KR100756906B1 - 전과정 위해성 평가 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제품시스템의 전과정(life cycle)인 제품원료가 되는 물질들의 채취, 채취한 물질을 가공한 소재 및 부품생산, 제품생산, 원료와 소재, 부품 등의 수송 및 유통, 제품사용, 제품폐기 등의 과정에서 환경중으로 배출되는 유해물질들로 인하여 인체 및 생태계에 직접 또는 간접적으로 나타날 수 있는 위해도를 평가하기 위한 방법론을 개발한 것이다. 세부적으로 살펴보면, 제품시스템의 전과정에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하고 이들이 인체 및 생태계에 미치는 직접 또는 간접적인 위해도를 평가하는 기본골격을 구성하는 단계; 산업연관분석 방법을 활용하여 제품시스템의 전과정에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하는데 필요한 배출계수를 작성하는 단계; 환경으로 배출된 유해물질들이 인체 및 생태계에 미치는 잠재적인 위해도를 통합하는 단계로 구성된다.
전과정평가, 위해성평가, 산업연관분석, 전과정위해성평가

Description

전과정 위해성 평가 방법{Method for Life Cycle Risk Assessment}
도 1은 본 발명의 전과정위해성평가 방법의 기본골격과 단계별 지원도구를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 전과정위해성평가의 평가체계 및 절차를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 전과정평가와 위해성평가, 전과정위해성평가의 관계를 나타낸 도면.
본 발명은 실제적인 환경 모니터링 또는 샘플링 테스트 등의 과정의 거치지 않고 제품시스템의 전과정 동안에 환경으로 배출된 유해물질에 의하여 인체 및 생태계가 어느 정도의 위해를 받을 수 있는지를 예측하기 위한 방법론을 개발한 것으로 환경보건 관련 평가기술 분야에 포함되는 기술이다.
종래의 방법론은 특정지역내에서 환경으로 배출된 특정 유해물질로 인하여 인체 및 생태계에 미치는 위해도를 평가하는 것으로 위해성평가라고 불리운다. 즉, 종래의 위해성평가 방법론을 활용하여 특정제품의 전과정 동안에 서로 다른 지역에서 환경으로 배출되는 특정 유해물질로 인한 위해도를 평가하기 위해서는 서로 다른 지역에서 특정 유해물질이 인체 및 생태계에 미치는 위해도에 대한 조사가 선행되어야 한다.
하지만, 특정 유해물질에 대한 위해도 데이터는 특정지역의 조건에 따른 실험실 데이터밖에 존재하지 않기 때문에 기존의 위해성평가 방법론 및 관련 데이터를 활용해서는 제품시스템의 전과정에서 환경으로 배출되는 유해물질로 인한 위해도를 평가할 수가 없다.
기존과 같이 특정지역에서 배출되는 특정 유해물질에 대한 위해도를 평가하는 방법론이 아닌 제품시스템의 전과정동안에 환경으로 배출되는 여러 유해물질들로 인한 위해도를 평가하고자 하는 이유는 최근에 시행되고 있는 대부분의 국제 환경규제가 제품시스템의 전과정을 대상으로 하고 있다는 점과 환경규제의 대상이 현재는 제품에 포함된 유해물질에 초점이 맞춰져 있지만 조만간 제품을 생산하는 전과정에서 야기되는 유해물질로 규제범위를 확대할 움직임이 있기 때문에 이에 대한 사전 대응을 하기 위함이다.
하지만 앞서 언급한 바와 같이 기존의 위해성평가 방법론은 특정지역의 환경으로 배출되는 유해물질에 대한 위해도를 평가하는 방법론이기 때문에 이를 활용하여 제품시스템의 전과정을 고려한 위해도를 평가하기가 불가능하였다. 이에 따라 본 발명에서는 제품시스템의 전과정에서 배출되는 서로 다른 유해물질이 인체와 생태계에 직접 또는 간접적으로 노출되어 발생할 수 있는 위해도를 예측하고 이를 토대로 사전에 이를 관리할 수 있는 방법론을 개발하고자 하였다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전과정 위해성 평가 방법은, 제품시스템의 전과정(Life Cycle)에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하고 이들이 인체 및 생태계에 미치는 직접 또는 간접적인 위해도를 평가하는 기본골격을 구성하는 단계; 산업연관분석 방법을 활용하여 제품시스템의 전과정에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하는데 필요한 배출계수를 작성하는 단계; 환경으로 배출된 유해물질들이 인체 및 생태계에 미치는 잠재적인 위해도를 통합하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전과정위해성평가 기본골격구성 단계는, 목적 및 범위정의 단계, 제품시스템의 전과정 동안에 환경으로 배출되는 여러 유해물질의 종류와 이들의 발생량을 목록화하는 전과정 화학물질 목록분석 단계, 전과정 화학물질 목록분석에 의해 목록화된 유해물질들이 환경으로 배출되어 인체 및 생태계에 직접 또는 간접적으로 미치는 위해도를 예측하는 전과정 위해도 평가 단계, 그리고 전과정 해석 단계로 구성된다.
