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제목1.

재활용제품의 위해성 평가기법 정립과 관리방안 수립

목적 및 필요성2.

현행 폐기물관리법은 가용한 자원으로써의 폐기물 재활용을 촉진하고자 하는 토대에서

제정된 것이나 폐기물을 원료로 생산한 재활용 제품에 기인한 유해화학물질에 대한 인체

건강과 환경오염에 관한 우려가 높아지고 있다 정부에서는 최근의 이런 우려에 대응하고.

자 폐기물관리법을 재개정하여 환경위해 개연성이 높은 폐기물을 재활용하여 만든 제품

또는 물질에 대해서는 엄격한 심사를 거쳐 그 유해성 기준을 고시하고 안전한 재활용 용

도 및 방법을 장려하고자 한다 폐기물관리법 제 조의 항( 13 3 ). 따라서 이를 제도적으로

지원하기 위한 기술적 요소로 재활용 제품 중의 유해물질에 대한 안전성기준의 확립이

필요하다.

폐기물의 성상은 매우 다양하고 여러 용도로 재활용되고 있으며 재활용 폐기물 중 폐,

플라스틱이 높은 비중을 차지하고 있다 폐플라스틱 제품은 비교적 수거가 쉽고 간단한. ,

용융공정 등을 거쳐서 새로운 제품으로 제조하는 것이 가능하기 때문에 다양한 용도로,

재활용 되어왔다. 그러나 현재까지 적절한 위해성평가 절차를 거쳐서 폐플라스틱을 이용

하여 제조된 제품 내에 함유된 유해물질에 대한 기준은 제시된 바 없다 따라서 본 연구.

에서는 폐플라스틱을 원료로 하여 제조한 재활용 제품에 대한 위해성평가 방법론을 정립

하고 이들 제품의 용도에 따른 유해성기준을 제시하고자 수행하였다, .

가 재활용 제품의 위해성평가를 위한 기본조사.

폐합성수지 재활용 제품의 위해성 평가 사례 및 기존연구자료 조사(1)

국내 외 폐합성수지 재활용 제품 시험방법 관련 법규 규제기준 조사(2) · , ,

국내 외 주요국에서의 폐합성수지 재활용 제품에 대한 시험방법 관련법규 및 규제기준· ,

에 대해 조사하고 이들의 내용에 관한 비교 검토를 수행하였다 구체적으로 국내에서는, , .

자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률 과 폐플라스틱과 관련한 국내 환경 규제동향을‘ ’

조사하였고 우리나라와 비교대상이 되는 미국 일본 독일 등 유럽국가에서 시행되고 있, , ,

는 여러 재활용 제품 관련 제도의 구체적 내용을 비교 검토하였다, .

재활용 제품 및 유해물질 조사대상 목록 작성(3)

본 연구의 주요 대상 재활용 제품인 폐플라스틱 재활용 제품 뿐 아니라 폐지 고철 폐, , ,

차 금속캔 폐유리 폐타이어 폐목재 폐배터리 등의 다양한 재활용 제품을 대상으로 이, , , , ,

들의 특성과 사용 용도에 따라 이들 제품의 수명주기 동안에 발생할 수 있는 유해물질에

대한 목록을 작성하였다 여기에는 직접 제품에 포함된 물질 뿐 아니라 처리과정에서 발.

생하는 부산물을 포함하였다.

조사 우선순위 선정 및 우선관리 대상 목록 작성(4)

기존의 선행연구에서 제시한 인체노출 가능성을 토대로 환경위해성 부분을 보완하여

조사대상 재활용 제품의 우선순위과 우선관리대상 목록을 도출하였다 이 과정에서 작성.

한 연구우선순위는 재활용 제품의 유해환경인자 도출 및 관리방안 마련을 위한 연구로드

맵 작성에도 활용되었다.

나 재활용 제품 중 유해물질 함유 농도 조사.

본 연구에서 선정된 종의 폐플라스틱 재활용 제품 재활용플라스틱2 ( 비탈면 보호블럭,

재활용플라스틱목재 복합재 창호형 형재 에 대하여 환경과 인체에 위해를 야기할 수 있)

는 가능성이 있는 유해물질로 휘발성유기화학물질 알데하이드류 프탈레이트류 중금속, , ,

을 선정하고 이들 분석대상 유해물질에 대한 함량시험과 용출시험 재활용플라스틱 비탈, (

면 보호블럭 또는 방출시험 재활용플라스틱목재 복합재 창호형 형재 을 실시하였다) ( ) .

재활용플라스틱 중 프탈레이트 함량시험(1)

플라스틱 중 프탈레이트 함량시험은 어린이용품 함유 프탈레이트류 노출평가 시험방“

법 을 참고하여 수행하였다 함유농도 측정을 위해서 속슬렛 추출기를 이용하여 노말헥산” .

으로 시료를 추출한 후 기체크로마토그래프 질량분석기로 정성 정량하였다- - .

재활용플라스틱 중 중금속 분석방법(2)

플라스틱 중 중금속 함량시험은 극초단파 분해 후 유도결합플라즈마 원자방출 분광기

법을 이용하였다 수은의 경우에는 냉증기 원자흡수 분광기법을 이용하여 정량하였다. .

재활용플라스틱 중 총휘발성유기화학물질 분석방법(3)

재활용플라스틱 중 총휘발성유기화학물질은 을 참고하였다 시료채취부는KS M 6596 .

플라스틱 중 총휘발성유기화학물질의 측정에 맞도록 수정하였으며 시료는 내부표준물질,

을 함유한 메탄올을 첨가한 후 헤드스페이스에서 기화하여 기체크로마토그래프 질량분-

석기를 이용하여 분석하였다.

재활용플라스틱 중 알데하이드 시험방법(4)

이 방법은 독일 VDA 275 (Determination of formaldehyde release test procedure

시험법을 준용하였다 시료는 로 유도화하여called modified flask method) . 2,4-DNPH

를 이용하여 분석하였다HPLC .

재활용플라스틱 방출시험방법(5)

재활용플라스틱으로부터 휘발성유기화학물질의 방출은 소형챔버법을 이용하여 측정하

였다 이 방법은 스테인리스강 또는 유기로 구성된 용기를 사용해 용기내부를 일정하게.

환기하면서 건축재료에서 발생하는 오염물질의 방출량을 측정하는 방법이다.

재활용플라스틱 용출시험방법(6)

재활용플라스틱으로부터 유해물질의 용출속도는 폐기물공정시험법의 용출시험방법을

이용하여 진행하였다 의 을 으로 한 용매와 의 비율로. 5 mm pellet 50 g pH 5.8-6.3 1:10

혼합하여 항온진탕기를 이용하여 의 진폭으로 에서 시간 동안4-5 cm 25°C, 200 rpm 6

연속진탕 후 용출액을 여과하여 질산으로 전처리 한 후 등 중금Cu, Pb, Cd, Cr, Ha, As

속의 농도를 측정하였다.

다 재활용 제품의 인체환경 위해성평가 방법론 정립. ․

인체를 대상으로 수행되는 노출조사의 절차는 대상 재활용제품을 사용하는 과정에서

인체로 전이되는 유해물질을 파악하기 위하여 노출 가능한 경로를 파악하고 노출수준을

정량화 하기위해의 정량화를 위하여 적절한 알고리즘을 작성하고 작성된 노출 알고리즘,

에 제품을 사용하는 인구 집단을 대상으로 조사된 각각의 노출계수 및 실험을 통해 분석

된 유해물질의 농도를 적용하여 노출량을 산정하였다 이렇게 산정된 인체 노출량은 각각.

의 대상 유해물질의 환경기준과의 비교를 통하여 제품의 위해 유무를 결정하여 그 결과

를 제시하였다.

환경 노출 조사에서는 인체 노출 조사와 마찬가지로 우선적으로 환경에 노출 가능한

경로를 파악하고 경로별 노출 농도를 분석하여 환경매체에 따른 기준값과 비교를 통해

그 결과를 제시하였다 대상 유해물질에 대한 독성자료와 노출시나리오의 불확실성 등을.

고려하여 평가인자 를 산정하고 이 값과 독성자료의 곱으로 무영향(assessment factor) ,

농도 를 결정하였다 의 결정에는 합리(predicted no-effect concentration; PNEC) . PNEC

적인 최악의 조건을 가정하여 대상생태계에서 가장 민감한 종의 결과가 사용되었다 앞서.

산출한 노출시나리오와 알고리즘을 반영하여 얻은 노출농도와 무영향농도의 비로 위해도

지수를 결정하고 이를 통하여 대상 재활용 제품에 함유된 유해물질에 의한 위해도를 산,

정하였다.

라 재활용 제품의 유해환경인자 도출 및 관리방안 마련.

재활용 제품으로부터 유해물질의 방출량은 제품 내 함유된 유해물질의 양 뿐 아니라,

배경농도 제품 내에서의 확산 제품과 접한 환경매체 사이의 열역학적 분배계수 등의 인, ,

자에 영향을 받는다 이로 인해서 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 내- -

에서의 함유량에 대한 기준을 산정할 수 있는 방법을 제안하고 대상 제품과 몇몇 유해물,

질을 대상으로 한 함유기준 안 을 도출하였다( ) .

연구결과4.

가 재활용 제품의 위해성평가를 위한 기본조사.

폐합성수지 재활용 제품의 위해성 평가 사례 및 기존연구자료 조사(1)

합성수지 및 폐합성수지를 이용한 제품과 함유된 유해화학물질에 대해 대 범용수지6

폴리에틸렌 폴리프로필렌 폴리스티렌 를 중심으로 조사하였다 플라( , , , ABS, PVC, PET) .

스틱에서 유래할 수 있는 유해화학물질로 단량체와 첨가제 가소제 난연제 열안정제 산( , , ,

화방지제 자외선 흡수제 충전제 착색제 발포제 윤활제 대전방지제 기타 첨가물 에, , , , , , , )

사용되는 물질에 대해 조사하였다.

플라스틱 제품의 생애주기를 생산단계 사용단계 처리단계로 구분하여 각각의 단계에, ,

서의 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 여기.

에는 스티렌 단량체와 에틸벤젠에 대한 인체 노출량 예측 각종 플라스틱 제품으로부터의,

비스페놀 의 노출 가소제로 사용되는 프탈레이트계 물질에 대한 위해성평가 브롬화난A , ,

연제의 검출과 위해성평가 실내공기를 중심으로 한 생활환경에서의 프탈레이트 물질과,

브롬화난연제의 노출연구 사례 재활용 플라스틱에 포함된 대표적 중금속인 카드뮴과 납,

에 의한 위해성평가 사례 플라스틱 식품포장재에서의 유해화학물질 노출평가 사례가 포,

함되었다 사례연구 결과들은 표 에 요약하여 정리하였다. < III-1-11> .

