[논문]환경매체별 취약성을 반영한 장외영향평가 위험도 분석

최우수; 백종배

doi:10.14346/jkosos.2018.33.5.150

환경매체별 취약성을 반영한 장외영향평가 위험도 분석
Risk Analysis of Off-site Risk Assessment using Vulnerability by Environmental Medium 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.33 no.5, 2018년, pp.150 - 156

최우수 (화학물질안전원 사고예방심사1과) , 백종배 (한국교통대학교 안전공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

As the types and usage of chemical increase, modern countries should protect their health and environment from the risk of hazardous chemical. Chemical accidents not only affect humans but also cause huge losses to the environment. Moreover, since its effects do not end in a short period of time, it is necessary to identify the extent of the damage and establish a prevention and response system in advance. In 2015, the Chemical Substances Management Act provided a system for assessing the impact on the people and the environment around the workplace. However, it is difficult to quantitatively evaluate the impact on environmental factors such as vegetation and aquatic, with the current hazard assessment methods. The purpose of this study is to analyze the quantitative risk of environmental receptors. This study improved the existing risk assessment formula by using the environmental vulnerability index and established the end point concentration criterion which can estimate the damage range to environmental media. To verify the results of the study, a virtual accident scenario was selected and a case study was conducted. As a result, the extent of impact on the environmental medium can be calculated, and the degree of environmental risk of the zone can be quantified through the risk analysis considering the environmental vulnerability. This study is expected to increase the reliability of the reliability of the existing risk anaylsis method beacause it is a risk analysis method that can be applied when the environmental factors are absolutely necessary and when the residents and environment are complex.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Prevent systems of chemical accident in South Korea⁵⁾
표 Table 2. Comparing methodology of environmental damage assessment by chemical accident
그림 Fig. 1. Test site for chemical accident risk assessment of environmental receptors.
표 Table 3. Information of target substance in order to analyze risk by chemical accident
그림 Fig. 2. Pipe and instrumentation diagram and scenario section.
표 Table 4. Information on chemical device and operating parameters
표 Table 5. List and specification of device
그림 Fig. 3. Classification map of environmental vulnerability (a) Biological, (b) Water, (c) Soil18,19,20).

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 국외 사전 환경피해 평가방법론을 비교⋅분석하여 환경에 미치는 위험 정도를 수치화하였다.
본 연구는 기존의 장외영향평가 위험도 산정식에서 환경적 요인에 대한 정량적 평가가 가능하도록 위험도 산정식을 제안하였다. 또한, 환경 유형에 미치는 영향범위를 산정할 수 있도록 끝점농도 기준값을 마련하였다.
이 연구는 장외영향평가의 위험 분석 방법의 한계점을 개선하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 환경 취약성 지수를 활용한 위험도 분석방법을 제안하였다.
이 연구는 화학사고로 사업장 주변 환경에 미치는 영향을 정량적으로 분석할 수 있도록 제안한 산정식을 활용하여 시범 적용하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 환경 취약성을 고려한 위험도 산정식을 제안하였으며 환경에 노출되는 끝점농도 기준값을 정하여 KORA프로그램으로 영향범위를 산정하였다.
이 연구는 환경매체를 고려한 위험도 산정방법을 제안하고, 시범 적용하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 국외 사전 환경 피해평가 방법론을 분석하여 국내에 적용가능한 위험도 산정식을 제안하고, 특정 물질에 노출되는 환경매체에 적용가능한 끝점농도 기준을 정하여 기존의 위험도 분석방법을 개선하고자 한다.
다만, 체코의 위험 및 취약성 지수를 활용한 평가 방법론은 국내에서 적용하기 용이한 지수를 활용하고 실제로 인허가를 위해 제출해야하는 서류로서 활용되고 있다. 이 연구에서 체코의 평가 방법론을 분석한 후 국내 장외영향평가의 위험도 분석 시 환경매체를 고려할 수 있는 평가방법을 제안하였다.
이 연구의 목적은 화학사고로 영향을 받는 환경매체에 미치는 위험도를 정량적으로 도출하는 것이다. 이를 위해 환경매체별로 영향범위를 산정할 수 있는 끝점농도 기준을 마련하고, 환경매체를 고려한 위험도 산정식을 제안하였다.
지수 산출을 위해 추가적으로 고려해야 할 요소들은추후 전문가와의 연구를 통해 보완이 필요하지만, 본 연구에서는 기존의 위험도 산정식에 환경매체에 대한 고려를 할 수 있도록 위험도 계산식을 개선하고자 위와 같이 제안하였다. 추가적인 고려인자와 산정식에 대한 추가 연구는 후속 연구에서 이루어질 예정이다.

