1. 서 론

석면은 불에 잘 타지 않는 내화성과 마찰에 강한 내 마모성, 전기절연성 등의 특성에 따라 우리나라 및 전 세계적으로 건축자재(유치원, 학교, 다중이용시설 등) 및 상업용으로 광범위하게 사용하였다(Jung et al., 2014;Lee et al., 2015). 석면의 종류는 구성성분 및 모 양에 따라 사문석군의 백석면(Chrysotile)과 각섬석군 의 청석면(Crocidolite)·갈석면(Amosite)·양기석석면 (Actinolite)·투각섬석석면 (Tremolite)·직섬석석면 (Anthophylite)으로 구분된다(ME, 2010). 그러나 이러 한 유용성에 반하여 석면은 석면폐(asbestosis)와 예후 가 불량한 폐암(lung cancer), 악성중피종(mesothelioma) 을 유발하는 유해성이 높은 물질로 알려져 있어 (Wagner et al., 1960;Doll, 1993), 선진국에서는 오래 전부터 규제 및 사용금지 물질로 정하고 있다.

자연발생석면(Naturally Occurring Asbestos, NOA) 이란 상업적 또는 공업적인 목적에 따라 인위적으로 가공하여 사용하는 용도가 아닌 과거 열·수 변질 작용 등의 지질과정 중 생성된 석면이 자연적으로 토양 및 암석 내 포함되어 있는 것을 말하며(Hendrickx, 2009), 인간 활동 또는 자연활동으로 공기 중에 비산되는 섬 유상의 석면 광물을 뜻한다(Clinkenbeard et al., 2002).

미국 환경청(US EPA)은 석면을 1992년부터 국가 우선목록(NPL: National Priorities List)으로 지정을 하 여 관리하고 있으며, 2003년 자연발생석면 지역인 엘 도라도 힐(El Dorado Hills)의 학교를 대상으로 토양과 대기를 조사한 결과에서 자연발생석면이 확인되었다 (US EPA, 2005).

우리나라도 최근에 폐석면 광산 인근지역, 자연발생 석면 발생가능지역에서 토양 내 석면이 자연환경 또는 거주민의 인위적인 활동에 의한 건강위해성이 제기 됨 에 따라 관련 연구를 지속적으로 수행하고 있다(ME, 2010).^「석면안전관리법_」제13조(자연발생석면 영향조 사)에 따라 지질도를 기초로 하여 자연발생석면이 존 재하는 것으로 예상되는 지역에 대하여 공기·토양 중 석면 농도, 석면으로 인한 지역주민의 건강피해 및 위 해성 등에 대한 조사를 하고 그 결과를 공고할 수 있다 (ME, 2015).

그러나 석면에 대한 막연한 불안감 등으로 인하여 해당 지역의 민원 증가, 기피지역 인식 등의 사회적 이 슈가 증가하고 있는 실정이며, 해당지역의 농작물 판로 차단 및 저하, 관광객 감소 등의 추가적인 피해가 발생 하고 있다.

본 연구에서는 자연발생석면 발생가능지역인 전국 5 개 지역 농지에서 생산되는 농작물내 석면함유 여부와 토양, 대기의 석면함유 여부를 조사하였으며, 활동근거 시료채취법(Activity Based Sampling, ABS)을 이용하 여 경작활동으로 인한 위해성을 평가하였다. 본 연구의 목적은 자연발생석면 발생가능지역에서 석면이 검출될 수 있는 인자인 토양, 대기, 농작물의 석면함유 여부를 파악하는 것에 1차적인 목적이 있으며, 추가적으로 위 해성 평가를 통하여 자연발생석면 발생가능지역에 대 한 정확한 정보를 제공하고자 한다.

2. 연구방법

2.1 연구대상

자연발생석면 발생가능지역 농작물의 석면조사는 전 국 7개 지역을 선정하였으며, 이중 지자체의 협조를 구 한 5개 지역에서 조사하였다. 조사 시기는 2017년 8월 부터 2018년 5월까지 실시하였다.

7개 지역 선정 배경은 환경부의 정밀지질도 작성지 역, 과거 석면광석 지역, 사문석 발생지역으로 한정하 여 실시하였다. A, E지역은 정밀지질도 작성 지역이며, B지역은 백운암광맥이 존재하는 자연발생석면 발생가 능지역, C지역은 자연발생석면 발생가능지역, D지역은 과거 채석장으로 인한 석면 이슈가 발생한 지역이다.

