나노물질을 이용한 다세대전이 및 독성 연구 추세

문종민(Jongmin Moon),안윤주(Youn-Joo An) 대한환경공학회 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.7

최근 나노물질의 산업 및 생활분야의 광범위한 사용으로 인한 나노안전성이 대두되고 있다. 특히 다양한 목적에 의해 가공된 나노물질의 잠재적 독성이 문제가 되고 있기 때문에, 지속가능한 나노물질 산업의 발전을 위해서는 적극적인 나노 안전성에 대한 연구가 진행되어야 한다. 현재까지 나노물질의 일반적 급성, 만성독성에 대한 연구는 비교적 활발하게 진행되고 있지만, 나노물질의 다세대 영향에 대한 연구는 시간적 및 실험적 제약으로 인해 미흡한 실정이다. 생태계 내 나노물질의 다세대 연구는 일반적 독성 종말점을 이용한 후세대 영향 연구와 나노물질의 세대 간 거동을 확인한 세대전이 연구로 나뉘어 진행되고 있다. 본 연구는 나노물질의 다세대 영향 및 전이연구 추세를 확인하고 제한점을 제시하여 앞으로의 연구방향을 제시하는데 그 목적이 있다. 나노물질에 대한 학술연구를 대상으로 문헌조사를 실시하였으며, 각 분야별 자료를 수집하고 비교분석하였다. 조사결과 후세대 영향을 확인한 연구는 총 13건 이었으며, 생존률, 생식률 그리고 운동성과 같은 지표를 이용하여 다음세대에 전달되는 영향을 확인하였다. 그리고, 7건의 세대전이 연구에서는 후세대로 전달된 나노물질을 다양한 이미징 기법을 통하여 확인하였다. 현재까지 나노물질이 후세대에 미치는 독성영향의 메커니즘은 밝혀진 바가 거의 없다. 본 연구에서는 나노물질의 다세대 연구추세를 분석하고, 후세대영향과 세대전이의 상호보완적 연구방향을 제시하였다. Nano-saftey has become an emerging issue recently, because of the broad use of nanomaterials in nano-industries and commercial areas. For a sustainable development in the nano-industry, active studies on nano-safety should be executed, especially on the potential risks in engineered nanomaterials (ENMs). Although acute and chronic assessments of nanomaterials have been extensively studied in many studies, multigenerational studies are very scarce. Overall, multigenerational studies have progressed as two different trends, studying post-generational effects or trans-generation effects. This study intended to suggest further nanosafety studies based on the trends and limitations of current ones. Through a comparative analysis, we investigated peer-reviewed multigenerational studies that used nanomaterials. Thirteen studies on post-generation effects confirmed generational nano-toxicity via several bioassays, such as mortality, fertility, and behavioral assays. Seven studies on trans-generation effects demonstrated nanomaterial pathways to next generations, using imaging techniques. Until now, mechanisms for post-generational nano-toxicity has been rarely proposed. Thus, we propose that complementary studies on such mechanisms are imperative for future studies.

나노물질함유 폐기물의 물리화학적 특성연구

김우일,연진모,김기헌,신선경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

최근 나노기술의 발달로 산업, 의료, 환경 등 다양한 분야에서 나노물질 사용량이 급증하고 있으며 이에 따른 소비재의 폐기, 재활용 시설, 하·폐수처리시설, 소각시설에서 나노물질 함유 폐기물이 새롭게 발생되고 있다. 특히 나노물질은 내부 또는 외부차원의 크기가 1-100 nm로 동일 성분을 가진 큰 입자와 다른 물리화학적 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 나노크기의 은 입자로 만든 항균섬유, 탄소나노튜브를 사용한 고성능 배터리, 도료, 나노 이산화티타늄을 첨가한 코팅제, 산화아연을 첨가한 자외선 차단제 등 다양한 제품이 제조되어 사용되지만 제품에 대한 자세한 물질정보는 거의 알려져 있지 않다. 2015년 기준 나노물질을 첨가하여 만든 제품수는 1,814개로 주로 건강과 피트니스 제품이 가장 많았고, 개인용품, 의류, 화장품이 순차적으로 조사되었다. 특히 자동차, 전자제품, 연료첨가제, 플라스틱 등에서도 사용되고 있다. 우리나라에서 사용되는 나노물질의 종류는 15종으로 이 중 사용량이 가장 많은 것은 OECD 안전성시험 제외물질인 카본블랙, 탄산칼슘, 그리고 15년도에 조사한 이산화규소이었다. 그리고 나노물질 함유 폐기물에 대한 국제적인 시험방법이 아직 마련되어 있지 않아서 선행 연구자료를 토대로 분석프로토콜을 작성하였다. 따라서 본 연구에서는 사용량과 나노물질의 물리화학적 특성과 배출형태 등을 고려하여 조사대상나노물질로 산화아연, 이산화티타늄, 탄소나노튜브, 은나노를 선정하였다. 조사대상 시료는 나노물질의 사용 후 폐기물, 하·폐수처리시설 슬러지, 소각시설 비산재, 바닥재, 분진 그리고 매립지 침출수와 슬러지 등 30건을 채취하였다. 채취한 시료의 용출농도는 폐기물공정시험방법, 함량농도는 토양오염공정시험방법 등을 이용하여 납, 카드뮴, 아연, 티타늄 등 16종을 조사하였다. 또한 나노물질의 물리적인 특성을 파악하기 위해 입도분석, TEM(투과 전자현미경), XRD와 XRF을 이용하여 시료를 측정하였다. 연구 결과 함량농도에서 크롬, 구리, 납, 바륨, 아연 등이 다른 항목에 비해 높게 검출되었다. 용출농도에서는 사용된 제조나노물질의 특성, 폐기물의 종류 및 성상 등에 따라 다양하게 나타났다.

