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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.24 No.4 pp.434-447
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2025.24.4.434

Characteristics of Japan’s triangle odor bag method and odor index calculation

Mee-Seon Yu1*, Sung-Bong Yang2, Byeong-Jo Kim1, Dae-Seung Kyung1
1School of Architecture and Built Environment, University of Ulsan
2School of Energy Chemical Engineering, University of Ulsan
* Corresponding Author: Tel: +82-52-259-1428 E-mail: msyuuou@ulsan.ac.kr
22/12/2025 31/12/2025 31/12/2025

Abstract


In response to the rapid increase in odor-related complaints during the 1970s, the Japanese Ministry of the Environment developed a method for measuring lowconcentration, multi-component odorants. This method was conceptually similar to the ASTM syringe method. To overcome the limitations of small volume dilutions, odor-free 3 L polyethylene terephthalate (PET) bags were introduced. Using the triangle odor bag method, panelists were asked to identify one odorous bag among three choices, and odor concentration was determined based on each panelist’s individual threshold. Japan has also introduced an odor index, which integrates odor concentration and intensity, allowing intuitive assessment of human perception. Compared with Korea, differences exist in panelist selection, reference odor intensity levels, the number of panelists required, and threshold calculations, leading to variations in measured odor concentrations. Since the early 2000s, comparative studies have demonstrated that the Japanese method is comparable to European olfactory measurement practices. The triangle odor bag method has been recently become widely adopted across Asia, while dynamic olfactometry has been standardized under ISO standards, facilitating international harmonization of odor measurement and regulatory frameworks. This study provides an overview of the Japanese olfactory measurement method and the procedure for calculating the odor index.


Odor , Odor sampling , Triangle odor bag method , Odor index , Japan

일본의 후각측정법과 악취지수 산정 특성

유미선 1*, 양성봉2, 김병조1, 경대승1
1울산대학교 건축·도시환경학부
2울산대학교 에너지화학공학부

초록

    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    악취는 현재 많은 나라에서 공기질에 대한 불쾌감의 주요 원인이라 알려져 있으며, 일부 국가에서는 환경관련 행정기관의 상습적인 민원 대상으로 취급되고 있다. 악취민원은 식품가공, 화학제품 제조 및 양돈, 양계 등 가축의 사육이나 도축, 하·폐수처리, 쓰레기 소각 등 다양한 업종에서 발생되고 있다. 이러한 사업 활동으로 발생되는 악취에 대해 일부 국가에서는 규제의 대상으로 제도화하고 있으나, 나라마다 규제방식이나 악취의 측정법에는 차이가 있다(Bokowa et al., 2021;Hawko et al., 2021).

    악취 규제수단으로 대기 중 악취 원인 성분의 물질농도로 규제하는 방법은 유럽이나 미국(MgGinley et al., 2002;TCEQ, 2015)에서 비교적 일찍 시작되었으며, 특히 펄프 공장 등에서 배출되는 황화수소나 하수처리장 에서 배출되는 암모니아에 대해서는 1960년대 이전부터 알려져 있었다(Burnett, 1969). 이후 다양한 사업장에서의 악취 발생원이 생겨(Henley et al., 1969) 악취의 원인 성분을 물질농도가 높은 성분만으로 나타내기 어렵다는 것을 인지하게 되었고, 다종 다양한 성분으로 이루어진 악취에 대해서는 사람의 후각으로 직접 평가하여 악취의 세기를 나타내는 후각 측정법(Brattoli et al., 2011)이 개발되었다.

    악취에 대한 후각 측정법으로 일정량의 특정 악취를 무취 공기로 희석시켜 냄새가 나지 않게 되는 최소 희석배수를 구미에서는 냄새(혹은 악취) 단위(Odor Unit), 일본의 경우는 냄새(혹은 악취) 농도(Odor concentration), 그리고 우리나라에서는 희 석배수(Dilution ratio)로 정의하고 있다. 이를 측정 하기 위해 미국에서는 주사기법을 이용한 센토미터법(Scentometer), 유럽에서는 동적 올펙토미터법(Dynamic olfactometry) (Takai, 2015)이 개발되었다.

    산업의 발달이 일찍 이루어진 일본에서 공업화에 따른 악취민원이 기하급수적으로 발생하게 되었으며, 1960년대 악취규제 제도(JAOE, 2019)의 필요성이 대두되었다. 일본의 후각 측정법은 서양(미국과 유럽)의 동적올펙토미터법과 주사기법을 충분히 검토(Higuchi and Ueno, 2005;Ueno and Amano, 2007)하여 만들었다. 당시 유럽의 동적 올펙토미터법은 각 국의 측정방 법과 장치가 달라 공식화된 측정법이지 않았을 뿐만 아니라, 매우 무겁고 고가장비라는 단점이 있었다. 반면, 미국의 주사기법은 ASTM (ASTM, 1960)을 통해 공식화되고 있었기에 미국의 ASTM의 주사기법을 반영한 측정법(ASTM, 1967)이 적극 반영되었다. ASTM 주사기법의 단점인 유리제 주사기의 적은 용량에 따른 한계를 극복하기 위해, 비교적 무취성을 가지는 polyethylene terephthalate (PET) bag을 이용한 삼점비교식 냄새봉지법이라는 새로운 측정법이 일본 동경환 경연구소에서 고안되었고, 수 많은 악취시료에 대한 평가 과정을 거쳐 악취의 후각측정법(NICT, 2019)이 마련되었다.

    일본 환경청은 악취의 후각측정법으로 “삼점비교식 냄새봉지법(三点比較式臭袋法)(Iwasaki et al., 1978;Iwasaki, 2003)과 환경청 고시 제63호 ‘악취지수(odor index) 산정법’이라는 새로운 제도를 고시하였다. 기기 분석에 의한 22종의 특정 악취물질의 농도규제로는 수 없이 많은 악취에 대한 규제효과를 기대할 수 없었기 때문에, 후각을 통한 악취(취기)지수라는 방법이 고안(JME, 1995; Segawa, 2002)되었다. 이 측정법은 기존 삼점비교식 냄새봉지법이라고 불리던 후각측정법에 의해 악취농도(희석배수) 측정결과를 사람의 감각적인 세기(악취세기, Odor Intensity)에 맞춘 악취지수로 표현함으로써 쉽게 악취의 수준을 이해하고자 한 것이었다.

