기후변화 등 잠재적 영향을 고려한 수중 미량오염물질의 관리방향 연구 A Study on the Management of Micropollutants in Water System Considering Climate Change and other Potential Effects원문보기
본 논문에서는 국내 외 미량오염물질의 관리현황을 분석하고, 기후변화 등 수질관리에 영향을 주는 잠재적인 요소를 고려한 미량오염물질의 관리방향을 제시하고자 하였다. 국내에서는 먹는 물 안전성 확보를 위해 수돗물 정수 및 원수를 대상으로 미량오염물질에 대한 실태조사가 꾸준히 진행되었다. 근래에 들어 하천 호소수 중의 미량오염물질에 대해서도 조사가 진행되고 있으나 조사 항목과 횟수가 많지 않아 전체적인 미량오염물질 발생 및 검출 현황을 파악하기에는 어려움이 있었다. 선진국에서는 미량오염물질의 실태조사 외에도 환경 매체에서의 거동, 인체 및 생태위해성, 처리공정 등에 미량오염물질 관리 전반에 대한 연구가 수행되고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 기후변화에 따른 기온과 수온의 상승, 수문학적인 순환의 변화 등으로 미량오염물질의 잔류 농도가 증가할 우려가 있다. 또한 물 재이용이 확대되는 과정에서 미량오염물질에 대한 우려가 커질 수 있다. 그러므로 먹는 물 또는 신체와 접촉하는 용도의 용수에 대해서는 사전예방의 관점에서 미량오염물질의 관리를 강화하는 것이 필요하다. 지표수 중의 미량오염물질에 대해서는, 물환경 정책목표 중의 하나인 생태 위해성 관리의 관점에서, 물질의 거동, 생태 위해성 평가, 하 폐수처리공정에서의 제어방안 등에 대한 연구가 확대되어야 할 것이다.
본 논문에서는 국내 외 미량오염물질의 관리현황을 분석하고, 기후변화 등 수질관리에 영향을 주는 잠재적인 요소를 고려한 미량오염물질의 관리방향을 제시하고자 하였다. 국내에서는 먹는 물 안전성 확보를 위해 수돗물 정수 및 원수를 대상으로 미량오염물질에 대한 실태조사가 꾸준히 진행되었다. 근래에 들어 하천 호소수 중의 미량오염물질에 대해서도 조사가 진행되고 있으나 조사 항목과 횟수가 많지 않아 전체적인 미량오염물질 발생 및 검출 현황을 파악하기에는 어려움이 있었다. 선진국에서는 미량오염물질의 실태조사 외에도 환경 매체에서의 거동, 인체 및 생태위해성, 처리공정 등에 미량오염물질 관리 전반에 대한 연구가 수행되고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 기후변화에 따른 기온과 수온의 상승, 수문학적인 순환의 변화 등으로 미량오염물질의 잔류 농도가 증가할 우려가 있다. 또한 물 재이용이 확대되는 과정에서 미량오염물질에 대한 우려가 커질 수 있다. 그러므로 먹는 물 또는 신체와 접촉하는 용도의 용수에 대해서는 사전예방의 관점에서 미량오염물질의 관리를 강화하는 것이 필요하다. 지표수 중의 미량오염물질에 대해서는, 물환경 정책목표 중의 하나인 생태 위해성 관리의 관점에서, 물질의 거동, 생태 위해성 평가, 하 폐수처리공정에서의 제어방안 등에 대한 연구가 확대되어야 할 것이다.
In this study, the management polices of micropollutants (MPs) were reviewed and the future management strategy was discussed considering climate change and etc. In Korea, the investigation of drinking water has been actively carried out for the priority contaminants as well as MPs. Recently river a...
In this study, the management polices of micropollutants (MPs) were reviewed and the future management strategy was discussed considering climate change and etc. In Korea, the investigation of drinking water has been actively carried out for the priority contaminants as well as MPs. Recently river and lake waters have been also examined for MPs. However, the coverage and depth of the investigation is limited. Moreover, climate change is likely to increase air & water temperature and it will affect the hydrological cycle. Such changes may increase the residual concentrations of MPs in water system. As water reuse increases, the residual MPs of the recycled water may create public concerns. Thus, in a viewpoint of the precautionary principle, more stringent management of MPs is recommended for the drinking water and the body-contact water use. For the surface water, more studies are necessary to understand the ecological risk by MPs.