농작물 선정은 지역의 특산품이거나 생산되는 작물 을 대상으로 하였으며, 선정된 농작물은 마늘(garlic), 마늘잎(garlic leaf), 담배잎(tobacco leaves), 고추잎(redpepper leaf), 고추(red-pepper), 토마토(cherry tomato)이 며, 총 33개 농작물 시료를 채취하였다(Table 1).

대기중 석면 농도 조사는 선정된 5개 지역에서 농작 물 채취 후 7개 농지를 3등분하여 상, 중, 하로 구분하 여 풍하측에서 “대기오염공정시험기준”의 “환경대기 중 석면시험방법에 따라 21개 시료를 채취하였다. 토 양중 석면시료 조사는 선정된 5개 지역 7개 농지에서 농작물과 대기 채취와 동시에 실시하였으며, 농지를 3 등분하여 상, 중, 하로 구분한 후 표토(0~10 cm)와 중 토(10~30 cm)에서 각 1개씩 총 42개를 채취하였다.

위해성 평가는 자연발생석면 발생가능지역(농작물 조사 지역)인 D 지역에서 2014~2015년에 10개 활동근 거시료채취법을 실시하였으며, 이중 경작활동(흙파기, 김매기, 갈퀴질)에 의한 위해성 결과를 재분석하였다.

2.2 분석방법

농작물의 석면 분석은 투과전자현미경(TEM, Trans-mission Electron Microscopy)을 이용하여 분석하였다. 농작물 시료의 전처리는 1 L 증류수를 이용하여 각각 1차 세척과 2차 세척을 실시한 후, 시료를 2~8등분으 로 절단한다. 절단된 농작물의 무게를 g 단위로 소수점 둘째자리까지 측정하고, 건조기 또는 회화로에 105°C 에서 20시간 이상 중량변화가 없을 때까지(±0.1 g) 충 분히 건조시킨다. 이후 회화로에 넣고 500°C에서 24시 간 동안 2회 이상 충분히 회화하고 실내온도로 냉각하 여 분말화 한다(Fig. 1).

대기시료의 분석은 환경부의 “실내 공기 중 석면 측 정 방법-투과전자현미경법(ES 02304.1)”에 준하여 분 석하였으며, 토양시료는 “석면광산 등 석면발생지역의 토양환경 관리지침(ME, 2010)”의 편광현미경(PLM, Polarized Light Microscopy)을 이용한 400 포인트 계 수법을 사용하여 분석하였다.

2.3 활동근거시료채취법을 이용한 위해성 평가

농작물 경작 활동에 따른 위해성 평가 방법은 환경 부 고시 “자연발생석면 영양조사 방법” 및 “석면광산 등 석면발생지역의 토양환경관리지침”을 참고하여 작 성 하였다(ME, 2010). 본 연구에서의 활동근거시료 채 취는 농작물 경작 중 발생할 수 있는 활동으로 한정하 여, 흙파기, 김매기, 갈퀴질 활동으로 비교한 결과를 나 타내었다(Fig. 2).

미국 EPA에서 제시한 석면으로 인한 위해성 평가방 법은 특별활동별 노출농도(EPC), 시간가중치(TWF, Time Weight Factor) 및 흡입단위 노출계수(IUR, Inhalation unit risk)을 산정하여 수행하였고, 위해성 평가를 위한 일반적인 산정방법은 다음과 같다.

ELCR = EPC × TWF × IUR

TWF = Exposure time ( hour / day ) 24 × Exposure frequency ( days / year ) 365

3. 연구결과 및 고찰

3.1 토양내 석면 조사

자연발생석면 발생가능지역의 토양의 석면함유 여부 를 400 점계수법(point counting)으로 분석한 결과, 41 개 토양시료에서 악티노라이트(Actinolite) 석면(0.25%) 과 1개 토양시료에서 트레몰라이트(Tremolite) 석면이 검출(0.25%)되었다(Fig. 3). 본 연구에서의 석면은 장 단비가 3:1 이상의 광물질의 섬유를 말한다. 본 연구에 서 토양 중 석면의 유형은 선행적으로 수행한 충북 자 연발생석면 지역 조사 연구와 같은 결과를 나타내었으 며(Jung et al., 2015), 광산주변의 공기 중 석면 종류를 조사한 연구에서는 같은 결과를 나타내었다(Yun, 2011).

우리나라 환경부의 “석면광산 등 석면발생지역의 토 양환경 관리지침”에 의하면 토양 중 석면농도가 1.0% 이상을 초과하면 정화작업을 실시하며, 0.25~1.0%인 경우에는 위해성 평가(Risk Assessment)를 수행하여 위해도가 1 × 10⁻⁴ 이상인 지역의 토양은 석면오염 토 양을 제거하는 등의 정화작업을 실시하여야 한다(ME, 2010).