    우리나라 뿐만 아니라 중국(Ota, 2019;DEE, 2022) 에서도 일본의 악취방지법과 측정법을 참고하여 악취 측정법과 규제제도를 동일 혹은 유사하게 제정(Moroi, 2016;Ryuki Engineering, 2021)하였다. 대만, 태국, 베트남, 인도네시아 등 대부분 아시아 국가에서도 악취측정 및 평가는 삼점비교식 냄새봉지법으로 실시하고 있다(Wang et al., 2023).

    본 논문에서는 아시아에서의 후각에 따른 악취측정법으로 이용되고 있는 일본의 삼점비교식 냄새봉지법의 판정원 선발 및 측정방법과 악취지수 계산법(JME, 2002)이 우리나라의 후각측정법과 어떻게 다른지를 살펴보고자 한다.

    2. 일본의 악취방지법

    2.1 악취방지법 제정 배경

    일본이 악취를 법적으로 공해의 하나로 인정하게 된 것은 1967년 공해대책기본법에 의한 것이다. 다른 공해에 비해 규제가 늦어진 것은 대기나 수질오염 등의 위험성이 크게 부각되었고, 악취는 단지 사람에게 불쾌감을 줄 뿐이라는 인식으로 규제의 시급성이 낮다고 판단 되었다. 또한 악취는 사람의 감각에 대한 의존성이 높아 악취 세기(Odor Intensity)를 객관적이고 단적으로 측정할 수 있는 기기가 개발되지 않아 악취의 측정방법과 규제기준 설정이 어렵고 사람의 후각에 의존해야 한다는 것이었다.

    냄새 원인물질의 공기 중 농도는 ppb 이하의 매우 낮은 농도로 사람의 후각으로만 감지될 뿐만 아니라 수만 가지에 달하는 악취물질의 악취발생원도 다양하기 때문에 방지 및 탈취기술의 개발에 어려움이 있었기 때문이었다.

    악취가 공해의 하나로 규정된 이후 규제의 움직임도 시작되어 1969년 일본 후생성(현, 후생노동성)에서 발족한 악취대책위원회가 악취에 대한 정의와 악취를 유발하는 물질 및 악취물질의 분석을 위한 시료채취, 전 처리를 포함한 분석법, 사람에 대한 영향 평가와 규제 기준 등을 검토하였다. 그러나 악취로 인한 민원이 급증하고 반공해 운동이 거세지자, 후생성이 악취방지법을 국회에 제출하여 가결·성립(1971년)함으로써 법이 제정되었으며, 같은 해 환경청(현 환경성)으로 악취에 대한 업무가 이관되면서 1972년 악취방지법 시행령이 공포된 후 같은 해 5월 31일에 악취방지법이 시행되었다.

    2.2 악취방지법의 목적과 특징

    일본의 악취방지법은 공장이나 그 밖이 사업장에서 사업활동에 수반되어 발생되는 악취에 대해 필요한 규제를 하는 것으로 법의 목적은 생활환경을 보전함이며, 국민건강의 보호가 직접적인 목적은 아니다. 법에서의 규제대상으로는 규제지역내 설치된 모든 공장·사업장의 고정발생원이 대상이며, 규모와 내용은 관계가 없다. 반면, 이동발생원(자동차, 비행기, 선박 등)이나 일시적인 작업현장(건설현장, 준설, 매립) 등은 규제대상에서 제외하고 있다.

    3. 일본의 후각측정법에 의한 악취지수 규제

    3.1 후각측정법 제정 과정

    악취의 측정법은 미국의 Fox and Gex (1957)이 주장한 주사기를 이용하는 방법이 제안되어 ASTM D1391- 57 (ASTM, 1960;ASTM, 1967)이 제정되어 이용되고 있다. ASTM에서의 측정법은 100 mL 유리제 주사기를 이용하여 악취를 무취로 희석하고 이를 코로 직접 맡아 악취의 희석배수를 알 수 있는 방법이다. 1960년대 발표된 센토미터(Scentometer) 법(Huey et al., 1960)은 5 × 6 × 2.5 inch3의 상자형으로 제작된 것으로, 일반환경에서도 쉽게 악취를 평가할 수 있도록 고안된 것이다. 추후 일본에서도 악취측정법 검토당시 이용한 사례가 있지만, 미국에서도 콜로라도, 일리노이, 켄터키 주와 같은 일부 주에서만 사용되어 널리 보급되지 못하였다.

    당시 유럽에서는 악취 희석을 펌프, 전자밸브, 니들밸브(needle valve), 유량계(flow meter) 등이 장착된 올팩토미터(Olfactometry)가 각국마다 개발 사용되었으며, 이후 자동 희석장치가 고안된 Dynamic Olfactometer 가 개발되었으나, 유럽의 많은 나라들이 독자적인 제품과 사용방법으로 정규화 및 공식적인 방법은 없었다. 1997년 유럽 규격위원회(Comité Européen de Normalisation, CEN)에 수년간 평가한 결과를 바탕으로 한 표준화된 방안이 성능기준을 달성할 수 있다는 보고서가 제출되었고, 2002년 10월 유럽 규격위원회가 유럽 회원국의 투표를 통해 최종안을 확정지어, 이후 International Organization for Standardization (ISO)로도 제정되었다.

    1970년대 산업화에 따른 악취민원을 신속히 해결하고자 하는 당시 일본의 상황으로는 규격화되고 공신력을 가진 후각측정법은 미국의 ASTM 뿐이었으며, 당시 수 없이 발생되는 악취민원을 손쉽게 대응하기 위해서는 유럽의 Olfactometry로는 신속성과 이동성의 벽을 넘을 수 없었다. 이후 ASTM 주사기법의 용량의 단점을 개량하기 위해 이와사키(Iwasaki, 2012) 등에 의해 새로운 악취 관능시험법인 삼점 비교식 냄새 봉지법이 제안되었다. 이 방법은 주사기법으로 100 mL 이상의 용량의 한계(Izkowitz, 1983))를 극복하기 위해 3 L 의 무취성이 높은 PET 재질의 봉지를 이용하고, 3개의 봉지 중 냄새가 나는 1개의 봉지를 찾도록 하여 희석된 공기의 배수를 쉽게 확인할 수 있도록 하였다. 1972년에 제안된 이 방법은 여러 검토사항이 반영되어, 1978년에 도쿄도의 악취규제를 위한 측정법으로 채택된 이후 현재 일본의 후각측정법으로 공식화되었다.

