스트론튬 (r-90) 3.0 mbq/l 염지하수의경우에만적용 삼중수소 6.0 Bq/L 먹는물수질기준및검사에관한규칙별표 ( 개정 20.2.) 참조 08
제 3 장정책및제도동향 먹는물의안전성을확보하고장래먹는물수질기준설정에필요한기초자료를확보하기위하여먹는물수질기준항목이외에 감시항목 을정하여운영하고있는데먹는물수질감시항목은전국적으로먹는물에서의검출수준이매우낮아현재로써는먹는물수질기준으로관리할필요는없으나먹는물의안전성확보를위하여체계적이고조직적으로검출상태등의감시가필요한물질이며, 현재 < 표 3-7> 과같이항목이정하여져있다. 검출결과검출량이잠정기준또는외국의기준에비하여월등히높은경우재검사를실시하고원인규명및대책을강구하여야하며, 이후전문가의검토를거쳐먹는물수질기준의설정여부를결정하게된다 ( 환경부, 2009). < 표 3-7> 국내의먹는물감시항목및검사주기 국내검사주기 구분 먹는물감시항목 항목 ( 단위 : μg/l) 회 / 월 회 / 분기 회 / 년 계 22 한국권고 2 9 O 미국일본호주기준항목항목항목 Vinyl Chloride 2 0.3 2 2a 휘발성 tyrene 20 20 00 20a 물질 Chloroethane 미설정 - - - Chlorophenol 200 - - - 300 페놀류 2,4-Dichlorophenol 50 - - - 200 Pentachlorophenol 9 9-0 2,4,6-Trichlorophenol 5 - - 5 20 염소소독 Ethylendibromide 0.4 0.4 0.05 - 부산물 Bromochloroacetonitrile 미설정 - - - - 2,4-D 30 30 70-00 Alachlor 20 20 2 - - 농약류와 Dibromoacetic acid 60( 총AA) - 60 - - 할로초산 Monobromoacetic acid 60( 총AA) - 60 - - Monochloroacetic acid 60( 총AA) 20 6060 20 - 프탈레이트 / Di-2(ethylhexyl)phthalate 80 8 6 00a 0 아디페이트 Di-2(ethylhexyl)adipate 400-400 - - 다환방향족탄화수소 Benzo(a)pyrene 0.7 0.7 0.2-0.0 무기물질 Antimony 20 20 6 5a 3 Perchlorate 5-5 - - Formaldehyde 500 - - 80 500 기타 Geosmin 0.02 - - 0.0-2-MIB(2-Methyl isoborneol) 0.02 - - 0.0-09
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 200 년도먹는물수질감시항목운영지침 ( 환경부 200) 참조 비고 :. 적용대상은특 광역시정수장, 한국수자원공사에서운영중인광역상수도정수장과그밖의일반수도사업자가운영하는정수장중시설규모 50,000 톤 / 일이상인정수장에한한다. 2. 지오스민, 2-MIB 는지하수를수원으로정수처리하는경우검사대상에서제외하고, 월 회이상실시한다. 3. 분기 회검사항목은 3, 6, 9, 2 월에검사하고, 연 회검사항목은 7 월부터 9 월기간중에검사한다. 4. 먹는물감시항목권고기준은설정후 3 년마다국제적추세및현실여건의변화등을검토하여재설정등의조치를하여야한다. 5. a 는일본잠정기준을말한다. (3) 배출허용기준국내배출허용기준은 963년공해방지법에서배출기준으로하수처리장이있는지역과없는지역으로구분하여공장또는사업장폐액을대상으로 2개항목에대하여규제하기시작하면서시작되었다고할수있으며, 이때수질유해물질로써크롬, 수은, 시안등이규제되었다. 이후 978 년에환경보전법이제정되면서오늘날기준의틀이되는배출허용기준이형성되었으며, 이시기배출허용기준은 23개항목에대하여 BOD, COD, 은규모, 지역에따라차등적용하고, 페놀류등 20개항목은지역에따라서만차등적용하였다 ( 최지용, 997). 이후, 990년대에수질환경보전법이제정되면서현재의배출허용기준으로이어지고있다. 수질환경보전법은 2007년수질및수생태계보전에관한법률로명칭이개정되었으며특정수질유해물질에대하여지역에따라서배출허용기준을차등적용하고있다. 2009년 월현재수질오염물질 48종중 36종에대한배출허용기준이표 8과같이마련되어있으며, 또한수질및수생태계보전에관한법률제2조제8항, 동법시행령제3조, 제32조및시행규칙제4조별표3에특정수질유해물질을지정하여배출시설의설치허가및특별대책지역안에서의특정수질유해물질을배출하는배출시설의설치를제한할수있도록하고있다 ( 환경부, 2009a). 특정수질유해물질은 < 표 3-8> 과같이 25개항목에대하여지정되어운영되고있다. < 표 3-8> 특정수질유해물질 ( 년 월현재 ). 구리 ( 동 ) 및그화합물 4. 벤젠 2. 납 ( 연 ) 및그화합물 5. 사염화탄소 3. 비소및그화합물 6. 디클로로메탄 4. 수은및그화합물 7.,-디클로로에틸렌 5. 시안화물 8.,2-디클로로에탄 6. 유기인화합물 9. 클로로포름 7. 6가크롬화합물 20.,4-다이옥산 8. 카드뮴및그화합물 2. 비스 (2-에틸헥실) 프탈레이트 9. 테트라클로로에틸렌 22. 염화비닐 0. 트리클로로에틸렌 23. 아크릴로니트릴. 페놀류 24. 브로모포름 2. 폴리클로리네이티드바이페닐 25. 아크릴아미드 3. 셀레늄및그화합물 수질및수생태계보전에관한법률시행규칙별표 3 참조 0
제 3 장정책및제도동향 < 표 3-9> 수질유해물질에대한배출허용기준 구분 청정 (mg/l 이하 ) 가 (mg/l 이하 ) 나 (mg/l 이하 ) 특례 (mg/l 이하 ) 비고 노말핵산추출물질함유량 광유류 5 5 5 동식물유지류 5 30 30 30 페놀류함유량 3 3 5 시안함유량 0.2 크롬함유량 0.5 2 2 2 용해성철함유량 2 0 0 0 아연함유량 5 5 5 구리 ( 동 ) 함유량 3 3 3 카드뮴함유량 0.02 0. 0. 0. 수은함유량 0.00 0.005 0.005 0.005 유기인함유량 0.2 비소함유량 0.05 0.25 0.25 0.25 납 ( 연 ) 함유량 0. 0.5 0.5 0.5 6가크롬함유량 0. 0.5 0.5 0.5 용해성망간함유량 2 0 0 0 플루오르 ( 불소 ) 함유량 3 5 5 5 PCB 함유량 불검출 0.003 0.003 0.003 트리클로로에틸렌 0.06 0.3 0.3 0.3 테트라클로로에틸렌 0.02 0. 0. 0. 음이온계면활성제 3 5 5 5 벤젠 0.0 0. 0. 0. 디클로로메탄 0.02 0.2 0.2 0.2 생태독성 2 2 2 ( 단위 : TU) 셀레늄함유량 0. 사염화탄소 0.004 0.04 0.04 0.08,,-디클로로에틸렌 0.03 0.3 0.3 0.6,2-디클로로에탄 0.03 0.3 0.3 0.3 클로로폼 0.08 0.8 0.8 0.8 니켈 0. 5.0 (3.0) 5.0 (3.0) 5.0 (3.0) 바륨.0 0.0 0.0 0.0 202..,4-다이옥산 0.05 4.0 4.0 4.0 ~ 203.2.3 디에틸헥실프탈레이트 (DEP) 0.02 0.8 (0.2) 0.8 (0.2) 0.8 염화비닐 0.0.0 (0.5).0 (0.5).0 () 안은 아크릴로니트릴 0.0.0 (0.2).0 (0.2).0 204.. 이후 브로모포름 0.03 0.3 0.3 0.3 수질및수생태계보전에관한법률시행규칙별표3 참조, 일반항목 (BOD, COD,, p, 총대장균군, 색도, 온도, 총질소, 총인 ) 은나타내지않음.
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 제 2 절국외정책및제도현황. 유럽유럽에서는 2000년대초반부터미량오염물질중의약품류에관한연구를 EU의각국이연계, 집중적으로수행하여왔으며, 현재까지이들을대상으로다음과같은연구사업들을진행해왔다. - Ecotoxicological assessments and removal technologies for pharmaceuticals in wastewaters (REMPARMAATER) - Assessment of Technologies for the Removal of Pharmaceuticals and Personal Care Products in ewage and Drinking ater Facilities to Improve the Indirect Potable ater Reuse (POEIDON) - Environmental Risk Assessment of Veterinary Medicines in ludge (ERAVMI) - Environmental Risk Assessment of Pharmaceuticals (ERAPARM) - Pharmaceutical products in the environment: development and employment of novel methods for assessing their origin, fate and effects on human fecundity (F&F) - Network or reference laboratories for monitoring of emerging environmental pollutants (NORMAN) - Knowledge and Need Assessment on Pharmaceutical Products in Environmental aters (KNAPPE) 이중, KNAPPE 프로젝트는데이터및정보를수집하고, 이해관계자들간의토론및의견교환등을통해의약품류의제조에서부터환경으로의유출에대한통합적인관리방안을제안하였다. 여기에필요한데이터및정보는 5개의기술그룹 (P) 을통해수집되었으며, 각기술그룹별로수집한정보는다음과같다. 먼저, P에서는수중의약품류의존재현황에대한정보를수집, 이를토대로의약품류에의한오염에대한지표를찾고자하였다. P2에서는물환경에서의의약품류의오염농도를감소시키기위한 best practice 를도출하기위해, 현재의수처리공정의한계점을평가하였다. P3은물환경으로의의약품류유출을억제하기위한 EU prevention action의초석을마련하고자하였으며, P4에서는의약품류와관련된인체및환경에의영향등을검토하였다. 마지막으로 P5는의약품류의 lifecycle 을통해제약회사들의역할등을리뷰하고, 의약품류의지속가능성을개선시킬수있는스킴등을이해하고자하였다. 이프로젝트로부터도출된 recommendation 은 0가지이며, 다음과같다. ) 현재하폐수처리공정의의약품류제거효과에대해더많은리뷰가필요하며, 2) 의약품류가환경에미치는영향에대해더많은지식을확보해야할필요가있다. 3) 또한, 만성독성평가전략을개발해야하며, 4) 하폐수처리공정에서의의약품류의거동에대한이해가더필요하고, 5) 의약품류의위해성평가를실시하는데있어서환경모니터링의역할을평가할필요가있으며, 6) Green pharmacy의채용가능성을평가해야한다. 7) 환경적측면을고려한 2
제 3 장정책및제도동향 의약품류의분류체계의효과성을평가하고, 8) 미사용의약품류의관리방안을마련해야하며, 9) 대중에게더나은정보를제공하기위한방법론평가, 0) 마지막으로정책프레임워크개정을위한필요사항의평가가필요하다는것등이다. 이와같이유럽에서는 2000년대초반부터수행해온연구프로젝트들의성과를토대로, 향후유럽에서의의약품류관리에대한종합적인대책을수립하고자하고있으며, 아직까지도지속적인연구사업을통해필요한정보및데이터를확보해가고자하고있다. [ 그림 3-5] KNAPPE 프로젝트연구수행체계 2. 미국미국의경우는 990년대초반부터환경중의 Pharmaceuticals and Personal Care Products(PPCPs) 오염에대한연구를시작하여, 현재도오염원추적, 환경중에서의거동및이동, 인체에의노출경로, 생태계에의노출경로, 모니터링및검출방법, 생태영향평가, 인체영향평가등다방면의연구가광범위하게수행되고있다. 그중, Occurrence, Transport, and Fate of Pharmaceuticals and Other Emerging Contaminants Present in astewater(200~204) 라는연구사업은하수처리장방류수중에어떠한화학물질들이잔류하고있는지와이들의물환경중에서의잔류성을검토하기위해 200년 3
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 도부터 2년째진행되고있다. 본연구에서는상류 0개지점과하수처리장방류구하류 2개지점에서샘플을채취, 3개의다른분석방법으로 0종의화학물질에대해분석하였다. 이용된분석방법으로는, () 일반화학물질 66종 : continuous liquid/liquid extraction - gas chromatography/mass spectrometry (GC/M), (2) 의약품류 2종 : solid phase extraction (PE) - liquid chromatography/mass spectrometry positive-ion electrospray (LC/M-EI(+)) analysis, (3) 항생제 23종 : PE - LC/M-EI(+) analysis. 분석대상으로한 0종의화합물중, 78종이검출되었으며, 각각다양한환경중에서의잔류성을갖는것으로보고하기도하였다. 한편, Persistence of Contaminants from astewater Discharges During Drinking ater Treatment: Identification of Compounds and Degradation/ Disinfection Byproducts, Evaluation of Removal, and Potential Exposure(2006 204) 는먹는물처리시의약품류등하수에서기인된화합물질들의잔류현황및거동등을조사, 이들의제거에미치는각각의처리공정들의영향을검토하기위한목적으로수행되고있다. 이연구는 2단계로구분되어진행되고있으며, 먼저 단계에서는 9~5개의정수처리시설의원수및처리수를채취하여대상물질들의제거성능을검토하였다. 2단계에서는 2~4개의정수처리시설을대상으로보다집중적인조사를실시하여원수중에포함되는화합물의종류나제거성능에있어서의계절적인변동을검토할계획이다. 이연구사업으로부터의성과는미규제오염물질모니터링규제 (Unregulated Contaminant Monitoring Regulation, UCMR) 의 sampling plans에포함시켜야할화합물들을결정하는데이용될것이라고한다. 더불어, 이러한화합물들의잔류현황및잔류성등에대한정보는, 향후 potable water source에대한수요가증가한다는점을고려하면점점더중요해질것으로판단된다. [ 그림 3-6] 생활유래미량오염물질배출경로 4
제 3 장정책및제도동향 3. 일본일본에서는 수환경에서발견되는의약품류의배출단계에서의물리화학적처리 ( 환경성, 2005~2007) 라는연구사업을시작으로, 환경분야에서의의약품류오염에관한연구가본격적으로시작되었다. 이사업에서는환경중으로의배출이불가피한의약품류를대상으로, 그검출기술의개발, 물환경에서의실태파악및하수도등에서의배출단계에서의제거기술의개발등을주목적으로하였다. 이사업은또한, 4개그룹으로구분되어진행되었으며, 먼저, 고정밀도분석장치인 LC-M/M 및 GC-M를이용한 09종의인체용및가축용의약품류의동시분석법을개발하였다. 이와같이개발된분석법을이용하여폐수와취수가교차되는주요하천유역에서의의약품류의오염실태를조사하였다. 그리고, 환경수나하수처리수에서검출되는의약품류를, 오존, 자외선또는그병합처리등물리화학적방법에의해효과적으로제거가능한조건을실험실규모및벤치규모의실험으로통해확인하였다. 더욱이, 유역조사를통해검출된의약품류의독성데이터를조류및세균에대해평가, 수역에잔류하는의약품류가물리화학적처리기술에의해삭감되는의의를생태독성의관점에서평가하기도하였다. [ 그림 3-7] 물리화학적처리에의한의약품류저감효과의생태영향평가 한편, 의약품류에의한환경오염문제가이슈화되면서그에대한대응책들도마련되고있으며, 이러한대응책은크게사전적대응책과사후대응책으로구분되어있다. 사전적대응책으로는생명체가갖는자연치유력에의의존강화, 생활습관재고및건강유지, 신약개발시환경영향평가의무화, 의료기관으로부터의폐수감시체제강화, 후생노동성및환경성의의식향상및조사촉진, 그리고정부기관간부처이기주의해소와학제간연구및조사추진등을들수있다. 사후대책으로는하수처리기술의고도화를들수있다. 특히, 정수장에서는대부분의의약품류를제거가능한기술의실용화검토가이루어지고있으나, 생태계에의영향을경감시키기위해서는정수이전의하 5
