연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
나노물질 개발에서 생산까지 단계별 나노입자 노출 평가(직건)
- 연구책임자
- 이나루,안정호,권지운
- 수 행 연 도
- 2013년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구제목 : 나노물질 개발에서 생산까지 단계별 나노입자 노출 평가 2. 연구 필요성 및 목적 나노입자에 대한 노출기준이 설정되어 있지 않은 상황에서 입자 수 농도 등 측정한 결과를 이용하여 작업장 환경을 관리하기는 어렵다. 현재 환경 관리를 위한 객관적 평가가 어려울 뿐 아니라 나노 물질 취급 사업장에 대한 기초 정보가 부족한 상황이다. 본 연구에서는 나노입자 잠재적 노출 기전 및 나노입자 노출을 간접적으로 평가하는 컨트롤 밴딩에 대해 조사하고 이를 실제 현장에 적용하였다. 또 장비를 이용한 공기 중 나노입자 노출 평가를 실시하여 나노 물질 취급 작업장 환경에 대한 객관적인 평가를 목적으로 연구를 수행 하였다. 3. 연구 내용 및 방법 ○ 나노물질 라이프 싸이클 분석을 하여 나노물질 취급 작업자들이 어떤 상황에서 나노입자에 잠재적으로 노출되는지 문헌 고찰을 함. 문헌고찰 결과를 토대로 나노물질 취급 사업장 현황 파악을 위한 나노물질 제조 사업장 기본 조사표를 작성함 ○ 나노물질 취급 공정 위해도 평가를 위한 컨트롤 밴딩 도구를 비교하여 현실적으로 적용 가능한 Stoffenmanager Nano version 1.0을 선정하여, 나노물질 취급 현장에서 나노입자 위해도 평가를 실시함 ○ 나노물질 취급 사업장에서 입자 수 농도, 표면적 농도, 크기 분포 등을 측정함. 투과 전자 현미경을 이용하여 공기 중 입자 형태 및 크기를 관찰하였으며 원소 분석을 함 4. 연구결과 ○ 나노입자 노출은 나노물질 제조, 나노물질을 기능화 시키는 가공과정, 나노물질이 포함 최종 제품 생산 과정에서 일어날 수 있다. 네덜란드의 실태 조사 결과를 보면 자동차 산업을 비롯한 다양한 업종에서 코팅제, 연료 윤활유, 페인트, 섬유, 타이어 제조에 나노 물질이 사용되고 있었다. ○ 컨트롤 밴딩 도구는 나노물질 생산·사용하는 공정처럼 불확실성이 많은 위험을 관리할 때 효율적인 전략을 세울 수 있게 도와준다. Schneider 등은 제조나노물질의 흡입 노출 평가를 위한 개념 모델을 제안하였고, 개념 모델은 Stoffenmanger Nano의 이론적인 근거가 되었다. ○ 흄 형태 실리카, 구상실리카, 구리-니켈, 인듐주석산화물, 카본나노튜브 및 산화아연 제조나노물질 합성 공정에 Stoffenmanger Nano를 적용한 결과 위험등급은 C, D, E 등급이 나왔으며 나노물질 합성 공정 종류, 환기 및 국소 배기에 따라 2 ∼ 4 노출 등급이 나왔다. 노출 등급 가장 높았던 공정은 열분해 방법으로 흄 형태 실리카를 제조하는 공정이었다. 흄 형태 실리카를 포장하는 작업은 노출등급 4등급으로 높게 나왔다. 인듐주석산화물 파우더를 포장하는 두 공정은 전체 환기 유무만 달랐는데, 전체 환기가 있는 사업의 노출 등급이 한 등급 낮은 3등급으로 나타났다. ○ 흄 형태 실리카 포장 공정에서 최대 입자 수 농도는 4.7×105 particles/㎤이었다. 입자의 기하평균직경은 31∼144㎚의 범위에서 변동하였다. 입자 크기 분포는 100㎚ 근처의 입자가 가장 많은 형태를 보였다. 최대 입자 수 농도가 나타나는 시점에서 장비별 차이가 크게 나타났는데, Nanoscan의 총 입자 수 농도가 가장 높게 나타났다. 투과전자현미경으로 입자들을 관찰한 결과 기본입자 크기가 17㎚인 입자들이 고온에서 집합된 듯이 서로 응집되어 있었다. ○ 인듐주석산화물 파우더를 제조하는 공정에서 호흡성 분진 중 인듐의 농도는 4∼5㎍/㎥이었다. 인듐주석산화물 파우더 제조공정에서 최대 입자 수 농도는 6.2×105 particles/㎤이었고 측정 시간 동안 내내 입자 수 농도가 1.0×105 particles/㎤을 초과하였다. 입자 크기 분포는 20㎚근처에서 가장 많은 입자 수를 보이는 분포와 100㎚근처에서 가장 많은 입자 수를 보이는 분포, 두 가지 형태를 보였다. Grimm SMPS, ELPI, Nanoscan 3가지 장비를 이용한 결과를 비교 해 보면 총 입자수의 변화 패턴은 유사하였으나 농도는 차이가 났다. 투과전자현미경으로 입자를 관찰 한 결과 인듐주석산화물의 기본 입자는 작고 얇은 형태였으며 기본 입자들이 불규칙하게 집합되어 있었다. 원소 분석 결과 인듐, 주석 원소를 확인 할 수 있다. 5. 활용방안 및 기대성과 본 연구 결과를 이용하여 나노물질 취급 작업장에서 작업자 노출을 이해할 수 있고, 작업장을 안전하게 디자인할 때 노출을 감소시킬 수 있는 주안점을 제시 할 수 있고, 본 연구에서 사용한 노출등급은 노출의 대체지표로 활용할 수 있다. 또한 국내의 나노물질 취급 및 노출 실태 조사와 작업자의 과거 노출 수준을 파악하는데 본 연구 결과를 활용할 수 있다. 6. 중심어 나노입자 노출평가, 컨트롤 밴딩, Stoffenmanager Nano 7. 참고문헌 Brouwer DH. Control banding approaches for nanomaterials. Ann Occup Hyg 2012;56(5):506-514 Schneider T, Brouwer DH, Koponen IK, Jensen KA, Fransman W, Duuren-Stuurman BV, Tongeren MV, Tielemans E. Conceptual model for assessment of inhalation exposure to manufactured nanoparticles. J Exp Sci Env Epi. 2011;1-14 Van Duuren-Stuurman B, Vink SR, Verbist K JM, Heussen H GA, Brouwer DH, Kroese D ED, Van Niftrik M FJ, Tielemans E, Fransman W. Stoffenmanager Nano version 1.0: A web-based tool for risk prioritization of airborne manufactured nano objects Ann Occup Hyg;2012:56(5);525-541 8. 연락처 연구책임자 한국산업안전보건공단 산업안전보건연구원 직업건강연구센터 이나루 연구위원
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