나노안정성정보
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나노
바닷가나 사막에 있는 모래알은 크기가 매우 작아 손에서 쉽게 빠져 나간다. 눈으로 보기에는 다 작은 크기의 모래알이지만 현미경으로 자세히 관찰해보면 각기 다른 모양과 색상을 띄는 것을 알
수 있다. 이처럼 작은 모래알보다 6000분의 1이나 작은 크기가 ‘나노(nano)’이다.
나노의 특징
벽면에 수직으로 걷는 것이 가능한 게코도마뱀을 이용해 접착제를 개발하였다.
애완용으로도 선호되는 파충류 ‘게코도마뱀’은 벽에 수직으로 달라붙어 자유자재로 이동이 가능하다. 대부분의 생물체가 중력의 영향으로 기구나 도구의 도움 없이 수직으로 걷는 것이 불가능하지만
‘게코도마뱀’에겐 가능하다. 게코도마뱀은 발바닥 표면에 촘촘히 박혀 있는 미세 털의 끝부분이 구부러져 있는 ‘나노(nano)
헤어’구조를 갖는다. 벽에 매달려 있을 때는 미끄러지지 않지만 걸음을 옮길 때는 쉽게 떨어지는 원리를 이용해 접착력이 강하지만 수직이 아닌 방향으로 떼어내면 쉽게 떨어지고
접착 물질을 남기지 않고 깨끗이 붙였다 뗄 수 있는 탄소나노튜브를 개발하였다.
바닥면이 초소수성을 띄면 물방울은 거의 구 모양을 형성한다.
연 잎 위에 물방울들은 바람이 불면 조금씩 굴러다니거나 큰 물방울을 만든다. 연 잎 위 미세한 먼지를 닦아내는 이 과정에서 표면에 어떤 비밀이 숨어있는지 알아내었다. 물방울이 연 잎
위에서 잎에 젖지 않고 더러워지지 않는 현상을 ‘연 잎 효과(Lotus Effect)’라 한다. 이 원리의 핵심적 요소는 바로 연 잎 표면에 있는 무수한 미세 ‘나노(nano)
돌기’이다. 전자현미경을 이용해 표면을 나노미터(nm) 수준으로 관찰한 결과 약 50nm의 직경을 갖는 ‘나노(nano) 돌기’로 인해 연 잎 표면은 물에 젖지 않는 ‘소수성’을 띄는
것을 발견하였다. 또한, 이를 응용한 방수 의류, 코팅제 등이 개발되어 실생활에 널리 사용되고 있다.
진폐는 보는 방향에 따라 광 결정에 의한 특정한 색을 나타낸다.
화폐가 진폐인지 위폐인지를 가려낼 때 쓰이는 방법은 빛의 간섭에 의해 보는 각도에 따라 색이 변하는 원리를 모방한 ‘편광 효과’이다. 위폐를 만들기 위해 복사하는 과정에서 진폐의 광 결정
미세 입자들은 복사되지 않고 빛에 비춰보았을 때 광 결정에 의한 특정한 색을 나타내기 때문에 구분이 가능하다. 이는 비단벌레, 진주조개 껍데기, 공작의 날개 등과 같은 원리이다.
나노기술이란?
나노기술(nanotechnology)이란 ‘나노미터(nm)’ 수준에서 모양과 크기를 제어하여 특성을 파악하고 생산 및 적용하는 기술을 정의(Royal Society, 2004)한다.
또한, ‘구성하는 요소의 크기가 100 나노미터(nm) 이내를 제조하는 기술’과 그 구조를 갖는 소재가 나타내는 특이한 물성을 이해하고 활용하는 과학기술로 정의한다.
나노기술 분야
나노소재 환경/에너지
- 구성하는 요소의 크기가 100nm 이내인 소재를 제조하는 기술
- 상기 구조를 갖는 소재가 나타내는 특이한 물성을 이해하고 활용하는 기술
- IT 응용 나노소재, 에너지 산업 응용 나노소재, 계층구조 나노소재 등
나노소자
- nm 크기의 물질이나 구조가 갖는 독특한 성질과 현상을 이용해 특수목적 소자를 개발하는 기술
- 나노 기억소자, 분자 메모리, PC 광소자, 양자전산 소자, 스핀 FET/LED 등
나노바이오
- 바이오 시스템과 나노구조와 결합된 융합 시스템을 나노크기의 수준에서 조작, 분석, 제어하는 기술
- 안전성, 영향 평가 및 표준화, 농림, 수산, 종합전략, 생필품, 에너지, 극한 제어 및 분석 등
나노공정 장비/측정
- 나노 소재 및 나노 소자의 기본 요소를 합성, 증착 및 패터닝하는 공정기술
- 물성, 소자 특성 측정 기술을 바탕으로 나노기술 전반에 활용되는 장비 등을 연구 개발하는 기술
- 나노 화학/구조 분석, 나노 광학 특성 분석, 자기조립 기반 공정, 나노선 합성 등
※ 출처
- 국가 나노기술 지도, 2008, 교육부
나노제품 응용사례
※ 출처
- 나노물질 유통량 조사지침서(안) 마련 및 국내 나노물질 유통량 조사보고서, 2011, 환경부
’00년 이후 나노기술의 급속한 발전이 있었지만 나노물질 및 나노제품의 잠재적 위해성에 대한 연구는 상대적으로 배제된 채 진행되어 왔다. 그러나 최근 다양한 대중 매체에서 나노물질
노출 위해성 논란이 일면서 국제기구 및 주요 국가를 중심으로 독성 및 환경거동 평가 등에 관한 연구가 진행되고 있다. 몇몇 유럽 주요 국가의 산업체들은 나노물질의 안전한 생산과
사용을 위해 ‘NANOSAFE’라는 공동 연구체를 만들어 ’05년부터 4년 동안의 계획으로 진행 중이다. 본 연구는 1) 검출 모니터링과 특성화 기술, 2) 건강과 위험성 접근,
3) 안전한 산업 생산 체계와 적용 개발, 4) 환경적 사회적 관점의 4개 분야로 진행되며 2) 건강과 위험성 접근 분야에서 나노물질 위해성을 연구하고 있다.