    3.2 삼점비교식 냄새봉지법(Triangle odor bag method)의 장·단점

    일본에서 채용된 후각측정법(삼점비교식냄새봉지법)은 기기분석이나 국외의 후각측정법(동적올펙토미터 법)에 비해 고가의 기기를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 기기분석법에 의한 규제는 특정악취물질을 정해 실시하고 있지만 모든 악취물질을 지정하기 어렵고, 미규제물질에 대한 대응을 할 수 없는 상황일 뿐만 아니라 여러 물질이 혼합된 복합취를 대응할 수가 없다. 이러한 이유로 법에서 악취지수규제가 지정되기 전부터 후각측정법을 조례 등으로 채용하는 지방공공단체가 많았을 뿐만 아니라 일본 국내에서 후각측정법이 많이 채용되고 있었다.

    환경성에서는 1998~1999년 4개 현과 시의 악취발생 사업장의 부지경계 및 악취발생원에서 악취시료를 채취하여 악취지수와 특정악취물질농도에 대해 측정조사를 실시하였고, 물질농도 및 악취지수를 각각의 악취세기로 환산하였다. 그 결과로부터 6개 업종으로 분류하고 각 사업장별 악취지수의 환산악취세기와 물질농도의 환산 악취세기의 최대치를 비교한 결과, 축산농가 1개 업소(양계장)를 제외하고 어떠한 업종도 악취지수가 상회하거나 같은 값을 나타내었음을 확인하였다. 이러한 결과를 바탕으로 악취지수가 사람의 후각에 의한 감도 즉, 악취세기로서 높은 값으로 파악할 수 있었으며, 감각공해인 악취의 지표로 물질농도보다는 악취지수가 우수한 것으로 나타났다.

    악취지수 규제의 우위성이 대해 다시 정리하면 다음과 같다.

    • 냄새는 대부분 다양한 물질(저농도 다성분)이 혼합된 복합취로 존재하므로 이러한 냄새지표로 적절하다.

    • 기기분석법에 비해 고가의 기기가 필요하지 않다.

    • 기기분석법에 의한 규제는 특정 악취물질만을 지정하여 실시하며, 모든 악취물질을 지정할 수는 없으므로 물질 농도 규제에서 미지정된 물질에 대해서는 대응할 수가 없다.

    • 후각측정법은 냄새 그 자체를 사람의 후각으로 측정하기 때문에 주변 주민의 악취에 대한 피해감(후각)과 일치하기 쉽다.

    • 최근 악취민원건수는 음식점 등 서비스업종의 비율이 높고 복합취로의 대응이 필요하다.

    • 물질농도 규제로 충분한 규제효과가 나타나지 않는 업종이 입지한 사업장이 90% 이상 차지한다는 조사결과가 있어 물질농도 규제로는 대처할 수가 없다.

    • 실측 자료에 근거한 물질농도와 악취지수로 환산악취세기를 산출하면 대부분 악취지수의 환산악취세기가 더 큰 결과를 나타내었고, 지금까지 물질농도로 충분히 대응할 수 있다고 여겨지는 업종에 대해서도 지수 환산 세기가 높은 수준을 보였다. 이로 인해 악취지수는 인간의 후각에 가깝고, 악취민원에 보다 우수한 합치된 지표이다.

    이러한 악취지수 규제는 물질농도 규제와 비교하여 여러 우위성이 있으며, 실제 민원 형태에서도 악취지수 규제의 필요성이 높아지고 있다. 그리고 미국(센토미터법이나 ASTM 주사기법)이나 프랑스, 네덜란드(올펙토미터법)애서 후각을 이용한 규제수단이 채용되었음을 볼 때 세계적으로 후각측정법이 주류임을 알 수 있다. 이를 정리하여 후각측정법과 기기측정법의 장단점을 Table 1에 요약하여 나타내었다.

    4. 일본의 후각측정법

    4.1 악취배출원 사전조사

    사업장 등에서 배관이나 연돌 등에서의 배출가스를 채취할 때는 공정시험법을 따르지만, 시료 채취 시간의 낭비를 줄이고, 시료 채취가 문제없이 실시되기 위해서는 사전에 측정대상 시설에 대한 조사가 충분히 이루어지고 있는지 확인하여야 한다. 실제로 악취측정의 대상이 되는 발생원의 종류는 매우 많고, 또한 각 시설에 따라 대상이 되는 악취 배출원의 위치, 형상 등이 달라 시료 채취할 때는 미리 이에 대한 조사가 필요하다. 또, 배기가스의 온도 및 주요 성분 농도 등도 어느 정도는 확인하도록 하고, 이를 통해 적절한 측정방법의 선택, 측정용 기자재의 선택 등이 가능하도록 하고 있다. 사전 조사시 확인해야 하는 항목은 아래와 같다(Table 2).

    4.2 악취시료채취

    악취는 시간에 따른 변동성이 크기 때문에 시료채취는 매우 중요하다. 삼점비교식 냄새봉지법 판정에는 다량의 시료가 필요하므로 약 10 L 정도를 필요로 한다. 악취시료채취는 부지경계에 해당되는 일반환경, 배출구, 배출수에 따라 시료채취방법이 다르며, 각각의 시료채취방법(JAOE, 2013)은 아래와 같다.

