1.서 론
위험·유해물질(HNS, Harzardous and Noxious Substances)이 란 인간의 건강과 해양 생명체 또는 생물체에 해로운 물질 과 쾌적성을 손상시키거나 다른 합법적인 바다의 이용에 방 해가 되는 기름을 제외한 물질로 정의되고 있다(Harold et al., 2014; IMO, 2000). HNS와 관련된 국제협약으로는 MARPOL 73/78, SOLAS 74, HNS Convention, OPRC-HNS 등이 있으며, 우리나라의 경우 2008년에 OPRC-HNS 의정서를 수용하여 HNS 해양사고에 대한 국가대응체제를 구축 중에 있다. 국내 에서 해상유통되는 HNS는 약 6천여종, 2억5천1백만톤으로 전체 해상운송량의 약 19 %를 차지하며 최근 10년간 약 66 %의 증가추세에 있고 세계 평균증가율의 2.5배에 해당한다 (MPSS, 2015). HNS의 해상운송량 증가와 함께 관련 사고도 증가하고 있으며 전 세계적으로 2006~2013년 동안 총 305건, 321종의 HNS 유출사고가 보고된 바 있다. 국내의 경우 2001~2013년 동안 총 43건의 HNS사고가 발생하였고 이로 인 해 총 2,801 kL의 HNS가 유출된 바 있다. 유류오염사고가 주 로 자연환경에 미치는 영향이 큰 것과는 달리 HNS 사고는 해양환경 뿐만 아니라 폭발·화재 등으로 인한 인명 및 재 산피해를 야기하며, 그 종류와 거동특성이 다양하여 효과적 으로 관리할 수 있는 대비·대응방안 마련이 쉽지 않은 상 황이다(Cho et al., 2013; Lee and Jung, 2013; Lee and Oh, 2014).
해상 운송되는 HNS는 종류가 매우 방대하므로 이를 모두 관리한다는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서, 해상운송 량과 위해도 등을 기초로 우선순위물질을 선정하고 이들 물 질에 대한 세부적인 대비·대응 및 사후처리 기술을 개발할 필요가 있다. HNS 관리 우선순위 선정에 관한 국외 동향을 살펴보면, 국제해사기구(IMO)에서는 해양환경전문가그룹을 통해 해상 운송되는 화학물질의 위해도 평가 절차 및 평가 결과를 제시하고 있고(GESAMP, 2014; GESAMP, 2015), HNS 사고와 관련하여 가장 위험도가 높은 20가지 물질을 보고한 바 있다(ITOPF, 2014). 또한, 유럽에서는 해상 HNS 관련 위해 도 기반 우선순위기법 개발 및 물질정보 DB구축, 우선관리 물질선정, 대응기술 개발 등의 연구가 최근 진행된 바 있다 (Neuparth et al., 2011; Neuparth et al., 2012; Garcia et al., 2013; Harold et al., 2014; Cunha et al., 2014; Cunha et al., 2015).
반면, 국내의 경우 해상 HNS 관리에 관한 연구는 사고위 험도 분석 및 사고 대응기술에 관한 연구들이 주를 이루고 있었고 관리 우선순위에 관한 연구는 육상의 화학물질 유출 사고의 경우를 제외하고는 미흡한 실정이었다(Cho et al., 2013; Lee and Jung, 2013; Lee and Oh, 2014). 해상 HNS 관리를 위한 물질선정과 관련해서는 해양환경관리법 상 유해액체 물질 545종(X류 71종, Y류 352종, Z류122종)과 국가긴급방제 계획에 포함하는 위험·유해물질 68종이 지정되어 있다. 국 가긴급방제계획상 68종 물질의 경우 해상운송량 1,000톤 (2007년) 이상, 유해액체물질, 사고이력의 세 가지 기준을 적 용하여 선정되었으며 HNS 관리 우선순위물질 선정의 최초 사례라 할 수 있다. 그러나 운송량자료가 과거(2007년) 기준 이라 최근의 자료를 반영하고 있지 못하고, GESAMP의 위험 성평가 결과를 기초로 한 유해액체물질을 고려하고 있으나 인체 및 환경 위해성, 물리화학적 거동특성 등의 정보를 체 계적이고 정량적으로 반영하지 못하고 있다는 한계가 있다. 해상 운송되는 HNS의 효율적인 관리를 위해서는 HNS의 유 해성(독성)과 노출(해상운송량, 물리화학적 특성)을 기반으 로 우선순위가 높은 물질들을 선별한 다음 이들을 대상으로 세부적인 평가를 진행시키는 단계적 접근이 필요하다.