In this study, the management polices of micropollutants (MPs) were reviewed and the future management strategy was discussed considering climate change and etc. In Korea, the investigation of drinking water has been actively carried out for the priority contaminants as well as MPs. Recently river and lake waters have been also examined for MPs. However, the coverage and depth of the investigation is limited. Moreover, climate change is likely to increase air & water temperature and it will affect the hydrological cycle. Such changes may increase the residual concentrations of MPs in water system. As water reuse increases, the residual MPs of the recycled water may create public concerns. Thus, in a viewpoint of the precautionary principle, more stringent management of MPs is recommended for the drinking water and the body-contact water use. For the surface water, more studies are necessary to understand the ecological risk by MPs.
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문제 정의
도시지역의 지표수 및 하수에 포함된 미량오염물질의 파악을 위해 수생태계 또는 인체에 독성을 나타내는 250여개의 미량오염물질 목록을 작성하였으며 각 물질에 대한 분석방법을 연구하였다. 그리고 개별 항목의 생태 독성 분석결과를 토대로 수질기준을 설정하는 것이 필요한지 여부를 검토한다[17].
미량오염물질의 시·공간적인 분포를 적은 비용과 노력으로 파악할 수 있도록 하기 위해 기존의 자료를 활용하여 개별 오염물질의 분포를 모의하는 모델을 개발하는 연구가 진행되었다[17]. 도시지역의 지표수 및 하수에 포함된 미량오염물질의 파악을 위해 수생태계 또는 인체에 독성을 나타내는 250여개의 미량오염물질 목록을 작성하였으며 각 물질에 대한 분석방법을 연구하였다. 그리고 개별 항목의 생태 독성 분석결과를 토대로 수질기준을 설정하는 것이 필요한지 여부를 검토한다[17].
위 훈령은 미량유해물질 발견 시 (1) 발견, (2) 대책, (3) 대응, (4) 장기대책의 4단계로 필요한 조치를 규정하고 있다. 미량유해물질 발견 시 지방자치단체장은 반복적인 시료채취 및 분석을 통해 해당 물질의 위해성을 검증한 후 환경부장관에 보고한다. 환경부장관은 상황실을 설치하여 정수장 대응방안, 응급조치 사항 등 유해물질 관리대책을 수립한다.
이 실험은 오존, 활성탄 등 추가적인 하·폐수처리공정의 도입 타당성을 판단하기 위한 것으로 실제 규모 및 조건에서 실험이 진행되었다.
따라서 미량오염물질의 관리를 위해서는 기존의 수질관리와는 다른 방향의 접근이 필요하며, 관리방향을 설정함에 있어 기후변화를 비롯한 잠재적인 수질영향 인자들이 함께 검토되어야 한다. 이에 본 논문에서는 국내 수중 미량오염물질 관리제도, 검출현황 등 관리 현황을 분석하고, 해외 사례 등을 검토하여, 기후변화 등 잠재적인 영향에 대비 할 수 있는 미량오염물질 관리제도 개선방안을 제시하고자 하였다.
제안 방법
감시항목의 분석결과를 토대로 관계전문가의 검토 및 해외 기준과의 비교·검토를 통해 감시항목별로 모니터링을 지속할지 또는 먹는 물 수질기준으로 설정할지의 여부를 결정하게 된다.
지금까지 국내·외 미량오염물질의 관리현황과 국내 지표수 및 먹는 물에서의 미량오염물질 검출현황을 살펴보았다. 그리고 기후변화와 물재이용 등 향후 미량오염물질의 관리에 영향을 줄 수 있는 요소에 대해 정성적인 분석을 시도하였다. 이러한 연구내용을 토대로 다음과 같이 미량오염물질의 관리방향을 제언하고자 한다.
