화학뮬질의 위험성평가시 위해성범주와 공기중 노출가능성 범주를 조합하여 정성적인 위험지수 범주(Risk Index, RI)를 결정하는데 금번은 공기중 노출가능성 범주에 대해 공유하고자 한다.
공기중 노출가능성 범주(exposure potential band)
작업장에서 취급되는 대부분 화학물질의 형태는 고체나 액체류이다. 이러한 것들이 먼지, 증기 등으로 공기중으로 분산되어 근로자의 호흡기로 흡수된다.
고체와 액체류의 공기중 발생에 영향을 미치는 요소는 많지만, 가장 중요한 요소들은 물질의 취급양, 취급 방법(공정온도 등) 그리고 증기압, 끓는점 등과 같은 물질이 가지고 있는 물리적 특성이다.
고체류의 공기 중 노출가능성
고체류가 공기 중에 먼지로 발생되는 데에 영향을 미치는 것은 주로 물리적 특성으로 인한 것이다. 즉, 고체류의 먼지 발생 가능성을 “고”(high dustiness), “중”(medium dustiness), “저”(low dustiness)로 구분한다. 각각에 대한 분류기준과 예를 설명하면 다음과 같다.
① 분산 가능성이 높음(“고”)
취급되었을 때 쉽게 공기중으로 분산되어 먼지구름이 형성되고 공기중에 오래 머무는 경우로서 미세하고 가벼운 입자가 해당된다. 예를 들면 시멘트먼지, 이산화티타늄(titanium dioxide), 복사용 토너 등과 같은 것이다.
② 분산 가능성이 중간(“중”)
취급될 때 공기 중으로 발생되어 빨리 침강하는 것으로 과립상이나 알갱이, 파우더(powder) 같은 고체류가 해당된다.
③ 분산 가능성이 낮음(“저”)
자그마한 덩어리(pellet) 같은 것으로 공기 중으로 쉽게 날리지 않은 고체류이다. 사용하는 동안에 거의 공기중으로 분산될 가능성이 적다. 예를 들면 왁스, PVC덩어리 등이 해당된다.
액체류의 공기중 노출 가능성
액체류가 공기중의 증기로 발생되는 데에 영향을 미치는 요인은 물질의 증기압, 공정 운전온도, 그리고 끓는점이다. 액체류의 공기중 분산 가능성을 범주화하는 것은 고체류보다 어렵다.
액체류의 증기화 가능성(volatility)은 온도에 가장 크게 영향을 받는다. 액체류의 증기화 가능성을 평가하는 데는 2가지 방법이 있다. 공정운전조건과 물질의 끓는점을 이용한 방법과 증기압을 이용한 방법이다.
HSE에서는 상온에서 증기압을 이용한 방법이나 그림 1의 그래프를 이용한 방법간의 증기화 가능성은 비슷한 것으로 연구된 바 있다.
액체류의 노출가능성을 평가하는 2가지 방법을 설명하면 아래와 같다.
① 공정운전 온도와 물질의 끓는점을 이용한 노출가능성 예측
물질이 취급되는 공정의 운전 온도와 끓는점을 조합하여 공기중 노출가능성을 “고”(high), “중”(medium), “저”(low)로 예측한다. 이 방법은 HSE에서 활용한 것으로 물질의 끓는점과 공정운전조건을 조합하여 증발가능성을 다음 그림과 같이 구분한 것이다.
증발가능성을 “중”과 “저”로 구분하는 경계선은 다음식에 의해 계산할 수 있다.
끓는점 = 5 x 공정운전온도 + 50
증발가능성을 “중”과 “고”로 구분하는 경계선을 구하는 식은
끓는점 = 2 x 공정운전온도 + 10
위 식에다 끓는점과 공정 운전온도를 대입하면 다음 그림이 구해진다.