국내 외 폐합성수지 재활용 제품 시험방법 관련 법규 규제기준 조사(2) · , ,

국내법규는 폐기물관리법 과 자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률 에서 정하고 있[ ] [ ]

는 유해성기준에 관해 조사하였으나 현재, 는 구체적인 유해성기준이 명시적으로 기재되

어 있지 않은 한계가 있다 법규 이외의 국내 폐플라스틱 재활용과 관련한 제도로서 폐기.

물 종량제 폐기물 예치금제도 폐기물부담금제도 재활용표시제 우수재활용제품인증마, , , ,

크 환경마크제도 환경개선부담금 생산자 책임 재활용제도에 대해 간략히 조사하(GR), , ,

였다 특히 제도 하에서는 일부 품목에 대하여 구체적인 유해물질의 기준을 두고 있음. GR

을 확인하였다.

국외 재활용 관련 법규로는 미국의 오염예방법 개별 주별 전자폐기물관련 입법RCRA, ,

현황 폐기물 재활용 관련 유해화학물질에 대한 규제용품목록 우선구매제도, , , Green Seal

제도에 관해 조사 정리하였다 독일의 폐기물관리법 순환관리 및 폐기물법 폐기물 이동, . , ,

에 관한 법률 프랑스의 폐기물 처리 및 재활용에 관한 법률 일본의 폐기물처리 및 청소, ,

에 관한 법률 순환사회형성기본법 산업폐기물 재생이용 인정제도 에코마크 재활용 인, , , ,

정제도에 관해 조사하고 일본의 각 지방자치단체 별로 운영되고 있는 재활용 제품에 대

한 인정제도의 특성에 대해 분석하였다.

유럽연합 차원에서는 폐플라스틱의 관리를 위해 다양한 법률과 제도적 틀을 가지고 있

고 개별 내용으로 포장재 규정 폐기물 선적규정, (Packaging Directive), EU (EU Waste

유해물질에 대한 규정Shipment Regulation), (RoHS 식), REACH, Ecodesign Directive,

품과 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, .

재활용 제품 및 유해물질 조사대상 목록 작성(3)

기존의 연구에서는 재활용 제품을 폐목재 폐고무 폐유 폐유기용제 폐플라스틱 폐지, , , , , ,

폐금속 폐산 폐알칼리 광재 오니류 분진 폐주물사 샌드블라스트폐사 소각잔재물 폐, / , , , , , , ,

내화물 및 도자기편류 등으로 분류된다 조사된 재활용 제품 목록과 국내 외의 제품 내. ·

함유 유해물질 목록을 이용하여 조사대상 목록을 작성하였다 폐기물 종류별로 함유 가능.

한 유해물질의 목록은 다음과 같다.

폐기물 종류 재활용 제품들의 함유가능 유해물질

폐고무납 카드뮴 육가크롬 수은PAHs, , , , , PBBs, PBDEs, DEHP,

VOCs, VACs? 포름알데히드 등,

폐플라스틱

납 카드뮴 육가크롬 수은 비소 바륨 안티몬 셀레늄, , , , , , , ,

염화비닐 단량체 재질PAHs, PFOS, (PVC ), PBBs, PBDEs,

DEHP, VOCs, VACs? 포름알데히드 아조염료 등, ,

폐섬유아조화합물 유기주석화합물 포름알데히드 염소화 페놀류, , , ,

등PBDE

폐금속 납 비소 카드뮴 크롬 니켈 구리 철 등, , , , , ,

폐목재알데히드류 톨루엔 유기주석화합물 납 카드뮴, VOCs, , , , ,

크롬 비소 안티몬 바륨 오산화비소 등, , , ,

동식물성 잔재물비소 카드뮴 수은 납 크롬 아연 구리 니켈, , , , , , , , VACs?,

염소계탄화수소 등 비료 및 사료관리법상 유해물질, PAHs

폐지 포름알데히드 비소 형광증백제 등PCBs, , ,

폐유전총인산염, 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 등 유해용제 등, , , , VOCs ,

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 포름알데히드 등, VOCs,

μ

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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 g/h and leaching concentrations of lead at pH 5, 7, 9μ

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 g/kg, respectively. However, bridging maximum contents withμ

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.

- 1 -

서 론I.

- 2 -

연구내용 및 방법II.

재활용 제품의 위해성 평가를 위한 기본 조사1.

가 폐합성수지 재활용 제품의 위해성 평가 사례 및 기존연구자료 조사.

플라스틱의 생산 및 사용은 꾸준히 증가하고 있으며 그에 따라 폐기물의 발생량 역시

급증하고 있어 재활용에 대해서도 적극적인 연구가 이루어지고 있다 우리나라에서 플라.

스틱의 생산량은 년 기준 약 만 톤으로 보고되었는데 재활용률은 년 기2004 1,040 , 2000

준 약 로 의 독일과 의 일본 등 선진국에 비해서는 아직 낮은 편이다 김26% , 59.3% 50% (

등 폐플라스틱 제품의 재이용 및 재활용은 환경적으로 미치는 영향도 매우 유익, 2007).

한 것으로 평가되고 있다(Ross and Evans, 2003).

플라스틱 합성수지 제품에는 생산 과정에서 원료 또는 제품의 품질유지를 위한 각종( )

유기 또는 무기성 첨가제들 가소제 내연제 열안정제- (plasticisers), (flame retardants),

산화방지제 등이 사용된다 이들 중에는 발암성 돌연(heat stabilisers), (antioxidants) . ,

변이성 독성 물질들도 포함되어 있으며 많은 첨가제들이 인체와 환경에 유해한 것으로,

알려져 있다 또한 이 첨가제들은 플라스틱 제품들의 화학적 조성을 매우 다양해지게 하.

며 플라스틱의 재생과 소각 처리 시 유해성 물질의 발생에 중요한 인자가 될 수 있다

(Pachecoa et al., 2012).

폐플라스틱은 원료에 따라 몇 가지 처리공정들을 거쳐 재활용되는데 이 과정에서 휘발,

성유기오염물질들 다환방향족탄화수소화합물 그리고 유해한 악취가 발(VOCs), (PAHs),

생 배출되는 것으로 보고되고 있다 또한 소각 시에는 염화수소 다, (Tsai et al., 2009). ,

이옥신 등의 차 오염물질이 유발되는 것으로 알려져 있다 이들은 작업자 및(Dioxins) 2 .

주변지역 거주자들의 건강에 악영향을 미칠 수 있다(Lithner, 2011).

이를 바탕으로 폐합성수지를 이용해 얻어지는 제품의 위해성평가를 수행하고 이와 유

사한 국내 외의 사례들에 대한 기초조사는 다음의 절차를 따라 수행되었다· .

인터넷과 학술 데이터베이스를 대상으로 재활용관련 키워드를 추출하고 주요 합,

성수지의 화학성분에 대한 키워드를 추출하여 이를 위해성평가와 연관된 키워드

와 조합한 후 국내 외의 관련 제품에 대한 위해성평가 사례가 빠짐없이 조사될 수·

있도록 하였다.

주요 합성수지 원료들에 대해 다양한 폐합성수지의 재활용 제품들을 목록화하고,

이들 재활용 제품들의 재활용 공정 용도 및 사용 그리고 폐기와 처리의 전과정, ,

에 대해 자료 조사하였다(life cycle) .

폐합성수지의 주요 원료들을 중심으로 폐합성수지 재활용 제품들의 전과정(life

단계별로 환경 중으로 어떤 유해물질들이 어떻게 얼마나cycle) 배출되는지에 대

한 연구자료들을 조사 수집 정리하였다, , .

- 3 -

폐합성수지 재활용 제품과 관련된 유해성 물질들에 대한 인체 및 생태계 노출 경

로와 노출 수준에 대해 조사한 자료들을 수집하고 그에 따른 위해성 평가가 수행

된 사례들이 있는지 조사하고 그 내용을 검토하였다.

나 국내외 폐합성수지 재활용제품 시험방법 관련 법규 규제기준 조사. , ,․

국내 외 주요 국가들에서 주요 폐합성수지 재활용 제품에 대한 시험방법 관련법규 및· ,

규제기준에 대해 조사하고 그 내용에 대해 비교 검토하는 방식으로 연구를 진행하였다, .

구체적으로 국내에서는 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률 에서 재활용 제품에 대‘ ’

한 각종 규제 기준을 정하고 있다 폐플라스틱과 관련. 된 국내 환경 규제동향들로는 플라

스틱 포장재의 과다사용 규제 환경오염 부담금 부과 및 예치금 제도 실시 일회용 포장, ,

재 사용규제 등을 중심으로 재활용제품에 대한 시험방법 및 규제기준을 조사하였다 또한.

이들을 국외에서 조사된 내용들과 법규 및 규제 기준들을 비교하였다.

또한 우리나라와 비교 대상이 되는 미국 일본 독일 등 유럽국가에서 시행되고 있는, , ,

다양한 재활용제품 관련 제도들의 내용을 비교 검토하였다 대표적으로 미 의회에서 제, .

정한 에 따라 미환경청에서 운영하고RCRA (Resource Conservation & Recovery Act)

있는 프로그램과 일본 통산성 자문기관인 산업구조심의회에서 제안한 재생자원이CPG ‘

용의 촉진에 관한 법률 리싸이클법 에 따라 환경청산하의 일본환경협회 에서 운영’( ) (JEA)

하고 있는 프로그램에 관해서 조사하였다Eco-Mark .

다 재활용 제품 및 유해물질 조사대상 목록 작성.

플라스틱을 포함하여 폐지 고철 폐차 금속캔 폐유리 폐타이어 폐목재 폐배터리 등, , , , , , ,

과 같은 주요 폐기물들의 재활용률이 증가하고 있으며 이들을 활용한 제품들도 다양한,

활용범위를 가지고 있다 재활용제품의 특성과 사용용도에 따라 이들의 수명주기 동안에.

발생할 수 있는 유해물질은 직접적으로 제품에 포함된 물질 뿐 아니라 이들의 처리과정

에서 발생하는 부산물을 포함한다. 따라서 다음의 절차를 통해 재활용 제품에서 발생할

수 있는 유해물질의 목록을 작성하였다.

주요 폐기물들의 재활용 제품들을 대상으로 각 제품들의 생산 사용 처리에 걸친, , ,

전과정 에서 배출될 수 있는 유해물질들에 대해 연구 보고된 자료들을(life cycle) ,

광범위하게 조사 수집하였다, .