상기 전과정 화학물질 목록분석 단계는, 제품의 사용단계를 제외한 모든 전과정 단계에서 전과정 화학물질 목록분석을 위하여 산업연관분석법(Input Output Analysis, IOA)을 활용하여 전과정 화학물질 목록표를 작성하고, 사용 및 폐기단계에서는 적산법의 기본절차에 따라 유해물질의 종류와 양을 목록화한다.
상기 배출계수를 작성하는 단계는, 목록화에 필요한 배출계수표를 산업군별 배출계수표를 작성하기 위하여 유해화학물질 환경배출량(Toxic Release Inventory, TRI) 데이터를 활용하되, 동일한 물질에 대하여 해외 국가들의 총 배출량 데이터와 해당 국가의 GDP를 활용한 외삽법을 활용하여 국내 총 배출량을 산정한다.
상기 잠재적인 위해도를 통합하는 단계는, 인체발암과 인체비발암, 생태독성에 대한 독성영향의 단위와 특성을 통일시키고 단일지수로 통합하기 위하여 정규화(normalization) 및 가중화(weighting) 과정을 적용하되, 서로 다른 유해물질들에 대한 위해도를 위해도범주(인체발암, 인체비발암, 생태독성)별로 분류하여 이들을 합하는 과정과, 서로 다른 위해도범주별로 통합된 위해도를 상대비교할 수 있도록 정규화하는 과정과, 정규화된 위해도를 통합하는 과정을 이용하여 위해도를 통합한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 전과정위해성평가 방법의 기본골격과 단계별 지원도구를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 전과정위해성평가의 평가체계 및 절차를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 전과정평가와 위해성평가, 전과정위해성평가의 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명은 제품시스템의 전과정에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하고 이들이 인체 및 생태계에 미치는 직접 또는 간접적인 위해도를 평가하는 기본골격을 구성하는 단계; 산업연관분석 방법을 활용하여 제품시스템의 전과정에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하는데 필요한 배출계수를 작성하는 단계; 환경으로 배출된 유해물질들이 인체 및 생태계에 미치는 잠재적인 위해도를 통합하는 단계로 구성된다.
먼저, 전과정위해성평가 방법론의 기본골격은 ISO 14040(전과정평가) 규격을 변형하여 목적 및 범위정의, 전과정 화학물질 목록분석, 전과정 위해도 평가, 전과정 해석 등의 네 단계로 구성한다(도 1).
이들 중 두 번째 단계인 전과정 화학물질 목록분석은 제품시스템의 전과정 동안에 환경으로 배출되는 여러 유해물질의 종류와 이들의 발생량을 목록화하는 단계이고, 세 번째 단계인 전과정 위해도 평가는 전과정 화학물질 목록분석에 의해 목록화된 유해물질들이 환경으로 배출되어 인체 및 생태계에 직접 또는 간접적으로 미치는 위해도를 예측하는 단계이다.
일반적인 전과정 목록분석은 ISO 14044에서 제시한 적산법의 기본절차를 따라 수행되며 기초 데이터로 전과정 목록 데이터베이스가 필요하다. 하지만, 전과정 목록 데이터베이스는 주로 지구규모의 환경영향인 지구온난화, 자원고갈 등과 같은 환경영향과 지역적인 규모의 환경영향인 산성화와 부영영화에 의한 위해도를 평가하는데 필요한 데이터로 작성되어 있는 반면에 지엽적인 규모의 독성영향을 야기하는 유해물질들에 대해서는 목록화가 부족한 실정이다.
따라서 적산법에 의한 전과정 목록분석과 기존의 전과정 목록 데이터베이스를 활용하여서는 제품시스템의 전과정 동안에 발생될 수 있는 독성영향을 완전하게 평가하기가 어렵다. 이에 따라 본 발명에서는 제품의 사용단계를 제외한 모든 전과정 단계에서 전과정 화학물질 목록분석을 위하여 목록표 구축의 다른 방법인 산업연관분석법(Input Output Analysis, IOA)을 활용하여 전과정 화학물질 목록표 작성을 위한 방법론을 개발하였다(도 1 참조). 다만, 사용 및 폐기단계에서는 적산법 의 기본절차에 따라 유해물질의 종류와 양을 목록화한다(도 2 참조).