나노폐기물의 안전처리를 위한 관리전략 수립 연구

조지혜 ( Ji Hye Jo Et Al ),오세천,이소라,이정은 한국환경연구원 2016 수시연구보고서 Vol.2016 No.-

나노기술의 발전으로 의료기기, 전기·전자제품, 세라믹 및 촉매, 화장품, 배터리 등 다양한 산업, 의학 및 환경 분야에서 나노물질(ENMs, Engineered Nanomaterials)1)의 사용이 급격히 증가하고 있다. OECD 및 유럽위원회에 따르면, 2009년 2천억 유로에서 2015년 2조 유로 수준으로 나노제품 시장이 성장한 것으로 보고되고 있다.2)하지만 이에 상응하여 나노물질이 인체 건강과 환경에 미치는 잠재 위험성에 대한 논란 또한 지속적으로 제기되고 있다. OECD(2015)에서는 일부 나노물질이 환경에 노출될 경우 항박테리아성으로 인해 생태계에 악영향을 줄 뿐만 아니라 폐암 및 신경독성 등을 유발할가능성을 제기한 바 있으며 실제 국내외적으로 나노물질을 취급하는 사업장에서 다양한 질환들이 발생한 사례가 보고되고 있다.3) 이러한 상당량의 나노물질은 제조사업장이나 실험실에서 폐기되거나 일반 소비자들이 나노제품을 사용한 후 결국 나노물질이 함유된 폐기물, 즉 나노폐기물(WCNMs, WasteContaining Nanomaterials)의 형태로 배출되고 있으나, 현재 별도의 관리 없이 기존 일반폐기물과 함께 처리되고 있는 실정이다. 그간 제품 생산 및 사용과정에서 나노물질이 지니는 위해성 평가 및 환경규제방안이 검토된 바 있으나, 나노물질이 포함된 제품의 폐기 이후 단계의 흐름에 대한 국내 정책 연구는거의 수행된 바 없으며 관리방안 또한 부재한 실정이다. 2015년 OECD 자원생산성 및 폐기물작업반 회의(WPRPW, Working Party on Resource Productivity and Waste)에서는 주요 폐기물 처리시설을 대상으로 나노폐기물의 거동에 관한 내용을 주요 이슈로 다룬 바 있다. 이들 보고에 따르면, 나노폐기물은 주로소각시설 또는 하폐수 처리시설로 집결되나 기존 설비는 나노물질을 완벽하게 제거할 수없어 소각재, 슬러지, 침전물 등의 2차 나노폐기물로 배출되어 이들이 최종 매립될 경우 환경적으로 부정적인 영향을 발생시킬 수 있음을 지적하며 이에 대한 심층연구의 필요성을 제기한 바 있다. 한국은 미국, 독일 다음으로 세계 3위의 나노소비재 생산국으로서 135종의 나노소비재가 판매되어 폐기되고 있는 만큼 나노폐기물로 인한 환경노출이 상당히 우려된다 할 수있다. 또한 『제2차 범부처 나노안전관리종합계획』 수립을 위한 연구가 진행되고 있으며 이를 통해 본격적인 제도화가 논의되고 있으나 상대적으로 ``폐기 이후 단계``에 대한 정책연구는 미흡한 상황이다. 나노폐기물 관리가 국제사회의 주요 이슈로 부상하고 국내에서도 나노폐기물 안전관리에 대한 제도적인 검토 및 정책 수립 필요성이 강조되는 상황에서 이에 대한 조속한 대응이 필요하다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 나노폐기물의 주요 배출원 및 노출경로를 조사하고, 특히 주요 폐기물 처리시설 중 소각시설에서의 처리실태 및 나노물질 검출량 분석 등을 바탕으로 향후 나노폐기물 안전처리를 위한 연구 추진과제 및 관리전략을 마련하였다. 국내 유통량 및 선행연구 적용사례, 해당 물질의 유해 특성에 기반하여 4가지 나노물질(n-TiO2, n-ZnO, n-Ag, CNT)을 선정하였으며, 이들 나노물질을 대상으로 소각시설로의 유입 및 배출 시나리오(I, II, III)를 통해 물질흐름을 예측하였다. 이 중 국내 폐기물 처리비율을 반영한 시나리오 III에 따르면, n-TiO2의 경우 연간 약 48톤이, n-ZnO는 178톤이 소각시설로 유입된 후 대부분 매립되며(65%), n-Ag는 상대적으로 소량 생산되어 7톤 정도 소각시설로 유입될 것으로 추정되었다. 한편, CNT는 1톤 정도 소각되나 대부분 연소되어 제거될것으로 분석되었다. 결과적으로 CNT를 제외한 나머지 나노물질은 소각과정에서 제거되지않아 대부분 매립지로 이동할 것이며 대기로 배출되는 양은 0.04% 이내의 소량인 것으로 예측되었다. 또한 생활 및 사업장폐기물 소각재를 대상으로 나노물질 검출량을 분석4)하고 소각시설집진장치별 특성을 고려하여 나노폐기물 적정 처리 가능성을 조사하였다. 그 결과, SEM-EDS를 통해 소각시설의 비산재 및 바닥재 내 Ti, Zn, Si 등의 원소가 분석되었으며, ICP-OES를 통해 SiO2 > ZnO > TiO2 순으로 높은 농도로 검출되었으나 Ag의 경우 4~18mg/kg으로 매우 미량이거나 검출되지 않았다.5) 폐기물 소각시설의 경우 주요 집진장치의 특징과 처리효율 등을 비교하였을 때 나노입자제거를 위한 입자상 물질 제거 기술로는 여과 집진기와 전기 집진기가 활용될 수 있을 것이며, 해당 집진기를 주로 사용하고 있는 대형 폐기물 소각시설의 경우 원심력 및 세정집진기를 사용하는 중소형 소각로 대비 집진효율이 상대적으로 더 높을 것으로 판단된다. 앞서의 흐름 파악 및 실태조사를 바탕으로 향후 나노폐기물 안전처리를 위한 추진과제 및 관리전략을 도출하였다. 우선, 추진과제로는 총 3개 중점 분야별 11개 세부과제 - ①폐기물 처리단계별 나노물질 모니터링: ``나노폐기물 배출원 및 유통량 조사``, ``제조사업장 및 폐기물 처리공정에서의 나노물질 흐름분석(MFA)``, ``나노폐기물의 환경모니터링 기법 개발 및 조사``, ``폐기물 처리공정에서의 나노물질 처리효율 조사``, ② 나노폐기물 기초기술개발: ``폐기물 내 나노물질별 물리화학적 특성 연구(기초 특성 규명)``, ``폐기물 시료 내 나노물질 분석 기법 확립``, ``나노폐기물 처리를 위한 최적가용기술(BAT) 개발``, ``폐기물 내 나노물질 회수 및 재활용 기술 개발``, ③ 나노폐기물 위해성 평가: ``나노폐기물의 노출평가 기법개발``, ``나노폐기물의 독성평가 기법 개발``, ``나노폐기물의 환경 및 인체위해성 평가 기법개발`` - 를 제안하고자 한다. 또한 현 상황에서의 나노폐기물 관리전략으로는 사전예방원칙에 따라 나노물질/나노제품제조 사업장(다량 단종 배출원) 내 나노폐기물의 배출 정보 관리가 우선적으로 필요하다. 발생량이 많거나 유해한 속성을 지녔다고 알려진 나노물질에 초점을 맞춰 우선순위가 높은 나노폐기물에 대해서는 발생량 및 나노물질의 종류, 함량, 용도, 처리(폐기) 방법 등 정보를 사전에 등록하도록 할 필요가 있다. 이와 더불어 폐기물 처리공정에서의 집중 관리 대상 폐기물(잔여물)의 안전처리가 요구된다. 