국내 납 취급 사업장의 납 노출 특성과 Metals’ Estimation and Assessment of Substance Exposure(MEASE) 모델 적용에 관한 연구 = Study on the Characteristics of Korean Workers' Exposure to Lead and the Application of the Metals’ Estimation and Assessment of Substance Exposure (MEASE) Model

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The methods for assessing chemical exposure levels in workplaces can be broadly divided into 'measurement' and 'estimation'. While the reliability assessment of workplace environmental measurements in South Korean lead manufacturing and handling workplaces provides valuable data for objectively assessing exposure levels, there is a lack of research utilizing these results to evaluate the exposure characteristics of domestic lead-exposed workplaces. Therefore, this study collected reliability assessment results for lead exposure, evaluated exposure characteristics, and reviewed the application of the MEASE (Metal’s Estimation and Assessment of Substance Exposure) model using reliable lead measurement values.
Reports on the reliability assessment of workplace environmental measurements conducted in 2019 and 2020 at domestic lead manufacturing and handling workplaces were collected. Excluding results from workplaces that did not handle lead at the time of measurement or had undetected data, 250 measurement results were used for the study. Information on exposure situations was coded according to the input variables of MEASE, with particular emphasis on classifying process information according to the Process Category (PROC). Exposure estimates through the MEASE model were obtained for the same conditions as the collected exposure situations.
The study identified 12 PROCs for lead exposure processes. High levels of exposure exceeding exposure standards were found in 5 PROCs, with the rates of exceeding the exposure standards being 20% for PROC 24 (mechanical processing such as grinding), 18% for PROC 26 (powder handling), 16% for PROC 23 (casting), 15% for PROC 7 (spraying), and 10% for PROC 25 (welding). Additionally, comparing workplace lead measurement values with MEASE estimates and analyzing their correlation, it was found that 1.6% of the measurement values exceeded the estimates, with a weak positive correlation (r=0.381, p=0.000). When comparing the average concentration of tool estimates and lead measurement values by major exposure processes, statistically significant differences in average exposure concentrations were found in the estimates by process(F=16.82, p=0.000). Processes involving mechanical machining, treatment (PROC 24), and powder handling (PROC 26) showed relatively higher average exposure concentrations compared to high-temperature processes (PROC 23, 25). However, no statistically significant difference was observed in the average of lead measurement values, although higher values were noted in mechanical machining, treatment (PROC 24), and powder handling (PROC 26) compared to high-temperature processes.
This study classified and evaluated lead exposure data by process, identifying casting of metals containing lead (PROC 23), grinding and crushing of products containing lead such as spent batteries (PROC 24), handling of powder form lead compounds and lead-coated plates (PROC 26), and welding (PROC 25) as significant lead exposure processes. Moreover, considering the MEASE estimation results, casting processes are important for exposure management, but processes generating dust (PROC 24) or handling powder (PROC 26) also require attention. MEASE predictions for the domestic lead exposure situation were quite conservative and not highly correlated. Thus, for accurate assessment of lead exposure, higher-level exposure models or actual workplace environmental measurements may be more suitable than MEASE. Continuous research to improve the performance of exposure models is necessary, and users should be aware of the application scope and limitations of these models.

국문 초록 (Abstract)

