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문제 정의
- 본 연구에서는 향후 추진될 건강영향평가제도의 효율적인 운영에 도움을 주기 위하여 소각로에서 배출되는 중금속의 호흡노출로 인한 인체 위해성 평가를 실시하여 위해성 평가 방법론의 건강영향평가에로의 적용 가능성 및 한계점 등을 살펴보았다.
제안 방법
- K-SCREEN 모델을 실행하기 위해서는 여러 가지 입력조건들을 설정해 주어야 하는데 본 연구에 서는 다음과 같은 모델 입력조건을 적용하였다.
- 소각로에서 배출되는 중금속의 호흡노출로 인한 인체 위해도를 평가하기 위해, 첫째, 환경부(2004)에서 제시하고 있는 생활폐기물 스토커 소각로 연돌에서의 중금속 배출계수를 활용하여 발생량을 산정하였다. 두 번째로 최악 기상조건을 선정하여 농도를 보수적(Conservative)으로 계산하는 K-SCREEN 모델을 이용하여 소각시 배출되는 중금속이 주변지역에 미치는 확산농도를 예측하였다. 마지막으로 위해성 평가를 수행하였는데 발암성 물질에 대해서는 호흡단위위해도(inhalation unit risk)에 대기확산 모델에 의해 예측된 예측농도를 곱하여 발암위해도 (Cancer Risk; CR)를 계산하였고, 비발암성 물질에 대해서는 위해도지수를 계산하였다.
- 두 번째로 최악 기상조건을 선정하여 농도를 보수적(Conservative)으로 계산하는 K-SCREEN 모델을 이용하여 소각시 배출되는 중금속이 주변지역에 미치는 확산농도를 예측하였다. 마지막으로 위해성 평가를 수행하였는데 발암성 물질에 대해서는 호흡단위위해도(inhalation unit risk)에 대기확산 모델에 의해 예측된 예측농도를 곱하여 발암위해도 (Cancer Risk; CR)를 계산하였고, 비발암성 물질에 대해서는 위해도지수를 계산하였다.
- 본 연구에서는 K-SCREEN 모델을 통해 계산된 1시간 평균농도에 환산계수를 적용한 연평균농도를 이용하여 위해성 평가를 실시하였다. 그 결과, 아연이 5개 지역 모두에서 가장 높은 농도를 보였고, 대상지역 중 가장 고농도를 보인 지역은 사업지구와 560m 이격된 ‘B지역’인 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 소각량 산정시 하루 24시간, 일년 내내 소각시설을 가동하는 것으로 가정하여 매우 보수적으로 배출량을 산정하였으며, 향후 소각로에 설치 예정인 저감시설을 고려하여 배출계수를 선별적으로 활용하였다. 단, 비소, 구리, 수은에 대해서는 여과집진시설을 설치했을 경우에 대한 배출계수가 따로 정리되어 있지 않아 부득이 전기집진시설을 설치했을 경우에 대한 배출계수를 활용하였다2).
- 본 연구에서는 위해도 산정을 위하여 미국 EPA 의 IRIS7)에서 제시하고 있는 호흡단위위해도와 호흡노출참고치를 차용하여 발암위해도와 위해도지 수를 계산하였다. 대상이 되는 8가지 물질 중 호흡단위위해도를 제시하고 있는 물질은 비소, 카드뮴, 크롬, 니켈이었으며, 호흡노출참고치를 제시하고 있는 물질은 크롬과 수은이었다.
- 본 연구에서는 일 평균 소각용량이 36톤(1.5톤/hr)인 중규모 스토커식 소각로 1기를 설치하고, NOx 저감시설로 무촉매탈질설비(SNCR)와 산성가스 제거시설로 반건식반응기(SDR), 분진 및 중금속 제거시설로 여과집진시설(백필터)을 설치 예정인 “○○시 자원회수시설 민간투자시설사업”을 대상으로 중금속의 호흡노출로 인한 인체 위해성 평가를 실시하였다.