소각 및 하폐수 처리를 통해 상당량의 나노물질이 비산재, 바닥재, 슬러지 등으로 이동하는것으로 조사되므로 이들 잔재물에 남은 나노물질로 인한 2차 오염 또한 고려되어야 할 것이다. 가령, 하수슬러지를 재활용하는 경우 이에 포함된 나노물질이 토양에서 변형되거나 식물 및 박테리아와 상호 작용하는 등 위험가능성도 고려해야 할 것이다. 또한 나노물질이 집중적으로 비산될 가능성이 높은 폐기물 처리시설의 경우 작업장 근로자를 위한 최소한의 안전가이드라인 마련 및 보건 관리 기술지원이 필요하다. 마지막으로, 나노폐기물 관련 OECD 및 부처 간 협업 체계를 구축할 필요가 있다. 나노폐기물 위해성 평가기법 개발 및 유해성 검증의 경우 국내에서만 국한하지 않고 국제 협업을 통해 보다 효율적으로 수행하는 것도 검토할 수 있다. 국내의 경우에도 원활한 정보 교류를 위해 부처 간 협업체계를 강화해야 하며, 폐기물 부문, 화학물질 부문과 수처리 부문(슬러지류의 경우) 간 통합적 협력 및 정책 개발을 통해 나노폐기물을 보다 안전하게 관리할 수 있는 시스템이 마련되어야 할 것이다. With the rapid development of nanotechnology, the use of nanomaterials has increased sharply in various industrial, medical and environmental sectors. A considerable amount of nanomaterials have been discharged in the form of nanowastes in manufacturing plants or laboratories, or after being used by consumers. Concerns over the safety risks of these nanomaterials or nanoproducts to human health have also been continuously raised. In Korea, the world``s third largest producer of nano-goods, there are little data about how nanowastes are exposed to the environment and discharged. In case nanowastes are recycled, nanoparticles containing dust are discharged in the crushing process and released, having negative effects on workers`` health and the environment. In the incineration process, materials coated onto nanoproducts are converted to toxic substances such as dioxin and are likely to be released into the atmosphere. In addition, sludges and ashes generated during wastewater treatment and incineration, respectively, which contain large amounts of nanomaterials end up in landfills and are discharged back into the environment in the form of leachate as secondary nanowastes. In this study, we examined the behavior of nanomaterials based on the mass flow analysis (MFA) applied from the major sources of nanowastes to the final landfill by way of waste treatment facilities. By analyzing the available domestic and international papers and official data, we derived implications and analyzed the management system and issues by estimating the flows of well-known nanomaterials (n-TiO2, n-ZnO, n-Ag, CNT) with focus on waste treatment facilities and especially on incineration process (scenario I~III). According to scenario III which reflects the domestic waste treatment rates, about 48 tons of n-TiO2 and 178 tons of n-ZnO would be landfilled per year after incineration. In case of n-Ag, a relatively small amount is produced, among which 7 tons would be processed in incinerators. While around 1 ton of carbon nanotubes are incinerated, around 99% are estimated to be removed after combustion. In conclusion, other nanomaterials except CNT would not be removed in the incineration process and end up in landfill sites, leading to predictions that a small amount of nanomaterials or less than 0.04% would be emitted into the atmosphere. Based on the results, we suggest research roadmaps (consisted of 3 focus areas and 11 initiatives) and management strategies for the safe disposal of nanowastes that are divided into the categories of monitoring of nanomaterials in each waste treatment step, development of basic nanowaste technologies, and risk assessment of nanowastes.

