간행물등록번호

2011-10

환경기술 기술동향보고서

녹색화학을 한 해성 평가

랫폼 기술

- i -

목 차

I. 녹색화학을 적용한 유해물질 배출 저감 기술 개발

제1장 기술의 개요 ··························································································································3

제2장 기술연구개발 동향 ···············································································································11

제3장 산업체 동향 ··························································································································25

제4장 기술의 시장동향 ···················································································································27

제5장 파급효과 및 전망 ·················································································································29

제6장 참고문헌 ·······························································································································33

II. 유해화학물질 평가 플랫폼 기반 구축

ḭ. POPs 35

제1장 기술의 개요 ························································································································37

제2장 기술연구개발 동향 ···············································································································47

제3장 산업체 동향 ··························································································································54

제4장 기술의 시장동향 ···················································································································56

제5장 파급효과 및 전망 ·················································································································58

제6장 참고문헌 ·······························································································································60

ḭḭ. 수은 및 중금속 61

제1장 기술의 개요 ························································································································63

제2장 기술연구개발 동향 ···············································································································70

제3장 산업체 동향 ··························································································································75

제4장 기술의 시장동향 ···················································································································78

제5장 파급효과 및 전망 ·················································································································81

제6장 참고문헌 ·······························································································································83

- ii -

ḭḭḭ. 나노 85

제1장 기술의 개요 ························································································································87

제2장 기술연구개발 동향 ···············································································································95

제3장 산업체 동향 ························································································································101

제4장 기술의 시장동향 ·················································································································103

제5장 파급효과 및 전망 ···············································································································106

제6장 참고문헌 ·····························································································································108

부록 109

- iii -

표 목 차

<표 1> 녹색화학을 적용한 유해물질 배출저감 기술의 분류 ····················································· 5

<표 2> 녹색화학 관련 국내제도 및 연구 분야 ······································································· 10

<표 3> 미국의 녹색화학상 수상 분야별 기술개발 현황 ·························································· 11

<표 4> 미국의 녹색화학상 기술분야별 주요 시행효과 ···························································· 12

<표 5> 일본의 GSC상에 의한 기술개발동향 ·········································································· 13

<표 6> 일본 GSCN의 녹색화학 중장기 로드맵의 기술도출 주요 내용 ··································· 14

<표 7> 유럽 SusChem이 제시하고 있는 기술개발분야 ·························································· 16

<표 8> 미국의 GCES 모듈의 종류와 내용 ············································································ 20

<표 9> 청정생산 기술개발사업의 기술개발분야 ······································································ 23

<표 10> 외국 녹색화학 수상자 분석결과 수상자 분포 ··························································· 25

<표 11> Global Chemical Shipments by Country (billions dollars) ······································· 27

<표 12> 녹색화학 배출저감 기술분야 시장규모 추정액 ·························································· 28

<표 13> POPs의 구분 ·········································································································· 37

<표 14> POPs의 특성 ·········································································································· 38

<표 15> 화학물질관련 국제기구 ···························································································· 42

<표 16> POPs 관리를 위한 각 부처의 업무영역 ··································································· 44

<표 17> 신규 POPs 목록 및 규제내용 ·················································································· 45

<표 18> 위해성 평가 기법 ···································································································· 48

<표 19> 환경독성유전체학 관련 대표적인 기술동향 ······························································· 49

<표 20> 기존화학물질 안전성 평가 ······················································································· 52

<표 21> 국내 시험 분석시장 현황 ························································································· 57

<표 22> 응용분야별 예상시장 ································································································ 57

<표 23> 미국의 수은, 카드뮴의 배출기준 ············································································ 67

<표 24> WI38 Cell에서 카드뮴 처리에 의해 50% 이상 증가된 유전자 ·································· 72

<표 25> 폐수의 성분 ············································································································· 73

<표 26> EU에서 생산품 제조로부터의 카드뮴 방출 (tonnes/year) ·········································· 75

<표 27> 나노물질 및 나노기술 적용 제품의 세계 시장 규모

(Lux Research, 2010) ··························································································· 104

- iv -

그 림 목 차

<그림 1> 미국의 대체물질 평가과정 ······················································································ 18

<그림 2> 미국 GCES와 SMART Module ·············································································· 19

<그림 3> 일본의 i-Messe 평가기법 ······················································································· 20

<그림 4> 국내 산업체가 보유한 녹색화학기술 분야 ······························································· 26

<그림 5> 녹색화학 기술개발 로드맵 작성 체계 ······································································ 31

<그림 6> 중금속 노출에 따른 인체 위해성 평가의 필요성 ····················································· 64

<그림 8> 중금속 위해성 평가의 국외 정책 동향 ···································································· 68

<그림 9> 중금속 위해성 평가의 국내 정책 동향 ···································································· 70

<그림 10> CALUX sample 분석 방법 ··················································································· 76

<그림 11> 수은과 유기수은 측정을 위한 GC-AFS방식의 NOMA1000 모식도 ························ 77

<그림 12> 1990년과 1993년의 카드뮴 생산 (왼쪽)과 1980-1993년도 사이

western world에서 카드뮴 생산 추이 (오른쪽) ······················································ 78

<그림 13> 카드뮴, 니켈 전지의 국내 시장규모 ······································································ 79

<그림 14> 유독성 금속물질의 오염 입지 처리 방법 및 비용절감의 필요성 ···························· 80

<그림 15> 중금속 위해성 평가의 기대 및 파급효과 ······························································· 81

<그림 16> 위해성 평가/위해성 관리 체계 ·············································································· 88

<그림 17> 나노물질의 유해도 결정과 위해성 평가의 개념 ····················································· 90

<그림 18> 제조 나노물질의 위해성 평가 전략 ······································································· 91

<그림 19> 나노물질의 영향과 biokinetics ·············································································· 98

<그림 20> 나노물질 노출에 따른 위해성 연구 논문 편수 (*2010년 논문 편수는

8월까지의 출판분 기준, Lux Research). ······························································· 98

<그림 21> EHS 관련 논문의 주요 연구 대상 나노물질

(2010년 기준, Lux Research) ·············································································· 99

<그림 22> EHS 관련 논문의 나노물질 노출경로에 따른 주요 연구 분야

(2009년 출판 논문 기준, Lux Research) ······························································ 99

<그림 23> 나노물질의 활용과 관련된 산업체 분야 ······························································ 101

<그림 24> 나노물질 위해성 평가를 위한 “Open Risk-Management Model" ······················ 102

<그림 25> 주요기관의 세계 나노기술시장 전망 ··································································· 103

<그림 26> 2015년 나노기술 관련 분야 예측 ······································································· 104

<그림 27> 나노물질 시장점유율 및 생산량 변화 예측 (Lux Research, 2010) ······················ 105

<그림 28> 제조 나노물질의 위해성 평가 전략 ····································································· 107

- 1 -

I. 녹색화학을 적용한 유해물질 배출저감

기술개발

- 3 -

제1장 기술의 개요

제1절 기술의 정의

녹색화학(Green Chemistry)은 학문적으로 “화학제품을 설계, 제조, 활용하는데 있어서 유해

물질의 사용 또는 생성을 줄이거나 제거해야 하는 12가 원칙을 적용하는 것”이라고 정의1)하고

있으며, 그 12가지 원칙으로 폐기물발생 최소화, 합성공정 효율 최대화, 덜 유해한 화학물질

사용 합성방법 적용, 독성이 적은 화학물질 개발, 용매 등 보조제 사용 최소화, 에너지 사용

최소화, 재생 가능한 원료사용 최대화, 유도체 사용 최소화, 선택성 높은 촉매 사용, 기능 종료

시 무해한 물질로 분해, 유해물질 생성방지 실시간 모니터링, 사고 가능성 낮은 물질 선택을

제시하고 있다.

OECD는 Sustainable Chemistry로 표현하고 “에너지 효율적, 효과적 측면에서의 녹색화학을

달성하기 위해서는 원료의 생산 및 제품의 생산과정에서의 불필요한 낭비와 폐기물로서 버려지

는 양을 최소화하는 것”으로 정의2)하고 있다.

또한 미국 EPA는 “안전하고 친환경적인 공정 및 제품의 설계ㆍ생산ㆍ사용을 위한 방법으로

화학물질의 전생애에 걸쳐 원료 또는 생산과정에서부터 원천적으로 원료물질로 사용되는 화학

물질의 유해성을 저감 또는 제거하는 방법의 활용”으로 정의3)하고 있다.

이들을 종합하면 녹색화학이란 화학물질의 유해성․위해성 평가를 통해 무독성 또는 저독성

화학물질의 개발 및 이용을 촉진하고, 친환경정인 공정관리를 통해 유해화학물질의 생성 및 배

출을 최소화하는 것으로 정의할 수 있다.

즉, 인간의 건강과 환경에 유해한 물질의 이용과 발생 저감측면에서는 제품의 설계에서 폐기

에 이르는 전 단계에서 유해물질의 생성과 배출을 최소화하는 것을 말한다.

따라서 “녹색화학을 적용한 유해화학 배출저감 기술”이란 화학물질을 이용함에 있어 환경과

인간의 건강에 해가 없도록 화학물질의 전과정에 걸쳐 유해성을 저감시키는 기술로 정의할 수

있으며, 이는 제품의 생산 또는 제조과정에서는 녹색화학 개념을 적용하여 유해성을 저감 시키

고 그 과정에서 발생할 수 있는 배출을 원천적으로 차단하거나 관리하여 저감할 수 있는 기술

을 의미한다.

기존의 사후처리 또는 생산관리 기술과는 달리 녹색화학의 정의에 충실하게 원천적으로 유

해성을 차단하거나 저감하는 체계적인 접근을 통해서 그 목적을 달성할 수 있는 특성을 지니

1) Paul T. Anastas & John C. Warner, 1988, University of Massachusetts Boston

2) Sustainable Chemistry Brochure, 2004, OECD

3) http://www.epa.gov/greenchemistry/index.html, US EPA

- 4 -

며, 화학물질 및 화학제품의 안전성을 요구하는 국제적 화학물질 규제에 대응하기 위해 녹색화

학 개념을 적용한 화학물질 유해성․위해성 관리방안 마련과 유해화학물질 배출저감 노력이 필

요한 상황이다.

제2절 기술의 분류

녹색화학을 적용한 유해물질 배출저감 기술은 유해화학물질 배출 사전차단, 화학물질 전생

애 관리를 통한 배출저감, 녹색화학 평가 및 확산 등 그 분야가 다양하다.

미국, 일본 등이 녹색화학을 적용한 화학물질관리 정책을 강화하고, 국제적으로 REACH 등

화학물질 관련 규제를 강화하고 있는 상황에서, 글로벌 녹색화학 추세에 적극적으로 대응하는

것은 국내 화학산업의 경쟁력 강화에 필수적 요소로 등장하게 되었다.

이를 위해서는 국내 화학산업계로서도 녹색화학 개념을 적용하여 유해화학물질을 대체하거나

안전하게 관리하도록 함으로써 화학물질 규제에 대응하고 나아가 인체 및 환경에 유익하며 산

업전반에 확대될 수 있도록 해야 하며, 이러한 목적 달성을 위한 녹색 화학 적용 유해물질 배

출저감 기술은 크게 아래의 세 가지로 분류할 수 있다.

○ 유해물질 환경배출 사전차단기술

- 녹색화학 기술을 활용하여 유해화학물질의 배출원을 사전에 차단하는 기술로서 유해

성이 높은 물질을 저독성 또는 무독성 물질로 대체하는 기술

- 대체합성경로 기술, 대체반응조건 기술로서 에너지 및 자원의 사용 저감, 반응효율 향

상을 통한 미반응 유해물질 최소화 기술 등

○ 유해물질 전생애관리를 통한 배출저감기술

- 저독성 또는 무독성물질로 대체가 어려운 유해물질의 Life cycle을 추적하는 기술 및

이를 통한 유해물질의 환경배출을 저감하는 기술

- 물질대체가 어려운 NPL물질을 적정하게 관리하여 위해를 최소화하는 기술

○ 녹색화학 적용평가 및 지원 기술

- 녹색화학 해당여부 및 수준을 평가하는 기술 및 이를 전 산업분야로 확산하는 기법

- 일반국민이 사용하는 화학제품의 안전성정보를 파악하여 녹색화학 기술 적용 유인

- 5 -

분 야 세부기술

유해물질 환경배출사전차단기술

- CMR물질, NPL물질, 고위험 화학물질 대체기술

- 대체합성경로 기술

- 대체반응조건 기술

유해물질 전생애관리를 통한 배출저감기술

- 유해화학물질 전생애 추적기술

- TRI대상물질, 비산배출원 배출저감기술

- 유해성 공정부산물 저감기술

- NPL물질 관리기술

녹색화학 적용 평가 및 지원 기술

- 녹색화학 평가기술

- 녹색화학적용 우수사례 확산기법

- 생활화학제품 안전성정보 제공시스템구축

<표 1> 녹색화학을 용한 유해물질 배출 감 기술의 분류

제3절 관련 정책 동향

1. 국외 정책 동향

(1) OECD

OECD는 회원국이 녹색화학 프로그램을 구축하고 이해당사자가 이를 수행할 수 있도록 도와

주는 역할을 하고 있다. OECD는 녹색화학을 촉진하고 이행하는데 있어서 주요 당사자로 정부,

학계, 산업계 및 NGOs를 들고 각각의 역할을 부여하고 있다. ①정부(Government)는 녹색화학

R&D를 위한 프로그램 구축과 재원 확보, 산업계를 위한 정보제공 및 녹색화학의 중요성과 이

익에 관하여 일반대중을 대상으로 교육, ②학계(Academia)는 인체건강과 환경에 대한 화학기술

의 영향 평가, 생산공정 및 제품에 적용할 수 있는 실용적이고 최첨단의 연구개발에 참여, 녹

색화학의 중요성에 관하여 학생 뿐 아니라 산업계의 기술자․관리자․작업자에 대한 교육과 훈련,

③산업계(Industry)는 인체건강 및 환경에 친화적인 제품의 설계․개발․생산, 제조공정과 제품의

지속적 개선, 사람 및 환경에 대한 영향과 관련한 제품의 정보를 사회에 제공, ④NGOs는 녹색

화학에 관한 연구와 결과 및 그 결과가 사회적 목표와 어떻게 관련되어 지는지에 대한 정보의

전파, 녹색화학 연구개발의 평가를 위한 국제적 표준화를 위한 기준 제정, 과학기술계와 일반

국민 사이의 의사소통 역할 등 각 이해당사자는 이상과 같은 역할을 통하여 녹색화학을 촉진

시킬 수 있다고 권고하고 있으며, 녹색화학의 주요 기술분야를 크게 세 분야로 나누어 다양한

활동을 추진하고 있다.

첫째, 대체합성을 이용하는 분야로서, 재생가능성이 있고 인체 및 환경에 대한 독성이 상대적

으로 적은 대체물질 사용, 덜 유해하고 촉매작용이 가능한 시약 이용, 효율 및 선별을 위해 생

합성, 생촉매 작용, 생명공학에 기초한 화학물질 변환을 이용하는 것이다.

- 6 -

둘째, 대체촉매 및 반응조건을 이용하는 분야로서, 환경에 대한 잠재적 위해성을 저감할 수 있

는 용매를 디자인 및 이용, 생산된 물질의 선별성을 증가시키고 분리공정의 dematerialization

이 가능한 반응조건을 디자인하는 것, 투입에너지 요구량과 과도한 에너지 이용에 따른 환경적

영향을 저감시키는 방향으로 화학물질 변환을 디자인하는 것이다.

셋째, 안전한 화학물질을 디자인하는 분야로서, 독성원리를 통합하는 분자구조를 디자인하는

것, 생물 및 생태계에 대한 독성을 최소화하는 활동기작 등을 이용하는 것이다.

(2) 미국

화학물질 관리는 1976년에 제정된 유해물질관리법(TSCA)과 1990년에 제정된 오염방지법

(PPA)에 의한 화학물질의 위해성 관리가 중심으로서, TSCA는 유해물질 생산과 미국으로의 수

입을 규제하는 법률로, 신규 화학물질 등록 제도와 기존 화학물질의 리스크 평가를 포함하고

있으며, HPV Challenge Program을 통하여 대량생산 화학물질에 대한 안전성 정보를 수집해

오고 있다.

2005년과 2008년에는 Kid-safe chemicals Act 발의를 통해 2020년까지 모든 물질에 대한 안

전기준 결정 및 산업체에 안전성 입증 책임 부여하고자 시도하였으나 법제정에는 이르지 못하

였으며 또한, 화학물질 위해평 평가를 위해 “오믹스(Omics) T/F 백서”를 발간하는 등 신규화학

물질에 적용되는 대체 실험기법 개발 추진해 오고 있다.

최근(2010.4월) Lautenberg 상원의원에 의에 발의된 TSCA법 개정안에는 안전한 대체물질 및

녹색화학을 위하여 EPA로 하여금 법시행 후 1년 이내에 더 안전한 대체물질 프로그램 마련,

미국 여러 지역에 'Green Chemistry and Engineering Center' 설치, 녹색화학 관련 교육 및 훈

련프로그램 시행‘을 요구하고 있다.

미국 EPA의 대표적 녹색화학프로그램으로 『The Presidential Green Chemistry Challenge』,

『Green Chemistry Education』등이 있으며, 녹색화학 연구․개발(R&D) 사업으로서 EPA의 『소

규모사업장 혁신 연구』4)프로그램과 EPA와 NSF5)의 『지속가능한 기술연구』6)프로그램이 있다.

○『Presidential Green Chemistry Challenge』프로그램

- EPA의 대표적 연구활성화 사업으로서 ‘96년부터 시행하고 있으며 5개 분야 즉, 학술

분야(Academic Award), 소규모 사업장분야(Small Business Award)7), 대체합성경로분

야(Greener Synthetic Pathways Award), 대체용매/반응조건분야(Greener Reaction

Conditions Award), 안전한 화학물질 디자인분야(Designing Greener Chemicals

Award)에서 연구 성과가 뛰어난 사업에 대하여 시상을 하는 프로그램이다. 이 프로

4) Small Business Innovation Research, SBIR

5) National Science Foundation, 국립과학재단

6) Sustainable Technologies Research

7) 소규모사업장이란 연간 국내외 매액이 4천만$ 이하인 사업장을 말함

- 7 -

그램은 모든 개인, 집단, 학계를 포함한 영리 또는 비영리 조직, 정부, 산업계를 통하

여 녹색화학기술의 기술적 이익뿐만 아니라 인체 건강과 환경적 이익이 있는 것으로

평가되는 추천을 받아 후보자를 선정하고, 미국화학협회(American Chemical Society)

가 소집한 독립적 기술전문가 심사단에 의해 수상자를 선정한다.

- 수상자에게는 연구보조금을 지원하는데 매년 평균 12만불 정도로 3년간 지급되며, 지

금까지 총 1천만불의 연구보조금이 지급되었다. 수상제도 운영에 소요되는 자금은 동

프로그램을 지지하며 자발적으로 참여한 정부(U.S. Department of Energy), 대학(The

University of Alabama), 연구기관, 화학협회, 개별기업 등 17개 기관과 Funding

partner를 구성하여 조성하고 있다.

○『Green Chemistry Education』프로그램

- 녹색화학을 위한 화학제품과 공정 설계를 효과적으로 체계화하기 위해서는 먼저 화학

교육 시스템이 체계화되어야 한다. 화학자들이 대학이나 대학원에서 녹색화학에 관한

교육을 받아야만 녹색화학의 실행이 확산되기 때문이다. EPA는 이러한 목적을 달성하

기 위하여 교재의 개발을 포함하여 산업체의 화학전문가 훈련과 학생의 교육을 위한

다양한 노력을 하고 있으며, 대표적인 교육활동으로 미국화학협회는 EPA와 협력하여

일반국민, 학생, 화학전문가를 대상으로 하는 교육자료(책자, 비디오, CD 등)를 개발

하여 보급하고 있으며, Web site를 통해서도 자료를 제공하고 있다.

- 이 외에도 학부 및 대학원생 대상의 『Kenneth G. Hancock Memorial Award』와

『Joseph Breen Memorial Fellowship』이 있다. Kenneth G. Hancock 기념상은 미

국의 녹색화학 발전에 기여한 국립과학재단(NSF)의 Kenneth G. Hancock의 공적을

기리기 위한 상으로 녹색화학을 연구하는 학부 및 대학원생에게 수여하는 상으로 미

국화학협회에 의해 Presidential Green Chemistry Challenge 프로그램과 합동으로 시

행하고 있다.

(3) 일본

유해화학물질에 의한 환경오염 방지를 목적으로 1973년 '화학물질 심사 및 제조 등의 규제에

관한 법률(화심법)'을 제정하였으며, 2003년에는 동법 개정을 통해 수입되는 신규화학물질에 대

해서는 제조·수입회사가 사전에 분해성, 축적성, 인제 독성, 생태 독성 등의 자료를 제출하고

국가가 평가하여 제조, 수입, 사용 등에 대해 필요한 규제를 실시토록 규정하고 있다.

2009. 5월에는 화심법 개정안을 공표하여 화학물질 위해성 평가 및 산업계에 대해 관련자료

제출 의무를 법제화하였으며 또한, 화학물질의 유해성․위해성 평가와 관련하여 화학물질 리스크

안전관리 연구를 추진하고 있는 일본 환경성은 독성유전체와 QSAR(구조활성상관관계)를 이용

한 위해성 평가기술 개발, 신규화학물질의 리스크 평가기법 개발 등을 추진하고 있다.

- 8 -

일본의 녹색화학연구는 『New Sunshine Project』 등 국가 R&D사업으로 추진하고 있으며,

일본화학협회와 일본화학혁신연구원 등에서 관련 사업을 수행하고 있다.

일본의 대표적 녹색화학 정책인 New Sunshine Project는 1970~80년대의 Sunshine Project

등 에너지 및 환경분야 관련 프로젝트를 통합하여 1993년 New Sunshine Project를 시작하였으

며, 에너지 및 환경 문제를 해결하기 위해 혁신적인 기술을 개발하고 지속가능한 성장을 이루

고자 하는 것이며 재생 가능한 에너지, 화석연료 이용의 개선, 에너지 운송 및 저장, 조직화기

술, 환경기술, 에너지 및 환경과 관련한 기초기술, 선도 연구 프로그램, 계획에 기초한 창조적

인 연구 및 개발 증진 프로그램 등이 있다. 이러한 뉴선샤인 프로젝트 가운데 녹색화학과 관

련한 세부 연구분야가 『Simple Chemistry』로서 화학공정을 단순화시켜 오염물질 배출을 최소

화하는 혁신적인 개념을 도입하는데 그 목적이 있다. 일본 통산성이 ‘95년 예산을 투입하여

『Simple Chemistry』프로그램을 개시하였고, 연구의 주제는 일본화학엔지니어협회, 일본화학혁

신연구원, 일본화학산업협회, 신에너지․산업기술개발연구소와 협의하여 선정하고 있다. 주요 프

로젝트로는 lower olefin으로의 naphtha 촉매전환, light alkane의 선택적 산화를 위한 새로운

촉매 및 화학반응공정, 고체 촉매를 이용한 단순 합성공정, 반응 및 분리공정을 통합한 새로운

막 기술 등이 있다.

또한 일본에서 녹색화학을 활성화하기 위하여 정부, 학계, 산업계, 연구기관 등 28개 기관이

참여하는 녹색화학 네트워크(Green & Sustainable Chemistry Network, GSCN)를 구성하여

GSCN이 일본내 녹색화학과 관련한 교육, 수상제도 운영, 기술개발동향 조사 및 발표 등을 수

행하고 있다.

일본은 미국의 『Presidential Green Chemistry Challenge』수상제도와 유사한 수상제도를

시행하고 있으며, 이 수상제도는 일본 GSCN의 주관으로 3분야(제품 및 공정개발, 신기술 개발,

개발성과의 적용 등)에 대하여 업적이 있는 자에게 각각 GSC(Green & Sustainable Chemistry)

상, 경제산업장관상, 문부과학장관상, 환경장관상을 수여하며 수상자에게는 표창장 수여, 국내

외 강연기회 제공 등의 혜택을 부여하고 있다.

(4) 유럽연합(EU)

EU 프레임워크 프로그램(Framework Programme)을 기반으로 REACH 등의 제도 이행 위한

신위해성평가 기술개발 R&D 사업 등을 추진하여 화학물질 규제(EU REACH와 같은 법적 규

제)에 부합하는 모델 개발하고 있으며, 투명한 방법으로 화학물질 독성을 예측할 수 있는 신규

모델 및 검증 방법 적용, 화학물질의 급성독성 평가를 위한 in-vivo(생체내) 동물실험을 대체할

수 있는 in-vitro(생체밖) 실험전략 개발 등 추진하고 있다.

보다 직접적인 녹색화학 정책으로서 독일연방교육연구부는 『화학연구 및 기술 프로그램』을

통해 녹색화학 관련 연구에 대한 자금을 지원하며, 연구분야는 산업관련 주요 기술에 대한 경

쟁력 있는 연구 및 개발 프로젝트, 지속가능한 개발에의 기여(원료 고효율, 폐기물 및 배출저

- 9 -

감, 에너지 소비감소, 안전공정 등), 산학협동체제의 증진, 산업경쟁력 강화 등이 있으며, 미래

세대에 대비하여 촉매, 초분자 시스템, 화학공정의 비선형 역학, 조합(combinatorial)화학, 미세

반응기술 등의 연구분야에도 관심을 기울이고 있다.

영국에서는 1990년대 초반 정부 자금으로 공학․물리학 연구위원회(Engineering and Physical

Sciences Research Council, 이하 EPSRC)에서 청정기술에 대한 5년간 투자가 시작되었으며, 이

때부터 녹색화학에 많은 연구가 시작되었다. 여기에 더하여 EPSRC와 왕립공학회의(Royal

Academy of Engineering)에서 인정된 상위 대학 연구자들에게 청정 기술 연구비가 지원된 바

있다.

2000년에는 정부의 지원으로 영국 녹색화학상이 제정되었으며, 이 상은 녹색화학 분야에서 젊

은 학자를 격려하고, 산업체에 의해 개발된 녹색화학 제품과 공정의 적용을 독려하기 위하여

시작되었다. 현재 2년마다 시행되고 있으며, 2001년부터 현재까지 총 3회에 걸쳐서 수상자가

배출되었다. 수상대상은 제한 없이 누구에게나 열려있다. 수상자는 ‘환경, 지속가능과 에너지

포럼’의 상위원회에 의해서 결정된다. 수상자는 2,000파운드의 상금과 메달 및 증서를 받게 된

다.

영국에서 녹색화학 관련 정보지원 활동은 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry, 이하

RSC)에서 수행하고 있다. RSC는 1980년 설립된 비영리학회(전 The Chemical Society)로 전 세

계 약 48,000명의 회원을 가지고 있는 유럽에서 가장 큰 규모의 화학학회이다. RSC에서는 녹

색화학 학술지를 발간하고 있으며, 1999년부터 2009년 현재까지 계속적인 활동을 하고 있다.

또한 RSC의 녹색화학회지 웹페이지에서는 녹색화학과 관련된 연구동향, 기술정도 등의 최근

뉴스와 정보를 계속적으로 업데이트 하는 등 왕성한 활동을 보이고 있다8).

영국 RSC에서는 별도의 녹색화학 네트워크(Green Chemistry Network, 이하 GCN)를 구축하

여 교육 및 관련 정보 등을 제공하고 있다9). GCN은 1998년부터 2003년까지 초기 5년 동안은

영국RSC에서 자금을 지원받아 설치되었으며, 현재는 요크대학을 기반으로 하며, 자체 자금조직

으로 운영되고 있다. GCN에는 녹색화학 관련 교육정보와 웹정보를 구축하고 있으며, 특히 학

생뿐만이 아니라 산업체와 소비자에게 녹색화학과 관련된 개념을 전파하고 녹색화학 활동을 촉

진하기 위한 다양한 정보를 제공하고 있다. 특히 소비자들이 일반적으로 이용하는 보습제, 비

누, 칫솔, 샴푸에서 기존의 생산원료와 재생 가능한 원료 이용에 따른 차이점을 통해 녹색화학

의 원리를 쉽게 소비자에게 전달하는 노력을 하고 있다.

8) http://www.rsc.org/Publishing/Journals/gc/index.asp

9) http://www.rsc.org/chemsoc/gcn/index.htm

- 10 -

2. 국내 정책 동향

국가 중요 정책기조로 채택된 녹색성장의 일환으로 부처별로 녹색화학에 대하여 언급하고

있으나 구체적인 녹색화학 관련 기술 개발 및 적용 사례는 적다.

○ 녹색성장위원회 : 기업의 녹색혁신 사례집 등을 통해 녹색화학에 대한 인식 제고 및 사

례 확산 노력

○ 환경부 : 녹색화학 관련 전문가 회의 등을 통해 녹색화학에 대한 중장기 추진 계획 수립 중

○ 지식경제부 : 녹색성장을 위한 산업발전전략의 일환으로 화학산업에 대한 녹색 혁신 추진

다만, 녹색화학과 유사한 화학물질에 관한 우리나라의 사전오염예방정책으로는 환경부의 유

해화학물질 배출량조사제도, 환경마크제도와 에코디자인 등이 있으며, 녹색화학 관련 연구사업

으로 환경부의 차세대 핵심환경기술개발사업, 지식경제부와 교육과학부의 청정생산기술개발사

업이 있고, 산업계의 자발적 활동인 Responsible Care가 있다.

