우리나라는 최근에 토양위해성평가 지침을 마련하였으며, 앞으로 토양위해성모델 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 선진국에서는 자국 내 부지특성과 노출경로를 고려한 토양위해성평가 모델을 토양정책 전반에 활용하고 있다. 본 연구에서는 선진국에서 위해성평가에 이용되는 대표적인 오염토양 위해성평가 모델을 비교분석하였다. 연구대상이 된 모델은 미국, 영국, 네덜란드에서 사용하고 있는 CalTOX, CLEA, CSOIL로서, 노출경로, 토지이용도 그리고 노출량 산정식을 중심으로 비교분석하였다. 모델 검토시 우선적으로 비교 분석된 항목은 노출시나리오, 노출경로, 입력변수의 공통사항이며, 이러한 분석결과를 토대로 선진국의 토양위해성 모델들이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로를 추출하여, 국내에 적용 가능한 토양 위해성평가 모델개발의 기초자료로 제안하였다. 인체노출량 산정식에서는 일반적으로 미국식 방법이 국내 상황에서 사용이 용이한 것으로 판단되며, 비산먼지나 휘발물질 흡입의 경우는 네덜란드식이 기본값이 제공되어 있으므로 사용하기가 편리할 것으로 판단된다.
우리나라는 최근에 토양위해성평가 지침을 마련하였으며, 앞으로 토양위해성모델 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 선진국에서는 자국 내 부지특성과 노출경로를 고려한 토양위해성평가 모델을 토양정책 전반에 활용하고 있다. 본 연구에서는 선진국에서 위해성평가에 이용되는 대표적인 오염토양 위해성평가 모델을 비교분석하였다. 연구대상이 된 모델은 미국, 영국, 네덜란드에서 사용하고 있는 CalTOX, CLEA, CSOIL로서, 노출경로, 토지이용도 그리고 노출량 산정식을 중심으로 비교분석하였다. 모델 검토시 우선적으로 비교 분석된 항목은 노출시나리오, 노출경로, 입력변수의 공통사항이며, 이러한 분석결과를 토대로 선진국의 토양위해성 모델들이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로를 추출하여, 국내에 적용 가능한 토양 위해성평가 모델개발의 기초자료로 제안하였다. 인체노출량 산정식에서는 일반적으로 미국식 방법이 국내 상황에서 사용이 용이한 것으로 판단되며, 비산먼지나 휘발물질 흡입의 경우는 네덜란드식이 기본값이 제공되어 있으므로 사용하기가 편리할 것으로 판단된다.
Soil risk assessment models were used to determine the goals of soil remediation and to establish the soil quality standards in developed countries. Recently, Korean Ministry of Environment prepared the guideline for soil risk assessment. Soil risk assessment model applicable to Korean situation wil...
Soil risk assessment models were used to determine the goals of soil remediation and to establish the soil quality standards in developed countries. Recently, Korean Ministry of Environment prepared the guideline for soil risk assessment. Soil risk assessment model applicable to Korean situation will be needed in the near future. In this study, three models for soil risk assessment were extensively compared to suggest the fundamental components that required for the soil risk assessment in Korea. The models considered in this study were CalTOX in the United States, CLEA (Contaminated Land Exposure Assessment) in the United Kingdom, and CSOIL in the Netherlands. The major exposure routes and the intake estimation equations suitable for Korean situation were suggested. The exposure routes suggested were intake of the crops, underground water, indoor outdoor soil ingestion, dust inhalation and a volatile matter inhalation. The equations for intake estimation used in CalTOX and CSOIL seem to be applicable for the calculation of the human intake in Korea.
Soil risk assessment models were used to determine the goals of soil remediation and to establish the soil quality standards in developed countries. Recently, Korean Ministry of Environment prepared the guideline for soil risk assessment. Soil risk assessment model applicable to Korean situation will be needed in the near future. In this study, three models for soil risk assessment were extensively compared to suggest the fundamental components that required for the soil risk assessment in Korea. The models considered in this study were CalTOX in the United States, CLEA (Contaminated Land Exposure Assessment) in the United Kingdom, and CSOIL in the Netherlands. The major exposure routes and the intake estimation equations suitable for Korean situation were suggested. The exposure routes suggested were intake of the crops, underground water, indoor outdoor soil ingestion, dust inhalation and a volatile matter inhalation. The equations for intake estimation used in CalTOX and CSOIL seem to be applicable for the calculation of the human intake in Korea.
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문제 정의
본 연구에서는 선진국의 토양위해성평가 현황을 조사하고, 토양정책수립에 활용되고 있는 토양위해성 평가모델에 대해서 심층적인 비교분석 연구를 수행하였다. 대상모델로는 토양 내 오염물질의 농도와 오염물질로 인한 인체위해성 산정을 위해 개발된 미국의 CalTOX모델, 영국의 토양위해성평가 모델로 DERFA(The Department for Environment, Food and Rural Affairs)와 EA(Environment Agency)에 의해 개발된 CLEA(Contaminated Land Exposure Assessment)모델, 그리고 오염물질의 인체 및 생태계의 잠재위해성에 근거한 개입기준을 설정하는 네덜란드 CSOIL모델을 선정하였다.