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 수처리단계에서의기술개발이필요하다. 의약품류가환경수중으로유입하는과정의하나인하수에어떠한대응도하지않는다는것은생태계에의악영향을유발하는것임을강조하고있다. 이상과같이, 의약품류가우리주변의물에배출되어먹는물로까지잔류하고있는상황을개선시키기위해서는사전및사후양면에서다양한주체가대책을실시할필요가있다. 시민차원에서는처음부터의약품에의지하지말고, 자연치유력에의지하고, 또한건강유지에의해의약품류의사용량을줄이는것이효과적일것임을제안하고있다. 또한국회, 내각, 지방자치단체차원에서는환경영향평가의의무화와배수감시체제의강화에따라장래의수질오염을방지할필요가있다. 더욱이중앙정부차원에서는미조사약품및지역에의조사촉진과부처간협력체제를구축함으로써신속, 적절하고합리적인예방책을마련해가야한다고하고있다. 마지막으로의약품류가혼입된물을어떻게청정화시킬것인가라고하는사후적대응책으로써기술자및전문가들이하수처리라고하는관점에한하지말고, 의약품류를추출하는기술을개발할필요도있을것임을제안하고있다. 6
제 4 장 기술의시장동향 제 절국내분석기술동향 제 2 절국외분석기술동향 제 3 절미량오염물질관리및처리기술동향
제 4 장기술의시장동향 제 4 장기술의시장동향 제 절국내분석기술동향 산업의고도화와삶의질향상에따라유기화합물의종류와사용량이증가하고있다. 이로인해최근인류주변환경오염수준이심각해지고, 수환경에서검출되어수질오염을일으킬수있는새로운유기화합물의종류가급증하고있다. 90년대후반부터산업용석제, 페인트, 농약, 에멀젼고분자, 섬유산업, 금속마감재등으로사용되고있는알킬페놀류등의환경호르몬과농약이수중에서검출되기시작하였다. 국외연구에의하면전수계에서항생제등의의약물질이검출되고있으며, 이로인한수중동물의생식기관손상, 발암성증가, 항생제내성세균발생등의가능성이제기되었다. 현재미국환경보호청 (U EPA) 에서는의약물질이환경에미치는영향을파악하고이에대한관리대책을수립하고있으나아직까지는수계의약물질이인체에미치는직접적인영향을규명하지는못했고, 조제약물 (prescription drug) 처리에대한주정부가이드라인을제시하여의약물질의생태독성영향에대비하고있다. 2000년을지나면서정부기관을중심으로 4대강 ( 한강, 금강, 낙동강, 영산강 ) 하천수와하수처리장및축산폐수에서의약물질이검출되는사례가다수보고되었으며, 최근에는과불화합물이국외뿐아니라국내의주요하천에서도검출가능한수준으로미량존재하는것이밝혀지고있다. 이와같이최근이슈가되고있는화학물질을신종오염물질 (emerging contaminant) 이라고지칭하며일상생활과밀접하게관련된의약물질이나자외선차단제, 항균제등의개인관리용품등을일컬어 PPCPs (pharmaceuticals and personal care products) 라는용어로명칭하여널리사용하고있다. PPCPs는개인의건강과미용, 농축수산양식업등에서다양한용도로사용되고있기때문에직접적으로환경중으로유입되는빈도가높지만, 기존하수처리장의처리시스템에서처리효율이낮아잔류할가능성이크고이물질중일부는미량이기는하나인체및생태계에만성영향을미치는것으로알려져있다. 이러한위험성에도불구하고 PPCPs에대한음용수수질기준이세계적으로전무한상황이기때문에역학조사를장기적으로수행할필요성이있다. 또한분석기술과관련해서는대부분의 PPCPs가수용성이기때문에기존유해물질분석용주요장비인기체크로마토그래프-질량분석기 (GC-M ; Gas chromatography-mass spectrometry) 로는검출이쉽지않음을의미한다. 여기에다국내에서주로사용하고있는화학물질의종류만하더라도농약류 200여종, 환경부지정환경호르몬 67종, 수백종에이르는의약물질, 개인관리용품등헤아 9
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 릴수없이많으며일상생활에서인간이접하는화학물질은약 0만여종에이른다. 최근에대용량시료포집장치와고상추출방법등의시료의전처리기술이발전하여많은종류의오염물질에대한동시포집이가능하고분석법의검출한계가개선되는효과를나타내고있다. 여기에기기분석관련기술이진보하여기존의검출한계인μg /L(ppb) 보다낮은범위, 즉 ng/l 혹은 pg/l 까지분석이가능한시대가되었다. 특히트리플사중극자질량분석법과고분해능질량분석법기술은향후유해물질의극미량동시분석기술을확보하는데핵심적인역할을할것으로전망된다. 이러한기술동향을배경으로최근학술지나언론을통하여우리의일상생활에서쉽게사용하고규제없이폐기한다양한종류의화학물질들의수중검출사례가증가하고있다. 따라서, 실시간동시분석기술에해당하는질량분석법을이용한다항목동시분석법의구축은안전한수원확보및관리, 기존공정체계에서의이러한신규물질에대한수질관리측면에서매우중요한사안으로판단된다. 최근의선진분석기술동향은 EPA를비롯한선진연구기관들에서질량분석법을더욱고도화하고있으며고감도, 동시분석을위한기술이축적, 확장되고있는상황이다. 이에따라국내연구동향도국내표준을적용함과동시에간편하고신속한시료농축기술, 전처리방법과조합한 M/M 및 RM등첨단질량분석기술을도입하여위에서언급한새로운오염물질에적극적으로대비할필요성이증대되었다.. 질량분석방법의발전에따른연구동향변화최근에수질분석을포함한오염물질의분석기술의국내 외동향은기존의크로마토그래프위주의방식에서점차탈피하여질량분석화, 고감도화, 동시분석화가큰흐름으로진행되고있다. 특히수질분석분야의경우, 다양한전처리기술의진보와더불어분석장비의고감도화, 고성능화가이뤄지고있으며이에따라국내 외 R&D 및주요공정방법의재검토가진행되고있으며 2007년환경부의먹는물수질오염공정시험법의고시에도질량분석법이부분적으로반영되었으며조류독소는액체크로마토그래프-트리플사중극자질량분석장치를사용하는방법으로확정되어 3년부터시행예정에있다. 이처럼미량유해물질의대표적인분석기기로는가스크로마토그래프와액체크로마토그래프를꼽을수있으며 < 그림 4-> 의물질의성질과 < 표 4-> 과같은특성에따라그응용이다르게사용되고있다. 20
제 4 장기술의시장동향 [ 그림 4-] 휘발성과극성에따른물질의분류 이가운데미량유해물질에대한동시분석의고도화는특히트리플사중극자질량분석장치와고분해능질량분석장치가핵심키워드로자리잡고있다. 액체크로마토그래프-트리플사중극자질량분석장치는기존의기체크로마토그래프-질량분석기에의한정성 정량분석법적용이어려운극성, 이온, 열적불안정, 비휘발성등의특성을가진화합물의분석에적합하다. 이러한화합물에대해기체크로마토그래프-질량분석기를적용할경우, 적절한유도체화를통해분석할수있으나, 분석단계가복잡해지고, 검토사항이추가적으로소요된다. 사전분리수단으로써액체크로마토그래프를장착한 LC-M/M를이용할경우이러한과정이필요없기때문에분석시간을크게단축시킬수있는장점이있다. 이장비를사용한정량분석에는 MRM (multiple reaction monitoring) 방식이주로사용되며그원리는분석성분의분자화합물을 Q 에서특정하고 Q2에서에너지를가하여그화합물에서만발생한특징적인조각이온 (product ion) 성분을추출하여선택적으로검출, 정량하는방식으로감도가매우높다는특징이있다. 따라서복잡한매질과함께대상물질이미량으로존재할경우, 방해이온질량에대한제거기능이뛰어나며, LC-M와같은단일질량분석장치보다훨씬높은선택성을가지고정확한정량이가능하다. 이방식은기체크로마토그래프를장착한 GC-M/M 방식에서도뛰어난감도와선택성을가지고있어향후, 휘발성 비휘발성화합물의미량분석분야의주도가전망된다. 2
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 4-> 물질의특성에따른 PLC 와 GC 의응용 Volatility PLC 휘발성이요구되지않음 샘플은이동상에서용해성을가져야함 휘발성이있어야함 GC Polarity 극성및비극성화합물의분리비극성및극성화합물 Thermallability Molecular eight Preparation 분석은상온에서일어남이론적인한계치없음 ( 실제적으로용해성에제한됨 ) 샘플은필터를해야하고이동상과같은용매에녹아야함 고온의주입구및컬럼에서열적안정성을가져야함분석가능분자량의범위가좁다 (<500amu) 용매는휘발성을가져야하면, 일반적으로분석대상물질보다끓는점이낮아야함 ize 샘플양은컬럼의내경에따름일반적으로 ~5μL eparation Mechanism 고정상과이동상사이에서일어남 이동상은단지샘플을이동시키는역할 고정상과샘플의친화력 Detectors 일반적으로 UV-VI 검출기사용일반적으로 FID 를사용 [ 그림 4-2] 트리플사중극자질량분석장치의구조 또한기존에주로다이옥신과같은극미량할로겐화합물의분석에사용되었던섹터형고분해능질량분석장치 (high resolution mass spectrometer, RM) 가최근에잔류성유기오염물질 (persistent organic pollutants, POPs) 의극미량분석수단으로응용되면서향후휘발성화합물의고감도분석장치로널리응용될것으로예상된다. 고분해능질량분석장치의주요구성요소는그림 4-3과같다. RM의메커니즘은다소복잡하며고가에높은운영숙련도를요구하는단점이있으나, 정밀질량을적용하므로대상화합물검출의정성능력이뛰어나고분해능 0,000 전후의고분해능에서감도또한개선되어왔다. 22
제 4 장기술의시장동향 [ 그림 4-3] 고분해능질량분석장치의주요구성요소 이장치의사용목적은대상화합물에다양한이성체가존재하는경우나시료의고배율농축으로인한메트릭스에서유래하는유사질량조각을효과적으로분리 제거하는방식이다. < 그림 4-4> 의예와같이중간정도의분해능인 5,000에서나타나는두종류의 TCDD 동위원소간교차피크가분해능을,430으로향상하면방해피크가제거된다. 따라서기존의 GC-M에서검출되지않은낮은농도의화합물이본장비를사용함으로써정확한측정결과를얻을수있다. [ 그림 4-4] 고분해능질량분석장치에서분해능변화에따른다이옥신의교차피크제거효과 2. 고분해능질량분석방법 (RM) 을이용한극미량소독부산물의분석정수의처리과정에서염소소독에의한유기염소화합물의생성은트리할로메탄 (TM) 을비롯하여할로초산 (AAs), 할로니트릴 (ANs) 등이대표적으로알려져있으며실내생성실험결과등을통해정수장또는하수처리장에서보고된부생성물은약 600종을상회한다. 대표적인소독부산물 23
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 로서트리할로메탄, 할로초산, 할로니트릴등은국내먹는물수질기준등을통해대응이이루어져있으나, 여전히나이트로사민 (Nitrosamines), MX 등은유전자변이등생체에미칠수있는영향이보고됨에도분석기술측면의난점이존재하여활발한모니터링및생성, 제어관련연구사례가적은편이다. 그중 3-Chloro-4-(dichloromethyl)-5 hydroxy 2(5)-furanone는약칭 MX로불리며수중에서 p에따라다양한형태로존재한다 (< 그림 4-5>). 984년염소계변이원성물질의추적과정에서그구조가동정된이후핀란드, 미국, 일본, 중국등의수돗물에서검출사례의보고가있었다. [ 그림 4-5] p 범위에따른수중 MX 의존재형태 이화합물의전구체는원수중에포함된휴믹산, 펄빅산등으로알려져있으며, 처리시설및실내실험등을통해확인되었다. 한편, 국내에서 MX의검출사례는거의없었으나 2000년대이후의최근보고에의하면 4개정수처리장의정수에서 26.3~39.4 ng/l, 수돗물에서 9.7~39.4 ng/l가검출되었으며, 이는외국의검출농도범위와유사한것으로밝혀졌다. 현재까지 MX에대한국제적인규제치는없으나, Ames 시험결과변이원성이강하고, 적혈구의산화작용, 유전독성, 세포독성, 발암성등이보고되고있다. 따라서국내에서도정밀한실태조사를통한이화합물의생성여부, 농도분포, 저감대책등의논의가필요하다. 한편검출사례가적은배경으로, 표준품의확보가용이하지않고, ng/l 범위의극미량분석이요구되므로통상적인유도체화-GC/M 분석법으로검출이어려운점을들수있다. 검출한계의극대화를위하여수질분석에서는가장널리사용된흡착및추출방법은 XAD 수지를이용한대량의시료농축후, 다량의용매를사용하여추출하는방법이었 24
제 4 장기술의시장동향 다. 그러나 XAD 수지법은사전세정작업, 다량농축과정및추출단계에서많은시간이소요되고용매의소모량또한큰단점을가진다. 이러한난점을극복하기위해고분해능질량분석기 (high resolution mass spectrometer, RM) 를적용하여감도를향상하고역으로, 기존방법대비시료량을대폭축소하여분석방법을컴팩트하게구성한사례가국내 외에한정적으로적용되었다 (< 그림 4-6>). ater sample (,000 ml) 0.N- 2 O 4 (p <2) Add to Internal std. (MBA) 500 ng Disk type extraction Disk (DB-RP) Elution Ethyl acetate +MTBE Conditioning Acetone 20mL Methanol 20mL D.. 30mL Add Na 2 O 4 (dehydration) Concentration by N 2 (0.mL) 2% 2 O 4 / iso-propanol (Add to ml) + 90, hr heating Derivatization 2% NaCO 3 (Add to 2 ml, neutralization ) Extraction (exane, 4 times) Concentration by N 2 ( ml) GC/RM (IM) [ 그림 4-6] 고상추출방법 (PE) 와연계한 RM 기반의 MX 분석방법 MX의기존분석법인 XAD수지를이용한 20L 추출법에소요되는노동력을최대한간이화하는것을목표로 C8 및 RP 재질의디스크형고상추출법을비교할수있다. 고상추출법은시료장착이후의과정은자동화를통한추출방법을적용하며, 시료양은 L로한다. 소량의시료로인한감도의부족은고감도, 고분해능분석장비인고분해능질량분석기 (high resolution mass spectrometer, RM) 를최적화하여대체하며 MX 분석을위한고분해능질량분석방법의예시는다음표 2와같다. 기존의 MX 분석은 20 L 이상을 XAD에흡착후, 다량의유기용매추출, 복잡한전처리과정을거쳐시료당약 50시간정도가소요되는방법이었으나, 최근의연구에서최적화한조건을사용하면, 시료당 3시간이내로분석이가능하며, 정량한계가 0.5 ng/l 정도의고감도분석이가능하고 ( 그림 4-7), 용매사용저감화, RM 측정에의한정확도향상, 고감도분석등의장점을가진것으로판단할수있다. 이러한방법을적용하여국내의전국정수장조사사례를보면중앙값의범위가 5 ng/l로제시되었다. 한편, 기존의대용량 XAD처리-GC/M 방법에의한정 25
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 량한계가 5-6 ng/l 임을감안하면극미량으로존재하는 MX 분포값을이용한위해성평가를위해 서는 RM 의적용이불가피하다라는결론에도달하게된다. < 표 4-2> MX 분석을위한고분해능질량분석방법의예시 Condition for RGC (Trace GC2000, Thermo, Germany) GC capillary column DB-, 3 m 0.25 mm I.d., 0.2 μm film thickness Ramp of oven temp. Injection port temp.: (220 ) 40 (2min)-20 /min-20-6 /min-75-30 /min-300 (0.7min) Injection mode : plitless mode Carrier gas : high-purity helium, above 99.9999% Gas flow mode: constant flow (0.7 ml/min) Condition for RM (Finnigan MAT95XP, Thermo, Germany) Ionizing current: 0.5 ma Ionizing energy: 42 ev Ion source temp.: 230 Accelerating voltage: 5.0 kv Ion multiplier voltage: 2.3 kv Resolution: R 0,000 (0% valley) Measurement of mass: selected ion monitor(im) using perfluorokerosene(pfk) elected ion : MX m/z 98.9883, 200.909 MBA m/z 238.8343, 240.8323 Lock mass : m/z 92.9883 Calibration mass : m/z 242.985 [ 그림 4-7] 고감도분석법으로정수장처리수에서확인되는극미량 MX (0.095 분 ) 26