토양 매질체에서 탄소나노물질의 이동성

이인걸(In Geol Yi),강진규(Jin Kyu Kang),김성배(Song Bae Kim),김현중(Hyun Jung Kim),한요셉(Yo Sep Han),엄익춘(Ig Chun Eom),조은혜(Eun Hye Jo),박선영(Sun Young Park) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.8

탄소나노물질은 대표적인 나노물질로써, 풀러렌, 탄소나노튜브, 그래핀 등을 포함한다. 탄소나노물질은 다양한 분야에서 널리 이용되고 있는데, 생산, 사용, 처리 등의 단계에서 환경에 노출될 수 있고, 일단 노출이 되면 다양한 계로 확산되어 여러 생태학적 수용체에 큰 위협이 될 수 있다. 탄소나노물질이 토양환경에 노출되었을 때, 물의 흐름을 따라 토양을 통과하여 지하수에 노출될 가능성 여부를 판단하기 위하여 연구들이 진행되고 있다. 토양이 탄소나노물질의 이동을 제한하는 역할을 잘하는 것으로 판단될 경우에는, 탄소나노물질의 지하수 노출 가능성이 상당히 낮아질 것이다. 본 논문에서는 최근까지 토양 매질체에서 탄소나노물질의 이동과 관련하여 수행된 연구들을 정리하였다. 또한, 이러한 연구들을 통해 알려진 탄소 나노물질의 이동에 영향을 미치는 인자들을 제시하였다. 그리고, 탄소나노물질의 이동을 모사하는데 이용되는 DLVO이론, 콜로이드 여과이론 그리고 이동모델을 제시하였다. 최근, 국내에서도 탄소나노물질의 생산과 상업적, 환경적 이용이 급속히 증가하고 있다. 따라서, 국내에서 생산되고 유통되는 탄소나노물질의 토양환경에서 이동에 관한 연구들이 향후에도 다양한 토양 환경조건에서 수행되어야 할 것으로 보인다. Carbon nanomaterials such as fullerene, carbon nanotube and graphene are representative nanomaterials and widely used in various fields. Carbon nanomaterials can be exposed to environments during their production, usage and disposal, spreading to different systems and posing a great threat to various ecological receptors. Researches are conducted in order to determine the possibility of groundwater exposure to carbon nanomaterials due to their release and passage through soils. If soils can play a significant role in limiting the transport of carbon nanomaterials, the possibility of groundwater exposure to carbon nanomaterials can be reduced greatly. This review paper presented the research works performed for the mobility of carbon nanomaterials in soil media. Also, the paper provided the factors affecting the transport of carbon nanomaterials in soil media along with the DLVO theory/colloid filtration theory/transport model, which are used to describe the transport of carbon nanomaterials in soil media. Recently, production of carbon nanomaterials and their commercial and environmental applications increase rapidly in Korea. Therefore, researches regarding the fate and transport of domestic carbon nanomaterials in soil environments should be performed in various environmental conditions.