또한 전과정 위해도 평가를 통한 잠재적 위해도를 평가하기 위하여 전통적인 위해성평가 방법의 기본 절차를 채택하였다(도 1 참조). 전통적인 위해성평가 방법은 노출평가, 효과분석, 위해도 산정 등의 과정으로 이루어져 있다.
'노출평가'란 환경으로 배출된 유해물질이 인체 및 생태계에 노출된 양을 측정하기 위한 방법으로 5가지 유형의 계산방식이 있다(도 3 참조). 제1유형은 환경으로 배출된 유해물질이 모두 노출된 것으로 가정하는 방식이며, 제2유형은 가능한 물질에 대해 부분적으로 노출량을 계산하는 방식이고, 제3유형은 사전에 설정한 노출모델에 따라 노출량을 산정하는 방식이며, 제4유형은 특정지역에서의 노출량을 산정하는 방식이다. 일반적인 위해성평가에서는 제4유형의 노출량 산정방식을 적용하며 전과정평가는 제1유형을 채택하고 있다.
'효과분석'이란 특정 유해물질의 단위량이 특정 실험실적 조건에서 인체 및 생태계에 미치는 실험실적 결과치를 산정하는 방법으로 5가지의 유형이 있다(도 3 참조). 제1유형은 별도의 효과분석을 하지 않는 경우이고, 제2유형은 상응인자법에 의한 상대적 위해도를 산정하는 방식이고, 제3유형은 실험실적 테스트에 의한 절대적 위해도를 산정하는 방식이고, 제4유형은 제3유형의 결과를 토대로 인체 및 생태계에 미치는 중간수준의 위해도를 산정하는 방식이고, 제5형은 인체 및 생태계에 미치는 종말점 수준의 위해도를 산정하는 방식이다. 일반적인 위해성평가 방법은 제3유형을 적용하며 전과정평가는 제2유형을 적용한다.
'위해도 산정' 방법은 인체 및 생태계로의 노출농도 결과치와 특정 유해물질 에 대한 효과분석 결과치를 곱하여 인체 및 생태계에 미치는 독성영향을 산정한다. 여기서 위해도 범주는 인체 발암과 인체 비발암, 생태독성 등의 3가지 범주로 고려한다.
본 발명에서는 노출평가를 위한 방식으로 제3형을 채택하였고, 효과분석 방식으로 제4유형을 채택하는 것이 바람직하다(도 3 참조).
특히, 노출평가를 위하여 다음과 같은 노출경로 시나리오를 설정하였다. 즉, 인체로의 노출과 생태계로의 노출로 구분하였고, 인체로의 노출의 경우에는 직접노출과 간접노출로 세부적으로 구분하였다.
직접노출은 제품의 사용단계에서 인체에 노출되는 것으로 정의하였고, 간접노출은 사용단계를 제외한 제품의 모든 전과정단계에서 환경으로 배출된 유해물질에 대한 노출로 정의하였다. 직접노출 계산단계에서 대기 또는 수계에서의 농도를 계산하기 위하여 유해물질의 확산범위, 즉 작업장의 부피를 제품별로 설정하도록 하였다.
한편, 간접노출 계산단계에서 대기 또는 수계에서의 농도를 계산하기 위하여는 것을 제품시스템의 전과정으로 확대하기 위하여 국내의 모든 지역이 동일한 환경조건을 가진다는 가정하에 국내의 대기 평균부피(1.49e+14 m3)와 국내 수계 평균부피(1.27e+14 L)를 계산하고 이를 적용하여 국내 대기와 수계에서의 특정 유해물질에 대한 농도를 산정하는 방법을 개발하였다.
또한, 인체로의 직접 또는 간접 노출량을 계산하는데 추가적으로 필요한 평 균 몸무게, 평균 수명, 평균 피부면적, 평균 호흡률 등의 일반 노출인자에 대하여는 공인된 데이터를 제시하였고 이에 대한 출처도 함께 제공하였다. 계산과정에서 이를 적용함으로써 특정지역에 대한 위해성평가에서 국내를 지역적인 경계로 하는 제품시스템의 전과정으로 확대가 가능하다.