이 자료들을 바탕으로 주요 폐기물들의 재활용 제품들에 대해 배출될 수 있는 유

해물질에 대해 리스트로 정리하고 조사대상 목록을 작성하였다, .

라 조사 우선순위 선정 및 우선관리 대상 목록 작성.

본 연구에서는 기존의 한국생활환경시험연구원 과 국립환경과학원 의 연(2009) (2010)

구에서 도출한 인체노출 개연성이 큰 재활용제품의 우선순위를 기반으로 이를 보완하여

- 4 -

조사우선순위와 우선관리대상 목록을 도출하였다.

이 과정에서 작성한 연구우선순위는 재활용제품의 유해환경인자 도출 및 관리방안 마

련을 위한 연구로드맵 작성에 활용하였다.

재활용제품 중 유해물질 함유 농도 조사2.

재활용제품을 대상으로 유해물질 함유 농도를 조사하기 위해서 국립환경과학원 자원순

환연구과와의 협의를 거쳐 재활용제품에 함유 가능한 유해물질 가운데 중금속 프탈레이,

트류, 휘발성유기오염물질 등 가지 유해화학물질을 대상으로 하였다3 .

대상시료의 선정은 폐합성수지 재활용제품 중 환경과 인체에 위해를 줄 수 있는 개연성

이 있고 본 연구의 가장 중요한 목적인 위해성평가를 통한 재활용제품의 환경유해가능성,

의 평가에 반영하기에 용이한 제품군에서 가지 품목을 국립환경과학원 자원순환연구과2

와의 협의를 통해서 선정하였다 연구대상으로 선정한 제품에 대해 분석대상 유해물질의.

종류와 시험방법을 표 에 분석대상 재활용 플라스틱 시료 사진을 그림< II-2-1> , <

에 나타내었다II-2-1> .

표 분석대상 유해물질의 종류와 시험방법< II-2-1>

그림 분석대상 재활용 플라스틱 시료< II-2-1>

시료 종류 방출 및 용출 시험 함량시험

재활용 플라스틱

비탈면 보호블럭

용출

시험프탈레이트류

VOCs

알데하이드류

프탈레이트류

중금속

재활용플라스틱

창호형 형재

방출

시험

VOCs

알데하이드류

프탈레이트류

VOCs

알데하이드류

프탈레이트류

중금속

- 5 -

가 재활용 플라스틱 중 프탈레이트 분석 방법.

플라스틱 중 프탈레이트 함량시험은 어린이용품 함유 프탈레이트류 노출평가 시험방『

법 을 참고하였으며 폐플라스틱에 함유되어 있는 프탈레이트류의 농도 측정을 위한 방,』

법으로 속슬렛 추출기를 이용하여 노말헥산으로 시료를 추출한 후 기체크로마토그래프-

질량분석기로 정성 및 정량하는 방법이다 분석방법 검출한계는 이며 유효측정. 30 mg/kg ,

농도는 으로 한다100 mg/kg .

시료의 준비(1)

시료를 정도로 가늘게 잘라 분쇄기 등을 이용하여 입자 크기0.5 × 0.5 cm 1 mm

이하로 분쇄하였다.

분쇄한 시료는 다른 합성수지와 섞이지 않도록 주의하여 보관하며 고유번호 또는

시료명 등 정보를 기록하고 상세한 정보는 별도의 기록지에 같이 기록하였다.

분석절차(2)

분쇄된 시험 시료 약 을 까지 정확히 무게를 잰다1 g 0.001 g .

무게를 잰 시료를 속슬렛용 필터로 옮기고 의 노말헥산을 가한다 수조의100 mL .

온도를 올리고 노말헥산의 비점 에 도달하여 용액이 환류되기 시작한 후(69 ) 6℃

시간 동안 추출한다.

추출 용액을 실온까지 냉각한 후 부피 플라스크에 옮기고 눈금까지 노말헥250 mL

산으로 채우고 잘 흔들어 섞는다 이 용액을 취하여 시린지 필터를 사용. 3 5 mL～

하여 불순물을 제거한 후 기체크로마토그래프용 바이알에 옮기고 내부표준물질을

주입하여 분석용 시료로 한다.

시험 용액 를 기체크로마토그래피에 주입한다 따로 프탈레이트 표준 용액에1 L .μ

대하여 동일 조건에서 기체크로마토그래프를 행한다 그 피크 면적에서 검량 곡선.

을 작성하여 내부표준법으로 정량한다.

- 6 -

그림 플라스틱 중 프탈레이트 분석 흐름도< II-2-2>

나 재활용 플라스틱 중 중금속 분석 방법.

플라스틱 중 중금속 함량시험은 어린이용품 함유 프탈레이트 노출평가 시험방법 을『 』

참고하였으며 유도결합플라즈마 원자방출 분광기법 을 이용하여 폐플라스틱에, (ICP/OES)

함유되어 있는 중금속의 함량을 정량하는 방법이다 단 수은은 냉증기 원자흡수 분광기. ,

법 에 의해 정량하였다(CV AAS) .

시료의 준비(1)

플라스틱 재질의 시료는 균일한 재질로 가장 얇은 부분을 이하의 크기로 잘라1 mm

낸다 시료는 이상을 제조하였다. 0.5 g .

전처리(2)

이하로 분쇄된 시험 시료 약 을 까지 정확히 무게를 잰다0.5 mm 0.5 g 0.0001 g .

무게를 잰 시료를 분해용기로 옮기고 금속장신구에는 의 질산과microwave 6 mL 2

의 염산을 가하고 그 외 페인트 코팅이나 기타 재질의 시료에는 의 질산을mL , 8 mL

가한다 시료와 산 과의 반응이 끝나고 안정이 되었을 때 용기를 마개로 막고. (acid) ,

분해 장치에 넣는다microwave .

극초단파 분해 장치의 조건과 분해 용매는 실험환경 및 시료에 따라(microwave)

달라질 수 있다.

분해가 끝나면 용기를 실온에서 식힌 후 용액을 부피 플라스크에 옮겨 넣고50 mL

눈금까지 물로 묽힌다 시료 용액에 잔류물이 남아 있을 경우에는 원심분리하거나.

시료 분쇄

정도로 가늘게 잘라- 0.5 × 0.5 cm ,

입자크기 이하로 분쇄1mm

추출Soxhlet

시료- 1g

으로 추출- hexane 6hr

냉각

시료 분취 후 필터

시료를 취하여 필터를 사용하여- 3 5mL～

불순물 제거

내부표준물질 주입- fluoranthene-d10

분석GC/MS

- 7 -

종이여과지를 이용하여 여과한다.

측정방법(3)

시험 용액을 에 주입하고 표 의 파장에서 시료 용액의 발광도를 측정하ICP , < II-2-3>

고 미리 작성한 검정곡선으로부터 분석대상 중금속의 양을 구하고 농도를 산출한다 공, , .

존하는 물질로 인한 간섭의 경우 검정곡선 범위에서 간섭이 없는 파장을 선택하거나 적,

당한 방법을 이용하여 간섭 정도를 보정하였다.

재활용 플라스틱 중 중금속 시험방법 분석흐름도를 그림 에 나타내었< II-2-3>

다.

입자크기 이하로 분쇄- 1mm

질산 및 염산 를 가한 후- 6 mL 2 mL

시료와의 반응이 끝나면 분해 시작

플라스크에 옮겨 넣고- 50 mL mass-up

필요시 필터를 사용하여 불순물 제거

그림 플라스틱 중 중금속 분석 흐름도< II-2-3>

다 플라스틱 중 분석 방법. TVOCs

재활용 플라스틱 중 분석방법은 을 참고하였다 시료 채취 부분은TVOCs KS M 6956 .

플라스틱 중 측정에 맞도록 수정하였으며 시료는 내부 표준물질을 함유한 메탄TVOCs ,

올을 첨가한 후 헤드스페이스에서 기화시켜 기체크로마토그래프 질량분석기를 이용하여/

분석하였다.

시료의 준비(1)

약 의 시료를 정확히 측정한 후 헤드스페이 유리병에 넣은 후 증류수 를1.0 g , 1ml

첨가한다.

- 8 -

의 내부표준물질이 함유되어있는 메탄올 에 다이옥산 을 첨가한10 (1ml 2000 )㎕ ㎍

후 새지 않도록 마개로 봉인한다.

분석방법(2)

헤드스페이스 조건 시간 동안 로 가열하고 분석 조건대로 헤드스페이스 기: 1 90℃

체를 주입한다250 .㎕

라 재활용 플라스틱 중 알데하이드 시험방법.

이 방법은 독일 VDA 275 (Determination of formaldehyde release test procedure

시험법을 참고하였다 시료를 로 유도화 하여called modified flask method) . 2,4-DNPH

로 분석하였다HPLC(High Performance Liquid Chromatography) .

시료의 준비(1)

시료를 규격으로 시험편을 만든 후 무게를 측정한다4×7 cm , .

전처리(2)

시험병에 증류수를 넣고 준비한 시험편을 설치한다 시료병은 그림500mL 50mL . <

과 같다II-2-4> .

밀봉한 상태로 에서 시간 동안 항온조에서 가온한다60±2 3 .℃

상온에서 식힌다.

로 유도화 한 후 시험용액으로 한다2,4-DNPH (2,4-dinitrophenylhydrazine) , .

그림 알데하이드 분석용 시험병 예시< II-2-4>

- 9 -

마 재활용 플라스틱 방출시험방법.

이 방법은 소형챔버법은 챔버라고 불리는 스테인리스강 또는 유리로 구성된 용기를 사

용해서 용기내부를 일정하게 환기하면서 건축재료에서 발생하는 오염물질의 방출량을,

측정하는 방법이다 건축자재의 오염물질 방출량 시험을 위한 챔버의 크기는 스테인리스.

강 재질의 로 하며 소형챔버 시스템 구성은 시험챔버 순수공기 공급장치 온 습도20 L , , ․

제어장치 유량조절장치 항온조 등으로 구성된다, , .

그림 소형챔버시스템의 개략도< II-2-5>

- 10 -

그림 소형챔버 구성의 예< II-2-6>

표 챔버 시험조건< II-2-2>

시료 준비(1)

분석에 사용할 시험편을 각 로 절단한다16 .㎝

시료를 소형챔버 안에 넣은 후 항온조에 설치한다.

소형챔버 시험조건 세부내용

온도 (25±1) ℃

습도 (50±3) %

환기회수 회0.5

시험편 수 1ea (16 cm)

시험기간총 일20

일 일 일 일 일 일(1 , 3 , 5 , 7 , 14 , 20 )

창틀-1 창틀-2

- 11 -

시료의 채취 및 분석(2)

흡착관 뒤에 유량계를 장착한 펌프를 연결하고 소형챔버의 출구에 흡(Tenax TA) ,

착관의 앞쪽을 연결한 뒤 유량을 으로 조정하여 를 채취한다, 130 mL/min 3.9 L .