제 4 장기술의시장동향 또한신종소독부산물질인나이트로사민의경우 RN(-R2)-N=O의기본구조를가지는화합물로약 300종의나이트로사민이존재한다고보고된다. 나이트로사민에대한연구는환경, 식품, 고무제품등다양한시료에대한연구가이루어졌으며각노출원마다생성되는나이트로사민의종류는각기다르다. 또한일부나이트로사민의경우는, 물, 공기, 토양에광범위하게존재할수있으나햇빛에의해쉽게분해가되고, 토양이나퇴적토등입자상물질에잘흡착되지않으며수계에미량으로존재하고있다. 수계에서생성가능한나이트로사민은 Nitroaromatics (NDMA, NDEA, NDPA, NPYR, NPIP, NMEA, NDBA), Nitroamines(NMOR) 과 Nitro Ester (NDPA) 등으로구분할수있다. 그중대표적인물질인 NDMA는과거산업분야에서다양하게사용이되었는데, 액체로켓연료성분인,-dimethylhydrazine의산화과정에서발생되며고무첨가제, 폴리머, 농약, 염료, 철강등의여러분야의산업에직접적으로사용이되거나, 혹은부산물로생성이되었다. 그러나최근수계에서는수처리과정중소독처리로인한나이트로사민의발생이가장큰원인으로보고되고있다. 소독과정에서의생성은크게두가지로알려져있는데, 액체상태에서반응하여중간생성물인,-dimethylhydrozine(UDM) 이발생하고이화합물이산화되어 NDMA를생성하는과정과두번째는염소또는클로라민이아질산염과반응하여생성되는과정이다. NDMA와동일한 mechanism 으로 2급아민인 dipropylamine, dibutylamine, diethlamine, piperidine, pyrrulidine등의전구물질이산성조건하에서질산염환원효소및환원세균의분해작용을일으키거나또는아질산, 염소, 클로라민과반응하여, NDEA, NMOR, NDPA, NPYR, NPIP, NMEA, NDBA, NDPA 등이생성된다고도알려져있다. 특히수중의브롬및염소이온은나이트로사민의생성을촉진시키는촉매역할을한다고보고되고있다. 이와같이수중에존재하는나이트로사민은수처리과정에서발생이되나나이트로사민의대부분이물에매우잘녹고낮은증기압및옥탄올 / 물분배계수 (KO= 0.27) 로생물축적및흡착이되지않아생물학적처리로제거되기쉽지않으며특히고농도의유기물질이존재하거나부유물질의함량이높은하 폐수의경우더욱제거효율이낮다고알려져있다. 환경중수계에서는 989년에캐나다온타리오주음용수에서 NDMA가처음발견이되었으며, 998년미국캘리포니아주상수도에서도발견되어새로운소독부산물로써주목을받기시작하였는데특히원수살균처리후전구물질의농도에따라고농도로도검출이될수있으며 TMs 보다독성이몇배는강하다고알려져있다. 미국의 EPA에서는최대오염치 (Maximum Contaminant Level: MCL) 를설정하여규제하고있지는않지만 7종의나이트로사민 (NDMA, NMEA, NDEA, NDPA, NDBA, NPYR, NPIP) 을오염물질로지정하였으며, 캘리포니아보건국에서는 0 ng/l과온타리오주의환경청에서는 9 ng/l로먹는물에서의 NDMA 기준을설정하여관리하고있다. 국내의경우먹는물에서는소독부산물로규정되는 7가지의물질에대한수질기준은있으나나이트로사민중독성이가장큰 NDMA에대한규정도없는실정이다. 27
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 약 300종의나이트로사민중 85% 가동물실험에서발암성물질로분류되고있으며, 이중 NDMA (N-nitrosodimethylamine) 는나이트로사민화합물중가장강력한발암물질로알려져있고이물질은 956년쥐에서간암을일으키는것으로밝혀져 IARC에서는인간에게발암성을일으키는 Group 2A 등급으로분류하고있다. 또한네덜란드보건국, 미국독성물질질병등록청 (ATDR) 및 O 등에서도음용수등을동물실험평가들이이루어졌다. 국외의경우하수및먹는물에서 9종의나이트로사민을분석한사례가많았으며그중지표수및하수처리수, 먹는물, 지하수등대부분의수계에서 NDMA가검출되었다. 특히가정하수가유입이되는하수처리장의소독처리되어배출되는유출수에서나이트로사민중 NDMA, NPIP, NMEA, NPYR, NDEA, NDBA가검출되는것으로보고되었다. NMOR, NPYR, NPIP, NDEA의경우는 20~2000 ng/l 수준이었고, 먹는물및지표수에서도 NDMA 외 NMOR, NPYR, NPIP, NDEA가존재하나 ~5 ng/l 수준이었다. 국내의경우정수장에서 NDMA의농도는검출한계가높아불검출로나타났다. 이런나이트로사민의수질에서의전처리법은 2000년대초반까지주로액-액추출 (liquid-liquid extraction; LLE) 법을사용했으나, 유기용매의사용량이많고회수율이낮아현재는흡착제를이용한고상추출 (solid phase extraction; PE) 방법을사용하고있다. 또한극성에서비극성까지넓은범위의성질을가진나이트로사민의물리화학적인성질을감안하였을때액액추출법의경우극성을가지는나이트로사민의추출효율이극히제한적인반면고상추출법을사용하면사용카트리지의성상에따라극성에서비극성까지넓은범위로대부분의물질에적용이가능하다. U EPA Method 52(2004) 에서는 7종의나이트로사민을 coconut charcoal cartridges를사용한 PE법을제시하였으며, 이외다른연구에서도 U EPA에서사용한 PE 카트리지와비슷한특성을지닌 Ambersorb 572, Plus AC 등을이용한전처리법이보고되었다. 과거나이트로사민의기기분석법으로는주로 GC/LRM를사용하였으며, EI(electron ionization) 모드에서는낮은분자의이온화시화학적인간섭이심하여선택성과감도가낮아이를보완하기위하여 GC/M/M, GC/LRM CI(chemical ionization) large volume injection 이용한분석법이사용되고있으며, 더높은감도를위해 PLC/M/M, GC/RM를이용한분석법연구등도수행되고있다. 그러나 Nitrosamines 중 NdPhA와같이그구조에따라열적으로불안정한물질이있으며, 이를동시분석하기위해서는액체크로마토그래프법이적합하다. 그러나, 과거에연구된액체크로마토그래프에 UV Detector를이용한분석법은가스크로마토그래프법에비하여감도가현저히떨어져, 별도의유도체화과정이필요하고, 유도체와시약 (dansyl chloride) 를이용하여 dansylation 시켜 fluorescence로분석한연구도보고된바가있다. 그러나최근전처리단계를간소화시키며, 분석감도를더높일수있는질량분석을사용하고있다. 28
제 4 장기술의시장동향 3. 고상추출-액체크로마토그래프-텐덤형질량분석방법을이용한잔류의약물질분석항생제, 진통해열소염제등을비롯한의약물질은인간및동 식물의질병을치료하고증상을완화하기위해사용되어지는것으로이러한의약물질은산업의발달과함께인간의건강에대한관심이높아지면서그사용량이급격하게증가하고있다. 2007년식품의약품안전청의 식품의약물질통계연보 에따르면국내에서생산되는의약물질은 2만 3천여종에달하며그생산액은약 0 조 6천억원에이른다고알려져있다. 특히항생제의경우 200년의약분업실시이후감소되고는있으나전체항생제사용량의 50% 를소비하고있는축 수산업분야에서는연간,500톤정도의항생제가질병이나성장촉진의목적으로무분별하게사용되고있는실정이다. 이러한항생제의과다사용은항생제내성균의발현등으로인한질병치료를어렵게하거나, 더나아가내성균이인체에전달될경우사람의질병치료도어렵게만들수있는등심각한피해를초래할수있다. 대부분의의약물질은생체내에서효과적인작용을위해물에쉽게녹는수용성이지만, 생체투여량의 80~90% 는비교적분해가어려운물질로배설되어의약물질처리시스템이구비되지않은하수처리장에서 단계처리후하천수로직접배출되며, 의약물질의제조, 폐기등의과정중에서도많은양이환경으로배출되고있다. 또한수의약품은동물용사료나의약품으로사용되어축산폐수로배출되거나, 수의약품생산공정및저장과정중의누출로인해환경중으로배출된다 (< 그림 4-8>). [ 그림 4-8] 의약물질의수환경으로의노출경로 29
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 이렇게환경으로방출된의약물질이하천수로유입되고우리의식수원인하천을비롯한자연생태계및인체에막대한영향을미칠수있다는우려가제기되면서새로운환경오염물질로인식되기시작하였으며, 이에대한대책마련이시급한실정이다. 수처리와위해성평가를위해물속의의약품을정확하게분석하는것이필수적이나, 2000년대중반에서후반까지국내의분석기반은주로액체크로마토그래프 (PLC) 를이용한축산제품, 인체시료등의분석사례가많고, 수환경에적용한사례는매우제한적이었다. 또한환경분석에서유기화합물의주요분석장비인가스크로마토그래프-질량분석기 (GC-M) 에의한적용은일부의항생제에만적용되는등한계점을가지고있다. 최근에 PLC와텐덤질량분석장치 (M/M) 를조합한 LC-M/M가제품별로정확성, 재현성, 극미량검출능력이향상하면서항생제를비롯한 물에잘녹는 생활주변유기화합물을분석하기위한분석하는주력장비로정착하였다. < 표 4-3> 은 M-M를이용한의약물질분석에서의이온조합사례를나타내었다. < 표 4-3> 의약물질분석을위한 M/M 이온조합의사례 Compounds Molecular mass(da) Precursor ions(m/z) Product ions(m/z),7-dimethylxanthine 80 8 24 Acetaminophen 5 52 0 Caffeine 94 95 38 Carbamazepine 236 237 94 Ciprofloxacin 33 332 34 Diclofenac 295 294 250 Diltiazem 44 45 78 Enrofloxacin 349 350 35 Ibuprofen 206 205 6 Ketoprofen 254 253 209 Lincomycin 406 407 26 Mefenamic acid 24 240 96 Metoprolol 267 268 6 Midecamycin 83 84 74 Naproxen 230 229 69 Norfloxacin 39 320 302 Oxolinic acid 26 262 244 Propanolol 259 260 6 treptomycin 29 292 23 ulfadimethoxine 30 3 56 ulfamerazine 264 265 72 ulfamethazine 278 279 86 ulfamethoxazole 253 254 56 ulfamonomethoxine 280 28 56 ulfathiazole 255 256 56 Trimethoprim 290 29 230 Virginiamycin 524 525 508 30
제 4 장기술의시장동향 액체크로마토그래프와결합된텐덤형질량분석기 (LC-M/M) 는국내외에서주로 triple quadrupole 타입이가장많이사용된다. 이질량분석장치는기존의 GC-M에의한정성, 정량분석법적용이어려운시료, 즉큰분자량, 극성, 이온, 열적불안정그리고비휘발성을가진화합물의분석에적합하다. 이러한특성을가진화합물에대해 GC-M를적용할경우, 적절한유도체화를통해분석할수있으나, 분석단계가복잡해지고, 검토할사항이추가적으로소요된다. LC-M/M를이용할경우이러한과정이필요없기때문에분석시간을크게단축시킬수있는장점이있다. M/M 분석은 MRM (multiple reaction monitoring) 방식을채용하며, 분석성분의모화합물을특정하고일정에너지를가한후, 그화합물에서만생성하는특징적인조각이온성분을추출하여선택적으로검출할수있는방식이다. 따라서복잡한메트릭스와함께대상물질이미량으로존재할경우방해이온질량에대한제거기능이뛰어나며, LC-M와같은단일질량분석장치보다훨씬높은선택성을가지고검출이가능하다. 따라서불순물과함께존재하는미량물질의정성기능이탁월할뿐아니라최근의텐덤형질량분석기는매우고감도를제공하므로극미량의정량까지가능해졌다. < 그림 4-9> 는 LC-M/M로동시분석한 30종의총이온크로마토그램과선택이온의예이다. 참고로 LC-M-M를 scan 모드로사용할경우, Diode Array Detector와비슷한감도를나타내지만, 정량을목적으로 precursor 이온에서생성되는특정조각이온 (product ion) 만을선택하여집중적으로모니터링하는 MRM 방식일경우, DAD와비교할수없는고감도를가진다. [ 그림 4-9] LC-M/M 로동시분석한 30 종의총이온크로마토그램 ( 좌 ) 및선택이온 ( 우 ) 사 액체크로마토그래피에서기본적인분리를통해이온원으로들어온분석성분은대기압상태의 전기장을갖는 EI(electrospray ionizer) 로들어가, 분무기 (nebulizer) 에서에어로졸형태가된후, 고 진공상태의포커싱렌즈를통해질량분석관으로끌려들어가며생성된이온을질량과하전량과 3
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 의비 (m/z) 에따라분리시키고얻어진질량스펙트럼을해석함으로써대상물질또는미지분자의질량및구조를확인한다. EI는근래에일반화된이온화방식으로, 고전압을건미세한관에용액의시료를통과시켜선단부터대기압에노출시키는방법이다. 대표적으로설명되는기작으로는다음과같다. 시료용액은고전압이걸린미세한관을통과하는동안대전하여과잉전하를가진미세방울이되며용매가증발함에따라전하밀도가점점커져클론힘이응집한계를넘으면클론이붕괴하여기상의이온으로되고이때전하가시료분자로이동하여분자이온으로된다. 한편, 항생제를비롯한의약물질시료는대부분친수성화합물질로서전처리방법은고상추출법 (PE, solid-phase extraction) 과기존의액-액추출법 (LLE, liquid-liquid extraction) 중에서상대적으로전처리방법이간단하고일상분석에효율이높은고상추출법이전처리의표준이되어있다. 의약물질들은각각의물리적성질이나구조, pka 값이다르기때문에동시에모든물질을분석하는것은사실상불가능하다. 따라서효율적인분석을위하여화학적성질이비슷하거나구조상의공통점이있어 < 그림 4-0>, < 그림 4-> 과같이동시분석이가능한의약물질을그룹화하여전처리및기기분석을적용하기도한다. [ 그림 4-0] 물리화학적특성에따른의약물질의그룹별분석흐름예시 (K-water) 32
제 4 장기술의시장동향 [ 그림 4-] 물리화학적특성에따른의약물질의그룹별분석흐름예시 (PNU) 최근국내 ( 국외포함 ) 에서주로적용중인전처리방법은 LB를기반으로대상물질의물리화학적특성에따라카트리지를조합하는고상추출 (PE) 이표준화되어있으며이러한특성을바탕으로 4~6개그룹으로나누어전처리를하는것이대부분이다. 전처리과정에서주의점은 EDTA의첨가량과 p 범위이며, 넓은범위의극성에대응하는제품별카트리지의검증을통한선정이다. 또한시료의전처리과정이동일하다하더라도기기의컬럼조건과이동상 (Buffer) 등을달리하여서로다른특성을가지는의약물질을분석하기도하며주로사용되는컬럼으로는 C8, C8이있으며이동상으로는 0.3% 아세트산 +0.3% 아세트산-아세토나이트릴, 0.% 포름산 +0.3% 암모늄포메이트등이사용된다. 4. 고상추출-액체크로마토그래프-텐덤형질량분석방법을이용한과불화합물분석환경중에서오랜기간잔류하면서먹이사슬을거쳐생체에농축되어독성영향을일으키거나대기중으로휘발되어오염원이없는지역까지미량으로분포하여다시주변환경의생물먹이사슬에서농축되어영향을일으킬우려가있는화학물질들은잔류유기오염물질, 즉 persistent organic pollutants (POPs) 로명명되어 스톡홀름협약 등에서 2개목록을지정하여국제적으로생산, 유통 33