구분 주요 내용 및 현황 녹색화학과의 관련성

배출량조사제도

- 사업장 스스로 화학물질 배출원, 배출량 파악, 배출저감 유도,

생산성 향상과 환경오염 최소화

- ‘99년부터 매년 시행, ’08년부터 사업장별 공개

- 배출저감과 대체물질 사용 유도

- 녹색화학 기초자료 확보 가능

- 녹색화학과 직접 관련 없음

환경마크제도

에코디자인제도

- 친환경제품에 환경마크 부착할 수 있도록 하여 환경친화적 제

품과 기술개발, 제품설계 유도

- ‘92년부터 시행, ’08년 현재 120개 제품군 적용

- 간접적인 친환경제품 생산 촉진

- 녹색화학의 사전오염예방효과 창출은 어려움

차세대핵심환경기술개발

사업

- 종합적이고 체계적인 환경기술개발 사업으로 2001~2010 추진

- 3단계(‘08~’10) 13개 단위사업 30개 중점과제

- 녹색화학의 R&D분야에 해당

- 녹색화학은 전체 30개 중점분야 중 4개 분야

만 해당

- ‘10년 종료되는 한시적 정책

청정생산기술

개발사업

- 생산공정에서 환경오염 제거, 감축과 환경친화적 제품생산 기술

개발 목적 ‘95년부터 시행

- 4개 분야(생산기술, 에너지, 물질, 에너지절약)

- 포괄적 의미의 녹색화학 정책

- 대부분은 타산업분야에 집중하고 화학제품은

극히 일부에 불과

<표 2> 녹색화학 련 국내제도 연구 분야

- 11 -

제2장 기술연구개발 동향

제1절 국외 기술개발 동향

1. 미국

EPA가 Presidential Green Chemistry Challenge 프로그램에 의해 추진해 온 학술분야

(Academic Award), 소규모 사업장분야(Small Business Award), 대체합성경로분야(Greener

Synthetic Pathways Award), 대체용매/반응조건분야(Greener Reaction Conditions Award),

안전한 화학물질 디자인분야(Designing Greener Chemicals Award)에서 개발된 기술 중 각

분야별 1996년부터 2010년까지의 대통령상을 수상한 기술은 총 172종이며, 이중

Biotechnology가 38종, Synthetic Processes 24종, Safer Chemical Products 23종 등으로 나

타나고 있다.10)

기술분야 세부분야 연도 수상기술(종수)

계 172

Biotechnology

Biotechnology 1996~2010 22

Genetic Engineering 1998~2010 8

Use of Isolated Enzymes 2000~2010 8

PolymersChemical Polymers 1996~2009 12

Biopolymers 1996~2008 10

Renewable Resources 1996~2010 22

Safer Chemical Products 1996~2010 23

Solvents

Carbon Dioxide 1996~2007 6

Solvent-Free Processes 1997~2009 7

Water(excluding fermentations) 1997~2009 9

Alternative Solvents 1998~2006 3

Synthetic Processes 1996~2010 24

Chemical Catalysts 1996~2010 16

Analysis 2008~2009 2

<표 3> 미국의 녹색화학상 수상 분야별 기술개발 황

10) US EPA Green Chemistry web-site ; http://www.epa.gov/greenchemistry/

- 12 -

한 미국 EPA에 따르면 1996년~2008년의 동 로그램에 의한 종합 인 시행효

과로는 11억 운드 이상의 독성화학물질과 Solvents 사용을 감하 고, 210억 운

드 이상의 공업용수를 감하 으며, 약 4억 운드의 Carbon dioxide 기배출을

감축한 것으로 평가하고 있으며, 기술분야별 주요 시행효과는 아래와 같다. 이 외에

도 최근 EPA는 화학물질의 해성평가를 해 “오믹스(Omics) T/F 백서”를 발간하

는 등 신규화학물질에 용되는 체 실험기법 개발을 추진하고 있다.

<표 4> 미국의 녹색화학상 기술분야별 주요 시행효과

수상분야(연도) 기술내용 주요시행효과

연구분야(2007)

천연 글리세린으로부터 바이오 연료 생산비용효과적 연료생산, 대체연료의 다양화, 화석연료 절약

및 배출저감

소규모사업장분야 (2008)

안전하고 지속가능한 합성을 위한 알칼리 금속의

새로운 안정화 기술

저장, 운송, 취급이 안전하고, 연료로부터 황의 제거나

수소의 저장 또는 다양한 유해폐기물 정화에 유용

대체합성경로 분야 (2008)

바이오기반의 토너 개발 및 상업화2010년 시장점유율 25%에 이르면 연간 9.25조의 열량

가를 절약하고, 연간 360,000톤의 CO2 배출 저감

대체용매/반응조건 분야 (2007)

나노촉매기술에 의한 Hydrogen Peroxide의 직접

합성

과산화수소를 최대 100%까지 분리하며, 폐기물 발생이

없고 저가의 과산화수소 생산

안전화 화학제품디자인 분야

(2007)

식물성 오일과 같은 생물학적 자원으로부터 Polyol

발포제 생산

발포제 10만 파운드 당 약 70만 파운드의 원유 절약,

공정에서 23%의 에너지 사용 저감 및 36%의 이산화탄

소 저감

2. 일본

일본의 녹색화학 기술은 일본 GSCN이 실시하고 있는 GSC수상제도를 통하여 수상한 기술분

야 또는 주제를 살펴보면 녹색화학 기술개발동향을 파악할 수 있다.

2002년~2009년 사이에 GSC상을 수상한 기술은 총 29종이며, 이 가운데 녹색화학을 적용한

공정기술개발이 가장 많은 수를 차지하며, 새로운 촉매를 사용한 합성기술개발이 그 다음을 차

지하고 있다.

미국의 녹색화학 기술개발과 비교하여 녹색화학상 수상기술의 수는 적지만 질적인 측면의

기술개발 수준은 미국에 비해 뒤지지 않는 것으로 평가할 수 있다.

- 13 -

수상연도 GSC상 기술분야 또는 주제

2002년

◦수성 recycle 도장시스템

◦수용매로 도포하는 열현상 감광 필름

◦무기결정의 특성을 살린 환경조화형 금속촉매의 개발

2003년

◦부생 CO2를 원료로 하는 신규 비포스겐법 polycarbonate 제조 process

◦환경조화형 촉매를 이용하는 고효율 유기합성에의 응용

◦지구에 좋은 신규 5원환 불소계 화합물 제조기술의 개발

2004년

◦기상 Beckman 전위 process의 개발과 공업화

◦환경조화형 신규 산소산화법의 창성과 그 공업

◦환경안전성이 뛰어난 자기소화성 에폭시수지조성물의 개발과 전자부품에의 적용

2005년

◦초임계유체를 이용한 환경조화형 화성품 제조기술의 창성

◦원자경제적인 신규 촉매반응의 개발 - 불활성 결합의 새로운 활성화법의 창제

◦표면경사구조를 가지는 고강도광촉매섬유의 개발과 물정화시스템에의 전개

◦염산산화process의 개발과 공업화

2006년

◦인공 고르지(ゴルジ)장치에 의한 복합당질의 자동합성법

◦키랄(キラル) 유기분자촉매의 디자인과 유용아미노산의 실용적 不斉합성

◦환경저부하형 초저유황연료 제조기술의 개발

2007년

◦고체 heteropoly acid 촉매에 의한 Green process의 개발

◦수중에서의 정밀화학합성을 실현하는 고분자촉매의 연구

◦잉크젯법에 따르는 액정 디스플레이용 기능박막 형성기술의 실용화

◦환경저부하인 물 없는 CTP판 및 인쇄시스템의 개발

2008년

◦고체산촉매를 이용한 저환경 부하 THF 개환(開環) 중합 process의 개발

◦GreenㆍSustainable Chemistry의 교육 및 보급에 공헌

◦환경부하 삭감을 실현하는 고성능 윤활유 AO－오일의 개발

◦저원자가ruthenium 착체촉매에 의한 alkene의 고도분자 변환기법의 개발

◦정밀제어된 금속산화물 cluster촉매에 의한 선택적 산화반응계의 개발

2009년

◦아임계수를 응용한 저환경부하 계면활성제 합성process의 실용화

◦다핵금속 cluster촉매에 의한 환경조화형 직접변환반응의 개발

◦에너지절약 타이어용 silane coupling제의 신제조법개발

◦Micro Reactor의 특성을 살린 환경조화형 정밀 유기합성

<표 5> 일본의 GSC상에 의한 기술개발동향

- 14 -

기술범주 대항목 중항목 기술테마(종) 시장규모(억엔)

ProcessInnovation

에너지 절약(공정) 제조공정, 분리공정, 에너지 병산 9 5,300

미이용 에너지 변환, 활용 축열, 수송 2 1,500

신에너지, 분산에너지 수소에너지, 태양전지재료, 원자력 4 2,500

자원절약, 원료전환 촉매의 새로운 이용 공정 1 500

최근 일본 GSCN은 일본의 부품ㆍ소재산업이 국제적으로 높은 기술력과 경쟁력을 보유하고

있고 경제 사회의 발전이 지속되고 있으나 지구온난화 문제, 자원고갈문제, 유해한 첨가물(할로

겐, 중금속 등)의 이용, 고도의 고기능화 추구에 수반되는 공정의 다단계화에 따르는 에너지

소비의 증대, 중간공정에 있어서의 대량의 폐기물 배출 등과 더불어 EU의 RoHS지침, REACH

규제의 도입, 중국 등의 자발적 배출규제의 제정, 화학 제품의 제조에 관한 환경 대책이 세계

적으로 강화되고 있음에 따라 일본 전체산업의 기간이 되는 화학제품의 지속적인(sustainable)

생산과 공급을 위해서는 지금까지의 대량소비 ㆍ폐기형 생산 Process로 부터 탈피하여 지속적

인 생산이 가능한 Process에 의한 공급체계의 구축이 시급하다고 전제하고, 자원ㆍ에너지ㆍ환

경의 제약문제를 극복하고 고기능 소재, 부품을 지속적 생산을 가능하게 하는 실현하기 위하여

필요한 요소기술을 추출하여 2050년까지의 중장기 로드맵11)을 작성하여 제시하고 있다.

동 로드맵에서는 일본에서의 GSC(GreenㆍSustainable Chemistry)의 목표를 단기ㆍ 중기ㆍ장

기로 구분하였으며, 단기적(~2010)으로는 폐기물 감소와 현존 자원ㆍ에너지의 효율적 이용을

통한 ‘Green의 방향성’, 중기적(~2020)으로는 유해물질ㆍ희소원소의 대체를 통한 ‘Sustainable의

방향성’, 장기적(~2030)으로는 쾌적하고 지속가능한 생활을 실현하는 새로운 재료의 개발과 원

료의 혁신적 전환을 통한 GreenㆍSustainable의 방향성으로 정하고 있다.

또한 GSC분야의 목표를 실현하고 GSC개념의 보급을 도모하기 위해서는 기술을 정량적으로

평가할 수 있는 기준의 개발, 산학관 제휴에 의해 추진하는 제도 등이 필요함을 제시하고 있

다.

이러한 중장기적인 목표를 달성하기 위하여 기술범주를 공정혁신, 재료(물질)혁신으로 구분

하고 총 113개 기술테마(공정혁신 47, 재료혁신 64)를 도출하고 있으며, 이들 기술테마에 대한

전체시장규모를 6조 6,400억엔으로 예상하고 있다.

기술테마의 도출은 GSC로서 평가, 산업경쟁력과 신산업창출력 평가의 2가지 측면으로 구분

하고 GSC로서 평가에서는 소요자원과 생산성, 에너지 효율, 환경부하와 안전성, 재활용ㆍ폐기

와 그 문제점의 지표를 적용하였으며, 산업경쟁력 등 평가에서는 부가가치율, 원가절감(사용산

업에의 공헌도), 기능향상, 타 분야의 파급효과의 지료를 적용하였음을 밝히고 있다.

<표 6> 일본 GSCN의 녹색화학 장기 로드맵의 기술도출 주요 내용

11) 일본 GSCN, GreenㆍSustainable Chemistry 분야(지속 사회를 한 공생화학), 2008

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기술범주 대항목 중항목 기술테마(종) 시장규모(억엔)

자원절약 촉매의 새로운 이용 공정 1 500

원료전환, 저이용ㆍ미이용 자원

(화석자원, 재생가능자원)

촉매의 새로운 이용 공정(화석자원) 3 3,000

바이오가스의 이용(화석자원) 2 1,000

바이오가스의 이용(재생가능자원) 2 1,000

미이용 자원 해양개발 1 1,000

자원절약 미세구조, 정밀구조 형성기술 4 3,000

Recycle 원소자원 확보, 복합재료처리, 가스켓이용 4 2,100

수자원 수처리공정 2 1,000

온난화물질대체/Recycle 불소화학 2 1,000

물질대체 non-Halogen공정, 환경조화형 공정 등 9 5,700

폐기물삭감 환경조화형 합성공정 3 1,100

소계 49 30,200

MaterialInnovation

에너지 절약(재료) 경량ㆍ고강도재료, 저마찰재료 등 30 22,800

온난화물질대체 불소화학 2 600

재생가능자원 Bio-Polymer 1 100

자원절약 CO2 이용, 나노재료, 광학재료 4 1,200

자원절약ㆍ대체자원(무기) 희소원소대책 1 1,000

Recycle Recycle 쉬운 재료, Life cycle 설계재료 2 1,000

물질대체 Bio-mass, 윤활제, 수지첨가제 등 5 500

폐기물삭감 Elastomer, 전자재료 3 2,500

생활환경Risk삭감 Halogen free, non VOC 제품 등 6 2,600

수질환경보전 생분해 용이한 계면활성제 등 1 500

Amenity 증진 나노기술을 이용한 화장품 개발 등 5 2,200

에너지절약 Non-Freon 물질 개발 등 2 600

Health Care 등 Recycle 용이한 생활환경재료 등 2 600

소계 64 36,200

합계 113 66,400

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3. 유럽

유럽에서는 산업계를 중심으로 녹색화학(Sustainable Chemistry)이 추진되어 왔다. 1994년

CEFIC12)에 의해 SUSTECH(SUStainable TECHnology)이 설립되었으며, 2004년에는 CEFIC와

EUROPABIO(유럽바이오산업협회) 등에 의해 기술개발의 Platform으로 SusChem13)이 설립되어

2007년 이후의 EU의 과학기술 5개년 계획의 중점기술분야를 책정하게 되었다.

SusChem은 제품의 Life cycle은 갈수록 짧아지고 있어 특수한 제품도 급속히 보편화된다는

인식과 이대로는 미국ㆍ일본ㆍ아시아국가에 뒤진다는 위기감으로 ①Industrial Biotechnology,

②Material Technology, ③Reaction & Process Design의 3대 분야를 목표로 하고 있으며,

SusChem이 제시하고 있는 구체적인 기술개발 항목14)을 요약하면 아래와 같다.

이 외에도 독일, 영국 등 EU 역내 개별국가 차원의 녹색화학 기술개발을 추진해 오고 있으

나 기술개발동향에 대해서는 정보제공 Web-cite를 통해 직접 관계된 회원에게만 제공하고 있

고 외부에 공개하지 않고 있어 그 현황은 파악이 어려운 실정이다.

<표 7> 유럽 SusChem이 제시하고 있는 기술개발분야

기술 Category Reach Areas

Industrial Biotechnology

a. Novel enzymes and microorganisms

b. Microbial genomics and bioinformatics

c. Metabolic engineering and modelling

d. Biocatalyst function and optimisation

e. Biocatalytic process design

f. Fermentation science and engineering

g. Innovative downstream processing

Material Technology

a. Fundamental understanding of structure property relationship

b. Computational material science

c. Development of analytical techniques

d. From laboratory synthesis to large-scale manufacturing

e. Bio-based performance and nanocomposite materials

Reaction & Process Design

a. Synthetic concepts

b. Catalytic transformations

c. Biotechnological processing

d. Process intensification

e. In-silico techniques

f. Purification and formulation engineering

g. Plant control and supply chain management

12) European Chemical Industry Council, 유럽화학산업연합회, CEFIC는 랑스어 표 인 “Conseil Européen des Fédérations

de l'Industrie Chimique”의 약자

13) The European Technology Platform for Sustainable Chemistry

14) SusChem, Innovating for a Better Future "Sustainable Chemistry Strategic Research Agenda", 2005

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4. 녹색화학 평가기법

현재 녹색화학을 평가할 수 있는 방법은 미국과 일본을 중심으로 개발되고 있으며, 대표적인

평가방법으로는 미국의 대체물질 평가기법과 배출량 저감을 통한 녹색화정도 평가방법(GCES),

일본의 녹색화학 기술평가기법(i-Messe) 등이 있다.

(1) 미국의 대체물질 평가기법

녹색화학 기술이 적용된 대체물질의 안전성 및 대체여부를 평가하는 기법으로 대체물질평가

(Alternatives Assessment)를 개발하여 활용하고 있다. 평가의 세부단계는 다음과 같다.

제1단계는 대체물질 평가의 기본을 확립하는 단계로, 평가의 목표 및 목적 확립, 평가 원칙

및 의사결정 방법을 결정한다.

제2단계는 대체물질 평가단계로 비교평가와 디자인평가로 구분된다. 비교평가는 기존화학물

질 또는 제품에 대한 대체물질을 평가할 때의 수단으로 평가대상 결정, 최종 사용 및 용도 확

인, 대체물질 확인 및 실제 대체물질에 대한 평가 및 비교를 실시한다. 반면 디자인평가는 신

규화학물질 또는 제품일 경우에 실시하며 신규물질에서 얻고자 하는 특성(예, 환경 및 사람의

건강에 미치는 영향, 사회적 정의를 실천할 수 있는 영향 등)을 확정한 후 이에 적합한 대체물

질을 평가한다.

제3단계는 평가모듈로써 실제 비교평가 또는 디자인평가에서 이루어지는 평가의 세부항목은

다음과 같다.

○ 사람의 건강 및 환경적 영향평가 : 사람의 건강 및 환경에 미치는 유해성을 평가한다.

○ 사회적 성과 평가 : 대체물질 또는 제품이 사회적 정의에 적합한지에 대한 평가로, 추가

노동력의 필요여부, 인간의 권리, 사회적 정의, 제품의 사회적 책임성 등을 고려하여 평

가한다.

○ 경제적 이행여부 평가 : 시장에 이미 유사 또는 동일 제품이 있는지를 확인하는 시장평

가(market assessment), 대체물질 선정에 따른 비용평가(cost assessment), 비용-편익분석

(cost/benefit assessment)을 실시하여, 대체물질 사용에 따른 경제적 효과를 평가한다.

○ 기술적 이행여부 평가 : 대체물질이 기존 시장에 있는지의 여부를 평가하는 시장평가

(market assessment), 해당 물질 또는 기술이 이미 개발되어 있는지를 확인하는 R&D평

가, 제품의 최종사용자에 의한 상세한 기술평가(최종소비자가 원하는 제품인지를 평가),

관련 규제를 준수하는지에 대한 평가 등을 실시한다.

- 18 -

<그림 2> 미국의 체물질 평가과정

(2) 미국의 GCES 평가기법

배출량 저감을 통한 평가방법으로서 녹색화학전문가시스템(Green Chemistry Expert System,

이하 GCES)의 SMART(Synthetic Methodology Assessment for Reduction Techniques) 모듈을

사용하여 평가한다. 이 평가기법은 가장 단순하면서도 녹색화학 공정의 설계 및 기술개발 과정

또는 기술개발 종료시에 빠르게 녹색도를 평가할 수 있는 방법이다. 배출량 저감을 통한 평가

방법은 1kg의 제품을 생산할 때 발생하는 폐기물의 양(kg)으로 정의되는 E-factors를 활용하여

평가할 수 있다.

- 19 -

<그림 2> 미국 GCES와 SMART Module

이와 같은 평가기법은 새로운 화학반응 공정을 설계하거나 새로운 화학물질을 설계하는 전

문가가 활용 가능한 방법으로, 을 무상으로 배포하고 있다. GCES는 총 5개의 모듈로 구성되어

있으며, 각 모듈의 종류와 주요 역할은 아래와 같다.

- 20 -

모듈의 종류 주요 내용

저감기술을 위한 합성방법 평가(Synthetic Methodology Assessment for Reduction

Techniques, SMART)

제조공정의 결과로서 생성되거나 이용된 물질의 양과 유해성 분류

를 위해 설계된 프로그램

녹색합성반응(Green Synthetic Reactions)

유해성이 더 적거나 더욱 유해한 물질을 대체할 합성공정을 데이터

베이스로 제공

안전한 화학물질 설계(Designing Safer Chemicals)

안전한 화학물질 설계를 구체화한 정보 모듈.

특히 이 모듈의 유용성은 TSCA를 근거로 요구되는 보고서로부터

EPA의 중합체 면제를 위해 적합성 결정을 위한 체크리스트

녹색 용매/반응조건 데이터베이스(Green Solvents/Reaction Condition Database)

용매의 종류와 물리/화학적 특성을 통한 확인된 대체용매의 자료를

제공한다.

녹색화학 참고자료(Green Chemistry Reference Source)

기타 녹색화학 참고자료를 포함하여 4개의 모듈을 위한 참고자료

제공

<표 8> 미국의 GCES 모듈의 종류와 내용

(3) 일본의 i-Messe 평가기법

일본의 녹색화학 기술 평가체계는 i-Messe(impact Metrics for environmental, safety and

socio-economic)로 불려 지는 평가방법이 구축되어져 있으며, i-Messe는 2006년 녹색화학 수상

기술을 평가하고 기술을 표준화 하는데 이용하기 위하여 개발되었으며, 2015년경까지 평가기술

체계를 확립할 계획에 있다.

일본은 평가체계 구축과정에서 2005년도에 GSC의 취지를 반영하여 ①환경 부하, ②안전 영

향, ③사회 ․ 경제성의 3가지 관점에서 평가하는 원형을 창출한 바 있으며, 사례연구를 통하여

수정․보완과정을 거쳐 매뉴얼 개발을 실시하였다. 연구성과는 2005년부터 국내외 학회와 심포

지엄에 관련내용을 발표하여 관계자들로부터 호평을 받은 바 있으며, 일본은 향후 녹색화학 기

술평가방법으로서 i-Messe가 많은 국가에서 활용할 것으로 기대하고 있다15).

<그림 3> 일본의 i-Messe 평가기법

15) 일본화학 신연구소(JCII), GreenㆍSustainable Chemistry 평가기법 성과보고서, 2006

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제2절 국내 기술개발 동향

1. 한국화학연구원 그린화학연구단16)

한국화학연구원에 2009년 구성된 그린화학연구단에서는 자원고갈 및 환경문제에 대비한 미

래 지속가능 친환경, 청정에너지 소재와 공정 시스템 개발에 필요한 원천기술 개발 및 상용화

적용기술을 확보하는 연구를 수행하고 있다. 또한 미래 화학산업의 질적 구조변화를 주도할 바

이오화학 산업기술을 개발함으로써 새로운 패러다임으로 다가오고 있는 “바이오기반 화학제품

생산시대”에 부응하는 핵심역량을 제고하고 있다. 지구의 석유자원 고갈 및 환경문제가 점차로

핵심이슈가 되고 있는 시점에서, 이러한 지속적 성장을 위한 저탄소 녹색화학기술 및 바이오매

스 유래 화학제품 개발을 중점적으로 연구하고 있는데, 전자로는 대체자원을 이용한 석유화학

기초 유분/청정원료 제조기술 개발, 온실가스 저감 및 활용기술, 폴리실리콘의 제조를 위한 신

공정기술을 개발하고 있으며, 후자로는 바이오부탄올 생산기술, 생분해성 플라스틱과 관련한

젖산의 생산 및 유도체, 모노머의 핵심기술 개발, C5 자일로스 유도체의 생산기반 기술 개발에

관한 연구를 중점으로 수행하고 있다. 녹색화학연구단에서 수행하고 있는 연구 분야는 다음과

같다.

(1) 석유대체 화학기술

석유의 공급부족에 따른 고 유가 상황을 맞이하여 석유를 대체하는 청정에너지의 생산, 대체

원료에 의한 화학기초원료 제조, 그리고 에너지 저소비형 석유화학의 핵심이 되는 촉매 및 화

학공정 개발을 중심으로 하는 연구로, 석유대체 원료로부터 기초유분(납사, 올레핀, 아로마틱

스) 제조기술과 비 석유자원으로부터 합성석유 제조기술, 저급유분으로부터 고청정 연료유 제

조기술 등이 있다.

(2) 친환경 화학기술

지구의 환경보호와 화학산업의 지속가능한 발전을 위하여 지구 온난화 기체, 독성화학제품,

부산물 등의 환경오염원을 화학제품 설계에서 폐기단계까지 친환경 화학기술을 적용하는 연구

로, 온실가스의 자원 활용기술을 통한 화학원료 제조기술과 환경 및 인간 친화형 화학물질 설

계․제조기술, 청정 화학산업 기술 등이 있다.

16) 한국화학연구원 녹색화학연구단, http://www.krict.re.kr/research/research_04.html

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(3) 산업바이오 화학기술

화학산업 기술과 바이오 기술을 융합한 기술 분야로서 유용한 화학물질을 자연에 가까운 온

화한 조건과 방법으로 제조하는 새로운 화학기술을 개발하는 연구로, 바이오촉매의 발굴․개량

및 생산기술과 화학소재 생산을 위한 미생물 대사공학 플랫폼 기술 개발, 바이오매스의 전처리․당화 및 융합공정에 의한 바이오플라스틱 개발 등이 있다.

(4) 바이오리파이너리 기술

지속가능 화학기술 연구의 일환으로 온실기체 효과가 최소화되는 재생원료 바이오매스로부터

바이오 화학제품과 바이오 연료 제조를 위한 화학 및 생물학적 전환 기술과 공정들을 연구하

는 것으로, 바이오매스 유기산을 이용한 화학제품화 기술 및 공정 개발과 식물유래 화합물 정

제 및 유도체화 기술 개발, 바이오매스로부터 화학제품 제조를 위한 나노 촉매 개발 등이 있

다.

(5) 정밀화학 시험생산(Kilo-Lab) 인프라 구축

기업체와 공동연구에 의해 실험실 개발완료 단계에 있는 고 부가가치의 정밀화학제품 시험생

산과 공정개발로 상업화를 지원하는 것으로, 다목적 Pilot 반응기 및 분리정제 장비 운영과 바이

오 화학 공정기술과 신규 정밀화학제품 생산기술의 산업화를 위한 Scale-up 연구 등이 있다.

석유대체기술연구센터, 바이로리파이너리연구센터, 산업바이오화학연구센터, 환경자원연구센

터의 4개 연구센터로 구성되어 있으며 연구단장과 센터장을 포함한 80여명의 연구인력으로 운

영되고 있다.

2009년 10월 한국화학연구원이 포럼의 간사와 사무국 역할을 맡고 있는 ‘녹색화학포럼’이 창

립되었다. 화학산업계와 화학분야 R&D기관 및 학회, 지경부, 울산광역시 및 관련 지자체 등

19개 기관대표자들이 참석하여 향후 정책위원회와 운영위원회로 구성되어 분기별로 화학산업의

국제경쟁력 강화 전략 등을 모색하게 될 계획이다.

2.. 한국생산기술연구원 국가청정생산지원센터17)

1995년 12월 환경 친화적 산업구조로의 전환 촉진에 관한 법률제정(산업자원부)에 이어 한

국생산기술연구원을 총괄 주관기관으로 지정 후, 1999년 2월 국가청정지원센터가 주관부서로

설립되었고, 2000년 5월 IGPA(International Green Productivity Association)에 가입하였다. 청

정생산기술사업의 총괄운영, 청정생산 인프라 구축, 국제협력, 환경경영, 청정생산 체계구축을

17) 국가청정생산지원센터, http://www.kncpc.re.kr/

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주요 사업내용으로 하고 있다. 1995년 15개 과제 38억 원의 연구비 지원을 시작으로 2006년까

지 총 1,777개 과제에 4,741억 원의 연구비를 지원하였다. 이 청정생산기술개발보급사업은 제

품설계, 생산, 수송, 사용, 폐기/재자원화 등 전 과정에서 환경오염물질 발생을 사전에 제거·

감축하는 청정생산기술을 개발 및 보급·확산하여 지속가능한 산업발전체제를 구축하고 국내기

업의 경쟁력을 제고하기 위한 사업으로서 ‘환경친화적 산업구조로의 전환촉진에 관한 법률’에

근거하여 시행되고 있다. 동 사업의 주요 지원 분야는 청정생산 기술개발지원과 청정생산 이전

확산으로 구분되며, 구체적인 분야는 다음 페이지에 나타내었다.

국가청정생산지원센터의 청정기술개발보급사업을 살펴보면 대부분의 사업들이 공정개선 중심

의 청정생산을 위한 사업 중심으로 이루어지고 있다. 다만, 무독성 또는 저독성 대체 원부재료

개발, 신화학물질관리정책(REACH) 대응기술 개발 등 일부 녹색화학적 관점에서 추진하고 있는

사업이 있는 것으로 판단된다.

