실내환경 중 가전제품에서 방출된 난연제의 영향

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실내환경 중 가전제품에서 방출된 난연제의 영향

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-04-28

난연제는 화재를 발생하기 어렵게 하고 연소를 늦추는 것을 목적으로 텔레비전과 컴퓨터의 케이스 수지부분, 커튼과 카펫 등의 실내에서 사용되는 섬유제품, 차의 내장품, 건물의 단열재 등에 폭넓게 첨가되고 있다. 난연제는 크게 나눠서 브롬계, 인계, 무기계 등으로 분류된다. 여기서는 이들 난연제 중에 주로 수지와 섬유의 난연화에 이용되는 브롬계 난연첨가제인 Polybrominated biphenyl ethers(PBDE)와 Hexabromocyclododecane(HBCD)에 대하여 다루었다.

PBDE는 난연효과가 높아 가전제품과 건자재, 섬유 등에 난연제로서 폭넓게 사용되고 있으며, 특히 텔레비전 케이스의 수지 부분에는 중량비로 수 십% 난연제가 사용되고 있는 경우도 있다. PBDE는 소각처리와 태양광에 의한 광분해로 독성이 높은 브롬화 다이옥신류인 폴리브롬화디벤조퓨란을 발생시키는 것으로 밝혀지고, RoHS(Restriction of Hazardous Substances Directive; 유해물질제한지침)의 규제대상이 되었기 때문에 그 사용량은 감소하는 경향을 나타내고 있다. HBCD는 PBDE의 대체물질로서 수요가 증가하고 있는 난연첨가제 중 하나이며, PBDE와 같이 각종 수지와 섬유 등의 난연화를 위해 폭넓게 사용되고 있다.

난연제는 사용 목적상 실내에서 사용되는 여러 가지 가정제품에 첨가된다. 이 때문에 제품의 사용과정에서 난연제가 실내 공기 중에 방출되거나 일단 휘발된 후 주위에 있던 먼지에 부착된다. 플라스틱의 표면 노화로 난연제를 포함하는 플라스틱과 함께 입자상태의 먼지로 이동하는 등 하우스 더스트 속으로 방출됨으로써 실내환경과 나아가서는 사람들의 건강에도 영향을 미칠 가능성이 있다.

따라서 실제로 일반 가옥과 동등한 모델하우스 실내에 여러 가지 제품을 설치하여 어떤 제품에서 어떤 난연제가 얼마나 방출되는가를 밝히기 위하여 실험을 수행하였다.

모델하우스 내의 (그림 2)와 같이 가전제품을 설치하고 실험을 하였다. 제품의 부하율(실내에 있는 제품의 표면적이 방의 용적당 어느 정도인가를 표시하고, 실내 제품밀도를 나타내는 지표. 일반적으로 1~2 m2/m3이다)은 가전제품의 경우 0.36m2/m3이고 섬유제품의 경우는 0.73 m2/m3로 합계 1.0 m2/m3 정도 설치하였다. 가전제품을 설치하기 전과 가전제품 중 텔레비전, 컴퓨터 등의 가전제품을 설치한 후, 가전제품에 추가로 커튼 등의 섬유제품을 추가로 설치한 후 등 3회 실내공기를 채취하여 PBDE와 HBCD의 농도를 측정하였다.

제품 설치 후에 난연첨가제의 실내공기 중 농도가 상승했는가를 조사함으로써 어느 제품에서 무엇이 방출되었는가를 밝힐 수 있다. 또한 설치 후에 농도 상승이 나타난 경우에는 그 농도 상승폭에서 제품으로부터 난연첨가제가 어느 정도 방출되고 있는가를 대략 계산할 수 있다.

실내에 제품을 설치하기 전과 가전제품을 설치한 후 PBDE농도의 비교 및 섬유제품을 추가로 설치한 후 HBCD농도의 비교를 (그림 3)에 나타내었다. 왼쪽에 표시한 PBDE농도 측정결과에서는 가전제품을 설치한 후에 농도가 상승하였다. 이 결과에서 가전제품에서 PBDE가 방출되고 있다고 생각할 수 있다. 또한, 섬유제품의 설치 시에 실내 공기 중의 PBDE 농도는 상승하지 않았다.

오른쪽에 나타낸 HBCD농도의 측정결과에서는 섬유제품을 추가 설치할 때에 농도가 상승하였다. 이것으로 HBCD는 섬유제품에서 방출되고 있는 것이 확인되었다. 또한, 가전제품의 설치 시에 HBCD농도는 상승하지 않았다. 형광X선에 의한 브롬 분석을 할 때에는 설치한 섬유제품 중 커튼에서만 브롬이 검출되었다. 또한 커튼의 직접분석에서 시험에 사용한 모든 커튼에서 HBCD가 검출되었다. 이것으로 HBCD는 주로 커튼에서 방출되었다고 생각할 수 있다.

실험 중 방은 10 m3/h의 속도로 환기되고 있으므로 제품 설치 전후의 실내 공기 중의 농도차로 PBDE의 방출속도는 6,600pg/h 정도로 생각할 수 있다. 이와 같은 식으로 커튼에서 HBCD의 방출속도는 10,500pg/h 정도로 생각할 수 있다. 제품의 실제 사용 시와 동등 조건 하에서 개별 방출속도를 검토한 사례는 없다. 그러나 실내공기 중에 실측된 난연제 농도는 일반가정에서의 값과 비교하여 낮게 되었다. 이 원인은 확실하지는 않으나, 하나의 원인으로서 생활활동이 없기 때문에 먼지의 발생량이 적었던 실험상의 문제점으로 생각되며, 앞으로 이러한 점을 개선한 시험이 필요할 것으로 생각된다.

(그림 1) PBDE, HBCD의 화학구조
(그림 2) 시험 시의 제품 배치도
(그림 3) 제품 설치에 따른 실내 공기 중 난연제 농도 변화

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