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 및사용등에대해관리하고있으며우리나라도 200년 0월 4일가입하였다. POPs는지금까지비교적많은연구결과들이축적되어있으며독성과생물농축, 대기를통한장거리이동및퇴적물잔류와관련한시대별오염축적특성등과관련된이슈가많이연구된반면강한소수성을가진화합물이므로물환경에직접잔류로인한문제는상대적으로크지않았다. 과불화합물의대표적인제조 생산공정은전기화학적불소화과정 (ECF, electrochemical fluorination) 과텔로머화과정 (Telomerization) 이있다. 전기화학적불소화과정의경우주로 3M에서사용한다고알려져있으며전기화학적반응을통해탄화수소화합물의수소원자를불소도대체하는공정이다. 이 ECF를통해합성되는 perfluoroalkylsulfonate (PFA) 그룹으로서 perfluorooctanesulfonyl fluoride (POF) 를매개로하는 4~3개의탄소골격을가진화합물이다. 이중에서대표적으로알려진화합물은 perfluoro octane sulfonate (PFO) 이며 8개의탄소골격으로이루어져있다. 또한 POF 는메틸또는에틸아민과반응하여설폰아미드계의 N alkyl perfluoro octanesulfonamide(foa), N methyl perfluoro octanesulfonamide(n-mefoa), N ethyl perfluoro octane sulfonamide (N-EtFOA) 등이합성되며, FOA 는에틸렌카보네이트등과반응하여아미도에탄올 (N alkylperfluoro octane sulfonamido ethanol) 이합성되며, N methyl perfluoro octane sulfonamido ethanol(n-mefoe), N ethyl perfluoro octane sulfonamido ethanol(n-etfoe) 등이합성된다. 이들은사용과정에서가수분해등을거쳐 PFO 의형태로잔류하므로이에대한전구화합물이라할수있다. 또한, perfluoroalkylcarbonyl fluoride 를매개로하는 perfluoroalkylcarboxylate(pfca) 는 PFA과동일한탄소골격범위를가지며대표적인화합물은 perfluorooctanoate (PFOA) 이다. 텔로머화공정의경우 DuPont에서주로개발된것으로알려져있으며, 불소화에틸렌단량체 (monomer perfluoroethylene) 와과불화알킬요드 (perfluoroalkyl iodides) 를기본으로하여알킬사슬을형성하고 telomer A라고하는 F(CF2CF2)I 화합물을합성하여 PFOA를비롯한올레핀 (fluorotelomer olefin, FTO), 알콜 (fluorotelomer alcohol, FTO), 아크릴레이트 (acrylate monomer) 등을합성하는경로이다. 이처럼생산 제조공정에따라다음 < 표 4-4> 와같이배출량, 배출특성, 이성체구성비등이달라지게되는것이다. < 표 4-4> 제조과정에따른과불화합물의특성 Manufacture process Electrochemical fluorination(ecf) Telomerization Major products ulfonamides, PFO, PFOA FTOs Primary manufacturer 3M DuPont Chain length Even and Odd Even only Chain conformity Linear(straight)and branched chain (70~85%versus5~30%) Linear (straight) chain only Uses AFFF(for PFO), stain protectant, surfactants, polymers urfactants, polymers Emission status Production ban since 2002 On-going production 34
제 4 장기술의시장동향 이들생산 제조과정에따라탄소가 4개 ~5개인동족체들이형성되며제조방법에따라주되게형성되는구조이성질체및탄소수가다르다. 이들중제조 사용및환경분해과정을모두포함하여가장많이환경중으로배출되는이온성물질은탄소수가 8개인 PFOA와 PFO 인것으로알려져있고화학구조를 < 그림 4-2> 와같다. [ 그림 4-2] 대표적인과불화합물 PFO, PFOA 의화학적구조 이물질들의화학구조에서알수있는것처럼소수성과친수성기를동시에가지므로인해물 ( 방수 ) 과기름 ( 방오 ) 등에의한오염을방지하는표면처리제로서주로이용되어야외용품, 패스트푸드포장재에널리사용되었다. 그외에도과불화합물은절연제, 계면활성제, 프라이팬, 농약, 소방제품, 반도체공정에사용되었으며이러한제품의유통, 사용, 재활용등다양한경로를통해환경중으로유입되었다 (< 그림 4-3>). [ 그림 4-3] 일상및산업용도에서매우넓은적용범위를가지는과불화합물 35
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 미국과유럽등과물화합물의주요생산국들을중심으로 PFO와 PFOA는관련물질들과함께각각연간 4,500톤과 600톤정도생산된것으로보고되고있으며, 그중 PFO 및그관련물질들의경우현재까지의추정누적생산량이 00,000톤에이르는것으로알려져있다. 하지만과불화합물은가수분해, 광분해, 생물대사에의한분해가어려워환경중으로배출되면오랫동안잔류하여발암성이나발달독성등을가지며체내의단백질과쉽게결합하여생체내에축적될가능성이큰것으로알려져있다. 이러한특징은기존의염소화혹은브롬화된잔류성유기오염물질 (Persistent organic pollutants) 들이가지는 PBT(persistent, bioaccumulative, toxic) 특성과같은것으로 < 그림 4-4> 와같이과불화합물역시기존잔류성유기오염물질과마찬가지로대기및수체를포함한다양한환경매체에서검출되고있을뿐만아니라인체혈액이나식품등에서도검출되고있다. [ 그림 4-4] 과불화합물의잔류성유기오염물질 (POPs) 로서의성질 지금까지실험동물, 역학조사등을통해알려진과불화합물의만성적생체영향으로는간독성, 면역독성, 신경독성, 행동장애, 발생학적영향등이있으며간, 췌장, 정소, 흉성, 갑상선등에서종양이보고되었으나유전독성의증거는보고사례가없다. 주로구강과호흡을통해체내로들어온과불화합물은혈액과간장의단백질과결합한형태로잔류하며대사적분해가확실치않고분뇨를통한배설은매우더딘것으로알려져있으며체내반감기의경우, PFOA는수일 ( 생쥐, 랫 )~4.4년 ( 인체 ), PFO는랫 7.5일, 원숭이 200일, 인체 8.7년으로알려져있다. 과불화합물의인체노출은 60년대후반부터시작되었으나, 대부분의정보들은최근에보고되고있다. 특히, 90년대후반부터 M/M의사용으로감도가획기적으로향상되었으며시료의전처리방법개발과더불어과불화합물에의한환경오염사례의축적을통해국제적인이슈로등장하기 36
제 4 장기술의시장동향 시작하여 200년글로벌규모의야생동물모니터링결과를통해과불화합물의생물농축과극지방에이르는광범위한오염이밝혀짐에따라미국, 캐나다, 일본을중심으로모니터링결과들이학계에보고되었다. 과불화합물의전체적인거동을판단하기위해서는이온성물질자체로의생산및거동뿐만아니라전구물질의분해로부터의생성과거동또한고려되어져야한다. < 그림 4-5> 와같이전체환경중에서의거동은휘발성이강한전구물질의경우대기를통해주로이동하고이온성물질은주로수환경을통해이동하여분포한다. [ 그림 4-5] 전체환경에서의과불화합물의거동 이런이온성과불화합물 ( 설포네이트계, 카르복실산계물질의예, < 그림 4-6>, < 그림 4-7> 의친수성으로인해수계유입과지하수오염, 음용을통한인체노출, 수처리과정에서고분자화합물의분해를통한 PFO, PFOA등의생성등으로수환경과관련한연구범위가확산되고있으며, 과불화합물의제조공장근처의지하수오염사고이래, 미국, 일본, 독일등에서하천수, 해수및일부음용수에대한모니터링결과가보고되고있다. 국내에서도 2002년이후수행된연구결과에따르면시화호로유입되는하천수에서 730 ng/l의높은 PFO가검출되었고추가연구를통해다시한번높은오염주순이확인되었다. 37
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 PFO Perfluorooctanesulfonate urrogates MPFO [,2,3,4-3 C 4 ] Perfluorooctanesulfonate PFD Perfluorodecanesulfonate PFDi Perfluorodecanesulfinate MPFOi [,2,3,4-3 C 4 ] Perfluorooctanesulfinate [ 그림 4-6] PFO 를중심으로한설포네이트계물질과내부표준물질의예 PFOA Perfluorooctanoic acid PFDA Perfluorodecanoic acid PFOA-7methyl Perfluoro-7-methyloctanoic acid urrogates M PFO A [,2,3,4-3 C 4 ] Perfluorooctanoic acid PFNA Perfluorononanoic acid MPFDA [,2-3 C 2 ] Perfluorodecanoic acid [ 그림 4-7] PFOA 를중심으로한카르복실산물질과내부표준물질의예 과불화합물을분석하기위하여초기에는설폰아미드, 알콜계화합물에대해 GC와 GC-M를이용한시도가있었으나, LC-FLD 검토등을거쳐현재는전자분무이온화방식 (electrospray ionization) 을적용한 LC-EI-M가적합한방법으로정착되었으며특히감도와선택성측면에서미량분석에는삼중사중극자질량분석장치인 M/M가가장최적의결과를제공하고있다. < 그림 4-8> 은과불화합물혼합표준물의동시분석에서총이온크로마토그램과각추출이온의사례이다. 수질시료를위한과불화합물의미량분석은 < 그림 4-9> 와같이고상추출방법 (solid-phase extraction, PE) 과함께 LC-M/M로측정하는것이최근의분석트렌드라할수있다. 38
제 4 장기술의시장동향 PFNA PFOA-7methyl PFO Mixed tandard olution PFDi PFD PFOA PFDA [ 그림 4-8] 과불화물혼합표준물질의동시분석총이온크로마토그램과각추출이온사례 [ 그림 4-9] 과불화물의수질분석에가장널리적용되는고상추출 -LC-M/M 분석방법예시 과불화합물의수질시료분석시방해물질들은용매에포함된오염물질, 시약, 시료용기와뚜껑, 다른시료처리기구에서비롯할수있으며이들이크로마토그램의바탕선을상승시킨다. 또한실험실환경외에도일상생활에서광범위하게사용되고있는 PTEF 제품, LC의용매라인, 메탄올, 알루미늄호일, 고상추출장치시료이송라인등에서도발견될수있다. 이와같이시료분석시의정도관리에시료채취, 실내전처리, 시약등에대한공시료데이터관리와대상물질의흡착을피하기위해초자채취병을폴리프로필렌재질로교체하는사항도병행할필요가있다 ( 그림 4-20). 수질시료가운데하 폐수같이복잡한메트릭스를포함하는경우는분석대상물질과같이추출된오염물질에의해메트릭스방해물질이나타난다. 메트릭스방해물질의정도는수질시료의종류에따라상당하게변할수있으며휴믹산이나풀브산이고상추출과정에같이추출될수 39
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 있고높은농도의경우에는보편적으로사용하는전자분무방식 (EI) 의이온화소스의이온스프 레이를증가또는억제할수있고, 고상추출의회수율을감소시킬수도있다. 이때문에이상값에 대한주의가항상요구된다. [ 그림 4-20] 실내용기등의오염방지를염두에둔과불화물분석방법예시 제 2 절국외분석기술동향. 기지물질및미지물질분석을위한고분해능질량분석수질오염물질의다양화와분석기술의발전에따라기존에알고있지못하던물질의검출과이에대한위해도여부, 대응방안이수질관리의중요이슈로부상하고있다. 이중에서물환경의특성상극성을가지면서종래의수처리기술로제거가어려운물질들은수자원, 수도분야에서중요도가점차높아지고있다. 이런미량오염물질의분석에서고분해능질량분석의필요성은그림 4-2과같이저분해능에서는대상물질과방해물질이단일피크로보여농도가고평가되던것이고분해능에서는방해물질과분리가됨으로써훨씬정밀한결과값을도출할수있게되었다. 수질시료중미량오염물질에대한모니터링기술로서시료농축 정제기술과결합된텐덤질량분석방법은최근수년간주목을받고있는의약물질을포함한생활유래오염물질군에최적의분석기술로활용되고있으나, 여전히시료속에포함되어있을수있는유사물질군에대한정보는 40
제 4 장기술의시장동향 간과하고있는것이현실이다. 이러한한계점을극복하기위해필요한방법론상의요소는시료속의다양한화합물의형태변형을최소화한농축방법, 스크리닝 ( 그림 4-22) 이란단어로표현되는넓은범위의화합물에대한정확한검출과미량정량성, 그리고기지 / 미지물질들에대한신속한판단프로세스로요약된다. 이장에서는최근북미, 유럽등에서시도하고있는고분해능질량스캐닝방법, 온라인농축주입방법, 대상물질검색소프트웨어세가지를접목한기술을적용한새로운수질분석방법론을중심으로최근의동향과사례를소개하고자한다. 저분해능에서단일피크로보임 고분해능에서대상물질과방해물질이분리됨대상물질 방해물질 [ 그림 4-2] 분해능질량분석의필요성 (5만이상의높은분해능에서정확한성분규명이가능함을보여주는사례 ) 설파티아졸 디에틸니코틴아미드 총이온크로마토그램 [ 그림 4-22] 하수처리장시료에서미지의약물질의스크리닝예시 4
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 최근동향을살펴보면화학물질스크리닝을위한질량분석기술의진보에따라활용가능한방법은 < 그림 4-23> 과같이두가지로요약된다. 우선비행시간형질량분석기술 (TOF-M) 은지금까지도가장많이활용하는고분해능질량스캐닝기술로서기존에보통 5,000~20,000(FM기준 ) 정도의분해능을가지나, 최근 TOF기술은 Pittcon 2009 또는 200~2년 AM에서발표된내용을보면더욱향상된분해능과감도를보이는것으로나타났다. 한편, 2000년대초반을지나면서종래초전도자석으로 high field magnet의자장을이용해왔던대형이온트랩분야인퓨리어변환 (FT) 기술을전기장에서적용할수있도록고안된 Orbitrap 질량분석기술이 Makarov 박사팀에의해상용화되면서 TOF 질량분리방식을뛰어넘는고분해능과매우정확한질량정확도를이용하여다양한분야의스크리닝질량분석에활용할수있게되었다. [ 그림 4-23] 고분해능질량분석원리별장치 ( 좌 :TOF, 우 : 오비트랩 ) 여기에일정범위의농도구간에서검정곡선의직선성이획기적으로향상하여기존의스크리닝분석후의추가정밀분석이불필요해졌다. 이러한기술진보는사용자가손쉽게정확한스크리닝및미량정량이동시에가능해졌음을의미하는측면에서향후수질을포함한환경유해물질의광범위하면서도정확한판정과 DB를이용한수계별유해물질감시와관리방안수립등에미치는영향이클것으로전망된다. 고상추출방법 (PE) 을근간으로하는시료농축 / 정제방법은세계적으로가장널리사용되는수질시료의전처리방법이나, 다양한범위의화합물에대한범용적선택성과많은시료를처리하는데있어서노동력이요구된다. 컬럼스위칭을기본컨셉으로한 online 시료농축기술 (< 그림 4-24>) 은최근안정화단계에도달하여수질분석의생산성, 미량분석실현과친환경성에큰기여를할것으로기대된다. 42
제 4 장기술의시장동향 시료주입모드 기기주입모드 [ 그림 4-24] 온라인농축주입방법 ( 좌 : 시료주입모드, 우 : 컬럼스위칭후기기주입모드 ) 최근미국질량분석학회의발표사례를보면 FDA는고분해능질량스캐닝방법으로수백여종의농약류를단시간내에정밀진단하고있다. 특히수질분석에적용시 online 시료농축장치를연결하게되면전체분석시간이매우빨라져서기존수질분석과는비교가안될정도로분석시간과분석단가의절감이기대된다. 즉, ~5 ml의시료를온라인농축하여주입하여 parts per trillion 수준의기기분석까지불과 5 분이내로소요되는것에비해기존의고상추출-삼중사중극자질량분석방법을적용한다면 4~5시간이상필요하며용매소모와농축가스장치, 카트리지비용도발생한다. 세번째요소인대상물질검색소프트웨어활용은많은시료, 다양한분석목록을검색하는데필수이다. 최근 TOXID와같은스크리닝검색소프트웨어의등장으로인해고분해능 full scan 질량분석기법을적용한 target/non-target 물질검출사례증가할것으로예상된다. Non-target 물질스크리닝의경우 < 그림 4-25> 의과정과같이총이온크로마토그램 (TIC) 을고분해능 full scan 질량분석기법을이용하여얻는다. 이후총크로마토그램에서신호 (ignal) 이없는잡음 (Noise) 부분을제거한뒤동일시간내의모든이온신호를인식하며, 동일시간내동일성분이온을할당하여화합물에관련된크로마토그램과질량스펙트럼을표시하게된다. 이러한일련의과정을거치고나면추출된크로마토그램을얻게되고 (< 그림 4-26>) DB 검색을통해물질을찾아내게되는것이다. [ 그림 4-25] Non-target 물질스크리닝의과정 43
