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유기 브롬계 난연제 제품에서 화학물질의 거동과 제어
 화재 시 주변 제품을 연소되기 어렵게 하는 화학물질이 난연제이다. 유기 브롬계 난연제(BFRs: Brominated Flame Retardants)는 주로 플라스틱과 섬유의 가연 소재에 이용되며, 제품 연소 시에 생기는 수소 라디컬(radical)을 브롬이 보완함으로써 난연효과를 발휘하는 유용한 화학물질이다. BFRs에는 첨가형과 중합형(반응형) 등 두 가지 타입이 있으며, 이 연구의 대상은 잔류성 유기오염물질(POPs) 중 하나인 폴리브롬화디페닐에테르(PBDEs: polybromodiphenyl ethers)와 화학물질 심사규제법 제1종 감시 화학물질인 헥사브로모사이클로도데칸(HBCD: Hexabromocyclodecane)은 첨가형 난연제이다.
PBDEs와 HBCD에는 환경 중의 잔류성과 생물에 대한 축적성이 있다고 밝혀졌으며, 또한 소위 만성독성에 대하여 보고되고 있다. BFRs에 대하여 다른 또 한 가지 중요한 점을 들면, 그것은 불순물의 위험성이다. PBDEs 제제(製?)는 불순물로서의 브롬화 다이옥신류(PBDD/DFs)를 포함하나, 플라스틱 사이클과 폐기물의 연소공정에서 PBDEs에 열부하가 걸림으로써 PBDD/DFs의 생성이 일어날 수 있다는 것을 연구 중에 알게 되었다. 제품 중의 화학물질이 라이프사이클에 미치는 위험성을 생각할 경우, BFRs는 주목할 만한 물질(제품 중 화학물질을 대표하는 모델물질) 중 하나라고 말할 수 있다.
일본 국립환경연구소는 제1기 중기 계획기간(2001~2005년도)부터 현재 프로젝트에 걸쳐 BFRs 함유제품의 “요람부터 무덤”까지 즉, 생산에서 폐기에 이르는 각종 공정(라이프사이클)을 BFRs의 환경배출에 대하여 조사하고, 데이터를 취득하였다. 예를 들면, PBDEs의 대기배출에 대하여 난연제 제조, 수지가공, 실내제품 사용, 가전제품 재활용, 폐기물 소각(고온 소각, 외부 소각) 등의 각 공정에서 배출농도와 폐기물 외부 소각의 배출계수가 크다는 것을 알게 되었다. 그 한편으로 공급망(supply chain, 원료에서 제품을 만드는 일련의 흐름)측에서도 대책기술을 확실히 한 경우와 폐기물 소각(고온연소)과 용융이라는 공정에서는 배출을 충분히 저감할 수 있다는 것도 알게 되었다. 일본에서는 커튼 등의 섬유제품 사용량이 많은 HBCD에 대해서는 섬유가공 공장에서 수계(水系) 배출이 크다는 것도 알게 되었다.
환경에 배출된 BFRs는 생태계에 축적되어 식물연쇄를 거쳐, 사람에게는 음식물의 형태로 폭로되는 경로를 생각할 수 있다. 한편으로 이미 기술한 바와 같이 BFRs는 가전제품과 섬유제품 등 우리들의 실내 생활환경에서 사용하고 있으며, BFRs로 난연화된 제품 중의 함유량은 %수준에 달한다. 특히 첨가형 BFRs라면 제품표면에서 방출되어 공기와 먼지를 매개로 체내에 흡입되는 제품에 의한 폭로(직접 폭로)의 영향을 받을 가능성이 있다.