    4.2.1 일반환경

    간헐적으로 발생되는 악취를 느낄 수 있는 시점에 시료를 채취하여야 함이 중요하므로, 악취를 느끼는 여러 시점에서 시료를 채취하고 그 중 가장 농도가 높다고 판단되는 시료에 대해 후각평가 혹은 기기분석을 실시한다. 사업장에서의 시료채취시에는 사업장 부지경계의 약 10 m 이내 지점의 지상 2 m 이내에서 6~30초 이내 시료를 채취한다. 일반환경에서의 시료채취는 크게 진공병법, 흡인병법, 직접채취법, 간접채취법이 있으며, 진공병법(Fig. 1)과 흡인병(Fig. 2)은 미리 병의 내부를 진공상태로 만들고, 부지경계에서 악취가 강하다고 느끼는 시점에 코크를 열어 순식간에 악취시료를 채취하는 방법이며, 직접채취법은 핸디펌프를 이용하여 시료 채취봉지로 직접 시료를 채취하는 방법(Fig. 4)으로 가능한 통기능력이 높은 펌프를 이용한다. 간접측정법은 PET 재질의 시료채취봉지를 흡인상자에 넣고 20 L/ min 정도의 흡입능력을 가진 펌프로 흡인상자를 감압시켜 공기시료를 채취하는 방법(Fig. 3)이다.

    4.2.2 배출구

    배출구에서 배출되는 악취시료의 채취량은 약 3~ 20 L가 적당하며, 배출가스 중 응축수가 들어가지 않도록 배기관과 펌프 사이에는 응축수 트랩을 이용할 필요도 있다. 배출구의 온도가 높은 경우는 주의하여야 하고, 먼지가 많은 경우는 시료채취관 앞에 석영울 등을 채워 먼지를 제거하여 채취하도록 한다.

    배출구에서의 시료채취방법은 직접채취법과 간접채취법이 있으며, 직접채취법은 Fig. 5에 나타낸 바와 같이 배출구에서 흡인펌프를 통해 채취됨으로 무취성이 확보된 다이아프램 펌프를 사용하며, 시료채취에 사용되는 관(튜브)이나 다이아프램 펌프의 관 등을 자주 세척하여야 한다.

    배출구에서의 간접채취법은 Fig. 6에서 보는 바와 같이 시료채취 흡인상자를 감압시켜 배출구의 악취를 시료채취봉지(D)에 채취하는 방법으로, 시료채취용 흡인 상자의 기밀성과 연결관 사이 등에서 시료가 새지 않도록 하여야 한다. 또한, 배출구 시료채취 시 배출구 크기, 배출공기의 유속, 온도, 습도 등 악취배출량 산정을 위해 필요한 측정자료는 작성하여야 한다.

    4.2.3 배출수

    일본의 경우 사업장에서 공공수역, 즉 하수도나 하천에서 배출되는 배출수에 대해서도 악취 규제가 제정되어 있으며(Tatsuichi et al., 1999), 원칙적으로 공공용수 역과의 접점인 배수구에서 채취토록 되어 있다.

    무취임이 확인된 유리제 병을 이용하여 채취할 시료 수로 3~4회 세척(병과 마개 모두)한 후 기포가 생기지 않도록 흘러넘치도록 채수한 후 즉시 뚜껑으로 막는다. 채취된 시료수는 0~5°C로 유지한 채 차광하여 보관한다. 하천 등 공공수역과 접점인 배수구에서 채취함이 원칙이며, 지하에 매립되어 있어 배출구에서 시료채취가 가능하지 않은 경우는 사업장인 것임을 확인하여 배수피트 등에서 채취하여도 된다. 시료채취시 배출수의 수온, pH 등 배출수의 성상이 기록되어야 한다.

    4.3 판정원 선발

    4.3.1 판정원 선발시약

    후각측정을 위한 판정원 선발시험은 ‘악취지수 및 악취배출강도 산정방법(삼점비교식 냄새봉지법)’(JME, 1995)에서 판정원 선발방법에 제시되어 있으며, 악취방지법 시행규칙에 따른 악취판정사의 후각검사도 동일한 방법으로 실시된다.

    삼점비교식 냄새봉지법의 판정원 선발시험의 기준취는 후각 검사용 시약(T&T 올팩토미터)으로 Table 3에 나타낸 5가지 기준취(화학물질)가 사용되며, 각 표준취의 냄새질을 함께 나타내었다. T&T 올팩토미터는 당초 이비인후과 후각검사용 시약으로 개발된 것으로, 5가지 기준취 선정 시, 사람에 따라 비교적 차이가 나타나기 쉬운 냄새 성분으로 선정되었다.

    일본의 T&T 올펙토미터 기준취는 일본 이비인후과에서 사고 등으로 인해 후력에 손상이 있는 경우 치료를 통해 어느 정도 후력이 정상화되었는지를 판단하기 위해 고안된 것으로, 현재 우리나라의 이비인후과에서도 많이 이용되고 있는 시약이다. T&T 올펙토미터 기준취 중 특정물질에 대해 냄새를 맡지 못하는 후각 이상자와 후력이 T&T 올펙토미터 기준취에서 정한 농도 이하에서 맡지 못하는 사람들을 배제한 사람들의 확률 분포 등을 충분히 검토하여 후각측정을 통한 악취평가가 가능하도록 함이 특징이라 하겠다. Table 3에 제시된 5종 기준취의 농도는 우리나라의 기준취 농도에 비해 1~2도로 낮은 수준에 해당하여 선발된 판정원의 후력의 편차를 크게 발생되지 않는 수준의 기준취 농도가 제안되었다.

    4.3.2 판정원 인원수

    사람의 후력이 사람에 따라 크게 다르지 않다면, 판 정원 인원수는 적어도 상관없지만 큰 차이를 보인다면 판정원의 인원수가 적으면 재현성이 있고 신뢰할 수 있는 값을 얻을 수가 없다(Takemura, 2010). Fig. 7 은 인간의 후력 편차를 메틸시클로펜테놀온(Methyl cyclophntenolone)으로 조사한 것으로 정상 후각을 가진 사람도 상당히 넓은 분포를 가짐을 알 수 있다. 따라서 판정원 1명인 경우는 후각 역치(최소감지농도)의 범위가 상당히 넓지만, 판정원 인원수를 늘려 평균값을 구하면 편차는 작아지게 된다. 즉, 패널을 n명으로 하면 평균값의 표준편차는 1/√n이 된다(Fig. 8).