구분 기술분야 세부기술

청정생산기술개발

국제환경협약 및규제대응기술

납, 수은, 카드뮴 등 유해물질사용규제(RoHS, ELV 등) 대응기술

폐전기·전자, 자동차의 재활용 의무규정(WEEE, ELV 등) 대응기술

에너지 사용제품의 친환경설계규정(EuP 등) 대응 기술

잔류성유기오염물질(POPs) 및 신화학물질관리정책(REACH 등) 대응기술

산업환경개선핵심기술

폐기물, 부산물을 closed-loop형으로 공정 내 재활용 기술

공정개선을 통해 부산물 및 폐기물 발생을 저감하여 생태경제효율성을 제고하는 기술

공정 발생 부산물을 고부가가치 제품생산에 재이용하는 기술

무독성 또는 저독성 원부재료로 대체하여 오염물질발생 최소화하는 기술

지속가능산업발전원천기술

미래세대를 고려한 경제적 가치, 환경에 대한 배려, 사회적 책임을 통합적으로 고려한

제품개발

통합적 공정설계를 통해 자원 및 에너지 사용과 오염물 발생을 원천적으로 최소화하는

기술

청정생산이전확산

공정진단지도및 기술보급

생산공정을 정밀진단하여 개선방안과 BAT 도출 및 기술지도

실용화된 청정생산기술 보급확산

지역 기반을 두고 있는 기업의 산업환경혁신지원 및 시스템 구축

기반구축사업유해물질 시험분석 기반구축

청정생산을 위한 공통인프라 구축

<표 9> 청정생산 기술개발사업의 기술개발분야

- 24 -

3. 울산테크노파크 정밀화학사업단18)

울산테크노파트 정밀화학산업단은 2002년 지식경제부와 울산광역시가 설립한 비영리 기관이

다. 울산 화학산업체가 필요로 하는 장비, 시설, 인력의 체계적인 지원을 통해 혁신역량을 제

고하고 연구개발 업무로부터 제품ㆍ평가ㆍ인증까지 종합적인 기업지원으로 국내 석유화학의 중

심지인 울산의 핵심 앵커시설화 및 정밀화학산업 육성의 구심점으로 역할을 수행하고 있다. 또

한, 국제적 경쟁력 강화와 지속적인 성장이 가능한 미래형 신화학산업 창출을 목표로 한다. 현

재 센터장을 비롯하여 50여명의 인력이 업무를 수행하고 있다.

2009년 9월 세계 최대 과학학회인 미국 화학학회(ACS) 산하 녹색화학연구소(GCI) 한국지부

로 가입하여, 미 녹색화학연구소의 협력으로 녹색화학 기술 개발 및 교류를 적극적으로 추진하

고 있다. 협약의 주요내용은 녹색화학 관련 기술 및 교육 분야의 이용 및 정보교류, 국제 세미

나 개최 및 기술자문, 선진기술 및 정보 공유 등이다.

제3절 기술 경쟁력 비교

미국과 유럽에서는 1990년대 초반부터 산업계를 중심으로 녹색화학에 대한 논의가 시작되었

으며, 1990년대 중반부터는 산업계, 연구기관, 학계가 참여하고 정부의 정책적, 예산상 지원이

수반됨에 따라 체계적이고 본격적인 기술개발이 이루어지기 시작하였다. 그 결과 이들 선진국의

녹색화학 기술수준은 초기의 오염물질 저감을 위한 기술개발에서 최근에는 나노ㆍ바이오기반의

합성기술 또는 제품개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 더불어 보다 체계적이고 중장기적인

기술개발의 하나로 Industrial Biotechnology를 중점 기술개발분야로 선정하여 추진하고 있다.

일본의 경우는 녹색화학을 새로운 패러다임으로 정립하고 본격적인 기술개발은 미국이나 유

럽에 비해 다소 늦은 2000년대 초반부터 시작되었으나, 이미 과거의 화학기술분야에서의 세계

적인 기술력을 바탕으로 반응ㆍ공정기술, 대체촉매, 대체물질이나 제품의 개발 기술은 다른 선

진국과 비교 우위의 기술경쟁력을 보유하고 있는 것으로 판단된다. 특히 일본은 앞서 기술한

GSC 중장기 로드맵에 의해 나노ㆍ바이오 Technology 뿐만 아니라 자원 또는 에너지 절약형

기술개발에도 큰 비중을 두고 기술테마를 발굴해 나가고 있다.

반면 국내에서의 녹색화학 기술은 1990년대까지도 폐기물 감축, 재활용 증대, 배출된 유해물

질 처리기술(BAT 등)을 중심으로 추진되어 왔으며, 2000년대 들어와서 환경부의 차세대핵심환

경기술개발사업에서 부분적으로나마 저독성 또는 무독성 촉매를 이용한 합성기술 등이 개발되

기 시작하였다. 국제사회의 환경규제 강화, 선진국의 기술개발 동향을 배경으로 녹색화학의 체

계적인 도입의 필요성이 제기됨에 따라 2009년 한국화학연구소 그린화학연구단이 구성됨으로써

녹색화학에 대한 기술개발이 본격화되는 시발점으로서, 선진국과 비교할 경우 약 20년의 기술

격차가 있다고 할 것이다.

18) http://www.ufic.or.kr/

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제3장 산업체 동향

제1절 국외 산업체 동향

미국, EU, 일본 등 선진국에서의 녹색화학 기술개발은 제1장과 제2장에서 언급한 바와 같

이 산업체를 중심으로 시작되었다. 따라서 녹색화학에 대한 산업체의 관심과 참여는 매우 높은

것으로 판단된다. 특히 일본의 경우 GSCN에 일본화학공업협회(JCIA), 일본도료 공업협회

(JPMA) 등 대부분의 화학단체가 참여하여 녹색화학 기술개발 및 확산을 지원하고 있다.

미국에서의 녹색화학 수상자 총 77명(1996~2010)을 분석한 결과 산업체가 56명(72.7%)로 가

장 많은 수를 차지하였으며, 그 다음으로 학계 15명(19.5%), 연구소 6명(7.8%) 순으로 나타나

고 있다. 일본의 경우 녹색화학 수상자 총 40명(2002~2010)을 분석한 결과 산업체가 22명

(55%), 학계 13명(32.5%), 연구소 5명(12.5%) 순으로 나타났다. 이러한 분석결과는 국외에서

산업체가 녹색화학 기술개발에 적극적으로 참여하고 있음을 뒷받침하고 있으며, 또한 녹색화학

기술의 실수요자인 산업체의 참여가 있어야만 개발된 기술의 직접적인 실용화가 가능하고 그

녹색화학 기술개발(R&D) 사업이 성과를 거둘 수 있음을 단적으로 보여주는 증거이기도 하다.

<표 10> 외국 녹색화학 수상자 분석결과 수상자 분포

국가수상자 분포 (명, %)

계 산업체 학계 연구기관

계 117(100) 78(66.7) 28(23.9) 11(9.4)

미국 77(100) 56(72.7) 15(19.4) 6(7.8)

일본 40(100) 22(55.0) 13(32.5) 5(12.5)

제2절 국내 산업체 동향19)

2009년 환경부가 용역사업의 일환으로 국내 산업체 대상의 설문조사결과 보유한 녹색화학

관련 기술로는 설문조사 대상 104개 업체 중 33개 업체가 총 37개의 기술을 보유하고 있는 것

으로 조사되어 전체의 31.7%에 불과한 것으로 나타났다. 37개의 기술 중 22개(60%)가 인체 및

19) 녹색화학체계 구축 활성화를 한 실행방안 마련, 2009, 환경부, p84.

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환경영향이 적은 친환경 화학제품 설계, 9개(24%)가 인체 및 환경영향이 적은 반응조건 사용,

6개(16%)가 유해물질 생성 또는 배출 최소화를 위한 합성법 개발로 녹색화학 관련 기술을 보

유하고 있는 것으로 조사되었다.

녹색화학 관련 기술을 보유한 업체를 업종별로 분석한 결과, 화학물질 및 화학제품 제조업의

15개 업체(45%)로 다른 산업에 비해 많은 기술을 보유하고 있는 것으로 조사되었으며, 보유하

고 있는 기술이 많은 만큼 기술 수요 또한 큰 것으로 확인되었다. 녹색화학의 개념 도입 계

기가 국내외 환경/무역 규제 대응 및 고객의 요구 대응하기 위한 비율이 76% 차지하는 것으로

조사되어 기업체에서는 대내외적인 기업환경의 변화에 대응하기 위한 수단으로 녹색화학 관련

적용 기술을 활용하고 있는 것으로 나타났다.

또한, 공정 개선이 주를 이루고 있고 향후 고위해 화학물질 배출저감 등 녹색화학 관련 유

해화학물질 관리기술에 대한 정부의 적극적인 지원을 필요로 하고 있는 것으로 나타났다.

<그림 4> 국내 산업체가 보유한 녹색화학기술 분야

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제4장 기술의 시장동향

제1절 시장규모 추정 방법

녹색화학 기술에 대한 시장규모를 정량적으로 분석하고 있는 자료는 국내는 물론 외국에서도

찾기가 어려우며, 그 규모를 추정하는 것도 매우 어렵다. 따라서 본 장에서는 전세계

화학제품시장규모와 국가별 Market share와 최근 일본 GSCN이 예상한 녹색화학 기술의 일본

시장규모20)를 기초로 우리나라의 시장규모와 외국의 시장규모를 추정하는 방식으로 작성하였다.

일본 GSCN이 시장규모 추정의 근거를 제시하고 있지 않아 자료의 신뢰성에 대해서는 검토가

불가능하며, 또한 아래의 시장규모 분석자료는 단순한 참고치에 불과함으로 타당성에 대한 논란은

적절하지 않음을 미리 밝혀 둔다.

최근 미국 ACC(American Chemistry Council), 유럽 CEFIC 등이 공동으로 작성한 국가별

화학제품 출하액 통계자료21)에 따르면 2009년도 전체 출하액 3조4,319억 달러 가운데 미국이

가장 많은 19.64%를 차지하고 있으며, 중국(18.51%), 일본(8.33%) 순으로 나타나고 있다.

우리나라는 2006년도 동 통계자료 공개시 세계시장 점유율 6위를 차지하였으나, 2009년도는

출하액 1,035억 달러(3.02%)로서 7위에 해당하여 한 단계 하락한 것으로 나타났다.

<표 11> Global Chemical Shipments by Country (billions dollars)

No Country 2001 2003 2005 2007 2009Market share

(2009, %)

1 United States 438.4 487.7 610.9 724.5 674.1 19.64

2 China 112.1 162.0 276.2 448.3 635.3 18.51

3 Japan 213.6 224.2 259.8 261.7 285.9 8.33

4 Germany 114.2 144.9 172.8 222.3 212.8 6.20

5 France 77.1 99.6 116.7 138.9 135.4 3.95

6 Italy 59.3 76.5 89.0 105.4 105.3 3.07

7 Korea 50.8 63.9 91.9 116.7 103.5 3.02

8 Brazil 38.8 45.5 72.3 103.5 103.3 3.01

9 United Kingdom 64.3 75.3 97.1 118.5 97.1 2.83

10 India 32.3 40.5 62.1 90.1 92.7 2.70

Others 483.4 593.0 775.8 986.3 986.5 28.75

Total World's 1,684.3 2,013.1 2,624.6 3,316.2 3,431.9 100.0

20) GreenㆍSustainable Chemistry 분야(지속 사회를 한 공생화학), 2008, 일본 GSCN

21) Global Chemical Shipments by Country/Region, 2010,

http://www.americanchemistry.com/s_acc/sec_directory. asp?CID=292&DID=747, 미국 ACC

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제2절 국내ㆍ외 시장규모 및 전망

일본은 녹색화학 기술의 시장규모를 총 66,400억엔(Process Innovation 30,200억엔, Material

Innovation 36,300억엔)으로 예상하고 있다. 이 가운데 배출저감 기술분야(바이오, 나노기술 등

제외)는 58,000억엔을 차지하고 있으며 원화로는 약 75조 4,000억원에 해당한다.

일본의 이 시장규모 추정액을 화학제품 출하액에 관한 Global Market share에 대입하면 녹

색화학 기술의 세계시장규모는 약 905조원에 이르며, 국가별로 미국 약 14조 8천억원, 중국 약

14조원 등으로 산출되며, 우리나라는 약 2조 3천억원으로 추정된다.

또한 시장규모의 향후 전망은 최근 9년간(2001~2009)의 Global Chemical Shipments의 연평

균 증가율 13%를 적용하여 단기(5년), 중기(10년) 전망치를 추정하였다. 그 결과 녹색 화학 기

술의 시장규모는 2015년 약 124조원, 2020년에는 173조원에 이를 것으로 추정되며, 우리나라

에서는 각각 3조 7천억원, 5조 2천억원의 규모로 성장할 것으로 추정된다.

<표 12> 녹색화학 배출 감 기술분야 시장규모 추정액

No Country Market share(%)시장규모(억원)

2010년 2015년* 2020년*

1 United States 19.64 148,086 244,341 340,597

2 China 18.51 139,565 230,283 321,000

3 Japan 8.33 62,808 103,634 144,459

4 Germany 6.20 46,748 77,134 107,520

5 France 3.95 29,783 49,142 68,501

6 Italy 3.07 23,148 38,194 53,240

7 Korea 3.02 22,771 37,572 52,373

8 Brazil 3.01 22,695 37,447 52,200

9 United Kingdom 2.83 21,338 35,208 49,078

10 India 2.70 20,358 33,591 46,823

Others 28.74 216,700 357,554 498,409

Total World's 100.0 754,000 1,244,100 1,734,200

* Global Chemical Shipments의 연평균 증가율 13%X5년=65%(2015년), 13%X10년=130%(2020년)

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제5장 파급효과 및 전망

제1절 기대효과

1. 정부

유해화학물질의 사용 및 환경배출, 폐기량의 증가는 국민의 건강 및 환경에 대한 Risk를 증

대시키는 요인으로 작용하고 있다. 유해화학물질로 인한 Risk 저감을 위하여 그간 정부는 유해

화학물질 유통량 및 배출량조사, 환경모니터링, 유해성 및 위해성평가, 배출량 및 폐기량 저감,

재활용 확대 등 다양한 정책을 추진해 오고 있으나 국내에서의 유해화학 물질 사용량은 오히

려 지속적으로 증가하고 있으며, 환경관리에 소요되는 정부 예산도 갈수록 증가하고 있으나 유

해화학물질에 대한 국민적 위해 우려는 줄어들지 않고 있다. 녹색화학 기술개발은 유해화학물

질의 환경배출 및 폐기량 저감, 재활용 등의 사후관리 정책에서 탈피하여 오염원을 원천적으로

차단하는 사전예방정책으로서 환경관리 비용을 크게 감소시킬 수 있을 것이다.

또한 녹색화학의 확산은 화석자원 및 에너지 사용 감소, CO2 배출량 감축을 유발하게 되며,

전ㆍ후방 연관산업으로 확대됨으로써 정부가 추진하고 있는 국가산업의 녹색성장을 달성하게

될 뿐만 아니라, 중장기적으로는 신성장동력을 창출할 수 있는 계기가 될 것이다.

2. 산업체

지금까지는 화학물질 또는 이를 사용한 완제품의 경쟁력은 가격과 기능중심의 품질 위주로

시장에서 경쟁을 해 왔다. 그러나 2000년대 접어부터 PICsㆍPOPsㆍ수은 등 국제기구의 유해화

학물질에 대한 국제협약 강화, EU의 RoHSㆍ WEEEㆍREACH, 중국의 RoHSㆍ신화학물질환경관

리제도 개선, 일본의 기존화학물질평가 제도 도입, 우리나라의 관리대상 유해화학물질 지정 확

대 및 화학물질관리제도 개선 추진 등 국내외적으로 화학규제는 급속하게 확대, 강화되고 있는

실정이다.

따라서 저독성 또는 무독성 화학물질 생산ㆍ사용, 에너지 절감형 제품개발 등 녹색화학 요소

는 제품에 대한 시장경쟁력의 필수요소가 되고 있다. 유해화학물질을 생산하거나 사용하는 산

업체는 녹색화학 기술개발의 직접적인 수요자로서 고유해성 물질의 대체를 통한 국제경쟁력 향

상이 가능하며, 오염물질의 사용이나 배출량, 폐기량을 제로화함으로써 작업환경개선, 오염방지

시설 설치ㆍ운영 등에 소요되는 비용절감, 생산성 향상 및 원가절감, 환경친화적 기업으로의

이미지 개선에도 크게 기여할 수 있다.

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3. 일반국민

유해화학물질이 함유된 제품의 사용으로 인한 위해발생이 지속적으로 발생하고 있어 국민의

불안감은 여전히 높아지고 있다. 녹색화학이 실현될 경우 국민은 위해발생이 없는 안전한 제품

을 사용할 수 있다.

또한 대기ㆍ수질ㆍ토양 등 환경을 오염시키는 원인물질 사용이 감소됨에 따라 쾌적한 환경

에서 생활할 수 있으며, 환경성 질환으로부터 벗어나 삶의 질을 향상시킬 수 있게 된다.

제2절 파급효과

앞서 기술한 바와 같이 녹색화학기술의 세계시장규모는 향후 10년 후 약 17조원으로 추정되

고 있다. 녹색화학기술의 적용이 제품의 국제경쟁력을 결정하는 중요한 요소로 대두됨에 따라

산업체로서는 녹색화학 기술의 도입이 불가피하게 될 것이다. 따라서 국내에서 개발되는 녹색

화학기술은 이를 적용한 제품의 수출경쟁력 향상뿐만 아니라 녹색 화학기술 그 자체의 수출도

가능하며 새로운 부가가치 창출도 유발할 수 있다.

또한 환경기술개발분야가 새로운 성장동력으로 산업화가 이루어지게 되면 이공계 등 기초학

문분야의 발전과 함께 고용유발효과도 충분히 달성할 수 있을 것이다.

제3절 연구전략

1. 중장기 로드맵 작성

녹색화학 기술개발은 국가 산업의 패러다임을 변화시키고 새로운 성장동력을 창출하는 중요

한 사업이다. 따라서 중장기적 측면에서 사업의 목표를 분명하게 정하고 그에 따른 단기적ㆍ중

기적ㆍ장기적인 로드맵 작성이 선행되어야 한다.

21세기는 급속한 변화와 불확실성이 지배하는 속에서 지식ㆍ정보ㆍ기술을 바탕으로

Digitalization이 가속화되고 있으며 Wellbeing 요구가 증대하고 신기술이 지속적으로 등장하고

있다. 이러한 시대적 Trend와 변화방향을 정리하고 중장기적인 로드맵을 설정한 후 개발이 필

요한 구체적인 기술을 도출해 나가야 한다.

특히 우수한 두뇌, 최첨단의 정보통신기술을 보유한 장점을 감안하여 미국, 일본, 유럽 등

선진국과 차별화되고 세계 녹색화학 시장을 주도할 수 있는 기술분야를 발굴해 나가야 할 것

이다. 다만, 선진국과의 기술격차가 큰 취약점을 극복하기 위해서는 단기적으로 관련 제도 개

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선에 필요한 시스템 구축, 녹색화학기술을 평가할 수 있는 시스템 개발 등 IT기반의 인프라를

구축하는데 중점을 두어야 할 것으로 판단된다.

<그림 5> 녹색화학 기술개발 로드맵 작성 체계

2. 수요자 중심의 과제 발굴

녹색화학기술은 정부와 산업체가 주요 수요자에 해당한다. 정부의 경우는 녹색화학기술 도입

및 평가, 관리에 필요한 기술의 수요자로서 일부분에 해당하며 공공기반 형태의 과제로 추진하

는 것이 일반적일 것이다.

그러나 녹색화학 배출저감기술 대부분에 대한 수요자는 산업체로서 세부적인 과제 발굴 및

사업추진에 있어서 산업체의 참여는 반드시 필요하다. 특히 과제 발굴과정에서 산업체의

Needs를 반영될 수 있도록 하여야 사업의 성과물이 성공적으로 활용될 수 있다. 따라서 기반

기술 개발단계에서는 실용화 또는 실증화 형태의 과제로 추진하는 것이 바람직하다.

이와 더불어 사업성과물이 산업체에 적용되고 전체 산업으로 확산될 수 있도록 기법 개발이

나 방안을 연구하는 것도 초기의 사업추진단계에서 검토되어야 할 것이다.

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제4절 발전방향 및 전망

CO2를 비롯한 온실가스 감축, 오존층 파괴물질 관리 등 기후변화 대응과 적응 대책 등 환경

적 Issue가 범지구적 문제로 대두되고 있는 현실에서 녹색화학은 화학산업의 새로운 패러다임

으로서 반드시 이루어 나가할 과제로서 선진국을 중심으로 활발하게 전개되고 있다. 이는 화학

산업이 해결해야 할 책무로서 많은 부담이 될 것이나 반면에 향후 세계시장을 주도할 수 있는

기회가 될 수도 있다.

이미 외국의 선도기업들은 자국 내에서 추진하는 녹색화학프로그램에 적극적으로 참여하고

있으며, 국가차원에서도 녹색화학을 체계적으로 확산시키기 위한 노력을 기울이고 있다. 2009

년 4월 미국 상원의원이 발의한 유해물질관리법(Toxic Substance Control Act, TSCA) 개정안22)

에서는 미국 EPA로 하여금 더 안전한 대체물질프로그램을 마련하도록 요구하고 있으며, 미국

내 여러 지역에 ‘Green Chemistry and Engineering Center' 설치와 녹색화학관련 교육 및 훈련

프로그램을 시행하도록 법률개정안에 명시하고 있을 정도로 인식하고 있다. 이와 같이 선진국

은 녹색화학 기술개발 및 확산을 국가의 책무로 부여하고 있으며 향후 녹색화학기술의 시장규

모는 앞서 예측한 규모 이상으로 빠르게 성장할 가능성이 있다.

국내에서도 녹색화학을 성공적으로 도입하고 광범위하게 확산시키기 위해서는 정부의 역할이

매우 중요하다. 특히 국내 산업계는 녹색화학기술의 필요성은 인식하고 있으나 기술력 부족으

로 자발적인 기술개발은 어려운 실정이다. 따라서 R&D사업을 통한 기술 지원뿐만 아니라 기

업스스로 관련기술을 확보해 나갈 수 있도록 국내 전문인력을 양성하는 정책도 반드시 필요하

다. 즉, 대학교과목에 녹색화학 강좌개설 등을 유도하기 위한 지원방안 강구, 녹색화학기술정보

DB화 사업, 산업체ㆍ초중고 학생 대상의 교육프로그램 운영을 통한 저변확대, 국제적인 기술

협력사업 등 다양한 방법의 정책적 지원이 수반되어야 한다.

이러한 사업을 체계적이고 효율적으로 추진하기 위해서는 정부기관 내에 또는 공공기관으로

서 전담기구를 설립하는 것도 고려되어야 한다.

22) Lautenberg(미국 상원의원), Safe Chemicals Act 2010, 2009

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제6장 참고문헌

1. 환경부, 녹색화학체계 구축 및 활성화를 위한 실행방안 마련, 2009, p84.

2. 박정규, 유해화학물질 관리를 위한 그린화학(GC)제도 연구, 2002, 한국환경정책평가연구원

3. 김필제, 미국 Safe Chemicals Act 2010의 개요, 국립환경과학원

4. 한국환경공단, 건강 및 삶의 질 향상을 위한 Green Chemistry 기술개발(보고서), 2010

5. 한국화학연구원 녹색화학연구단, http://www.krict.re.kr/research/research_04.html

6. OECD, Sustainable Chemistry Brochure, 2004

7. US EPA, Green Chemistry web-site, http://www.epa.gov/greenchemistry/

8. 일본 GSCN, GreenㆍSustainable Chemistry 분야(지속적 사회를 위한 공생화학), 2008

9. 일본화학혁신연구소(JCII), GreenㆍSustainable Chemistry 평가기법 성과보고서, 2006

10. EU SusChem, Innovating for a Better Future "Sustainable Chemistry Strategic Research

Agenda", 2005

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II. 유해화학물질 평가 플랫폼 기반 구축:

POPs

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제1장 기술의 개요

제1절 기술의 정의

1. POPs (Persistent Organic Pollutants)

POPs (Persistent organic pollutants)는 잔류성 유기 오염물질을 통칭하며 자연환경에서 분해

되지 않고 먹이사슬을 통해 동식물 체내에 축적되어 면역체계교란, 중추 신경계 손상등을 초해

하는 유해물질로 우리는 잔류성 유기오염물질 이라 하며 환경에 배출되면 오랫동안 잔류하면서

생태계 먹이사슬을 통해서 생물체에 축적되는 유해물질을 말한다. 또한 이 화합물질은 지방에

용해되고 체내에서 분해되지 않아 동물과 사람의 지방조직에 축적되는데, 특히 먹이 사슬의 가

장 상위 단계인 동물과 사람에게서 높은 농도로 발견된다. 주로 인간의 생산 활동이나 폐기물

의 처리과정에서 생성되는 인공적인 산물이며 이 물질은 생태계에나 인체에 일단 유입되면

매우 안정적으로 존재하면서 변이현상을 유발한다. 대부분 산업생산 공정과 폐기물 저온 소각

과정에서 발생하며 주요 물질로는 DDT, 알드린 등 농약류와 PCB, 헥사클로로벤젠 등 산업용

화학물질, 다이옥신, 퓨란 등이 있다. 60-70년대 이래 산업, 농약용으로 사용된 화학물질이 인

체 및 환경에 미치는 폐해가 규명됨에 따라 UNEP(유엔 환경계획)이 중심이 되어 화학물질 안

전관리 방안을 마련하게 되었으며 2001년 5월 12개 POPs를 규제하기 위한 POPs규제 협약(스

톡홀롬 협약)이 채택되었으며 전 세계적으로 POPs의 생산과 사용에 관한 금지. 제한을 다룬

스톡홀름 협약은 2004년 5월 17일에 발효되어, 국내에서도 이를 반영한 [잔류성 유기오염물질

관리법]이 2007년 1월 제정되어 시행(2008년 1월)되었고, 2009년 4월 국가이행계획서(NIP)를

사무국에 제출한 바 있다. 2009년 5월 스위스 제네바에서 열린 스톡홀름 협약 제 4차 당사국

총회에서 과불화합물(PDOS) 및 일부 브롬계난연제 등 9가지 물질이 관리대상물질로 신규로 추

가됨으로써 기존 관리대상인 다이옥신, 폴리클로리네이티드비페닐(PCBs)등 12가지 물질에서 총

21가지 잔류성유기오염물질(POPs)이 스톡홀름 협약의 규제를 받게 되었다.

<표 13> POPs의 구분

유기 염소계 농약

알드린(Aldrin), 클로르딘(Chlordane), 디디티(DDT), 디엘드린(Dieldrin), 엔드린(Endrin), 헵타클로르

(Heptachlor), 미렉스(Mirex), 톡사펜(Toxaphene),

HCB(Hexachlorobenzene)

산업용 화학물질 다염화비페닐(PCBs)

폐기물 소각 또는 산업공정 부산물

다이옥신(Dioxins), 퓨란(Furans), 다염화비페닐(PCBs), HCB(Hexachlorobenzene)

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<표 14> POPs의 특성

독성(toxicity) 암, 내분비계 장애를 발생시킴

잔류성(persistence) 분해가 매우 느리고 생태계에 오래 남아 피해를 줌

생물축적성(bioaccumulation)

먹이사슬에서 위로 올라갈수록 생체 내 축적 정도가 커짐

장거리 이동성(long-range transport)

바람과 해류를 따라 수백, 수천 km를 이동함

최근에는 빠른 산업화에 따른 환경오염이 심각해짐에 따라 극미량의 환경유해 물질의 위험성

을 조기에 확인하고 분석할 수 있는 효과적인 분석 시스템이 필요하며, 특히 저 농도로 장기간

축적되는 형태의 환경유해물질노출에 의한 인간의 건강 피해 평가는 매우 중요한 환경기술로

대두되고 있다. 최근의 유해성 평가기술은 과거의 고용량으로 실험된 독성실험결과에 의존하기

보다는 현실적인 생활환경에서의 인체노출 수준을 반영할 수 있는 저용량 노출영향규명에 초점

을 두고, 저용량 노출에서의 유해 영향이 나타나지 않는 수준을 고려하여 관리기준을 설정하는

방법으로 발전하고 있다.

고전적으로, 환경유해 물질들을 평가하기 위해서는 생체 외에서(in vitro), 즉 96 웰 플레이트

(96 well plate)와 같은 세포배양 플레이트에서 세포를 배양한 후 독성물질을 처리하고 MTT

assay을 통해 살아있는 세포의 수를 흡광도를 통하여 검출하거나 직접 생체 내(in vivo), 즉 동

물실험을 수행하여 생화학적, 혈액학적, 병리학적 소견을 보는 방법이 주로 사용되었다. 이 방

법은 많은 시료와 시간이 소모되고 동물실험에서 오는 윤리적 문제가 존재한다.

환경 위해성 물질들의 위해성을 예측하기 위한 많은 연구가 진행되고 있는데, 최근 독성이 알

려진 물질 및 미지의 물질에 대한 위해성을 평가하는데 마이크로어레이 기술 등 대량으로 스

크리닝 할 수 있는 기술은 매우 유용한 것으로 판단되어 미국 등 선진국에서는 국가적으로 관

련 기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 이러한 관련 기술 개발의 일환으로 현재 위해성

예측을 위한 기술로 DNA 칩을 비롯한 독성유전체학 기술 등이 많이 발전되고 있는 실정이다.

DNA 칩의 경우 그 종에서 알려진 거의 모든 유전자들에 대한 발현 스크리닝이 가능할 정도로

기술이 발전하였다.