이 연구의 첫 결과물로서 DEFRA와 EA는 토양오염에 의한 인체위해성을 평가하는 과학적 기틀을 제공하는 4개의 주요 보고서(CLR 7, 8, 9 and 10)와 개별 토양오염 물질에 대한 건강 준거치(Health Criteria Values; HCV)(TOX reports), 그리고 토양지침값(Soil Guideline Value; SGV)을 발간하였다. 이 보고서는 위해성평가를 위한 일관적인 접근방법을 제공함으로써, 인체위해성을 유발하는 오염부지를 신속하게 색출할 수 있도록 제시한다. 그러나 인체를 제외한 다른 수용체(동물, 식물, 빌딩, 지하수, 지표수 등)에 대한 위해성은 고려하지 않는다.
가설 설정
인체노출량(SRChuman)을 산정할 때, 네덜란드의 표준 노출시나리오는 정원이 있는 주거지이다. 네덜란드의 표준토양은 10% 유기물, 25% clay, 그리고 pH 6인 토양을 의미하며, 오염농작물 Fraction은 10%, VOC오염일 경우는 표토로부터 1.25 m 이하에 존재한다고 가정한다. CSOIL은 오염토양으로 인한 전체노출경로(섭취, 흡입, 피부접촉)에 대한 총 인체노출량을 계산한다.
제안 방법
또한 미국의 토양접촉 노출인자는 주거와 산업, 성인과 어린이로 나누어 세부적인 대표값을 제시하였다. 네덜란드의 산정식 역시 각각의 인자에 대하여 실내와 실외, 성인과 어린이로 세분화하여 대표값을 제시하였으며, 분진 중 토양비율을 추가적으로 고려하여(frs 인자) 산정식을 구성하였다.
본 연구에서 고려한 노출경로는 지하수섭취, 실내·외 공기흡입, 실내·외 분진흡입, 토양섭취, 토양접촉, 농작물섭취이다. 따라서 6가지 노출경로별로 각 지침서 또는 나라별로 제시하고 있는 인체노출량 산정수식을 추출하여 제시하였다. 각 모델별 인자에 대한 설명은 Table 8, 9, 10에 각각 정리하였다.
대상모델로는 토양 내 오염물질의 농도와 오염물질로 인한 인체위해성 산정을 위해 개발된 미국의 CalTOX모델, 영국의 토양위해성평가 모델로 DERFA(The Department for Environment, Food and Rural Affairs)와 EA(Environment Agency)에 의해 개발된 CLEA(Contaminated Land Exposure Assessment)모델, 그리고 오염물질의 인체 및 생태계의 잠재위해성에 근거한 개입기준을 설정하는 네덜란드 CSOIL모델을 선정하였다. 본 연구에서는 선정된 모델에서 사용된 노출시나리오(Exposure scenario), 노출경로(Exposure routes), 입력변수들을 심층적으로 고찰하여, 이들 모델이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로를 추출하는 한편 각각의 모델에서 인체노출량을 산정하는 수식을 비교분석하였다.
본 연구에서는 선진국에서 토양오염 위해성평가에 이용되는 CalTOX(미국), CLEA(영국), CSOIL(네덜란드) 모델을 대상으로 노출경로, 토지이용도 그리고 노출량 산정식을 중심으로 비교분석하였다. 그 결과 선진국의 토양위해성모델들이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로로서, 우리나라의 오염토양 위해성평가에서도 반드시 고려해야 할 노출경로로는 농작물섭취, 오염지하수섭취, 실내·외 토양섭취, 실외토양접촉, 실내·외 분진흡입, 실내·외 휘발물질 흡입으로 나타났다.
비산먼지 흡입에 대한 네덜란드의 인체노출량 산정의 경우, 사용된 인자를 성인과 어린이, 실내와 실외로 구분하여 산정한다. 이 때 흡입먼지량(ITSP)을 우선 산정한 후, 제시된 폐 내부에 흡착되는 먼지량을 대입하여 산정한다.
지하수 섭취 경로에 대한 인체노출량 고려는 미국의 CalTOX와 네덜란드의 CSOIL 두 가지 모델에서 고려하고 있다. 제시된 인자들 중 주요 인자인 섭취율을 성인과 어린이 두 분류로 나누어 해당 노출경로에 대한 인체노출량을 산정한다.