    메틸사이클로펜테놀온, i-발레르산과 스카톨의 3종 기준취를 이용하여 조사한 결과에 따르면, 판정원 6명 모두의 평균값이 추정모평균값을 중심으로 대수(log)값의 상위 10% 범위 내에 들어갈 확률이 94%이며, 최대와 최소를 제외한 4명으로 한 평균값이 대수(log)값의 10% 범위 내 있을 확률은 91%이었다. 이러한 이유를 들어 악취평가에 활용되는 판정원의 수를 6명으로 규정하고 있다. 그러나 악취시료 평가 당일, 신속한 평가를 위해서는 사전에 후력검사에 합격한 10~20명 정도를 확보해 두고, 평가당일 후력검사를 통해 6명을 선발하도록 하며, 후력검사를 통해 누구나 판정원이 될 수 있도록 하고 있다.

    4.3.3 선발 방법

    판정원을 선정하기 위해 피험자(예비판정원)은 자신의 후각을 이용하여 1개 기준취에 대해 5-2측정법(5개 냄새 스틱 중 3개는 무취, 2개는 동일한 냄새기준취)에 의해 냄새스틱을 선별할 수 있어야 하며, 모두 5개 기준취 각각에 대해 평가한다. 5개 기준취를 각각 평가를 통해 모두 선별할 수 있어야 판정원으로서의 자격이 주어진다.

    이는 해당 기준취의 냄새를 충분히 판별할 수 있도록 해당평가에 방해되는 요인을 사전에 차단하기 위한 조치임도 알 수 있다.

    우리나라와 같이 각기 다른 기준취를 각각의 냄새스틱을 묻혀 평가하는 경우 이웃한 냄새스틱간에 휘발된 냄새물질이 전이되는 문제를 사전에 차단하기 위함이라 판단되었다. 또한, 관능평가에서 주로 이용하는 5-2 선택법을 채용하여 확률적인 부분도 충분히 반영될 수 있도록 함이 특징이다.

    4.3.4 삼점비교식 냄새봉지법(Triangle odor bag method)

    무취공기 2매, 악취시료를 일정량 주입하여 희석된 냄새시료 1매를 판정원에게 주어 냄새를 맡도록 한 후 냄새가 나는 봉지를 찾도록 하여 평가하는 방법으로, 일본을 시작으로 거의 모든 아시아 지역에서 사용되고 있다. 무취성이 높은 PET 재질의 3 L 용량 냄새봉지를 사용하며, 1회 평가 후 폐기토록 하고 있다.

    4.4 판정시험 및 악취지수 산정

    4.4.1 일반환경

    낮은 농도의 악취인 일반환경시료는 주로 악취농도가 10배 이하 혹은 약간 상회하는 수준이므로 정밀한 측정이 필요하다고 판단하여, 6명의 판정원에 대해 동일 희석배수(10배)의 공기를 3회 측정(삼점비교식 냄새 봉지법)한 방식을 이용하고 있다. 6명의 판정원이 동일한 희석배수의 농도의 악취시료를 3번 측정한 18개 측정결과를 바탕으로 한 정답율(정답 1.00, 오답 0.00)로 전체 평균 정답율(M)을 산출한다. 평균 정답율(M)이 0.58 미만일 경우 희석배수는 10배 미만으로 판정하며. 0.58 이상이 되면 100배로 희석된 공기에 대해 동일한 측정을 다시 실시한다.

    환경시료의 판정시험에서 0.58 이라는 값은 냄새의 역치(최소감지값)를 나타내는 정답율로 규정하고 있으며, 냄새의 희석배수와 3개 시료를 비교하여 1개를 선택하는 통계학적 계산법울 통해 정답율 0.58을 기준값으로 이용(Iwasaki, 2012)하고 있다.

    일반환경에서 채취된 공기시료에 대해 10배 희석된 시료에 대해 6명 판정원의 측정결과가 Table 4와 같을 때 평균정답율(M)은 0.50(9÷18 = 0.50)로 0.58 이하가 되므로 평가가 종료되고, 악취지수는 아래 식에 따라 5로 산정되며, 10배 이하로 표기한다.

    Y ( 악취지수 ) = 10 log ( 10 r 1 )
    (1)

    Table 5와 같이 10배 희석된 공기에서의 평균 정답율 (M)이 0.67(12÷18 = 0.67)로 0.58 이상이 되면, 원취를 100배 희석하여 2차 평가를 수행한다. 2차 평가결과 평균 정답율(M)이 0.58 이하가 되면 평가가 종료하고 식 2에 따라 악취지수를 산정한다.

    Y ( 악취지수 ) = 10 log ( M × 10 ( r 1 − 0.58 ) / ( r 1 − r 0 ) )
    (2)

    • M : 최초희석배수

    • r1 : 1차(10배) 평균 정답율

    • r0 : 2차(100배) 평균 정답율

    4.4.2 배출구

    배출구 시료채취의 악취시료는 악취농도(희석배수) 100배 이상인 경우가 많으며, 판정원에 의해 악취의 유무를 충분히 판정할 수 있도록 30배, 100배, 300배와 같이 3단계씩 묽혀가는 하강법으로 실시한다. 일반환 경에 비해 냄새수준이 높기 때문에 평가되는 처음 너무 진한 냄새를 맡게 되면 후각피로로 인해 다음 희석된 공기시료를 비교적 묽게 느끼게 되므로, 사전에 악취판정사가 초기 평가시료의 농도가 너무 진하지 않도록 초기 희석배수를 정하고 있으며, 악취시료는 가급적 3단계 정도 희석하여 판정이 종료될 수 있도록 한다.

    6명의 판정원의 평가 결과 중 최소와 최대 2명을 제외한 4명의 평균을 사용하며, 개인별 역치(최소감지값)는 아래와 같이 계산한다. Table 6에 배출구 시료에 대한 악취지수 산정 예를 나타내었다.

    X i = log M 1 i + log M 0 i 2
    (3)

    • Xi : 판정원 i의 개인 최소감지값(최소감지농도의 상용대수 표시)

    • M1i : 판정원 i의 대답이 정답(○)인 최대 희석배수

    • M0i : 판정원 i의 대답이 오답(×)인 최소 희석배수

    4.4.3 배출수(삼점비교식 플라스크법)

    악취가 나는 배출수에 대한 후각측정법으로 무취수 제조장치를 이용하여 무취수를 제조하고, 300 mL 갈색 삼각플라스크를 이용하며, 무취수, 시료수, 시험수는 약 25°C로 보관한다. 판정사는 사전에 배출수의 최초희석 배수를 정하여 판정하도록 하고, 배출수의 단계별 희석 배수는 Table 6의 배출수 판정예와 같으며, 악취지수를 산정한다. 판정시 무취수 2병, 희석 배출수 1병에 대해 후각평가를 실시하며, 무취수는 반복사용이 가능하나, 플라스크내 무취수와 희석배출수간의 온도차가 발생되면 사용하지 않는다.