사업장 폐기물 중 SiO2 나노물질함유폐기물의 발생특성

김우일,조나현,정미정,김용준,정용우,김민정,전태완,신선경 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

나노기술은 현재 세계적으로 재료, 에너지, 화학, 바이오 등 각종분야에 적용되는 첨단 과학기술로 발전하고 있고 폭넓은 활용성과 경제적, 사회적 변화와 발전에 대한 기대감으로 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 나노기술의 발전과 다양한 활용을 통해 나노제품이 증가함에 따라 나노물질의 생활환경 및 자연계, 인체로의 노출이 빈번해졌다. 최근 나노물질과 나노제품에 대한 보건 및 환경에 대한 위해성 문제가 꾸준히 제기되거나 소각, 폐수처리 시 나노물질이 완전히 제거되지않고 환경으로 배출되는 등 예상치 못한 부정적 영향이 제기됨에 따라 나노물질 및 나노물질이 함유된 폐기물에 대한 안전관리 방안 마련이 필요하게 되었다. 또한 최근에는 나노물질 자체의 위해성 문제와 함께 나노물질의 생산, 사용, 유통 과정과 나노제품을 사용하는 과정에서 발생되는 나노물질 함유 폐기물에 대한 관심이 증가하였다. 따라서 본 연구는 국내 나노물질 함유 폐기물의 발생 및 배출특성을 파악하고 조사된 국내 나노물질 유통량 현황자료를 바탕으로 조사대상 나노물질 중 SiO2 선정하였다. 국내 산업 업종별 SiO2 함유 가능성이 있는 폐기물을 발생하는 업체를 선정하고 총 12개의 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 폐기물 공정시험기준, 토양오염 공정시험기준에 따라 유해물질의 용출 및 함량 분석을 하였고 XRD, XRF를 아용한 화학물질의 함량을 분석하였다. 또한 입도분석 및 전자현미경(TEM) 분석을 통해 나노물질 함유 폐기물이 일반폐기물과 다른 특성을 조사하였다.

흐름 장-흐름 분획기를 이용한 나노물질의 분리

김성희(Sung Hee Kim),이우춘(Woo Chun Lee),김순오(Soon Oh Kim),나소영(So Young Na),김현아(Hyun A Kim),이병태(Byung Tae Lee),이병천(Byoung Cheun Lee),엄익춘(Ig Chun Eom) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.11

최근 들어 나노기술의 발전에 따라 다양한 산업 및 상업분야에서 나노물질의 사용이 급증하고 있다. 이러한 나노물질이 환경에 유출되어 사람의 건강 및 생태계에 악영향을 줄 수 있다는 문제가 지속적으로 제기되어 왔다. 이에 따라 다양한 환경매질 내에서 나노물질의 거동특성 및 생독성 등에 대한 평가들이 요구되어진다. 이러한 평가들이 진행되기 위해서 필연적으로 다양한 매체 내에서 존재하는 나노물질을 효과적으로 분리하고 이들의 특성을 정량화하는 기술들이 수반되어야 한다. 본 논문에서는 이러한 나노물질의 분리기술들 중 시료의 교란이 비교적 적고 전처리과정이 단순한 장-흐름 분획기술을 이용한나노물질 분리에 대한 국내외 선행연구들을 살펴보았다. 특히 가장 많이 활용되어온 흐름 장-흐름 분획기를 중심으로 기본원리를 살펴보고 분리대상인 나노물질의 종류에 따라서 지금까지 수행되어온 연구들을 분류하고 분석해 봄으로써 이 분야의 연구자들에게 실제적인 정보를 제공하고자 한다. 장-흐름 분획기를 이용하여 다양한 환경매질로부터 나노물질을 효과적으로 분리하기 위해서 분리대상인 나노물질의 종류와 특성을 고려한 전처리, 적절한 멤브레인과 운반용액의 선택, 흐름조건의 최적화 등이 중요한 것으로 조사되었다. 뿐만 아니라 분리 후 나노물질의 특성을 정량화하기 위해서 다양한 검출기 및 분석기와의 연계가 필수적으로 보인다. 하지만 아직까지 일부 환경매질에만 국한되어 연구가 진행되었으며, 또한 분리대상인 나노물질의 종류도 극히 제한적인 것으로 조사되었다. 특히 이러한 나노물질에 대한 분리 및 측정에 대한 국내 연구는 매우 부족한 실정이며 나노물질 사용량이 급증하고 있는 현실을 고려하면 이 분야에 대한 연구가 절실히 요구된다. Recently, the consumption of nanomaterials has been significantly increased in both industrial and commercial sectors, as a result of steady advancement in the nano-technologies. This ubiquitous use of nanomaterials has brought up the concern that their exposure to environments may cause detrimental effects on human health as well as natural ecosystems, and it is required to characterize their behavior in various environmental media and to evaluate their ecotoxicity. For the sake of accomplishing those assessments, the development of methods to effectively separate them from diverse media and to quantify their properties should be requisitely accompanied. Among a number of separation techniques developed so far, this study focuses on Field-Flow Fractionation (FFF) because of its strengths, such as relatively less disturbance of samples and simple pretreatment, and we review overseas and domestic literatures on the separation of nanomaterials using the FFF technique. In particular, researches with Flow Field-Flow Fractionation (FlFFF) are highlighted due to its most frequent application among FFF techniques. The basic principle of the FlFFF is briefly introduced and the studies conducted so far are classified and scrutinized based on the sort of target nanomaterials for the purpose of furnishing practical data and information for the researchers struggling in this field. The literature review suggests that the operational conditions, such as pretreatment, selection of membrane and carrier solution, and rate (velocity) of each flow, should be optimized in order to effectively separate them from various matrices using the FFF technique. Moreover, it seems to be a prerequisite to couple or hyphenate with several detectors and analyzers for quantification of their properties after their separation using the FFF. However, its application has been restricted regarding the types of target nanomaterials and environmental media. Furthermore, domestic literature data on both separation and characterization of nanomaterials are extremely limited. Taking into account the overwhelmingly increasing consumption of nanomaterials, the efforts for the area seem to be greatly urgent.