일 일 일 일 일 일 시료 채취1 , 3 , 5 , 7 , 14 , 20

채취한 시료는 열탈착장치에 장착한 후 가열에 의해 휘발성유기화합물을 탈착하여,

열탈착 장치의 내부농축관에 농축한 뒤 재열탈착하여 기체크로마토그래프 질량분, /

석기로 분석한다.

시험결과 방출량은 다음과 같이 구한다.

방출량 챔버 농도(unit, g/h) = C( , g/mμ μ 3 챔버용적) × V( , m3 환기횟수) × (h-1)

표 방출시험용 분석조건< II-2-3> TD/GC/MS

ATD

Temperature

( )℃

Tube Trap ValveTransfer

line

295-30 300,～

40 /s℃200 200

Timing

(min)

Sample Trap hold Desorb Purge

7 15 8 2

Split ratio 10 : 1

Detector MS

Column DB-1, Column ID : 0.32 mm, Length : 60 m

Carrier gas and flow He, 2.5 mL/min

Temperature

program

Initial temperature 40 (5 min)℃

Temperature program 6 /min℃

Final temperature 280 (30 min)℃

MS

condition

Mode EI (Electron ionization)

Electron energy 70 eV

Detection mode TIC (Scan), m/z : 35 350～

시험편 준비 소형챔버안 설치 항온조챔버시스템 설치

- 12 -

바 재활용 플라스틱 용출시험법.

의 을 폐기물공정시험법의 용출시험방법5mm size pellet (KLP, Korean Leching

으로 중금속 용출시험을 수행하였다 가공된 을 정량 후 증류수에Procedure) pellet 50g

을 가하여 으로 한 용매와 무게 부피 의 비율로 혼합한 후 항온진HCl pH 5.8 6.3 1:10( : )～

탕기를 이용하여 의 진폭으로 에서 으로 시간 동안 연속진탕 후 용4 5cm 25 200 rpm 6～ ℃

출액을 거름종이 종 로 여과하였으며 이 여과액을 질산을 이용하여 전처리 후(5 A)

를 이용하여 등의 농도를 측정하였다ICP(SPS-7000, SEIKO) Cu, Pb, Cd, Cr, Hg, As .

- 13 -

재활용 제품의 위해성평가 방법론 정립3.

재활용 제품에 대한 노출조사는 선정된 대상 재활용제품을 사용하는 과정에서 제품에

함유된 유해물질이 인체 및 환경에 전이될 수 있는 경로를 정하고 노출수준을 파악하는

과정이다 따라서 재활용제품의 노출조사에서는 우선적으로 인체와 환경을 대상으로 체.

계적인 노출조사를 위한 계획을 수립하는 것이 중요하다.

인체를 대상으로 수행되는 노출조사의 절차는 대상 재활용제품을 사용하는 과정에서

인체로 전이되는 유해물질을 파악하기 위하여 노출 가능한 경로를 파악하고 노출수준의

정량화를 위하여 적절한 알고리즘을 작성한다 그리고 작성된 노출 알고리즘에 제품을 사.

용하는 인구 집단을 대상으로 조사된 각각의 노출계수 및 실험을 통해 분석된 유해물질

의 농도를 적용하여 노출량을 산정하였다 이렇게 산정된 인체 노출량은 각각의 대상 유.

해물질의 독성영향 및 독성 기준 값과의 비교를 통하여 제품의 위해 유무를 결정하여 그

결과를 제시하였다.

환경 노출 조사에서는 인체 노출 조사와 마찬가지로 우선적으로 환경에 노출 가능한 경

로를 파악하고 경로별 노출 농도를 분석하여 환경매체에 따른 기준 값과 비교를 통해 그

결과를 제시하였다.

그림 에는 플라스틱 재활용제품의 인체 및 환경 노출조사에서 수행되는 일< II-3-1>

반적인 절차를 나타내었다.

그림 재활용제품의 인체 및 환경 노출 조사 출처 국립환경과학원< II-3-1> : , 2010

재활용 제품의 유해성 기준 설정을 위한 노출실태 조사

인체 노출 조사 환경 노출 시나리오 파악

대상 제품별 물질별 인체 노출,

시나리오파악

노출 시나리오별 알고리즘 작성

노출 계수의 파악

노출 경로별 전이량 분석 및 노출 수준

파악

인체 독성 영향 및 독성 참고치 조사

인체 위해성 평가

제품에 대한 환경 노출 시나리오

파악

환경 매체별 기준값 파악

환경 노출량 파악 및 기준값과의

비교 분석

환경 및 인체 노출 조사를 통한 관리방안 마련을 위한 자료제시

- 14 -

인체 및 환경노출평가는 일반적으로 노출시나리오 및 노출 알고리즘 작성 노출계수 파,

악 노출량 산정의 절차로 수행되며 이러한 절차를 바탕으로 대상 물질 및 제품의 특성, , ,

대상 인구의 행동특성 등이 고려되어 진다.

노출 시나리오는 재활용 제품을 사용하는 과정에서 실제로 발생할 수 있는 상황이 고려

되어야 한다 따라서 본 연구 대상으로 선정된 재활용 플라스틱 제품의 주 사용목적 제. ,

품 사용 인구 및 사용방법 등이 고려되어 노출시나리오가 작성되어야 한다.

노출 시나리오가 결정되면 국내외 지침 및 기존 연구에서 제시하는 기본 알고리즘 또는

경로별 알고리즘을 활용하여 대상 제품에 대한 노출 알고리즘의 구성이 필요하다 이때.

기존 문헌에서 제시하는 노출 알고리즘의 적용 가능성을 평가하여 폐합성수지를 사용한

제품에 함유된 유해물질의 노출평가에 적합한 노출 알고리즘을 구성한다.

노출 계수는 실제 모니터링을 통한 직접 측정 데이터베이스 또는 기존 연구에서의 노,

출계수 조사 설문 및 관찰 조사를 통한 조사방법을 이용하여 파악할 수 있다 이런 노출, .

계수의 파악방법은 노출 시나리오 및 알고리즘이 결정 된 후 알고리즘에서 제시된 각각

의 인자 특성에 맞춰 파악 방법이 결정되어져야 한다.

노출량 산정은 파악된 노출계수를 노출 알고리즘에 적용시켜 인체로 전이된 환경유해

인자의 노출수준을 정량적으로 나타내는 단계이다 이렇게 산정된 노출량은 각 물질에 따.

라 제시된 독성 기준값들과 비교를 통하여 인체 위해 수준을 결정짓게 된다.

환경 노출평가는 재활용 플라스틱 제품이 사용되는 과정에서 가능한 노출이 고려되어

져야 하며 노출 매체에 함유된 유해물질의 양으로 환경에 노출되는 유해물질의 수준을,

파악한다.

그림 에 노출평가의 일반적인 절차를 도식화하여 나타내었으며 본 연구에< II-3-2> ,

서도 이 절차에 따라 선정된 두 개의 재활용플라스틱 제품군에 대한 노출평가를 수행하

였다.

그림 노출평가의 일반적인 절차< II-3-2>

노출 시나리오

대상 물질 및 매체의 특성 수용체의 특,

성 등을 고려하여 인체에 노출될 수 있

는 가능한 모든 경로를 고려

➡

노출 알고리즘

노출시나리오에 따라 환경유해인자에

대한 인체 노출수준을 정량적으로 파악

하기 위한 산정식을 결정

노출량 산정

노출 계수의 분포 최대값 평균값 등을, ,

이용한 다양한 환경유해인자에 노출되는

수준을 파악

노출 계수 파악

실측에 의한 조사 설문 및 관찰 조사, ,

나 문헌을 통한 자료 조사 방법을 통DB

하여 노출알고리즘에 적용 가능한 인자

를 파악

- 15 -

대상 유해물질에 대한 위해성평가를 위한 기본자료 및 독성자료는 여러 국제 데이터베

이스 검색을 통해서 확보하였다 수집된 자료 중 역학연구를 토대로 한 타당한 인구집단.

에 대한 유해성자료가 있을 경우 이는 동물실험에 의한 자료보다 높은 우선순위를 가지

고 반영되었으며 동물실험 자료나 시험관 내 시험 결과는 이보다 후순위로 반, (in vitro)

영되었다 독성자료의 수집에 활용된 데이터베이스는 표 에 나타내었다. < II-3-1> .

재활용제품 내 유해화학물질에 의한 인체위해도산출을 위해서 일반적으로 사용되는 발

암물질에 대한 위해도결정 방법과 비발암물질에 대한 위해도결정 방법을 사용하였다 발.

암물질의 경우 용량 반응평가를 통해 산출된 발암잠재력을 데이터베이스로부터 확보하, -

고 인체노출평가를 통해 얻어진 일일 평균인체노출량을 곱하여 초과발암위해도를 산출,

하였다.

참고문헌명 설명 및 사이트

OECD SIDS

Initial

Assessment

Report

기존화학물질 조사에 관한 프로그램에서 수행된 종의OECD 372

대량생산화학물질의 초기위해성평가 보고서 제공

http://www.chem.unep.ch/irptc/sids/ OECDSIDS/sidspub.html

WHO/IPCS

(CICAD)

국제화학물질 평가보고서 (Concise International Chemical

로 약 물질에 대한 독성정Assessment Documents (CICADs)) 80

보 제공

http://www.who.int/ipcs/publications/cicad/pdf/en

ATSDR

(Toxicological

Profile)

종에 대한 독성정보 환경노출 등 위해성평가 정보 제공183 ,

http://www.atsdr.cdc.gov/toxpro2.html

WHO/IPCS

ICSC

약 물질에 대한 단기간 노출 장기간 노출 영향 정보 제공1,400 ,

http://www.ilo.org/public/english/protection/safework/cis/product

s/icsc/dtasht/index.htm

EU European

Chemicals

Bureau (ECB) 

IUCLID

화학물질국에서 제공하는 사이트로 물질에 대한 인체EU 2,600

건강독성시험정보 제공

http://ecb.jrc.it/esis/esis.php? PGM=hpv&DEPUIS=autre

HSDB

(Hazardous

Substance Data

Bank)

미국 국가 의학 도서관에서 제공하는 사이트로 화학물질의 건강

영향 긴급 시 의학적 대응 동물 독성연구 작업장 노출 기준 등, , ,

의 정보 제공

http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/htmlgen? HSDB

IRIS

미국 에서 제공하는 사이트로 물질의 만성독성정보 발암성EPA ,

정보 제공

http://www.epa.gov/iris/index.html

IARC

로WHO International Agency for Research on Cancer (IARC)

발암성 정보 제공

http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/index.php

표 인체건강 유해성 데이터베이스< II-3-1>

- 16 -

초과발암위해도 인체노출량 발암잠재력= (mg/kg/d) × [(mg/kg/d)-1

]

일반적으로 허용가능한 발암위해도수준은 10-5

~10-6

이하이기 때문에 본 연구의 대,

상물질인 재활용제품에 함유된 유해물질에 대해서도 10-6을 기준으로 적용하였다.