제안 방법

NOEC값을 활용하여 영향범위를 산정하고, 해당 영향범위 내에 노출되는 환경 유형 중 취약도가 높은 유형의 점수를 적용하여 환경취약성 지수를 계산한다. 이 값에 해당 시설의 사고발생 빈도률을 곱하여 환경매체를 고려한 위험도 분석을 한다.
3에 정리하였다. 각각의 환경매체별 영향범위 내 노출된 환경 유형 중 취약성이 높은 유형의 점수를 산정식에 대입하였다. 생물환경 취약성 지수는 산림으로 4점이 나왔다.
대전광역시의 지난 1년간의 평균온도, 습도, 주풍향, 풍속을 사용하였다. 평균 온도는 13.
이 연구 결과를 검증하기 위해 사례연구로 톨루엔 저장탱크에서 누출되는 가상의 시나리오를 설정하였다. 독성영향 끝점농도 기준을 적용한 피해영향범위 산정과 개발한 산정식으로 환경매체를 고려한 위험 분석을 실시하여 위험도를 도출하였다. 다만, 결과로 도출된 수치에 대한 해석기준을 연구하지 못한 한계점이 있으며, 수식에 대한 기준, 부여한 지수의 점수 등은 국내 실정에 맞게 추가적인 검토가 필요하다고 생각한다.
위 5가지 식을 활용하기 위해서는 환경매체별 취약성 지수를 계산하여야 한다. 먼저, 각 환경매체별 독성 지수는 물질의 LC₅₀(Rat, 4 hr), LC₅₀(fish, 96 hr)등과 같은 독성정보와 물리화학적 특성을 바탕으로 점수를 부여하여 지수를 산출한다. 환경매체별 환경 취약성 지수는 해당 물질에 노출된 유형에 따라 부여된 점수를 바탕으로 지수를 산출한다.
. 본 연구에서는 톨루엔을 사례물질로 산정하였으며, 위험도 분석을 위한 KORA프로그램 구동 입력조건은 Table 3과 같다.
이를 검증하기 위해 사례 연구를 하였다. 사례연구는 톨루엔 저장탱크에서 누출되는 가상의 사고 시나리오를 설정하여 제안한 위험도를 산출하였다. 대안의 조건에서 독성영향범위를 산정한 결과, 사업장 경계선 밖의 피해거리로 생물환경은 628 m, 물환경은 1,404 m, 토양환경은 956 m가 산정되었다.
배관파열, 배관누출, 상압탱크 파열, 플랜지 또는 밸브 누출, 펌프 누출, 소규모 및 대규모 외부화재를 선택하였다. 상압탱크 누출로 인한 개시사건의 수동적 완화장치로는 방류벽(Dike)를 적용하였고, 외부화재에 대한 수동적 완화장치로는 고정식 소화설비를 적용하였다. 가상의 시나리오의 사고 발생 빈도는 Table 5에 정리하였으며, 완화장치를 고려한 사고 발생 빈도값은 0.
이를 위해 국외 사전 환경 피해평가 방법론을 분석하여 국내에 적용가능한 위험도 산정식을 제안하고, 특정 물질에 노출되는 환경매체에 적용가능한 끝점농도 기준을 정하여 기존의 위험도 분석방법을 개선하고자 한다. 연구의 결과를 검증하기 위해, 특정 지역과 가상의 시나리오를 설정하여 개발한 산정식으로 환경매체를 고려한 위험도 분석을 실시하였다.
본 연구에서는 장외영향평가⋅위해관리계획서 작성 지원프로그램 (KORA, Korea Offi-stie Risk Assessment Supporting Tool)을 활용하여 영향범위를 산정한다. 영향범위 산정 시 입력하는 끝점농도값에 환경매체별 특정 물질의 NOEC값을 입력하여 영향범위를 산정하였다.
유럽국가의 화학사고 사전 환경 피해평가 방법론을 비교⋅분석하였다(Table 2).
NOEC값을 활용하여 영향범위를 산정하고, 해당 영향범위 내에 노출되는 환경 유형 중 취약도가 높은 유형의 점수를 적용하여 환경취약성 지수를 계산한다. 이 값에 해당 시설의 사고발생 빈도률을 곱하여 환경매체를 고려한 위험도 분석을 한다.
또한, 환경매체에 미치는 피해범위를 산정할 수 있는 끝점농도 기준을 마련하였다. 이 연구 결과를 검증하기 위해 사례연구로 톨루엔 저장탱크에서 누출되는 가상의 시나리오를 설정하였다. 독성영향 끝점농도 기준을 적용한 피해영향범위 산정과 개발한 산정식으로 환경매체를 고려한 위험 분석을 실시하여 위험도를 도출하였다.
이를 위해 환경 취약성을 고려한 위험도 산정식을 제안하였으며 환경에 노출되는 끝점농도 기준값을 정하여 KORA프로그램으로 영향범위를 산정하였다. 이를 검증하기 위해 사례 연구를 하였다. 사례연구는 톨루엔 저장탱크에서 누출되는 가상의 사고 시나리오를 설정하여 제안한 위험도를 산출하였다.