나노물질함유 폐기물의 물리화학적 특성연구

김우일,연진모,김기헌,신선경 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

최근 나노기술의 발달로 산업, 의료, 환경 등 다양한 분야에서 나노물질 사용량이 급증하고 있으며 이에 따른 소비재의 폐기, 재활용 시설, 하・폐수처리시설, 소각시설에서 나노물질 함유 폐기물이 새롭게 발생되고 있다. 특히 나노물질은 내부 또는 외부차원의 크기가 1-100 nm로 동일 성분을 가진 큰 입자와 다른 물리화학적 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 나노크기의 은 입자로 만든 항균섬유, 탄소나노튜브를 사용한 고성능 배터리, 도료, 나노 이산화티타늄을 첨가한 코팅제, 산화아연을 첨가한 자외선 차단제 등 다양한 제품이 제조되어 사용되지만 제품에 대한 자세한 물질정보는 거의 알려져 있지 않다. 2015년 기준 나노물질을 첨가하여 만든 제품수는 1,814개로 주로 건강과 피트니스 제품이 가장 많았고, 개인용품, 의류, 화장품이 순차적으로 조사되었다. 특히 자동차, 전자제품, 연료첨가제, 플라스틱 등에서도 사용되고 있다. 우리나라에서 사용되는 나노물질의 종류는 15종으로 이 중 사용량이 가장 많은 것은 OECD 안전성시험 제외물질인 카본블랙, 탄산칼슘, 그리고 15년도에 조사한 이산화규소이었다. 그리고 나노물질 함유 폐기물에 대한 국제적인 시험방법이 아직 마련되어 있지 않아서 선행 연구자료를 토대로 분석프로토콜을 작성하였다. 따라서 본 연구에서는 사용량과 나노물질의 물리화학적 특성과 배출형태 등을 고려하여 조사대상나노물질로 산화아연, 이산화티타늄, 탄소나노튜브, 은나노를 선정하였다. 조사대상 시료는 나노물질의 사용 후 폐기물, 하・폐수처리시설 슬러지, 소각시설 비산재, 바닥재, 분진 그리고 매립지 침출수와 슬러지 등 30건을 채취하였다. 채취한 시료의 용출농도는 폐기물공정시험방법, 함량농도는 토양오염공정시험방법 등을 이용하여 납, 카드뮴, 아연, 티타늄 등 16종을 조사하였다. 또한 나노물질의 물리적인 특성을 파악하기 위해 입도분석, TEM(투과 전자현미경), XRD와 XRF을 이용하여 시료를 측정하였다. 연구 결과 함량농도에서 크롬, 구리, 납, 바륨, 아연 등이 다른 항목에 비해 높게 검출되었다. 용출농도에서는 사용된 제조나노물질의 특성, 폐기물의 종류 및 성상 등에 따라 다양하게 나타났다.