작업장의 화학물질 노출 수준을 평가하는 방법은 크게 ‘측정’과 ‘추정’으로 나눌 수 있다. 국내의 납 제조·취급 작업장을 대상으로 실시한 작업환경측정 신뢰성 평가 결과는 사업장의 노출수준을 객관적으로 평가할 수 있는 유용한 자료이지만, 이를 활용해 국내 납 노출 사업장의 노출특성을 평가한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 납에 대한 신뢰성 평가 결과를 수집하여 노출 특성을 평가하고, 더불어 신뢰성 높은 납 측정값을 활용해 MEASE(Metals‘ Estimation and Assessment of Substance Exposure) 모델의 적용에 대해 검토하였다.
2019년 및 2020년에 국내 납 제조·취급 사업장을 대상으로 실시한 작업환경측정 신뢰성 평가 보고서를 수집하였다. 전체 불검출 자료에 해당한 납땜 사업장과 측정 당시 납을 취급하지 않은 사업장에 대한 결과를 제외하고 총 250개의 측정 결과를 연구 대상으로 활용하였다. 노출 상황에 대한 정보를 MEASE의 입력변수에 따라 코딩하였으며, 특히 공정에 대한 정보를 PROC(Process Category)에 따라 분류하였다. 수집한 노출 상황과 동일한 조건에 대해 MEASE 모델을 통한 노출 추정치를 얻었다.
연구 결과, 납 노출 공정은 12개의 PROC으로 식별되었다. 노출기준을 초과하는 높은 수준의 노출 상황은 5개 PROC에서 확인되었으며, 각 PROC별 노출기준을 초과한 비율은 PROC 24(연마 등 기계적 처리) 20%, PROC 26(분말 취급) 18%, PROC 23(주물, 주조) 16%, PROC 7(스프레이) 15%, PROC 25(용접) 10%로 확인되었다. 또한, 작업장 납 측정값과 MEASE 추정치를 비교하고 상관성을 분석한 결과, 추정치를 초과하는 측정값은 3건(1.6%), 약한 양의 상관관계(r=0.381, p=0.000)가 확인되었다. 도구 추정치와 납 측정값의 평균 농도를 주요 노출 공정별로 비교한 결과, 추정치에서는 공정에 따라 평균 노출 농도에서 통계적으로 유의한 차이가 확인되었다(F=16.82, p=0.000). 고온 공정(PROC 23, 25)에 비해 기계적 가공, 처리(PROC 24) 및 분말 취급(PROC 26) 공정에서 평균 노출 농도가 상대적으로 높았다. 납 측정값의 평균 또한 고온 공정(PROC 23, 25)에 비해 기계적 가공, 처리(PROC 24) 및 분말 취급(PROC 26) 공정에서 높았지만, 통계적으로 유의한 차이는 확인되지 않았다.
이번 연구에서는 납 노출 데이터를 공정에 따라 분류·평가함으로써 납을 함유한 금속의 주물·주조(PROC 23), 납을 함유한 금속 제품의 연마 및 폐배터리 등의 파쇄·분쇄(PROC 24), PVC 안정제 등 분말 상태의 납 화합물 취급 및 분말로 덮인 극판을 취급(PROC 26), 용접(PROC 25) 공정이 중요한 납 노출 공정임을 확인하였다. 또한 MEASE 추정 결과를 함께 고려해보면 주물, 주조 공정도 노출관리에 있어 중요하지만, 분진이 발생하거나(PROC 24) 분말을 취급하는 공정(PROC 26)에 대해 관심을 가져야 할 필요가 있음을 확인하였다. 또한 국내의 납 노출 상황에 대해 MEASE는 상당히 보수적으로 예측하였으며 상관성은 높지 않았다. 따라서 납에 대한 정확한 노출 평가를 위해서는 MEASE 보다 상위 단계의 노출모델 적용 또는 실제 작업환경측정이 더 적합한 것으로 판단되었다. 노출모델의 성능을 개선하기 위한 지속적 연구가 필요하며, 사용자는 노출모델의 적용 범위, 한계점 등을 명확히 인지할 필요가 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 1 절 연구 배경 및 필요성 1
• 제 2 절 연구 목적 2
• 제 2 장 연구 방법 3
• 제 1 절 작업환경 노출 측정자료 수집·분석 3
• 1. 자료 수집 및 데이터화 3
• 2. 노출 측정 자료의 공정(PROC) 및 활동 분류 4
• 제 2 절 MEASE를 사용한 노출 추정 7
• 1. 노출모델 선정 및 입력 방법: MEASE 7
• 2. 작업장 노출 측정 자료의 입력 변수화 9
• 3. MEASE를 사용한 노출 추정치 산출 11
• 4. MEASE의 적용 가능성 평가 12
• 제 3 장 연구 결과 13
• 제 1 절 국내 납 노출 사업장 노출 특성 분석 결과 13
• 1. 납 노출 데이터 공정 분류 결과 13
• 2. 주요 납 노출 공정의 노출 특성 평가 16
• 제 2 절 MEASE 모델의 적용 가능성 평가 26
• 1. 주요 공정 대상 모의실험 결과 26
• 2. 납 측정값 및 추정값 비교 28
• 3. 노출 유형에 따른 노출수준의 차이 분석 32
• 제 4 장 고찰 및 결론 35
• 제 1 절 고찰 35
• 제 2 절 결론 42
• 참고문헌 43
• Abstract 47