나노물질의 유해성 평가항목
| 1 | 응집/집적 | Agglomeration/Aggregation |
| 2 | 수용해도 | Water solubility |
| 3 | 결정상 | Crystalline phase |
| 4 | 분진성 | Dustiness |
| 5 | 결정크기 | Crystallite size |
| 6 | TEM 사진 | Representative TEM picture(s) |
| 7 | 입자 크기 분포 | Particle size distribution |
| 8 | 표면적 | Specific surface area |
| 9 | 제타 전위/표면 전하 | Zeta potential; surface charge |
| 10 | 계면 화학 | Surface chemistry, where appropriate |
| 11 | 광촉매 활성 | Photocatalytic activity |
| 12 | 유동 밀도 | Pour density |
| 13 | 다공성 | Porosity |
| 14 | 물-옥탄올 분배계수 | Octanol-water partition coefficient |
| 15 | 산화환원전위 | Redox potential |
| 16 | 라디칼 형성 가능성 | Radical formation potential |
| 1 | 분산 안정성 | Dispersion stability in water |
| 2 | 생물학적 분해 | Biotic degradability |
| 3 | 이분해성 | Ready biodegradability |
| 4 | 지표수에서의 분해성 모의시험 | Simulation testing in ultimate degradation in surface water |
| 5 | 토양 모의시험 | Soil simulation testing |
| 6 | 침전물 모의시험 | Sediment simulation testing |
| 7 | 하수처리 모의시험 | Sewage treatment simulation testing |
| 8 | 분해산물 확인 | Identification of degradation product(s) |
| 9 | 분해산물 확인시험 | Further testing of degradation product(s) as required |
| 10 | 비생물적 분해 및 거동 | Abiotic degradability and fate |
| 11 | 표면 변형 나노물질 가수분해 | Hydrolysis, for surface modified nanomaterials |
| 12 | 흡착-탈착 | Absorption-desorption |
| 13 | 토양 또는 저질에 대한 흡착 | Absorption to soil or sediment |
| 14 | 생물축적 가능성 | Bioaccumulation potential |
| 1 | 급성/만성 원양생물 영향 | Effects on pelagic species; short-term/long term |
| 2 | 급성/만성 퇴적생물 영향 | Effects on sediment species; short-term/long-term |
| 3 | 급성/만성 토양생물 영향 | Effects on soil species; short-term/long-term |
| 4 | 육상생물 영향 | Effects on terrestrial species |
| 5 | 미생물 영향 | Effect on microorganisms |
| 1 | 독성동태 | Pharmacokinetics; ADME |
| 2 | 급성독성 | Acute toxicity |
| 3 | 반복투여 독성 | Repeated dose toxicity |
| 4 | 만성독성 | Chronic toxicity |
| 5 | 생식독성 | Reproductive toxicity |
| 6 | 발생독성 | Developmental toxicity |
| 7 | 발생독성 | Genetic toxicity |
※ 출처
- OECD, Guidance manual for the testing of manufactured nanomaterials
- OECD, Sponsorship programme first revision, ENV/JM/MONO(2009) 20/REV, 2010
나노입자 물질의 in vitro 영향 사례
| 나노물질 | 형태(크기) | 노출용량 및 시간 | 노출경로 | 독성영향 | 저자 |
|---|---|---|---|---|---|
| AgNPs | 15~100 nm |
|
랫드 간세포 |
|
Hussa in et al. (2005) |
| AgNPs | ~15 nm |
|
마우스정자세포 |
|
Braydich-Stolle et al. (2005) |
| SWCNT | - |
|
태아 신장세포 |
|
Cui et al. (2005) |
| MWCNT | - |
|
인체 각질세포 |
|
Monteiro-Riviere et al. (2005) |
| SWCNT, MWCNT | - |
|
인체 섬유세포 |
|
Tian et al. (2006) |
| 카본블랙 | 초미세입자 |
|
소식세포 전이법 |
|
Barlow et al. (2005) |
| TiO₂ NPs | 예추석 10~20 nm |
|
인체 기도 상피세포 |
|
Gurr et al. (2005) |
| TiO₂ NPs | 금홍석 및 예추석 |
|
인체 폐포 상피세포 |
|
Sayes et al. (2006) |
| TiO₂ NPs | 초음파처리(2분) |
|
적혈구세포 |
|
Rothen-Rutishauser et al. (2006) |
나노입자 물질의 in vivo 연구 사례
나노물질 관리에 있어 독성과 함께 작업환경이나 제품의 종류, 유통량 및 사용량 등 인체 및 환경으로의 노출가능성에 대한 고려가 필요하다. Lorenz et
al.(2011)에서 언급된 바와 같이, 소비자는 메이크업 화장품 등을 사용하면서 제품에 포함된 나노물질에 다양한 경로로 노출될 수 있기 때문에 이러한 제품을
자주 사용하는 여성과 노출 시 상대적으로 위험성 정도가 커지는 영유아들과 관련된 나노제품의 위해성에 우선적으로 관심을 기울일 필요가 있다.