나노物質危險에 따른 事前配慮原則의 適用에 관한 小考

소재선(Lee, Chang-Kyu),이창규(Lee, Chang-Kyu) 한국토지공법학회 2012 土地公法硏究 Vol.56 No.-

나노기술의 전자, 재료, 의약, 에너지 등의 기술 분야로 응용성이 확대됨에 따라 21세기 기술개발의 핵심 분야로 등장하였다. 현재 나노기술의 파급 분야는 전 산업 발전의 패러다임에 영향을 미치고 있다. 이처럼 나노기술이 주목을 받고 있는 것은 첨단과학기술의 정체를 돌파할 수 있는 방법이기 때문이다. 그래서 21세기에 가장 중요한 전략적 과학기술야 인 나노기술에 대하여 선진국에서 많은 투자를 하고 있다. 국내에서도 나노기술을 이용하여 경제적 부가가치의 창출을 하기 위한 투자를 하고 있다. 하지만 동전의 양면처럼 나노기술의 이득은 반대로 위험을 발생시켰는데, 나노기술로서 산출된 미세한 나노물질은 인체로 침투하여 현실적인 피해로서 발현이 될 가능성이 농후하다는 연구 결과들이 있다. 이러 한 나노물질의 인체에 대한 침투는 지금까지 존재해왔던 그 어떤 종류의 독성 물질보다도 인체에 위협적인 결과를 낳을 것이다. 법률적 관할에서 나노물질의 위험성을 규제하기 위해서는 나노물질의 개념 범주를 잘 파악해야 한다. 나노물질은 나노기술로서 산출되었다. 이러한 나노기술은 ‘과학기술’로 파악할 수 있다. 그래서 나노기술은 과학기술의 범주이며, 나노물질의 위험은 ‘과학기술의 위험’이다. 이러한 과학 기술의 위험성의 규율방안은 공법적 규제와 사법적 구제로 정리할 수 있다. 먼저 공법적 규제의 역할은 ‘리스크 사회(Risk Society, Risikogesellschaft)’에서 국민을 보호해야하는 국가의 보호 의무로 표현할 수 있다. 즉 국가가 현대의 과학기술 발전에 따라 발생한 위험으로부터 국민의 생명과 신체 등의 안전을 보호해야한다는 의미이다. 이러한 리스크 사회에 있어서 국가는 날로 발달하는 과학기술의 발전을 조정하고, 국민의 안전을 위한 정교한 법적 수단을 마련하는 것이다. 하지만 과학기술발전에 따른 현대사회에서는 법률만 잘 제정되어 있다고 해서 모든 리스크 또는 위험을 방지할 수는 없다. 이는 과학기술발전에 따른 부산물은 환경과 인간에서 끊임없이 영향력을 행사하기 때문이다. 따라서 사후적 구제방안의 모색보다는 안전을 위한 사전예방차원의 방안을 강화하는 것이 옳다. 하지만 과학기술의 특성에 따라서 발생한 위험원으로 인한 손해가 발생한다면 사후적구제 수단으로 사법상의 책임을 부담시킬 수 있는 방안을 마련해야 한다. 그러나 위험의 심각화 내지 다양 경향과 함께 그 법적 접근은 공법적 규제가 더 중요하게 되었고, 그 규제의 폭도 넓어지게 되었다. 이런 이유는 위험으로 인하여 받은 인적ㆍ물적 손해는 한번 파괴되면 완벽한 회복이 어렵다. 그래서 처음부터 위험으로부터 받은 손해에 대한 전보 보다는 위험 손해를 사전에 예방하는 것이 중요하기 때문이다. 그리하여 본 논문에서는 나노물질의 위험성에 대한 문제의 제기와 함께 이를 규율하는 방법을 사전적 규율 방안으로 나노물질 위험에 대한 사전배려원칙을 적용 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. As more use of nano-technology, 21st century technology has emerged as a key area of development. So the field of nano technology in all industries is affecting a paradigm. These nano-technology attracted the attention of the state-of-the-art science and technology would be a way to break through congestion. So much about nano technology in the developed world to invest, and Korea also nano-technology, the economic value added is to make the investment. But nano-technology to create a very small nano-materials to penetrate the human body has the potential to cause harm. The penetration of nanomaterials on the human body that had existed up to now what kind of toxic substances than would result in a threat to humans: toxic nanomaterials are regulated by the Law and Justice First, people in the process of the Risk Society to protect the country's protection obligations can be expressed as: The Risk Society in the government for the development of science and technology risks for the safety of the people should be prevented in advance. However, due to the development of science and technology in modern society, the law can not prevent any risk or danger. Because the risk of development of science and technology occurs intermittently, rather than the disappearance from the environment and human influence, because constantly. Therefore, reactive rather than seeking remedies for the safety of proactive measures to strengthen the right. For this reason, the risk is not a surprise due to the damages received a full recovery is difficult. So, rather than compensation for damages received from the risks in advance is important to prevent. In this paper, therefore, these risks of nanoscale materials filed with the problem of how to discipline them lexicographic rules are intended to present the measures.