이에 본 연구에서는 국내외 화학물질 관리 우선순위 기법 을 검토하여 해상 HNS 관리를 위한 스크리닝 단계의 우선 순위선정기법을 개발·적용하고 HNS의 관리 우선순위를 도 출하고자 하였다.
2.연구내용 및 방법
2.1.우선순위 선정시스템 구축
위해성(Risk) 선정기법은 각 물질별 유해성(독성)과 물질 들이 가지고 있는 물리화학적 특성, 잔류성, 축적성, 배출량 등의 노출의 함수로서 화학물질의 위협 정도를 설정하고 이 를 지표로 하여 우선순위를 도출하는 과정이다(US EPA, 1994; Mary et al., 1997; Kim et al., 2005). 해상 HNS 관리를 위한 우선순위선정 기법 개발 및 적용을 위해 먼저 국내외 화학물질 우선순위 선정 체계를 비교·검토하고 우선순위 선정체제를 구축하였다. 우선순위 선정의 큰 틀은 위해성 평가를 기초로 하여 독성과 노출의 곱의 관계로 설정하였고 각 지표별 세부항목의 점수구간, 지표간의 관계를 설정하였 다(식(1)).
2.2.HNS 위해성 DB 구축
우선순위 선정을 위한 대상 물질은 해양환경관리법상 유 해액체물질로 지정된 물질 및 기타 해상운송량 자료가 추가 수집된 총 585종을 대상으로 하였고 평가인자별로 자료조사 를 통해 HNS 위해성 DB를 구축하였다. 해상운송량 자료는 해사위험물검사원으로부터 2014년 기준 자료를 제공받았고, 독성자료와 노출자료들은 TOXNET, HSDB, KISCHEM, OECD SIDS 등의 국내외 화학물질 정보 DB를 활용하였다.
유해액체물질 중 상업제품, 혼합물 등 물질정보의 확인이 어려운 경우 GESAMP(2015)의 자료를 참고하였다. DB구축 시 물질별로 평가지표의 값이 다수 존재할 경우에는 가장 민감 한 값을 선택하여 입력하였다. 일부 노출지표들의 경우에는 자료 부재 시 EPA의 화학물질거동 모의프로그램(EPI-SuiteTM, version 4.11)을 이용하여 예측치를 입력하였다.
2.3HNS 관리 우선순위 산정
HNS DB의 우선순위산정 지표별 입력자료를 기초로 개발 된 우선순위 산정기법에 따라 관리 우선순위물질을 도출하 였다. 도출된 우선순위 물질들과 국내외 해상 HNS 관리를 위해 선정된 우선순위 물질들을 상호 비교 분석하여 고찰하 였고, 향후 국내 해상 HNS 관리방안을 제시하였다.
3.결과 및 고찰
3.1.해상 HNS 관리 우선순위 선정시스템
HNS 관리 우선순위 선정을 위해 국내외 우선순위 선정기 법들을 검토해 본 결과, 유럽연합의 EURAM(European Union Risk Ranking Methods)과 이를 토대로 개발된 국내 화학물질 우선순위 관리기법(CRS-KOREA II)을 기본 모델로 채택하는 것이 타당한 것으로 나타났고 해상 HNS 관리 우선순위 선 정 목적에 맞도록 세부 평가지표들을 추가 혹은 변경하였다 (Hansen et al., 1999; Choi et al., 2005; Park et al., 2005; Neuparth et al., 2011; Harold et al., 2014). HNS의 최종위해도는 인체와 수생태 위해성의 합의 관계로 설정하여 평가하고, 각각의 위해성 지표는 독성과 노출의 곱의 관계로 설정하였다(식 (2)). 여기서 인체에 미치는 독성 및 노출은 해상 HNS 사고 발생시 직접적인 영향을 받는 선원이나 방제요원으로 국한 하였다.