미국, 일본, EU 등 선진국에서는 환경 유해물질에 대한 환경 중 분포, 인체 노출량에 대한 조사

와 함께 독성영향평가를 위한 새로운 독성유전체 기술을 이용한 시험법 개발, 작용기전 연구 등을

장기적인 전략을 수립하여 단계적으로 실시하고 있다. 그러나, 현재까지 국제적으로 통용되는 검

출 및 시험 방법이 없어 연구 기관 간에 시험데이터의 비교평가가 곤란한 상황이므로 국립기관

및 관련물질 생산기관에서도 공통적으로 받아들여질 수 있는 환경 유해물질 검색 시험법이 요구

된다. 환경 유해물질에 대한 접근은 단순히 그 물질이 "있다" "없다"의 개념이 아닌 첨단 기술력

을 바탕으로 정확한 환경 유해물질의 위해성 기작(mechanism) 분석을 통해 물질의 노출로부터 사

전 예방할 수 있는 방안이 필요하며 그 연구에 독성 유전체 기술의 도입이 절실히 요청된다.

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제2절 기술의 분류

1. 기기적인 분석을 통한 POPs 성분 분석

유해 물질의 분석에서 많은 시간이 요구되는 것은 정량분석법 이기 때문에 특이성, 정밀성,

정확성을 요구하고 있다. 최근 널리 이용되고 있는 분석 기법은 Atomic Absorption

Spectrophotometry(AA), Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, Luminescence

Spectroscopy, Thin Layer Chromatography(TLC), Gas Liquid Chromatography(GLC), high

Pressure Liquid Chromatography(HPLC)가 사용되어져 왔다. 그러나 POPs의 최종 분석에서 어

느 방법을 선택할 것인가 하는 문제는 절대적인 선택기준이 없기 때문에 어려운 일이다. 또한

기기분석은 너무 비용이 많이 들고 유해화학물질의 성분을 확인하는데 많은 시간이 소요될 뿐

아니라, 정량 및 정성적인 분석을 통해서 특정물질의 존재유무나 그 정량적인 양을 계측할 수

는 있지만 그 시료가 생명체에 미치는 직접적인 영향은 측정하지 못한다. 특히 시료가 함유하

고 있는 성분의 종류가 많거나 복잡할 경우 이들 방법을 사용해서 전체적인 독성을 측정 혹은

예측하기는 불가능하다.

2. 고등 생물체를 이용한 독성 시험법

유해 물질에 의한 생명체의 피해 정도를 직접적으로 측정하기 위해 이용되는 방법으로 급성

독성 확인 방법과 유전 독성 측정 방법이 있다. 먼저 급성 독성 확인 방법은 유해 물질의 임

상적 표현을 예측할 수 있다는 장점이 있지만 반응 여부를 확인하는데 2주 정도의 시간이 소

요되고, 치사율, 치사기간 등의 결과 기록으로 치명적인 양의 독성에만 반응하여 민감도가 떨

어진다는 단점이 있다. 반면에 유전 독성 측정 방법은 돌연변이 유발성 또는 발암 가능성의

존재 여부를 정성적으로 나타낼 수는 있지만 양성이 아니면 음성이라는 단순한 결과 분석으로

유해 물질의 정량적인 분석이 불가능하다.

3. 유전자 재조합 발광성 미생물을 이용한 독성 물질 분석

최근 유전공학에 대한 사람들의 기대는 날로 증가하고 있어 식량난 해결을 위해서 뿐만 아

니라, 오염된 환경의 정화에도 유전자가 인위적으로 변형되어 뛰어난 분해능을 가지게 된 생명

체들이 기여하는 바가 크다. 오염된 환경을 분석하기 위해서 유전공학기술을 통해 유전자를 변

형시킨 재조합 박테리아의 사용은 여러 분야에서 증가하고 있다.

지구상의 모든 생명체는 환경오염으로 인한 독성 및 유해성에 대하여 스트레스 반응과 방어

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기작을 지니고 있다. 따라서 독성과의 접촉 시에 유해화학물질들의 독성 정도에 따라서 마치

전구에 불을 밝힐 때 사용하는 조도 조절용 스위치와 같은 역할을 수행할 수 있는 특정 유전

자, 즉 스트레스 프로모터(stress promotor)라는 부위가 독성에 대한 반응을 시작하게 된다. 이

들 스트레스 프로모터는 독성 물질로 인한 특정한 스트레스에 특이적인 반응을 하게 되는데,

이를 이용하여 독성의 종류별로 반응 가능한 발광성 박테리아를 제작할 수 있다.

스트레스 프로모터와 이 유전자 뒤에 앞서 언급한 해저 발광 박테리아의 빛을 발생시키는

유전자를 결합시킴으로서 박테리아를 이용하여 독성의 유무 및 그 정도에 따라 생물학적 빛의

발생 양이 다르게 되도록 하고 이때 발생하는 빛을 측정함으로써 안정성 또는 독성의 정도를

측정할 수 있다.

4. 잔류 화학물질 성분의 독성 탐지를 위한 기법 연구

현재 사용하고 있는 기기분석법에 따르면 분석에 걸리는 시간이 길기 때문에 많은 양의 시

료의 처리에 큰 부하가 걸리게 되고 따라서 이러한 정밀분석이 필요한 시료의 수를 축소시켜

주는 시스템의 개발이 필요한 실정이었다. 종래에 사용되었던 추출법들은 주로 기기적인 분석

에 사용되어 왔던 것들로 잔류 농약을 추출하기 위하여 여러 단계의 복잡한 과정 및 장시간이

소요된다는 문제점이 있었다. 또한 이 경우 사용하게 되는 추출용매인 헥산이나 아세톤의 경우

는 자체 독성을 지니고 있다.

이들은 실험을 위한 전체 과정이 복잡하고 장시간의 측정시간을 필요로 하며 무엇보다도 농

약의 독성이 생명체에 미치는 유해성을 탐지할 수 없다는 단점이 있었다. 유전적으로 재조합된

발광성 미생물을 이용한 농약 독성 분석법은 간편하고 신속한 농약내 독성 탐지로 이들의 이

러한 단점을 해결할 수는 있지만, 기존의 두 가지 방법들과의 실험 결과 교류 및 분석은 병행

되어야 한다. 식품내 잔류 농약 성분의 정확한 정량·정성분석이 기기적인 분석으로 이루어져

야 하며 비록 미생물을 이용하여 잔류 허용량까지의 독성 측정이 가능하지만, 고등 생물을 이

용하여 보다 저 농도의 농약으로 인한 생명체의 피해를 분석할 수 있어야 한다.

5. 바이오칩

○ 바이오칩은 사용되는 생체물질에 따라 크게 마이크로어레이 칩(microarray chip)과 랩온

어칩(Lab-on-a-chip)으로 구분할 수 있으며 마이크로어레이칩은 다시 유전자와 관련된

DNA칩과 효소, 항체 등의 진단에 사용되는 단백질 칩으로 나눌 수 있다. 이외에도 세

포나 기관의 조직 일부를 심어 놓은 세포 칩과 조직칩등이 있다. 현재 환경유해물질의

위해성 연구에는 DNA칩이 가장 일반적으로 사용되고 있으며, 의료 및 농축수산 분야에

서도 각광 받고 있다.

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○ DNA칩

- DNA칩은 기존의 분자 생물학적 지식과 전자공학기술의 접목으로 만들어졌으며 이는

유전자 검색용으로 기계자동화와 전자제어 기술 등을 이용하여 수백 개에서부터 수십

만 개의 유전자가 아주 작은 공간에 고밀도로 집적될 수 있도록 고안된 것이다. 유전

자 칩의 최대 장점은 동시에 최소한 수백 개 이상의 유전자를 빠른 시간 안에 검색할

수 있다는 것이 특징이다

○ 단백질칩

- 단백질 칩은 특정단백질과 반응할 수 있는 수십에서 수백 종류 이상의 서로 다른 단

백질이나 리간드 등을 고체 표면에 마이크로어레이화 한 후 이들과 특이적으로 상호

반응하는 생체분자의 존재, 또는 기능 및 역할을 대량으로 신속하게 분석할 수 있는

장치로서 질병의 원인 규명을 유전자 수준에서 단백질 수준 확대 규명하는 프로테오

믹스 연구 분야와 진단용 바이오센서 분야에 널리 활용될 가능성이 있다.

○ 랩칩(Labon-a-chip)

- 랩칩이란 미세 가공기술을 이용하여 시료의 희석, 혼합, 반응, 분리, 정량 등 모든 단

계를 하나의 칩 위에서 수행하는 바이오칩의 일종으로 잘 알려져 있으며 일반적으로

생물 또는 생리활성 물질의 분석시 사용되는 자동 분석 장치로 시료 전처리 과정에

필수적인 시스템과 센서 기술 등을 같은 칩상에서 접목시킨 것을 지칭한다. 랩칩은

아직 실용화나 보급화 되기 위하여 해결해야 할 문제를 많이 안고 있지만, 향후 DNA

칩이나 단백질칩과 결합한다면 엄청난 파급효과를 가져오리라 예견되고 있다.

제3절 관련 정책 동향

1. 국외 정책 동향

잔류성유기오염물질(Persistent Organic Pollutants: POPs)은 환경 중에서 매우 안정된 상태

로 존재하기 때문에 분해가 잘 되지 않고 먹이사슬을 통해 동식물체내에 축적되고 일정량 이

상이 축적될 경우 폐해를 발생시키기 때문에 이에 대한 적절한 조사 및 관리 대책의 수립이

필요하다.

1992년 리우정상회담을 시발점으로 POPs의 관리를 위하여 전 세계적인 협조의 필요성이 대

두되었다. 이 회담에서 채택된 것은 1994년에는 화학물질 안전에 관한 정부 간 협의체

(Intergovernment Forum on Chemical Safety: IFCS)가 설립이었고, 뒤이어 화학물질에 대한 통

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합적 관리를 목적으로 여러 프로그램과 기구들이 창설되었다. 한편, 국제무역과 관련한 화학물

질 규제방안도 대두되어 1989년 유엔식량농업기구(Food and Agriculture Organization of the

United Nations: FAO)의 농약의 보급과 사용에 관한 국제행동규약에서 출발하여 수출전통보승

인제도(Prior Informed Consent: PIC)에 대한 논의를 하게 되어, 1998년 잠정 안이 합의됨으로

써 법적 구속력까지 갖게 되었다. 이러한 경향은 단지 무역의 경우뿐 아니라 국제적으로 POPs

의 방출, 제조 및 사용을 저감하거나 제거하기위한 국제협약으로 발전될 전망이다.

유엔에서 가장 관심을 기울이고 있는 환경오염원은 잔류성유기오염물질(POPs)이다. 잔류성유

기오염물질이란 매년 사람의 활동에 의해 환경 중으로 방출되는 오염물질 가운데 가장 위해한

물질로 특히 사망, 질병 및 출생결함을 일으키는 매우독성이 강한 물질이다. 현재 우리나라를

비롯하여 155개국이 서명한 스톡홀름 협약에 대해 각 국의 입장이 맞서고 있다. 선진 국간에

는 협약의무의 구체화와 이행방안의 재량권 확보를 위한 입장차이가 있으며, 선진국과 개발 도

상국간에는 신규재정출현 및 기술이전의 문제가 남아있다. 현재 선진국은 개도국에게 국가이행

보고서의 작성 후 구체적 지원사항 제시를 요구하고 있다. 스톡홀름 협약의 조항별 주요 의무

사항에 따라 우리나라 정부는 국내관련제도 개선 등을 통해 대응하고 있다. 협약 3조 및 4조

의 의도적 생산 사용되는 POPs 관리에 있어 POPs 물질 제조 사용금지, POPs 포함제품의 제

조사용금지, POPs 물질의 수출입 통제, 특정면제 활용 등의 주요의무에 대해서는 유해화학물질

관리법 및 농약관리법 등 여타 화학물질규제가능 관련법 등을 통해 대응하고 있다.

<표 15> 화학물질 련 국제기구

기구명 설립년 구성 주요활동

OECD 1971

미국일본 등EU 등 29개국

-회원국간 GLP 제도의 시행 및 상호인정의 조정

-화학물질 관련 상호정보 교환

-기존 화학물질의 체계적 조사 및 D/B화

-신규화학물질에 대한 환경유해성 평가

-화학물질관련 정책결정에 지역주민 참여권 보장

IFCS 1994UNEP

ILOWHO

-화학물질 위험성의 국제적 평가의 확대 및 강화

-화학물질의 분류 및 표지의 조화

-유해화학물질과 화학적 위험성에 관한 정보 교환

-위험성 감소 계획

-화학물질 관리를 위한 국가능력 및 시설의 강화

-유해화학물질의 불법 교역 방지

IPCS 1980UNEP

ILOWHO

-화학물질의 노출에 의한 사람의 건강 및 환경에의 위해도 평가와 각종 시험방

법 개발

- 중독예방과 치료에 대한 각국의 활동 지원과 개발도상국과의 기술협력 및 교

육 훈련 촉진

-화학물질 사고에 대응하기 위한 국제협력 촉진

UNEPChemical(IRPTC)

1976 UNEP

-화학물질에 대한 종합적인 정보 데이터베이스 작성

-정보교환을 위한 국제적인 네트워크 구술

-각국의 규제 화학물질에 대한 국제적 통보제도 추진

-국제무역상 화학물질의 정보 교환에 관한 London guideline 이행을 위한 데

이터 교환 등

- 43 -

또한 다이옥신, 퓨란등 비의도적으로 생성된 POPs 물질의 저감을 위한 행동계획의 수립 시

해에 관한 협약 5조에 따라 아넥스(Annex)C 물질의 배출현황 확인 및 분석을 포함한 현재 관

련법, 제도, 정책 등의 효율성 평가가 고려된 행동계획을 마련, 협약발표 후 2년 이내에 작성

제출해야 한다.

POPs 스톡파일과 폐기물에 관한 제 6조는 스톡파일 및 폐기물의 확인을 위한 조사 실시 및

동 물질의 환경 친화적 처리, 최종 처리시 POPs 특성 제거, 재활용 및 재사용 금지, 처리를

위한 국경간 이동시 국제기준 준수, POPs 오염지역 조사를 위한 노력 등의 내용이 포함돼 있

다. 이에 정부는 폐기물 관리법, 다이옥신 특별법, 바젤협약 및 관련 국내법, 토양환경보전법

등을 통해 효과적으로 대응해 나갈 방침이다.

AnnexA와 PCB 관리는 2025년까지 변압기, 축전기 등의 기기에서 사용 중인 PCB 실태 파

악 및 사용근절, 여타제품에 사용된 PCB조사도 제 6조의 조사차원에서 실시하여 환경 친화적

처리목적 수출입은 제외, PCB의 재사용을 위한 회수 금지 등으로 요약된다.

정부는 이에 대해 유해화학물질관리법 및 폐기물 관리법으로 대응하고 있으며, 앞으로 PCB

사용에 대한 실태조사와 이에 따른 환경 친화적 처리계획을 수립할 계획이다. 이와 관련 전문

가들은 앞으로 동아시아 지역 POPs 모니터링체계를 구축하는 데 있어 주도적인 역할을 하는

것과 동시에 국제적 위상 제고에도 기여할 수 있을 것이라며 “향후 어떻게 정책에 반영해 나가

는지가 성공 여부의 관건이 될 것”이라고 강조했다. 한편, POPs 대체물질이나 청정기술 개발,

부산물로 발생하는 POPs의 배출저감노력, 일회용품 사용자제, 표백제 사용 저감, 쓰레기 소각

금지 등은 국내 기업들과 국민들이 해야 할 공동과제로 남아있다.

2. 국내 정책 동향

1969년에 [농약관리법]이 개정되어 “유독성 농약의 영업 및 사용 시 허가”를 받도록 함으로써

농산물 피해방지를 최우선으로 하던 농약관리방침이 클로르데인, DDT 등 독성 및 생물 농축

성이 강한 농약의 무분별한 사용을 방지하는 등의 인간의 건강을 염려하는 방향으로 전환되면

서 시작되었다.

또한 1990년에는 [유해화학물질 관리법]에 의해 이들 물질이 농약 이외의 용도로 제조, 수

출입, 사용되는 것을 금지 또는 제한하는 등의 규제조치가 마련되었다. 기존 12가지 스톡홀름

협약 POPs 물질 중 국내에서 주요 관리가 되고 있는 물질은 다이옥신과 PCBs이다. PCBs는

화학적인 안정성, 절연성 등의 특성으로 변압기, 콘덴서 등의 절연유에 광범위하게 사용되었다.

PCBs의 문제가 발전하면서 1979년에 [전기사업법]에 PCBs를 사용하지 못하도록 규정하였다.

1991년에는 [폐기물관리법]에 PCBs 함유폐기물을 지정폐기물로 분류하여 적정 처리방법으로

잔류법에 고온 소각방법과 화학처리방법을 규정하였다.

다이옥신의 경우에는 1990년대에 폐기물소각시설의 배기가스에서 검출된 다이옥신이 환경문제

- 44 -

로 대두되어, 1997년에 [폐기물관리법]에 소각시설 다이옥신 배출허용기준을 설정하여 관리를

강화하였다[현재는 잔류법에 규정]. 소각시설이 지속적으로 관리되면서 다이옥신 배출기여도에

서 소각시설의 비중은 줄어들고, 상대적으로 산업시설의 비중이 증가하였다. 또한 2001년부터

산업시설에 대한 다이옥신 실측사업을 실시하여 ‘01~’07년까지의 “다이옥신 국가배출량”을 2010

년 상반기에 발표하였고, 금년 말 ‘09년까지의 배출량 또한 산정하여 발표 할 예정이다. 아울

러, 환경 중 잔류성유기오염물질 오염실태를 평가하기 위하여 1999년부터 대기, 수질, 토양, 하

천퇴적물 등에서 잔류수준을 조사하고 POPs법 및 ’잔류성유기오염측정망 설치운영‘에 측정지점

및 시기 등을 규정하여 POPs 측정망을 설치, 운영하고 있다.

국내의 POPs관리는 기본적으로 환경부, 국토해양부, 농림수산식품부, 농촌진흥청, 식품의약품

안전청의 3부 2청이 관여하고 있다. 각 부처에서는 소속기관으로 국립환경과학원, 국립수산과

학원, 국립수의과학검역원, 국립농업과학원, 국립식품의약품안전평가원을 두어 정책분야를 지원

하기 위한 연구를 수행하고 있다. 각 부처의 업무영역은 다음의 표에 나타나 있다.

<표 16> POPs 리를 한 각 부처의 업무 역

관계부처 역할 관계법령

환경부

(환경과학원)

환경측정망 구성 및 운영

POPs 함유폐기물의 처리와 관리

비의도적 POPs 배출목록작성 및 관리

스톡홀름협약 관련정책총괄

잔류성유기오염물질관리법

유해화학물질관리법

폐기물관리법

국토해양부

(수산과학원)

해양환경측정망 구성 운영

해양오염저감대책 수립, 배출원 조사해양환경관리법

농림수산식품부

(수의과학검역원)

축산물 중 잔류허용기준 설정

축산물 중 잔류분석 및 체내동태축산물가공처리법

농촌진흥청

(농업과학원)

농약등록 관리, 농약독성 평가

농식품 중 안전관리기준 설정

작물군별 주기적 모니터링 실시

농약관리법

식품의약품안전청

(식품의약품안전평가원)

식품, 의약품 안전관리

인체모니터링 및 역학조사

민감군 및 위해발생 노출량의 규명

식품위생법

약사법

한편, 2009년 5월 스위스 제네바에서 열린 스콕홀름 협약 제 4차 당사국총회에서 과불화합

물(PFOS) 및 일부 브롬계난연제(BFR)등 9가지 물질이 관리대상물질로 새롭게 등재되기로 결정

되었고, 당사국들의 의견수렴 기간을 거쳐 2010년 8월26일 부속서 개정작업을 거쳐, 즉 공식

발효가 되었다. 이로써 기존 관리대상인 다이옥신, PCBs 등 12가지 물질에서 추가로 9개가 새

롭게 등재되어 총 21가지 물질이 스톡홀름 협약의 규제를 받게 된 것이다.

- 45 -

<표 17> 신규 POPs 목록 규제내용

물질명 구분 용도 허용여부 국내사용현황

Chlordecone Annex A 농약 금지 없음

Lindane Annex A이, 진드기제거를

위한사용

특정면제

(최장 10년간)

이 제거제 등 전문의약품

으로 사용 중 (식약청 전

문의약품 대상)

Alpha HCH Annex A 농약 금지 없음

Beta HCH Annex A 농약 금지 없음

Tetramodiphenyl

ehter &

pentabromodipheny

l ether

Annex A산업용 물질

(방염제 등)

기존함유제품의 재활용을 위한 사용

한시허용

(2030년에 특정면제 종료) RoHS 및 ‘전기전자 제

품 및 자동차의 순환에

관한 법률에 따라‘국내사

용금지(06. 7월 이전까지

는 국내사용)

Hexabromodiphenyl

ehter &

Heptabromodiphen

yl ehter

Annex A산업용 물질

(방염제등)

기존함유제품의 재활용을 위한 사용

한시허용

(2030년에 특정면제 종료)

Hexabromobiphenyl Annex A 산업용 물질 금지

Pentachlorobenzen

e

Annex A 농약 금지

없음

Annex C비의도적 생성물,

연소부산물

저감

PFOS, its salts

&PFOSFAnnex B

세정제, 방염제,

광마스크 등

항구적 면제

(용도별 정의됨)

특정면제 (최장 10년간)

반도체, 필름 LCD등의 중

간산물 및 소화용 방염제

사용 등

* Annex A: 근절, Annex B: 제한, Annex C: 비의도적물질

* PFOS는 2015년부터 매 4년 단위로 평가하여 대체기술이 인정되는 용도는 항구적 면제에서 제외

-항구적 면제용도: 광이미지, 비행기코팅, 금속세정, 의약용 기기, 반도체코팅, 방염제 등

-특정면제 용도: 광마스트(반도체, LCD), 칼라인쇄 전기제품, 섬유, 종이, 카펫, 가죽 첨가제 등

국내에서는 신규 9가지물질에 대하여 위해성 평가 및 실태조사 등을 진행 중이며 향후 추가

등재된 물질들에 대한 국내 사용실태조사, 위해성관련 배출목록 작성 및 규제내용을 반영한 법

령개정 등 후속 대책을 추진할 계획이다.

(1) PCBs 관리 및 친환경 처리

과거 국내 PCBs 관리의 가장 주요 문제점은 처리시설 부족과 이로 인한 처리지연, 적절한

보관 장소 부재로 인한 폐변압기의 관리 소홀이 손꼽혔다.

2008년 시행된 잔류법에 의해 화학 및 세정처리방법이 고온소각과 함께 국내 처리시장에 본격

도입이 되면서 처리에 활성화를 띄고 있다.

- 46 -

한편 PCBs 오염절연유 고온소각의 경우는 다이옥신 발생의 가능성 때문에 NGO와 주민 등

이 고온소각 자체를 반대하였다. 그러나 국내 전문가들은 국내 고온소각시설 수준 등을 미루어

볼 때 안전한 처리가 가능하다고 판단하는 한편, PCBs 함유 폐기물의 조기 근절을 위해서는

고온소각처리방법이 효율적이라고 판단하였다.

따라서 이러한 고온소각에 대한 우려를 불식시키고, PCBs 함유폐기물의 조기 근절을 위해서

는 고온소각 처리방법이 효율적이라고 판단하였다. 현재 2010년 8월 기준으로 7개의 화학, 세

정처리와 4개의 고온 소각시설이 가동되어 PCBs 액상폐기물(절연유) 및 고상폐기물(변압기 케

이스 등)을 처리하기로 되었다. 또한 2008년부터 지자체를 통하여 [폐기물관리법]에 대한 정기

적인 점검 및 관리를 수행하고 있다.

(2) 다이옥신 배출 저감

국내 POPs 관리 중 정책적 관리가 가장 잘 반영된 부분이 다이옥신 배출 저감분야이다. 환

경부에 서는 2010년 1월에 국립환경과학원과 함께 국내 다이옥신 배출 원을 크게 두 종류(소

각시설, 비 소각시설)로 분류하고, 배출원별 배출량을 산정하여 2001년부터 2007년까지의 “다이

옥신 국가배출량”을 작성, 발표하였다. 잔류법이 시행되기 이전에 다이옥신 등을 저감하기 위하

여 2005년 7월에 환경부와 배출기업 간 2008년까지 2001년 배출량의 30%, 2010년에는 2001년

대비 50%를 감축하고자 하는 자발적 협약을 체결하였다. 그밖에 잔류법에서는 배출시설에서

발생되는 폐기물 중 분진, 폐 흡착제, 오니, 폐산, 폐알 칼리 등을 다이옥신 함유폐기물(잔류성

유기오염물질 배출시설에서 발생하거나 포집된 것만 해당함)로 분류하고 함유량 기준을 설정하

여 관리하고 있다.

- 47 -

제2장 기술연구개발 동향

제1절 국외 기술개발 동향

○ OECD SIDS 사업

대량생산화학물질 위해성평가사업: OECD 가입국 중 년간 1,000톤 이상 생산되는 대량생산

화학물질(HPV chemicals)에 대한 독성 및 노출자료 등 위해성 평가에 필요한 기초정보를 획

득, 확보함과 동시에 동일 화학물질에 대한 중복투자를 방지하기위한 해당물질의 유해성을 평

가하는 사업이다. 12 "dirty dozen" POPs물질에 9개의 신규물질 추가되었으며, 선정기준은

chemical identity, long-range transport, persistence, bioaccumulation과 adverse effects가 포함

된다. 최근에 와서. Best Available Technology(BAT)/Best Environmental Practices(BEP)의 개

정에 대한 논의 및 Dioxin 과 furan부산물의 정량을 위한 tool kit에 대한 논의를 진행하고 있

다.

○ LRATAP (Long range Transboundry air pollution convention)

- 2006년 6개의 pops물질에 대한 프로토콜에 대한 개정 논의되었는데 그 물질은 다음

과 같다: [PFOS, pentabromodiphenyl ether, octbromodiphenyl ether, short-chain

chlororinated paraffins(SCCP), polychlorinated naphthalenes(PCNs),

pentachlorobenzene(PeCB), hexachlorobutadiene(HCBD).

○ 미국 EPA, NIEHS/NTP, NIH/NCGC, FDA의 HTS (High-throughput screening) 공조프

로그램으로서 다양한 화합물의 유해성을 스크리닝하기 위한 platform들과 기술 등을 소

개 및 ToxCast 프로그램에서 300여개의 물질이 약 400여개의 다른 방법에 의해 스크

리닝 된 데이터를 바탕으로 추가 스크리닝 및 데이터베이스구축을 수행하여 있으며,

NTP에서는 HTS로서 밝혀진 화합물의 위해성을 당뇨병이나 비만과 연관하여 Adipocyte

Differentiation, Islet Function, Glucose Uptake, Feeding Behavior/Neuro Pathways를

중심으로 워크샵 개최 예정 개최예정이다 (2011, Jan.)

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<표 18> 해성 평가 기법

독성시험형태 방법

환경거동

미생물분해성(Biodegration):시험물질의 분해도가 28일 이후 60%이상일 경우 환경 중에서 쉽게 분해되는 것으로 판정생물농축성(Bioaccumulation): BCF 500을 기준하여 생물 농축성여부 판단POPs 평가의 경우 2000~5000으로 기준조절

생태독성노출기간:급성독성, 만성독성노출방법:지수식, 반지수식, 유수식

인체독성

급성독성: 시험물질을 포유동물에 단일용량 투여하거나 24 시간 내 여러 용량 투여후 짧은 시간(14이내에)나타나는 유해한 영향 규명 및 반복투여의 용량설정 정보제공1. 투여경로 및 독성지표: 경구, 경피, 흡입2. 실험동물: 토끼, 마우스, 랫드, 기니아픽, 개, 원숭이 등- 감작성(sensitization): 호홉기나 피부에 특징적인 악영향을 일으키는 것과 같은 과민성 반응을 유발반복투여성(Repeated dose toxicity): 반복투여에 의한 분명한 독성변화가 나타나는 용량과 그 변화의 내용 및 독성변화가 나타나지 않는 용량(NOAEL) 산출1. 투여기간: 28일, 90일(아만성), 6개월~24개월(만성)2. 투여경로: 경구: 매일 실시, 흡입: 주당 5회3. 실험동물: 마우스, 랫드, 개 등4. 검사: 일반상태, 임상병리, 조직병리유전독성(Genotoxicity)- 복귀돌연변이시험: 어떤 특정한 아미노산이 없으면 사멸하는 변이형 세포주가 화학물질 등의 처치에 의해 어떤 특정한 아미노산이 없더라도 생존, 증식할 수 있는 야생형으로 돌아가는 복귀 돌연변이를 지표화- in vitro 염색체이상시험: 포유류 배양세포에서 염색체의 구조적 소실이나 변화를 감지하는 것으로 세포의 유사분열을 저지하거나 이상 염색체 수, 염색분체의 교환을 계수- in vivo 소핵시험: 설치류의 골수세포 또는 말초혈액의 적혈구세포를 이용, 염색체나 염색절편을 함유하는 소핵의 생성 여부 관찰생식/발생독성(Reproduction/Development toxicity)- 시험물질의 생체에 대한 적용시 생식발생과정에서 어떠한 악영향을 유발하는지에 관한 정보를 얻는 것으로 NOAEL 산출- 수정 및 일반적인 생식기능/배아독성 및 최기형성/출생전과 출생 후의 발육 다세대 연구발암성(Carcinogenicity): 시험물질을 동물에 투여하여 종양성 병변의 유무를 검색, 인체의 발암성위험도를 예측

○ 2010년 Environ health perspectives 118(4)에서는 다양한 환경유해물질과 질병과의 연관

내용과 HTS 기법을 중심으로 1000여개의 산업용화학물질을 스크리닝 한 톡스캐스트 프

로그램에 대한 기사가 이슈로 다루어졌다.