- 소각로에서 배출되는 중금속의 배출량 산정을 위해서 환경부에서 제시한 생활폐기물 소각로 연돌에서의 중금속 배출계수를 활용하였다(환경부, 2004). 소각시설에 대해 환경부에서는 생활폐기물 배출계수 외에 지정폐기물 소각시설 연돌에서의 오염물질 배출계수 등도 제시하고 있으며, 스토커, 로타리 킬른, 분무연소 등 소각 방식별로 배출계수를 각기 다르게 산정해 두고 있다.
- 소각로에서 배출되는 중금속의 호흡노출로 인한 인체 위해도를 평가하기 위해, 첫째, 환경부(2004)에서 제시하고 있는 생활폐기물 스토커 소각로 연돌에서의 중금속 배출계수를 활용하여 발생량을 산정하였다. 두 번째로 최악 기상조건을 선정하여 농도를 보수적(Conservative)으로 계산하는 K-SCREEN 모델을 이용하여 소각시 배출되는 중금속이 주변지역에 미치는 확산농도를 예측하였다.
대상 데이터
- 에서 제시하고 있는 호흡단위위해도와 호흡노출참고치를 차용하여 발암위해도와 위해도지 수를 계산하였다. 대상이 되는 8가지 물질 중 호흡단위위해도를 제시하고 있는 물질은 비소, 카드뮴, 크롬, 니켈이었으며, 호흡노출참고치를 제시하고 있는 물질은 크롬과 수은이었다. 구리, 납, 아연의 경우는 호흡단위위해도는 물론 호흡노출참고치가 제시되지 않아 전혀 분석이 이루어지지 못했다.
- 사업 시행으로 인한 영향예측은 사업지구 인근 1,500m 이내에 위치하고 있는 주거지역 5개 지점을 대상으로 하였으며, 대상지역과 사업지구와의 이격거리, 사업지구로부터의 위치, TM좌표 등은 아래 표에 나타내었다.
- 연구의 대상은 “○○시 자원회수시설 민간투자시설사업”으로 일 평균 소각용량이 36톤(1.5톤/hr)인 중규모 소각로 1기를 설치하는 사업이다.
- 5톤/hr)인 중규모 스토커식 소각로 1기를 설치하고, NOx 저감시설로 무촉매탈질설비(SNCR)와 산성가스 제거시설로 반건식반응기(SDR), 분진 및 중금속 제거시설로 여과집진시설(백필터)을 설치 예정인 “○○시 자원회수시설 민간투자시설사업”을 대상으로 중금속의 호흡노출로 인한 인체 위해성 평가를 실시하였다. 위해성 평가 대상지역은 사업지구 인근 1,500m 이내에 위치하고 있는 주거지역 5개 지점을 대상으로 하였다.
이론/모형
- “○○시 자원회수시설 민간투자시설사업”에서 소각로 건설에 따른 중금속 오염물질의 주변지역에로의 영향을 예측하기 위해 대기확산모델 중 대표적인 스크리닝 모델인 K-SCREEN 모델을 활용하였다.
성능/효과
- 그 결과, 아연이 5개 지역 모두에서 가장 높은 농도를 보였고, 대상지역 중 가장 고농도를 보인 지역은 사업지구와 560m 이격된 ‘B지역’인 것으로 나타났다.
- 다양한 비발암물질과 발암물질에 대한 위해성 평가 결과 대부분의 물질들에 대한 위해도지수 및 발암위해도는 미국 EPA 기준을 충족하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 크롬의 경우는 발암위해도가 EPA 기준보다 다소 높게 나타났다.
- 또한, 대상물질 중 EPA에서 호흡노출참고치를 제시하고 있는 물질은 크롬과 수은 뿐이었다. 두 물질에 대한 위해도지수를 계산해 본 결과, 모두 EPA의 권고기준인 1보다 상당히 낮게 나타났다. 이는 대상지역에서 비발암물질의 호흡노출로 인한 위해 도는 그다지 유의할 수준이 아닌 안전한 수준임을 나타낸다.