BFRs의 일본 내 수요량은 2007년에 약 7만톤으로, 독성이 다르기 때문에 PCB와는 비교할 수는 없으나, PCB의 국내생산 수입 총 계수량(약 6만톤)에 필적하는 양이 실내를 중심으로 1년간 사용되고 있다는 계산이 된다. 또한 중요한 연구과제는 가정과 사무실 등의 제품사용 시의 BFRs의 실내 거동 해명이다. 북미와 유럽에서는 식생활에 그렇게 변화는 없음에도 불구하고 사람 혈액 중의 PBDEs 농도 수준은 상당히 높은 것으로 나타나 최근 수년간 제품의 직접폭로를 의심하는 실내환경 연구가 세계에서 활발히 수행되게 되었다.
BFRs는 사이즈가 큰 브롬원자를 가진 물질이며, 그 대부분은 제품으로부터 방출되면 실내공기보다 오히려 실내 벽과 바닥에 부착되고, 또한 먼지로 흡착하는 경향이 있다. 본 연구진이 국내의 가정과 사업소에서 30개 이상의 먼지시료를 채취하여 분석을 수행한 결과, PBDEs 농도는 북미와 유럽의 분석보고치의 중간에 위치하는 것으로 나타났다.
북미의 경우, 먼지 중 농도는 세계에서 가장 높으며, 사람의 PBDEs 부하는 제품에서 먼지를 경유하여 채취한 것이라는 가설이 현재에는 세계 연구자 사이에서 지지를 받고 있다. 또한, 다른 매체와 비교하여 PBDEs와 PBDD/DFs의 먼지 중 농도 수준은 도시항만저질(都市港?底質)과 하수 슬러지와 비교하여도 동일한 수준 이상이라는 것을 알게 되었다.
BFRs를 포함하는 실내제품은 텔레비전, 컴퓨터의 가전제품, 커튼, 건축자재(단열재) 등이 있다. 가전제품의 경우 사용되는 재료에 따라 함유량이 다르며, 케이스(개체)와 기판에서는 일반적으로 다른 종류의 BFRs가 사용되고 있다.
연구진은 제품을 챔버와 모델룸에 설치하고, 일정기간 BFRs의 실내 방치량을 측정하고, 제품 당 방산량의 원단위를 파악하는 실험을 수행하였으며, 방산량과 먼지함유 수준의 정합성에 대해서도 확인하였다. 그리고 BFRs는 집먼지에 어떤 성분이 포함되어 있는지 흥미가 있기 때문에 형광X선분석에 의한 브롬원소의 분포 관찰과 현미경관찰을 조합한 연구도 수행되고 있다. 결과로서 높은 농도의 브롬을 포함하는 플라스틱 파편과 브롬이 똑같이 분포하는 경우(텔레비전의 내부먼지)를 밝혀내었다.
BFRs의 환경배출과 사람에 대한 폭로를 방지하기 위한 대책으로서는 집진기 및 고온연소와 같은 적절한 공정제어와 주거 환경에서는 공기청정기 및 환기가 매우 효과적이다. 예를 들면 시판의 공기청정기는 입자 제거 필터와 활성탄이 있으며, 입자상, 가스상의 BFRs를 제거할 수 있다는 것이 연구에서 밝혀졌다. 그러나 근본적인 대책은 제품 중 난연제를 안전한 물질로 대체하는 것이다.
대체물질 개발에는 비용과 시간이 소요되며, 정책적으로 규제가 세워져 바로 대체된다해도 안전성을 충분히 평가한 대체물로 교체할 수 있을지 의심스럽다. 난연제의 경우 사용대상의 플라스틱과의 잘 맞는지 검토하지 않으면 안되고, 제조사가 생산라인을 근본부터 바꾼다는 것은 어려우며, 여러 가지 타협을 해나가면서 대체해 나가는 경우도 있다. 유럽에서는 컨소시엄을 만들고, 연구자, 행정가, 시민, 산업계가 참가하여 대체 난연제의 종합적 환경부하 평가(LCA: Life Cycle Assessement)를 검토하는 프로젝트가 실시되었다. 일본의 경우도 이 프로젝트와 정보교환을 추진하면서 BFRs 대체물의 안전성 연구를 수행하고 있다.
※출처: 2010. 03. 12 『글로벌동향브리핑(GTB)』
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