초록 ▼

가. 재활용 제품의 위해성평가를 위한 기본조사
(1) 폐합성수지 재활용 제품의 위해성 평가 사례 및 기존연구자료 조사
합성수지 및 폐합성수지를 이용한 제품과 함유된 유해화학물질에 대해 6대 범용수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS, PVC, PET)를 중심으로 조사하였다. 플라스틱에서 유래할 수 있는 유해화학물질로 단량체와 첨가제(가소제, 난연제, 열안정제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 충전제, 착색제, 발포제, 윤활제, 대전방지제, 기타 첨가물)에 사용되는 물질에 대해 조사하였다.

플라스틱 제

가. 재활용 제품의 위해성평가를 위한 기본조사
(1) 폐합성수지 재활용 제품의 위해성 평가 사례 및 기존연구자료 조사
합성수지 및 폐합성수지를 이용한 제품과 함유된 유해화학물질에 대해 6대 범용수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS, PVC, PET)를 중심으로 조사하였다. 플라스틱에서 유래할 수 있는 유해화학물질로 단량체와 첨가제(가소제, 난연제, 열안정제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 충전제, 착색제, 발포제, 윤활제, 대전방지제, 기타 첨가물)에 사용되는 물질에 대해 조사하였다.

플라스틱 제품의 생애주기를 생산단계, 사용단계, 처리단계로 구분하여 각각의 단계에서의 유해물질의 배출가능성과 그에 따른 인체 및 환경영향에 대해 문헌조사를 중심으로 진행하였다. 특히 폐플라스틱의 재활용 주요과정에 대해 요약하고, 이 과정에서 발생할 수 있는 유해물질의 특성에 대해 정리하였다.

재활용플라스틱 제품과 다른 재활용제품에 대한 위해성평가의 학술 사례를 검색하기 위해서 키워드 조합을 통해서 확인한 논문 자료를 중심으로 연구사례를 살펴보았다. 여기에는 스티렌 단량체와 에틸벤젠에 대한 인체 노출량 예측, 각종 플라스틱 제품으로부터의 비스페놀 A의 노출, 가소제로 사용되는 프탈레이트계 물질에 대한 위해성평가, 브롬화난 연제의 검출과 위해성평가, 실내공기를 중심으로 한 생활환경에서의 프탈레이트 물질과 브롬화난연제의 노출연구 사례, 재활용 플라스틱에 포함된 대표적 중금속인 카드뮴과 납에 의한 위해성평가 사례, 플라스틱 식품포장재에서의 유해화학물질 노출평가 사례가 포함되었다. 사례연구 결과들은 <표 III-1-11>에 요약하여 정리하였다.

(2) 국내·외 폐합성수지 재활용 제품 시험방법, 관련 법규, 규제기준 조사
국내법규는 [폐기물관리법]과 [자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률]에서 정하고 있는 유해성기준에 관해 조사하였으나, 현재는 구체적인 유해성기준이 명시적으로 기재되어 있지 않은 한계가 있다. 법규 이외의 국내 폐플라스틱 재활용과 관련한 제도로서 폐기물 종량제, 폐기물 예치금제도, 폐기물부담금제도, 재활용표시제, 우수재활용제품인증마크(GR), 환경마크제도, 환경개선부담금, 생산자 책임 재활용제도에 대해 간략히 조사하였다. 특히 GR제도 하에서는 일부 품목에 대하여 구체적인 유해물질의 기준을 두고 있음을 확인하였다.

국외 재활용 관련 법규로는 미국의 RCRA, 오염예방법, 개별 주별 전자폐기물관련 입법현황, 폐기물 재활용 관련 유해화학물질에 대한 규제용품목록, 우선구매제도, Green Seal 제도에 관해 조사, 정리하였다. 독일의 폐기물관리법, 순환관리 및 폐기물법, 폐기물 이동에 관한 법률, 프랑스의 폐기물 처리 및 재활용에 관한 법률, 일본의 폐기물처리 및 청소에 관한 법률, 순환사회형성기본법, 산업폐기물 재생이용 인정제도, 에코마크, 재활용 인정제도에 관해 조사하고 일본의 각 지방자치단체 별로 운영되고 있는 재활용 제품에 대한 인정제도의 특성에 대해 분석하였다.