이 연구는 환경매체를 고려한 위험도 산정방법을 제안하고, 시범 적용하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 국외 사전 환경 피해평가 방법론을 분석하여 국내에 적용가능한 위험도 산정식을 제안하고, 특정 물질에 노출되는 환경매체에 적용가능한 끝점농도 기준을 정하여 기존의 위험도 분석방법을 개선하고자 한다. 연구의 결과를 검증하기 위해, 특정 지역과 가상의 시나리오를 설정하여 개발한 산정식으로 환경매체를 고려한 위험도 분석을 실시하였다.
이 연구는 장외영향평가의 위험 분석 방법의 한계점을 개선하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 환경 취약성 지수를 활용한 위험도 분석방법을 제안하였다. 또한, 환경매체에 미치는 피해범위를 산정할 수 있는 끝점농도 기준을 마련하였다.
이 연구는 화학사고로 사업장 주변 환경에 미치는 영향을 정량적으로 분석할 수 있도록 제안한 산정식을 활용하여 시범 적용하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 환경 취약성을 고려한 위험도 산정식을 제안하였으며 환경에 노출되는 끝점농도 기준값을 정하여 KORA프로그램으로 영향범위를 산정하였다. 이를 검증하기 위해 사례 연구를 하였다.
이 연구의 목적은 화학사고로 영향을 받는 환경매체에 미치는 위험도를 정량적으로 도출하는 것이다. 이를 위해 환경매체별로 영향범위를 산정할 수 있는 끝점농도 기준을 마련하고, 환경매체를 고려한 위험도 산정식을 제안하였다. 이를 검증하기 위해 다음과 같이 시나리오를 선정하여 사례 연구를 실시하였다.
물환경의 환경 취약성 유형은 지표수와 지하수로 구분되며, 지표수의 경우 흐르는 경우와 정체된 경우로 나누어 점수를 부여하였다. 지하수의 경우 지질학적, 토양표면, 수질보호 정도 등을 복합적으로 반영하여 취약성에 대한 점수를 부여하여 지수를 산출하였다. 토양환경의 취약성 지수는 토양단위에 따라 취약성 지수를 산출하였다.
체코는 위험 및 취약성 지수(Harzard and Vulnerability Index, H&V Index)를 활용하여 화학사고 시 환경매체별 미치는 영향을 물질의 위험성과 환경취약성에 근거하여 독성영향을 평가한다.
지하수의 경우 지질학적, 토양표면, 수질보호 정도 등을 복합적으로 반영하여 취약성에 대한 점수를 부여하여 지수를 산출하였다. 토양환경의 취약성 지수는 토양단위에 따라 취약성 지수를 산출하였다.
사례 연구 시 적용한 위험도 분석기법으로 LOPA를 적용하였다. 톨루엔 저장탱크에서 누출되는 시나리오에서 발생할 수 있는 개시사건으로 7가지를 설정하였다. 배관파열, 배관누출, 상압탱크 파열, 플랜지 또는 밸브 누출, 펌프 누출, 소규모 및 대규모 외부화재를 선택하였다.
아래 식은 환경매체를 고려한 위험도 산출을 위해 제안한 환경취약성 지수 산정식이다. 특정 물질에 노출되는 환경매체를 최대한 반영하고자 생물환경, 수질환경, 토양환경에 대한 요소를 반영하여 세 값에 세제곱근을 적용하였다.
환경 위해성 평가의 절차는 유해성 평가, 용량-반응 평가, 노출평가, 위해도 결정으로 이루어져 있다. 특히, 용량-반응 평가는 동물시험 결과 등에서 무영향농도(NOEC, No Observed Effect Concentration)값을 참고하여 환경 중 생물에 미치는 영향을 분석한다. 유해성평가는 화학물질의 환경영역(수생, 저서, 육생 및 미생물) 내 생태계에서 악영향이 발생하지 않을 것으로 예상되는 화학물질의 농도, 즉 예측무영향농도(PNEC, Predicted No observed Effect Concentration)를 도출하기 위한 과정이다.
환경매체를 고려한 정량적 위험도 분석을 하기 위해 환경취약성 지수를 활용한 산정식을 제안하였고, 기존의 장외영향평가 위험도 산정식을 고려하여 환경취약성 지수에 사고발생빈도를 곱하도록 위험도 산정식을 제안하였다. 관련 식은 다음과 같다.