    삼점 비교식 플라스크법은 삼점 비교식 냄새봉지법과 마찬가지로 3배 계열의 하강법을 채용하고 있지만, 희석배수가 약간 다르다. 3점 비교식 냄새 봉지법은 10 → 30 → 100 → 300 → 1,000으로 희석배수가 상승하지만, 삼점 비교식 플라스크법은 10 → 33 → 100 → 330 → 1,000으로 희석배수가 올라간다. 즉, 30배와 33배, 300배와 330배인 점이 다르며, 이 차이는 패널에 제공되는 두 방법에 의한 시료의 양과의 관계가 크게 영향을 주고 있다. 즉, 냄새봉지의 경우 전체 시료의 부피는 3,000 mL이며, 플라스크법은 100 mL이다. 따라서 냄새봉지법의 경우 주입량을 100 mL, 30 mL, 10 mL의 계열로 실시하면, 희석배수는 30, 100, 300배로 상승 하는데 비해, 플라스크법에서는 3 mL, 1 mL, 0.3 mL의 시료를 넣은 후 무취수를 채워 100 mL로 만들기 때문에 33, 100, 330배로 상승하게 된다.

    배출수 시료에 대한 악취지수 산정법은 Table 7에 나타내었다.

    4.5 후각평가시 안전대책

    후각 측정을 실시함에 있어 판정원 및 악취판정사의 안전을 확보하기 위해 시료가스 중 고농도의 유해가스 등을 흡입하지 않도록 안전기준에 대한 지식을 요한다. 이를 위해 판정사는 초기 희석배수를 정할 때 시료채취자는 시료의 정보 등을 반드시 알려주어야 하는 매뉴얼 (JME, 2002)갖추고 있다.

    악취시료 중 유해가스의 농도는 일본산업위생학회 및 ACGIH의 허용기준을 참고하며, 특히 점막자극성 등의 급성중독 관점에서 최대허용농도(일본산업위생학회)나 하한치 TLV-C (ACGIH)로 허용농도가 제시된 유해물질에 대해서는 주의하여야 한다.

    부지경계에서 채취된 악취시료는 대부분 저농도이므로 기본적으로 안전상의 문제는 없다고 판단되나, 배출구 근처에서 채취된 시료 등 고농도가 예상되는 경우에는 배출구 시료와 마찬가지로 주의를 기울여야 한다.

    배출구에서 채취된 공기시료는 후각측정법에 따른 최초희석배수의 농도를 사람이 가장 높은 농도로맡게 된다. ACGIH 허용농도에서 상한치를 가지는 물질이 상한치를 초과하여 존재할 가능성이 있는 경우 상한치 이하가 되도록 충분히 희석하여 냄새를 맡아야 하므로, 이 농도가 최초희석배수로 정해진다. 이때 냄새를 감지할 수 없는 경우에는 후각측정에 적합하지 않는 시료라 판단하고 측정하지 않는다.

    또한, ACGIH의 15분값을 가지는 물질이 허용치를 초과하고 매우 고농도로 존재할 가능성이 있는 경우에도 판정사는 미리 검지관으로 농도를 측정하여 15분값 이하가 될 때까지 충분히 희석하여 냄새를 맡고 초기 희석배수로 결정한다. 또한, 판정원이 시료가스의 냄새를 확인할 때에는 필요 이상의 시료가스에 폭로되는 것을 방지하기 위해 냄새봉지로 희석하여 맡고 직접 시료 가스가 채취된 봉지 자체를 맡지 않도록 한다.

    후각평가시 안전 체크리스트에 따라 판정사는 분석 준비 단계시 시료원취 및 원액의 정보가 없는 것은 평가하지 않도록 하며, 특히 사업장의 배출구 및 부지경계 등에서 채취된 공기시료 중 하수처리장, 슬러리 소각 배출가스, 금속 용해로, 반도체 제조시설, 도장 열처리로, 도금시설 등에서는 유해물질의 함유 혹은 고농도 악취가 포함되어 있으므로 검지관이나 기기분석을 통해 원취에서의 농도를 측정한 후 희석배수를 정하여 후 각평가를 실시하도록 후각평가시 안전대책으로 규정하고 있다. 또한, 배출가스 처리장치(탈취장치 등)의 입구시료 가스는 고농도일 수 있으므로 원취를 직접 맡지 않도록 특별히 주의한다. 배출수에 대해서도 대장균, 살모넬라균, 크립토스포리디움 등과 같은 병원성 미생물이나 유해화학물질이 있으므로 평가시 코나 손 등 피 부에 닿지 않도록 예방하도록 제시하고 있다.

    5. 결 론

    일본의 악취방지법 시행규칙 제1조의 환경대신(環境 大臣, 우리나라의 환경부 장관)이 정한 방법으로, 1995년 9월에 고시된 ⸢악취지수 및 악취 배출 강도(악취 배출속도)의 산정방법⸥ 중 1호 기준(부지경계상, 2호 기준 (기체배출구) 및 3호 기준(배출수)에서 1호 및 2호는 삼점비교식취대법(삼점비교식냄새봉지법) 3호에 대해서는 삼점비교식 플라스크법에 의해 악취농도와 악취지수 산정부분을 정리하여 소개하였다. 그러나 일본의 악취방지법은 우리나라의 악취방지법과 비슷하지만, 실제 악취 시료채취나 후각측정법에 대해 다른 면이 있어, 동일한 악취를 우리나라 및 일본의 공정시험법으로 측정할 경우 다른 결과값을 나타내게 된다. 일본의 악취 시료채취 및 관능시험법의 내용 중 우리나라와 다른 내용만을 Table 8에 간략히 정리하였다.