유럽연합 차원에서는 폐플라스틱의 관리를 위해 다양한 법률과 제도적 틀을 가지고 있고, 개별 내용으로 포장재 규정(Packaging Directive), EU 폐기물 선적규정(EU Waste Shipment Regulation), 유해물질에 대한 규정(RoHS), REACH, Ecodesign Directive, 식품과 접촉 가능한 플라스틱에 대한 규정, 식품과 접촉하는 재활용 플라스틱에 대한 규정, 폐기물 기본지침, 폐전기전자 장비 규정, 폐차 규정, 폐기물의 방지와 재활용에 관한 핵심 주제전략에 대해 정리, 요약하였다.

(3) 재활용 제품 및 유해물질 조사대상 목록 작성
기존의 연구에서는 재활용 제품을 폐목재, 폐고무, 폐유, 폐유기용제, 폐플라스틱, 폐지, 폐금속, 폐산/폐알칼리, 광재, 오니류, 분진, 폐주물사, 샌드블라스트폐사, 소각잔재물, 폐내화물 및 도자기편류 등으로 분류된다. 조사된 재활용 제품 목록과 국내·외의 제품 내 함유 유해물질 목록을 이용하여 조사대상 목록을 작성하였다. 폐기물 종류별로 함유 가능한 유해물질의 목록은 다음과 같다.

폐고무
PAHs, 납, 카드뮴, 육가크롬, 수은, PBBs, PBDEs, DEHP, VOCs, VACs?, 포름알데히드 등

폐플라스틱
납, 카드뮴, 육가크롬, 수은, 비소, 바륨, 안티몬, 셀레늄, PAHs, PFOS, 염화비닐 단량체(PVC재질), PBBs, PBDEs, DEHP, VOCs, VACs?, 포름알데히드, 아조염료 등

폐섬유
아조화합물, 유기주석화합물, 포름알데히드, 염소화 페놀류, PBDE 등

폐금속
납, 비소, 카드뮴, 크롬, 니켈, 구리, 철 등

폐목재
알데히드류, VOCs, 톨루엔, 유기주석화합물, 납, 카드뮴, 크롬, 비소, 안티몬, 바륨, 오산화비소 등

동식물성 잔재물
비소, 카드뮴, 수은, 납, 크롬, 아연, 구리, 니켈, VACs?, 염소계탄화수소, PAHs 등 비료 및 사료관리법상 유해물질

폐지
PCBs, 포름알데히드, 비소, 형광증백제 등

폐유
전총인산염, 생분해도, 형광증백제, 유리 알카리, 납, 카드뮴, 수은, 비소 등

폐유기용제
납, 카드뮴, 수은 크롬, VOCs, PSHs?, 포름알데히드 등

폐산
비료관리법 상 유해물질

폐알카리
수은, 카드뮴, 육가크롬, 납, VOCs 등 유해용제, 등

광재, 오니류, 분진, 폐주물사, 샌드블라스트폐사, 소각잔재물
(납, 구리, 비소, 수은, 카드뮴, 육가크롬) 또는 그 화합물, 시안 등

폐내화물 및 도자기편류
(납, 구리, 비소, 수은 카드뮴, 육가크롬)또는 그 화합물, 시안, 폴리브롬화비페닐, 폴리브롬화디페닐에테르, 단쇄염화파라핀, VOCs, 포름알데히드 등