시설규모 5만 m3/day 이상 정수장 등 일정 규모 이상의 수돗물을 생산·공급하는 수도사업자는 위의 지침에 따라 정수(수돗물)와 원수(상수원수)를 대상으로 감시항목을 측정하여 그 결과를 환경부와 국립환경과학원에 보고해야 한다. 상수원수에 대해서는 우라늄, 부식성 지수(Langelier index) 그리고 조류독소인 microcystin-LR에 대해 조사를 실시한다, 우라늄 조사주기는 처음연도 이후에는 검출결과에 따라 검사주기를 조정할수 있으며, 조류독소는 클로로필 농도 및 남조류 세포수에 따라 주 1~3회로 검사 주기를 달리한다[10]. 정수장에서 생산한 정수는 Table 1과 같이 총 27개 항목에 대해 모니터링이 진행된다.
지금까지 국내·외 미량오염물질의 관리현황과 국내 지표수 및 먹는 물에서의 미량오염물질 검출현황을 살펴보았다.
9%로 낮아 먹는 물 수질기준 항목으로 추가하는 것보다는 감시항목으로 계속 지정하여 검출빈도 및 농도 추이를 관찰하는 것이 합리적일 것으로 판단되었다[23]. 한편, 전체시료 중 10% 이상의 시료에서 검출된 18종의 물질 중 독성 참고값이 존재하는 4개 물질(formaldehyde, antimony, bromate, 우라늄)에 대해 노출량과 참고값을 비교하였다. 그 결과, 각각의 비발암 위험지수는 1보다 낮았으며 각 항목의 위험지수의 합인 총 위험지수 또한 0.
대상 데이터
낙동강수계관리위원회는 2007~2008년 낙동강 수계를 대상으로 잠정관리 유해물질에 대한 조사를 수행하였다[8]. 낙동강 중권역 대표지점 33곳과 공단배수 5지점 등 총 38개 지점에서 VOCs, PAHs, 프탈레이트, 농약 등 총 60개 항목에 대해 연 3회 조사를 진행하였다. VOCs 22개 항목은 1~3차 조사까지 모든 지점에서 검출되지 않았다.
전년도 수돗물 조사 결과와 하천·호소수 오염물질 검출결과 등을 토대로 조사대상 오염물질을 선정하며, 미량오염물질 또한 중요한 고려 대상이다.
성능/효과
한편, 전체시료 중 10% 이상의 시료에서 검출된 18종의 물질 중 독성 참고값이 존재하는 4개 물질(formaldehyde, antimony, bromate, 우라늄)에 대해 노출량과 참고값을 비교하였다. 그 결과, 각각의 비발암 위험지수는 1보다 낮았으며 각 항목의 위험지수의 합인 총 위험지수 또한 0.0536으로 수돗물 내 이들 물질의 농도는 안전한 수준으로 평가되었다[23].
이러한 결과는 먹는 물에서는 소독 부산물 종류의 미량오염물질 관리가 중요함을 의미한다. 냄새 유발물질인 Geosmin은 원수의 농도보다 정수의 농도가 낮아 정수처리공정이 Geosmin 저감에 일정한 역할을 하는 것을 보여준다. 농약류인 2,4-D, 냄새 유발물질인 2-MIB, Perchlorate 등 원수에서 검출되지 않은 물질이 정수에서 검출되었으나, 검출 빈도는 1~2회로 매우 낮아 일부 지역에서의 일시적인 농도 상승으로 추정된다.
수질모니터링 후보항목 중 1,1-Dichloropropanone (0.16~0.26µg/L), 1,1,1-Trichloropropanone (0.15 µg/L), Dichloroacetaldehyde (0.54~3.60µg/L), Bromochloroacetic acid (0.97~2.14µg/L), 2,3-Dimethyl2-butanol (0.05µg/L) 등이 검출되었으나 총 48개 시료 중 1~4개 이하의 시료에서만 검출되었다.
수질모니터링 후보항목(43개) 중, Chloropicrin(0.16~5.07 µg/L), 1,1-Dichloropropanone (0.17~5.12 µg/L), 1,1,1- Trichloropropanone (0.09~4.30µg/L), Dichloroacetaldehyde (0.22~13.54µg/L) 등 소독부산물과 할로아세틱산(haloacetic acids, HAAs)의 일종인 Bromochloroacetic acid (0.34~9.59 µg/L)가 절반 이상의 시료에서 검출되었다.