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 [ 그림 4-26] Non-target 물질스크리닝의예 (Pesticides) 이러한고분해능 full scan 질량분석방법을활용하는최근연구동향으로서지금까지보고사례가없었던기지의대사물질 (metabolites) 외에새로운대사물질에대한해석과수처리전후의변화과정에대한추정과독성평가등이다. 대사체는이전까지스페인에서활발한연구가있었으나, 최근에는해석소프트웨어의도움으로실험실과정수 / 하수처리현장에서대사체의존재와처리공정내의거동연구가진행중인것을확인할수있었다. < 그림 4-27> 의사례는슬로베니아조젭스테판연구소에서발표한것으로오존, 이산화염소, UV처리, 펜톤산화등다양한수처리공정을거치면서혈압강화제인 Citalopram 이라는의약물질이총 5종의구조변형을일으키는것을 M/M 및 TOF를통해확인한것이다. 또한 < 그림 4-28> 은국내에서도검출사례가있는 Diazepam 의수처리공정에따른대사체규명사례이다. 44
제 4 장기술의시장동향 [ 그림 4-27] 혈압강화제 citalopram 를오존, 이산화염소, UV 처리, 펜톤산화등을거쳐 M/M 및 TOF 를통해구조변형체를확인함 45
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 [ 그림 4-28] Diazepam 의수처리공정에따른대사체규명사례 이러한기술요소를활용한국내외연구동향을살펴보면물분야에서고분해능 full scanning 질량분석기술을가장선도적으로적용하고있는사례들이증가하고있으며네덜란드의 KIA 물연구소는 LTQ-Orbitrap 방식을이용하여미지물질의구조해석기능을중점적으로연구하고있으며국내에서도많이사용하는농약인 alachlor의대사물질 (metabolite) 의존재를지하수에서확인하였다. 이를역추적하여농경지역에서대량으로사용한농약이주변지하수계로흘러간뒤원물질 (parent compound) 이안정한구조로변한대사체로주변수맥에광범위하게잔류함을밝혔다. 독 46
제 4 장기술의시장동향 일은네덜란드와유사한지하수농약오염문제에활용하고있으며최근에는정수장취수원으로유입하는의약물질의복합거동과관련한연구를전개하고있다. < 그림 4-29> 는스페인 IDAEA-CIC 연구그룹의하수-정수처리장을연계한미량유해물질의연구계획의예로 TOF와 Orbitrap 기술을병행활용하여수처리공정에서복합오염물질의다중처리효율평가와고도처리기술적용에따른오염물질의제거, 구조변성 (transform) 및바이오어세이 (Bioassay) 를통한처리단계의통합위해성평가를수행중에있다. [ 그림 4-29] 하수 - 정수처리장을연계한미량유해물질의연구계획 ( 예 ) 가장최신동향은상수원, 취수원등에존재하는신규오염물질의이슈와새로운분석기술의적용이며수처리공정을거치면서모화합물의변형 (transformation 또는 metabolite) 에대한새로운항목들과거동해석결과들이업데이트되어연구중이며, Metabolism용소프트웨어의활용과통계해석을통해효율적이고객관적인해석결과를제시하는시도들이전개되고있다. 국내에서이러한기술을적용하고있는곳은아직시작단계이며 K-water에서최근이러한고분해능질량분석기술등요소를조합하여최적화를시도중이다. 예를들어트리아진계농약류등을적용한결과, ppt 수준의미량성분에대한신속검색과정량성을확인하였으며과불화합물, 조류독소등으로적용범위를확장중이며기존의복잡하고분산된유기화합물모니터링시스템을스크리닝방법론으로전환을시도하고있다. 최신의스크리닝질량분석기술에관한다양한기능과활용사례의트렌드를보면이러한분석기술이물시료중의원인물질의확인기능에만그치지않고정확한대상물질의확정과동시에수질오염물질에대한단시간내미량성분의정확한 47
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 정량까지가능케하는기술로진보된것을확인할수있다. 이러한분석기술은앞서언급한온라인시료농축기술과스크리닝질량분석방법의조합을통해분석시간과비용의획기적인절감까지노릴수있는차세대미량분석기술인것으로판단된다. 향후, 이러한기술을활용하여응용이기대되는분야는다음 < 그림 4-30> 과같다. [ 그림 4-30] 차세대미량분석기술의응용분야 제 3 절미량오염물질관리및처리기술동향. 생물학적제어기술 가. 개요 최근십수년동안, 미량오염물질, 예를들어합성유기화합물 ( 농약류, PCBs) 및산업용및가정용화학물질, 의약품류, 개인위생용품및천연호로몬은내분비계교란행위유발가능성때문에환경중에서의검출및거동에각별한관심을받고있다. 일부미량오염물질및그대사산물은하폐수처리시설에서완벽히제거되지않으므로, 지표수및지하수에노출되게되며, 결과적으로인간은잔류성미량오염물질이축적된수중생물및물의섭취를통해서미량오염물질에노출되게될 48
제 4 장기술의시장동향 것이다. 따라서, 적절한수처리기술을적용하여하폐수처리장방류수로부터인간및수중생물에게미량오염물질이노출되는것을방지해야할것이다. 적절한수처리기술을적용하기위해서는각단위처리공정에서대상물질의제거에영향을주는인자를이해함과동시에기존처리시스템을향상시키거나혁신적인시스템을개발할필요가있다. 한편, 화합물의물리화학적성질은그것들의제거기작및자연계에서나하폐수처리시설과같은처리공정에서의거동을결정하는중요한인자이다. Caliman과 Gavrilescu(2009) 의연구에서는일부오염물질, 예를들어 tonalide, galaxolide, celestolide, ibuprofen, diclofenac, mefenamic acid, E, E2와같은물질들은수착및분해를통해제거될수있는반면에, carbamazepine, linocomycin, tylosin, sulfamethoxazole, trimethoprim과같은물질들은수착이나분해가어려워매우잔류성이높다. 미량오염물질중통상 PPCPs(Pharmaceuticals and Personal Care Products) 라고알려진물질들의하폐수처리공정에서의제거기작은생물학적분해, 슬러지에수착, 스트리핑, 화학적산화및광촉매분해반응등으로알려져있다. 수처리시스템은처리대상이되는하폐수의성상, 처리장의위치, 처리용량등에따라그고유의운전인자를가지고있다. 나. 생물학적처리공정 () 활성슬러지시스템 (activated sludge systems) 활성슬러지공법은부유성장식공정의일종으로가장대표적인생물학적처리공정이며, 미생물이폐수와미생물의혼합액내에서부유상태로성장하면서폐수내의각종유기물을효소에의해분해하여이용가능한유기물로만든후, 새로운세포나최종생성물로전환시키는처리공정이다. 두단계의활성슬러지공정을거친후, 후탈질공정을거치는독일의폐수처리장에서의연구에의하면, 재래식활성슬러지반응기에서의생물학적처리는 EDCs, β-blockers 및 psycho-active drugs (carbamazepine) 의제거에있어서낮은효율을보여준다 (ick등, 2009). 이연구에따르면, 전체적인제거효율은최소 60% 였지만, 활성슬러지공정에서는 EDCs가거의제거되지않는것으로나타났다. Batch test 실험에도수착메커니즘은 EDCs제거에효과적이지않은것으로확인되었다. 이외에도, 일부 EDCs에대해서는양호한제거효율을보여주었지만, 여전히 carbamazepine과같은몇몇 psycho-active drug은잘제거되지않은것으로나타났다. ashimoto 등 (2007) 은일본내산화구법및활성슬러지법을이용하는 20개하수처리장에서의 E, E2, E3의제거효율에대한연구를수행한바있다. RT 6-26시간, RT 3-0일의조건하에서재래식활성슬러지처리장에서의 E, E2, E3 제거성능을평가한결과, E2와 E3가각각 86%, 99.5% 의제거효율을보여준반면, E의증가가빈번히관찰되었다. 보통높은 RT 및 RT에서는높고안정적인제거효율이얻어졌다. E의증가는산화구공정에서는발견되지않았는데, 이는 conjugated 49
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 estrogens와 non-conjugated estrogens의유입농도비율에따른영향이라판단하고있다. RT 2-67 시간, RT 8-8일의조건하에서산화구공정은더낮은 RT와 RT를적용한재래식활성슬러지공법보다더좋은제거효율을보여줬다. 그러나, 비록산화구공정이기존의활성슬러지공법보다제거효율이좋기는하였지만, 높은 RT를가지는생물학적질소제거공정은이러한산화구공정과비슷한수준의제거효율을보여주였다. 또한, 천연 estrogens의제거에대해서는 RT가 RT보다더결정적인인자인것으로보고하고있다. 한편, 하폐수처리장에서의다양한 EDCs 제거를위해서질산화공정이제안되어왔으나, EDCs의제거에있어서자가영양미생물들의역할에관한정보는많지않다. Kim 등 (2007) 은암모니아산화제의영향을조사하기위해서, Bisphenol A (BPA) 와 nonylphenol (NP) 의회분식실험에질산화균으로농화된활성슬러지를사용하였다. 이연구에의하면질산화슬러지에의해서 N 4+ 가 NO 3- 로산화되면서 BPA와 NP의농도가일제히감소하였으며, N 4+ 가 NO 2- 로전환되는데에는적응기간이필요한것으로나타났다. Allylthiourea 또는 g 2 O 4 와같은 inhibitor의존재는 BPA 와 NP의농도저감을상당히감소시켰으며, 이는 BPA와 NP의제거가슬러지플록에의한물리화학적흡착보다는생물학적작용에의해이뤄짐을의미한다. 추가적으로암모늄산화활동은질산화슬러지내에서일어나는질산염산화활동보다 BPA와 NP의제거에보다밀접한관련을갖는것으로확인되었다. 이와유사한연구로, Kanda와 Churchley (2008) 는영국의질산화활성슬러지처리장에서 NP와 nonyl phenolethoxylates이각각 94, 98% 로매우높은제거효율로제거된것으로보고한바있다. (2) 인공습지시스템 (etlands) 인공습지처리방식은미량오염물질처리옵션중하나가될수있다. hite 등 (2006) 은인공습지처리방식과연관된메커니즘은미생물에의한저감뿐만아니라광분해, 식물섭취및토양으로의수착까지도포함한다고한바있다. Conkle 등 (2008) 은미국에서는많은지방자치단체들이기존의수처리기술을채택하기보다는라군이나인공습지와같은자연적인시스템을사용한하폐수처리방식을채택하고있다고하였다. 예를들면, LA의 Manderville에서는 5종의의약품류 (pharmaceutically active compounds) 가포함된폐수 7,600m3 /day가자연습지에배출되기전, 인공습지및 UV살균처리를하는라군시스템에서처리된다. 대부분의화합물의농도는 90% 이상줄어들고, 자연습지에서의추가적인처리로인해전체적인시스템을통틀어평균 96% 정도저감되었다. 예외적으로, carbamazepine 과 sotalol은각각 5% 와 82% 로다른화합물에비해좀더높은잔류성을보여주었다. 그러나, 이는문헌상에나오는활성슬러지시스템의경우와비교했을때높은수치다. 미량오염물질에대한높은제거효율은 30일에이르는긴체류시간과밀접하게관련된다. 계절별로는추운시기에더많은오염물질이인공습지시설에유입되지만, 그제거효율은봄이나가을시즌과거의비슷함을보여주었다. 50
제 4 장기술의시장동향 (3) Membrane bioreactors pring 등 (2007) 은 membrane bioreactors (MBRs) 는기존수처리시설에서아래제시된몇가지이유로인해, 상당히의미있는대안으로여겨지고있다. MBRs는많은 EDCs가흡착된고형물로부터완벽한방패막이역할을해주며, membrane 표면은또한 EDCs를계속보유해준다. MBRs에서의긴 RT는박테리아가 EDCs의구조를파괴하는데더많은시간을확보할수있게하기때문에이화합물들의추가적인생물학적변환에용이하다. 또한, 흡착과생분해공정의융합이기때문에 MBRs는탄소, 질소, 인그리고 EDCs 제거를동시에수행할수있는절충안이될수있다. ipma 등 (2009) 은분해속도가느린의약품류에대해서 MBR 시스템은긴슬러지일령으로인해서로다른미생물군이성장할수있게하기때문에탁월한처리공정이라고제안한바있다. 또한, itzig 등 (2002) 은높은 biomass 농도하에서의시스템운영이 MBR시스템의가장큰장점중에하나이며, 더욱이, MBR시스템에서의약품류는공기탈기 (air stripping) 원리를통해서도제거될수있다고하였다. 다음은 MBR 시스템을적용했을경우의일부미량오염물질들의제거효율을나타낸표이다. < 표 4-5> MBR 에의한각미량오염물질의제거율보고치 Classification EDC PhAC Removal Micropollutant Reference Efficiency(%) Nonylphenol 9 Clara et al., 2005 Nonylphenol diethoxylate 94 Clara et al., 2005 Nonylphenol monoethoxylate 99 Clara et al., 2005 Nonylphenoxyacetic acid 0 Clara et al., 2005 Nonylphenoxyethoxyacetic acid 0 Clara et al., 2005 Octylphenol >99 Clara et al., 2005 Octylphenol diethoxylate >99 Clara et al., 2005 Octylphenol monoethoxylate >99 Clara et al., 2005 7α-Ethinylestradiol 99 De Gusseme et al.,2009 99 Clara et al., 2005 Bisphenol-A 90 Nghiem et al., 2007 50 Clara et al., 2005 Diclofenac 0 Reif et al., 2007 Ibuprofen 6 Clara et al., 2005 ulfamethoazole 55 Reif et al., 2007 50 Nghiem et al., 2007 Carbamazepine 99 2 Reif et al., 2007 Clara et al., 2005 99 0 Clara et al., 2005 Reif et al., 2007 5
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 4-5> MBR 에의한각미량오염물질의제거율보고치 ( 계속 ) Classification PPCP Micropollutant Removal Efficiency(%) Reference Bezafibrate 96 Clara et al., 2005 Diazepam 25 Reif et al., 2007 Erythromycin 90 Reif et al., 2007 Galxolide 60 Reif et al., 2007 92 Clara et al., 2005 Naproxen 85 Reif et al., 2007 Roxithromycin >99 Clara et al., 2005 80 Reif et al., 2007 Tonalide 85 Clara et al., 2005 40 Reif et al., 2007 Trimethoprim 30 Reif et al., 2007 Celestolide 50 Reif et al., 2007 (4) 혐기성처리 혐기성생분해는호기성분해보다적은슬러지생산, 낮은영양염류필요등많은이점을가지고있다. 혐기성처리및혐기성생물반응기의성능을조사하기위해서하폐수에서의미량오염물질에대한혐기성분해에관한연구가수행되어왔다. 특히, 혐기성조건하에서의에스트로겐의거동에대해서는그다지많은결과가보고되어있지않다. jürgens 등 (2002) 에의해하부침전물을대상으로 E2의혐기성분해가조사된바있으며, 그결과, 2일간의배양결과거의완벽하게 E2 가 E으로매우빠르게전환된것으로나타났다. 또한, Lee and Liu (2002) 에의한질소가스가제거된상태의혐기성상태에서의활성슬러지상등액에대한회분식실험에서는첨가된 E2의 50% 가 E으로변환되는것이관찰되었다. Chang 등 (2005) 은슬러지에서 nonylphenol (NP) 의혐기성분해에관한다양한변수들의영향을연구하였으며, NP 분해를위한최적 p는 7이였고, 온도가증가할수록그저감율은증가한것으로보고하였다. 또한, 폐수의화학적처리를위해사용되는알류미늄설페이트의추가는 NP의저감을억제한것으로나타났다. 추가적으로이연구에서는 sulfate-reducing bacteria인 methanogen 과 eubacteria가 sulfate-reducing bacteria로써혐기성처리된슬러지의 NP 저감에관련하는주요영향인자라고제안하였다. (5) other bioreactors < 살수여상 > venson 등 (2003) 에의하면, 일반적으로살수여상필터는에스트로겐활성제거에있 어서활성슬러지법에비해효율이낮다. ervos 등 (2005) 에의하면 8 개의캐나다하폐수처리장에 서배출되는천연 estrogens 의분포에관한연구에서는살수여상필터가 estrogens 제거에효과가 52