(4) 조사 우선순위 선정 및 우선관리 대상 목록 작성
기존의 선행연구에서는 인체노출 개연성에 따른 재활용 제품의 연구 우선순위를 도출한 바 있으므로, 본 연구에서는 환경위해성 부분을 보완하여 조사 우선순위와 우선관리대상 목록을 도출하였다. 환경위해성을 고려하면 생활제품 이외에 매립용도 혹은 대규모 토목/건축공사 용도로 사용되는 제품의 우선순위가 높은 것으로 판단되었다. 본 연구에서 환경위해성을 고려한 우선관리 대상으로 제안하는 재활용 제품의 용도는 토목기반공사에 해당하는 용도가 대부분이며 사실상 폐기물의 매립과 유사하다. 폐기물의 경우에는 폐기물관리법에 의한 용출시험을 통한 환경기준을 만족하면 되지만, 제품의 형태로 매립된 폐기물은 토양에 해당하므로?, 토양환경보전법 상의 기준인 함량기준을 충족해야 하는데, 여기에는 큰 괴리가 있다. 환경위해성을과 고려하여 가장 조사우선순위가 높은 제품군은 매립의 형태로 사용되는 토목·건축공사 용도의 제품군으로 판단되고, 주요 유해물질은 제품에 함유되어 있는 중금속과 다환방향족탄화수소(소각재 등에 해당) 등이 될 것이다.

나. 재활용 제품 중 유해물질 함유 농도 조사
본 연구에서는 폐플라스틱 재활용 제품 가운데 인체위해성평가 체계를 위해 재활용플라스틱-목재 복합재 창호형형재를, 생태위해성평가 체계를 위해 재활용플라스틱 비탈면 보호블럭을 선정하였다. 재활용 제품에 대한 대조군으로 재활용재료를 사용하지 않고 제조한 PVC창틀과 비탈면 보호블럭에서의 유해물질 함량도 분석하였다. 프탈레이트류의 분석에서는 재활용 제품이 창틀-2에서만 낮은 수준(800 μg/g)의 DEHP가 검출되었다. 총 휘발성유기화학물질은 모든 재활용 제품에서 0.7~1.3 μg/g의 수준이었으며, 이들 가운데 가장 높은 수준으로 검출된 물질인 톨루엔은 n.d.~0.33 μg/g, 스티렌은 0.06~0.25 μg/g 수준으로 나타났다. 알데하이드류는 모든 시료에서 불검출 되었고, 대상으로 한 7종의 중금속(납, 카드뮴, 수은, 크롬, 바륨, 구리, 니켈) 가운데 납만이 3.2~23.3 μg/g 수준으로 검출되었다. 창틀의 경우에는 대조군에서 3.2 μg/g, 재활용 제품에서 5.8 μg/g으로 재활용 제품에서 높은 수준의 납이 측정되었지만, 비탈면보호블럭에서는 반대로 대조군에서 23.3 μg/g이 검출되어, 재활용 재료와 원재를 사용하여 제조한 제품들 간에 유의미한 차이가 나타난 것으로 보기 어려웠다.

인체위해성평가에 있어 보다 의미 있는 자료는 시료 내의 물질함량이 아닌 방출량이지만, 소형챔버를 이용한 재활용 플라스틱-목재 복합재 창호형재 제품으로부터의 20일 간(1, 3, 5, 7, 14, 20일 각각 분석)의 방출량 분석 결과 휘발성유기화학물질 가운데 톨루엔만이 최초 3일간 소량으로 방출되었고, 프탈레이트를 비롯한 다른 물질은 모두 검출되지 않았다. 톨루엔은 실험 시작 후 1, 3, 5일 시료에서 각각 0.026, 0.049, 0.026 μg/h의 수준으로 방출되었으며, 7일 이후에는 방출되지 않았다.

생태위해성평가를 위한 용출실험에서는 pH 5, 7, 9의 조건에서 용출실험을 수행한 결과 톨루엔과 납이 각각 0.64~1.97 μg/L와 0.001~0.006 mg/L의 낮은 수준에서 검출되었고, 다른 모든 대상물질은 불검출되었다.

다. 재활용 제품의 인체·환경 위해성평가 방법론 정립 및 평가
(1) 재활용 제품 함유 유해물질의 환경노출시나리오, 노출알고리즘 파악
재활용 제품은 용도에 따라 제품에 함유되어 있는 유해물질의 유출조건이 크게 달라질 수 있다. 본 연구의 주요 대상인 폐합성수지 제품의 경우 현재까지 GR인증제도에서 인정된 용도를 크게 ‘실내에서의 확산에 의한 인체노출’, ‘실내에서의 피부접촉에 의한 인체노출’, ‘야외에서의 용출에 의한 생태노출’, ‘야외에서의 확산에 의한 대기방출’, ‘산업적 사용에 의한 직접 노출’의 5가지로 구분하였다.