아스피린으로 불리는 진통·해열·소염제인 acetylsalicylic acid의 평균 검출농도는 0.064 µg/L로 높지 않았으나 32지점에서 검출되어 검출빈도가 80%로 가장 높았다.
한편, 환경부는 2007년 하천, 하수처리장, 축산폐수처리장 등 총 40개 지점을 대상으로 27종의 의약물질의 잔류농도를 조사하였다[22]. 조사대상 27종의 의약물질 중 하천수, 하수처리장 방류수와 축산폐수처리장 방류수에서 각각 15, 13, 16종의 의약물질이 검출되었다. 하천수에서는 인체·동물용 항생·항균제인 chlortetracycline의 농도가 0.
48 µg/ L에 달하는 등 의약물질의 농도가 높게 조사되었다. 처리 후에도 하수처리장보다 축산폐수처리장의 방류수 중의 의약물질이 높은 농도로 검출되었다. 그러나 이들처리장 인근에서 측정한 하천수 중의 의약물질 농도는 큰 차이가 없었다[22].
축산폐수처리장에서는 Chlortetracycline이 모든 유입수 시료에서 검출되었으며 평균 검출농도가 1,119.48 µg/ L에 달하는 등 의약물질의 농도가 높게 조사되었다.
하수처리장 유입수에서 비교적 높게 측정된 이들 두 물질은 처리 후 방류수에서평균농도가 acetaminophen과 acetylsalicylic acid이 각각 N.D 및 0.116 µg/L로 크게 낮아졌다.
하천수에서 검출된 의약물질의 농도는 해외에서 보고된 수준과 비슷하거나 약간 높은 수준이었다[22]. 하수처리장의 유입수에서는 Lincomycin, erythromycin-H2O, acetylsalicylic acid이 모든 조사지점에서 검출되었다. 하수처리장 유입수 중의 의약물질 평균 농도는 acetaminophen (26.
하천수에서는 인체·동물용 항생·항균제인 chlortetracycline의 농도가 0.017~5.404 µg/L, 그리고 동물용 항생·항균제인 sulphathiazole의 농도가 0.010~1.882 µg/L로 비교적 높게 검출되었다.
후속연구
PFCs 또한 ng/L 수준의 낮은 농도이긴 하나 다수의 원수 및 정수 시료에서 검출되었다. 국내 PFCs의 먹는 물 농도, 혈중 농도, 배출량 추정값은 일본이나 미국 등 다른 선진국에 비해 낮은 것으로 평가되나, 정확한 평가를 위해서는 더 많은 연구와 연구결과 사이의 상호보완 및 평가가 필요한 것으로 판단된다[24,25].
특히 낙동강 유역처럼 수계 상·하류에 걸쳐 산업단지가 입지해 있는 지역에서는 미량의 화학물질까지 위해성 평가 및 관리의 범위를 확대하는 것이 필요하다. 그 구체적인 방안으로 유해화학물질의 사용량 증가에 발맞춰 특정수질유해물질 관리대상 항목을 확대하며, 이들 물질에 대해 지정 및 배출허용기준을 마련할 수 있는 체계를 확립할 계획이다. 수질환경기준 항목, 먹는 물 수질기준 항목, 유해물질 사용량 등의 정보를 토대로 미량유해화학물질에 대한 조사목록을 작성하여 연차별로 모니터링을 실시할 계획이다.
물론 이는 최악의 경우에 해당하며, 국내 생태 환경은 북극과 큰 차이가 있다. 그러나 기후변화가 미량오염물질에 의해 발생하는 생태계 스트레스를 증폭시킬 수 있다는 점은 주목해야 할 것이다.
그리고 가능하다면 하천수를 직접 취수하는 방식에서 강변여과와 같은 간접적인 방법으로 전환하거나 상류의 댐으로 취수원을 이전하는 것이 가장 바람직할 것이다. 낙동강에서 문제가 되었던 1,4-dioxane에 대한 배출량 감시 등 관리를 강화하더라도, 산업체에서는 1,4-dioxane를 물성이 유사한 1,3-dioxolane로 대체하여 사용할 수 있다[36].
그리고 분석기술의 발전 수준을 고려하여 특정수질유해물질의 검출한계를 강화하여 미량오염물질의 측정·분석이 가능하도록 공정 시험방법을 개정하고 분석 장비 등을 현대화할 계획이다[5].
