[논문]구미 불산 누출사고 지점 주변 식물의 불소화합물 농도 분포 및 공기 중 불화수소 농도 추정에 관한 연구

구슬기; 최인자; 김원; 선옥남; 김신범; 이윤근

doi:10.5668/jehs.2013.39.4.346

구미 불산 누출사고 지점 주변 식물의 불소화합물 농도 분포 및 공기 중 불화수소 농도 추정에 관한 연구
Study on the Distribution of Fluorides in Plants and the Estimation of Ambient Concentration of Hydrogen Fluoride Around the Area of the Accidental Release of Hydrogen Fluoride in Gumi 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.39 no.4, 2013년, pp.346 - 353

구슬기 (원진재단부설 노동환경건강연구소) , 최인자 (원진재단부설 노동환경건강연구소) , 김원 (원진재단부설 노동환경건강연구소) , 선옥남 (원진재단부설 노동환경건강연구소) , 김신범 (원진재단부설 노동환경건강연구소) , 이윤근 (원진재단부설 노동환경건강연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: The goal of this study is to identify the distribution of the foliar fluorine content of vegetation surrounding the area where hydrofluoric acid was accidently released in Gumi, Gyeongsangbuk-do on September 27, 2012. In addition, it also aims to estimate the concentration of hydrogen fluoride in the air on the day of the accident. Methods: Samples of plant leaves were collected on October 7, 2012 within 1 km from the site where the accident occurred. These samples were analyzed for soluble fluorine ion with an ion selective electrode. The ambient concentration of hydrogen fluoride was calculated using the fluoride content in the plant via the dose-rate equation (${\Delta}F$=KCT). Results: The arithmetic and geometric means of the concentrations were 2158.2 and 1183.7mg F $kg^{-1}$ for leaves and, 2.4 and 1.1 ppm HF for the air, respectively. The highest concentration of hydrogen fluoride in the air was 14.7 ppm, which is higher than the maximum concentration reported by the government (1 ppm) and the exposure limit (ceiling, 3 ppm). The concentrations of both fluorine and hydrogen fluoride decreased with increasing distance from the accident site and showed a significant decrease outside of a 500m radius from the site (p <0.05). Conclusions: The area around the accident site was highly polluted with hydrogen fluoride according to the results of this study. Considering the persistency of hydrogen fluoride in the environment, long-term monitoring and environmental impact assessment should be pursued.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러므로 본 연구에서는 불산 누출 사고 피해지역의 식물을 대상으로 불소 농도를 분석하여 주변 환경의 오염 수준을 평가하고, 이를 통해 사고 당시의 공기 중 불화수소 농도 수준을 추정하고자 하였다.

가설 설정

관계식에는 축적계수(K)와 분석한 식물 중의 불소농도(F)를, 노출시간(T)에는 1일을 대입하여 공기 중 농도(C)를 계산하였다. 노출시간(T)은 탱크 밸브가 열린 채로 8시간 동안 누출되었으므로, 하루 동안 개방된 형태로 식물에 노출되었다는 것을 가정하여 1일로 산정하였다. 최종 공기 중 농도는 ppm으로 계산하였으며, 불화수소 분자량은 20.
사고 지점으로부터 거리에 따른 농도 분포를 확인 하기 위해 바람의 방향에 따라 이동하면서 거리를 측정하고 해당 위치에서 고사된 식물을 채취하였다. 사고 발생 지점으로부터 동일한 거리에 있는 식물 잎의 채취 시, 대상 식물 종의 군락은 사고 당시 균일한 공기 중 농도의 불화수소에 노출된 것으로 가정하였다. 따라서 채취 대상으로 동일 식물 종의 군락 중 접근 가능한 임의의 수목을 선정하여 잎이 난 가장 낮은 곳, 중간 지점, 높은 지점까지 총 3곳에서 채취하였다.

제안 방법

본 연구에서는 2012년 9월 발생한 구미지역 불산 저장탱크 폭발 사고에 대한 상황을 추정하고, 식물의 잔류 불소 농도 분석을 통해 신뢰성 문제가 대두되었던 공기 중 불화수소의 농도 수준을 파악하고자 하였다. 본 연구진은 사건이 발생일부터 10일이 경과한 후 현장을 직접 방문하여, 사건 당시 공기중 농도 추정을 위해 피해 지역의 반경 1 km 이내에서 식물 시료를 채취하였다.
본 연구의 연구진은 2012년 경북 구미에서 발생한 불산 탱크 폭발 사고로 인한 환경오염 수준을 파악하고, 당시의 불화수소 농도를 추정하고자 현장을 방문하여 조사를 실시하였다. 사고 발생지점 반경 1 km 내에서 식물을 채취하여 분석한 결과, 불화수소 오염원의 인근 지역에 비하여 최대 200배 이상 높은 것으로 추정되었다.
사고 지점으로부터 거리에 따른 농도 분포를 확인 하기 위해 바람의 방향에 따라 이동하면서 거리를 측정하고 해당 위치에서 고사된 식물을 채취하였다. 사고 발생 지점으로부터 동일한 거리에 있는 식물 잎의 채취 시, 대상 식물 종의 군락은 사고 당시 균일한 공기 중 농도의 불화수소에 노출된 것으로 가정하였다.