제 4 장기술의시장동향 없다라고보고한바있다. 살수여상필터에서알킬페놀에톡실레이트 ( 계면활성제 ) 의거동에대해서보고된사례는많지않다. 그러나, Gerike (987) 와 Brown(987) 의연구에의하면살수여상필터를가진폐수처리시설에서 75% 가량의상대적으로높은제거효율을보여준다. 이러한높은제거율은활성슬러지처리장을거치면서많은 COD가제거되었기때문일것이다. Koh (2008) 에의하면폐수처리장에서살수여상필터를같이활용하는것보다는생물학적처리및화학적처리를복합적으로적용했을때유기물및질소, 인제거에높은제거효율을보일것이라한바있다. <Bioreactor의조합 > 혐기성및호기성처리의조합은의약품류로오염된폐수에서오염물질을제거하는데효과적일것이다. Zhou 등 (2008) 은 biofilm airlift suspension reactor와 anaerobic baffled reactor로구성된파일럿스케일시스템을연구한바있다. 항생물질인 ampicillin 과 aureomycin은각각 3.2 mg/l 와 mg/l가유입되었으며, RT.25일에각각 6.4%, 25.9% 의제거효율을보였고, RT 2.5일에각각 42.%, 3.3% 의제거효율을보인것으로보고하였다. 다. 슬러지를이용한미량오염물질처리 물리화학적성질에따라일부미량오염물질들은하수슬러지에상당히잘흡착된다. 환경중미량오염물질의발생원이기도한일차슬러지및소화슬러지의잠재적인위험을평가하기위해, 슬러지에서오염물질을조사하는것은중요하다. Caliman과 Gavrilescu(2009) 에의하면, 잠재적인미량오염물질중일부 (brominated biphenyl ethers ( 내연제 ), nitro musks ( 인공향수 ), linear alkylbenzene sulfonates ( 세제 ), pharmaceutical compounds ( 항생물질, 약품 ), odorants ( 하수슬러지악취조절 ), polyelectrolytes ( 하수슬러지탈수 ) 는슬러지에수착된다고보고되어있다. 슬러지에수착되지않는대표적인물질은 carbamazepine이다. Zhang 등 (2008) 에의하면, Carbamazepine은슬러지에수착되기적절한 Kd값인 500L/g에비해매우낮은 Kd값인.2L/g 을가지므로, carbamazepine은용존형태에서제거되어야한다고제안하였다. 슬러지처리방식에있어서, 중온소화방식은하폐수처리장으로부터의 차, 2차슬러지를처리하기위해사용되는일반적인공정중하나이며, 생화학적반응의가속을위해간혹고온소화방식을추가적으로운영하기도한다. Carballa 등 (2007) 은 pilot-scale reactor를중온및고온상태에서운영한바있다. Naxopren, sulfamethoxazole, roxithromicin and estrogens은 85% 이상, musks (galaxolide and tonalide) 에대해서도높은제거효율이얻어졌다. 반면에 diazepam과 diclofenac은 40-60% 의제거효율이, iopromide는매우낮은제거효율이, carbamazepine은제거되지않은것으로보고하였다. 라. 특정미생물및 culture 를이용한미량오염물질처리 생물학적처리에서미생물의역할은매우중요하며, 이러한미생물에의한미량오염물질에대 53
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 한저감에관한연구는많이보고되고있지만, 어떠한미생물에의해어떤기작으로제거되는지에대해규명하는것은쉽지않다. Chang 등 (2005) 에의하면, Nonylphenol은호기성상태에서특정 bacteria, yeast 및 fungi에의해분해될수있으며, 또한, 대부분의 nonylphenol 분해자들은 sphingomonads종에속하는것으로보고하였다. Gabriel 등 (2005) 에의하면, 도시하수처리장에서분리한 nonylphenol 분해자들은 sphingomonas sp. strain TTNP3, phingomonas cloacae, phingomonas xenophaga strain Bayaram로확인되었다. 이균주들이탄소원으로써 nonylphenol을이용하는능력에대해서는잘알려져있다. Tanghe 등 (999) 와 Garbriel 등 (2005) 에의하면 nonylphenol에대한제거율은 29mg nonylphenol/l d에서최고 40mg nonylphenol/l d라고한다. Yoshimoto 등 (2004) 에의하면일부에스트로겐분해박테리아를하수처리장으로부터발견하였으나, 이박테리아들의분해기작에대해서는알아내지못하였다. 에스트로겐제거와관련하여, Andersen 등 (2003) 은독일의한폐수처리장의질산화조에서 EE2 제거효율이 90% 에이른다는만족할만한연구결과를얻었다. 또한, hi 등 (2004) 에의하면암모니아산화균인 Nitrosomonas europaea 때문에질산화활성슬러지에서 EE2의상당한제거가관찰되었다고보고한바있다. 마. 생분해시의부산물 폐수처리시의생분해과정때문에일부오염물질은처리과정동안농도가증가하는경향이보여지기도한다. 예를들어, Isidori 등 (2007) 에의하면, polyethoxylates의생분해로부터 alkylphenols 의형태가생성되었으며, 또한, Chen 등 (2008) 은 BPA의생분해대사산물인 4-hydroxy-acetophenone 가 MBR 및재래식활성슬러지반응조에서검출된것으로보고하였다. 반면, Matamoros 등 (2008a) 의연구에서는두종의주된 ibuprofen 생분해부산물은호기조건하에서발생하는 ibuprogen의제거를보조하기도하는것으로나타났다. Bruchet 등 (2002) 에의하면, Nonylphenols의경우, 원폐수에서는발견되지않았으나, 후혐기성처리동안 ethoxylated nonylphenols잉생분해될때검출되었다. 그러나, Nonylphenols은처리수에서는발견되지않았으며, 따라서, 슬러지에수착된것으로추측되었으나, 사실, Nonylphenols은슬러지와함께제거되기도쉽지않은것으로알려져있다. Caliman and Gavrilescu (2009) 은특정음용수살균부산물 (DBPs) 은 EDCs로써작용할수도있으며, PPCPs의산화는 parent compound보다더독성이강한부산물을형성할수도있다고한바있다. 그러므로, 미량오염물질처리시에는부산물의악영향을억제가능한적절한수처리기술의개발이필요하다. 54
제 4 장기술의시장동향 2. 물리화학적제어기술 가. 응집 응집은부유물질제거에자주이용되는가장오래된공정중하나이다. 특히, 무기응집제및고분자응집제를이용한고도응집은수처리및폐수처리에서미량오염물질을제어하기위해적용되어오고있다. 고도응집은비용효율, 설계용이성, 공정운용의편의성등의장점때문에, 기존의처리시설의성능을개선시키기위한가장일반적인옵션이될수있을것이다. Lee 등 (2009) 에의하면, 미량오염물질을제거하기위해응집효율을향상시키는것은, 산화-응집 / 침강및응집-막분리를이용하는것이라고제안하였다. 이들의연구에의하면, 의약품류, 예를들어 diclofenac의경우에는 Fe(VI) 산화-응집시, 5mgFe/L으로 95% 가넘는제거율을보여줬다. 이결과는 FeCl3 또는 Al 2 (O 4 ) 3 50mg/L를이용한고도응집처리시 65% 의제거를보여준 Carballa et al (2005) 의연구에비해많은향상을이룬것이다. Bodzek와 Dudziak (2006) 에의하면, Integrating coagulation-nf system 은 NF system만사용했을경우에비해 estrogen의제거율을적어도 8.5% 향상시킬수있었다고한다. 이외에도고도응집을통해다양한미량오염물질을제거한연구들이있으며, 다음표는미량오염물질제거에사용된고도응집공정을보여준다. < 표 4-6> 고도응집공정에의한미량오염물질제거율 Micropollutant log Kow pka Coagulant Dosage Removal Efficiency(%) Anthropogenic Fragrances Trihalomethane formation potential - - Iron(III) chloride (TMFP) up to 30 mg/l up to 40% Pharmaceutical Galaxolide 2 5.9-6.3 - Tonalide 2 4.6-6.4 - Aluminum polychloride Aluminum polychloride 7.5% w/w 63 7.5% w/w 7 Diazepam 2 2.5-3.0 3.3-3.4 Iron(III) chloride 50 mg/l ~25 Naproxen 2 3.2 4.2 Iron(III) chloride 50 mg/l ~20 Diclofenac 2 4.5-4.8 2.5-3.0 Iron(III) chloride 50 mg/l >65 Aluminum sulfate 50 mg/l >65 55
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 Micropollutant log Kow pka Coagulant Dosage Removal Efficiency(%) Endocrine disruptors Bisphenol-A (BPA) 3 0.2 5 Iron(III) chloride up to 200 mg/l up to 20 Diethylhexylphthalate (DEP) 3 Iron(III) chloride up to 200 mg/l up to 70 7β-Estradiol(E2) 4 4.0 0.4 5 Iron(III) chloride 2.2mg/L 5 Polyaluminum chloride 5.4mg/L 5 Estriol (E3) 4 2.45 - Iron(III) chloride 2.2mg/L 20 Polyaluminum chloride 5.4mg/L 30 Diehylstilbestrol (DE) 4 5.07 Iron(III) chloride 2.2mg/L 25 Polyaluminum chloride 5.4mg/L 40 주. Freese et al. (200) 2. Carballa et al. (2005) 3. Asakura and Matsuto (2009) 4. Bodzek and Dudziak (2006) 5. Deborde et al. (2005) 나. 막공정 막을이용한분리는압력구동공정을통해이루어진다. 막공정은 MF, UF, NF, RO 등 4가지로나눌수있다. MF는 0.~ 마이크로미터의공극을가지고있으며, 박테리아및부유물질을제거할수있다. UF는 0.0003~0. 마이크로미터의공극을가지고, 콜로이드, 바이러스, 특정단백질등을제거가능하며, NF는공극크기가 0.00~0.003 마이크로미터로, 분자의크기및전하를기반으로한물리적 rejection에의존한다. RO는약 0.0005 마이크로미터의공극크기를가지며, 탈염화에적용할수있다. 다음그림은막의종류별 filtration spectrum이다. 56
제 4 장기술의시장동향 [ 그림 4-3] 막종류별 filtration spectrum 막공정은대상물질의크기또는대상물질의전하량을기반으로, 분리를위해반투막또는다공성막을이용한다. 대상물질의크기를기반으로하는압력구동공정은고압멤브레인을이용하여특정크기만배제하는방식과저압멤브레인을이용한대상물질의흡착등을통해분리하는방식이있다. () MF에의한미량오염물질제거 MF막은공극의크기가 0.-0 μm으로저압형태이다. 이공극크기는정수처리시병원균제거에적절한사이즈임에도불구하고, 미량오염물질 (< kda ) 은체거름현상에의해계속제거하기가어렵다. 한연구에서 MF는재이용을목적으로한처리수의고도처리전의전처리단계에서활용된바있다 (Drewes 등, 2003). 또한, Al-Rifai 등 (2007) 은 MF는 pharmaceutically active compounds (PhACs) 와호르몬류처리가불가능하다는것을두개의호주에있는 full-scale 물재생플랜트에서규명하기도하였다. 57
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 (2) UF에의한미량오염물질제거가 ) UF alone MF와유사하게 UF막 (0-00 kda) 의분획분자량은대부분의미량오염물질의체거름효과를허용하지않는다. Jermann 등 (2009) 은 UF 막에의한 estradiol 과 ibuprofen 제거거동과관련하여, 막파울링에있어서의 NOM (natural organic matter) 의역할에대해서연구하였다. NOM이포함되지않은상태에서, 친수성 UF 막 ( 재생셀룰로스, 00kDa, Ultracel, Millipore, UK) 은 estradiol 과 ibuprofen을거의걸러내지못한반면에, 조금더소수성에가까운 UF막 (polyethersulfone, 00 kda, Biomax, Millipore, UK) 은 80% 의 estradiol과 7% 의 ibuprofen을필터링한것으로나타났다. estradiol의더높은제거율은 estradiol이 ibuprofen보다더소수성이고, 실험 p에서 negative charge 를띄는것으로설명할수있을것이다. 다양한 NOM의영향은 NOM, 막, 대상미량오염물질의성질에따라다르다. 예를들어 humic acid의경우에는 NOM이막의 adsorption site를차지함으로써, 보유율을감소시킨다. 이와반대로, alginate의경우에는 secondary 막으로써역할을할수있는 cake layer를형성함으로써미량오염물질에대한보유율을증가시키기도한다. 나 ) UF와 PAC의조합 UF막만을이용한경우미량오염물질에대한제거율이제한적이기때문에, PAC (powdered activated carbon) 와 UF막을조합하는방법이많은연구자들의주목을받았다. Laine 등 (2000) 에의하면 UF막과 PAC를조합한공정의주된장점은흡착동력의증가, UF 재순환루프에의한혼합의증가, 유연성이라제안한바있다. 그러나, 이조합처리법을적용시의미량오염물질의거동에대한구체적인정보는거의찾아볼수없다. Pianta 등 (998) 은 pilot scale에서 UF(Aquasource) 와 PAC (Envir-Link MV25) 조합공정을거치는동안 trichlorethene, tetrachlorethene, atrazine의거동에초점을맞춘연구를수행한바있다. 이연구에의하면, atrazine이 5mg/L의 PAC를첨가했을때 99% 가넘는제거율을보여주었으며, trichlorethene과 tetrachlorethene 보다높은것으로나타났다. 두물질에대해서는 PAC 주입량이 22mg/L 정도는되어야만 90% 정도의제거율이얻어졌다. 본연구와관련하여, 저자들은 kinetics의중요성을강조하였으며, membrane flux를줄임으로써미량오염물질과 PAC의접촉시간을증가시키면, 결과적으로성능이향상될수있음을보여주었다. 다 ) UF와생물학적공정의조합 PAC의대안으로, UF의성능을항샹시키기위한방법은 UF막에생물학적처리를추가한 membrane bioreactor (MBR) 이다. Choi와 Ng (2008) 에의하면 MBR에서의생물학적처리는막모듈이액체와고체를분리해내는동안처리대상물질의생물학적분해를수행해야한다. MBRs는활 58