나노물질의 위해성 평가는 일반화학물질에 대한 기존의 평가 체계 및 방법을 따라야 할 것으로 보이나 독성, 노출 등에 대한 자료의 부족과 위해성 평가 결과의 불확실성이 문제가 될 것으로 예상된다. Aschberger et al.(2011)은 현재 유럽연합이 제시한 REACH의 위해성 평가 가이드라인이 나노물질의 독특한 특성을 반영하지 못하고 있으며, 위해성 평가에 필요한 자료의 생산과 함께 위해성 평가 방법론의 개발이 필요하다고 지적한 바 있다. 이에 신뢰할 수 있는 나노독성 자료 및 나노물질 노출 자료의 구축과 인체 독성 및 생태 독성과 관련된 연구 등이 추진되어야 할 것이다.
나노물질의 위해성 평가는 일반화학물질에 대한 기존의 평가 체계 및 방법을 따라야 할 것으로 보이나 독성, 노출 등에 대한 자료의 부족과 위해성 평가 결과의 불확실성이 문제가 될 것으로 예상된다. Aschberger et al.(2011)은 현재 유럽연합이 제시한 REACH의 위해성 평가 가이드라인이 나노물질의 독특한 특성을 반영하지 못하고 있으며, 위해성 평가에 필요한 자료의 생산과 함께 위해성 평가 방법론의 개발이 필요하다고 지적한 바 있다. 이에 신뢰할 수 있는 나노독성 자료 및 나노물질 노출 자료의 구축과 인체 독성 및 생태 독성과 관련된 연구 등이 추진되어야 할 것이다.
| 나노물질 | 생물종 | 시험 농도 및 시간 |
크기 | 결과 | 참고문헌 |
|---|---|---|---|---|---|
| Fullerene C60 | D. Magna |
|
20~100 nm |
|
Lovern and Kpaper (2006) |
| Fullerene C60 | D. Magna |
|
10~200 nm |
|
Oberdorster et al. (2006) |
| Fullerene C60 | H. Azteca |
|
10~200 nm |
|
Oberdorster et al. (2006) |
| Fullerene C60 | H. Copepod |
|
10~200 nm |
|
Oberdorster et al. (2006) |
| TiO₂ NPs | D. Magna |
|
10~20 nm |
|
Lovern and Kpaper (2006) |
| TiO₂ NPs | D. Magna |
|
100~500 nm |
|
Lovern and Kpaper (2006) |
| Fullerene C60 | D. Rerio |
|
- |
|
Zhu et al. (2007) |
| ZnO | D. Magna |
|
|
Heinlaan et al. (2008) | |
| CuO | D. Magna |
|
~30 nm |
|
Heinlaan et al. (2008) |
| TiO₂ NPs | D. Magna |
|
25~70 nm |
|
Heinlaan et al. (2008) |
| CuO | P. Subcapitata |
|
30 nm |
|
Aruoja et al. (2009) |
| ZnO | P. Subcapitata |
|
50~70 nm |
|
Aruoja et al. (2009) |
| TiO₂ NPs | P. Subcapitata |
|
25~70 nm |
|
Aruoja et al. (2009) |
| TiO₂ NPs | D. Subspicatus |
|
25~70 nm |
|
Hund-Rinke et al. (2006) |
| TiO₂ NPs | D. Magna |
|
25~70 nm |
|
Hund-Rinke et al. (2006) |
| Fullerene C60 | Battery test2 | - | 비특정 |
|
Blaise et al. (2008) |
| Battery test2 | - | < 100 nm |
|
Blaise et al. (2008) |
※ 출처
- 나노물질 위해성 관리체계 구축을 위한 최적의 나노물질 용량척도 선정에 관한 연구, 2011, 환경부
- 나노물질 유통량 조사 지침서(안) 마련 및 국내 나노물질 유통량 조사보고서, 2011, 환경부/화학물질관리협회
- 나노물질의 안전관리를 위한 제도화 방안, 2011, 한국환경정책·평가연구원
- NNI(National Nanotechnology Initiative), http://www.nano.gov
- Developments in nanotechnologies regulation & standards, 2012, Observatory Nano
- OECD, Guidance for the testing of manufactured nanomaterials: OECD’ Sponsorship programme: 1st ver, 2010
인체노출 사례
나노기술이 적용된 제품과 나노소비재가 시장에 등장하면서 나노물질에 대한 잠재적 위해성 논란이 일고 있다.