대상 데이터

사고 발생 지점으로부터 동일한 거리에 있는 식물 잎의 채취 시, 대상 식물 종의 군락은 사고 당시 균일한 공기 중 농도의 불화수소에 노출된 것으로 가정하였다. 따라서 채취 대상으로 동일 식물 종의 군락 중 접근 가능한 임의의 수목을 선정하여 잎이 난 가장 낮은 곳, 중간 지점, 높은 지점까지 총 3곳에서 채취하였다. 채취 용기는 멸균된 50 mL conical tube (polypropylene, Becton Dickinson, USA)를 사용하였다.
본 연구에서는 2012년 9월 발생한 구미지역 불산 저장탱크 폭발 사고에 대한 상황을 추정하고, 식물의 잔류 불소 농도 분석을 통해 신뢰성 문제가 대두되었던 공기 중 불화수소의 농도 수준을 파악하고자 하였다. 본 연구진은 사건이 발생일부터 10일이 경과한 후 현장을 직접 방문하여, 사건 당시 공기중 농도 추정을 위해 피해 지역의 반경 1 km 이내에서 식물 시료를 채취하였다.
사고 발생 10일 후(2012년 10월 7일) 공기 중 불화수소 농도 추정을 위해 사고 지역 주변과 농작물 피해지역을 대상으로 식물 시료를 채취하였다. 쌀과 멜론 등을 포함한 식용작물 10종과 소나무 등이 포함된 식물 3종을 포함하여, 총 13종을 대상으로 24개의 시료를 채취하였다.
시료 채취는 사고 발생 지점부터 반경 1 km 이내에 위치한 피해 식물의 잎을 대상으로 하였다. 식물의 불화수소 흡수는 주로 기공을 통해 이루어지므로 벼를 제외한 모든 종은 식물의 잎을 채취하는 것을 원칙으로 하였다.
사고 발생 10일 후(2012년 10월 7일) 공기 중 불화수소 농도 추정을 위해 사고 지역 주변과 농작물 피해지역을 대상으로 식물 시료를 채취하였다. 쌀과 멜론 등을 포함한 식용작물 10종과 소나무 등이 포함된 식물 3종을 포함하여, 총 13종을 대상으로 24개의 시료를 채취하였다. 공장지역의 경우에는 접근이 제한되어 대상에 포함되지 않았다.
이 사고로 인해 사고 현장에서 5명의 노동자가 사망했으며, 인근 주민 및 작업자 등 총 18명이 입원치료를 받았고, 총 12243명이 병원 진료를 받았다. 또한 사고 주변 1 km 이내의 농작물을 포함한 거의 모든 식물이 고사하여 농작물 및 가축 등 재산 상의 막대한 피해를 초래하였다(보상 책정 금액 380억원).

데이터처리

통계 분석으로는 거리에 따른 불소와 불화수소의 농도 추이를 확인하기 위해 회귀분석을 실시하였다. 특정 거리 범위 간의 불소 및 불화수소 농도의 통계적 차이 검정에는 Wilcoxon rank sum test를 실시하였다.
통계 분석으로는 거리에 따른 불소와 불화수소의 농도 추이를 확인하기 위해 회귀분석을 실시하였다. 특정 거리 범위 간의 불소 및 불화수소 농도의 통계적 차이 검정에는 Wilcoxon rank sum test를 실시하였다. 유의수준은 0.

이론/모형

사건 당시의 공기 중 불화수소 농도는 강수, 잎 구조 및 여러 요인을 고려하여 용량-비율 관계식 (dose-rate equation)으로 추정하였다. Committee on Biological Effects of Atmospheric Pollutants에서 제안한 식은 식 1과 같다.
식물의 불화수소 흡수는 주로 기공을 통해 이루어지므로 벼를 제외한 모든 종은 식물의 잎을 채취하는 것을 원칙으로 하였다. 시료 채취는 미국 유독물질 질병 등록청 (Agency for Toxic Substances and Disease Registry, ATSDR)에서 제시한 Jacobson & Heller의 방법을 참조하였다.³⁾