- POPs and Insulin Resistance syndrome

- Phthalate Esters and Atopic Dermatitis

- PCB and Brain Metastasis

- Phthalates and Breast cancer risk

- ToxCast: priorization of chemicals for in Vitro screening)과 위해성(risk)을 평가하는

OECD 프로그램

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국 가 관련 사업

미국

- 최신 분자생물학적 기법(Omics)을 활용한 노출영향지표 및 생체영향지표 개발, 감수성 결정기전 규명을

통한 민감/위험군 건강 영향평가 기법에 대한 사업추진 진행.

- 위해성 평가에 관련된 화학물질의 기초정보들을 데이터베이스화하여 보급하고 있음.

일본

일본 환경부에서는 2003년부터 나노기술 프로젝트를 시작하여 환경 나노기술개발분야 투자에 집중하고 있

으며 환경모니터링, 건강 및 생체 영향평가, 환경오염방지 부분에서 지속적인 연구가 수행되고 있음. 일본

은 마이크로 나노센서를 이용한 마이크로 미생물 칩을 제작, 기능분석시스템의 개발을 목표로 하고 있음.

○ 바이오칩을 포함한 독성유전체 기술

미국을 포함하여 전 세계적으로도 친 환경 독성평가기술사업의 발굴 및 지속적 성장을 위한

방법으로서 마이크로어레이 기술이 제시되고 있다(미국 국가과학기술위원회 발간 책자, 2007).

미국식약청은 독성평가연구센터의 조직을 개편하여 시스템 독성 부를 설치하고 그 산하에 7개의

센터를 두어 관련 기술을 개발 및 국가 인프라 구축에 주력하고 있으며, 일본의 경우도 일본후

생노동성 및 의약품식품위생연구소 산하에 국가생명의약개혁연구소를 개설하여 대처하고 있다.

유럽 연합은 REACH(신화학물관리제도)의 발효에 따라 동물 사용이 제한되고 다수의 물질이

독성평가 자료가 없이는 EU 지역에 수입이 불가능하게 되는 상황에서 전통적 독성시험법만으

로는 대처가 불가능한 상황이므로 이에 각 선진국과 국제기구는 신독성평가기술을 개발하기 위

한 국제적 공동노력으로 전략을 도출하고 방안을 강구해 나가고 있다. 이에 미국 국가과학기술

위원회는 가상세포 등을 이용하여 독성기전(toxicity pathway)규명을 포함한 신독성평가기술을

수립할 것을 제안하고 있다.

환경유해물질의 인체 안전성연구는 국제기구(OECD/IPCS)와 각국의 식․의약품 규제기관(미국

FDA, 유럽 EMEA 및 일본 후생노동성)을 중심으로 진행되고 있으며 다국적 제약회사의 경우

신약개발의 도구로 많은 연구가 진행되고 있으며, 유전체 기반의 안전성 평가 자료는 미국

FDA를 중심으로 실제 의약품 허가과정에서 참고자료로 사용되고 있으며 국제적인 연구가 진행

됨에 따라 다수의 선진 국가에서도 평가 자료로 채택될 가능성이 높다.

미국을 중심으로 진행되고 있는 독성유전체연구는 현재 모델시스템 및 분석방법 등에서 국

제적 표준안이 설정되지 않아 독성유전체연구의 국제적인 조화를 위한 노력이 국제기구 및 비

영리협력기구를 중심으로 진행되고 있으며, 우리나라도 OECD 가입국가로서 2005년부터 관련

국제기구 자문그룹에 참여 후 독성유전체 관련 연구 사업을 발굴 수행하여 왔다(국가독성연구

추진전략 기획서, 2008). 미국은 신독성평가기술 즉 HTS 기술을 이용한 ToxCastTM 프로그램

사업을 진행하고 있다. OECD 국제기구도 신독성평가기술을 이용한 국가 간 협력 사업으로 분

자스크리닝 사업을 적극적으로 추진하고 있다. 무엇보다도 의약품의 개발 타겟 목적으로 사용

되었던 유전체 기술이 2000년대 초에 독성물질 평가 신기술의 하나로서 독성유전체 기술로 적

용되었으며, 현재 OECD와 WHO(IPCS)가 국제 가이드라인을 만들기 위해 선도해 나가고 있다.

<표 19> 환경독성유 체학 련 표 인 기술동향

- 50 -

국 가 관련 사업

EU

HTS(high throughput screening) 방법을 중심으로 생태와 인간의 건강을 위해 화학물질과 환경오염물질의

위해성 평가를 위한 새로운 방법론을 개발 중이며 환경유해물질에 노출된 인간 면역체계에 대한 독성을

분자적 세포반응을 중심으로 연구하고 있음.

한국

환경부, 한국환경산업기술원, 국립환경과학원, 국립독성과학원, 국립수의과학원 등에서 용역사업 및 자체사

업으로 다양한 생물종에서 각처의 성격에 맞게 꾸준하게 DNA칩을 이용한 인체, 생태 등에 대한 환경유해

물질에 대한 독성유전체 연구를 수행하고 있고, 대한독성유전단백체학회등이 활발한 연구 활동을 하고 있

음. 최근에는 세계독성유전체협의회의 구성을 주도하였음.

OECD, EPA, 미국 NCTR 등과의 협력사업 및 공동 학회 활동을 수행하여 많은 신진 지식 습득 및 국제

적인 컨소시움에 참여하고 있음.

○ 독성유전체학기술의 국제적인 컨소시움

마이크로어레이를 이용한 환경유해물질을 비롯하여 화학물질을 스크리닝(독성유전체) 함에

있어 다양한 플랫폼간의 불일치 및 신뢰성 확보가능성을 통한 실용성에 대한 논란이 있었으나

다국적인 프로그램을 통해 그 신뢰성에 대한 꾸준한 연구가 진행되고 있다. 2004년부터

OECD/IPCS의 분자스크리닝 프로그램과 미국 FDA-NCTR이 주도하는 MAQC 프로그램 등을 통

해 다양한 마이크로어레이간의 결과 분석을 통해 상호 호환성 및 상보성에 대한 높은 평가를

받았다.

- MAQC (Microarray Quality Control) 프로젝트

미국 FDA 산하 NCTR이 주관하는 국제 컨소시움으로 2005년부터 다양한 마이크로어

레이 플랫폼 간의 재현성 및 유효성 확인을 목표로 구성되었다. MAQC 프로젝트는

총 3단계로 구성되어있고 1단계(2005년 2월~2006년9월)는 다양한 마이크로어레이 플

랫폼간의 실험재현성 확보를 위하여 QC 의 표준화 및 결과 분석에 대한 가이드라인

제시를 목표로 진행되었다. 2단계에서는 (2006년 9월~2008년 9월) 다양한 임상시료,

화학물질의 위해도 예측과 질병진단과 관련한 마이크로어레이 플랫폼간의 유용성을

검토하고자 실질적인 시료를 이용하여 수행하였다. 3단계(2009년9월~)에서는 다양한

물질을 대상으로 Blind test, 단계별 검증화 절차 확립을 목표로 NGS(Next generation

sequencing)방법을 도입함에 특징이 있다. 이러한 프로그램은 RNA Sample

(FDA/NCTR), microarray (FDA/CDRH), titration (GE Healthcare), QRT-PCR

(FDA/CDER), Scanner (FDA/CBER), bioinformatics (FDA/NCTR)와 같이 각 단위별로

책임그룹이 정해져서 관리되고 있다

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- ToxCastTM 프로그램

OECD는「분자스크리닝 프로젝트, Molecular Screening Project」의 일환으로 미국

EPA의 ToxCast TM 사업을 지원하고 있으며 톡스캐스트(ToxCastTM)는 미국 EPA

(Environmental Protection Agency)에서 주관하여 여러 종류의 대량탐색기술(HTS)을

사용하여 짧은 시간 안에 환경 독성물질을 예측․판정할 수 있는 방법을 개발하기 위

한 연구프로그램이며 톡스캐스트 프로그램을 통한 데이터들은 향후 EPA 규제프로그

램에 중요한 자료로 사용될 예정이다.

ToxCast는 현재 미국의 9개 기관이 공동으로 참여하고 있으며, 9개 기관으로는

ACEA Biosciences, Inc. (San Diego, CA)., Attagene, Inc. (Morrisville, NC).,

BioSeek Inc. (Burlingame, CA)., Cellumen, Inc. (Pittsburgh, PA)., Compound

Focus, Inc. (South San Francisco, CA)., Expression Analysis, Inc. (Durham, NC).,

In Vitro ADMET Laboratories (IVAL)., LLC. (Rockville, MD)., NovaScreen

Biosciences Corp. (Hanover, MD). and Phylonix Pharmaceuticals, Inc.

(Cambridge, MA)이 해당한다.

ToxCastTM 에서의 대부분의 실험은 비용절감을 목적으로 in vitro를 기본으로 하여

DNA chip 실험을 포함한 약 400여종의 HTS, HCS (High-content screening) 방법을

이용하여 수행하고 있으며 미국 국립과학아카데미 (National Academy of Sciences)

에서는 “Toxicity testing in the 21st century”로 표현할 정도로 본 프로그램을 통해

개발되는 방법은 향후 기존 방법을 대체하여 미래 환경독성물질검색방법의 국제표준

이 될 가능성이 높으며, 다양한 HTS 방법에 의하여 스크리닝이 된 화학물질들은

ToxRef의 데이터베이스에 저장되어 향후 발현되는 독성의 형태만으로도 화학물질의

분류 및 환경유해물질 특이적 위해성을 예측할 수 있는데 목표를 갖고 있다.

ToxCastTM 포함하여 국내외적인 환경유해물질의 생체 내에서의 독성발생기전 연

구를 포함하여 유해물질의 영향을 감지하는 생체지표 발견, 환경오염물질에 대한 생

물종 간의 독성비교 등에 독성유전체 기술이 도입되고 있으며, 기존의 시험동물 사용

의 대체기술로서도 많은 의미를 두고 있다. 각 국에서는 위해성평가 방법에 대한 독

성유전체학기술의 도입에 대한 검토를 적극적으로 추진하고 있다. 특히 독성유전체학

기술의 대표적인 DNA 마이크로어레이 기술은 내분비계장애물질을 포함한 환경유해물

질의 극미량 독성을 유전자 수준에서 확인하고, 관련 유전자의 발현을 통해 독성기전

및 생체지표를 이용한 초기 독성을 예측할 수 있는 predict toxicity 기술로서

Proteomics, bioinformatics와 더불어 매우 유용한 것으로 알려져 있으나, 다양한 플랫

폼간의 validation 문제를 포함하여 환경유해물질의 위해성 평가를 위한 기술로는 많

은 연구가 필요하다.

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제2절 국내 기술개발 동향

기존화학물질 안전성평가는 유해화학물질관리법에 기초적인 독성자료 없이 국내에 상업적으

로 유통된 국립환경과학원장이 고시한 화학물질로서 이를 대상으로 각종독성시험을 실시하여

안전성평가자료를 확보, 동 물질에 대한 적절한 관리대책을 마련하고 있다.

<표 20> 기존화학물질 안 성 평가

구분 시험항목

급성독성 경구독성, 경피독성, 피부자극성, 안구자극성

유전독성 복귀돌연변이 시험, in vitro 염색체이상시험, in ivo 소핵시험

환경독성 어류급석독성, 물벼룩급성독성, 미생물분해성, 생물농축성

○ PCBs

국내에서 환경매체 중 PCBs에 관한 환경매체의 모니터링은 환경부에서 추진한 “내분비계장

애물질 조사. 연구사업”(1999년 1차년도~2005년 7차년도)의 일환으로 추진되었으며, 수질, 퇴적

물, 토양중 PCBs의 양은 매우 미량으로, 국내에서 설정한 PCBs 환경기준을 모두 충족하는 것

으로 나타났다.

○ 다이옥신

1999년 이후 대기환경 중 다이옥신 검출농도는 지속적으로 감소되는 추세를 보이고 있다.

식품의약품안전청 국립독성과학원에서는 1999년부터 인체시료에서의 다이옥신, PCBs 등에 대

한 모니터링 및 위해성 평가를 실시하고 있다. 2008년부터는 국립독성과학원의 인체노출평가과

에서 모유 및 혈액중의 POPs 모니터링을 수행하고 있다.

○ HCB (Hexachlorobenzene)

헥사클로로벤젠은 국내에 도입되지 않은 물질이지만 다른 물질(모든 염소화벤젠, PCP,

PCNB, PCE, vinyl chloride 등)제조과정 중 부산물로 생성되고, 배출시설 운영 중 부산물로서

발생된 것으로 추정된다. 환경부의 조사결과 대부분의 경우 농도가 측정이 불가능할 정도로 낮

았다.

○ 신규 POPs 관리

2009년데 POPs로 추가된 9종의 경우 현재까지 환경 중 모니터링 자료 뿐 아니라, 국내 사

용 정보, 폐기물 정보 등에 대한 자료가 많이 부족한 상태이다. 우리나라에서 신규 POPs 중

주로 PBDEs (Polybromominated diphenyl ethers), PFOS (Perfluro octane sulfonate) 및 HCHs

(Hexachloro chclohexane)에 대한 환경매체 및 생태영향조사를 실시하였고,

Pentachlorbenzene, Chlordecone, PBBs (Polybrominated biphenyls)에 대한 조사는 거의 이뤄

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지지 않았다.

○ PBDEs

국내 환경매체 중 PBDEs에 대한 모니터링 조사사업은 환경부를 비롯하여 국토해양부, 농림

수산부, 농촌진흥청, 식품의약안정청 등 관련부처가 공동으로 참여하는 [내분비계장애물질 조사

연구 5개년(2007-2011)계획]에 따라 수행중에 있다. 2008년과 2009년에 안산, 울산 및 광양지역

에 대하여 물, 토양, 퇴적물 및 어류에 대한 조사를 실시하였고, 4대강 하천 퇴적물에 대한 조

사도 2009년에 수행되었다. 한편 2010년부터는 PBDEs를 비롯한 신규 POPs물질의 시공간적 분

포연구 사업을 통해 자료를 축적하고 있다.

○ PFOS

과불화합물에 대한 국내 조사는 국립환경과학원에서 2005년 전국을 대상으로 환경 중 잔류

실태조사를 실시하였으며, 환경부에서 2006년부터 2007년 까지 전국 주요 하천, 호소 및 연안

을 중심으로 PFOS와 PFOA에 대하여 조사를 실시하였다. 그 결과 연안 해수보다 하천수에서

높은 농도로 검출되었고 이 중에서도 산업단지가 밀집되어 있는 지역에서 상대적으로 검출농도

가 높은 것으로 나타났다 또한 퇴적물에서도 우리나라 국가산업단지로 지정되어 있는 시화호

주변에서 가장 노은 농도를 보여 우리나라 환경 중 과불화합물의 농도는 산업시설과 밀접한

관련이 있는 것으로 추정된다.

PFOS는 반도체 세정제 및 코팅제, 소화용 방염제 등에 사용중인 산업용물질로서 현재 대체제

가 없으므로 항구적 면제(용도: 광이미지, 비행기 코팅, 금속세정, 의약용 기기, 반도체 코팅,

방염제 등)와 특정면제(용도: 광마스크(반도체, LCD), 칼라인쇄 전기제품, 섬유, 종이, 카펫, 가

죽첨가제 등)를 규정하고, 2015년부터 매 4년 단위로 평가하여 대체기술이 인정되는 용도는 항

구적 면제에서 제외하도록 하였다.

2009년에 신규 POPs로 등재된 Lindane의 경우 의약품으로 소량이 지속적으로 수입되어 국

내에서 제조되는 이 제거제 등 의약품에 주요 성분으로 사용되고 있다. 2010년 5월에 제출한

국가의견서에서는 보건목적으로 특정면제를 신청하였다.

최근에 들어 독성유 체 기술의 발달로 바이오칩 분야의 환경호르몬 분석용 세

포기반 휴 용 랩온어칩 시스템 개발, 나노기반의 압타머 활용기술을 통한 해성

평가 시스템 개발, 환경물질별의 특이 유 체, 단백체 생체지표 발굴 장 랩

온어칩 탐지키트개발 등 바이오센서를 통한 다양한 환경 오염물질에 한 새로운

탐색기법이 개발되고 있다. 한 다양한 마이크로어 이 시스템과 RT-PCR기법을

용해서 다양한 분자지표 개발을 한 연구도 활발히 진행되고 있다.

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제3장 산업체 동향

국내에서 2009년 기준으로 잔류성유기오염물질의 측정하는 곳은 한국산업기술시험원, (재)

포항산업과학연구원, 서울특별시보건환경연구원, 경기도 보건환경 연구원, 포항공과대학 환경연

구소, 부경대학교 다이옥신 연구센터, (주)랩프론티어, (주)디케이사이언스, 부산광역시 보건환

경연구원, 기인첨단 환경기술(주), (주)이엔비테크로, 네오딘의학연구소 등에서 주요항목은 다이

옥신이며 분야는 배기가스 및 폐수를 중심으로 하고 있다. 특히 국내의 (주)네오엔비즈 등은

생태독성학적 기법을 이용한 환경평가를 실시하고 있다. 생태독성학적 환경평가기법은 산업폐

수, 폐기물, 유류, 오염퇴적물 등의 생태계 영향을 평가하기위한 목적으로 전 세계적으로 널리

이용되고 있습니다. 최근에 들어 개체이상의 수준에서 세포이하 수준에 이르기까지 다양한 생

물학적 소재를 이용하여 환경위해성평가에 적용하고 있으며 대다수 분석기관의 사업 영역은 초

기 생태독성학적 기법을 국내에 소개하고 환경평가에 적용하는 것에서 현재는 발광미생물이나

유전자재조합세포를 이용한 독성평가계측기기와 평가키트를 개발하는 수준에 이르렀으며 PCBs,

dioxins를 신속 검출할 수 있는 Biosensor 기술 개발에 매진하고 있으며 육상과 해양 환경내

유기오염물질(POPs), 금속, 일반분석항목을 모두 분석할 수 있는 분석 기기와 설비, 세포에서

개체군 수준의 생물검정기법, 그리고 군집, 생태계 조사 및 복원, 관리에 이르는 환경토탈솔루

션을 일괄 제공함으로서 인체위해성에서 생태계위해성에 이르는 다양한 환경문제 해결을 위한

체계적이고 과학적으로 연구하고 있다.

1. 다이옥신

- 다이옥신발생량이 연간 25g-TEQ 이상인 배출시설(소각시설을 제외):

6개월 마다 1회 이상

- 다이옥신발생량이 연간 4g-TEQ 이상 25g-TEQ 미만인 배출시설(소각시설을 제외):

1년마다 1회 이상

- 다이옥신발생량이 연간 4g-TEQ 미만인 배출시설(소각시설을 제외):

2년마다 1회 이상

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2. 폐수 부문

12개월마다 1회 이상. 다만, 이염화에틸렌·염화비닐 제조시설은 6개월마다 1회 이상 측정하

여야 한다.

3. PCBs 측정 방법

- PCBs(폴리클로리네이티드비페닐) 농도검사

1) 정밀분석법(GC-ECD법) - Gas Chromatography를 이용한 시험법으로 검사 결과

소수점 둘째자리까지 신고

2) 간이절차법(간이 GC-ECD법) - 전처리과정을 간소화한 후 Gas Chromatography

를 이용한 시험법으로 검사 결과 정수로 신고

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제4장 기술의 시장동향

제1절 국외 시장규모 및 전망

국제표준에 의한 엄격한 환경시험검사를 요구하는 국제 협약이 증가에 따라 시장규모가 커

지고 있다.

예1] 다이옥신 등 잔류성유기오염물질(POPs) 12종의 생산, 사용금지, 감축효과평가를 위한

스톡홀름 협약(2004년 5.17 발효)

예2] 새로운 화학물질 수출시 물질정보를 사전등록하고, 제공토록 하는 REACH 협약(2007년

1.14발효)

예3] 유해화학물질 수출국이 관련자료를 수입국에 사전통보하여 승인을 얻도록 하는 로테르

담 PIC협약(2004년 2월 24일 발효)

자유무역협정 확대에 따라 환경시험 검사서비스 산업 급성장하고 있다.

- 세계시험 분석시장은 고부가가치 지식, 서비스 산업으로 연평균 7%성장

(06년 50조원->12년 80조원)

- 미국은 연간 11%성장, 90억달러 이익창출(05년 WTO/TBT보고서)

- 국내시장은 연평균 9.5% 성장, 3,4조원(06년)-> 5.9조원(12년 )예상된다.

제2절 국내 시장규모 및 전망

환경관련 법률에 의해 국내 900여개의 시험 검사기관이 측정분석활동중이나 이들에 대한 체

계적인 정도관리제도 미흡하다. 정동관리제도에 ISO17025 개념을 도입하였으나 시험검사결과의

신뢰도 검증을 위한 시스템은 미흡한 실정이다. 또한 선진국의 시험검사기관은 전문화 대형화

로 지식서비스 산업으로 성장하고` 있으나, 우리나라 시험 및 검사기관은 상대적으로 영세하다.

세계시험 검사시장규모는 2006년 50조원, 2012년 80조원으로 전망되며 SGS, BU등 외국계기

업은 연간 매출이 2조원 이상이며 종업원은 40만명 정도 이다. 이러한 다국적 시험검사의 국

내활동이 증가되고 있는데, SGS(스위스), UL(미국), DNV(노르웨이) 등 10대 다국적 시험검사기

관의 세계시장 점유율이 20% 이상이며 이들의 국내 시장진출이 증가 추세임(연 10% 성장).

국내활동중이 외국계 시험 검사기관은 ISO17025을 만족하는 인정기관으로서 시험검사결과의

국제적 활동 가능성이 높다.

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<표 21> 국내 시험 분석시장 황

항목 분석기관수 매출

국내기관 1,590개 1조 4천억원

국내 다국적 기관 SGS 등 24개 8천억원

해외 다국적 기관 도레이 서치센터 등 1조 2천억원

현재 환경물질의 시험분석 분야에서 초기단계인 바이오칩 시장은 현재 관련 장비 및 서

비스 시장이 가장 큰 수요를 형성하고 있으며 해외의 경우 마이크로어레이 시장은 Affymetrix,

Agilent, NimbleGen, Illumina, Applied Biosystems등에서 다양한 특징의 마이크로어레이를 소

개하고 있어 대기업간의 경쟁이 가속화되고 있으며 마이크로어레이와 장비, 소프트웨어, 시약

및 진단회사 뿐 아니라 학계와 정부 연구소 등간에 다양한 기술제휴와 컨소시움이 구성되고

있는 것이 특징이다. 하지만 아직까지 미국의 Gentris와 같은 대부분의 회사들은 DNA칩을 이

용하여 신약개발과정의 전임상 단계에서 독성을 평가하는데 주력을 하고 있으며, 일부 환경유

해물질들의 평가를 도와주는 정도에 머물러 있는 상황이다. 즉, DNA칩을 이용하여 환경위해

성을 전문으로 평가하는 산업체와 산업은 아직까지 형성이 안되어 있는 것으로 파악된다.

국내에서도 바이오칩 개발은 바이오신약에 비해 선진국과의 기술격차가 적고 조기 사업화

가 가능하다는 점에서 국내에서도 매우 관심 있는 분야로 꼽히고 있으며 LG전자, 삼성전자 등

대기업과 마크로젠, 지노첵, 디지털지노믹스, 지노믹트리, 서린바이오사이언스, DNA링크 등에서

다양한 플랫폼의 마이크로어레이 연구 수행 및 개발을 하고 있으며 생물정보학 기술업체로서는

이즈텍과 인실리코젠등이 있다. 하지만 DNA칩을 이용한 환경유해물질에 대한 독성유전체 연

구는 (주)지노첵에서만 현재 진행되고 있는 실정이다.

<표 22> 응용분야별 상시장

(단위= 만 달러)

응용분야 예상 시장

의료 진단 4,000

신약개발 탐색 12,500

의약용 유전체 발굴 12,000

환경독성시험 평가(동물시험대치 예상) 23,100

유전자 발현 탐지 43,400

출처: 마이크로바이오칩센터 내부자료

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제5장 파급효과 및 전망

제1절 기대효과

POPs등의 유해물질의 신규 스크리닝 방법을 개발하고 공정시험기준을 제시함으로서 국제

동등성 확보하고 시험검사 결과에 대한 신뢰도 확보할 수 있다.

POPs(다이옥신 등)의 측정기관의 환경시험 검사전문기관의 관리체계의 일원화 및 국제적 규

모로의 확장시킬 수 있다.

환경시험 검사 인프라 및 정보시스템 구축으로 장비 및 정보의 공유로 시험검사 업무의 효

율적 운영 및 선진화가 유도될 것이다.

제2절 연구전략

POPs의 다양한 환경 중에서의 노출관련 위해성 평가관리 시스템 구축을 위하여 기존의

독성시험의 업그레이드 및 미국 및 유럽등의 위해성 평가시스템(ToxCast등)의 컨소시움에 참여

함으로서 선진기술 및 정책의 변화에 민감하게 대응하여야 한다.

국내의 산-학-연의 유관기관과의 긴밀한 협조를 통하여 다양한 위해성 평가 검사개발 및 시

스템 구축을 도모하여야 한다.

예] 새로운 시험방법에 대한 타당성 및 유효성 관련 검증 지침 마련

신규 환경오염물질의 잔류실태 모니터링을 위한 공정시험 기준 마련 및 국제적으로

관심 있는물질에 대한 환경오염 시험기준 마련

시험검사의 정밀도 및 정확도 향상을 통한 국제규정에 부합하는 정도 관리제도 운영

시험검사 운영체제의 선진화 및 관련 규정의 일원화

환경측정기기 시험검사방법 개선을 통한 시험검사 관련 종합정보 제공 시스템 구축

제3절 발전방향 및 전망

국내에서 POPs에 관한 연구와 정책을 시작한지 벌써 20년 이상이 지나갔다. 하지만 신규물

질 또한 계속 늘어나고 있으며 정책 방향 또한 시대의 흐름에 맞게 변화하고 있다. 또한 POPs

에 대해 정부와 하계 등이 협력하여 활발한 연구 활동을 통해 정보의 확산에 노력하고 있다.

한편 POPs 관련정보를 공유하기 위한 민간 차원의 POPs 포럼과 관련 하계활동을 정부차원에

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서 지원하고 있다.

환경부는 2008년부터 “POPs 측정망 사업”을 통하여 환경매체에 대한 모니터링을 실시하고

있다. 현재는 POPs 12종을 대상으로 하고 있으며, 향후에 신규물질을 추가하여 이를 포함한

조사로 확대할 예정이다. 한편 농림수산 식품 부는 농경지와 더불어 농작업자와 가축, 축산식

품, 사료, 축산 환경 등에서의 모니터링과 함께 오염현황을 파악할 예정이다.

환경부뿐만 아니라 국토해양부와 식품의약품안정청에서도 각 부처의 특성에 맞게 수산물과

인체에서 [생물 영향실태 연구], [유해물질 인체영향연구 사업]등을 통해 오염현황을 파악할 예

정이다. 2011년까지 현황파악을 마친 후 2012년부터 발견된 오염지역을 환경부와 유관부처 간

협력을 통하여 복원할 계획을 가지고 있다. 이러한 다부처간의 다양한 노력 및 오믹스 기술을

비롯한 다양한 분석 및 검사 기술의 발달을 통한 위해성평가 플랫폼을 구축함으로서 향 후

POPs의 저감 및 녹색환경을 발전시키는데 큰 역할을 하게 될 것이다.

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제6장 참고문헌

위해성 동향보고서, 신환경대응기술분야 위해성 평가과 기술연구회(2009)

잔류성유기오염물질 배출량 보고서, 한국환경공단(2009)

스톡홀름 협약 이행을 위한 국가이행계획서, 환경부(2009)

국토해양부, 해양환경 POPs 오염실태 모니터링 보고서(2008)

내분비계장애물질 조사연구 결과보고서, 국립환경과학원(1999-2007)

잔류성유기오염물질 측정망 실태조사, 환경부(2008)

하천퇴적물 중 POPs축적도 모니터링(낙동강 수계) 국립환경과학원(2007).

국내잔류성유기오염물질(POPs)의 정책 및 관리방향 김병훈, 이지윤(2010)

제1차 환경시험. 검사발전 기본계획(08년-12년), 2008년도 세부시험계획(환경부)

2010년 환경연구 추진계획, 국립환경과학원

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II. 유해화학물질 평가 플랫폼 기반 구축:

수은 및 중금속

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제1장 기술의 개요

제1절 기술의 정의

화학산업이 고도화되면서 인간의 건강 및 환경에 대한 피해가 전 세계의 고민거리고 부상하

고 있고, 이에 따라 환경을 파괴하지 않고 화학산업을 지속적으로 발전시킬 수 있는 “녹색화학

(green chemistry)"이 어느 때보다도 관심을 끌고 있다. 녹색화학이란, 인간의 건강 및 환경에

미치는 피해가 적은 화학기술이나 화학산업의 총칭으로, 독성 및 화학물질 배출이 적거나 없으

며 에너지 효율적인 화학제품의 생산을 추구하며, 오염을 예방하고 환경문제를 해결하기 위해

서 화학제품과 그 합성방법 자체를 개선하려는 노력이라고 할 수 있다. 특히, 환경과 에너지가

국가적 연구의 중심이 되고 있는 요즘 녹색화학은 우리나라의 모든 화학 관련 산업 전반에 매

우 중요한 역할을 할 것이 틀림없다.