3.2 대기중 석면 조사

자연발생석면 발생가능지역의 대기중 석면 농도를 조사한 결과, 전체 21개 시료 중 2개 시료에서 트레몰 라이트(Tremolite) 석면이 0.0005 f/cc 검출되었다(Fig. 4). 검출된 지역인 B지역은 고추를 경작하고 있으며, 백운암 광맥이 존재하는 자연발생석면 발생가능지역이 다. 대기 중 석면 농도의 기준은 없어서 직접적인 비교 는 되지 않으나, 실내공기질 기준인 0.01 fiber/cc와 비 교하여 매우 낮은 수준으로 나타났다.

본 연구결과에서 토양 중 석면(악티노라이트/트레몰 라이트 석면)이 모두 검출되었으나, 대기 중 석면은 2 개 지역에서 트레몰라이트 석면이 검출되었다. 이러한 사유는 석면의 종류에 따라 비산성의 차이에 따른 영 향이 주요한 것으로 사료되며, 토양의 함수율, 풍속, 습 도, 기온 등의 환경인자에 영향을 받은 것으로 사료된 다. 차후 석면의 종류에 따른 환경인자와의 상관성에 대한 추가적인 연구가 필요하리라 판단된다.

일부 자연발생석면 발생가능지역에서 대기 중 석면 농도를 투과전자현미경을 이용하여 분석한 결과, 봄철 오전 석면 농도는 0.0021 ± 0.0028(GM:0.0007) f/cc, 오 후는 0.0015 ± 0.0022(GM:0.0006) f/cc으로 본 연구결 과 보다 낮게 나타났다(Jung et al., 2015). 또한, 우리 나라 광산지역 대기 중 석면 농도를 조사한 연구에서 는 광천광산이 0.0101 ± 0.0432 f/cc, 신석석면광산이 0.0054 ± 0.0269 f/cc, 동아광산이 0.0031 ± 0.0145 f/cc 으로 나타나, 본 연구결과와 비슷한 수준으로 나타났다 (Yun, 2011). 이탈리아와 프랑스의 광산주변 지역의 석 면 농도는 각각 2.5 f/L, 1.0~17 f/L로 나타났으며, 캐나 다 석면 광산 지역의 경우 1974년에는 46.0 f/L, 1984 년에는 10.0 f/L로 나타났다(Chiappino et al., 1991;INSERM, 1997). 캐나다 퀘벡 광산지역의 10 km 이내 의 석면의 농도를 측정한 결과 1.0 f/cc로 매우 높게 존 재하고 있었다(Camus et al., 1998). 또한 일본 아이치 현 백석면 광산 주변의 섬유상 입자 농도는 0.0012 f/cc 로 나타났다(Sakai et al., 2001).

3.3 농작물내 석면 함유 조사

본 연구에서는 자연발생석면 발생가능지역에서 생산 되는 총 33개의 농작물내 시료를 분석한 결과, 모든 농 작물에서 석면이 불검출(None Detected) 되었다. 본 연 구결과는 자연발생석면 발생가능지역에서 경작되는 모 든 농작물내 석면 함유량을 조사한 결과는 아니지만, 본 연구 결과에 따르면 농작물내에는 석면이 함유될 수 없을 것으로 사료된다.

농작물에 석면이 함유될 수 없는 사유는 크게 2가지 로 판단된다. 첫째, 물(0.275 nm = 0.000275 μm)이나 물과 비슷한 크기의 무기양분은 식물의 뿌리에서 흡수 할 수 있으나, 길이가 약 5 μm (길이:폭=3:1)로 알려져 있는 석면은 식물의 삼투막을 통과할 수 없기 때문이 다. 둘째, 석면은 비수용 물질로 단일 원소형태가 아닌 결합(석면의 기본적인 화학구조: Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈)이며, 열수변질 작용에 의해 침상(바늘 형태)구조의 형태를 이루어야 석면이므로, 농작물에 흡수 및 통과할 수 없 는 것에 기인하는 것으로 판단된다.

일부 선행연구에서 석면을 섭취함으로서 위장관계의 발암 가능성은 현재까지 뚜렷한 결과나, 증거가 존재하 지 않는 것으로 나타났다(Staif et al., 2009;Bunderson- Schelvan et al., 2011).