| 제품 및 물질 | 사례 |
|---|---|
| Magic Nano (’06년) |
욕실용품에 오염물질이 고착화되는 것을 방지하는 제품으로 판매되고 있으나, 사용자의 호흡기 질환 유발이 보고되었다. |
| 은나노 세탁기 (’07년) |
미국 수출 준비 중 은 나노물질을 사용한 이유로 살충제 관련 법에 의해 해당 제품의 인체 무해성을 입증하기 전까지는 수출 금지 조치를 내렸다. 이를 계기로 국내 나노 소비재에 관한 위해성 논란이 있었다. |
| 콜로이드 은 치료 (’09년) |
콜로이드 은나노 입자가 포함된 약품을 피부 질환 치료용으로 사용하여 피부가 푸르게 변하는 은피증(Argyria)에 걸린 사례가 보고되었다. |
인체노출 경로
나노물질은 특성에 따라 다양한 노출 경로를 가지며, 인체 및 환경에서의 거동 또한 기존의 화학물질과 다른 특성을 갖는다.
- 생산단계에서부터 조절이 가능하고 폐기법이 정해진 화학물질과 달리 나노물질은 규제 정책이 갖춰져 있지 않아 다양한 경로로 환경에 노출된다.
- 우선적으로 여러 경로 중 의도적/비의도적으로 인체 및 환경에 큰 위험을 미치는 노출 경로 파악이 중요하다.
- 나노물질 노출도를 정성/정량적으로 파악하기 위해 실제 나노물질을 원료 또는 중간생산물로 취급하고 있는 현장(기업체, 연구소 등) 내 노출량을 파악하는 것이 필요하다.
환경노출 사례
나노물질은 Ag 나노입자를 함유한 항균 의복이나 TiO₂ 나노입자가 포함된 자외선 차단제 등의 세탁 및 사용 등의 경로로 수계에 노출된다. 실제 나노물질을 함유한 제품을 사용하면서
발생되는 폐수를 추적한 사례가 보고되었으며, 제품들에 대한 환경노출 농도를 분석 시험했을 때, 세척수 내에 나노입자가 존재함을 현미경으로 관찰할 수 있었다.
※ 유입 폐수 내 은 나노입자가 EPA 음용수 기준을 넘는 것으로 분석되었다.
환경노출 경로
나노물질은 다양한 경로, 예를 들어 산업공정과 실험실에서의 폐기물, 약품 저장 및 이송과정, 농/축산업에 적용되는 과정, 사용 후 폐기과정 등에서 수계 매질(지하수, 표층수,
음용수 등)로 노출될 가능성이 높다.
※ 출처
- 수계 배출원 중심의 나노물질 환경노출평가 기법 연구, 2013, 국립환경과학원
- 제조나노물질의 환경거동 및 생태독성 평가, 2011, 국립환경과학원
나노폐기물 양상
나노소비재는 필연적으로 사용자로 하여금 나노폐기물을 양산하게 만드는 특징이 있다. 자동차 연료 첨가제, 매연 저감제 등 다양하게 사용되는 나노물질은 자동차 운행 중에도 대기,
토양, 수계 등으로 노출되며 추후 제품을 교환하게 되는 경우 나노폐기물을 양산한다.
또한, 나노물질을 취급하는 전과정(생산, 이송, 저장, 폐기 등)에서 비의도적인 폐기물 발생을 야기한다. 발생된 나노폐기물은 매립, 폐수를 거쳐 수계 및 토양 노출을 유발하며, 이는 인체 및 생태계에 영향을 미친다. 나노물질이 환경 중에 어떻게 노출되는지 모니터링하고, 이를 바탕으로 나노폐기물을 정량화하는 방향의 연구가 진행 중이다.
또한, 나노물질을 취급하는 전과정(생산, 이송, 저장, 폐기 등)에서 비의도적인 폐기물 발생을 야기한다. 발생된 나노폐기물은 매립, 폐수를 거쳐 수계 및 토양 노출을 유발하며, 이는 인체 및 생태계에 영향을 미친다. 나노물질이 환경 중에 어떻게 노출되는지 모니터링하고, 이를 바탕으로 나노폐기물을 정량화하는 방향의 연구가 진행 중이다.
2008년 영국 왕립환경오염위원회 보고서
Fullerenes 생산 제조공정에서 약 10 %의 Fullerenes이 소비재 생산에 사용되고 나머지는 폐기물로 처리되어 매립되고 있다. 제조되는 나노물질의 상당수는 소비재 생산
과정에서 약 90 %까지 폐기물을 양산하며, 그 양은 현재 나노물질 생산량이 10 ~ 103 톤임을 감안하여 연간 1 ~ 100 톤에 이를 것으로 추정하고 있다.
2009년 영국 Lancaster Environment Centre 보고서
AgNP는 의료, 건강 보건, 가정용품 등 다양한 산업분야에 사용되고 있으나 대부분이 폐수처리장이나 매립으로 폐기물을 처리하고 있다. 이와 관련한 적절한 규제 정책이 갖춰져 있지
않아 환경에 노출될 가능성이 매우 높으며, 우선적으로 인체 및 환경에 큰 영향을 미치는 노출 경로에 대한 정보를 파악하는 것이 중요하다.