이처럼 점점 더 복잡해지고 다양해지는 현대 사회 속에서 불확실성으로 얽혀 있는 환경문제

를 풀어 나가고, 녹색화학에 좀 더 가까이 접근하기 위해서는 과학적이고 합리적인 방법론이

요구되며, 최근 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 구체적인 방법론으로 위해성 평가 (Risk

Assessment)가 대두되었다. 위해성 평가는 특정유해화학물질에 노출됨에 따라 발생 가능한 영

향에 대한 정도와 심각성을 정성 및 정량적으로 평가∙추정하는 구체적이고도 과학적인 평가

방법으로 단순히 환경 중 오염도를 위해도 (risk)로써 알기 쉽게 수치적으로 제시하는 과정만이

아니라 오염물질의 발생에서부터 인체로의 영향까지를 통계학적, 독성학적, 수학적, 사회정책

및 경제학적 측면 등을 모두 고려하여, 정책 결정자들과 일반대중이 과학적 기반 위에서 합일

점을 찾도록 하는데 과학적 근거로 제시될 수 있는 방법이다.

21세기에 들어 과학기술 및 산업의 눈부신 발달로 인류는 경제 성장에 따른 전례 없는 풍요

로움과 편리함 등 많은 혜택을 누려오고 있지만 이를 위해 많은 화학물질들을 사용하게 되었

고 때로는 이러한 물질들이 예기치 못하게 인간의 생활 및 건강을 위협하기도 한다. 특히, 현

대 사회에서 급속한 첨단 기술의 성장으로 인해 수은, 카드뮴, 니켈을 포함한 여러 중금속의

사용이 증가하고 있다. 이러한 중금속의 사용은 생활환경이나 산업현장에서 도금, 반도체, 전

지, 휴대폰 등과 같은 인간에게 쉽게 노출되기 쉬운 기기들에 이용되고 있어, 중금속에 의한

인체 유해성이 사회적 쟁점으로 대두되고 있다. 이에 중금속의 독성, 노출 여부를 판단할 수

있는 기술의 개발 및 위해성 평가의 시도가 산업적으로나 환경보건학적 측면에서 중요한 사안

으로 떠오르고 있다.

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<그림 6> 속 노출에 따른 인체 해성 평가의 필요성

제2절 기술의 분류

1. 인체 위해성 평가

인체 유해성평가는 자료평가, 분류표시, DNEL (Derived No-Effect Level) 도출의 세단계로

이루어진다. 인체 유해성평가에서 DNEL 산출뿐 만아니라 적절한 분류와 표시를 위해 독성동

태, 대사, 분포, 급성 영향 (급성독성, 자극성, 부식성), 과민성 (피부 및 호흡기), 반복투여독성,

CMR 영향 (발암성, 변이원성, 생식독성)과 같은 자료가 요구된다. 이러한 자료는 실험실에서의

연구 결과가 국제적으로 인정된 시험방법 (REACH Annex X, OECD test guidelines)과 GLP 원

칙에 따라 수행되었는지를 평가하여 자료의 신뢰성, 타당성 및 정확성을 검증하여야 한다. 조

사된 인체 end point중 가장 관련 있는 결과를 확인하여 분류 표시한다. 유해물질의 위해가

적절히 제어되고 있음을 문서화하기 위해 물질의 안전한 노출 수준, 즉 DNEL 값보다 노출량

이 낮음을 입증해야 하며, 이와 같은 DNEL은 REACH에서 새로이 등장한 개념이다. DNEL 계

산은 다음 수식에서와 같이 N(L)OAEL에 바로 안전계수(AF)를 적용하여 구할 수 있으며, 집단,

경로, 노출형태/시간범위, 단위, 체계적 vs 국지적 영향 등의 정보를 고려해야 한다.

× × ×

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2. 생태 위해성 평가

생태 위해성 평가의 과정으로 보편적으로 받아들여지는 것은 NRC에 의해 고안된 유해성 확

인 (hazard identification), 용량-반응 평가 (dose-response assessment), 노출평가 (exposure

assessment), 위해성 결정 (risk characterization) 등의 4단계이다. 유해성 확인 과정은 물질에

대한 동물 실험자료 및 사람에 대한 자료를 토대로 어떤 물질에 사람이 노출되었을 경우 유해

한 영향이 유발되는가를 결정하는 단계이다. 유해성 확인과정에서 화학물질의 건강영향이 지적

되면 인체가 유해물질의 특정 용량에 노출되었을 경우 유해한 영향이 발생할 확률을 추정하는

과정인 용량-반응관계에 대한 평가가 이루어져야 한다. 노출평가는 사람이 공기, 식수, 토양 등

의 다양한 환경매체를 통해 유해성이 확인된 유해물질에 얼마나 노출되는가를 결정하는 과정이

다. 노출평가 정보와 용량-반응 평가 정보를 통합하여 특정 오염물질의 특정 농도에 노출되었

을 경우 개인이나 인구집단에서 유해영향이 발생할 확률이 결정된다. 위해성을 추정하기 위해

서는 오염원의 특성 및 범위, 영향을 유발시키는 원인과 관련된 일련의 사건/경로/과정, 효과의

특성과 반응의 형태 사이의 상관관계 정보를 수집하여야 한다. 광범위한 영역에서의 거동과 장

기간에 걸친 노출로 인한 영향을 정량화하는 과정이므로 환경 가변성, 측정대상, 측정장소, 측

정시간, 측정방법 등의 다양한 불확실성 원인들이 수반되며 신뢰성 높은 결과 산출을 위해서는

이러한 원인들의 보정이나 배제를 위한 방안이 적용되어야 한다.

<그림 7> 유해물질의 해도 결정을 한 해성 평가 차

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제3절 관련 정책 동향

1. 국외 정책 동향

영국 (ECB; EURA report), 네덜란드 (RIVM report), 독일 등은 목재 방부재 (CCA) 중금속

등 유해화학물질이 어린이에게 미치는 노출 및 위해성을 평가하고 오염 농도를 모니터링하는

프로그램을 운영 중이며, 일본은 크고 작은 환경관련 사고로 환경성 내에 환경보건부 (58인)를

설치하여 환경보건정책을 전담하고 있으며, 국립수은병연구소 등 환경성 질환 관련 전문 연구

소도 운영 중이다.

중금속의 도시폐기물 소각시설 배출허용기준은 독일, 미국, 일본의 순으로 엄격한데, 배출허

용기준이 가장 엄격한 독일의 경우는 중금속등의 배출허용기준이 여러 중금속의 합산

(Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V+ Sn)농도가 0.5mg/Nm3으로 규제되고 있어 가장 많은 중금속

항목을 가장 낮은 배출허용기준으로 규제하고 있으며, 또한 다른 나라에서는 규제되고 있지 않

은 유기물질함량 (Organic substances)이 배출허용기준에 포함되어 있는 것이 특징이고, 일본의

경우는 배출허용기준항목이 다른 선진국뿐만이 아니라 우리나라에 비해서도 매우 미약한 실정

이다.

유럽 연합 (EU)은 전기/전자 기기에 사용하는 유해 물질의 사용 제한에 관한 가맹 각국의

법률의 격차를 없애고, 인류의 건강 보호와 전자전기폐기물처리지침 (WEEE, Waste Electrical

and Electronic Equipment)의 환경부하의 삭감 (친환경적인 회수), 처분에 기여하기 위해 유해

물질규제지침 (RoHS, Restriction of Hazardous Substances)을 제정하였으며, 2006년 7월부터

수은, 카드뮴 외 4개 유해물질이 전기기기의 신제품에 비함유 되도록 하며, 컴퓨터 및 이동통

신 장비에서 국내 가전 및 전자 장비, 장난감 및 자판기 등에 이르기까지 광범위한 제품이 그

대상이다. EU는 또한 포장재에 관한 규제로서 Packaging and Packaging Waste Dirctive

(94/62/EC)가 EC조약 95조의 절차로 1994년 12월 31일에 관보에 게재되었다. 지침의 목적은

포장폐기물에 의한 환경오염의 경감 및 방지이며, 이 지침으로는 회수 (Recovery)율, 리사이클

링율의 설정과 특정 유해물질의 농도 총계가 규제되고 있고, 특정 유해물질은 카드뮴, 수은을

포함하는 4가지 중금속이 지정되었다. 뿐만 아니라, 수은은 카드뮴과 함께 PHS (Priority

Hazardous Substances: 우선유해물질)로 지정되어 물구조지침 (Water Framework Directive

2000/60/EU)에 의해 수계로의 배출이 규제되고 있다. 이 지침의 제안 당시의 보고서에 유기수

은은 수중환경과 사람의 건강에 대단한 유해성이 있다는 것, 특정 조건하에서는 무기수은이 유

기수은으로 변화한다는 내용이 포함되어 있다.

미국의 경우, 코네티컷주, 메인주, 메사추세츠주등 북동부의 8개주가 합동으로 Coalition of

North-eastern Governors (CONEG)로 공동대응을 하고 있다. 각 주법으로 제정한 내용에 포장

에 관한 중금속규제 (the Model Toxics in Packaging Legislation)가 있으며, 특정 유해물질은

납, 카드뮴, 수은, 6가 크롬 등으로 EU지침과 같다. 뿐만 아니라, 미국에서는 수은 중금속이

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자동차 부품 (0.8g), 형광등 (10mg), 체온계 (0.5g) 등 생각 외로 많이 사용되고 있어 이에 따

라 2002년 7월 25일에 메인주법으로 ‘차량의 재활용 및 처리 시 수은 방출방지법’ (Prevent

Mercury Emissions when Recycling and Disposing of Motor Vehicles)이 발효되었다. 동법에

서는 2003년 1월 1일부터 자동차용 수은 라이트스위치의 판매금지나 폐차로부터의 수은 스위

치 등 수은이 들어간 부품의 판매를 금지하였다. 전지관련 법규제로는 (Mercury-Containing

and Rechargeable Battery Management Act)로 니켈-카드뮴전지, 니켈 수소전지, 리튬이온전지,

소형 납축전지 등 충전식 전지의 리사이클링과 수은삭감이 촉진되고 있으며 버튼전지는 수은함

량 25mg이상의 것은 판매 금지되고 있다.

<표 23> 미국의 수은, 카드뮴의 배출기

- 68 -

<그림 8> 속 해성 평가의 국외 정책 동향

2. 국내 정책 동향

정부는 독성 및 유통량을 중심으로 우선순위를 정하여 연간 약 30종의 기존화학물질에 대한

안전성 (독성) 시험 실시하여 시험 결과에 따라 유독물, 관찰물질 등으로 지정하고 1,000톤 이

상 유통되는 대량유통물질에 대한 안전성시험을 2001년까지 완료하였다. 1991년「유해화학물질

관리법」 제정과 함께 실시된 신규화학물질에 대한 유해성심사제도에 따라 신규화학물질을 제

조, 수입하고자 하는 자가 제출한 독성시험자료를 토대로 한 심사결과에 따라 해당 물질은 유

독물, 관찰물질 및 일반물질로 분류되어 관리되고 있으며, 1998년부터 화학물질의 유통량, 배출

량 조사제도를 도입하여 화학물질에 대한 정보수집체계를 구축하고, 다량 배출 물질 중 벤젠

등 발암물질에 대해서는 위해성 평가 필요성을 검토하였다. 1999년 OECD 대량생산화학물질

위해성평가사업 (SIDS, Screening Information Data Set)에 참여하여 아세트아닐리드 등 7개 물

질에 대한 평가를 수행하였으며, 화학물질의 독성뿐만 아니라 노출 및 배출정보 등을 고려한

초기 위해성 평가를 통하여 관리가 필요한 물질을 선별하고 있으며, 2002년 위해우려물질관리

사업 예산을 확보하고, 2005년까지 위해우려물질 선정 평가 및 환경모니터링을 실시하였다.

환경부는 어린이가 사용하는 원목 입체 퍼즐 등 장난감, 놀이기구, 필통 등 학용품에 칠해진

페인트에 함유된 납, 카드뮴 등 유해물질 사용실태를 조사, 사용제한ㆍ금지를 추진 중이며,

2006년 10월에는 「제품의 포장재질․포장방법에 관한 기준 등에 관한 규칙」 제3조 제2항의 규

정에 따라 카드뮴과 수은을 포함하는 네 가지 중금속에 대해 포장재의 중금속 함량 권장기준

및 시험방법 등을 고시하였다.

뿐만 아니라 2005년 11월에는 보건복지부가 매 3년마다 시행하고 있는 국민건강영양조사와

병행하여 정부차원에서는 처음으로 전국 규모의 혈중 중금속에 대한 조사를 실시하였다. 이 자

료에 따르면, 수은의 경우 평균농도가 4.34ug/l로서 미국 (0.82ug/l)이나 독일 (0.58ug/l)에 비

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해 5∼8배 높게 나타났는데, 이에 대해 ‘수은관리 종합대책 (’06.6)’을 마련하여 수은의 체내축

적 원인에 대한 종합분석 실시, 수은함유 제품 제조·사용 실태조사 및 주요 수은 배출원별 노

출량 조사 등을 실시하였으며, 2008년도에는 대기 중 수은 방법 등 측정망 운영지침을 확정하

고, 대기배출원에서의 수은 배출량을 조사하여 수은 배출기준을 강화하는 등 배출원 관리 체계

를 수립할 것을 계획하였다. 아울러, 월경성 수은 감시 및 저감관리를 위한 국제협력을 강화하

며, 수은함유제품에 대한 ‘생산자책임재활용제도 (EPR)’ 등 수은 함유 폐기물관리를 강화하고,

국민 체내 수은함량을 지속적으로 조사하는 한편, 위해성 평가관리 방안 도입 등 수은관리 대

책을 소관부서별로 강화해 나아갈 계획을 마련하였다.

2008년, 식품의약품안전청은 ‘생약등의 중금속 허용 기준 및 시험 방법’을 개정하여 광물생약

23품목의 중금속 허용기준을 신설하고 생약 (한약)제제의 중금속 허용 기준을 강화하여 생약등

의 품질 및 국민건강을 확보하고자 하였으며, 김치 중 중금속 및 어류 내 메틸수은, 다소비 농

산물 10품목 내 중금속에 대한 모니터링 및 위해성 평가를 실시하였다.

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제2장 기술연구개발 동향

제1절 국외 기술개발 동향

유럽 위원회 (European commission, EC)는 2000년 9월, “Risk assessment to health and

the environment from cadmium in fertilisers"라는 주제로 카드뮴의 위해성에 관련된 보고서

작성을 수행하였다. 특히, 토양, 농작물, 그리고 식이섭취 했을 때 서로 다른 수준에서 카드뮴

의 위해성 평가를 보고하였으며, 카드뮴 흡수에 따른 인간 건강에 의한 위해성을 감소시키기

위해 더 많은 노력들을 해야 한다고 언급하였다. 같은 해 오스트리아 연방 환경부 (Austrian

Federal Environment Agency)는 ”A Risk Assessment for Cadmium in Austria based on the

Recommendations of ERM (Environmental Resources Management)"라는 주제로 유럽 위원회

와 비슷한 연구가 시도된 바 있다. 이 연구에서는 토양, 수계 및 식물에서 카드뮴 성분이 상당

량 증가해 있는 것을 확인하였으며, 카드뮴 독성과 관련된 더 다양한 정보를 얻어야 하며, 독

성과 관련된 현존하는 법률에 대해 재고할 필요가 있다고 제안하였다.

<그림 9> 속 해성 평가의 국내 정책 동향

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미국은 2003년, 세계보건기구 (World Health Organisation, WHO) 하에 “Elemental Mercury

and Inorganic Mercury Compounds: Human Health Aspects"의 제목으로 수은의 위해성 평가

에 관련된 연구를 보고하였다. 이 보고에 따르면, in vitro에서 무기 수은 성분은 DNA와 상호

작용하여 손상시키거나, 체세포에서 염색체 손상 효과 (Clastogenic effect)를 유도하고, 매우 낮

은 농도에서 장기간 경구 노출 시켰을 때 신장의 손상을 가져오는 것을 확인하였다. 뿐만 아

니라, 무기 수은은 설치류는 물론 인간에게까지 면역학적인 반응을 일으키며, 다양한 노출 시

나리오를 통해 항체를 매개로하는 신장 증후군을 일으키는 요인으로도 언급되어있다. 그러나

산업적인 연구 (Occupational study)로부터의 복잡한 데이터들은 무기 수은의 면역독성 가능성

의 정확한 해석이 불가능 하다고 보고하였다.

2008년 3월, 덴마크 환경보호국 (Danish Environmental Protection Agency)은 이사회 규정

(Council Regulation (EEC)) 793/93 (EEC, 1993b)에 따라 니켈 (CAS-No.: 7440-02-0,

EINECS-No.: 231-111-4, Chapters 0, 1, 2, 4, 5, 6 & 7 - human health only)에 대한 위해성

평가를 수행하였다. 조사 결과, 채굴, 광석 선광처리 및 제련 등 니켈 금속을 생산하는 초기

단계와 관련된 노출 시나리오에서는 니켈이 위험성 있는 특징을 보이지 않았다고 언급하였으

며, 니켈 금속의 흡입 노출로 인한 발암성 측정과 가능성 있는 유전 독성 영향 및 암을 일으

키는 정량적인 위험성 평가를 위한 데이터 (이 데이터는 수컷과 암컷 Wistar rats에 니켈

powder를 2년간 흡입 노출 시켜 얻음, OECD 451-B32)를 제공하기 위한 많은 연구들이 수행

되어야 한다고 제안하였다. 또한 반복 독성, 발암성, 생식력 및 발달 능력, 그리고 급성 독성

및 호흡 민감성에 대한 니켈의 흡입 노출 시나리오를 보고하였다.

제2절 국내 기술개발 동향

최근 국내에 유해중금속으로 알려진 카드뮴의 위해성 평가를 위한 기술들이 제시되고 있다.

한 연구에서는 중학생을 대상으로 하여 피를 채취함으로써 카드뮴이 어느 정도 노출되었고, 위

험한지를 확인하는 위해성 평가를 시도하였다. 그리고 분자수준에서의 위해성평가를 위해

Genomics와 proteomics가 결합된 평가기술이 많이 제시되었다. 실제로, 2004년 KIEST

newsletter에서는 인간 폐세포 및 말초혈액 단구에 카드뮴을 처리하여 분리한 mRNA를 이용하

여 SSH (Suppressive Subtraction Hybridization) 방법과 cDNA microarray 방법을 이용해 통계

적으로 유의하고 변화강도가 큰 유전자를 300여개 선별하여 카드뮴 유전자 칩을 개발한 기술

을 소개한 적 있다. 또한, Protein 수준에서의 카드뮴 특이적 반응 단백질들을 MALDITOF

(Matrix-assisted Laser/Desorption Ionization-time of flight) 분석법을 이용하여 구조를 동정한

결과 Calbindin을 비롯하여 39종의 변동되는 단백질을 동정하였다고 보고한 바 있다. 앞의 방

법 뿐만 아니라 지구화학적 기술이 주요 요소가 되는 대표적인 방법으로 인체 온도와 유사한

환경에서 오염물질의 인체흡수도를 조사하는 기술인 SBET (Simple Bioavailability Extraction

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Test)를 이용하여 국내의 폐금속 광산에서 토양, 수계, 식물체 등의 오염도를 분석하여 인체로

의 영향을 조사한 바 있다. 한편, 환경독성평가원에서는 카드뮴의 인간 위해성평가 외에도 환

경생물종을 이용한 환경독성평가를 위한 토종생물 3종의 발굴을 통해 카드뮴의 독성평가가 가

능해졌다고 보고하였다. 그 생물종은 대륙송사리와 새뱅이 (민물새우), 곳체다슬기로 다른 생물

종보다는 독성 값이 낮은 수준을 보였다. 이러한 토종생물들은 독성 값이 다른 생물종에 비해

낮아 민감한 독성 시험종으로 사용될 수 있을 것이라고 설명했으며, 국내 환경에 적합한 생물

종별 독성시험방법을 제시하기 위한 추가 연구를 수행하는 한편, OECD 시험법 개발 프로그램

에도 적극적으로 참여해 나갈 계획이라고 제시하였다.

<표 24> WI38 Cell에서 카드뮴 처리에 의해 50% 이상 증가된 유 자

출처: Korea Institute of Environmental Science and Technology NewsLetter

수은은 인체에 노출되었을 때 폐나 신장, 암유발등과 같은 심각한 질병을 일으키는 물질로

알려져 있다. 이에 환경부에서는 수은에 쉽게 노출될 수 있는 폐광지역 주민들을 대상으로 혈

액과 요의 수은의 농도를 측정하였다. 그 결과, 주민들에게 심각한 건강피해는 없었으나 총

2,068명의 주민 중 35명인 1.7%가 세계보건기구 등에서 정한 중금속 기준치를 초과한 것으로

발표하였다. 또한, 환경부에서 실시한 연구에 따르면 유통 중인 전지를 수거․분석한 결과 건전

지의 중금속 농도가 시 10개 중 5개 지역의 전지에서 기준치 10~17배 초과한 중금속이 검출

되었다고 보고되었으며, 전국 10개 지역 64개 어린이 실외놀이터를 대상으로 실시한 중금속 농

도 조사 결과에서도, 철재시설 표면의 페인트 중에서 중금속의 농도가 미국 기준치보다 45배

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높게 검출된 것으로 보고 한 바 있다. 뿐만 아니라, 식품의약품안전청에서는 식품 내 중금속

농도 측청을 통해 위해성 정도를 판단하고 있다. 최근 이슈가 되고 있는 연체류 및 갑각류에

서의 중금속 농도 또한 심각한 수준이라고 이슈화 되었지만 식약청에서는 내장을 제외한 몸체

의 경우 조사된 20건 모두가 현행 중금속 기준 (내장 제외, 각 2ppm)을 초과하는 경우는 없었

으며, 기준이 정하여지지 않은 내장을 포함한 전체부위 (10건)의 경우에도 안전한 것으로 조사,

발표하였다.

니켈에 대한 위해성 평가는 생물모니터링을 통한 위해성 평가 자료가 대부분이며, 아직 연구

가 미비한 실정이다. 한 연구에서는 폐수 내 니켈의 독성도를 Nitrosomonas와 Nitrobacter를

이용해 조사한 결과 IC50 값이 각각 5.5 및 4.9mg/l인 것으로 나타났다. 한편 환경부에서는

2009년 가을, 황사에 포함된 중금속의 양을 측정하였는데 크기별 미세먼지농도를 보면 PM2.5

농도는 거의 변화가 없고 PM10의 농도 증가가 뚜렷하게 나타나 일반적인 황사 토양입자 (보통

3~7㎛의 크기)의 증가 특성을 보여주었고, 토양에서 기원하는 철․칼슘․칼륨 등 성분은 황사가

유입되면서 평상시보다 크게 증가하였으나, 납․니켈․비소 등 유해중금속 농도는 평상시와 유사

한 수준임을 보여주었다.

<표 25> 폐수의 성분

출처: 김만수외 2명, 니켈 함유폐수의 독성평가 및 처리방안에 대한 연구, 2009

제3절 기술 경쟁력 비교

이미 선진각국에서는 인체 및 생태 위해성 평가 결과가 환경정책 전반에 관한 의사결정을

지원하고 있으며, 배출허가기준이나 과세기준 설정 등 환경관리대책 수립에 활용되고 있다. 현

재 국내 화학물질 관리 및 평가는 작업장 유해물질, 산업용, 농약, 식품·의약품 등 물질의 용

도에 따라 노동부, 환경부, 농진청, 식약청 등의 관리부서가 담당하고 있다. 그러나 유해물질관

리정책 협의에 있어 각종 전문위원회, 자문위원회에 관련부처가 위원으로 구성되어 있지만 실

질적인 정책협의를 통한 정책결정기능보다 자문기능에 국한되어 있는 실정으로 화학물질 수출

시 등록하는 시험자료의 경우 국내 GLP 시험기관이 생산하는 자료가 일본 등 선진국에서 인정

받지 못하는 경우가 다수 발생하고, 국내 적용하는 물질별 시험지침이 OECD 및 유럽 등 선진

국에서 사용하는 기법과 달라 시험자료를 외국에서 재생산해야 하는 중복비용 발생 등 공동대

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응이 미흡하여 화학물질 관리의 국제적 수준과 조화되지 못하는 사례가 빈번히 발생하는 실정

이다. 이에 반해 미국 (HPV Challenge program)은 대량생산화학물질 제조·수입 기업들과 후

원관계를 맺어 연간 100만 파운드 이상 제조·수입물질을 평가하고 있으며, 일본은 화심법 개

정으로 기업들과 기존물질 평가를 분담하는 근거규정을 신설하였다. 뿐만 아니라, ‘04년까지

UNEP을 통해 발간된 위해성평가 보고서 물질 1,096종 중 732개 물질이 ICCA (국제화학물질협

회협의회)에 의해 수행되었던 것과 같이 기업들 간의 분담을 통한 국외 화학물질 평가 사례가

많이 보고된 바 있다.

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제3장 산업체 동향

제1절 국외 산업체 동향

유럽과 미국에서는 상대적으로 낮은 재활용 율을 감안할 때, 쓰레기 매립지로 처분되는 생산

품의 양이 매년 약 3500톤에 달한다. 많은 양의 카드뮴은 수 년 동안 생산품 내에 그대로 안

전하게 남아있으며, 어느 정도는 사용하는 동안 부식하거나 침식, 또는 재활용되거나 환경 내

에서 처분된다. 즉, 대부분의 카드뮴은 쓰레기 매립지로 들어오기 수년 전에 이미 생산된 생산

품에서 사용된 것이다. 카드뮴은 주로 배터리, 색소, 안정제 및 코팅제를 제조할 때 많이 사용

되며, 사용 후 대기, 수계 및 고형 오물로 방출되는 양은 다음과 같다.

<표 26> EU에서 생산품 제조로부터의 카드뮴 방출 (tonnes/year)

카드뮴 제조 및 생산에 관련된 작업장에서 일하는 근로자들을 대상으로 카드뮴 노출이 신장

에 미치는 영향에 대해 조사한 여러 연구들이 있다 (Verschoor et al., 1987; Chia et al.

1989). 대부분의 기록에서 카드뮴에 노출된 group에서는 그렇지 않은 group에 비해 소변 내에

β2-microglobulin, α1-microglobulin, 그리고 NAG의 양이 현저히 증가되었음을 관찰하였다.

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제2절 국내 산업체 동향

총수은 및 유기수은은 생태계와 인체에 미치는 독성영향이 크기 때문에, 주요 유해물질의 하

나로 분류되고 있다. (주) 네오엔비즈에서는 환경 내 수은 및 중금속등의 영향을 평가하는 시

험법으로 유전자재조합세포 (CALUX)를 이용하는 유해물질 재조합 세포시험법을 사용하고 있

다. 이 시험법은 신속하게 독성물질을 검출해 내며, 잠재적 위험성을 평가할 수 있는 방법으로

수많은 유해물질의 농도 스크리닝과 노출 위해성 평가 등에 사용되고 있다. 재조합 세포시험법

외에도 유해물질 분석을 위해 GC-AFS를 이용한 실험법을 사용하는데, 이 방법은 생물, 퇴적물

뿐만 아니라 물과 같이 극미량 (ppt)으로 존재하는 메틸수은을 정량화 할 수 있는 방법이다.

또한 2006년부터 어패류, 퇴적물, 물의 메틸수은을 분석하고 있으며, 환경부에서 실시한 여러

용역과 기타기관에서 문의한 메틸수은을 정량하고 있다. 또한 메틸수은 분석경험과 기술을 바

탕으로 자체적으로 NOMA 분석기기를 개발하였고, 국립환경과학원 및 국립수산과학원에서 사

용 중에 있다.

뿐만 아니라, (주) TO21에서는 다양한 유해화학물질의 위해성 평가 및 관리를 하고 있으며,

노출평가, 인체건강 및 환경위해성 평가 등의 항목으로 나누어 실시하고 있다. 근로자에 대한

위해성 평가를 위해 화학물질 용도 및 노출정보를 산출하고 모델을 수립하여 위해도를 결정하

며, 제품 함유 화학물질에 대한 인체 위해성 평가를 위해서는 사용량, 제품 내 성분 함량, 사

용기간 등의 입력자료를 산출하여 위해도를 결정한다. 뿐만 아니라 생태계에 서식하는 생물체

를 대상으로 하는 위해성 평가도 실시하고 있으며 OECD 규정에 따라 독성시험을 수행한다.

특히, REACH/CSR (Registration, Evaluation and Authorisation of CHemicals/Chemical Safety

Report) 작성 대행 및 GHS & MSDS (Globally Harmonized System of Classification and

Labeling of Chemicals & Material Safety Data Sheets) 작성 컨설팅 사업도 함께 수행중이다.