제 4 장기술의시장동향 성슬러지탱크에막모듈을직접담그는침지형과사이드스트림방식으로활성슬러지탱크밖에서막여과를실행하는방식이있다. 최근에는폐수처리시더낮은압력을요구하며, 더높은막투과량을가진저가의막이생산되면서 MBR 공정은많은이목을끌고있다. Tan 등 (2008) 에의하면특히, 미량오염물질제거에있어서의 MBR의장점은긴 RT인것같다. Clara 등 (2005) 의 MBR pilot plant와 3곳의재래식활성슬러지처리장에서의다양한 PPCPs 와 EDCs의거동을비교한연구에따르면, MBR공정의경우대부분의분석된화합물은 50% 에서 60% 제거되었으며, 예외적으로 bisphenol-a, ibuprofen, bezafibrate에대해서는 90% 를초과하는제거율을나타냈다. 전체적인결과로봤을때, 기존의활성슬러지공법과 MBR공법을비교해보면큰차이를보이지는않았지만, MBR 공법은특정미량오염물질에대해높은효율을나타냈다. 이와유사한사례로, Reif 등 (2007) 은 MBR 공정이 ibuprofen (98% 까지 ), naproxen (84%), erythromycin (9%) 에대해높은제거효율을보여주었는데, 저자들은그들의 pilot-scale 침지형 MBR에서 44-72일에달하는긴 RT가이러한제거효율을보인주요이유라고제시하였다. (3) 역삼투 (RO) 에의한미량오염물질제거 RO막은 0.22-0.44nm 사이의공극크기를가지며, Jermann 등 (2009) 은 RO는대부분의미량오염물질제거에있어서높은효율을보일수있는가능성을갖는다고보고한바있다. 그러나, 많은에너지를소비하기때문에 jones 등 (2007) 은비용이많이소요될것으로예상하였다. 980년대 RO 를이용한미량오염물질제거에관한연구에서는, 주로대부분의중금속이 75% 가량의제거효율을보였다. 그러나, rubec 등 (983) 은 trihalomethanes, dischloromethane, alkylphenols과같은형태의유기미량오염물질은거의제거되지않는다고보고하였다. 그이후 kimura 등 (2003) 은 RO 여과를실시하였을때 DBPs, EDCs 및 PhACs의거동에대한연구를수행하였으며, 이연구에서는미량오염물질제거에있어서흡착은일시적인초기기작임을확인하였으며, 이후 steric effect와 charge effect가미량오염물질제거에주된역할을한다고제안하였다. 또한, 현저하게음전하를띄는분자들이 90% 이상의효율로전하를띄지않는분자 (90% 이하 ) 보다더많이제거됨을알수있었다. 예외적으로 EDC인 Bisphenol-A의경우, 전하를띄지않음에도불구하고, ultra-low pressure RO 막을이용하여 99% 까지제거할수있었다. 다음표에는 RO에의한일부미량오염물질의제거율에대해정리하였다. 59
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 < 표 4-7> RO 에의한미량오염물질제거율 Classification Name of micropollutant Removal (%) Reference Antibiotic triclosan >99 Nghiem and coleman, 2008 Disinfection by-product EDC Pesticide PhAC Metabolite Trihalomethane bromoform 95 Drewes et al., 2005 Trichloroacetic acid 96 Kimura et al., 2003 Progesterone 85 Nghiem and coleman, 2008 Testosterone >9 Drewes et al., 2005 7β-Estradiol 83 Kimura et al., 2004 96 comerton et al., 2008 >93 Drewes et al., 2005 Carbaryl 79 Kimura et al., 2004 Bisphenol-A 66 Drewes et al., 2005 83 Kimura et al., 2004 95 Comerton et al., 2008 99 Kimura et al., 2003 Atrazine 99 Kosutic and Kunst, 2002 MCPA 94 Kosutic and kunst, 2002 95 Ozaki and Li, 2002 >99 ofman et al., 997 Diclofenac 95 Kimura et al., 2003 ulfamethoxazole Carbamazepine Caffeine 70 Kimura et al., 2004 94 comerton et al., 2008 99 Kosutic et al., 2007 9 Kimura et al., 2004 9 Comerton et al., 2008 70 Kimura et al., 2004 87 Comerton et al., 2008 Urea 30 Ozaki and Li, 2002 Bromoform 80 Xu et al., 2006 3 rubec et al., 983 Trichloroethylene 80 Xu et al., 2006 Chloroform 5 rubec et al., 983 25 Xu et al., 2006 85 Drewes et al., 2005 60
제 4 장기술의시장동향 (4) 나노막 (NF) 에의한미량오염물질제거나노여과막은원래연수화목적으로개발되었으며, 현재에도여전히연수화목적으로적용되고있지만, 지표수및지하수로부터농약및타유기오염물질을제거하여음용수의안전을보장하기위한유망한기술로급속하게성장하고있는기술이다. 나노여과에대한연구및적용의증가이유는다음과같다. 양질의수질에대한요구의증가, 음용수산업과같은분야에서더욱엄격한표준의적용 2 막제조기술의발전 3 비용대비훨씬넓은범위에의적용성 MF, UF, NF, RO막중 NF는특히, 용존되어있는유기오염물질및무기오염물질의제거를포함, 다양한수질관리목표를충족시키기위한포괄적인접근이가능하다. 그중에서도, NF막은 RO막과비교하여 ) 더낮은압력을요구하며, 2) 일가또는다가이온사이에서선택적인제거를할수있다는장점이있다. 다. UV 조사 atts 등 (990,99) 은 UV/ 2 O 2 공정은널리연구되고특히, 오염된지하수의처리와폐수정화에적용되어왔으며, 지속적인기술의발전으로미량오염물질제거에실질적으로적용가능한방법으로자리잡아왔다고기술한바한다. 그로인해, UV/ 2 O 2 를이용한처리는 full-scale로적용이가능해졌다. 화학적산화는물속의구성성분에크게영향을받기때문에, 다른기술들과조합되어사용하는경우가많다. ang 등 (990) 은화학적산화와의조합기술로써휘발성유기물의스트리핑, 입상활성탄처리를제안하였으며, Dewaters 등 (990) 은생물활성탄컬럼을통한생물학적산화또는다른유기물의유무및농도에의존하는공정들을언급하기도하였다. 최근들어, UV 기반기술들에많은관심이쏠리고있으며, 그이유로는비용측면에서매우효율적이고, UV 램프에대한기술발달로에너지효율이좋아졌으며, UV램프의파울링을피할수있는 non-contact reactor의개발, UV 조사와과산화수소, 오존등과함께매우반응성이높은라디칼을생성시킬수도있다라는점등을들수있다. 한편, 미량오염물질처리동향과관련하여, 처리된폐수에서의 ormone like activity의발생은매우민감한문제다. Chen 등 (2007) 은일부 EDCs에대한 UV/ 2 O 2 처리에대해서연구하였다. 4종의 EDCs (E2, EE2, BPA, NP) 를증류수및강에서취수한물에 μg/l~ng/l 정도의양으로각각첨가하였다. 실험결과, 증류수및자연수에서 UV/2O2 반응은 EDCs의 estrogenic activity를제거하는주요반응임을보여주었다. Roselfeldt 등 (2007) 은 EDCs 및 E2, EE2에 UV를직접조사한광분해에 6
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 대해연구하였으며, UV 직접광분해와 UV/ 2 O 2 에대한비교연구도수행하였다. 그결과, 2 O 2 의첨가는 Lab water에서 EDCs의분해를상당히증가시키는것으로나타났다. 자연수에서는분해가지연되었지만, UV/ 2 O 2 처리는 350mJ/ cm2의 UV fluence 조건에서 estrogenic activity와관련된물질들을 90% 넘게제거할수있었으며, 이 UV fluence는기존에이러한오염물질들의 UV 처리시에보고된값보다훨씬낮은수치라고제안하였다. 라. ybrid cavitation 기반기술 uslick (990) 는일반적으로화학반응의진행에는에너지가요구되며, 특정에너지원의성질은분해경로를결정한다고하였다. Ultrasonic irradiation은재래식에너지원과는지속시간, 압력, 그리고분자당에너지소비량이다르며, Ultrasound는에너지와물질이상호작용을하는독특한수단이라표현하였다. Mason (2007) 에의하면 990년대이래로 ultrasound는다양한초기농도를가진오염물질들에대해유망한고도산화공정으로이용되어왔다. Chowdhury와 Viraraghavan (2009) 에의하면, ultrasound에의한오염물질의분해는기존의 AOP 기술, 즉 ozonation, ultraviolet irradiation, high voltage corona에비해상당한장점 ( 안전, 청결도, 2차오염없이에너지전환등 ) 을가진다. 기존의 lab-scale 결과에도불구하고, 음향분해 (sonolysis) 만을실제대용량의폐수에적용하였을경우, 미량오염물질같은복합적인구조를가진화합물을완벽히저감시키는데는실패하였다. 그렇기때문에, hybrid 형태의처리공정은제어하기어려운미량오염물질의제거뿐만아니라, 그들의대사산물과처리후의부산물까지도최소화가능한매우유망한대안이될수있을것이다. Gogate (2008) 에의하면 ultrasound 와 O3, ultrasound 와 2O2와같은 2가지의혼합또는그이상의고도산화공정의조합은대상으로하는오염물질의제거율을증가시킬수있을것이라보고하였다. 이와관련, 이러한공정들의시너지효과및시너지효과의정도는자유라디칼수의증가에따라다르하며, 산화제를더욱잘활용할수있거나, 생성된자유라디칼과오염물질과의더좋은접촉조건을이끌수있는반응기배열의변화에도많은영향을받을수있다고보고하였다. 마. 촉매산화 촉매반응은일반적으로촉매, 즉소비되지않고화학반응을가속하는물질의작용으로표현된다. 촉매는형태에따라 3가지로분류할수있다. 균일촉매 (homogeneous catalyst) : 반응혼합물과동일한상에서촉매작용을함. 2 불균일촉매 (heteroheneous catalyst) : 반응혼합물과서로다른상에서촉매작용을함. 3 생체촉매 (biocatalysis) : 자연적인물질들, 예를들어단백질효소에서일어나는촉매 62
제 4 장기술의시장동향 일반적으로촉매작용의분류는다음그림과같다. Catalysts omogeneous catalysts Acid/base catalysts Transition metal compounds eterogenized homogeneous catalysts Biocatalysts (enzymes) [ 그림 4-32] 촉매작용의분류 eterogeneous catalysts Bulk catalysts upported catalysts 수계에존재하는미량오염물질제거를위한고도촉매공정의발달은깨끗하고, 지속가능하며, 저비용으로고효율을낼수있는 Green process의필요성을원동력으로삼고있다. 고도산화공정의장점은어디에나적용하기쉬운유연함과추가적인개발및혁신을이뤄낼수있다는무궁무진한가능성이라할수있다. 다양한형태의촉매는미량오염물질처리에사용될수있으나, 대상공정의요구조건및모든필요성을충족시킬수있는맞춤형촉매의개발은여전히어려운과제이다. 분명한것은앞으로의촉매에대한연구방향은선택적산화반응을수행할수있는촉매기술의개발일것이다. 현재, CPO 같은경우에는 full-scale로도실제적용되고있다. Catalystic wet peroxide oxidation (CPO) 반응은산화제로써과산화수소와일차라디칼로써과산화수소의 hemolytic decomposition을유발하기에적합한촉매와관련된반응이다. 미량오염물질제거에적용되는가장잘알려진 CPO는 Fenton 산화공정이다. Li 등 (2009) 은 Fenton 공정은값이싸고, 양이풍부한 2가철염과 2O2를펜톤시약으로활용하는것이특징적이다. 그러나, CPO 이외에대부분의고도촉매처리공정, 예를들어, sonophotocatalytic oxidation와같은경우는 lab-scale에서만높은제거효율을보여준다. 그러므로, 고도촉매기술의추가적인개발은높은내구성과낮은비용을고려해야할뿐만아니라, 에너지원에대한한계를극복해낼수있는해결책역시도고려해야한다. 만약이러한것들이실행가능해진다면지금도지속적으로증가하고있고, 또한앞으로어떠한유해요소로작용할지모르는미량오염물질에대한관리적측면에서촉매산화는환경적으로나비용면에서매우매력적인옵션이될것이다. 63
제 5 장 파급효과및전망 제 절국내외정책비교및향후관리전망 제 2 절생활유래및기타미량오염물질의향후전망 제 3 절생태독성분야향후전망
제 5 장파급효과및전망 제 5 장파급효과및전망 제 절국내외정책비교및향후관리전망. 국내외수계미량오염물질관리정책비교검토 가. 국내외수질환경기준비교 < 표 5-> 에나타나듯이각국의수질환경기준은나라별로항목과그기준에어느정도차이는있으나크게는 인간의건강보호및생활환경에대한내용 과 인간외의생물을포함하는생태계의보호 를위한기준으로나뉜다. 미국과유럽의경우인간의건강및생활환경보호기준이외에생태계내의야생생물에대한보호기준이마련되어있고수질기준또한생물학적측면의기준을상당히중요하게고려하고있다. 이에반하여우리나라의수질환경기준은주로인체건강에대한부분만을고려하고있는현실이다. 현재우리나라의하천에대한수질및수생태계환경기준은사람의건강보호기준으로카드뮴등 7개항목이생활환경기준으로생물화학적산소요구량등 7 개항목이정해져있으나, 수생태계를고려한기준설정은미흡한실정이다. 또한이들항목에는유해화학물질에대한고려가미흡하다. 국내산업구조가고도화되고국제교역의규모가커짐에따라화학물질의유통량과종류가크게증가하면서수환경이유해화학물질에노출될위험역시증가하고있지만우리나라의수질환경기준에는이들물질이제대로반영되지못하고있는실정이다. 미국의수질관련환경기준은크게수질환경기준 (ater Quality tandards, Q) 과수질준거치 (ater Quality Criteria) 로분류된다. 수질환경기준은청정수법 ( 칟무 ater Act) 라고불리는 연방수질오염규제법 (Federal ater Pollution Control Act) 303조 수질기준과이행계획 (ater Quality tandards and Implementation Plans) 조항에근거하여연방전부의승인을거쳐시행하고있다. 각주에서는공중의건강과복지를보호하고, 수질개선등청정수법의목적을준수하기위해수질환경기준을설정하는데, 이때환경보호청 (UEPA) 이제시하고있는항목별수질준거치를하회하지않는수준에서설정해야한다. 수질환경기준 (Q) 은수체릐사용을지정하고이와같은이용을보호하기위한수질준거치 (QC) 를성정하고, 오염물질로부터수질을보호하기위한조항을수립하기위한목표로규정된다. Q의최종목표치가되는 QC는 청수법 304(a) 에의해최근에 67
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 과학적지식을최대한반영하여개발되고이용목적별로수생태계 (Aquatic Life), 사람의건강 (uman ealth), 생물 (Biological), 영양소 (Nutrient), 병원성미생물 [Microbial(Pathogen)], 레크리에이 션, 퇴적물등으로각각분류하여대상항목에대한서술적또는측정치를규정하고있다. < 표 5-> 국가별수질환경기준근거및설정항목의비교 국가기준제시근거및형태설정항목 미국일본유럽연합영국태국한국 청정수법 (Clean ater Act) 수질기준 (ater Quality tandards) 수질준거치 (Ater Quality criteria) 먹는물안전법 (afe Drinking ater Act) 먹는물기준 (Drinking ater tandard) 수질오탁방지법환경기본법유럽연합이사회지침서 ( 물기본법, ater Framwork Directive) 환경기준 (Environmental tandards) 유럽연합이사회지침서 ( 물기본법, ater Framwork Directive) 환경기준 (Environmental tandards) 오염규제에대한법과기준 (Laws & tandards on Pollution Control) 환경정책기본법 ( 수질및수생태계환경기준 ) 개별법에의한기준 상수원보호 ( 건강, 복지 ) 공공수역보호 담수와해수에서식하는수생생물또는야생생물의보호 먹는물의수질을보호 상수원수확보및이용목적별적응성 건강보호에관한수질기준 생활환경보호에관한수질기준 수생생물의보전 생태계보호를위한규제 화학적, 생물학적, 영양염류, 심미적인기준에따른규제 안전한음용수수질확보를위한규제 생태계보호를위한규제 화학적, 생물학적, 영양염류, 심미적인기준에따른규제 안전한음용수수질확보를위한규제 상수원수및용수목적별수질확보를최우선규제목적으로제시 생활환경보전을위한기준 사람의건강보호를위한기준 수생태계상태별기준 규제기준, 먹는물기준 특히, EPA는 980년중반이후독성물질의규제에관심을집중하고있으며 청정수법 307조 독성및전처리유출수기준 (Toxic and Pretreatment Effluent tandards) (a) 항에따라 26개의우선독성물질 (Priority Toxic Pollutants) 목록을제시하고있다. 또한, 담수, 해수, 사람의건강에대한우성독성물질에대한국가권고수질준거치 (National Recommended ater Quality Criteria For Priority Toxic Pollutants) 는 2년주기로계속계정해오고있고, 각주는연방정부에서제시한수질준거치를바탕으로가장최근의과학적지식과지역적특성에적합하고합리적인수질환경기준을제정하고있다. 68