본 연구의 주요 대상 제품은 이 가운데 ‘실내에서의 확산에 의한 인체노출’과 ‘야외에서의 용출에 의한 환경생태노출’에 해당하는 것으로 분류되었으며, 여기에 따른 노출시나리오를 설정하였다.

국내의 실내환경에서의 모델 방에 대한 단위면적과 환기량에 대한 기준값이 설정되어 있지 않으므로, 본 연구에서는 기술표준원의 KS규격에서 인용하고 있는 덴마크의 표준(체적 17.4 ㎥, 단위면적 24 ㎡, 환기계수 0.5 h^-1)을 이용하였다. 선정된 제품으로부터의 유해물질의 함량과 방출량이 측정된 물질은 톨루엔과 납 2종류 나타나, 이들 두 물질에 대해서만 위해성평가를 수행하였고, 다른 위해 가능성이 있는 물질에 대해서도 위해성평가 방법론을 정립하여 제시하였다.

재활용 플라스틱-목재 복합재 창틀의 노출장소가 실내이므로, benzene, toluene, formaldehyde, tetrachloroethylene, carbon tetrachloride, xylene, methylene chloride, vinyl chloride, styrene에 대한 EPA, WHO, Health Canada 등의 실내환경기준을 조사하고, 이 농도에 이르기 위한 허용 가능한 배출량을 역으로 계산하였다. 여기에 안전계수 10을 적용하여 단위면적당 허용가능방출량을 얻었다. 본 연구에서 방출량이 분석된 유일한 물질인 톨루엔의 허용가능방출량은 4,400 μg/h 혹은 180 μg/h·㎡으로 챔버실험에서 얻은 최대 0.05 μg/h와 비교하면 위해지수는 약 10^-5 정도가 되는 무시할만한 수준임을 확인할 수 있었다.

비탈면 보호블럭의 환경위해성평가는 유해물질이 주변 하천으로 흘러들어가는 하천유출시나리오와 유해물질에 의한 토양생태영향을 고려하는 토양오염시나리오 등 2개 시나리오가 설정되었다. 빗물의 유출시나리오는 두 가지 강우조건(연평균 강우량, 최대강우량) 하에서 표면유출수가 하천으로 유입되어 담수생태계가 오염물질에 노출되는 것을 설정하였다. 대상 유해물질로는 2종의 프탈레이트와 2종의 중금속(납, 카드뮴)에 대하여 생태위해성평가에서 도출한 예측무영향농도에 이르기 위한 허용 가능한 용출농도를 산정하였다. 본 연구에서 검출된 유일한 유해물질인 납의 허용가능 농도는 평균강우조건에서 100 mg/L, 최대강우조건에서 210 mg/L로 산정되었다. 실제 재활용 제품에서 납의 용출농도는 0.001~0.006 mg/L이므로, 어떤 조건에서도 납에 의한 생태위해지수는 10-4 이하임을 확인할 수 있었다. 그러나 토양생태위해성평가를 통해서 도출된 토양과 공극수에서의 납의 허용가능농도는 각각 21 mg/kg과 0.001 mg/L로 도출되었다. 본 연구에서는 토양 위에 설치된 비탈면 보호블럭 주변의 공극수가 비탈면 보호블럭과 평형상태인 것으로 간주하였고, 토양과 공극수가 열역학적 평형을 이루는 것으로 가정하였지만, 납은 토양에 강하게 흡착되는 물질이므로, 실제 비탈면 보호블럭 주변 토양에서 용출에 의한 평형상태가 이루어지지는 않을 것이다. 따라서 공극수에서의 허용 가능한 농도와 용출농도를 단순 비교하면 납에 의한 생태위해우려가 있을 수 있다고 판단할 수 있지만, 공극수로 용출된 납은 토양에 강하게 흡착하므로 토양 내 유해물질의 허용기준을 고려할 때, 이 구조물에 의한 위해도는 매우 낮을 것으로 판단된다.