where, T: Total, H: Human (Crew and response personnel), A: Aquatic, BC: Bio-Concentration factor, HL: Half-Life(day), IP: auto-Ignition Point, FP: Flash Point, VP: Vapour Pressure, WS: Water Solubility, TS: Tonnage Shipped, ATH: Human Acute Toxicity, CTH: Human Chronic Toxicity ATA: Aquatic Acute Toxicity, CTA: Aquatic Chronic Toxicity
인체위해성 지표 중 독성지표들로는 급성독성(경구, 흡 입), 만성독성, 발암성 및 기타독성(변이원성/유전독성, 생식 독성, 발육독성, 신경행태독성, 면역독성)을 선정하였고 각 각 합의 관계로 설정하였다. 인체노출 지표의 경우 해상운 송량(톤/년), 잔류성(Half life, d), 축적성(BCF), 인화점(°C), 발 화점(°C), 증기압(mmHg, 20°C)을 세부지표로 선정하고 각각 합의 관계로 설정하였다. Park et al.(2005)의 연구에서는 인체 노출지표로서 잔류성과 축적성 외에 화학물질의 배출량(사 용량) 지표가 사용되었으나, 본 연구에서는 HNS가 해상에서 운송되고 사고 확률도 운송량과 빈도에 따라 증가하게 되므 로 배출량 지표를 해상운송량 지표로 대체하였다. 또한, 본 연구에서는 HNS의 물리화학적 지표로서 가연성 및 대기로 의 물질이동 가능성을 고려한 인화점, 발화점, 증기압을 추 가로 선정하였다(Neuparth et al., 2011; Harold et al., 2014). 수 생태위해성도 인체위해성과 같은 점수관계를 가지며(식(2)) 독성지표로는 수생생물 영양단계별 급성독성(L(E)C50), 만성 독성(NOEC)을 선정하였고, 생태노출 지표들로는 인체노출 지표들을 공통적으로 적용하되 증기압지표 대신 수용해도 를 포함하였다.
3.2.해상 HNS 위해도 DB 구축 및 점수화
해상 HNS 관리 우선순위 선정시스템의 입력지표별로 DB 를 구축하고 점수화를 위한 점수구간을 설정하였다(Table 1). 점수구간은 세부지표별로 1~5점으로 구분하였고 구분 기준 은 GESAMP(2014) 절차서의 구분기준을 1순위로 적용하였 고, 항목이 없는 물질들은 화학물질의 분류 및 표지에 관한 세계조화시스템상의 위험성 구분 기준과 위험물안전관리법 시행령 별표1의 분류기준 및 국내외 학술논문 상 기준을 적 용하였다(Park et al., 2005; Neuparth et al., 2011; Harold et al., 2014; UNECE, 2015). 인체독성 지표 중 발암성은 자료 값이 다수 존재할 경우 가장 높은 점수를 할당하였고, 기타독성 은 물질별로 독성이 보고된 바 있으면 1, 없으면 0을 할당하 고 각 점수를 합하여 최종점수를 산정하였다. 모든 지표들 에 대해 자료 부재로 최종값이 0이 될 경우에는 일괄적으로 1점을 할당하였다(Table 1). 위해성 정보에 관한 DB 구축결 과, 조사대상 585개 물질 중 자료가 존재하거나 모델의 예측 치를 적용하여 자료입력이 가능했던 물질은 전체의 3~73 % 범위였으며 인체 아/만성독성, 기타독성, 수생태 만성독성 순으로 자료부재로 인한 결측치가 많은 것으로 나타났다.
3.3.해상 HNS 관리우선순위 산정
개발된 우선순위 선정시스템에 따라 해양환경관리법상의 유해액체물질에 대한 우선순위를 산정하였고, 2014년 기준 해상운송량 자료가 입력된 130개 물질에 대해 우선순위를 재산정하고 상위 50개 물질을 도시하였다(Fig 1). Aniline, Acrylonitrile 등의 비VOCs 및 VOCs계열의 물질, 강산류들이 상위 20위를 차지하고 있었고, 이들 물질은 모두 인체 및 수 생태 급성독성, 해상운송량이 높은 물질이었다(Table 2, 3). 해양환경관리법 상의 유해액체물질 분류와 비교했을 때, 상 위 20개 물질 중 석탄타르, 아세톤, 에탄올, 산화프로필렌 4 가지 물질은 유해액체물질(X, Y, Z류)로 분류되지 않았으나, 연간 운송량이 10만톤 이상으로 대량이고, 에탄올을 제외하 고는 발암성 및 수생태에 미치는 독성이 큰 것으로 나타나 상위에 랭크되었다. 에탄올의 경우, 인체 독성 영향은 적지 만 수생생물에게 독성영향이 있고 물리화학적 지표인 인화 점, 증기압이 낮아 사고 발생 시 화재로 인한 폭발 등의 가 연성 지표점수가 높았던 것으로 파악된다(Table 2, 3). 또한 유해액체물질 중 “해양에 배출되는 경우 해양자원 또는 인 간의 건강에 심각한 위해를 끼치는 것으로서 해양배출을 금 지”하는 X류 물질은 전체 물질 중 4종이 연간 1,000톤 이상 해상 운송되고 있는 것으로 나타났으나, 우선순위 산정 결 과 인체 및 생태 독성점수가 낮아 상위 물질군에 포함되지 않았다. 또한, X류 물질의 대부분은 2014년 기준으로 해상 운송되지 않는 것으로 나타났다. 유럽의 해상 HNS 관리 우 선순위 물질 선정에 관한 Neuparth et al.(2011)와 Harold et al.(2014)의 연구에서는 GESAMP의 위해도 평가결과와 유럽 대서양 내 해상운송량 자료를 바탕으로 각각 우선순위를 산 정한 바 있으며, 두 연구에서 산정한 상위 23개, 20개 물질과 본 연구의 상위 20위 물질을 비교해 본 결과, Neuparth et al.(2011)과는 8개 물질, Harold et al.(2014)과는 1개 물질 (Aniline)이 공통으로 출현하고 있었다. 한편, 같은 유럽 대서 양 해역을 대상으로 한 두 연구를 비교할 경우 각각 상위 20 위 HNS가 모두 다르게 나타났다. 이러한 차이는, 우선순위 선정 목적이 각각 인체영향(Harold et al., 2014)과 해양환경영 향(Neuparth et al., 2011)을 평가하기 위한 것으로 서로 달랐 던 것이 가장 큰 원인이었다. 또한, 본 연구결과와의 차이는, 우리나라와 유럽에서 해상 운송되는 HNS가 상이하고 해상 운송량 뿐만 아니라 항행빈도, 사고이력을 고려하는지 여부 와 같은 지표선정 기준의 차이에 기인한 것으로 판단된다.