본 발명은 특정지역에서의 정확한 농도를 계산하는 것이 목적이 아니라 미래에 발생가능한 위해도를 예측하는 것이 목적이기 때문에 국내 대기 및 수계의 평균부피를 활용한 이 방법에 의하여 노출량의 추이를 분석하는 것이 가능하다.
다음으로, 산업연관분석 방법을 활용하여 제품시스템의 전과정에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하는데 필요한 배출계수를 작성하는 방법을 개발하였다.
산업연관분석이란 특정지역에서 특정기간동안 산업군간의 재화의 흐름을 나타낸 표이다. 즉, 산업연관분석법을 활용하여 제품시스템의 전과정동안에 발생하는 유해물질을 목록화하기 위해서는, 목록화에 필요한 배출계수표를 산업군별 배출계수로 작성하여야 한다.
이에 본 발명에서는 산업군별 배출계수표를 작성하기 위하여 환경부에서 국내 서로 다른 사업장으로 매년 보고받아 공개하는 유해화학물질 환경배출량(Toxic Release Inventory, TRI) 데이터를 활용하였다.
즉, 산업군별 배출계수표는 특정 산업군에서 단위 매출액당 특정 유해물질이 얼마나 배출되는지를 계수로 나타내는 표로 본 발명에서는 한국은행에서 발표한 산업연관분석표에 제시된 산업군별 연간 국내총생산(Gross Domestic Product, GDP) 데이터로 국내 각 업체에서 매년 환경부에서 제출하는 사업장의 유해물질 데이터인 TRI 데이터를 나누어 배출계수표를 작성하였다.
여기서, GDP는 국내총생산이지만, TRI 데이터는 국내의 모든 사업장에서의 배출되는 양이 아니기 때문에 TRI 데이터를 국내 총배출량으로 전환시키기 위하여 본 발명에서는 동일한 물질에 대하여 해외 국가들의 총 배출량 데이터와 해당 국가의 GDP를 활용한 외삽법을 활용하여 국내 총 배출량을 산정하는 방법을 개발하였다.
세 번째로, 본 발명에서는 전과정위해성평가 방법론을 활용하여 환경으로 배출된 유해물질들이 인체 및 생태계에 미치는 잠재적인 인체 발암, 인체 비발암, 생태독성에 대한 영향을 통합하는 방법을 개발하였다.
인체발암과 인체비발암, 생태독성에 대한 독성영향은 서로 단위도 다르고 특성도 다르기 때문에 직접적으로 통합하는 것은 불가능하다. 따라서 본 발명에서는 이들의 단위와 특성을 통일시키고 단일지수로 통합하기 위하여 정규화(normalization) 및 가중화(weighting) 과정을 개발하였다.
하지만, 기존의 위해성평가에서는 특정물질에 대한 위해도를 평가하기 때문에 서로 다른 물질들로 인한 통합위해도를 평가하거나 인체독성 영향과 인체 비발암 영향을 상대적으로 비교하지 않았기 때문에 독성영향의 통합 및 상대비교를 위한 방법론이 유용하게 사용되고 있지 않았다.
위해도를 통합하는 단계는 크게 세 단계로 구성된다. 즉, 서로 다른 유해물질들에 대한 위해도를 위해도범주(인체발암, 인체비발암, 생태독성)별로 분류하여 이들을 합하는 과정, 다음으로 서로 다른 위해도범주별로 통합된 위해도를 상대비교할 수 있도록 정규화하는 과정, 마지막으로 정규화된 위해도를 통합하는 과정을 포함한다.
서로 다른 위해도범주별로 독성영향을 합하는 경우에 서로 다른 유해물질로 인해 인체와 생태계에 미치는 위해도가 각 유해물질의 위해도를 누적한 만큼의 값을 가질지에 대해서는 명확하게 판단할 수가 없다. 하지만, 그 영향이 하나의 유해물질이 인체와 생태계에 미치는 영향보다는 클 것이기 때문에 사전예방 차원에서 누적한 결과가 의미가 있다.
따라서 본 발명에서는 서로 다른 위해도범주에 분배된 유해물질의 위해도를 합산하는 방식을 제안한다. 다음으로 이렇게 통합된 서로 다른 위해도범주별 영향은 서로간의 단위 및 특성이 다르기 때문에 그 결과 자체로 의미가 있는 것이지 다른 위해도범주와 상대비교가 불가능하여 기업의 의사결정 등에 활용하기가 어렵다.