라. 재활용 제품의 유해환경인자 도출 및 관리방안 마련
위해성평가를 통해 도출한 허용 가능한 방출량 기준을 재활용 제품 내의 함유량 기준으로 적용하기에는 제한점이 많다. 본 연구에서는 합리적인 최악의 상황을 가정하고 유해물질의 확산-분배-배출 모형을 적용하여 제품 매트릭스 내에서의 함유량에 대한 기준을 산정할 수 있는 방법을 제안하고, 대상 제품과 톨루엔과 납을 대상으로 한 함유기준(안)을 도출하였다.

톨루엔의 경우 실내공기질 모형을 이용하여 최대허용 방출량인 181 μg/㎡·h에 대해서 모형의 불확실성에 따른 추가적 안전계수 10을 적용하여 함량기준으로 21 mg/kg을 얻을 수 있었다. 본 연구에서 실험적으로 얻은 창틀에서 톨루엔의 함량이 0.33 mg/kg이므로, 호흡에 의한 톨루엔 노출에 관한 우려는 적은 수준으로 함유되어 있다고 판정할 수 있었다.

비탈면 보호블럭을 대상으로는 강우에 관한 개연성 있는 최악의 시나리오 하에서 추가적인 가정을 더하여 비탈면 보호블럭 중 납의 함량기준으로 52 μg/kg을 얻었다. 이는 실험에서 검출한 최대 23 μg/kg보다 높은 값으로, 비탈면 보호블럭 설치에 의한 토양생태 위해성은 그리 높지 않은 것으로 판정할 수 있었다.

향후 조사대상 제품군과 연구로드맵은 재활용 제품에 대한 환경성평가체계 구축이라는 큰 목표에 부합하고, 현재의 기술적 성취도 등을 감안하고 정책과 연구사업의 연계성을 고려하여 작성하였다. 중점과제로는 재활용 제품의 현황조사 및 우선순위 도출, 인체위해성평가기술, 생태위해성평가기술, 관련법/행정, 재정체계, 위해성관리/대책 수립으로 구성하였다.

(출처 : 요약문 9p)

Abstract ▼

This study was conducted to develop a methodology for a risk assessment of hazardous chemicals originated from recycled products with the emphasis on 1) literature survey on risk assessment of recycled products, 2) chemical analysis of the emission and the content of hazardous chemicals in selected

This study was conducted to develop a methodology for a risk assessment of hazardous chemicals originated from recycled products with the emphasis on 1) literature survey on risk assessment of recycled products, 2) chemical analysis of the emission and the content of hazardous chemicals in selected recycled products, 3) establishment of a methodology for risk assessment of hazardous chemicals in recycled products, and 4) proposal for risk management. Of particular concern was recycled plastic products and potential hazards of chemicals released from recycled plastic products. Potential hazardous chemicals and their priority were proposed. For establishment of risk assessment methodology, two recycled plastic products –wood-plastic composite (WPC) window frames and protection blocks for surface of slope – were chosen. Potential hazardous chemicals were volatile organic chemicals and phthalate esters for WPC window frames and phthalate esters and heavy metals for protection blocks. Chemical analysis revealed that the level of hazardous chemicals in recycled products were mostly below the detection limits. Toluene (WPCs) and lead (protection blocks) contents were relatively high. The emission rate of toluene using a chamber study was 0.026~0.049 μg/h and leaching concentrations of lead at pH 5, 7, 9 under the standardized experimental condition were 0.001~0.006 mg/L. An exposure model for inhalation in indoors was developed for WPC window frames and similar products and ecological exposure models for both soil and freshwater ecosystem were developed for protection blocks and other similar products used for construction purposes. Acceptable emission rates and leaching rates were derived using indoor air quality criteria and predicted no-effect concentrations (PNEC) for ecosystem. Potential human health and ecological risks posed by two selected recycled products were negligibly low. For the derivation of criteria for contents of hazardous chemicals in recycled products, refined fate models were proposed including processes such as equilibrium partitioning, molecular diffusion in a product, wet deposition. Using these models, maximum contents of toluene in WPC wood frame and lead in protection blocks were 21 mg/kg and 52 μg/kg, respectively. However, bridging maximum contents with allowable emission rate is very complicated processes and relies on many inevitable assumptions, validity of the method should be confirmed in the future studies. Finally, a technical roadmap was proposed for the development of a system for evaluating potential environmental effects of recycled products based on the literature survey and risk assessment case studies.