※ 출처
- 수계 배출원 중심의 나노물질 환경노출평가 기법 연구, 2013, 국립환경과학원
- 제조나노물질의 환경거동 및 생태독성 평가, 2011, 국립환경과학원
나노폐기물 처리방법 : 하수, 폐수 처리
국외 수계 중 나노물질 제거 및 관리 방안 - 기존 하수 처리방법 그대로 처리
- ① 사용 및 제조과정에서 발생된 나노폐수가 하, 폐수 처리장으로 이동
- ②, ③ 큰 고형물에 나노물질이 흡착되어 1차 제거
- ④ 1차 침전조에서 나노물질 제거
- ⑤ 활성슬러지를 이용해 생물학적 제거 및슬러지 내 흡착
- ⑥ 2차 침전조에서는 침전과 응집과정을 거쳐 나노물질 제거
- ⑦ 폐슬러지 탈수 과정에서 나노물질 농축, 미생물에 의한 일부 소화, 유기물과 상호작용, 매립시 토양에 흡착,
토양내 침출로 인한 표층수 오염 가능 - ⑧ 방류전 소독
- ⑨ 최종 방류
기존 하, 폐수 처리장의 나노물질 제거 효율 : 90-95 % 정도로 파악
- 물리적 처리 < 35 %, 생물학적 처리 < 72 % : total < 95 %
- 하, 폐수 처리장의 최종 방류수로 저농도의 나노물질이 노출될 수 있으나 심각한 수준은 아니라고 판단
- 활성 슬러지의 생장에 악영향을 주어 전체 하, 폐수 처리장의 운전 방해 가능성 제기
나노폐기물 처리 방법 : 소각, 매립 처리
기존 하, 폐수 처리장에서 발생한 폐 슬러지는 다양한 공적을 거쳐 복토용으로 재활용한다.
- 다양한 공정 처리를 통해 폐 슬러지의 자원화를 진행 중이다.
- 재활용이 불가하거나, 재활용 과정에서 발생된 잔류물은 매립 및 소각하는 방법으로 처리한다.
국내 폐기물 처리법에 의해 해양투기가 ’12년부터 전면 금지되며 매립이나 소각으로 처리하고 있다.
- 나노물질을 함유한 폐나노 소비재, 폐활성 슬러지도 소각에 의존하고 있으며, 전세계적으로 매립을 금지하고 소각율을 높이려는 노력이 진행되고 있다. 유럽연합은 매립을 금지하는 법안을 공표하고 미처리된 폐기물에 대한 매립을 억제하고 있다.
- 소각시설은 burning과 동시에 대기 집진필터를 작동해 1차적으로 비산먼지가 걸러지고 추가적으로 acid washing을 이용해 비산 먼지를 모두 제거하고 있다.
매립
- 하수처리장에서 나오는 활성슬러지를 처리하는 가장 일반적 방법
- 나노입자의 경우 토양내 장기 체류 가능하여 지속적 환경 노출원으로 작용
소각
- 활성슬러지를 소화, 탈수 및 건조하여 부피를 감소시키는 방법
- 활성슬러지의 안정화를 위해 가압 또는 가압과 가열을 병용
- 소각로의 나노입자가 비산먼지와 섞여 대기에서 2차 오염유발
※ 출처
- 수계 배출원 중심의 나노물질 환경노출평가 기법 연구, 2013, 국립환경과학원
- 제조나노물질의 환경거동 및 생태독성 평가, 2011, 국립환경과학원
하, 폐수처리시설을 이용한 처리방법의 문제점
- 현재 나노물질을 함유한 폐수는 기존 하, 폐수 처리시설을 그대로 이용하여 처리하고 있으며, 유입수 대비 방류수 내 존재하는 대상 나노물질의 농도는 약 90 ~ 95 %, 최대 99 % 제거 효율을 보이고 있다.
- 하수처리장 폐 슬러지에 나노물질이 대부분 흡착된 상태이며, 이를 재사용(퇴비 등)시에 비의도적인 환경오염원으로 작용할 수 있다.
- 극미량 존재하게 될 대상 물질의 농도 분석이 일반적인 모니터링 기법으로는 용이하지 않아 새로운 분석법이 필요하다.
소각시설을 이용한 처리방법의 문제점
나노입자의 분산안정제가 소각 시에 유독한 화학물질로 변할 수 있음이 보고되었다.
- 다양한 나노입자를 포함하는 종이나 플라스틱 폐기물을 소각했을 때, PAH(Polycyclic Atmatic Hydrocarbon) 및 PCDD(Polychloicated-dibenzo-p-dioxin)등이 배출될 수 있다.
- 현재 나노폐기물, 나노물질을 포함한 폐 슬러지를 상당부분 소각에 의존하고 있지만, 소각 후 발생되는 유해 화학물질에 대한 검증 연구가 필요하다.
- 소각에 의한 효율은 하수처리장의 효율만큼 높은 것으로 파악되지만, 소각시설의 각 공정 별로 나노입자가 지속적으로 발견되며 대부분 슬래그, 비산재 형태로 최종 처리되는 것으로 파악된다.
매립을 이용한 처리방법의 문제점
나노입자의 분산안정제가 소각 시에 유독한 화학물질로 변할 수 있음이 보고되었다.
- 하수처리장 내 발생되는 폐 슬러지는 1 %가 매립, 74 %가 복토, 퇴비 등으로 재사용되고 있다.
- 소각장에서 발생되는 재는 매립을 실시하고 있다.
- 매립은 토양 내 나노물질의 체류시간을 지연시켜 지속적인 노출원으로 작용하고, 이는 토양 내 생물종에게 악영향을 미칠 수 있다.