대상 데이터

톨루엔 저장탱크에서 누출되는 시나리오에서 발생할 수 있는 개시사건으로 7가지를 설정하였다. 배관파열, 배관누출, 상압탱크 파열, 플랜지 또는 밸브 누출, 펌프 누출, 소규모 및 대규모 외부화재를 선택하였다. 상압탱크 누출로 인한 개시사건의 수동적 완화장치로는 방류벽(Dike)를 적용하였고, 외부화재에 대한 수동적 완화장치로는 고정식 소화설비를 적용하였다.
사례분석을 위한 지역은 대전광역시 대덕구로 선정하였으며 사고 발생 시나리오 지점으로부터 1.5 km에는 농경지가 있고, 1.8 km에는 공업지역이 있으며, 0.5 km에는 임야가 4.2 km에는 상수도보호지역이 있다.

이론/모형

KORA프로그램을 활용하여 영향범위를 산정하였다. 이 때, 끝점농도 기준으로 NOEC값을 활용하였다.
본 연구에서는 장외영향평가⋅위해관리계획서 작성 지원프로그램 (KORA, Korea Offi-stie Risk Assessment Supporting Tool)을 활용하여 영향범위를 산정한다.
장외영향평가에서 사고 발생빈도는 주요기기의 고장빈도와 보호시스템에 의한 안전성 향상도의 곱으로 산출된다. 사례 연구 시 적용한 위험도 분석기법으로 LOPA를 적용하였다. 톨루엔 저장탱크에서 누출되는 시나리오에서 발생할 수 있는 개시사건으로 7가지를 설정하였다.
생물환경 지수는 1~5까지 체코의 생물환경의 취약성 유형별 지수안을 적용하였으며⁹⁾, 물환경 지수와 토양환경 지수는 한국환경정책평가원¹¹⁾에서 제시한 지수안을 적용하였다. 특정 물질에 노출되는 환경매체 중 취약성 점수가 높은 유형을 지수로 선택한다.

성능/효과

사례연구는 톨루엔 저장탱크에서 누출되는 가상의 사고 시나리오를 설정하여 제안한 위험도를 산출하였다. 대안의 조건에서 독성영향범위를 산정한 결과, 사업장 경계선 밖의 피해거리로 생물환경은 628 m, 물환경은 1,404 m, 토양환경은 956 m가 산정되었다. 환경매체별로 산정한 영향범위를 각 환경매체 취약성 지도로 Fig.
생물환경 취약성 지수는 산림으로 4점이 나왔다. 물환경의 취약성 지수는 지하수보전구역이 아닌 구역으로 1점이 나왔으며, 토양환경의 취약성 지수는 인셉티솔로 4점이 나왔다. 본 연구에서 개발한 산정식에 값을 각각 대입한 결과 최종 환경취약성 지수는 2.
물환경의 취약성 지수는 지하수보전구역이 아닌 구역으로 1점이 나왔으며, 토양환경의 취약성 지수는 인셉티솔로 4점이 나왔다. 본 연구에서 개발한 산정식에 값을 각각 대입한 결과 최종 환경취약성 지수는 2.519점이 나왔으며 톨루엔 사고시나리오의 사고 발생 빈도률은 0.161이다. 따라서, 환경매체를 고려한 최종 위험도는 0.
특정 물질에 노출되는 환경매체 중 취약성 점수가 높은 유형을 지수로 선택하였다. 톨루엔 옥외저장탱크 시나리오 영향범위 산정 결과, 환경매체에 영향을 미치는 유형 중 취약정도가 높은 유형을 선택하였다. 생물환경 유형은 숲을 선택하여 4점이 나왔다.