(출처 : Abstract 18p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 표목차 ... 5
• 그림목차 ... 7
• 부록목차 ... 8
• 요약문 ... 9
• Abstract ... 18
• I. 서 론 ... 19
• II. 연구내용 및 방법 ... 20
• 1. 재활용 제품의 위해성 평가를 위한 기본 조사 ... 20
• 가. 폐합성수지 재활용 제품의 위해성 평가 사례 및 기존연구자료 조사 ... 20
• 나. 국내․외 폐합성수지 재활용제품 시험방법, 관련 법규, 규제기준 조사 ... 21
• 다. 재활용 제품 및 유해물질 조사대상 목록 작성 ... 21
• 라. 조사 우선순위 선정 및 우선관리 대상 목록 작성 ... 21
• 2. 재활용제품 중 유해물질 함유 농도 조사 ... 22
• 가. 재활용 플라스틱 중 프탈레이트 분석 방법 ... 23
• 나. 재활용 플라스틱 중 중금속 분석 방법 ... 24
• 다. 플라스틱 중 TVOCs 분석 방법 ... 25
• 라. 재활용 플라스틱 중 알데하이드 시험방법 ... 26
• 마. 재활용 플라스틱 방출시험방법 ... 27
• 바. 재활용 플라스틱 용출시험법 ... 30
• 3. 재활용 제품의 위해성평가 방법론 정립 ... 31
• 4. 재활용제품의 유해환경인자 도출 및 관리방안 마련 ... 35
• III. 연구결과 및 고찰 ... 36
• 1. 재활용 제품의 위해성 평가를 위한 기본 조사 ... 36
• 가. 폐합성수지 재활용 제품의 위해성 평가 사례 및 기존연구자료 조사 ... 36
• 나. 국내․외 폐합성수지 재활용제품 시험방법, 관련 법규, 규제기준 조사 ... 71
• 다. 재활용 제품 및 유해물질 조사대상 목록 작성 ... 100
• 라. 조사 우선순위 선정 및 우선관리 대상 목록 작성 ... 109
• 2. 재활용제품 중 유해물질 함유 농도 조사 ... 112
• 가. 조사대상 재활용제품 선정 방법 ... 112
• 나. 재활용 제품의 함유 가능한 유해물질의 파악 및 분석 대상물질 선정 ... 116
• 다. 재활용 플라스틱 제품 중 유해물질 농도 분석 ... 116
• 3. 재활용 제품의 인체·환경 위해성 평가 방법론 정립 및 평가 ... 119
• 가. 재활용 제품 함유 유해물질의 환경 노출시나리오, 노출알고리즘 파악 ... 121
• 나. 재활용 제품 함유 유해물질의 노출량 분석방법 정립 및 실태조사 ... 135
• 다. 재활용 제품 함유 유해물질의 인체 및 생태 위해성 평가 실시 ... 136
• 4. 재활용 제품의 유해환경인자 도출 및 관리방안 마련 ... 137
• 가. 위해성 평가결과에 기반한 제품의 조사대상 제품의 유해물질 함유 기준(안) 제시 ... 137
• 나. 향후 조사대상 제품군 및 연구로드맵 제안 ... 139
• IV. 결 론 ... 159
• 1. 재활용제품의 위해성평가 기법 정립 ... 159
• 2. 대상 재활용제품에 대한 인체․환경 위해성평가 결과 ... 159
• 3. 대상 재활용제품에 대한 유해물질 관리기준(안) 제시 ... 160
• 4. 연구사업의 기대효과 및 활용방안 ... 161
• 참고문헌 ... 162
• 부록 ... 167
• 부록1. 환경마크에서 규제하는 플라스틱 제품 관련 유해물질의 목록 ... 167
• 부록2. 우리나라 권역별 하천 분류 및 소하천 기초정보 조사 ... 174
• 끝페이지 ... 174