※ 출처
- 수계 배출원 중심의 나노물질 환경노출평가 기법 연구, 2013, 국립환경과학원
- 제조나노물질의 환경거동 및 생태독성 평가, 2011, 국립환경과학원
EHS란?
나노물질/기술 사용에 관한 환경, 안전, 보건 측면(Environmental, Health and Safety)
주요 국제기관 나노안전관리 동향
| OECD | 경제협력개발기구 |
|
|
|---|---|---|---|
| ISO | 국제표준화기구 | ||
| IEC | 국제전기기술위원회 | ||
| UN | SAICM | 화학물질관리 국제회의 |
|
’12년에 개최된 제3차 ICCM
- 나노기술 및 나노안전관리 관련 13개의 국제이행지표 마련
- ’20년까지 사전 예방 접근방식으로 과학적 기반 및 역량배양에 주력할 예정
- 주요 국제이행 지표
- 1. 국제적으로 인정된 지침 및 표준개발
- 2. 안전관리 법력 및 정책개발
- 3. 이해관계자 간 유해성 및 위해성 정보제공 확대
- 4. 인벤토리 구축
- 5. 제품 라벨링
- 초기
- -물질특성, 독성평가 조사 및 연구 중심
- 전망
- -인체 및 생태계를 고려한 위해성 평가 및 관리 연구로 전화
- -OECD, ISO 사업에 참여하여 국제적 시험지침 및 표준선정을 통한 나노제품 시장 진출 및 확대 예정
국제기구 : OECD
- ’09년 WPMN이 설립되어 국제협력으로 나노물질의 안전성 조사가 수행했으며, 아래와 같이 13개 물질을 대상으로 안전성 시험방법을 검토함.
- 현재 한국은 Silver의 주무국으로 연구를 지원 및 수행 완료했으며, 다음 단계의 사업 계획 중
| 주요 나노물질 | 주무국 | 부주무국 | 기여국 |
|---|---|---|---|
| Fullerense(C60) | 미국, 일본 | - | 덴마크, 중국 |
| SWCNTs | 캐나다, 프랑스, 독일, 유럽, 중국, BIAC | ||
| MWCNTs | 한국, BIAC | ||
| Sliver | 미국, 한국 | 호주, 캐나다, 독일, 북유럽 | 프랑스, 네덜란드, 유럽, 중국, BIAC |
| Iron | 중국 | BIAC | 캐나다, 미국, 북유럽 |
| Titanium dioxide | 프랑스, 독일 | 한국, 호주, 캐나다, 스페인, 미국, 유럽, BIAC | 덴마크, 일본, 영국, 중국 |
| Aluminum dioxide | - | - | 독일, 일본, 미국 |
| Cerium dioxide | 미국, 영국/BIAC | 호주, 네덜란드, 스페인 | 덴마크, 독일, 일본, 스위스, 유럽 |
| Zinc oxide | 영국/BIAC | 호주, 미국, BIAC | 캐나다, 덴마크, 독일, 일본, 네덜란드, 스페인, 유럽 |
| Silicon dioxide | 프랑스, 유럽 | 한국, 벨기에, BIAC | 덴마크, 일본 |
| Dendrimers | - | 스페인, 미국 | 한국, 호주 |
| Nanoclays | BIAC | - | 덴마크, 미국, 유럽 |
| Gold | 남아프리카 | 미국 | 한국, 유럽 |
※ 주무국(지원사업 총괄 및 완료 책임), 부주무국(부분적 수행), 기여국(단순 자료 제공)
주요국 나노안전관리 동향
- OECD를 중심으로 하는 범정부 차원의 나노물질 안전관리를 위한 정보를 생산
- 미국, EU, 호주 등 선진국을 중심으로 실질적인 규제가 가능한 나노물질 규제 마련 단계
- 인식 수준
- -나노물질 안전관리에 관한 규제 마련이 필요하지만 강제성 지닌 법령 및 규정은 없는 실정
- 전망
- -후 수년 내에 선진국을 중심으로 규제 대상 나노물질의 확대 및 대상 물질의 연간 사용량 기준치 하향 조정하고, 나노물질과 나노소비재를 포함한 관리를 강화할 예정
: 도입 또는 시행 중
: 검토 또는 추진 중
| 국가 | 법령 및 지침 | 규제 대상 | 제도유형 | 규제내용 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 등록/신고 | 표지 | ||||
| 미국 | 독성물질관리법(TSCA) | Si NPs Al NPs TiO₂NPs |
도입 또는 시행 중
|
규제대상 물질제조 시 제조 및 사용 90일 이전에 물질특성, 생산량, 용도, 배출 및 노출자료 등 제출 | |
| 살충살균살서제법(FIFRA) | Ag NPs |
도입 또는 시행 중
|
향균 기능을 지닌 Ag NPs 성분을 살균제로 분류 - 제품 성분 등 안전성 정보 제공 의무화 - 미이행 시 벌금 부과 |
||
| EU | 신화학물질관리제도(REACH) | NPs |
검토 또는 추진 중
|
REACH 적용대상으로 안전성정보 제출 요청 | |
| 화장품지침 | NPs |
검토 또는 추진 중
|
물질정보, 유통량, 독성자료 등 제출 및 표시 의무화 | ||