비발암물질에 대한 위해도결정은 발암물질의 경우와는 다르게 용량 반응평가를 통해-

도출된 노출참고치 와 인체노출(reference dose; RfD or reference concentration; RfC)

량의 비를 이용하여 얻는 위험값 를 산출하는 방법이 사용된다 보통 화(hazard quotient) .

학물질의 인체위해도평가에 있어서는 오염물질이 체내로 유입되는 다양한 경로를 모두

합산한 위해도를 산출하는 것이 일반적이지만 재활용제품에 함유된 화학물질의 위해성,

은 특정 제품을 대상으로 한 것이기 때문에 주요 노출시나리오에 기반한 노출량을 중심,

으로 위험값을 산출하였다.

생태위해성평가를 위해서는 노출시나리오에 따라 주요 보호대상이 되는 생물종이 서식

하는 환경을 반영하여야 한다 예를 들어 토양으로 유출될 것으로 예상되는 제품 내 유해.

물질의 경우 토양생태계를 대상으로 한 위해성평가가 필요하고 하천으로 유출될 것으로,

예상되는 유해물질에 대해서는 담수생태계를 대상으로 한 위해성평가가 필요하다 그러.

므로 대상이 되는 생태계는 대상 재활용 제품군과 이 제품군으로부터 유해물질의 노출시,

나리오에 따라 크게 달라질 수 있다.

대상 유해물질에 대한 독성자료와 노출시나리오의 불확실성 등을 기반으로 평가인자

를 산정하고 이 값과 독성자료의 곱으로 무영향농도(assessment factor) , (predicted

를 결정하였다 의 결정에는 보수적인 관점에서no-effect concentration; PNEC) . PNEC

대상생태계에서 가장 민감한 종의 결과값이 사용되므로 앞서 산출한 노출시나리오와 알,

고리즘을 반영하여 얻은 노출농도와 무영향농도의 비로 위해도지수를 결정하고 이것을,

기반으로 대상 재활용제품에 함유된 유해물질에 의한 위해도를 산출하였다.

- 17 -

재활용제품의 유해환경인자 도출 및 관리방안 마련4.

노출시나리오와 여기에 기반하여 수행한 인체 및 생태위해성평가 결과는 기본적으로

재활용 합성수지 제품으로부터 유래한 유해물질의 방출량에 대한 기준을 제시하는 데에

사용하는 것이 원칙이다 그러나 일반적인 방출량 측정시험은 높은 비용과 오랜 기간이.

소요되기 때문에 관리목적에서 필요한 경우 함유량 시험으로 이를 대체할 수 있다면 이,

는 재활용의 활성화에 큰 도움이 될 것으로 생각한다.

일반적으로 제품으로부터 유해물질의 방출량은 제품 내에 함유된 유해물질의 양 뿐 아

니라 배경농도 제품 내에서의 확산 제품과 접한 환경매질 사이의 열역학적 분배계수 등, , ,

의 인자에 영향을 받는다 그러므로 위해성평가를 통해 도출한 방출량기준을 함유량에. ,

관한 기준으로 확대하여 적용할 경우에는 제약이 따른다는 점을 숙지하여야 한다 본 연.

구에서는 합리적인 최악의 상황을 가정하여 유해물질의 확산 분배 배출 모형을 이용하, - -

여 제품 매트릭스 내에서의 함유량에 대한 기준을 도출할 수 있는 방법과 대상제품과 몇

몇 유해물질을 대상으로 함유기준 안 을 도출하였다( ) .

- 18 -

연구결과 및 고찰III.

재활용 제품의 위해성 평가를 위한 기본 조사1.

가 폐합성수지 재활용 제품의 위해성 평가 사례 및 기존연구자료 조사.

합성수지 및 플라스틱의 개요(1)

합성수지 란 단일 혹은 다종의 고분자 제품과 제품의 성능 강화를 위하여 주원료인“ ” ,

고분자 외에 첨가제나 충전제를 섞은 제품을 말한다 플라스틱 은 열이나 압력으로 소성. “ ”

변형을 시켜 성형할 수 있는 고분자 화합물을 통틀어 이르는 말이다 천연수지와 합성수(

지가 있는데 보통 합성수지를 일컫는다 폐합성수지 혹은 폐플라스틱 란 제품 생산, ). “ ( )”

과정에서 발생되어 제품으로 사용되지 못하거나 제품으로 사용된 후에 배출되는 합성수

지 혹은 플라스틱 를 말한다( ) .

플라스틱은 다시 녹여 다른 형태로 만들어 재활용이 가능한 열가소성 수지

와 한번 성형되면 열로 다시 모양을 만들 수 없는 열경화성 수지(thermoplastics)

로 구분된다 열가소성 수지가 소비되는 총 플라스틱의 약 를 차지(thermosetting) . 80%

한다 원료별 플라스틱의 종류는 매우 많으나 보편적으로 많이 사용되어지는 것은 약. 30

가지 이내이며 그 중에서도 가장 많이 사용되어 생활폐기물의 대부분을 차지하는 것은, 6

대 범용 플라스틱으로 불리는 폴리에틸렌 폴리프로(Polyethylene; PE (LDPE, HDPE)),

필렌 폴리염화비닐 폴리스티렌(Polypropylene; PP), (PolyVinyl Chloride; PVC),

폴리에틸렌테레프탈레이트(Polystyren; PS), (Polyethylene Terephthalate; PET),

수지이다 이들은 모두 재활용이 용이한 열가소ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) .

성 수지 이며 저가 대량으로 생산되어 일회용 포장재나 농업용 및(thermoplastic resin) , ,

건축용 덮개 등 한 번 쓰고 버리는 용도로 많이 사용되고 있다 표 은 주요. < III-1-1>

고분자 유형들에 대한 특성과 주요 용도를 나타낸 것이다.

- 19 -

표 주요 열가소성 수지들의 특성과 용도< III-1-1>

출처 김성진 한국자원재생공사: , 2005; , 1996

유럽위원회 의 통계 자료에 따르면 플라스틱은 포장재 분야에서 로(EC) (packing) 39%

가장 많이 사용되고 있으며 다음으로 건축과 건설 자동차 전기전자 분, (20.6%), (7.5%),

야 에서 많이 사용되고 있다 이들 외의 나머지 는(5.6%) (PlasticsEurope, 2011). (27.3%)

스포츠 건강보건 레저 농업 기계공업 가정용 및 가구 등의 분야에서 사용되고 있는 것, , , , ,

으로 보고되었다 또한 유럽의 플라스틱 제품 시장에는 주로 다섯 가지 종류의 고분자들.

이 이용되고 있는데 폴리에틸렌 이 폴리프로필렌 이 폴리염화비닐, (PE) 29%, (PP) 19%,

이 폴리스티렌 이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 가 를 차지(PVC) 12%, (PS) 8%, (PET) 6%

하는 것으로 보고되었다 그림 은 유럽 개국에서 집계된 플라스틱의 주요. < III-1-1> 29

용도별 고분자 유형 특성을 나타내고 있다.

구 분 특 성 용도

PE

LDPE무색투명 내한성 절기절연성 내약품성 이, , ,

양호 포장재 화분 농업용필름, , ,

잡화 컨테이너 어망, ,HDPE

성상은 와 거의 유사하나 조금 더 단LDPE

단한 성질

PP

외관이 와 닮았지만 경질이며 고주파 전PE

기절연성이 우수하고 인장강도 반복 굽힘,

도 강하나 충격에 약함

식품용기 필름 세면용품, , ,

전기제품 자동차부품 컨테, ,

이너

PS

무색 착색이 자유롭고 상온에서 단단한 성,

질이 있으나 기계강도가 약하여 잘 부러지

기 쉬움 최근에는 물리적 성상을 증가시키.

는 강화제를 첨가하여 나 등의HIPS GIPS

형태로 사용

및 라디오 하우징 식탁T.V ,

용품 어상자 완구 단열재, , ,

ABS

유백 또는 착색을 하고 있는 탄성이 좋은

고급 수지로 튼튼하고 흠집이 생기기 어려

움

자동차부품 전기제품 여행, ,

용가방

PVC

상온에서는 단단하고 무색투명한 성질을 가

지고 있으며 착색이 가능함 수지 자체에.

염소가 포함되어 있어 연소 시에는 염소화

합물을 발생할 우려가 있으며 단단한 성질,

을 연화시키기 위하여 사용되어지는 가소

제 열안정제 등이 유해할 수도 있음 투광, .

성과 강인성이 좋아 일본에서는 농업용 필

름에 많이 사용됨.

농업용 필름 전선피복 수도, ,

관 타일 호스 인조피혁, , ,

PET

무색이며 단단하고 충격에도 비교적 강함.

특히 배려성이 좋아 탄산음료용 용기에 매

우 적절함.

식품용기 필름 카세트테이, ,

프

- 20 -

그림 유럽 개국에서 플라스틱의 주요 용도별 고분자 유형 특성< III-1-1> 29

출처: PlasticsEurope, 2011

포장재의 경우 가 많이 사용되고 있다 는 식품의 포장재로 광범위하PE, PP, PET . PS

게 사용되는데 이들 중에서도 가장 큰 시장이 패스트푸드 포장재이다 포장재는 수명이, .

짧아 소비되는 양에 비해 폐기물 발생량에서 차지하는 비율이 매우 높다 미국에서는 화.

학 및 유류 회사들이 합작하여 국가 폴리스티렌 재활용 회사를 세우고 음식점 병원 학, ,

교 기타 대량 사용자들로부터 수거하고 있다 건축 분야에서 플라스틱, (Howell, 1992).

제품은 년간 사용될 수 있도록 생산하고 있다 가장 많이 사용되는 고분자 유형은30 40 .～

이다 자동차 부문에서도 플라스틱의 사용이 빠른 속도로 증가해왔다 차량 무게의PVC . .

약 를 플라스틱이 차지하며 이 무게는 대략 정도에 해당된다 주로9 12% , 150 180 kg .～ ～

사용되는 고분자 유형은 약 이다 자동차 부문에서는 많은 양의PP( 41%), PE, PU, PVC .