만약 상온에서 50 ℃이하의 끓는점을 가진 액체류는 모두 증발가능성이 "고"에 해당되고 50 ~150 ℃의 끓는점을 가진 액체류는 "중"에 해당되는 것을 볼 수 있다.
톨루엔(toluene)은 끓는점이 100 ℃이다. 만약 이것이 20 ~ 50 ℃ 공정에서 취급되면 증발가능성은 “중”이고 만약 50 ℃이상에서 취급되면 “고”이다. 혼합물일 경우 가장 낮은 끓는 점을 가진 물질을 기준으로 적용한다.
<그림 1> 공정의 운전온도와 물질의 끓는점 조합에 의한 공기 중 노출가능성 예측
② 증기압을 이용한 노출가능성 평가
공정운전조건에 대한 정보가 없을 경우 물질의 증기압을 이용하여 노출가능성을 예측한다. 즉 화학물질의 증기압이 25 kPa이상일 경우 공기중 노출가능성은 “고”이고 25 ~ 0.5 kPa사이일 경우에는 “중” 그리고 0.5 kPa이하는 “저”로 평가한다. 물질의 증기압을 이용하여 증기화 가능성을 평가하는 것은 단일물질일 경우에만 가능하고 공정 운전조건을 고려하지 못하는 단점이 있지만 공정 운전조건을 알지 못할 경우에도 이용할 수 있는 장점이 있다.
사용량
고체나 액체물질의 공기 중 노출가능성에 영향을 미치는 공정요인은 매우 많고, 이들 모두를 고려한다는 것은 불가능하다. 공기 중 노출 가능성에 가장 크게 영향을 크게 미치는 공정요인은 사용량이다. 단순히 하루에 몇 그램정도를 사용할 경우에는 공기중으로 발생된다 하더라도 노출정도는 적다. 반면에 킬로그램이나 톤 정도의 물질을 운반하거나, 포장하거나, 사용할 경우 노출가능성은 더욱 커진다.
다음 표는 고체류의 공기중 발생가능성과 사용량을 조합하여 공기중 노출가능성을 예측한 4개의 범주다. 즉, 고체류의 물리적 특성에 따른 공기중 분산 가능성과 사용량에 따라 정성적으로 구분한다.
<표 1> 고체류(먼지)의 공기중 노출가능성을 예측하는 범주
| 노출가능성 범주 | 범주에 대한 설명 |
| EPS 1 | 공기중 분산가능성이 “고”인 고체류를 그램(g)정도 취급 |
| EPS 2 | 공기중 분산가능성이 “저”인 고체류를 킬로그램(kg)정도 취급 |
| EPS 3 | 공기중 분산가능성이 “고”인 고체류를 킬로그램(kg)정도 취급 |
| EPS 4 | 공기중 분산가능성이 “고”인 고체류를 톤(tone) 정도 취급한 경우 |
다음 표는 액체류의 공기중 발생가능성과 사용량을 조합하여 노출가능성을 정성적으로 예측한 4개의 범주다. 즉, 액체류의 증기압, 공정운전 온도, 끓는점 등의 물리적특성과 각 공정에서 사용되는 사용량을 조합하여 공기중 노출가능성을 예측한다.
<표 2> 액체류의 공기 중 노출가능성을 예측하는 범주
| 노출가능성 범주 | 범주에 대한 설명 |
| EPL 1 | 공기중 증발 가능성이 “저”인 액체류를 ml정도 취급한 경우 |
| EPL 2 | 공기중 증발 가능성이 “고”인 액체류를 ml정도 그리고 공기중 증발 가능성이 “저”인 액체류를 ㎥이나 ℓ정도 취급한 경우 |
| EPL 3 | 공기중 증발 가능성이 “중”인 액체류를 ㎥정도 그리고 공기중 증발 가능성이 “고”인 액체류를 ℓ정도 취급한 경우 |
| EPL 4 | 공기중 증발 가능성이 “고”인 액체류를 ㎥정도 취급한 경우 |
Reference : KOSHA 연구 보고서
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