대상 데이터
본 연구에서는 선진국의 토양위해성평가 현황을 조사하고, 토양정책수립에 활용되고 있는 토양위해성 평가모델에 대해서 심층적인 비교분석 연구를 수행하였다. 대상모델로는 토양 내 오염물질의 농도와 오염물질로 인한 인체위해성 산정을 위해 개발된 미국의 CalTOX모델, 영국의 토양위해성평가 모델로 DERFA(The Department for Environment, Food and Rural Affairs)와 EA(Environment Agency)에 의해 개발된 CLEA(Contaminated Land Exposure Assessment)모델, 그리고 오염물질의 인체 및 생태계의 잠재위해성에 근거한 개입기준을 설정하는 네덜란드 CSOIL모델을 선정하였다. 본 연구에서는 선정된 모델에서 사용된 노출시나리오(Exposure scenario), 노출경로(Exposure routes), 입력변수들을 심층적으로 고찰하여, 이들 모델이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로를 추출하는 한편 각각의 모델에서 인체노출량을 산정하는 수식을 비교분석하였다.
본 연구에서 고려한 노출경로는 지하수섭취, 실내·외 공기흡입, 실내·외 분진흡입, 토양섭취, 토양접촉, 농작물섭취이다.
이론/모형
일평균 실내노출시간 및 일평균 실외노출시간은 CSOIL에서 제시된 인자를 인용하였다. 네덜란드에서는 성인과 어린이에 대하여 주중과 주말로 분리하여 실내외 노출시간을 계산한 후, 주간 총 노출시간을 구하여 일일평균시간을 계산하였다.
토양지침값은 개입기준(Intervention values)이며, 오염물질의 농도가 SGV에서 제시한 수치를 초과하면 대상 토양의 잠재적인 인체위해성이 존재함을 나타내며, 토양복원의 필요성을 시사한다. 토양지침값은 CLEA 모델을 이용하여 3가지 표준 토지이용도(주거지, 작업장, 상업/공장부지)에 따라 산출되었다. 한편 토양지침값은 장기노출만 고려하므로, 작업장 근로자의 인체위해도를 산정하는데는 사용할 수 없다.
성능/효과
1. Reliability scores (RS) have been determined as the product of separate sub-scores for the MPRhuman and the calculated potential exposure (high implies less uncertainty); the RS only accounts for SRC for soil.
그 결과 선진국의 토양위해성모델들이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로로서, 우리나라의 오염토양 위해성평가에서도 반드시 고려해야 할 노출경로로는 농작물섭취, 오염지하수섭취, 실내·외 토양섭취, 실외토양접촉, 실내·외 분진흡입, 실내·외 휘발물질 흡입으로 나타났다.
농작물 섭취에 대한 인체노출량의 산정시 가장 우선적으로 고려될 사항으로, 적용지역 농작물의 일일 소비율이 확인되었다. 미국 CalTOX는 단순한 농작물 전체의 섭취량 및 섭취율을 적절하게 대입하도록 구성되어 있으며, CSOIL은 대상 농작물을 작물, 근채소, 잎채소로 나눈 후, 음식 내 함유율과 인체 흡수 관련 인자를 적용하여 인체노출량을 산정한다.
영국은 1980년대에 토양오염물질에 대한 유인농도(Trigger Concentration)를 제안한 선도적인 국가 중 하나로, 1992년 조직된 DEFRA에서 오염부지로 인한 인체 위해성을 평가하기 위한 과학적 기틀을 마련하기 위하여 연구를 시작하였다. 이 연구의 첫 결과물로서 DEFRA와 EA는 토양오염에 의한 인체위해성을 평가하는 과학적 기틀을 제공하는 4개의 주요 보고서(CLR 7, 8, 9 and 10)와 개별 토양오염 물질에 대한 건강 준거치(Health Criteria Values; HCV)(TOX reports), 그리고 토양지침값(Soil Guideline Value; SGV)을 발간하였다. 이 보고서는 위해성평가를 위한 일관적인 접근방법을 제공함으로써, 인체위해성을 유발하는 오염부지를 신속하게 색출할 수 있도록 제시한다.
후속연구
우리나라는 최근에 토양위해성평가지침을 마련하였으며, 현행 토양오염기준에 포함된 중금속류와 일부 유류성분(벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌)에 대한 위해성평가 절차를 제시하였다. 선진국에서는 토양위해성모델을 개발하여 토양정책 일반에 활용하고 있으며, 앞으로 우리나라도 국내실정에 적합한 토양위해성평가 모델개발과 관련된 연구가 이루어져야 할 것이다.