열가소성 플라스틱이 회수되고 있는데 차량 플라스틱의 회수와 재사용율은 약, 70 80%～

로 비교적 잘 이루어지고 있다 차량의 평균 사용기간 은 약 년이다 차. (service life) 13.5 .

량부문에서의 폐기물은 시멘트와 시멘트 생산을 위해 필요한 에너지를 얻기 위해 사용된

다 전기전자 분야에서 전기 전자 제품의 사용기간은 평균 년이다 철거되는 건물. 3 12 .～

에서 수거되는 전선과 전화 케이블 선은 보다 오래 사용 및 재활용 가능한 플라스틱이다.

최근까지 이들은 구리와 알루미늄을 회수하기 위해 쉽게 태워졌으나 현재는 소각 시 오

염물질 배출 관리가 엄격히 이루어진다 플라스틱 절연체의 물리적 분리도 가능하다 절. .

연을 위한 용도로 들이 계속적으로 판매되고 있다 그 외에 그림PVC, LDPE, HDPE . <

의 나머지 분야에 해당되는 농업 분야에서 플라스틱은 필름 사료 포대 비료III-1-1> , ,

포대 그리고 건초 등의 덮개와 같이 임시적으로 사용하는 용도에 주로 사용된다 이들, .

용도에 대한 사용 요구는 점점 더 증가하고 있다 이런 필름과 다양한 포대들은 비교적.

깨끗하고 쉽게 수집되므로 재활용의 주요 대상이 된다. 그러나 덮개 필름들은 보통 햇빛

- 21 -

에 노출되어 질이 저하되기 시작하면 폐기되므로 이 때 재가공 수지는 저 품질의 필름, ,

이 높은 비율로 포함되어 생산되게 되므로 물리적 특성이 나쁠 수 있다.

플라스틱의 주요 성분(2)

플라스틱은 석유 천연가스 석탄으로부터 만들어진 단량체 를 중합하여 고, , (monomer)

분자화하고 성형한 고분자화합물이다 고분자 중합 과정에는 단량체 외에도 개시제.

촉매제 사슬이동제 유화제(initiators), (catalysts), (chain transfer agents), (emulcifing

와 용매 등이 사용될 수 있다 결과 중합된 플라스틱 고분자는 다양한 첨가물들과agents) .

혼합되어 플라스틱 제품으로 만들어진다 이 과정에서 첨가물들로는 가소제. (plasticizer),

난연제 열안정제 산화방지제 빛안정제 윤활제(flame retardants), , , , (lubricants), acid

충진scavengers, antimicrobial agents, anti-static agents, pigments, blowing agents,

제(fillters?) 등이 있다 매우 다양한 플라스틱 고분자들과 수천가지의 다양한 첨가물들.

이 존재하며 이들은 플라스틱의 제품의 화학적 조성을 매우 다양하게 만들게 된다,

(Lithner, 2011a).

분자 중합을 위한 주원료인 단량체들은 재생이 안 되는 원유나 천연가스에서 나온다.

전 세계 원유 수요의 약 가 플라스틱 생산을 위한 원료로 사용된다고 알려져 있다4%

중합 과정 이후에도 고분자 구조 내부에는 일부 단(British Plastic Federation. 2011).

량체들이 결합되지 않은 채 존재하는 것으로 알려져 있다 잔여 단량체의 함량은 고분자.

유형 중합 기술 잔여 단량체 함량을 줄이는 기술 등에 따라 달라지는데 적게는 없거나, , ,

매우 낮은 수준 에서 많게는 까지 존재 하는 것으로(100 ppm) 40,000 ppm (0.0001-4%)

보고되고 있다 이들 단량체에 대한 인체 노출이 일어날 수 있는 플라스(Lithner, 2011b).

틱 제품들로는 야채나 과일을 담는 플라스틱 박스나 음료 및 식품들의 용기 등이 있으며,

아이들의 피부와 입에 접촉할 수 있는 장난감들 그리고 고분자 재료로 만든 가구나 벽, ,

바닥재 제품들이 있다 또한 다양한 의료기구들을 통해서도 인체 노출이 일어날 수 있다. .

플라스틱 고분자에 사용되는 대부분의 단량체들은 원유나 천연가스에서 만들어진 메

탄 에틸렌 아세틸렌 프로필렌 벤젠 자일렌 부타디엔과 같은 원료 분자들로부터 만들, , , , , ,

어진다 이들은 지구 온난화와 환경오염을 일으킬 수 있으며 나프타 벤젠 부타디엔과. , , ,

같은 일부 물질들은 인체 건강과 환경에 유해한 것으로 알려져 있다 단량체 합성에 필요.

한 원료 분자들을 표 에 나타내었다< III-1-2> .

- 22 -

원료 물질 단량체

MethaneHexamethylene tetramine, Melamine, Vinyl acetate, Ethylene,

Ethylene glycol, Methyl metacrylate, Phosgene, Formaldehyde

EthyleneAcrylic acid, Vinyl chloride, Styrene, Vinyl acetate, Acrylonitrile,

Ethylene glycol

Acetylene1,3-Butadiene, Vinyl chloride, Acrylonitrile, Vinyl fluoride,

Vinyl acetate

PropyleneAcrylonitrile, Acrylic acid, epichlorohydrin, glycerol,

Methylmetacrylate, Bisphenol A, Phenol

Benzene Styrene, Adipic acid, Phenol, Bisphenol A

Xylene Dimethyl terephthalate, Terephthalic acid

Butadiene Hexamethylene diamine, Sebacic acid, Lauryl lactam, Polybutadiene

표 고분자 중합을 위한 단량체들 및 그 원료 분자들< III-1-2>

출처: Lithner, 2011c

나 첨가제( ) (additives)

플라스틱은 원료 혹은 제품의 품질 유지 및 퇴화 방지를 위해서 각종 유기 또는 무기성

첨가제가 사용되며 이들은 플라스틱의 성상을 결정하는 중요한 역할을 한다 또한 이들은.

재생과 소각 처리 시 중요한 인자가 될 수 있다 한국자원재생공사( , 1996).

가소제1) (plasticizer)

가소제는 플라스틱을 연화시켜 물성을 부드럽게 하는 첨가제이다 플라스틱 제품에 첨.

가된 가소제는 내부적 혹은 외부적 으로 존재할 수 있는데 외부적 가(internal) (external) ,

소제 분자는 고분자 사슬에 차 결합되어 있지 않아 증발 이동1 (evaporation),

추출 에 의해 빠져나올 수 있으나 내부적 가소제는 플라스틱의(migration), (extraction) ,

내재적 일부가 되어 제품 속에 남아 있다 가소제의 분자가 합성 수지 속으로 들어가면.

사슬고분자간의 인력이 약해져 연화하게 된다 또한 가소제는 일차 및 이차 유형으로 나.

뉠 수 있다 일차 가소제는 단독으로 사용되거나 가소제의 주요 성분으로 사용되며 이차. ,

가소제는 일반적으로 주요 가소제와 함께 어떤 성능 특성을 개선시키기 위해 혹은 단가

를 낮추기 위해 혼합되어 사용된다 현재 산업적으로 가소제가 가장 빈번히 사용되는 고.

분자들로는 PVC, PVB (poly vinyl butyral), PVA (poly vinyl acetate), acrylics,

그리고 가 있다 평균적cellulose melting compounds, nylon, polyamides, copolyamides .

으로 미국에서 소비되는 모든 가소제의 약 가 고분자에 사용된다 유럽의 경우80% PVC (

북미의 경우 전선용 의 경우 양의 까지 그리고 시트용의 경88%, 85%). PVC , PVC 60% ,

우 양의 정도가 사용되어진다, PVC 55% (Rahman & Brazel, 2004).

가소제는 플라스틱 제품들로부터 환경 중으로 일정한 속도로 빠져 나와서 종국적으로

생태계에 광범위하게 분포하고 있으며 인위적으로 합성된 환경 오염물질들 가운데 가장

많은 물질들 중 하나로 알려져 왔다 전지구적으로 매년 억 파운드 이상의 프탈레이. 180

- 23 -

트화합물 이 사용되고 있으며 매년 백만톤 이상이 생산되고 있다 특히(phthalats) 2 .

는 가장 흔히 사용되는 가소제로 년에 도입di-(2-ethylhexyl) phthalate, DEHP) , 1920

되어 년대 이래로 가장 광범위하게 사용되어 왔다 프탈레이트 화합물은 전세계적으1930 .

로 생산되는 가소제의 를 설명하며 프탈레이트화합물의 는 이다92% , 51% DEHP (Rahman

다음으로 많이 생산되고 사용되는 프탈레이트 화합물로는& Brazel, 2004).

diethylphthalate (DEP), dibutyl phthalate (DBP), di-iso- and di-n-butylphthalate

혹은(DiBuP, DnBuP), butyl-benzylphthalate (BBzP), di-isononylphpthalate (DINP)

가 있다di-n-octylphthalate (DNOP) .

프탈레이트 화합물은 물이나 토양 환경에서 두루 분포하지만 낮은 휘발성 때문에 공기,

중에는 거의 존재하지 않는다 실내공기에서 프탈레이트 화합물의 잠재적인 배출원은 벽.

지 벽 페인트 바닥 커버링 그리고 전기전자 장치들이다 부드러운 는 벽지로 잘 사, , , . PVC

용되는데 이들 부드러운 는 이상의 를 포함할 수 있다 건, PVC 30% phthalic acid esters .

물에서 벽과 바닥은 실내 표면의 상당한 부분을 차지한다 년대 말까지 에 주로 사. 90 PVC

용된 가소제들은 였으나 현재는 가 많이 사용되고 있다DBP, DIBP, DEHP , DINP

몇 가지 프탈레이트 화합물들 특히 는 발암성과 기형발생(Wensing et al., 2005). , DEHP

물질을 가지는 것으로 의심된다 더욱이 발달과 생식에 대한 독성 효과가 검토되고 있다. .

인산염 은 초기에 알려진 가소제들 중 하나로 화염을 지연시키는 특(Phosphates) PVC

성을 추가적으로 가지고 있다 프탈레이트나 인산염 외에도 상업적으로 많이 사용되는 일.