성능/효과

공기 중 불화수소의 농도는 과대평가를 방지하기 위해 보수적으로 추산하였음에도 불구하고 평균 농도가 직업적 노출기준에 비해 최대 4배 이상, 최대 농도가 IDHL의 50%에 달하는 것이 확인되면서 사고 당시의 심각성을 시사하고 있다. 본 연구 결과를 기반으로, 사고 당시 환경 오염과 주민들의 노출 피해가 심각한 상태이었음을 추정할 수 있었다.
본 연구 결과에 따르면, 사건 당일 공기 중 불화수소의 산술 평균 농도는 고용노동부의 TWA과 천장값, ACGIH의 TLV과 비교하였을 때 각각 482.1, 80.3, 120.5% 수준으로 초과되었다고 추정된다. 그리고 사고발생지점 500 m 미만에서의 추정된 공기중 불화 수소의 평균 농도는 노동부의 천장값인3 ppm을 초과하였으며, 500 m를 초과한 지점에 비해 통계적으로 유의하게 높았다.
본 연구의 연구진은 2012년 경북 구미에서 발생한 불산 탱크 폭발 사고로 인한 환경오염 수준을 파악하고, 당시의 불화수소 농도를 추정하고자 현장을 방문하여 조사를 실시하였다. 사고 발생지점 반경 1 km 내에서 식물을 채취하여 분석한 결과, 불화수소 오염원의 인근 지역에 비하여 최대 200배 이상 높은 것으로 추정되었다.
피해 지역의 식물 시료의 분석 결과를 바탕으로 사고 당시 공기 중 불화수소 농도를 추정한 결과, 평균은 2.4 ppm으로 최소 0.2 ppm에서 최대 14.7 ppm 까지 확인되었다. 평균 농도 값은 알루미늄 제련소 주변의 불화수소 오염지역의 대기 중에서 확인된 0.

후속연구

그러므로 구미 불산 사고와 같이 환경과 인명 피해가 발생 가능한 경우에 대비하기 위해서는 사고 초기 대응책으로 사고 발생 후의 신속한 환경 모니터링과 생체시료 수집 및 건강영향 평가를 위한 방안이 마련되어야 할 것이다. 그리고 본 연구 결과를 토대로, 사고 직후 초기 대응이 이루어지지 않았을 경우에는 후향적 방법으로 식물을 이용하여 사고 당시의 대기 중 농도를 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
그러므로 구미 불산 사고와 같이 환경과 인명 피해가 발생 가능한 경우에 대비하기 위해서는 사고 초기 대응책으로 사고 발생 후의 신속한 환경 모니터링과 생체시료 수집 및 건강영향 평가를 위한 방안이 마련되어야 할 것이다. 그리고 본 연구 결과를 토대로, 사고 직후 초기 대응이 이루어지지 않았을 경우에는 후향적 방법으로 식물을 이용하여 사고 당시의 대기 중 농도를 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
그리고 조사 당시 사태의 긴급함으로 인해 동일 식물 종의 잔류 불소 농도 분석을 위한 충분한 시료 수 확보가 용이하지 못했다는 제한점이 있다. 이를 보완하기 위해서는 사고 지역을 주기적으로 조사 하여 오염 수준의 추이를 파악하기 위한 추후 연구가 필요할 것으로 판단된다.
본 연구의 제한점으로는 사고 발생 후 측정일까지의 공백 시간과 시료 수, 농도 추정 식 등을 고려해 볼 수 있다. 사고 발생일부터 조사일까지 우천 영향은 없었더라도 시간이 지나면서 식물 잎에 축적된 불소의 함량은 변화했을 가능성이 있다.
그리고 조사 당시 사태의 긴급함으로 인해 동일 식물 종의 잔류 불소 농도 분석을 위한 충분한 시료 수 확보가 용이하지 못했다는 제한점이 있다. 이를 보완하기 위해서는 사고 지역을 주기적으로 조사 하여 오염 수준의 추이를 파악하기 위한 추후 연구가 필요할 것으로 판단된다.
본 연구 결과를 기반으로, 사고 당시 환경 오염과 주민들의 노출 피해가 심각한 상태이었음을 추정할 수 있었다. 차후에는 불소가 환경 중에 잔류하는 특성을 고려하여 사고 지역의 장기적인 모니터링과 환경영향평가가 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	불산은 주로 어디서 사용되는가?	이번 사고의 원인 물질인 불산은 주로 냉매제인 탄화불소(fluorocarbon), 고옥탄가의 가솔린, 플라스틱, 항공기 부품 및 반도체의 제조에 사용되어 왔다. 그 외에도 알루미늄 제련소, 인산 비료공장, 유리나 벽돌 및 타일 가공 산업 혹은 플라스틱 공장 등에서 석탄, 광물, 점토와 같이 불소가 함유되어있는 물질을 고온으로 가열하면 부산물로 불화수소가 발생한다.
	거리에 따른 불소와 불화수소의 농도 추이를 확인하기 위해 통계 분석으로는 어떤 방법을 사용하였나?	통계 분석으로는 거리에 따른 불소와 불화수소의 농도 추이를 확인하기 위해 회귀분석을 실시하였다. 특정 거리 범위 간의 불소 및 불화수소 농도의 통계적 차이 검정에는 Wilcoxon rank sum test를 실시하였다.
	인체가 불화수소에 노출될 경우에 이차적으로 어떤 건강 영향이 일어나는가?	인체가 불화수소에 노출될 경우에는 부식성이 강한 특성 때문에 일차적인 급성 영향으로 피부 및 안구의 자극이나 화상, 기관지 궤양, 폐부종이 발생하거나 사망에 이를 수 있다.3,10,11) 이차적으로는 만성 노출로 인한 불소 침착증(fluorosis) 등의 건강 영향이 나타날 수 있다.3,10,12) 불화수소가 체내에 유입된 경우, 수 시간 내에 나타나는 급성영향이 크며, 소변을 통해 대부분의 양이 24시간 이내에 배출된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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