후속연구

독성영향 끝점농도 기준을 적용한 피해영향범위 산정과 개발한 산정식으로 환경매체를 고려한 위험 분석을 실시하여 위험도를 도출하였다. 다만, 결과로 도출된 수치에 대한 해석기준을 연구하지 못한 한계점이 있으며, 수식에 대한 기준, 부여한 지수의 점수 등은 국내 실정에 맞게 추가적인 검토가 필요하다고 생각한다. 하지만 이 연구에서 제안한 위험도 분석 방법으로 기존의 장외영향평가 위험 분석의 한계점을 개선할 수 있을 것이다.
지수 산출을 위해 추가적으로 고려해야 할 요소들은추후 전문가와의 연구를 통해 보완이 필요하지만, 본 연구에서는 기존의 위험도 산정식에 환경매체에 대한 고려를 할 수 있도록 위험도 계산식을 개선하고자 위와 같이 제안하였다. 추가적인 고려인자와 산정식에 대한 추가 연구는 후속 연구에서 이루어질 예정이다.
다만, 결과로 도출된 수치에 대한 해석기준을 연구하지 못한 한계점이 있으며, 수식에 대한 기준, 부여한 지수의 점수 등은 국내 실정에 맞게 추가적인 검토가 필요하다고 생각한다. 하지만 이 연구에서 제안한 위험도 분석 방법으로 기존의 장외영향평가 위험 분석의 한계점을 개선할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	국외 주요 화학사고에는 어떤 것들이 있는가?	국외 주요 화학사고로 1986년 스위스 바젤 부근에서 수은화합물 등 30 톤의 화학물질이 라인강에 누출되었고 2005년 11월, 중국 지린성 벤젠공장의 폭발사고로 쏭화강으로 100톤의 벤젠이 누출되어 취수문제가 발생하였으며, 2010년 10월, 헝가리의 알루미늄 공장의 폐기물 저수지 붕괴로 적니호수에 독성 슬러지가 방출되는 사고가 발생하였다1,2). 국내 주요 화학사고로는 2012년 경북 구미에서 불산 누출사고로 농작물 212 ha가 훼손되었으며, 2015년 전북 군산시에서 사염화규소 누출로 농경지 8만 ㎡가 훼손되었다.
	2012년, 2015년에 발생한 국내 주요 화학사고에는 어떤 것들이 있는가?	국외 주요 화학사고로 1986년 스위스 바젤 부근에서 수은화합물 등 30 톤의 화학물질이 라인강에 누출되었고 2005년 11월, 중국 지린성 벤젠공장의 폭발사고로 쏭화강으로 100톤의 벤젠이 누출되어 취수문제가 발생하였으며, 2010년 10월, 헝가리의 알루미늄 공장의 폐기물 저수지 붕괴로 적니호수에 독성 슬러지가 방출되는 사고가 발생하였다1,2). 국내 주요 화학사고로는 2012년 경북 구미에서 불산 누출사고로 농작물 212 ha가 훼손되었으며, 2015년 전북 군산시에서 사염화규소 누출로 농경지 8만 ㎡가 훼손되었다. 2016년 충남 금산군에서 불산이 집수조로 유입되어 주변 산지 식생이 훼손되는 피해가 발생하였다3).
	우리나라의 화학사고 예방제도에는 고용노동부의 공정안전관리 제도, 산업통상자원부의 안전성향상계획 제도, 환경부의 장외영향평가 제도 등이 있는데 이러한 각 제도의 목적은 무엇인가?	우리나라의 화학사고 예방제도는 Table 1과 같이 고용노동부의 공정안전관리 제도, 산업통상자원부의 안전성향상계획 제도, 환경부의 장외영향평가 제도 등이 있다. 공정안전관리 제도와 안전성향상계획 제도는 주로 사업장 내 근로자와 시설을 보호하기 위한 목적으로 시행되었으며 장외영향평가 제도는 사업장 밖의 주민과 환경 등을 보호하기 위한 목적으로 만들어졌다.

참고문헌 (20)

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M. S. Kim, J. Y. Kim, E. B. Lee, J. H. Yoon and J. H. Park, "Effect of Proof Test of Protective System on Securing Safety of Off-site Risk Assessment", J. Korean Soc. Saf., Vol.32, No.6, pp.46-53, 2017.
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저자의 다른 논문 :

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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