    이들 중 패널 즉, 우리의 악취판정요원의 선발은 일본의 5종 기준취 중 일부는 우리와 동일하지만, 우리나라와 비교하여 판정용 기준취의 농도가 100배 정도 낮을 뿐만 아니라, 악취세기와 관련한 n-뷰탄올판정은 하지 않는다. 이것은 이미 기준취의 농도 선정 당시 후각역치(최소감지값)도 함께 고려되었기 때문으로 판단된다. 악취시료에 대한 후각평가는 크게 일반환경, 기체 배출구, 배출수로 나누며, 일반환경과 기체배출구는 삼점비교식 냄새봉지법으로, 배출수는 삼점비교식 플라스크 법으로 평가하는 것이 특징이다. 우리나라와 달리 배출수 등 물에서 발생되는 악취에 대해서도 평가가 가능하다는 점도 추후 우리나라에서도 검토해 볼 부분이라 사료되었다.

    기체 배출구에 대한 평가는 우리나라와 유사한 방법으로 측정하지만, 일반환경에서와 같이 악취농도 10배 이하 수준인 냄새에 대해서는 동일 희석배수에서 측정을 3회 반복하여 통계적으로도 충분한 결과치를 가지고 평가하고 있다.

    동적 올펙토미터에 의한 후각측정에서도 많은 측정 결과를 바탕으로 통계처리함을 우선하고 있으며, 최근 2022년에 개정된 중국의 일반환경에서의 후각측정에서도 4명의 판정원이 동일한 희석배수의 시료를 2회 반복한 8개의 자료로 유의한 결과를 도출하고 함을 볼 때 우리나라의 후각측정법의 검토는 매우 시급한 시기에 도래했다고 판단된다.

    한국과 일본, 중국 등 거의 모든 아시아지역의 국가에서의 악취의 후각측정은 일본의 삼점비교식봉지법과 같이 무취성의 봉지를 이용한 방법을 이용하고 있다. 일본에서 고안된 후각측정법은 ASTM의 주사기법의 단점을 충분히 보완하여 제시된 것으로 측정결과를 바탕으로 산출된 악취농도를 후각의 감각과 결부한 악취 지수가 고안되어 일본의 공식적인 측정법이 되었다.

    우리나라는 판정요원 선발시약의 농도, n-뷰탄올을 이용한 악취세기로의 재확인 등이 국외의 방식과 다른 점이긴 하지만, 선발시약의 농도가 3~4도에 해당하며, 선발된 판정원의 후력의 차이가 상당히 크게 작용하고 있어 악취농도의 차이도 크게 발생되고 있음은 보고되고 있다. 희석배수 산정과 관련한 측정법과 산출방식도 국외의 방식과는 전혀 다르고, 국외에서는 우리나라의 희석배수(악취농도) 측정법에 대해 특별한 측정법 정도로만으로 치부하고 있는 상황이다. 뿐만 아니라, 후각 측정을 실시하는 나라에서는 악취시료채취에서 후각측정에 까지 일련의 절차에 대해 안전대책을 세워두고 있는 반면, 우리나라는 시료채취 단계에서 일부 안전대책만 제시되고 있어, 후각측정을 해야하는 판정요원의 건강상의 불안감 혹은 염려가 크다고 볼 수 있다.

    우리나라의 공기희석법에 의한 방법은 일본의 삼점 비교식 방법에 비해 간단하고 경비도 줄일 수 있다는 장점이 있지만, 절약한 만큼 정도관리에는 문제가 없는지 검토할 필요가 있을 것으로 사료된다. 또한, 후각측정에 따른 안전사고 예방을 위한 안전대책 매뉴얼을 운영함으로써 후각측정시 제기될 문제점은 사전에 충분히 제어하여 안전한 실험이 되도록 노력함이 필요하다.

    세계적으로 볼 때 악취의 측정법은 유럽이나 미국에서 사용되고 있는 올팩토미터법이 최근에는 ISO 규격에도 채택되어, 악취의 측정법이나 규제 방식이 국제화가 되어가고 있음을 볼 때 우리나라도 악취의 국제 규격을 참고하여야 하여 후각측정법에 대한 검토가 시급하다고 판단되었다.

    <저자정보>

    유미선(교수), 양성봉(교수), 김병조(박사과정), 경대승(교수)

    Figure

    JOIE-24-4-434_F1.jpg

    How to vacuum a vacuum bottle.

    JOIE-24-4-434_F2.jpg

    Odor sampling equipment for odor.

    JOIE-24-4-434_F3.jpg

    Indirect sampling of environmental odor

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    Direct sampling by handy pump.

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    Direct sampling of odorous flue gas.

    JOIE-24-4-434_F6.jpg

    Indirect sampling method for odor exhaust.

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    Distribution of olfactory thresholds (methylcyclopentenol, 300 persons).

    JOIE-24-4-434_F8.jpg

    Number of panels and variance of results.

    JOIE-24-4-434_F9.jpg

    Method for selecting panel using standard odors.

    Table

    Advantages and disadvantages of olfactory measurement

    Checklist items for the preliminary investigation

    Criteria for selecting panelists (Floating paraffin weight ratio)

    Example of evaluation at Boundary (1st)

    Example of evaluation at Boundary (2nd)