3.4 활동근거시료채취법을 이용한 위해성평가

노출시간 평균값 적용하여 위해성 평가(전생애초과 발암위해도)를 실시한 결과, 본 연구에서는 전생애초과 발암위해도 1.0 × 10⁻⁴를 초과한 활동은 없는 것으로 나타났다(Table 2). 계절적 ELCR을 산술평균과 기하 평균값을 비교한 결과, 봄철이 여타 계절인 여름과 가 을보다 상대적으로 높게 나타났다. 봄철 흙파기 작업은 5.3 × 10⁻⁵(GM: 1.8 × 10⁻⁶), 여름철은 1.8 × 10⁻⁵(GM: 4.0 × 10⁻⁶), 가을철은 1.2 × 10⁻⁵(GM: 1.7 × 10⁻⁶)으로 나타났다. 김매기 작업은 9.1 × 10⁻⁵(GM: 6.9 × 10⁻⁶), 여름철은 2.7 × 10⁻⁵(GM: 2.5 × 10⁻⁶), 가을철은 4.2 × 10⁻⁵ (GM: 2.3 × 10⁻⁵)으로 나타났다.

미국 환경보호국(EPA)에서 권장하는 발암 물질의 허용위해도(acceptable risk)는 백만명당 1명(1 × 10⁻⁶), 만명당 1명(1 × 10⁻⁴)의 초과 발암 위해수준으로 결정 하고 있으며, 일반적으로 산출된 초과 발암위해도가 허 용 위해도를 초과한다면 인체 발암 영향이 있을 것으 로 평가되고 있다(US EPA, 2007).

본 연구에서는 계절별 위해도(ELCL)을 조사한 결과 미국 환경보호국에서 권장하는 발암 물질의 허용 위해 도를 초과한 활동은 없는 것으로 나타났다. 그러나 이 는 일부 지역에 한정하여 조사한 결과이므로, 전체지역 을 대표하여 나타낼 수 없는 제한점이 존재하나, 결과 를 적용하기에는 큰 문제가 없으리라 사료된다.

본 연구대상과 같은 지역에서 활동근거시료채취 시 나리오 위해성 평가를 실시한 연구에서는 예초기, 흙파 기/밭갈이 작업과 마당쓸기 시나리오에서 위해도의 95% 신뢰상한치가 석면에 대한 활동별 전생애초과발 암위해도 1.0E-4를 초과하는 것으로 나타났다(Shin et al., 2012). 본 연구와 직접적인 비교는 되지 않지만 일 부 석면 슬레이트 가옥에서의 건강위해성 평가를 한 연구에서는 지붕 유형에 따라 거주하고 있는 사람들의 전생애초과발암위해도는 EPA 기준을 일부 초과한 것 으로 나타났다(Heo et al., 2017).

4. 결 론

본 연구의 목적은 자연발생석면 발생가능지역의 토 양, 대기, 농작물의 석면함유 여부를 파악하는 것이며, 추가적으로 위해성 평가를 통하여 자연발생석면 발생 가능지역에 대한 정확한 정보를 제공하고자 한다.

자연발생석면 발생가능지역 토양의 석면함유 여부를 조사한 결과, 41개 토양시료에서 악티노라이트 석면 (0.25%)과 1개 토양시료에서 트레몰라이트 석면이 검 출(0.25%)되었다. 자연발생석면 발생가능지역의 대기 중 석면 농도를 조사한 결과, 전체 21개 시료 중 2개 시료에서 트레몰라이트 석면이 0.0005 fiber/cc 검출되 었다.

자연발생석면 발생가능지역에서 생산되는 총 33개 의 농작물 시료를 분석한 결과, 조사 지역 농지에서 경 작되는 농작물내에는 석면이 불검출(None Detected) 되었다. 노출시간 평균값 적용하여 위해성 평가를 실시 한 결과, 본 연구에서는 전생애초과발암위해도 1.0 × 10⁻⁴를 초과한 활동은 없는 것으로 나타났다.

본 연구에서 토양, 대기, 농작물을 조사한 결과, 토양 에서 석면이 검출되었으며, 일부 대기에서 트레몰라이 트 석면이 검출되었다. 그러나 농작물내에서는 석면이 검출되지 않았다. 경작활동으로 인한 자연발생석면의 위해성 평가를 실시한 결과, 경작활동으로 인한 위해도 는 매우 낮은 것으로 나타났다. 그러나 전술하였듯이 일부 자연발생석면 발생가능지역에 한정하여 실시한 결과이며, 다양한 변수(환경 인자, 노출시간, 노출 농도 등)가 존재할 개연성이 존재하므로 지속적이며 추가적 인 연구가 필요하리라 사료된다.