곱 가지 가소제 화합물군이 있다. Aliphatic dicarboxylic acid esters(adipates, azelates,

은 와 에서 좋은 가소제 특성을 나타낸다sebacates) PVC PVA . Monocarboxylic acid

도 좋은 가소제 특성을 가지며 는 가소제esters of polyols , Epoxidized fatty acid esters

및 안정제로 사용되어왔다 그 외에 와PVC . trimellitates, paraffinic sulfonic acid phenyl

와 같은esters, polyesters, chlorinated hydrocarbons, benzoate aliphatic/aromatic mono

그리고 다양한 탄성중합체 가 지난 수 년 동안 가소carboxylic acid esters, (elastomers)

제로 사용되어 왔다 다음 표 은 주요 가소제의 분류 및 가소제들이 사용된. < III-1-3>

주요 제품들을 나타낸다.

- 24 -

출처: Rahman & Brazel, 2004

난연제2) (Flame retardants; FRs)

처럼 플라스틱이 건재나 전기 코드 등에도 사용되는데 플라스틱의 불연화 난연화PVC ,

를 위해서는 첨가제를 가하는 경우와 고분자 물질 자체를 불연화시키는 방법이 있다 첨.

가제로는 주로 염소함유 화합물 프탈산계 화합물 인산계 화합물을 많이 사용하며 고분, , ,

자 불연화는 분자의 일부에 염소를 가하여 염소화폴리에틸렌을 만드는 방법이 사용된다.

브롬화난연제 는 제품의 연소를 지연시키기 위한(Brominated flame retardants; BFRs)

가소제 유형 물질의 예 제품 및 용도

PhthalatesDEHP, DIDP, DINP,

DITDP, DBP

의료용 플라스틱 부엌 바닥재, ,

비닐 벽지 와이어와 케이블, ,

장난감 호스 샤워 커튼 식품, , ,

포장재 자동차 부품,

Phosphates

Triphenyl phosphate,

tris(2-ethylhexyl

phosphate, tricresyl

phosphate, Kronitex

PVC, polyacylates, cellulose

합성 고무derivatives,

Adipates

Dibutyl adipate,

bis(2-ethylhexyl)

adipate or DEHA,

diisodecyl adipate

자동차 부품과 항공기 내장재

Azelates Bis(20ethylhexyl)azelate와 와 함께PET polyester

식품 접촉 용도 제품

SebacatesDibutyl sebacate, diotyl

sebacate

식품 접촉 의료용 그리고,

의약품 플라스틱 제품

Epoxidized fatty acid

esters

Butylepoxystearate,

cyclohexyl

epoxystearate

및 활용PVC PVC copolymer

제품

Benzoates Benzoplast, Benzoflex

비닐 바닥재 접착제, PVA ,

캐스터블과 씰란트 라텍스PU ,

코킹제 코팅 제품 잉크, , ,

Polyesters/Polymeric

p l a s t i c i z e r s ( M W

850-3500)

Poly(1,3 butyleneglycol

adipate),

poly(ethyleneglycol)

PEG, Ademex, Paraplex

PVC, cellulose acetate

와butyrate, cellulose nitrate

함께 잘 사용됨 필름 시트. , ,

바닥재 케이블 절연과 피복,

Trimellitates

Trioctyl

trimellite(TOTM), octyl

dibenzyl trimellitate

관 혈액 보관백 혈액PVC , ,

투석 관 도관 카테터, ( )

Sulfonic acid esters

and sulfamides

n-Butyl

benzenesulfonamide,

toluenesulfamide

는 에sulfonic acid esters PVC ,

는 에sulfonamides cellulose

사용됨

표 주요 가소제의 분류와 가소제를 포함하고 있는 합성수지 제품들< III-1-3>

- 25 -

고분자 첨가제로 매우 많이 사용되고 있다 또한 화학물질들이나. organohalogen

그리고 질소 함유 화합물들과 무기 화합물들을 포함한 새로운organophosphate esters,

화합물들이 난연제로 개발되어 있다 난연제들은 크게 반응성 난연제 와. (reactive FRs)

첨가성 난연제 로 나뉘는데 반응성 난연제는 고분자 에(additive FRs) , matrix 공유결합을

형성하여 고분자 의 일부가 되며 첨가성 난연제는 화학적 결합을 형성하지 않아서matrix ,

제품으로부터 수명 기간 동안 용출되어 나오기 쉽다. Polybrominated diphenyl ethers

그리고(PBDEs), Polybrominated biphenyls (PBBs), hexa bromocyclododecane

는 대표적인 첨가성 난연제들이다 는 첨가(HBCDD) . Tetrabromobisphenol A (TBBPA)

성 혹은 반응성 난연제로 모두 사용될 수 있다. Pr Organophosphate compounds (POC)

도 또한 난연제로 사용되어왔다 와 같은 무기 화합물들도 화염. Antimony oxide (Sb2O3)

지연 효과를 촉진시키는 추가적인 효과 때문에 와BFRs organophosphate or 와 함께FRs

잘 사용된다 는 상업적으로 형태로 생산된다. PBDEs pentaPBDE, octaPBDE, decaPBDE .

이론적으로 는 개의 이성질체가 형성될 수 있다 수요는 년 기준PBDE 209 . PBDEs 1999

전지구적으로 톤으로 추산되었으며 여기서 가70,000 metric penta-, octa-, decaPBDE

각각 를 차지하였다13, 6, 81% (Bromine Science and Environmental Forum, 2000).

열안정제3)

보통 플라스틱은 압출이나 사출성형 칼렌더링 등의 가공을 거치는 동안 열에 의해 분,

해되거나 변질되기가 쉽다 또 사용이나 보관 중에 분해되어 착색 변질하는 경우도 있을.

수 있다 특히 는 가열하면 의 염소가 절단되어 염산이 발생되고 일단 염. PVC side chain

산이 발생하면 이것이 촉매로 작용하여 분해가 촉진되어 분해반응이 연쇄적으로 일어나

게 된다 그러므로 이를 방지하기 위해 거의 모든 플라스틱에 열안정제가 첨가되는데 열.

안정제는 대개 금속원소가 함유된 유기화합물로 현재 많이 사용되고 있는 열안정제로는,

스테아르산납 라우르산카드늄 리시놀레인산바륨 등의 유기산의 중금속염이나 알칼리토, ,

금속염 등으로 독성이 있어 재활용 시 주의가 요구된다.

산화방지제4)

플라스틱 성형품도 유기화합물이므로 식품 같은 것들보다는 더디지만 역시 공기 중의

산소와 반응하면 산화되어 분해된다 플라스틱에 공기 중의 산소가 작용하면 수소가 유리.

되어 유리 라디칼이 발생된다 이 유리 라디칼이 다시 공기 중의 산소와 반응하여 과산화.

물 라디칼이 발생되고 이것이 다른 플라스틱에 작용하면 다시 유리 라디칼과 하이드로

퍼옥사이드를 생성하여 이 연쇄반응이 반복되어진다 플라스틱의 산화방지제로는 알킬페.

닐류 아민류 퀴논류 등이 사용되어지고 있다, , .

- 26 -

자외선 흡수제5)

플라스틱 성형품은 자외선에 의한 광열화 작용으로 분해되어지므로 자외선 흡수제를

사용한다 자외선 흡수제는 의 유해한 자외선을 흡수하여 열로 변환시키는. 300 400 nm∼

것인데 주로 살리실산에스테르 벤젠산에스테르 등이 사용되어진다, .

충전제6)

충전제는 처럼 성형품의 강도 외관 등의 물성을 개량하기 위해서 그리고 증량하FRP , ,

여 원가를 줄이려는 의 목적으로 첨가한다 일반적으로 목분 셀룰로오스 유리 섬builder . , ,

유 등이 많이 사용되어지고 있으나 열가소성수지의 경우에는 충전제를 첨가하면 기계강

도가 저하되기 때문에 섬유질 이외에는 많이 첨가하지 않는다.

착색제7)

착색을 위하여 안료 및 염료가 사용된다 안료로는 카본 블랙 티탄 화이트 크롬 옐로. , ,

등이 쓰이고 있고 염료에는 오일 옐로 오일 블루 오일 레드 같은 유용성 염료가 많이, , ,

사용된다.

발포제8)

발포제는 우레탄폼 발포폴리스티렌 발포폴리에티렌 스폰지 등의 플라스틱 내에서 발, , ,

포를 형성하여 충격 등을 완화시킬 목적으로 사용된다 사용되는 성분으로는. CFCl12

(CF2Cl2), FC11 (CFCl3) 등이 있다. 화학식 확인할 것( )

윤활제9)

윤활제는 제조공정을 촉진하기 위해 사용된다 주로 알킬아민 실리콘유 금속. HDPE, , ,

비누 등이 사용된다(zinc stearate) .

대전방지제는 플라스틱 제품의 가공 시 발생하는 정전기를 억제하고 이로 인한 위험을

방지하기 위하여 사용되며 아민 차 암모늄 등이 사용된다4 .

기타 첨가물11)

그 외 첨가물로는 플라스틱의 성상과 물성에 따라 이형제 블로킹 방지제 분( ), ,離型劑

해 촉진제 등이 사용되어지기도 한다.

- 27 -

플라스틱 제품의 생애주기(3)

플라스틱은 화학적 구조와 특성 적용 분야가 매우 다양하며 생활 속에서 환경 중에 두, ,

루 분포하고 있다 플라스틱의 생산을 위해서는 많은 양의 화학물질들이 사용되는데 이. ,

들 화학물질들의 일부는 인체와 환경에 유해한 것으로 알려져 있다 이들은 플라스틱 제.

품의 전생애 주기 동안 환경 중으로 배출될 수 있다 플라스틱 제품의 전생애(life cycle) .

주기 는 생산 사용 처리의 크게 세 단계로 나눌 수 있다(life cycle) , , (Lithner, 2011b).

가 생산 단계( ) (production phase)

생산 단계는 플라스틱 제품이 생산되기까지의 단계를 말한다 현재 플라스틱의 재료는.

대부분 석유와 천연가스로부터 만들어진다 이들 원료 물질들로부터 단량체. (monomers)

가 생산되고 단량체의 중합을 통해 고분자가 생산되며 다양한 고분자첨가제들,

이 혼합되어 플라스틱 제품이 생산되게 된다(additives) .

나 사용 단계( ) (use phase)

생산된 플라스틱 제품이 시장에서 판매되어 소비자에 의해 폐기되기 전까지의 기간이

사용 단계에 해당된다 플라스틱 제품의 소비는 곧 폐기물의 발생으로 이어지게 되는데. ,

폐플라스틱의 경우 많은 양의 잔류성 폐기물이 만들어지게 된다, .

다 처리 단계( ) (end-of-life phase)

플라스틱 제품이 버려진 다음에는 재사용 혹은 재활용되거나 그렇지 않으면 매립 및 소

각 분해되게 된다 여기서 재활용으로는 소재 재활용 또는 기계적 재활, . (material recycle(

용 이라고도 함 화학적 재활용 에너지 회수(mechanical recycle) )), (chemical recycle),

등의 방법이 있다(energy recovery) .