기후변화로 지구의 표면 온도가 상승하면서 수온 상승, 강우량 증가, 해수면 상승 등이 발생하며 수질 오염물질의 발생 및 거동에도 영향이 있을 것으로 예측된다. UNEP의 장기 모니터링에서 아프리카, 아메리카, 유럽, 아시아 지역의 호수와 저수지의 표층 수온이 지난 수십 년간 뚜렷하게 상승하는 것으로 나타났는데, 이러한 변화는 수질과 수생태계에 긍정적 또는 부정적인 영향을 가져올 수 있다[26].
실태조사에서는 원수와 정수에서 검출되는 미지의 물질에 대한 스크리닝도 함께 이루어진다. 분석 결과를 물질별 라이브러리와 비교하여 물질의 종류를 추정하고 해당 물질의 표준시료를 구입하여 물질의 최종 확인이 이루어진다. 또한 검출된 항목에 대해서는 위해성을 평가하여 향후 조치를 마련한다[11].
그 구체적인 방안으로 유해화학물질의 사용량 증가에 발맞춰 특정수질유해물질 관리대상 항목을 확대하며, 이들 물질에 대해 지정 및 배출허용기준을 마련할 수 있는 체계를 확립할 계획이다. 수질환경기준 항목, 먹는 물 수질기준 항목, 유해물질 사용량 등의 정보를 토대로 미량유해화학물질에 대한 조사목록을 작성하여 연차별로 모니터링을 실시할 계획이다. 그리고 분석기술의 발전 수준을 고려하여 특정수질유해물질의 검출한계를 강화하여 미량오염물질의 측정·분석이 가능하도록 공정 시험방법을 개정하고 분석 장비 등을 현대화할 계획이다[5].
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
화학물질 관리는 어떻게 이루어지는가?
이 중에서 각국 정부가 오염물질 목록을 작성하거나 규제를 하는 물질은 23만 종밖에 되지 않는다[1]. 따라서 화학물질 관리는 잔류성, 생물농축성 및 독성이 높아 위해성이 큰 화학물질을 중심으로 이루어졌다. 그러나 미국에서만 매년 700개의 새로운 화학물질이 시장에 나오는 등 잠재적인 새로운 오염물질이 계속 증가하고 있으며[2], 분석기술의 발달로 ng/L 수준까지 일상적인 분석이 가능해짐에 따라 과거에는 검출되지 않았던 미량의 화학물질이 환경 매체에서 검출되는 사례가 증가하고 있다.
미량오염물질이란 무엇인가?
본 논문에서 다루고자 하는 미량오염물질(micropollutant)이란 수중에 ng/L~µg/L 수준의 미량으로 존재하는 잠재적인 오염물질로 현재 지표수/지하수 또는 먹는 물 환경기준 항목에서 제외되어 있는 항목을 가리킨다. 전술하였듯이 미량오염물질은 새로운 화학물질의 개발·이용과 분석기술의 발달로 근래에 들어 새롭게 조명을 받고 있기 때문에 신규오염물질(emerging pollutant)로 불리기도 한다.
국내 외 미량오염물질의 관리현황을 분석한 결과는 어떠한가?
근래에 들어 하천 호소수 중의 미량오염물질에 대해서도 조사가 진행되고 있으나 조사 항목과 횟수가 많지 않아 전체적인 미량오염물질 발생 및 검출 현황을 파악하기에는 어려움이 있었다. 선진국에서는 미량오염물질의 실태조사 외에도 환경 매체에서의 거동, 인체 및 생태위해성, 처리공정 등에 미량오염물질 관리 전반에 대한 연구가 수행되고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 기후변화에 따른 기온과 수온의 상승, 수문학적인 순환의 변화 등으로 미량오염물질의 잔류 농도가 증가할 우려가 있다. 또한 물 재이용이 확대되는 과정에서 미량오염물질에 대한 우려가 커질 수 있다. 그러므로 먹는 물 또는 신체와 접촉하는 용도의 용수에 대해서는 사전예방의 관점에서 미량오염물질의 관리를 강화하는 것이 필요하다.
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