제 5 장파급효과및전망 수질준거치의설정및수정 보완은연방정부에서담당하고있어행정적목표의지향점및일괄성을유지하도록하고있는반면, 수질환경기중의설정및수질오염의규제는주정부에서하기때문에수질환경기준도각주마다고유한수질환경기중을제정하여수자원의효과적인이용을도모하고있다. 미국은과거에는화학적 물리학적항목을강조하였으나최근에는생물학적모니터링과평가가더주용한비중을차지하고있으며생물및인간의건강에영향을미치는특정수질유해물질의모니터링및감시에초점을맞추고있다. 영국의경우하천에대한수질기준은 General Quality Assesment scheme (GQA) 에따라구분하는평가기준이다. GQA는수질과시계열적상태변화에대해정확하고일관되게접근할수있도록구성되어있으며수질부분에대한분리된틀로구성되어있다. 즉, 화학적인부분, 생물학적인부분, 영양염류부분, 심미적인부분으로나뉘어있으며유기물질을평가하기위한 GQA는가장일반적인오염원을검출하는화학적수단에대한수질을기술한다. GQA는각하천을 6단계 (A~F) 로구분하고영국과웨일즈, 북아일랜드에서통용되며스코틀랜드에서는 5단계 (A~D) 로같은과정을적용하며엄격하게정의하고있다. 과정은다음과같다. 샘플링지점의특징을보여주는구간을지정한다. 주로이들사이트와모니터링은수질에영향을줄수있는개발계획 ( 배수, 취수, 토지이용변화 ) 을결정하는데사용되기도한다. 2 공인받은연구실에서분석한샘플을가지고미리계획된샘플링프로그램에서도출된결과만을이용한다. 편차를피하기위해특별조사로수집된데이터또는사건, 일시적으로수집한데이터는무시한다. 정해진프로그램은매달 40,000km의강과수로에서 8,000개의모니터링지점을관장한다. 3 사이트에서샘플링은최소일년에 2회실시하며데이터는최소 3년동안을수집한다. 각각의사이트마다 36회의샘플을수집하는방법은비용측면을고려하면서, 특정강에대한정확한판단을내릴수있도록하기위해서이다. 3년간수집된데이터는모두결과도출에이용한다. 4 퍼센타일은샘플에서용존산소의정규분포와 BOD, 암모니아의대수정규분포를가정해모멘토법에의해계산한다. 퍼센타일의계산결과는 < 표 2-36> 의기준값과비교한다. 하천해당등급은가장오염된값에따른결과로할당한다. 이것을액면값 (face-value) 등급이라한다. 5 모든하천에대한전체데이터결과는대중이접근하기쉽도록한다. 69
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 나. 국내외배출허용기준비교 우리나라배출허용기준은운영상크게두가지측면에서문제점을가지고있다. 먼저폐수배출허용기준의획일성을들수있다. 우리나라의폐수배출허용기준은업종별배출되는오염물질의종류와양이다름에도불구하고물질별로일률적인기준을적용하고있어, 폐수배출시설의특성, 수계의관리목표등을고려하여다양한수질오염물질발생원에대해적절하게대응하기곤란하다. 둘째, 폐 하수종말처리구역내폐수배출업소관리비효율성을들수있다. 개별배출업소와종말처리장이오염물질을이중처리하는문제와처리구역내배출업소에대한지도 단속의비효율성이발생한다. 2. 신규규제및규제강화에따른문제점및향후전망 수질및수생태계환경기준, 배출허용기준, 먹는물수질기준 등수질관련기준을설정혹은강화하고 수질오염물질, 특정수질유해물질신규지정 등수질유해물질의관리강화를위한연구들이정부주관하에진행되고있어국민건강과수생태계보호를위해바람직한일이다. 미국, 유럽등선진국은수십년간의데이터를축적하고관련연구를통하여각종수질규제항목및기준을마련한반면, 우리나라는짧은기간내에우리나라실정에맞는수질규제항목을도출해야만하는상황에서신규규제및규제강화에따른문제점이발생되고있다. 첫번째로, 유해물질의신규규제시해당유해물질에대한처리기술에대한정보및실제적인정보가부족한경우가많다는문제점이있다. 이는현재까지규제하고있지않던유해물질에대한신규규제이기때문이기도하지만우리나라의경우, 유해화학물질에대한개별폐수배출시설에대한모니터링및수질분석결과의축적이매우부족하기때문이기도하다. 미국, 유럽연합등주요선진국의경우하천에대한모니터링과함께개별폐수배출시설에대한시설인허가및시설에대한정보수집및수질모니터링에대한규정을제도적으로확보하여그정보를축적하고있다. 그바탕으로개별폐수배출유해물질에대한처리방법및처리성등에대한보다객관적인정보확보및평가가가능한형편이다. 우리나라도인허가체계개선, 주기적인개별폐수배출업소에대한배출허용기준항목점검등개별폐수배출업소로부터의수질유해물질의배출현황및처리현황에대한데이터를축적할수있는제도적장치의마련이시급하다. 70
제 5 장파급효과및전망 3. 미규제미량오염물질관리정책향후전망신규미량오염물질은계속늘어나고있으며정책방향또한시대의흐름에맞게신규물질을모니터링하고관리하는방향으로변화하고있다. 잔류성유기오염물질 (POPs) 등미규제미량오염물질에대하여정부와학계등이협력하여활발한연구활동을통해정보의확산에노력하고있고, 미량오염물질의관리를위하여수질환경기준의확대, 특정수질유해물질의확대등의정책적조사연구도진행중이다. 이러한미량오염물질에대한조사및관리확대의필요성은페놀사고등과같은과거유해화학물질의피해사례에서도입증되었고관리확대를위한환경부및국가정책은지속적으로이루어질전망이다. 제 2 절생활유래및기타미량오염물질의향후전망. 미량오염물질처리기술경쟁력제고를위한제언 가. 기술트렌드를반영한선택과집중 다양한기술들의적용에도불구하고실질적으로경제성있는처리기술에대한국내보급이필요하다. 또한현재는미량오염물질처리시장이선진산업국을중심으로형성되고있지만, 궁극적으로중국이나인도, 브라질, 동남아시아등개도국에서도규제수준이높아져시장이커질것을예상한다면글로벌경쟁력을갖는신기술의개발에대한관심과지원이필요하다고할수있다. 특히일반하수나정수처리기술들과비교해볼때, 미량오염물질에대한선진산업국들의기술개발역사가 20년이상을넘지않았으므로, 우리가집중과선택을적절히하여신기술개발을추진한다면충분히글로벌수준의경쟁력을빠르게갖추어나갈수있을것으로사료된다. 현재많은선진산업국들에서개발되고있는기술트렌드는대략다음 3가지로요약될수있다. - 활성탄및흡착제적용기술최적화 - AOPs 기술개발활성화 - Membrane 기술개발활성화무엇보다, 경제성있는공정구현이관건이며이를위해서는단일공정보다는합성공정 (hydrid process) 의개발이더욱현실적으로것으로이해된다. 7
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 나. 환경규제와기술혁신의상관성을적극활용 국내에서미량유해물질의미규제로인해처리기술연구개발은활발하지않은실정이다. 특히많은비용이소요되는문제로인해기초연구가선진산업국들에비해미약하여, 응용연구분야인처리기술연구개발의방향설정이어려운측면이있다. 이러한점을고려한다면, 외국의선진기초연구자료를체계적으로정리하고국내에소개하는노력이지속적으로이루어져야하고, 그자료및정보를응용연구자및기술개발자에게신속히확산하여공유하도록하는노력이절실한실정이다. 세부적으로다음과같은노력이필요할것으로사료된다. - 국내외전문가의의견을수렴하여규제예비후보물질, 규제예비물질, 규제준비물질등으로범주를나누어응용연구방향설정을지원 - 우선순위물질목록및규제방안준비관련로드맵을제시하여기술개발속도를고려할수있도록지원 2. 기술의개발전략 ( 안 ) 미국, 유럽및일본등에서는물환경중으로의미량오염물질배출을억제하기위한일환으로 REMPARMAATER, POEIDON, KNAPPE 등대규모의다양한연구프로젝트가수행되어왔다. 국내의경우, 분석방법의개발및물환경중에서의현황조사등을중심으로한연구는 2005년경부터꾸준히진행되어왔으나, 하폐수또는정수처리공정내에서의이들의제어에대한연구는일부기관에서산발적으로진행되고있다. 미량오염물질의경우, 분석상의어려움때문에정량분석에있어서많은오차가발생할수있으며, 이는미량오염물질의적절한처리기술의개발및평가시에도부정확한정보제공요인으로작용할수있다. 또한, 생활유래미량오염물질의종류는매우다양하기때문에그분해도역시각각의처리기술에따라다를것이다. 이상으로부터다양한생활유래미량오염물질의처리를목적으로한기술개발을위해서는지금과같은산발적인연구보다는, 다양한기존처리기술의성능을체계적으로검토할수있고, 나아가서는개발기술의적합성을종합적으로평가할수있는연구수행방식이필요할것이다. 3. 기대및파급효과현재, 전세계적으로미량오염물질처리기술은활성탄및흡착제적용기술의최적화, AOPs 기술개발의활성화, 막이용기술개발의활성화등 3가지트렌드로정리할수있다. 이를기반으로한다양한기술개발이이루어지고있음에도불구하고, 경제성확보측면에서실질적으로적용되 72
제 5 장파급효과및전망 고있는사례가많지는않다. 그러나, 선진국에서의미량오염물질관리기술개발의역사가 20년을넘지않았으며, 국내에서도복지에대한국민들의관심증대로유해물질에대한관리가어느때보다중요시되고있기때문에이들을지속적으로관리가능한처리기술등의개발이필요하다. 본기술개발을통해, 미량오염물질등의유해물질에서기인한국민불안을불식시킴과동시에안전한물환경조성에기여할수있을것으로생각된다. 한편, 미량오염물질처리관련시장이주로선진국을중심으로형성되고있는것도시장수요가아직은그다지높지않은이유중의하나일것이다. 그러나, 향후중국이나인도, 동남아시아등개발도상국에서그규제수준이높아질경우, 시장은급속도로확대될것으로전망되며, 따라서글로벌경쟁력을갖는기술확보를위해많은관심과지원이필요하다고할수있다. 제 3 절생태독성분야향후전망. 국내 외기술경쟁력비교미량오염물질과관련한국내의연구는대상수계에서검출되는미량오염물질모니터링, 생태내에서미량오염물질의거동, 특정수처리기술의적용에의한미량오염물질의제거효율을검증하기위한연구가많은부분을차지하고있으며미량오염물질의생태독성에관한연구는극히일부연구과제에의해서만수행되었다. 또한이러한연구에서도단일물질에대한생태독성평가또는위해성평가와같은연구가주로수행된것으로판단된다. 그러나미량오염물질과그에대한생태독성에관한국외의연구는특정수처리기법적용에의한미량오염물질저감효율검증과더불어생태독성영향의증감에대한평가가추가적으로수행되고있으며미량오염물질별생태독성또한단일물질을포함하여여러가지미량오염물질이혼합되어나타날수있는독성영향을평가하는평가기법과평가모형개발에이르기까지그연구의범위가넓으며미량오염물질의생태독성을저감하기위한연구의단계가체계적으로구축되어있다. 현재시점에서국내 외의미량오염물질관련연구와생태독성평가기법의다양성및체계에서다소차이가존재하는것을감안하더라도, 배출수의생태독성관리에관한정책을아시아권에서최초로시행하는등수계의생태독성을관리하기위한기반이비교적안정적으로구축되어있으며, 동정책을국내실정에맞도록꾸준히개선하려고하는관계기관의노력이지속되고있으므로미량오염물질생태독성평가기법의개발과생태독성기준설정을위한연구를수행할수있는환경은충분히갖추어져있는것으로판단할수있다. 73
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 2. 기술개발전략미량오염물질은일반적인수처리기법으로는저감할수없기때문에이를저감하기위해서는새로운기술의개발이나기존수처리기술의보완및개선이수반되어야한다. 또한이러한기술의개발및보완을통한미량오염물질의저감으로생태독성을얼마나줄일수있는지를평가하기위한적합한평가기법이구축되어야할필요성이있으며이를통하여국내실정에맞는미량오염물질의생태독성평가기준이설정되어야한다. 이를위해서는국내수계의미량오염물질을리스트화하여생태독성유발미량오염물질에대한데이터베이스를구축하고관리우선순위를설정해야하며, 개별물질뿐만아니라두가지이상의미량오염물질이수계에서혼합되어나타날수있는독성영향에대한평가기법이개발되고그에따른배출기준을설정할필요가있을것이다. 이와더불어부가적으로국내에서식하지않는생물을이용한생태독성평가방법을국내토착생물을이용한평가방법으로개선하고물벼룩한가지의생물로만생태독성을평가하는방법에서벗어나어류, 조류, 박테리아등한가지이상의다양한종을이용한생태독성평가기법이동시에구축될수있도록연구를추진할필요가있다. 이러한일련의과정이체계적으로계획되고수행되어야국내환경에적합한미량오염물질배출관리대책을수립하고정책적으로활용할수있을것으로판단된다. [ 그림 5-] 미량오염물질생태독성관련연구추진전략 74
제 5 장파급효과및전망 3. 국내미량오염물질생태독성평가기술개발을위한제언국내에서시행중인배출수생태독성관리제도는개별배출업소종류별생태독성기준을정해두고수처리후수계로배출하는배출수의생태독성값이기준에대해적합한지여부만을판단하는관리방법이다. 이러한방법은각배출업소에대한관리기준이명확하고관리업무상복잡한과정이필요치않는장점이있다. 그러나각각의배출구로부터생태독성배출기준에적합한처리수가하천으로유입된후다른오염물질과혼합되어나타날수있는복합적인생태독성발생현상에대해서는신속하게대처할수없는어려움이있다. 이와같이현재시행중에있는생태독성관리방안을보완하기위해서는주요하천이나호수를대상으로생태독성을유발할수있는오염물질에대한 DB를구축하고지역수계의특성에맞는관심대상오염물질을선정하여지속적인생태독성모니터링이수행되어야할것으로판단된다. 이와더불어개별오염물질에대한생태독성 DB의구축과함께오염물질이혼합되어발생할수있는복합독성에관한연구가수행되어야할것으로사료된다. 개별오염물질 DB가구축되고, 동시에혼합물질에의한복합독성에대한 DB가다양하게구축된다면생태독성에대한관리방법도그에맞게진화하게될것으로예상된다. 그리고자료를수집하여 DB화하기이전에미량오염물질의모호한범위를구체적으로한정짓고분류하는과정이선행되어야할것이다. 특히현재까지도그범위가정의되지않고있는내분비계장애물질과같은부류의물질에대해서는명확한과학적근거를토대로너무포괄적이지않은기준을가지고그물질의범위를정할필요가있다. 이러한과정이선행될때필요한연구를선택하는어려움이줄어들것이며보다집중된연구를수행할수있을것으로판단된다. 그리고전세계적으로환경과관련된기술과기기들이발전함에따라현재의기술과기기분석능력으로측정할수있는환경오염물질의폭이넓어짐과동시에분석한계치가낮아져극미량의오염물질농도까지분석할수있게되었다. 이렇듯현대의환경연구분야에서축적할수있는데이터의양은거의무한할정도로많아지고있다고해도과언이아닐정도로정보의양이급속도로확장되고있기때문에이러한데이터를처리하기위한기술도함께꾸준한개발과보완이이루어지고있다. 환경분야의연구에서데이터를다루는기술및연구에있어서중요한분야중하나가모델링기법을활용한환경예측에관한연구이다. 국내에서도하천이나호수등과같은수계에서기존의데이터를분석하고패턴화하여미래의수질을예측하는연구결과는무수히많이보고되고있다. 또한미량오염물질과모형개발을연관지어보면, 미량오염물질의모니터링을통한데이터확보와그데이터를토대로한오염농도를예측하는연구는국내에서도일부연구가수행되었거나수행중인것으로보고되고있다. 그러나미량오염물질과관련하여모형을개발하고위해성을평가하는통합적인툴을개발하는연구는 75
수계내미량오염물질관리및처리기술개발동향 초기단계수준에머물러있는실정이다. 그러므로국내실정에맞는미량오염물질모니터링전략 을수립하여장기적으로데이터를축적하고, 축적된데이터를이용하여위해성을보다정확하게 평가할수있는최적의모델을개발하는연구가필요할것으로사료된다. 4. 기대및파급효과미량오염물질에대한생태독성연구를진행함에따라다음과같은기대효과및활용방안이기대된다. 기존또는신규개발되고있는수처리기술들의생태독성저감효율을평가함에따라생태독성저감효율을극대화할수있는수처리기술선정을위한기초자료를확보할수있으며, 이를수행하기위하여학제간연구를활성화할수있을것으로기대된다. 또한국내에서검출되는미량오염물질의 DB 확보와이를활용하여미량오염물질의개별생태독성과복합생태독성을평가할수있는새로운기술의개발이가능하게되며향후미량오염물질생태독성평가를위한시험방법의표준화및선진화가가능할것으로기대된다. 그리고국내실정에적합한미량오염물질관리지침를도출하고미량오염물질관리를위한중 장기계획을수립할수있을것으로사료된다. 더나아가수자원및수생태계안전성을확보할수있을것이고이에따른국민건강복지가증대될것으로기대된다. 76
참고문헌