<그림 10> CALUX sample 분석 방법

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(a) 수은 분석기 (b) GC

<그림 11> 수은과 유기수은 측정을 한 GC-AFS방식의 NOMA1000 모식도

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제4장 기술의 시장동향

제1절 국외 시장규모 및 전망

1993년 western world (not include Central and Eastern European countries)에서 제련된

카드뮴의 생산은 약 15,000톤 이였다. 아래 표에서 볼 수 있다시피, 일본이 제련된 카드뮴 금

속 생산에 있어 가장 큰 생산 국가이다. 1980년도부터 1993년도 사이의 western world에서 카

드뮴 생산 추이는 아래 그림과 같다. 카드뮴의 소비는 약 16,500톤이며, 일본이 카드뮴을 가장

많이 사용하는 국가이며, 그 뒤를 이어 미국, 벨기에, 영국, 프랑스, 독일 순으로 많이 사용한

다. 특히, 니켈-카드뮴 배터리를 생산하는데 주로 사용되며, 1980년도에는 카드뮴의 3,000톤이,

1990년도에는 9,000톤이 이 배터리를 생산하는데 사용되었으며, 다른 분야에 사용된 카드뮴의

양은 약 25%씩 감소하였다.

<그림 12> 1990년과 1993년의 카드뮴 생산 (왼쪽)과 1980-1993년도 사이 western world에서 카드뮴

생산 추이 (오른쪽)

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제2절 국외 시장규모 및 전망

2004년부터 2008년까지를 1차 시장으로 보고 니켈 카드뮴 전지 및 니켈 MH 전지 시장규모

를 산정해 보면 2007년 수입 (HS코드기준) 170억원, 카드뮴 전지 제조업체 IBT 매출액 60억원

등으로 볼 때 시장규모는 250억 정도, 니켈 MH 전지는 100억 규모의 시장으로 파악하고 있

다. 이를 토대로 UPS 및 Charger 시스템에 일체형으로 수입통계에 산정되지 않는 물량과 판매

가 등으로 추론하면 총 시장규모는 3500억원 이상으로 추정된다. 특히, 전동 카트, 휠체어지게

차, 골프카 등에 사용되는 소형 EV 전지는 대형 매장 총 카트 수와 장애인 및 실버용 휠체어

수, 국내 골프장 수, 년 간 지게차 국내 및 수출 대수를 통해 시장규모를 약 2000억으로 예상

하고 통신 중계기 교환기 시장은 통계청, 2006년 품목 분류별 생산액 및 출하액을 볼 때 약 1

조 시장이 되고 있다. 또한 로봇에 사용되는 전지의 시장은 2006년, 가정용 로봇 판매통계 및

산업자원부, 지능형 로봇 5,117억원 (2011년)을 예상해 100억 시장으로, 전동공구에 있어서는

K전기의 2006년 사업보고서를 참고로 300억의 시장으로 각각 그 규모를 산정해 놓고 목표를

세워나가고 있다.

<그림 13> 카드뮴, 니 지의 국내 시장규모

현재 유독성 금속 물질의 오염 입지를 처리하는 몇 가지 방법으로는, ① 매립 (landfilling) -

오염된 토양을 위험물 처리장소로 허용된 곳에 굴착, 운반, 침전시키는 것 ② 고착 (fixation) -

금속 이온의 불용화를 위해 화학물질로 처리하는 것 (이 방법은 토양수로의 침투 방지를 위해

주로 표토에만 처리한다) ③ 여과 (leaching) - 산성 액이나 적절한 용탈액으로 토양에서 금속

이온을 흡수, 용해시키고 그 입지에 깨끗한 토양을 환원시키는 방법 등이 있다. 식물을 환경

오염물질의 정화에 이용하려는 가장 큰 이유는 비용의 절감에 있다. 식물의 정화는 중금속으로

오염된 모래 토양 1에이커를 50ｍ깊이로 정화할 때 6만∼10만 달러가 소요되는 데 반해 기존

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의 굴착 등에 의한 정화는 최소 40만 달러가 소요된다. 실례로 오염된 땅을 정화하는 데 미국

에서만 연 4,000억 달러가 소요된다 (1991년 기준). 여기에 중금속으로 오염된 곳은 71억 달러

가, 중금속과 유기물이 같이 오염된 경우는 354억 달러가 추가 소요된다.

<그림 14> 유독성 속물질의 오염 입지 처리 방법 비용 감의 필요성

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제5장 파급효과 및 전망

제1절 기대효과

유해물질이 국민건강 및 생태계에 미치는 영향을 고려하여 수용체 중심의 위해성 관리 대책

을 마련하기 위해서는 위해성 평가 실시가 요구된다. 또한 화학물질이 생태계에 미치는 영향은

먹이망 경로를 통해 결국 인체건강과 직결되므로 인체 위해성 뿐만 아니라 생태 위해성도 고

려한 다매체 환경관리가 필요하다. 이러한 위해성 평가는 유해 화학물질에 대한 위해성 권고기

준 (Guideline 또는 Criteria) 및 환경기준 (Standard) 설정 등의 관리대책 마련을 위해 반드시

필요한 단계이다. 특히 중금속은 다른 유해화학물질에 비해 한번 오염되면 고가의 복원비용이

소요되고 중금속 처리 상용화 기술의 확보가 상대적으로 미흡하기 때문에 이른 위해성 평가를

통한 중금속 오염 예방 및 대책 마련이 반드시 필요하다. 이러한 중금속 위해성 평가 플랫폼

구축 시도는 유해중금속 물질에 대한 정보 파악을 통한 지속적인 관리 및 모니터링 자료를 토

대로 안전 관리 정책 결정에 반영될 수 있으며, 나아가 기존 유해화학물질관리법의 개정 또는

신규 법률제정을 통해 유해중금속 물질 등록·평가 제도를 수행할 수 있는 법적 근거를 마련

할 수 있다. 뿐만 아니라, 인체노출과 직결되는 식품섭취에 있어 소비자들에게 보다 안전한 정

보를 제공함으로써 신뢰성을 확보할 수 있다. 궁극적으로 국내외 화학물질 사용 증가와 관리

규제 강화로 화학물질에 대한 인체 및 생태위해성 평가의 중요성이 부각되고 있는 현 시점에

서 국내 녹색화학 (green chemistry) 산업 발전에 크게 이바지할 수 있는 유익한 정보를 제공

한다는데 그 의의가 있다고 하겠다.

<그림 15> 속 해성 평가의 기 효과

- 82 -

제2절 발전방향 및 전망

위해성평가는 유해물질에 노출됨으로 일어나는 역효과의 개연성 (Probability)을 평가하는 과

정으로, 이는 오염물질에 대한 위해성 여부판단, 지속적 오염의 사전예방 등 관리대책 수립의

의사 결정을 지원하는 과학적인 방법론으로 주목받고 있다. 유해중금속의 환경위해성 평가를

위해서는 확률론적 접근방법을 통하여 신뢰성이 크고 국내실정에 적합한 한국형 생태위해성 평

가 (Korean Ecological Risk Assessment, KERA) 체제를 확립해야 하며, 인체 위해성 평가를 위

해서는 중금속의 체내 축적 원인에 대한 종합분석 실시, 중금속 함유 제품 제조·사용 실태조

사 및 주요 중금속 배출원별 노출량 조사 등 유형별로 건강영향을 평가할 수 있는 평가기법

개발과 기관별 독성, 유전독성 및 발암성과 관련된 중금속의 건강영향평가에 필요한 기초자료

DB를 구축해야 한다. 뿐만 아니라, 환경오염물질이 인체건강에 미치는 편익을 경제적 측면에

서 분석하여 환경오염저감정책의 효과를 정량적으로 평가하는 건강편익 산정모형을 만들어 정

책의 합리성을 제고할 필요가 있으며, 위해성평가 제도를 단계별로 확대하여 건강영향평가지침

마련 및 평가서 작성 시법사업을 추진해 나가야 한다. 게다가 현재 시장규모의 한계로 위해성

평가기술투자 및 인력확보가 미흡하기 때문에 학계 및 업계의 다양한 전문 인력 공급이 필요

하며, 정부지원에 의한 공공기관 중심의 해외인력풀을 조성하고, 위해성 평가 관련 국제 전문

가 초빙 또는 국내 인력을 등록·평가 전문기관에 파견하여 전문 인력의 체계적인 양성 또한

필요하다. 위해성 평가기술의 선진화를 위한 기술교류 추진을 위해 OECD 등 외국 기관과의

상호사찰 및 상호인증을 위한 MOU 체결, 기술교류 워크샵 공동개최 등을 통해 선진 기술을

도입하여 국내 기술수준의 선진화를 도모해야 할 것이다.

- 83 -

제6장 참고문헌

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환경부. 2006. 화학물질안정성보고서 (CSR) 작성 시범사업

환경부. 2007. 어린이 놀이터 유해물질 노출실태 조사결과

환경부. 2009. 이번 황사에 유해한 중금속이나 탄소 입자의 증가 없음

환경부. 2010. 폐금속광산 주변지역 주민 건강조사

산림조합. 1997. 식물을 이용한 환경 오염 물질의 정화

- 84 -

한국산업안전보건공단. 2007. 화학물질분류체계 및 MSDS 관리체계

한국일보. 2007. 수입건전지 중금속 덩어리

- 85 -

II. 유해화학물질 평가 플랫폼 기반 구축:

나노

- 87 -

제1장 기술의 개요

제1절 기술의 정의

나노기술은 2002년 우리나라에서 제정된 ‘나노기술 개발촉진법’에 의하면 “물질을 나노미터

크기의 범주에서 조작, 분석하고 이를 제어함으로써 새롭거나 개선된 물리적, 화학적, 생물학적

특성을 나타내는 소재, 소자 또는 시스템을 만들어내는 과학기술”로 정의하고 있다. 여기에서

나노미터 수준이란 일반적으로 100 nm 이하로 규정하는 것이 일반적이다.

나노기술의 주요한 특징은 1) 나노 구조물의 분석, 제어, 합성 등 생산 전 과정을 나노 수준

에서 제어하는 기술, 2) 물리, 화학, 재료, 전자, 생물, 의학, 약학, 식품 등 기존의 기술 분야

를 횡적으로 연결하는 새로운 융합분야 창출로 학문 간 경계를 뛰어넘는 학제간 연구 촉진, 3)

재료, 전자, 광학, 에너지, 우주항공, 의학 등 거의 모든 산업분야에 영향을 미치는 폭넓은 파

급성, 그리고 4) 에너지 효율을 극대화하고 오염을 방지, 제거하며 폐기물을 최소화하는 친환

경 녹색 기술을 포함하고 있다. 즉, 나노기술은 기존의 기술과 비교하여 기술적 측면에서는 혁

명적이며, 대부분의 산업 분야에서는 가능성을 제공하는 다목적 기술이라고 할 수 있으며, 기

존 산업에서의 혁신기술과 신산업을 창출하여 새로운 학문 및 신성장산업의 발전 모태가 되는

획기적 기술로 평가받고 있다. 우리나라에서는 ‘국가 나노기술 로드맵’을 정하여 나노기술 관련

을 산업을 육성하고자 투자 지원을 아끼지 않고 있다.

최근 새로운 나노물질이 개발되고 광범위하게 사용됨에 따라 제조나노물질이 인간 및 생태

계에 노출되어 환경에 심각한 위해성을 줄 수도 있다는 우려가 대두되고 있다. 나노물질의 특

성상 표면적 및 반응성이 증가하고 인체 내 침투가 용이하며 생태계에 장기간 축적 가능성 등

나노물질이 가지는 고유의 특성에 의해 기존의 화학물질과 달리 새로운 유해를 환경 및 사람

에게 줄 수 있기 때문에 국민건강 및 환경상 위해 예방․관리 차원에서 나노물질에 대한 체계적

인 안전성 관리의 필요성이 증대되고 있다. 특히, 나노물질의 높은 활성 및 표면의 반응성 증

가에 따른 특성은 잠재적 생태학적 위해성을 유발시킬 수 있으며, 수질 개선을 위한 나노 물질

의 사용은 나노 물질의 환경 노출에 의한 위해성을 증가시킬 수 있다. 따라서 나노물질의 측

정, 모니터링 및 위해성 평가플랫폼기술의 개발을 위한 노력이 필요하다.

위해성 평가(risk assessment)는 유해한 제제 또는 상황에 인체노출로 기인되는 잠재적 유해

건강 영향의 체계적이고 과학적인 결정이다. 일반적인 위해성 평가는 유해성 정의, 용량- 반응

평가, 노출 평가 및 위해도 특성의 단계로 평가되는데 이를 통해 인체나 환경에 노출되는 경우

유해 물질의 위험 지표를 얻을 수 있다. 나노물질의 위해성을 연구하는 나노과학의 한 분야인

‘나노독성학(nanotoxicology)’은 새로이 만들어진 학문이라기보다는 광부들에게 흔히 발생하던

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진폐증과 같은 병의 원인, 즉 미세한 입자에 의한 위해성을 연구하던 ‘입자 독성학(particle

toxicology)'에 그 모체를 두고 있다고 볼 수 있다. 나노물질의 위해성 평가는 제조 나노장치

및 나노구조 물질의 생체 기관에서의 효과를 다루는 과학이라고 정의할 수 있으며, 이러한 평

가 연구는 나노물질 안전성에 대한 구체적 정보를 제공하여 위해작용을 피할 수 있는 방법을

제시함으로써 궁극적으로는 나노기술을 발전시키고자 함을 목적으로 한다. 그러나 나노 물질의

다양한 물리화학적 특성 때문에 나노 물질의 위해성 평가 플랫폼 구축을 위해서는 기존의 물

질 특성, 거동, 노출 및 독성에 대한 정보뿐만 아니라 그들의 잠재적 영향에 대한 정보를 얻기

위한 지속적이면서 종합적인 연구가 필요한 실정이다.

<그림 16> 해성 평가/ 해성 리 체계

제2절 기술의 분류

나노물질의 위해성 평가 플랫폼 구축을 위해서는 나노물질의 특성을 측정할 수 있는 측정

분석 기술과 노출평가기술, 인체/생태 위해성 평가 기술, 전생애 평가 및 위해성 관리 기술 등

이 필요하다.

- 89 -

1. 나노물질의 물리화학적 특성 측정분석 기술

환경 중이나 생체 내 잔존하는 제조나노물질을 정량적, 정성적으로 측정할 수 있는 측정 분

석 기술이 필요하다. 필요하다면 기존 측정 기술의 변형 또는 개발을 해야 하며, 미량의 나노

물질을 신속, 정확하게 감지할 수 있는 센서 시스템 개발이 요구된다.또한, 환경 중 나노물질

의 운명, 이동, 변형에 미치는 주요 과정 또는 성질은 무엇이며, 이들은 나노물질의 물리화학적

특성과 어떠한 연관성을 가지고 있는지에 대한 해답을 줄 수 있는 대기, 토양, 수계 내 나노물

질 거동 및 처리 기술이 필요하다. 제조나노물질이 방출되는 경우 노출되는 대상 및 영향을

측정할 수 있는 노출평가 기술도 요구된다.

2. 인체/생태계 위해성 평가

제조나노물질과 제품이 인간 건강에 미치는 영향과 이들을 정량화되고 예측할 수 있는 인체

위해성 평가 기술이 필요하다. 인체 위해성 평가는 크게 일반 독성 평가와 특수 독성 평가로

구분된다. 그 중 일반 독성 평가에는, 기간과 노출량에 따라 급성 독성 평가기술과 아급성 및

만성 독성평가 기술이 포함되는데, 환경 중 급속적 과량 노출을 고려한 급성 독성 평가와 아울

러 소량이지만 장기간 지속적 노출을 고려한 아급성 또는 만성 독성 평가 기술이 반드시 포함

되는 것이 바람직하다. 특히, 환경에서 나노물질에 대한 노출은 인간이 인식하지 못하면서 제

조 및 산업화 과정에서 지속적으로 노출되어 장시간 후에 병변증상이 나타나는 경우가 대부분

이기 때문에 노출량과 기간에 있어서는 식품이나 의약품에서의 나노물질 위해성 평가와는 차별

화의 필요성이 있다. 환경보건의 노출평가 경로는 주로 가스상, 입자상 오염물질에 의한 흡입

노출, 음용수, 음식물 및 손-경구 전이에 의한 경구 노출, 그리고 수용액상이나 토양과의 직접

접촉에 의한 피부흡수 노출 평가가 포함된다.

한편, 나노물질의 물리화학적 특성이 일반적으로 알려진 마이크로 단위의 물질과는 다른 특

성을 가지고 있으므로, 이들의 생체 시스템에서의 반응성 및 독성 또한 벌크 크기의 물질에서

부터 예견할 수 없는 문제점이 있다. 따라서 나노물질의 생체 내 거동평가 및 독성동태

(toxicokinetic) 평가가 필수적인데, 이러한 연구에서는 나노물질의 흡수(absorption), 분포

(distribution), 대사(metabolism), 배출(excretion)에 대한 농도에 따른 시간별 kinetic 평가를 통

하여 독성동태 parameter들을 도출함으로써 체내에서의 축적, 분해, 잔류 및 배출에 대한 구체

적 정보를 획득하여 생물학적 유효 용량(biologically effective dose)을 결정할 수 있다. 아울러

조직 분포 분석 평가를 통하여 나노물질의 표적장기에 대한 위해성의 실질적 정보를 획득하는

것은 표적장기에서의 잠재적 독성 지표를 확립하는데 중요한 정보를 제공한다. 이와 같은 생체

내 거동평가는 잠재적 독성을 예측하고 실질적 노출 가능 한계량을 결정하는데 중요하다. 이와

같은 인체 위해성 평가는 포유동물 모델을 이용하여 대체 독성평가가 이루어지는 게 일반적이

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다. 위해성의 정의가 유해한 결과의 확률로 정의되므로, 동물 모델에서의 용량-반응에 의한 독

성 평가 결과를 인체 위해성 평가로 확대하기 위해서는 결과의 성상과 증거의 강도에 관한 정

량적인 정보뿐만 아니라 노출, 숙주감수성인자 및 위해성의 잠재적 크기 등의 정량적인 평가,

그리고 결과와 결론간의 불확실성의 서술도 필요하다.

또한, 제조나노물질과 제품이 생태계에 미치는 영향과 이들을 정량화되고 예측할 수 있는 생

태 위해성 평가 기술이 필요하다. 생태계는 어류, 공기, 토양, 식수, 식물 등 다양한 시스템계

가 포함되므로 보다 광범위한 위해성 평가기술이 요구된다. 나노물질의 생태 위해성 평가는 주

로 수생생물이나 해양생물을 대상으로 독성 영향 평가를 진행하여 잠재 독성을 예측하고 정량

적 생태위해성 평가 방법론을 개발하는 것을 목표로 한다.

<그림 17> 나노물질의 유해도 결정과 해성 평가의 개념

3. 전생애 위해성 평가 및 위해성 방지/관리 기술

전생애 관점에서 환경에 노출 가능성이 높은 제조나노물질의 종류를 파악하고 전생애 과정

중 나노물질 노출을 최소화하기 위한 정책결정 방법과 절차를 해결할 수 있는 전생애 평가 기

술이 필요하다. 포괄적 환경 평가를 통한 나노물질의 전생애 주기에 대한 결과 도출해야 한다.

그리고 나노기술이 가지는 편익을 활용한 환경오염물질을 처리하거나 환경 개선에 적용할 수

있는 위해성 저감 기술이 필요하다. 위해성 평가와 위해성 관리에 관한 미 상임위원회의 환경

건강을 위한 위해성 관리체계에 의하면 1) 공중보건상황에서의 문제 공식화, 2) 위해성 분석,

3) 선택사항의 정의, 4) 위해성 저감 결정, 5) 조치의 이행, 6) 취해진 조치의 유효성 평가의 6

단계로 구성되어 있다.

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<그림 18> 제조 나노물질의 해성 평가 략

제3절 관련 정책 동향

1. 국외 정책 동향

(1) 미국

나노기술의 환경 및 인체 위해성에 관한 연구는 미국 나노기술개발전략의 핵심 요소이다.

미국의 나노기술개발은 과학기술위원회(NSTC) 산하의 나노기술분과위원회(NSET)를 통하여 추

진되고 있으며, NSET의 여러 워킹그룹 중, 나노기술의 환경 및 인체 위해성에 대한 부분은

2003년 8월 연방정부의 12개 부처가 참여하여 설립한 나노기술환경보건영향워킹그룹(NEHI

WG)을 통하여 조정되고 있다. 2007년도의 예산 청구액을 분석하면, 환경, 보건, 안전 부문

(Environmental, Health and Safety, EHS)은 4,410만 달러, 윤리, 법, 기타 사회 부문(Ethical,

Legal, Societal Issue, ELS)은 3,800만 달러로, EHS와 ELS의 비율은 54:46이다. 국가나노기술개

발전략(NNI)에 참여하는 미국의 부처별 EHS와 ELS의 예산 투자현황을 분석하여 보면, 두 분야

모두 과학재단(NSF)의 투자가 과반수 이상을 점유하고 있다. EHS 부문에 예산을 할당하고 있

는 부처는 6개이며, 부처별 점유율은 NSF(58.1%), EPA(18.1%), NIH(10.4%), NIOSH(6.8%),

NIST(4.1%), DOD(2.3%), CSREES(0.2%) 순이다.

미국에서의 나노물질 인체위해성에 관한 연구에는 환경보건원(NIEHS), 산업보건연구원

(NIOSH), 환경보호청(EPA), 국방부(DOD), 에너지부(DOE), 과학재단(NSF) 등 6개 부처가 참

여하고 있고, 특히 기술표준원(NIST)은 이러한 위해성 연구를 지원하기 위한 표준을 개발하는

활동을 전개하고 있다. 특히 NIEHS에서는 나노물질의 피부흡수, 기도흡입, 구강 노출 등 인

체에 대한 독성 연구 지원하고 NCL에서는 나노 입자의 물리화학적 특성, in vivo 및 in vitro

- 92 -

실험을 이용한 나노 입자 유해성 연구 지원한다. 한편 미국 환경 보호국 EPA는 2005년부터 약

70여 가지의 나노크기의 물질들을 접수·검사하고 있으며 Fullerene, Carbon Nanotubes 등이

이에 포함된다. 현재 의도적으로 생성된 나노물질은 무수히 많으며 앞으로도 더 많은 물질이

출현 할 것으로 예상되나 US EPA의 정의에 의해 탄소류 나노물질(Carbon-based materials),

금속류 나노물질(Matal-based materials), 덴드리머(Dendrimer), 복합체 등 크게 4가지로 구분되

고 있다. EPA에서는 siloxane으로 코팅된 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 나노 입자를 유해물

질관리법(TSCA)에 의한 중대신규사용규칙 (SNUR) 적용 물질로 공표하였다. EPA는 또 탄소나

노튜브를 유해물질관리법 목록에 추가하여 탄소나노튜브를 사용하거나 수입할 회사는 제조나

수입하기 전 제조나 수입에 관한 정보를 EPA에 제출하도록 하였다. 미국 FDA에서는 1999년

은 콜로이드 용액 사용은 피부의 색변화을 유발하는 은중독의 위험성이 있다고 경고하였다.

(2) 유럽연합

유럽연합은 나노기술개발시행계획을 통하여, 인공으로 제조된 나노 물질이 노동자, 소비자

및 환경에 노출되는 것을 최소화하는 방안을 마련하고, 나노기술제품의 전 라이프사이클을 포

괄하는 위험성 평가를 위한 용어, 가이드라인 등의 표준을 개발해 나갈 예정이다. 유럽신규보

건위험과학위원회(Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks,

SCENIHR)는 2006년 3월 나노기술제품의 잠재적 위험성을 진단하는 기존의 기법들에 대한 평

가 작업을 진행하여 기존의 방법으로 나노입자의 위험성을 평가하는 것이 한계가 있다며 새로

운 위험평가방법을 모색해야 한다는 권고안을 제시하였다.

(3) OECD

OECD 제조나노물질 작업반에서는 나노물질 특성 및 위해성 관련 자료 확보를 위한 연구 사

업을 수행하고 있다. 그 결과 2008년 14개 나노 물질에 대한 기본 지침서를 작성하고 시험 지

침을 검토 중에 있다. 그리고 2009년부터 2011년까지 각 시험 지침 관련 지침서 작성을 목표

로 하고 있다. 2011년 중간 평가를 수행하여 추가 수행이 필요한 물질 및 시험 항목을 선정하

여 나노물질 관리방안을 마련할 예정이다.

OECD에서는 나노물질의 안전한 생산 및 사용을 위하여 2002년부터 시작된 EU 프로젝트인

Nanosafe1, 나노물질의 안전한 생산 및 사용을 위한 Nanosafe에 이은 2차 EU 프로젝트로

2005-2009 총 4년간 수행된 Nanosafe2, 인류 건강 및 환경에 미치는 나노입자의 영향에 대한

이해 증진이 목적인 EU기반의 consortium인 Impart-nanotox, 나노기술의 장점 및 위험요인, 사

회, 윤리, 법적 문제에 관한 소통을 지원하는 EU차원의 프로젝트인 Nanologue 등이 있다.

- 93 -

(4) 그 외 국가

캐나다는 7월 “Considerations for Developing a Nomenclature Model for Nano-Objects" 보

고서를 완성하였고, 현재 미국과 co-chair로서 nano-object의 명명 모델 틀의 지속적 개발을 수

행하며, ISO/TC 229와 IUPAC간의 유대를 공공히 하는데 노력하고 있다. 국가 연구 위원회-캐

나다 과학기술 정보 연구소는 나노물질에 대한 분류 시스템(taxonomy system)을 개발하였으

며, 국가 연구 위원회-캐나다 스테아시에 분자과학연구소 NRC-SIMS(The National Research

Council Canada Institute for Molecular Sciences)는 분류 시스템의 Core term에 대한 정의를

개발하는 프로젝트인 JWG1-PG5(Joint Working Group1-project group5)를 이끌고 있다. 국가

연구 위원회-캐나다 국립 계측표준 연구소NRC-INMS는 참조 문헌 기여와 문서 리뷰를 통해

Measurands for Toxicological R&D에 관한 ISO/TC229와 OECD의 연합 작업 그룹에 참여하고

있다.

2. 국내 정책 동향

환경부는 2006년 3월부터 OECD 제조나노물질작업반(WPMN)에 참여하면서 나노물질 안전관

리를 위한 연구를 본격적으로 추진하였고 아래와 같은 활동을 하였다. OECD WPMN의 한국

focal point 역할 수행하고, 작업반 운영그룹 사업 계획(DDP) 작성 등에 참여하고 있으며 은나

노의 경우 미국과 공동 주무국으로 안전성 시험 사업 총괄하고 있다. 환경부는 관계 부처간

나노물질 안전성 관련 정책 연구 등에 대한 정보 공유 및 협의를 통해 체계적이고 효율적인

정책․연구 수행을 위해 나노물질 안전성 정책협의회를 운영하고 있다. 이 협의회에서는 나노물

질의 안전성 관련 주요 정책의 수립 및 추진에 관한 협의하고 각 관계기관에서 수행하고 있는

업무를 협의․조정하여 업무 효율성 제고하며 관련 정보 공유 등을 통한 기관간 협력체계 구축

하고 OECD 나노물질작업반, ISO TC/229 사업 등 국제협력사업 적극 대응 및 공조 및 주요

추진사항 관계 장관회의 보고와 기타 나노기술 안전성 관련 사항 협의를 주도하고 있다.

지경부는 무분별한 ‘나노’브랜드 사용으로 인한 소비자의 신뢰성 저하를 계기로 나노기술의

상용화에 있어 근로자와 소비자를 위한 사전예방 원칙 및 윤리적 기준 정립을 위한 가이드라

인 제시가 필요하다고 인식하였다. 이에 따라 나노제품 안전성 확보를 위한 종합 대책을 마련

중이며, 이는 2009년 3월의 “나노융합산업 발전전략”의 후속 시행계획으로 나노기술제품 개발

및 제조에 관한 안전지침 제정, 나노물질 작업안전지침 개발 및 국가표준 제정 및 나노제품 안

전성 확보를 위한 플랫폼기술 개발을 진행하고 있다. 나노소재의 산업화 진전에 따라 나노물질

을 취급하는 근로자와 연구자의 수가 증가하는 상황에서 이들의 작업안전확보를 지원하려는 목

적으로 계획되었다. 국내 나노물질을 취급하는 작업장 또는 연구실의 현실을 고려하여 작업안

전지침의 적용성을 최우선으로 두고 개발한다. 기술표준원에서는 2009년 5월, 나노물질 작업안

전지침을 개발하고 국가표준으로(KSA 6202, 나노물질을 취급하는 작업장/연구실의 작업안전지

- 94 -

침) 제정하여 운영 중이다. 이는 한국산업안전보건공단의 작업환경관리지침으로 개발되어 활용

되어 “나노물질 제조 취급 근로자 안전 보건에 관한 기술지침”을 2009년 12월에 공표하였다.

기술표준원에서는 나노기술 표준화로드맵 초안 작성 및 ISO TC/229 2007 총회를 국내에 유

치하였고 나노입자 안전성 평가 표준안 마련과 나노광학기술 표준안을 제안하였으며 나노측정

표준화를 위해 노력하고 있다. 또한 나노기술 표준화 로드맵을 작성하고 국제표준화 활동 지원

강화 및 네트워크 구축에 힘쓰고 있다. 기술표준원은 나노물질을 취급하는 작업장에서 예방차

원으로서 근로자의 안전 보건을 위한 지침을 개발하고 국가 규격으로 제정할 계획이다. 이 지

침은 ISO TC/229 기술위원회에서 마련한 작업장의 보건 안전지침(ISO TR/12885)과 미국과 영

국의 지침을 바탕으로 노출방지를 위한 예방적 대응, 나노물질의 작업 환경 관리, 보호구 사용

및 책임제조 관련 정보제공 등에 관한 내용을 담을 예정이다.