    Example of sensory test for sample collected at exhaust port

    Example of sensory test for sample collected at discharged water

    Sampling and sensory testing methods for odor in Japan

    Reference

    1. American Society of Testing Materials (ASTM), 1960. D1292-59T Tentative method of test for odor in industrial water and industrial waste water.
    2. American Society of Testing Materials (ASTM), 1967. D-1391-57 Standard method for measurement of odor in the atmospheres (Dilution method), Reapproval.
    3. Bokowa, A., Diaz, C., Koziel, J. A., McGinley, M., Barclay, J,, Schauberger, G., Guillot, J. M., Sneath R., Capelli L., … Wahe, L., 2021. Summary and overview of the odour regulations worldwide: review. Atmosphere 12(2), 206, 1-53. (accessed on 16 November 2024)
    4. Burnett, W. E., 1969. Air pollution from animal wastes determination of malodors by gas chromatographic and organoleptic techniques. Environmental Science & Technology 3(8), 744-749.
    5. Brattoli, M., Gennaro, G. G., Pinto, V., Loiotile, A. D., Lovascio, S., Penza, M., 2011. Odour detection methods: olfactometry and chemical sensors. Sensors 11, 5290-5322.
    6. Department of Ecology and Environment (DEE), 2022. Ambient air and waste gas — Determination of odor — Triangle odor bag method. official standard text, supersedes GB/T 14675-93, reviewed by the Environmental Standards Institute of the Ministry of Ecology and Environment, National ecological standards of the People’s Republic of China.
    7. Fox, E. A., Gex, V. E., 1957. Procedure for measuring odor concentration in air and gases. Journal of Air Pollution Control Association 7(1), 60-61.
    8. Hawko, C., Verriele, M., Hucher, N., Crunaire, S. Leger, C., Locoge, N., Savary, G., 2021. A review of environmental odor quantification and qualification methods: The question of objectivity in sensory analysis. Science of The Total Environment 795(15), 148862.
    9. Henley, D. E., Glaze, W. H., Silvey, J. K. G., 1969. Isolation and identification of an odor compound produced by a selected aquatic actinomycete. Environmental Science & Technology 3(3), 268-271.
    10. Higuchi, M., Ueno, H., 2005. A comparative study of the triangle odor bag method and the dynamic olfactometry by European standard in the odor measurement method by olfaction. Annual report of Tokyo Metropolitan Research Institute for Environmental Protection 115-121. (in Japanese) Available from:URL: https://www.tokyokankyo.jp/kankyoken_contents/report-news/2005/taiki-4.pdf
    11. Huey, N. A., Broering, L. C., Jutze, G. A., Gruber, C. W., 1960. Objective odor pollution control investigation, Journal of the Air Pollution Control Association 10(6), 441-446.
    12. Iwasaki, Y., 2003. The history of odor measurement in Japan and triangle odor bag method, Ⅱ Odor measurement review, Japan Ministry of the Environment. Available from: https://www.env.go.jp/content/900450137.pdf
    13. Iwasaku, Y., 2012. Background of development of triangle odor bag method. Journl of Japan Association on Odor Environment 43(6), 395-400. (in Japanese with English abstract). Available from: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jao/43/6/43_395/_pdf
    14. Iwasaki, Y., Fukushima, H., Makaura, H., Yajima, T., Ishiguro, T., 1978. A new method for measuring odors by triangle odor bag method (I) - Measurement at the source -. Japan Society for Atmospheric Environment 13(6), 246-251. (in Japanese with English abstract ). Available from: https://www.jstage.jst.go.jp/article/taiki1978/13/6/13_6_246/_pdf/-char/ja
    15. Izkowitz, G. S., 1983. Mathematics of the syringe dilution odor measurement technique. Journal of Air Pollution Control Association 33(1), 45-47.
    16. Japan Association on Odor Environment (JAOE), 2019. 2nd Seminar for regulation standard of the offensive ddor control law. Chousei (Adjustment) 106, 32-40. (in Japanese)
    17. Japan Association on Odor Environment (JAOE), 2013. Manual of Olfactory Measurement Methods, Souran, Japan, 46-55, (in Japanese)
    18. Japan Ministry of the Environment (JME), 2002. Olfactory measurement method quality control manual. Tokyo, Japan. Available from:URL: http://www.env.go.jp/en/air/odor/olfactory_mm/02quality.pdf
    19. Japan Ministry of Environment (JME), 1995. Environment agency public notice 63. (in Japanese) Available from:URL: https://www.env.go.jp/hourei/10/000019.html
    20. Japan Ministry of Environment (JME), 2002, Safety Measures During Olfectory Measurement. Tokyo, Japan. (in Japanese) Available from:URL: https://www.env.go.jp/content/900397497.pdf
    21. MgGinley, C. M., Croix, P. E. Sensory, Inc., 2002. Standardized odor measurement practices for air quality testing. Air and Waste Management Association Symposium on Air Quality Measurement Methods and Technology – San Francisco, 13-15.
    22. Moroi, S., 2016. About laws and measuring methods regarding environment and offensive odor in People’s Republic of China and Shanghai ― From lectures of China’s gas emissions measurement, treatment technology diffusion and standardization support of Japan External Trade Organization (JETRO)―. Journal of Japan Association on Odor Environment 47(5). 339-348. (in Japanese with English abstract)
    23. Nagoya International Training Center (NICT), 2019. Control measures against offensive odor. Nagoya Internal Training Center, Japan International Cooperation Agency (JICA), International Center for Environmental Technology Transfer (ICETT) Available from:URL: https://olores.mma.gob.cl/wp-content/uploads/2019/03/I-Control-Measures-Against-Offensive-Odor.pdf
    24. Ota, S., Enomoto, C., Kin, E., Moroi, S., 2019. Report of the 7th national offensive odor measurement and management technology study meeting in China. Journal of Japan Association on Odor Environment 50, 5. (in Japanese with English abstract).
    25. Ryuki Engineering, 2021. Column : Chinese system for the offensive odor regulation, 4. 16. (in Japanese). Available from:URL: https://www.ryuki.com/news/column/news-2742/
    26. Takai, H., 2015. Danish countermeasures against offensive odors, Livestock Industry’s Environmental Improvement Organization 58(6), 13-28. (in Japanese) Available from:URL: https://www.leio.or.jp/pub_train/publication/tkj/tkj58/tkj58-3.pdf
    27. Takemura, A., 2010. A basic study on the experimental methodology for odor evaluation based on the sense of smell. Doctoral dissertation, Osaka University Knowledge Archive. (in Japanese) Available from:URL: https://ir.library.osaka-u.ac.jp/repo/ouka/all/2596/23867_Dissertation.pdf
    28. Tatsuichi, S., Kitamura, K., Iwasaki, Y., 1999. Examination of odor measurement from wastewater. Air Quality Protection Division, Annual report of the Tokyo Metropolitan Research Institute for Environmental 171-176.
    29. Texas commision on environmental quality (TCEQ), 2015. Approaches to derive odor-based values. Final, 1.
    30. Ueno, H., Amano, S., 2007. A comparative study between the Japanese and the European olfactometry standards (Ⅳ). Tokyo Metropolitan Government, Bureau of the Environment, Environmental Improvement Division. (in Japanese).
    31. Wang, Y., Shao, L., Kang, X., Zhang, H., Lü, F., He, P., 2023. A critical review on odor measurement and prediction. Journal of Environmental Management 336, 15, 117651.