인체 및 환경 영향(4)

플라스틱은 그 자체로 독성 물질은 아니지만 플라스틱 제품 속에는 고분자 사슬로 결,

합되지 않은 잔여 단량체와 중합을 위해 첨가된 화학 물질들 그리고 분해 산물들이 있을,

수 있으며 여기에는 독성을 가진 물질들이 포함되어 있을 수 있다 이들 물질들은 플라스.

틱 제품의 생애 주기 동안 외부 환경으로 빠져나와 인체와 생태계 노출이 일(life cycle)

어날 수 있다 플라스틱 제품들로부터 화학물질의 배출의 크기와 형태는 많은 인자들에.

의해 제어된다 예를 들면 화학물질들의 함량 고분자 매트릭스의 투과성 고분자 물질. , , ,

간 기공의 크기 이동 화학물질의 크기 이동 화학물질과 주변 매체의 소수성 등이 있다, , .

고분자와 이들 제품의 생애 주기 동안 배출된 물질들의 환경 거동 특성도 인체와 환경에

의 노출에 영향을 미치게 된다 이들 물질들의 물리화학적 특성들. (끓는점 증기압 수용, ,

해도 옥탄올 물 분배계수 등 을 이용하여 환경 거동 특성과 생물 축적성이 예측될 수도, - )

있다 플라스틱 제품에서 배출되어 인체 및 환경에 악영향을 미칠 수 있(Lithner, 2011b).

- 28 -

는 화학물질들을 플라스틱 제품에 포함되는 주요 성분별로 살펴보면 다음과 같다.

가 단량체( )

는 플라스틱의 유해도 우선순위를 예측한 결과 돌연변이성이나 발암성으로 분Lithner

류된 단량체 들로 구성된 고분자 플라스틱이 가장 유해한 것으로 분류되어 플(monomer) ,

라스틱의 위해성을 판단하는 데에 있어서 단량체의 유해성을 결정하는 가장 중요한 인자

라고 주장하였다(2011a). Lithner의 예측 결과에서는 polyurethane, polyacrylonitriles?,

PVC, epoxy resins, styrenics? 의 고분자 화합물군이copolymers (ABS, SAN & HIPS)

가장 유해도가 높은 것으로 예측되었다 이들 고분자는 전지구적으로 생산량 또한 매우.

높아서 환경 중으로 배출되거나 인체에 노출될 가능성도 높다.

나 첨가제( )

많은 첨가제 들이 인체 건강과 환경에 유해하다 일부 물질들은 특히 유해한(additives) .

데 예를 들면 점화를 지연시키고 화제 방지에 사용되는 브롬화 난연제 를 유연하게, , PVC

만들기 위해 사용되는 몇몇 프탈레이트 가소제 공정 동안 의 분해를 방지하기 위해, PVC

사용되는 납 열안정제가 있다 몇 가지 브롬화 난연제는 지속성이 강하고 생물축적성과.

독성이 매우 강하며 스톡홀름 협약에서 물질 목록에 올라 있다 프탈레이트 가소제POPs .

가운데에서도 가장 유해한 것으로 가 있는데 이들은 생식 독성물질로BBP, DEHP, DBP ,

분류되어 있다 는 또한 수생생물에 장기간 지속적인 영향을 미치는 것으로 알려져. BBP

있으며 매우 독성이 강하다 또한 와 를 포함한 이들 프탈레이트 화합물들은. DEP DCHP

내분비계 장애물질로 분류되어 있다 열안정제로 사용되는 납 화합물들은 생식 독성물질.

로 분류되어 있는데 수생환경에서 장기간 잔류하여 매우 독성이 강하며 조직 손상을 일,

으킬 수 있다.

다 분해산물( )

대부분의 플라스틱 유형이 미생물에 의한 생물분해가 잘되지 않는데 특히 와 가, PE PP

그렇다 의 경우 실험실 조건에서 연간 의 탄소만이 생물분해되는 것으로 보고되. PP 0.1%

었다 그러나 플라스틱이 산소나 빛 열 이온 가수분해. , , , , CO, SO2 오존에 의해서는, NO,

보다 쉽게 분해될 수 있다 이로 인해 플라스틱은 부스러지고 조각이 되며 분해 산물들. , ,

이 플라스틱 외부로 방출 된다 특히 산소나 빛에 의해 분해될 때 형성(Lithner, 2011b). , ,

된 분해 산물들이 플라스틱 내부에 존재하고 있을 수 있는데 이런 특성은 고분자 유형에,

따라 달라진다 또한 분해 산물들의 배출 형태와 양은 분해 기작 중합 과정에서 불순물. ,

의 존재 그리고 온도나 산소와 같은 주변 인자들에 의해 영향을 받을 수 있다 열적 분해, .

과정 동안에는 질소를 포함하는 플라스틱들 예를 들어( , nylons, polyacrylonitriles,

은 시안화수소를 배출하고 처럼 염소를 포함하는 물질들은 염화수소polyurethanes) , PVC

를 배출하고 불소를 포함하는 고분자들 예를 들면 은, ( , polyvinylidene fluoride, PTFE)

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기작을 통해 불소화수소를 배출한다 에 의해 탈중합할 수chain stripping . Chain scission

있는 고분자에는 polymethyl metacrylate, polytetrafluoroethylene, polyoxymethylene

이 포함되는데 이들은 초기 단량체로 완전히 탈중합할 수 있다 또한, . polystyrene,

예를 들면 와 그리고 은 원래의polyesters( , PET polycarbonate), nylons, polyurethanes

단량체로 어느 정도 탈중합할 수 있다 모든 플라스틱 고분자 유형의 제품들이 연소되는.

동안에는 일산화탄소와 이산화탄소가 배출된다 주요 고분자 유형별로 유해화학물질의.

배출 특성을 살펴보면 다음과 같다.

1) PET

의 가 에틸렌글리콜 과 의PET 70% (ethylene glycol) terephthalic acid step-growth

반응으로 형성된다 아연이나 망간 와 같은 산화polycondensation . , antimony(III) oxide

제가 촉매제로 흔히 사용된다 주로 병 을 만드는 데에 사용된다. (bottle) .

에틸렌글리콜은 삼켰을 때에만 유해하나 전구체인 는 발암 및 돌연변이, ethylene oxide

성 물질로 알려져 있다 촉매체인 는 수생태계에 단기적 장기적 독성 영향을. zinc oxide ,

미친다 는 발암성 물질이며 는 병으로부터 병 내부에 담긴. Antimony trioxide antimony

수용액 물 로 이동하는 것으로 알려져 있다 또 다른 이동 산물로는 가 있는( ) . acetaldehyde

데 제조 공정 동안 고온에서 형성되며 발암성 물질이다 생수병으로 이 광범위하게, . PET

사용되므로 플라스틱으로부터 내용물로 이동 가능 물질들의 위해성이 평가되어야 한다.

2) PE (LDPE, HDPE)

는 에틸렌 으로부터 만들어지는 고분자이다 는 고압 고온에서PE (ethylene) . LDPE ,

는 저압에서 에틸렌 기체의 자유라디칼 중합으로 생산된다 중합은HDPE . benzoyl

peroxide, di-tert-butyl peroxide, octadodecarbonyl peroixide? 혹은 와azo compound

같은 에 의해 개시된다 예를 들면 과peroxide . Chain transfer agents( , iso-butene

가 첨가될 수 있다 는 필름 압축성형코팅 접착제 종이 케이블선 파propylene) . LDPE , , , , ,

이프와 도관을 만드는 데에 많이 사용된다 는 파이프와 파이프 조립 유류 저장고. HDPE , ,

케이블 절연 부식 저항성 벽지 방사선차폐 그릇 양동이 식품 병, , (radiation shielding), , , ,

용기 식품 포장 재료 캐리어 가방 가정용품과 부엌용품 장난감 보철장치 임플란트 등, , , , ( )

으로 매우 다양하게 활용된다.

에틸렌 단량체는 독성이 없으나 나른하거나 현기증을 일으킬 수 있으며 인(ethylene)

화성이 강한 기체이다 개시제로 이 사용될 수 있으나 이보다 덜 유해. dibenzoyl peroxide

한 물질들도 사용된다 폴리에틸렌은 산화와 광분해에 모두 민감해서 항산화peroxides .

제 와 광안정제(phenols, amines, phosphates) (Hindered Amine Light Stabilisers;

가 필요하다 는 쉽게 증발하고 를 가지며 유해한 아HALS) . HALS extraction resistance ,

민류 화합물 의 배출과 이동의 원인이 될 수 있다(amines) .

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3) PS

생산된 스티렌 단량체의 가 폴리스티렌 을 만드는 데에 사용되고(styrene) 50% (PS) ,

는 탄성중합체 열경화성 수지 및 고분자 분산에 의해 사용되며20% (elastomers), , 15%

는 와 에 그리고 는 에 사용된다고 알려져ABS SAN copolymer , 10% EPS(expanded PS)

있다 폴리스티렌은 스티렌의 자유라디칼 첨가 중합반응을 통해 주로(Lithner, 2011c).

생산된다 일반적으로 용매로는 에틸벤젠 을 많이 사용한다 중합반응은. (2~30%) .

나 화합물 혹은 열에 의peroxides(e.g. benzoil peroxide) azo (e.g. azoisobutyrolnitrile),

해 시작된다 안정제와 개시제가 사용된다 병뚜껑 작은 항아리 용기 박스 제품 등의 포. . , , ,

장재로 가장 많이 활용된다.

스티렌 단량체는 흡입되는 경우에 유해하다고 분류되며 눈과 피부 자극을 일(styrene)

으킬 수 있고 가연성 액체와 증기를 만들 수 있다 스티렌은 유럽에서 내분비 교란물질, .

우선순위 목록에 포함되어 있으며 인체 영향이 입증되어 있고 노출 위험이 있어 카테고,

리 로 분류된다 스티렌 생산 시 벤젠이 원료 물질로 사용되며 가 부산1 . , propylene oxide

물로 형성되는데 이 물질들은 모두 발암 및 돌연변이를 일으키는 물질로 분류된다 스티, .

렌을 포함하는 고분자들은 보다 유해한 것으로 평가되는데 개시제인 는, benzoil peroxide

피부에 자극을 줄 수 있고 는 피부와 호흡기에 자극을 줄 수 있다potassium persulfate .

4) ABS (Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) terepolymer)

는 과 함께 과 의 중합으로 만들어진다 중합반ABS butadiene styrene acrylonitrile graft .

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