나노물질 등록을 위한 국내 물질확인 사례 연구

하현규(Hyungyu Ha),김상헌(Sanghun Kim),전현표(Hyunpyo Jeon) 환경독성보건학회 2021 한국독성학회 심포지움 및 학술발표회 Vol.2021 No.5

나노물질은 기술의 발전에 따라 시장에서의 점유율이 늘어나고 있으며, 그에 맞춰 물질확인 및 안전성 확보의 요구가 점차 늘어나고 있다. 나노물질은 나노단위의 작은 크기와 넓은 비표면적으로 인해 일반 화학물질에 비하여 반응성이 높을 뿐 아니라 인체와 환경에 노출될 경우 심각한 영향을 미칠 가능성이 크다. 또한, 해당 나노물질의 조성과 구조에 따라 물질의 유해성 및 위해성이 크게 달라질 수 있다. 2019년 개정된 「화학물질 등록 및 평가 등에 관한 법률(이하 화평법)」에 따라 2030년까지 톤 수에 따른 화학물질의 등록을 완료하여야 하며, 이 등록예정 물질에는 나노물질도 포함된다. 나노물질의 등록을 위해서는 화평법에서 제시한 공동등록시스템에 따라 등록을 준비하여야 하며, 공동등록의 과정에서 화학물질의 동질성을 판단하기 위해 물질확인은 필수적인 과정이다. 그러나 물질확인 과정에 대한 인프라의 부족과 시험방법이 명확히 정립되지 않아 SIP(Substance Identification Profile)의 작성이 어려운 상황이다. 이에 본 연구에서는 나노물질의 정확한 물질확인을 위해 국내에 위치한 4곳의 기관에 Ag nanoparticles, TiO2(nano)의 구조 및 순도, 불순물에 대한 분석, 나노물질의 특성인 크기, 형태, 종횡비, 표면전하에 대한 분석을 의뢰하여 라운드 로빈 테스트를 진행함으로써 획일화되고 신뢰성있는 시험방법을 개발하여 화평법하에서의 나노물질 등록 지원 및 물질확인방법을 보완하고자 하였다. 연구 결과 TiO2와 Ag nanoparticles의 화학조성, 순도 및 불순물, 나노물질 특성이 각 기관마다 결과와 전처리 및 시험방법, 시험에 사용된 기기들이 상이하였고, 물질확인을 위한 체계적인 시험이 마련되어 있지 않은 것을 확인하였다. 향후 나노물질을 포함한 단량체, UVCB 물질, 고분자물질의 체계적인 등록 및 관리를 위해서 물질확인을 위한 인프라 구축과 시험방법의 정립이 필요할 것으로 판단된다.

수생태 및 토양생태계에서 나노물질의 마이크로코즘 연구

윤성지(Sung Ji Yoon),안윤주(Youn Joo An) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.4

나노산업의 발달로 인해 나노제품의 제조, 소비, 폐기 과정에서 나노물질이 직·간접적인 경로를 통해 수생태 및 토양 생태계로 유입되고 있다. 나노물질은 벌크물질과는 다른 특성을 가지고 있으며 나노물질의 다양한 물리화학적 변화는 환경내 나노물질의 거동 및 무생물적·생물적 상호작용에 영향을 미친다. 나노물질의 생태 독성 연구는 꾸준하게 증가하는 추세이며 특히 나노물질의 마이크로코즘 연구가 최근 보고되고 있다. 마이크로코즘(Microcosm)은 통제된 실험 조건 하에서 생태계의 일부분을 모사하여 자연 현상을 연구하기 위한 기법으로서, 마이크로코즘 연구는 생태계 내 나노물질의 거동과 통합적인 독성영향 평가를 가능하게 한다. 본 연구는 수생태 및 토양생태계에서 나노물질을 이용한 마이크로코즘 및 메조코즘(Mesocosm) 선행연구를 국제 학술 논문을 중심으로 조사하였다. 현재까지 마이크로코즘 연구는 총 12건의 논문이 발표되었고 단 1건의 메조코즘 연구가 보고되었는데, 대부분의 연구들이 미생물 군집 수준에서 나노물질의 영향을 제한적으로 평가하였다. 나노물질의 통합적 독성 영향을 평가하기 위해서 좀 더 다양한 생물종을 대상으로 그들의 상호작용을 연구할 필요가 있다. 본 연구에서는 수생태 및 토양생태계에서 나노물질의 마이크로코즘 연구동향을 분석하고 중금속, 유기물질과 같은 일반 화학물질 이용한 마이크로코즘 독성 연구를 바탕으로 향후 나노물질의 마이크로코즘 연구방향을 제시하였다. The current growth of nano-industries has resulted in released nanoparticles entering into water and soil ecosystems via various direct or indirect routes. Physicochemical properties of nanoparticles differ from bulk materials, and nanomaterials influence the fates of nanoparticles and the interactions of living or non-living things in the environment. Microcosm analysis is a research methodology for revealing natural phenomena by mimicking part of an ecosystem under controlled conditions. Microcosm study allows for the integrated analysis of toxic effects and fates of nanoparticles in the ecosystem. Ecotoxicity studies of nanomaterials are steadily increasing, and microcosm studies of nanomaterials are currently beginning to surface. In this study, microcosm studies of nanomaterials in water and soil ecosystems were extensively investigated based on SCI (E) papers. We found that the microcosm studies have been reported in 12 instances, and mesocosm studies have been reported in only once until now. Advanced research was mostly evaluated at the microorganism level. But integrated analysis of nanotoxicity is required to research the interactions based of various species. Thus, our studies analysed the trend of microcosm studies on nanomaterials in water and soil ecosystems and suggested future directions of microcosm research of nanomaterials.