31)과 함께 토양환경보전법 제15조의 5항, 위해성 평가제도의 도입에 따라 오염토양의 위해성평가를 실시하기 위한「토양오염 위해성평가 지침」을 마련하여 평가의 절차, 내용 및 방법에 관한 구체적인 사항을 제시하였다. 이 지침은 토양오염지역에서 대상물질을 선정하고 오염도 및 분포를 확인하여 위해도를 결정할 수 있도록 각 절차에 필요한 구체적 구성인자 등을 포함하고 있으며 지자체가 토양정화사업 및 오염토양개선사업을 추진할 때 적용할 수 있도록 활용될 예정이다. 장기적으로 우리나라는 이러한 지침을 출발점으로 하여, 선진국처럼 오염토양 위해성평가 모델을 개발해야 할 필요성이 있으며, 이런 모델은 국내 오염토양의 정화와 위해성기반 환경기준 설정에 활용될 수 있을 것이다.
이 지침은 토양오염지역에서 대상물질을 선정하고 오염도 및 분포를 확인하여 위해도를 결정할 수 있도록 각 절차에 필요한 구체적 구성인자 등을 포함하고 있으며 지자체가 토양정화사업 및 오염토양개선사업을 추진할 때 적용할 수 있도록 활용될 예정이다. 장기적으로 우리나라는 이러한 지침을 출발점으로 하여, 선진국처럼 오염토양 위해성평가 모델을 개발해야 할 필요성이 있으며, 이런 모델은 국내 오염토양의 정화와 위해성기반 환경기준 설정에 활용될 수 있을 것이다.
인체노출량 산정식에서는 일반적으로 미국식 또는 네덜란드식 방법이 국내상황에서 사용이 용이한 것으로 판단된다. 차후 고려해야 할 부분으로는 외국의 경우 인체 및 생태위해성을 동시에 고려한 토양환경기준이 설정되고 있는 현실을 감안할 때 인체위해성과 더불어 생태위해성을 평가할 수 있는 생태위해성 평가기법에 대한 연구를 추진해야 하며, 토양이라는 매체의 비균질적이며 이질적인 특성에 따라, 토양 및 지하수 환경 내 오염물질 거동을 예측하고 수용체에 영향을 미치는 영향에 대해 정확한 정보를 제공해 줄 수 있는 다양한 예측모델이 마련되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
CalTOX모델이란 무엇인가?
CalTOX모델은 California EPA에 의해 개발된 토양위해성 평가모델이다. CalTOX 모델은 (1) 매체별 물질분포를 계산하는 환경다매체 거동모델과 (2) 오염물질의 매체 내 농도와 노출인자를 이용하여 인체노출량과 위해도를 계산하는 다중경로 노출모델로 구성되어 있다.
토양오염의 어떤 특성이 지속적인 위해성 문제를 유발하는가?
토양오염의 특성상 유기오염물질이나 중금속에 의한 토양오염물질은 최초로 노출이 일어난 토양에 장기간 잔류하거나 지하수, 지표수, 대기 등 2차 매체를 통해 직·간접적으로 인체나 생태계에 노출됨으로써 지속적인 위해성(Risk) 문제를 유발시킬 수 있다. 토양 매체는 다른 환경매체와 달리 이질적인 환경을 가지고 있으므로 정화하는데 기술적으로 어려움이 있고, 경제적으로 막대한 예산이 요구되기 때문에 위해성에 기반을 둔 합리적인 정화목표설정이 요구된다.
본 연구에서는 선진국에서 토양오염 위해성평가에 이용되는 CalTOX(미국), CLEA(영국), CSOIL(네덜란드) 모델을 대상으로 노출 경로, 토지이용도 그리고 노출량 산정 식을 중심으로 비교분석 하였다, 이를 분석한 결과는?
본 연구에서는 선진국에서 토양오염 위해성평가에 이용되는 CalTOX(미국), CLEA(영국), CSOIL(네덜란드) 모델을 대상으로 노출경로, 토지이용도 그리고 노출량 산정식을 중심으로 비교분석하였다. 그 결과 선진국의 토양위해성모델들이 공통적으로 포함하고 있는 노출경로로서, 우리나라의 오염토양 위해성평가에서도 반드시 고려해야 할 노출경로로는 농작물섭취, 오염지하수섭취, 실내·외 토양섭취, 실외토양접촉, 실내·외 분진흡입, 실내·외 휘발물질 흡입으로 나타났다. 인체노출량 산정식에서는 일반적으로 미국식 또는 네덜란드식 방법이 국내상황에서 사용이 용이한 것으로 판단된다. 차후 고려해야 할 부분으로는 외국의 경우 인체 및 생태위해성을 동시에 고려한 토양환경기준이 설정되고 있는 현실을 감안할 때 인체위해성과 더불어 생태위해성을 평가할 수 있는 생태위해성 평가기법에 대한 연구를 추진해야 하며, 토양이라는 매체의 비균질적이며 이질적인 특성에 따라, 토양 및 지하수 환경 내 오염물질 거동을 예측하고 수용체에 영향을 미치는 영향에 대해 정확한 정보를 제공해 줄 수 있는 다양한 예측모델이 마련되어야 할 것이다.
참고문헌 (37)
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