교과부에서 추진하고 있는 나노물질 안전성 관련 사업 동향을 살펴보면 2008년 한국과학재

단 국책연구본부에서 나노원천기술 개발사업의 일환으로 3개의 나노물질 안전성 평가 연구 과

제를 도출하였다. 그리고 나노소재 기술 영향평가 센터를 설립하여 개별 연구과재의 결과를 수

집/분석하여 나노소재 특성 자료들을 수집하고 보완하는 작업과 나노소재 특성의 표준화, 위해

성 평가의 세계화를 주도하고, 나노소재 활용을 위해 제품 인증, 안전성 인증 등의 가이드라인

을 제정하는 작업을 추진할 것을 제안하였다. 그리고 나노소재의 기술영향평가에 관한 국제적

동향의 파악 및 적극 참여하고 나노소재 기술에 관한 교육 및 홍보(초중고 학생, 일반인) 등을

제안하였다.

- 95 -

제2장 기술연구개발 동향

제1절 국외 기술개발 동향

1. 미국

미국의 NNI에서는 (1) 생태, 환경, 작업 환경에서 나노물질을 측정할 수 있는 분석 방법이나

장치를 개발하는 과제, (2) 나노물질이 인체 내에서의 거동과 노출 과정 등을 이해하기 위한

측정 방법과 모델을 개발하는 과제, (3) 나노물질이 환경 노출 경로 파악과 이동 및 변화 과정

에 대한 이해와 수생태 환경에 미치는 영향에 대한 연구 과제, (4) 나노물질의 작업장 및 일반

시민에 미치는 영향을 고려한 인체 및 환경 노출 평가 과제, (5) 나노물질의 위해성을 파악하

고 다루는 위해성 관리 과제 등을 중점 우선 연구 과제로 선정하고 지원하고자 계획하고 있다.

미국의 EPA에서는 크게 네 개의 연구 주제를 설정하고 년도별로 중점 지원 대상 연구 주제

를 차별화하여 지원하고 있다. 즉, (1) 나노물질의 환경상 노출원을 파악하고 환경에서의 운명

과 이동, 노출 경로를 확인하는 과제 (2) 나노물질의 인간과 생태계에 미치는 영향과 이를 측

정하고 예측할 수 있는 새로운 나노물질 독성 평가 방법 개발 연구 과제 (3) 나노물질의 새로

운 위해성 평가 기법 개발 과제 (4) 나노물질의 위해성 예방 및 관리 방안 마련 연구 과제 등

을 선정하고 단계별로 지원하고 있다.

2. EU

유럽에서는 현재 EU 사업이 14개, 회원국 과제가 92개 진행되고 있으며 총 연구비투자액은

7,500만 유로에 이른다. EU FP 사업만 보면 FP5(2002년 이전)에 25만 유로가 투자되었던 것이

FP6(2002~2006)에는 2,500만 유로, FP7(2007~2013)에서는 2007년 첫해에만 FP6 5년 간의 투자

액과 같은 2,500만 유로로 대폭 증가하는 추세를 보이고 있다. 이는 나노재료 안전성 문제가

바로 나노재료기술 혁신의 원동력이 되고 있다는 인식에 기인한다. FP6 사업으로는

ELLNANOTOX, DIPNA, IMPART, NANOINTERACT, NANOSH, PARTICLE-RISK, NANOSAFE 2,

SAPHIR, NANOCAP 등이 포함된다. 이밖에 표준화와 도량형을 위한 NANO-STRAND와

NANOTRANSPORT가 있다. FP7 사업으로는 Nanoimpactnet, Nanommune, NANOTEST 및

ENRHES가 시작되었다. 이 밖에 4개 사업이 검토 중이다(Pilar Aguar, EC, 2nd Annual Nano,

Safety for Success Dialogue, Brussels, 2008년 10월 2~3일).

유럽 연합의 프랑스, 이태리, 영국, 스페인, 벨기에, 그리스, 스웨덴, 덴마크 등의 국가들이

- 96 -

중심이 되어 SAPHIR(Safe NanoManufacturing) project를 진행 중에 있는데 이 연구에서는 주

로 나노물질의 안전한 생산, 제조과정의 최적화와 자동화된 나노물질 합성과정의 모니터링을

주요 전략으로 하여 주로 dry & liquid phase process에서의 안전한 공정개발을 목표로 하고

있으며, 이러한 기술개발에 의한 안전성 확보에 의한 인간 노출의 감소, 나노물질의 생산 품질

향상, 폐기물 감소, 수율 증가 및 비용 감소 등의 기대효과를 가져올 것으로 예상하고 있다.

프랑스, 독일, 미국, 일본 및 캐나다에서는 TITnT(The International Team in NanosafeTy)를

구성하여 나노안전성에 관한 다분야의 전문가들이 참여한 가운데 in vivo와 in vitro 연구를 통

한 전 세계적 reference protocol 제공을 목표로 안전성 평가 기술 개발을 진행하고 있다. 이

러한 연구에는 나노물질의 생체 내 거동 연구, 작업장 환경에서의 나노물질 거동 및 정량 연

구, in vitro와 in vivo에서의 독성 평가 연구, 나노물질의 life cycle에 따른 위험성 및 유효성

평가, 나노물질의 독성기작 평가기술 개발, 나노물질의 독성 영향과 물질 특성과의 상관성 평

가, Proteomics 기법을 이용한 나노물질의 독성 지표 개발, 신기술을 이용한 나노물질의 합성

기술 개발, 나노물질 안전성에 관한 법규 제정 및 관리 기술 개발을 포함하고 있으며, 그 주

연구대상이 되는 물질은 탄소나노튜브이다.

프랑스, 영국, 네덜란드, 스위스, 벨기에를 중심으로 NANEX라는 consortium을 구성하여 제

조 나노물질에 관한 노출 평가를 진행하고 있는데, 특히 작업장에서의 직업적 노출, 소비자 노

출 및 환경 노출 평가 기술 개발을 포함하고 있으며, 기존에 발표된 자료 수집을 근거로 경구,

경피, 흡입 등 노출경로별 나노물질에 따른 노출 빈도 및 정량적 기술을 근거로 연구의 필요성

과 현실과의 차이를 규명하여 데이터베이스 카탈로그를 개발하는 것을 목표로 한다.

유럽에서는 12개 국가를 중심으로 24개 연구소에서 1000여명의 전문가가 참여한

NanoImpactNet이라는 국제 유럽 네트워크를 형성하여 인체 위해성 및 노출평가, 환경 위해성

평가, 의사 소통 및 정책 제안을 목적으로 나노물질에 대한 위해성 평가를 공동으로 진행하고

있다.

나노재료 중 나노입자는 생산, 사용 및 폐기 등 전 주기에 걸쳐 인체나 환경에 노출되므로

각 단계에서 인체나 환경에 해가 없는지, 잘 모르는 경우라도 어떻게 예방되어야 하는지에 대

한 연구와 규제가 필요하다. FP5의 Nanosafe는 소규모 기업들이 참여하다가 FP6의 Nanosafe2

에서는 대기업들이 참여하기 시작했고, FP6의 Saphir에서는 최후 사용자와 집적된 노력이 추가

되었다. 집적된 노력이 필요한 이유는 위험평가와 위험관리에 다음과 같은 협력이 필요하기 때

문이다. 규제방법과 노출평가(SP1), 위험 확인과 투여량 반응평가(SP2), 경제적 요인(SP3), 사회

및 법적 요인(SP4)이 연계되어 위험측정과 위험 관리 결정이 이루어지기 때문이다. 세부 연구

과제들은 다음과 같이 분류할 수 있다; 1) 특성측정, 감시 및 검지, 2) 건강 및 위해성 평가,

3) 안전한 산업시스템 개발, 4) 환경 및 사회적 측면, 5) 범지구적 산업적 접근이 포함된다.

Nanosmile은 Nanoafe 사업에 속하지만, 당초 프랑스 CEA내에서 작성한 나노물질 관련 정보

및 안전 교육 프로그램이다. 주요 사업 내용은 나노위험성에 대한 기술적, 법적, 사회적 측면

에서 고찰하고 가치 부여와 예방을 고려하며, 역사적인 불신임, 불확실성에 대한 정보를 수집

- 97 -

하여 위험 수준을 평가하고 객관적인 인식을 도출하는 것을 포함한다. 이를 바탕으로 내부적으

로는 교육을 통한 최선 실천을 도모하며, 외부적으로는 소통을 함으로써 사회적 대화 체계를

구축하는 것을 주요 내용으로 한다. 즉, 이 사업의 목표는 나노재료의 위험에 대한 이해와 이

의 생산 및 이를 사용한 제품의 사용과 미래에 있을 수 있는 위험을 규명하는 것이다. 또한,

잠재적인 위험성과 최선 실천방안을 도출하고, 환경과 건강에 대한 잠재적인 영향을 확인하고

의료 검진을 체계화하는 것을 주요 목표로 한다.

3. 일본

일본에는 산업기술총합연구소(AIST)가 나노기술의 사회적 영향문제를 초점을 두고 있는 대표

적인 기관이다. 현재 AIST는 나노소재가 환경 및 인체 안전성에 미치는 영향을 조사하는 안전

성평가프로젝트를 추진하고 있고, 경제협력개발기구(OECD)와 국제표준화기구(ISO)가 진행하는

나노물질 안전관리의 국제기준 제정에 반영시킨다는 목표를 세우고 연구기술개발을 있다. 문부

과학성의 나노기술종합지원 프로젝트센터를 통하여 나노기술의 사회영향에 관한 연구논문, 보

고서 등의 문헌조사를 실시한 바 있으며, 후생노동성은 나노소재의 독성평가방법 개발 등을 포

함하는 3개년 연구 과제를 시작하였다. 또한, 신에너지 산업기술총합개발기구(NEDO)는 “나노

입자 특성평가 방법의 연구개발“ 프로젝트를 추진 중에 있다.

4. 위해성 연구개발 동향

나노물질의 위해성 논란 초기에는 나노과학, 나노물질, 나노독성에 대한 정확한 정보 부족과

인식의 오류로 인해 나노물질은 작은 크기와 높은 반응성을 보유하고 있으므로 모두 유해하다

는 잘못된 인식이 지배적이었다. 그러나 최근에는 나노물질 위해성 연구에 대한 과학적 검증과

나노물질 및 위해성 관련 요소들을 체계적으로 연구하고자 하는 동향이 지배적이고, 특히 작업

환경에서 실질적으로 노출 가능한 용량에서의 용량-반응 평가에 초점을 두어 진행되고 있다.

Lux Research의 2010년 최근 자료에 의하면 나노물질의 노출에 따른 위해성 평가 기술에 대

한 연구는 전 세계적으로 2004년을 기점으로 급속하게 증가하고 있으며, 2010년 8월까지의 연

구 논문 편수 기준으로 현재 약간의 감소 추이를 보이는 것은 이미 위해성 평가 기술이 확립

된 나노물질에 대해서는 상업화 및 제품화가 진행되고 있기 때문으로 분석하고 있어 나노물질

위해성 평가 플랫폼 기반 구축의 중요성을 강조하고 있다.

- 98 -

<그림 19> 나노물질의 향과 biokinetics

0

50

100

150

200

250

300

350

400

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010*

Peer-reviewed journal articles

on EHS

Year

<그림 20> 나노물질 노출에 따른 해성 연구 논문 편수 (*2010년 논문 편수는 8월까지의 출 분

기 , Lux Research).

EHS 관련 주요 연구 나노물질은 2010년 기준 세라믹 나노물질, 금속 나노물질이 주된 대상

인 것으로 나타났으며, 그 외 탄소 나노튜브 및 fullerence의 순으로 연구가 진행되어 논문으로

발표되고 있는 것으로 나타났다. 특히, 세라믹 나노물질, 금속 나노물질 및 탄소 나노튜브를

포함하는 세 가지 나노물질에 대한 EHS 연구는 2009년 전체의 68% 대비 2010년 72%로 지속

- 99 -

적으로 증가하고 있는데, 이것은 화장품으로 상업제품에 사용되고 있는 titanium dioxide나

zinc oxide, 그리고 항균제품에 사용되는 은나노 코팅 제품의 안전성에 대한 소비자들의 관심

이 증가되었기 때문인 것으로 분석하고 있다.

29%

28%

15%

12%

11%

5%

Ceramic nanoparticles

Metal nanoparticles

Carbon nanotubes

Others

Molecular aggregates

Fullerences

<그림 21> EHS 련 논문의 주요 연구 상 나노물질 (2010년 기 , Lux Research)

Lux Research의 2010년 자료에 의하면 EHS 관련 나노물질의 노출경로에 따른 주요 연구 분

야는 다음과 같다. 이 자료에 의하면 아직까지 나노물질에 대한 위해성 평가기술개발은 주로

in vitro 배양세포 수준에서 가장 많이 이루어지고 있으며, 그 다음으로는 의약품 및 약물로의

적용을 위한 injection에 의한 독성 평가 및 환경 독성 평가의 순으로 평가 플랫폼 기술 개발

이 이루어지고 있다.

13%

32%

19%

4%

7%

5%

20% Other/Unspecified

In Vitro

Ecological

Oral/Ingestion

Injection

Dermal/Mucous membrane

<그림 22> EHS 련 논문의 나노물질 노출경로에 따른 주요 연구 분야 (2009년 출 논문 기 , Lux Research)

제2절 국내 기술개발 동향

- 100 -

지경부에서는나노제품 안전성 확보를 위한 플랫폼기술개발을 나노제품의 안전한 사회적 수용

과 국가적인 지원체계 마련을 목적으로 추진 중이다. 이 사업은 2009~2013년간 100억원의 규

모로 추진될 것이며(2010년 사업비 : 22억원), 안전성평가연구소, 생활환경시험연구원, 한국기

계연구원 등 9개 연구기관과 대학에서 90여명의 연구원이 참여하고 있다. 이 사업은 위해성관

리 플랫폼 기술 및 성능향상 플랫폼 기술 개발을 하고자 함이며, 이로써 국제적으로도 초기단

계인 안전성 확보 기술개발로 국내 나노융합산업 관련 업계에 기술확보 및 지원을 통해 국내

나노제품의 국제경쟁력을 확보를 목표로 하고 있다.

환경부에서는 나노물질의 안전성 확보를 위한 기반조성을 위해 OECD 차원에서 진행되는 나

노물질의 위해성 문제를 제조나노물질 작업반에 활발하게 참여하여 탄소나노튜브, 은나노,

TiO2 등 14종의 대표 제조나노 물질의 시험기준 및 시험방법을 결정하기 위한 나노물질 안전

성 시험 지원 사업을 지원하고 있다.

교육과학기술부에서 추진하고 있는 나노물질 안전성 관련 사업 동향을 살펴보면 2008년 한

국과학재단 국책연구본부에서 나노원천기술개발사업의 일환으로 9개의 나노물질 안전성 평가

연구 과제를 도출하였다. 교과부 나노기초원천기술 중기전략의 안전성 평가부문에서는 인체 독

성 연구 분야 (동물을 이용한 장단기 독성시험 시행여부를 결정하게 하는 독성 스크리닝 기

술), 환경 독성 평가 (환경에 유입된 제조 나노물질의 거동과 환경 독성을 평가하기 위한 기

술), 생태 안전망 연구 (실시간 나노물질 측정기술과 독성 측정기술을 통해 환경매체에서 나노

물질 유해성 모니터링), 노출 평가 및 저감 (나노물질의 주요 노출경로인 흡입, 섭취, 피부 노

출의 실태를 파악하고 주요 매체(공기, 수계, 제품)에서의 노출양상 파악)에 대한 연구가 진행

되고 있다.

제3절 기술 경쟁력 비교

현재 전 세계적으로 나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술은 초기 개발 단계로 기술이 확립

되어 있지 않은 실정이며 향후 집중적인 연구개발 프로그램을 창출하여하여 세계 나노물질 위

해성 평가 기술을 선도해야 한다.

- 101 -

제3장 산업체 동향

제1절 국내ㆍ외 산업체 동향

나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술은 초기 연구개발 단계로 국내 뿐 아니라 해외에서도

관련 산업체는 전무 하다. 그러나 전 세계 산업적으로 나노물질을 사용하는 수백여 개의 회사

들이 존재하는 것으로 분석되어, 이들 작업장 및 관련 분야 종사자들의 나노물질에 대한 노출

은 필수적이어서 이와 관련된 위해성 평가 플랫폼 기술개발이 절실히 요구된다. 특히, 화학 산

업, 자동차, 전자 및 무역 관련 회사 종사자들은 이미 나노물질에 노출되었으리라 예상된다.

27%

25%22%

18%

4%3% 2%

Industrical chemistry

Automoble related

Electotechnics

Trade

Ceramics and Glass

Surface modification

Stone

<그림 23> 나노물질의 활용과 련된 산업체 분야

* 출처: Schmid, Danuser and Riediker. JOEH, 7: 224-232

따라서, 최근 들어 산업체에서는 “Open Risk-Management Model"을 이용하여 나노물질 위해

성 평가 플랫폼 기술개발을 하고자 하는 동향이 나타나고 있다.

- 102 -

<그림 24> 나노물질 해성 평가를 한 “Open Risk-Management Model"

- 103 -

제4장 기술의 시장동향

제1절 국내ㆍ외 시장규모 및 전망

나노물질 및 나노기술 적용 제품은, 항균 ․ 탈취 기능을 갖춘 가전제품 및 섬유제품, 나노복

합재료를 이용한 고강도 재료, 나노입자를 이용한 화장품 등 나노소재를 이용해 800여종의 나

노제품이 시판되고 있으며, 미국 과학재단에서는 2015년 나노기술의 세계시장 규모를 1조 달러

로 예상하고 있고, Lux Research에 의하면 이보다 더 많은 2조 5천 달러 이상을 예측하고 있

다. 실질적 나노기술시장의 증가 규모도 2005년 이후 급격한 성장을 보이고 있음을 알 수 있

다. 또한, 2015년 기준 나노산업 분야에서는 화학 재료분야에 가장 많은 시장이 형성될 것으로

예측되고 있고, 두 번째로는 전자 및 컴퓨터 분야, 세 번째로는 의학과 건강 분야에 나노기술

이 적용되어 산업화되고 될 것으로 예상되고 있다.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

2005 2010 2015

Billion $

Year

Lux Research

NSF

In Realis

<그림 25> 주요기 의 세계 나노기술시장 망

- 104 -

41%

28%

19%

6%6%

Chemical Materials

Electronics & Computing

Medicine & Health Care

Aerospace & Defence

Others

<그림 26> 2015년 나노기술 련 분야 측

Lux Research의 2010년 최근 자료에 의하면 2009년 기준 나노물질의 세계 시장 규모는 16

억 달러, 나노물질이 포함된 제품 및 나노중간 생산물들의 세계 시장 규모는 약 2천 5백억 달

러 규모로 지속적으로 성장하고 있는 것으로 분석되었다. 나노물질 시장 규모에 있어서는 세라

믹 나노물질, 탄소나노튜브, 다공성 나노물질의 시장점유율이 높은 것으로 나타났고, 이러한 나

노물질을 적용한 중간 생산물로는 주로 코팅, 합성물, 촉매제의 용도로 사용되고 있으며, 나노

기술을 적용한 최종 제품으로는 자동차, 건축 및 전기제품이 주된 품목인 것으로 조사되었다.

<표 27> 나노물질 나노기술 용 제품의 세계 시장 규모 (Lux Research, 2010)

Nanomaterials2009 market size: $ 1.6 billion

Nanointermediates2009 market size: $ 29 billion

Nano-enabled products2009 market size: $ 224 billion

1. Ceramic nanoparticles

2. Carbon nanotubes

3. Nanoporous materials

4. Graphene

5. Metal nanoparticles

6. Nano-encapsulation

7. Fullerences

8. Dendrimers

9. Nanostructured metals

10. Nanowires

11. Quantum dots

1. Coatings

2. Composites

3. Catalysts

4. Drug delivery systems

5. Energy storage

6. Sensors

7. Therapeutics

8. Displays

9. Memory

10. Solar cells

11. Filters

1. Automobiles

2. Construction

3. Consumer electronics

4. Personal care products

5. Marine

6. Aerospace

7. Sporting goods

8. Food and agriculture

9. Industrial equipment

10. Textiles

11. Defense

시장규모에 따른 나노물질 유율은 재 세라믹 나노물질이 50% 이상으로 가장 높은

- 105 -

생산량을 차지하고 있었으며, 이 물질의 시장 유율은 2015년 80% 가까이 다다를 것으로

상되고 있다. 그 다음으로 생산량이 많은 나노물질은 다공성 물질과 탄소나노튜 이나

이들의 시장 유율은 차 감소될 것으로 상하고 있다.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Share of market by volume (%)

Year

Ceramic nanoparticles

Carbon nanotubes

Nanoporous materials

Metal nanoparticles

<그림 27> 나노물질 시장 유율 생산량 변화 측 (Lux Research, 2010)

나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술은 초기 연구개발 단계로 국내 뿐 아니라 해외에서도

관련 시장이 아직 형성되어 있지 않으나, 나노물질 및 나노물질 적용 제품의 세계 시장 규모를

감안하고 나노물질 위해성 평가 기술 확립의 필요성이 증대되고 있는 점, 그리고 전 세계적으

로 이에 대한 기술개발 투자를 급증하고 있는 점을 감안하면 급속히 시장이 성장할 것으로 예

측된다.

제5장 파급효과 및 전망

제1절 기대효과 및 파급효과

나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술은 초기 연구개발 단계로 국내 뿐 아니라 해외에서도

관련 산업체는 전무 하다. 그러나 향후 나노물질의 안전성 평가, 안전관리 지침, 환경 정책 수

립 시 중요한 역할을 할 것으로 판단되며 이를 위한 집중적인 연구개발이 필요하다.

나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술은 국내 나노 물질 위해성 평가 기법의 선진화에 이바

지하고 이를 기반으로 나노물질 위해성 평가 및 저감 대책 수립 및 안전성 관리기반 구축이

가능하다.

나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술은 OECD 나노물질 시험 지침 마련에 기여할 수 있고

이를 통하여 세계 환경 기술 선도할 수 있는 토대를 마련하는 것이다.

나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술개발을 통하여 수출 및 외산장비에 대한 수입대체 효과

를 기대할 수 있다.

나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술개발은 나노 물질 관리 및 안전성 평가를 통한 나노물

질, 나노제품의 위해성에 대해 미리 파악하는 경우 안전한 나노제품 개발 및 소비자 신뢰 확보

를 통한 나노 제품 판매가 증진하는 등 경제적 부가가치 창출 효과 기대할 수 있다.

나노입자의 위해성 평가 플랫폼 기술개발은 나노 위해성 불확실성 사전 제거를 통한 나노기

술의 산업화, 시장 선점, 첨단 분야 기술 경쟁력 확보가 가능하며 미국, EU의 무역규제에 대응

하는 체계를 조기 구축할 수 있다.

제2절 연구전략

나노물질의 위해성 평가 전략은 다음과 같이 요약할 수 있다. 즉, 1) 제조 나노물질의 물리

화학적 특성을 규명하고, 2) 이들 제조 나노물질이 노출되는 life cycle을 생산에서부터 제품판

매 및 최종 소비에 이르기까지 종합적으로 분석하고, 3) 공기, 물, 토양, 침전에 이르기까지 분

산과 변형에 대해 측정, 확인하며, 4) 환경과 인간에 대한 노출평가와 유해도 특성을 규명한

결과를 토대로, 5) 위해성 특성을 규명한 후, 6) 최종적으로 bioimformatics 도구를 이용한 나

노물질 위해성을 예측하는 방향으로 연구가 진행되는 것이 바람직하다.

- 107 -

<그림 28> 제조 나노물질의 해성 평가 략

제3절 발전방향 및 전망

나노물질의 위해성 평가플랫폼 기술은 나노기술의 개발과 더불어 최근 들어 기술개발의 중

요성이 급격히 증가하고 있는 분야로, 이러한 연구는 전 세계적으로도 나노과학 관련 환경위해

성에 대한 기술적 우위를 선점할 수 있어 국가 나노기술수준을 한 단계 성장시키는 데 크게

기여할 수 있다. 또한 안전성에 대한 과학적인 정보제공으로 소비자들에게 공공연하게 잠재되

어 있는 나노물질 및 나노기술에 대한 막연한 공포감을 제거하여 나노기술의 활성화를 촉진시

킴으로써 신성장동력으로서의 나노기술의 산업화에 이바지 할 수 있을 것이다.

- 108 -

제6장 참고문헌

Oberdorster G, Oberdorster E, Oberdorster J. “Nanotoxicology: An emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles” Environ. Health Perspect. 113(7):823-39, 2005

Boczkowski J, Hoet P. "What's new in nanotoxicology? Implications for public health from a brief review of the 2008 literature" Nanotoxicology. 4(1):1-14, 2010

Bystrzejewska-Piotrowska G, Golimowski J, Urban PL. "Nanoparticles: their potential toxicity, waste and environmental management" Waste Manag. 29(9):2587-95, 2009

Xia T, Li N, Nel AE. "Potential health impact of nanoparticles" Annu. Rev. Public Health. 29(30):137-50, 2009

Essentials of Toxicology, Curtis D. Klaassen/John B. Watkins III, McGraw-Hill, 2006Nanosafe 2010 Conference http://www.nanosafe.org

제조나노물질의 위해성과 안전성 연구, 한국산업기술정보, 2008

제조나노물질의 위해성 여부를 평가하기 위한 조사연구, 환경부, 2008

국가나노기술지도, 국가과학기술위원회, 2008

국가나노정보기술포털 http://www.nanonet.info

국가환경기술정보센터 http://www.konetic.or.kr

- 109 -

부록

- 111 -

Twelve Principles of Green Chemistry

출처: http://www.epa.gov

1) Prevention

It is better to prevent waste than to treat or clean up waste after it has been

created.

2) Atom Economy

Synthetic methods should be designed to maximize the incorporation of all

materials used in the process into the final product.

3) Less Hazardous Chemical Syntheses

Wherever practicable, synthetic methods should be designed to use and generate

substances that possess little or no toxicity to human health and the environment.

4) Designing Safer Chemicals

Chemical products should be designed to effect their desired function while

minimizing their toxicity.

5) Safer Solvents and Auxiliaries

The use of auxiliary substances (e.g., solvents, separation agents, etc.) should be

made unnecessary wherever possible and innocuous when used.

6) Design for Energy Efficiency

Energy requirements of chemical processes should be recognized for their

environmental and economic impacts and should be minimized. If possible,

synthetic methods should be conducted at ambient temperature and pressure.

- 112 -

7) Use of Renewable Feedstocks

A raw material or feedstock should be renewable rather than depleting whenever

technically and economically practicable.

8) Reduce Derivatives

Unnecessary derivatization (use of blocking groups, protection/ deprotection,

temporary modification of physical/chemical processes) should be minimized or

avoided if possible, because such steps require additional reagents and can

generate waste.

9) Catalysis

Catalytic reagents (as selective as possible) are superior to stoichiometric reagents.

10) Design for Degradation

Chemical products should be designed so that at the end of their function they

break down into innocuous degradation products and do not persist in the

environment.

11) Real-time analysis for Pollution Prevention

Analytical methodologies need to be further developed to allow for real-time,

in-process monitoring and control prior to the formation of hazardous substances.

12) Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention

Substances and the form of a substance used in a chemical process should be

chosen to minimize the potential for chemical accidents, including releases,

explosions, and fires.

- 113 -

Toxicity Data Sets

* U.S. Environmental Protection Agency:

Descriptive and quantitative information on human health effects that may result

from exposure to various chemicals in the environment.

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

* Toxnet:

National Library of Medicine Databases on toxicology, hazardous chemicals,

environmental health, and toxic releases.

http://toxnet.nlm.nih.gov/

* Agency for Toxic Substances and Disease Registry:

A federal public health agency of the U.S. Department of Health and Human

Services that provides health information to prevent harmful exposures and

diseases related to toxic substances.

http://www.atsdr.cdc.gov

* Substitute it Now:

International Chemical Secretariat Database containing substances with CMR

(Carcinogenic, Mutagenic or Toxic to Reproduction) and PBT (Persistent,

Bioaccumulative, and Toxic) properties.

http://www.sinlist.org/

* eChemPortal:

Organisation for Economic Co-operation and Development eChemPortal gives

access to data submitted to government chemical review programmes at national,

regional, and international levels.

http://webnet3.oecd.org/echemportal/Home.aspx

* International Agency for Research on Cancer:

- 114 -

Provides monographs on the evaluation of carcinogenic risk to humans.

http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/PDFs/index.php

* Toxipedia:

Institute of Neurotoxicology and Neurological Disorders Toxipedia is the free

toxicological encyclopedia written by experts and edited for accuracy.

http://toxipedia.org

* Swedish Chemicals Agency:

Works in Sweden and in the EU to promote legislation and rules that contributes

to achieving the environmental quality objective of ´A non-toxic environment´.

http://www.kemi.se

- 115 -

녹색화학을 위한 위해성 평가 플랫폼 기술

기 술 동 향 보 고 서

2011년 4월 초판인쇄2011년 4월 초판발행

저 자

전문위원 문정숙

녹색기술개발실장 최성수

환경기술이사 윤문섭

원장 김상일

집필진

한국과학기술연구원 류재천

서울여자대학교 최수진

한국화학물질협회 조삼래

(주)지노첵 황승용

동국대학교 서영록

한양대학교 윤태현

간행물 등록번호 2011-10