이에 본 발명에서는 이들간의 상대비교를 가능하도록 하기 위하여 각 위해도범주별로 우리나라 내에서 발생될 총 위해도를 산정하고, 이를 분모로 하여 대상제품에 대한 위해도범주별 위해도를 나누는 정규화과정을 제안한다.
이 과정을 통하여 단위는 분모와 분자가 동일하기 때문에 무차원이 되고, 각 위해도범주에 대한 정규화 결과의 의미가 '국내 전체의 위해도 대비 해당제품으로 인한 위해도'로 동일해진다. 마지막으로 정규화된 위해도범주별 결위해도에 대한 상대적 중요도를 반영하여 합하면 단일지수의 위해도가 산정된다. 이렇게 산정된 결과는 기업의 의사결정을 위한 수단으로 활용된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
본 발명은 제품의 전과정을 통하여 발생할 수 있는 인체 및 생태계에 대한 위해도를 체계적으로 평가하고 이를 토대로 제품에 대한 위해도를 관리할 수 있는 방안을 모색하는데 활용될 수 있는 전과정위해성평가 방법론을 개발한 것으로, 기업에서는 자사 제품에 대한 위해도를 정량적으로 파악할 수 있으며 이를 토대로 개선목표를 설정하는데 근거자료로 활용할 있으며, 전과정위해성평가 결과를 소비자에게 공개하는 제도인 환경마크제도 및 환경성적표지제도 직접적으로 활용될 수 있다.
또한 최근에 지속가능한 발전을 지원하는 도구로 활용되고 있는 에코디자인(eco-design) 및 환경효율성(eco-efficiency)을 위한 근거자료로도 활용될 수 있다. 마지막으로 제품시스템의 전과정 동안에 야기될 수 있는 독성영향이 아닌 다른 유사한 영향에 대한 평가에도 본 발명에서 방법론을 직접적으로 활용할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 제품시스템의 전과정(Life Cycle)에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하고 이들이 인체 및 생태계에 미치는 직접 또는 간접적인 위해도를 평가하는 기본골격을 구성하는 단계;
    산업연관분석 방법을 활용하여 제품시스템의 전과정에서 환경으로 배출되는 유해물질들의 종류와 양을 목록화하는데 필요한 배출계수를 작성하는 단계;
    환경으로 배출된 유해물질들이 인체 및 생태계에 미치는 잠재적인 위해도를 통합하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 전과정 위해성 평가 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전과정위해성평가 기본골격구성 단계는,
    목적 및 범위정의 단계,
    제품시스템의 전과정 동안에 환경으로 배출되는 여러 유해물질의 종류와 이들의 발생량을 목록화하는 전과정 화학물질 목록분석 단계,
    전과정 화학물질 목록분석에 의해 목록화된 유해물질들이 환경으로 배출되어 인체 및 생태계에 직접 또는 간접적으로 미치는 위해도를 예측하는 전과정 위해도 평가 단계,
    전과정 해석 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 전과정 위해성 평가 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전과정 화학물질 목록분석 단계는,
    제품의 사용단계를 제외한 모든 전과정 단계에서 전과정 화학물질 목록분석을 위하여 산업연관분석법(Input Output Analysis, IOA)을 활용하여 전과정 화학물질 목록표를 작성하고, 사용 및 폐기단계에서는 적산법의 기본절차에 따라 유해물질의 종류와 양을 목록화하는 것을 특징으로 하는 전과정 위해성 평가 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 배출계수를 작성하는 단계는,
    목록화에 필요한 배출계수표를 산업군별 배출계수표를 작성하기 위하여 유해화학물질 환경배출량(Toxic Release Inventory, TRI) 데이터를 활용하되, 동일한 물질에 대하여 해외 국가들의 총 배출량 데이터와 해당 국가의 GDP를 활용한 외삽법을 활용하여 국내 총 배출량을 산정하는 것을 특징으로 하는 전과정 위해성 평가 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 잠재적인 위해도를 통합하는 단계는,
    인체발암과 인체비발암, 생태독성에 대한 독성영향의 단위와 특성을 통일시키고 단일지수로 통합하기 위하여 정규화(normalization) 및 가중화(weighting) 과정을 적용하되, 서로 다른 유해물질들에 대한 위해도를 위해도범주(인체발암, 인체 비발암, 생태독성)별로 분류하여 이들을 합하는 과정과, 서로 다른 위해도범주별로 통합된 위해도를 상대비교할 수 있도록 정규화하는 과정과, 정규화된 위해도를 통합하는 과정을 이용하여 위해도를 통합하는 것을 특징으로 하는 전과정 위해성 평가 방법.
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