- 아래 표 7에 제시된 바와 같이, 대상지역 중 노출 농도가 가장 높았던 ‘B 지역’의 경우, 발암성 물질인 비소, 카드뮴, 니켈 각각의 발암위해도는 모두 EPA의 발암물질에 대한 권고기준인 1.00E-06보다 낮게 나타났으나, 크롬의 경우는 2.01E-06으로 EPA의 발암성 권고기준을 초과하는 것으로 나타났다.
- 단, 비소, 구리, 수은에 대해서는 여과집진시설을 설치했을 경우에 대한 배출계수가 따로 정리되어 있지 않아 부득이 전기집진시설을 설치했을 경우에 대한 배출계수를 활용하였다2). 이를 토대로 배출량을 산정해 본 결과, 아연, 수은, 구리, 크롬 순으로 배출량이 많았으며, 이때 아연의 배출량은 0.12E+02(㎏/년)이었다. 보다 구체적인 배출량 산정결과는 표 2와 같다.
후속연구
- 따라서 본 연구에서는 미국 EPA 자료를 활용하였으나, 동 자료가 국내 실정과는 다를 수 있어 계산 결과에 오차를 가져올 수 있다. 둘째는 보수적인 계산을 위하여 대기확산모델 중 K-SCREEN 모델을 활용하여 결과를 예측하는 것도 의미가 있으나 보다 정확한 결과를 예측하기 위해 미국 EPA의 추천모델인 AERMOD, CALPUFF 등을 활용한다면 좀 더 신뢰성 있는 예측값을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 수행한 소각로에서 배출되는 중금속의 호흡노출로 인한 인체 위해성 평가 기법은 향후 소각로 설치사업에 대한 건강영향평가 시행 시 의사결정자들과 일반대중의 합리적 의사결정에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 위에 제시한 연구의 한계점들은 관련 연구자들의 체계적인 연구를 통해 극복할 필요가 있으며, 이러한 한계점들이 개선된다면 좀 더 신뢰성 있는 결과를 산출할 수 있을 것으로 판단된다.
- 발암위해도는 크롬>비소>니켈>카드뮴 순으로 높았으며, 이러한 결과는 대상 소각로에서의 발암물질에 대한 저감대책 수립 시 우선순위를 결정하는 데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 수행한 소각로에서 배출되는 중금속의 호흡노출로 인한 인체 위해성 평가 기법은 향후 소각로 설치사업에 대한 건강영향평가 시행 시 의사결정자들과 일반대중의 합리적 의사결정에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 위에 제시한 연구의 한계점들은 관련 연구자들의 체계적인 연구를 통해 극복할 필요가 있으며, 이러한 한계점들이 개선된다면 좀 더 신뢰성 있는 결과를 산출할 수 있을 것으로 판단된다.
- 소각시설에 대해 환경부에서는 생활폐기물 배출계수 외에 지정폐기물 소각시설 연돌에서의 오염물질 배출계수 등도 제시하고 있으며, 스토커, 로타리 킬른, 분무연소 등 소각 방식별로 배출계수를 각기 다르게 산정해 두고 있다. 이러한 자료들은 향후 폐기물 성상별, 소각 방식별로 배출되는 오염물질의 발생량을 산정할 경우에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 본다.
- 다만, 본 연구에서 제시한 결과는 몇 가지 한계점이 있다. 첫째는 위해성 평가시 활용한 호흡단위위해도 및 호흡노출참고치 등에 대해 활용 가능한 국내 자료가 없다는 점이다. 따라서 본 연구에서는 미국 EPA 자료를 활용하였으나, 동 자료가 국내 실정과는 다를 수 있어 계산 결과에 오차를 가져올 수 있다.
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