| 살균제품법(BPR) | NPs |
검토 또는 추진 중
|
검토 또는 추진 중
|
등록·신고절차, 환경·건강 위해성자료 제출 및 표시 의무화 | |
| 뉴질랜드 | 화장품 기준 | NPs |
검토 또는 추진 중
|
화장품 표시 제도 시행 예정 | |
| 독일 | 제2차 나노기술이행계획 2015 | NPs |
검토 또는 추진 중
|
검토 또는 추진 중
|
제품에 위해성정보를 표시 의무화 |
| 호주 | 산업용화학물질평가법(ICA) | NPs |
도입 또는 시행 중
|
물리화학적 정보 제출 및 표시 의무화 | |
| 프랑스 | 그르넬법(Le Grenelle) | NPs |
도입 또는 시행 중
|
수입, 제조 및 판매 시 유통량 등 보고 의무화 | |
| 캐나다 | 환경보호법(CEPA) | MWCNT |
도입 또는 시행 중
|
나노제품 안전성 정보 제출 권고 | |
| 대만 | 나노제품 인증제도 | NPs |
도입 또는 시행 중
|
자발적 나노제품 인증표시제 운영 | |
※ 출처
- 나노물질의 안전관리를 위한 제도화 방안, 2011, 한국환경정책·평가연구원
- 나노물질 안전관리 중기계획 이행방안 마련 연구, 2012, 한국환경정책·평가연구원
EU
신화학물질관리규정 (REACH)
- 나노물질 안전관리 제도화를 위해 REACH 적용 대상에 나노물질을 포함
- 나노물질을 사용한 화장품에 표시 및 신고제를 시행할 예정
- -나노물질 및 나노제품을 수입/제조하는 과정에서 REACH 및 CLP 규정이 적용
- 미국의 TSCA와 마찬가지로 REACH 내 기존물질과 화학구조나 조성이 같은 경우 동일물질로취급
- -나노물질의 크기별 물리화학적 특성에 따른 안전관리가 미흡한 실정
- -연간 사용량이 1톤 미만인 대상업체는 신고대상이 아니므로 대부분의 나노물질 배제
나노 안전관리 연구 및 신화학물질관리 제도화 추진
- EU NANOSAFE2는 나노제품의 전주기 위해성평가 연구추진 의학장비, 에어로졸 등에 대한 나노 안전성 측정방법 개발
- 나노기술, 물질, 제품의 EHS 영향평가를 위해 프로젝트 출범('05년), '12년 NANOSAFE 2012 ('12년)
- 나노물질 안전관리 제도화를 위해 REACH 적용 대상에 포함 ('08년), 나노화장품 표시신고 제 시행 ('13년)
- REACH : Registration, Evaluation & Authorization of Chemicals)
- CLP : Classification, Labelling and Packaging of chemical substances)
미국
독성물질관리법(TSCA)
- 나노단위의 물질을 화학물질로 간주
- -나노물질의 제조와 인체 및 환경 유해·위해성으로부터 보호하기 위해 포괄적으로 규정
- 나노물질 및 나노제품의 수입/제조 중에 사용되는 탄소나노튜브에 대해 사전제조신고(PMN) 의무부여
- -나노물질이 기존화학물질과 화학구조나 조성이 같은 경우 동일한 물질로 취급
- -크기에 따라 그 특성이나 인체 유해성이 달라지는 나노물질의 특성을 고려하지 않음.
- 신규물질은 PMN 제출 및 기존물질의 다른 용도로의 사용은 SNUN 제출 의무화
- -연간 10톤 미만 생산 및 수입시 신고의무 제외대상이므로 나노물질의 경우 대부분 배제
- '13년 MWCNT, SWCNT, SiO₂, Al₂O₃ 예외조항 성격으로 관리
- -SWCNT : 제조 90일전 자료를 제출, 허가 후 제조 및 판매
- -MWCNT : 90일 흡입독성자료를 제출, 독성에 관한 안전관리 의무 추가
미국 연방 살충살서제법(FIFRA)
- 나노제품에 의한 부작용(유해성)을 규명하고자 신규물질에 대한 규제 실시 선언
- 은나노 물질 : 소비재로 가장 널리 사용되는 물질로서 대상물질의 관리가 시급하다고 판단
- -살충제로 분류하고 은나노물질이 포함된 제품에 대해서는 등록절차를 취하도록 규정
미국 연방 식품의약품 및 화장품법(FFDCA)
- 화장품 성분내 나노물질에 관한 활성정보 검토
- 나노물질을 함유하되 안전성평가가 실시되지 않았거나 평가가 불가능한 제품에 대해서는 시장판매 불허 방침
나노기술과 제품의 지속가능한 평가를 위한 지침(EPA)
- 나노기술 제품 또는 나노물질 수명주리를 통해 잠재적인 환경적, 경제적, 사회적 영향의 평가도구 제공
- 이해관계자 모두가 적용하여 사용 가능
- 나노기술 및 제품에 있어 위험성을 최소화
- 근거없는 위험성 주장을 사전에 차단
- 대중의 인신 개선과 비용 절감
나노 안전성 확보를 통한 산업화 촉진 전략 추진 중
- 국가나노기술 환경, 보건, 안전 전략(NNI EHS, '10.12) 중 'NanoEHS 연구의 인포메틱스와 모델링'을 주요 연구과제로 설정
- 최근 '나노안전성 정보학'의 중요성이 국내외적으로 강조되고 있음.