전체적으로 국외 HNS 우선순위 산정 결과를 검토해 본 결과, 본 연구에서는 배출량 지표로 해상운송량 만을 적용 했으나 이와 더불어 항행빈도에 따른 사고발생가능성을 정 량화하여 지표로 포함할 필요가 있는 것으로 나타났다. 또 한, HNS 위해성 DB 구축과정에서 나타났듯이 인체 및 수 생태 만성독성 자료가 빈약하여 대부분 기본값이 부여됨으 로써 독성점수는 결국 급성독성자료에 의해 결정되는 경향 이 있으므로, 이에 대한 보완도 필요할 것으로 생각된다. 그 리고, 수생태독성 자료의 경우는 국내외 관련 DB의 자료 대 부분이 담수 생물종을 대상으로 하고 있어 HNS 사고 시 해 양생물에게 미치는 영향을 추정하는데 한계가 있으므로, 선 정된 우선순위물질들을 대상으로 해양생물독성 자료 유무 를 파악하여 장기적인 관점에서 국책사업을 통한 독성실험 을 실시하고 자료 확보 및 위해성 평가를 진행해 나가야 할 것으로 판단된다.
본 연구에서 개발한 우선순위선정 시스템은 해상 운송되 는 HNS의 위해성에 기초한 관리우선순위를 도출하고 관련 위해성 정보를 제공할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 의의가 있으며, 향후 목적에 따라 가중치 적용 및 지표추가 등을 통해 시스템의 확장도 가능할 것으로 판단된다. 그러 나, 선정된 우선순위 물질은 HNS 관리를 위한 Screening 단 계의 결과이므로 향후, 선정된 물질들을 대상으로 전문가 검토 및 세부평가를 진행할 필요가 있다. 또한, 물질별 단순 순위가 아닌 점수별 물질군을 구분할 수 있는 근거를 마련 하는 추가 연구가 필요하며, 이를 바탕으로 물질군별 대 비·대응기술 개발 및 관리대책을 수립해야 할 것이다.
4.결 론
본 연구에서는 국내외 화학물질 관리 우선순위 선정기법 들을 검토하여 위해성 기반의 HNS 관리 우선순위 선정기법 을 개발·적용하였다. 해양환경관리법상 유해액체물질을 대 상으로 인체와 해양환경에 미치는 독성영향, 해상운송량 및 물리화학적 특성들에 대한 위해성 DB를 구축하였고 지표별 점수화를 통해 우선관리물질 상위 20종 및 관련 위해성 정 보를 제시하고 분석하였다. 그러나, 일부 만성독성 자료 등 의 부재로 인해 기본값 및 추정치가 적용되었으므로 자료 보완 후 전문가 검토 단계가 필요하며, 수생태 독성의 경우 해양생물종을 대상으로 한 자료가 국내외적으로 빈약하므 로 해양생물을 대상으로 한 장기적인 독성시험 연구 및 자 료 확보가 필요하다. 또한, 해상 HNS 사고 관리를 위해서는 물질별 항행빈도와 운송량을 고려한 사고확률 지표를 위해 성 DB에 추가할 필요가 있으며, 이를 활용하여 HNS 사고시 환경매체별 분배율 결정을 위한 다매체환경거동모형 적용 연구도 추가되어야 할 것이다. 향후, 본 연구에서 개발된 우 선순위선정 시스템은 상기 연구들의 추가 보완을 통하여 HNS 사고 대비·대응 및 사후처리 기술개발에 활용될 수 있 을 것으로 기대된다.