- -'핵심 나노안전성 연구분야'에 추가
- 나노물질 사전 신고제도 및 산업계 지침(안) 발표('11.6, FDA)
미국 NNI에서 제시한 6대 핵심 나노안정성 연구분야
* National Nanotechnology Initiative(국가나노기술전략)
기타
일본
- 경제산업성(METI)을 중심으로 나노산업에 관한 정보 수집
- -민·관·학·연 연계 실용적 전주기 나노물질 안전관리법 개발 촉진
- 환경성(MOE)을 중심으로 나노유해성 정보 수집
- '나노입자 분석법 연구개발을 통한 제조나노물질 위험평가(NEDO)' 활동
캐나다
- 화학물질관리법(CEPA)에 나노물질 안전성 정보제출을 의무화
- -'10년 MWCNT에 대해 중요 신규활동의 적용 고시
- 미국 TSCA의 SNUR 적용과 유사한 방향으로 진행
프랑스
- 그르넬(Grenelle)법에 따라 나노물질 규제
- -연간 100g이상 제조/수입되는 물질에 대해 나노물질 신고대상 포함
- 프랑스 생태부 : 나노제품의 강제적 신고 프로그램 시행 예정
- 제2그르넬법을 통해 제품 중 나노물질에 대한 제도 구축
호주
- 미국 TSCA와 카운터파트인 NUCNAS를 운영
- -나노물질 안전관리 규제화 입안 시도
- '11년부터 산업용 나노물질을 새롭게 지정 및 관리시행(신고 및 평가제)
- 상업적 목적의 년간 100kg 사용 초과에 대해 등록대상으로 지정
태국
- 국가나노기술센터(NANOTEC) 운영
- 나노물질과 관련한 규제와 정책(안)을 마련
- NanoQ 표시제를 도입
- -나노물질 특성, 형태, 크기가 명확히 정의된 제품에 관하여 제품의 명시
▲ 태국내 나노제품에 대한 NanoQ 라벨 (Nanosafety in Thailand)
※ 출처
- 나노물질의 안전관리를 위한 제도화 방안, 2011, 한국환경정책·평가연구원
- 나노물질 안전관리 중기계획 이행방안 마련 연구, 2012, 환경부
- 나노물질 안전성 중장기(5개년) 추진계획 수립연구, 2008, 환경부
제도화 현황
- 나노물질의 안전관리를 위한 범정부 차원의 협조가 진행되나, 현재 규제나 법규가 마련되어 있지 않음.
- 부처별 나노물질 관리 관련 법령이 있으나, 나노물질을 포함시킨 법령이 없음.
- 환경부 산하 환경정책.평가연구원을 중심으로 나노물질의 안전관리를 위한 제도화 방안이 마련 중
- 기존 화학물질 관리 법령은 각 기관별로 다음과 같으나, 현재 나노물질을 관리하는 법령 및 기준이 명확하지 않음.
| 환경부 | 화학물질관리법, 화학물질 등록 및 평가 등에 관한 법률, 폐기물관리법, 잔류성 유기오염물질관리법 | 미래창조과학부 | 나노기술 개발촉진법 |
|---|---|---|---|
| 식품의약품안전처 | 의료기기법, 약사법, 화장품법, 식품위생법 |
농림수산식품부 | 농약관리법, 농수산물품질관리법 |
| 산업통상자원부 | 품질경영 및 공산품안전관리법 | 기획재정부 | 소비자기본법 |
| 소방방재청 | 위험물안전관리법 | 고용노동부 | 산업안전보건법 |
| 교육부 | 연구실안전환경조성에 관한 법률 | 국토교통부 | 선박안전법 |
- 미래창조과학부, 고용노동부, 산업통상자원부, 식품의약품안전처를 중심으로 마련
- 제1차 나노안전관리 종합계획 : 2012-2016, 제2차 나노안전관리 종합계획 : 2017 ~ 2021
- ’12년 ~ ’16년까지 나노물질에 관한 규제가 마련될 것으로 전망
나노 EHS 분야
- 나노 안전.환경.보건(EHS) 연구개발 투자 확대 추진
- -나노기술종합발전계획 등 투자비 확대를 위해 부처별 노력 증진
- 부처별 특성에 맞는 나노안전관련 연구개발 추진
- 나노안전관리종합계획 이행을 통한 국가나노안전관리체계 유지
- 수-나노안전관리종합계획 이행을 위한 마일스톤 정립 필요
- ’EHS 국제 공동연구 및 협력 강화
전주기 나노안전관리 기반 구축
- 나노안전관리 종합계획에 기반 : 환경부의 관련 법령 우선 검토
- 제품 전주기에 따른 나노물질 안전관리 적용 가능 법률 → 생산, 이용, 처분/폐기 단계에 따라 다르게 적용
※ 출처
- 나노물질의 안전관리를 위한 제도화 방안, 2011, 한국환경정책·평가연구원
- 나노물질 안전관리 중기계획 이행방안 마련 연구, 2012, 환경부
- 나노물질 안전성 중장기(5개년) 추진계획 수립연구, 2008, 환경부