유리섬유란 무엇인가

[에버그린]

인조광물섬유

가. 성상 및 종류

(1) 성상

  인조광물섬유는 Man-made mineral fibers(MMMF)를 말하는데 이는 유리, 자연석과 같은 광물질로 제조된 인조섬유를 총칭한다. 인조광물섬유는 그 원료에 따라 슬래그면(slag wool), 암면(rock wool) 그리고 유리면(glass wool)과 유리섬유(glass filament) 및 고령토로 제조되는 세라믹 섬유 및 알루미늄 산화물이나 다른 금속 산화물로 만들어지는 것 등으로 구분되는데 여기서는 유리면과 유리섬유를 통칭하는 인조유리섬유(Man-made vitreous fibers, MMVF)에 국한하여 기술한다. 유리섬유는 일반적으로 유리로 만들어지고 직경이 6-15 ㎛의 섬유상 형태로 길이 : 폭의 비가 3 : 1 이상인 물질을 가리키는데 환경중에서 물리적 힘을 받아 가로로 절단되어 짧아진다.

  유리섬유는 단열이나 방음 등 일상생활에 밀접하게 다양한 형태로 사용되어 일상생활 공간에 분포하고 있으나 대부분은 유리섬유가닥을 접착하고 꼬거나 유리면을 이불솜과 같이 충진하여 내부공간에 수납되어 실이나 두루말이(Mat) 형태로 존재하며 외부로 유출되지 않는다. 제품에 함유된 유리섬유는 단열과 방음과 같은 목적으로 사용된 경우에는 유리단섬유가 목적에 따라 일정한 두께를 지니는 층상으로 수납되며 유리강화플라스틱과 같은 제품에서는 직물형태로 플라스틱 기질 안에 배치되는 형태로 존재한다. 유리장섬유의 경우에는 직물형태로 직조하거나 직조하지 않고 바로 사용하기도 하는데 타이어 등의 강화재에는 Cord 형태로 사용된다. 실 형태의 Yarn은 유리장섬유를 수십-수백 가닥씩 Binder로 결합시킨 것으로 전기절연 피복재 등에 사용되며, 직조하고 Binder로 결합시켜 여러 층으로 성형한 Mat는 유리섬유의 길이가 50 mm 정도로 짧은 Chopped strand mat와 자르지 않고 만든 Continuous strand mat가 있다. Milled fiber는 유리장섬유를 미세하게 분쇄하여 제조한 것으로 수지에 충진시켜 성형제품을 생산하는데 쓰인다. 유리섬유의 수용성은 유리섬유를 제조하는 원료 유리의 화학적 조성에 따라 다르나 수분과 접촉이 제한된 제품 안에서는 용해가 제한되며 환경중에서도 수용성이 낮아 생체조직이나 환경중에서 잔류성이 상당히 높다.

(2) 특성

  유리섬유가 인체건강에 영향을 미치는 요인은 화학적 특성과 물리적 특성에 기인한다. 녹는점은 유리면의 경우 1150 ℃ 전후이고 유리장섬유의 경우 1300 ℃ 내외이다. 밀도는 2.5 g/cm³ 부근이며 냄새나 물에 대한 용해도는 거의 없는데 환경이나 인체 중의 잔류성과 작용성을 결정하는 화학적 주요인은 물에 대한 용해도와 첨가제로 사용되는 첨가제이고 물리적인 주요인은 섬유가닥의 집합체 형상과 개별 섬유가닥의 두께와 길이이고 표면구조에 따른 인체영향 조사자료는 없다.

  유리중의 대부분을 차지하는 Silicate유리는 불산(HF)을 제외하고는 실온에서 대부분의 액체나 기체와 거의 반응하지 않기 때문에 유리섬유가 환경이나 인체 중에 장기간 존재하는 경우에는 물이 잔류성에 영향을 미치는 중요한 화학적 요인이 된다. 물은 유리섬유 중의 알칼리 이온을 용출시키고 규소와 산소 결합을 분해하여 용해시킨다. 유리섬유에서 알칼리 이온이 용출되는 것은 수용액이 약산성이나 중성일 때 발생하며 알칼리성 수용액에서는 규소와 산소 결합이 분해되어 산성이나 중성 용액에서보다 용해가 보다 급격히 일어난다. 첨가제로 사용되는 Binder는 주로 Phenol-formaldehyde resin을 기본으로 하는데 최종 생산물 중량의 12%까지 포함되기도 한다. 이 이외의 Binder로 Melamine resin, Silicone, Mineral oil 등이 사용되기도 한다.

(3) 제법

  장섬유는 유리구슬을 고온에서 녹인 후 연속적으로 작은 구멍으로 불어내어 섬유형태로 뽑아 내어 만드는데 섬유의 직경은 뽑아내는 속도가 빠를수록 작아지며 보통은 직경 5-24㎛ 굵기의 유리섬유(filament)로 만들어진다. 단섬유를 제조하는 경우에는 고압의 공기를 불어서 만드는 Blowing법과 고속회전을 이용하는 Rotary 원심법이 있다. Blowing방법에서는 장섬유를 만드는 것과 같이 연속적으로 작은 구멍으로 고온에서 녹인 유리를 뽑아내면서 고압의 바람이나 증기를 불어내어 직경이 10-20㎛인 유리섬유를 얻게 되는데 굵기가 일정하지 않고 섬유화가 되지 않은 섬유양단이 있는 유리가시를 많이 함유하고 있어 사용에 불편하다.

  Rotary원심방법으로 제조하는 경우에는 고온에서 녹인 유리를 벽면에 구멍이 있는 원통에 넣고 돌려 원심력에 의하여 유리섬유가 뽑아져 나오게 하는데 최근에는 원통이 이중으로 되어있는 이중 원심법을 많이 사용한다. 이 방법으로 만들어진 유리섬유는 Blowing법에 의하여 제조된 것보다 가늘고 굵기가 균일하다.

(4) 주요 유리섬유

  일반적인 유리섬유에는 알칼리금속 함유율이 1% 이하인 Borosilicate 유리로 생산되는 E-Glass와 알칼리 금속을 다량 함유하는 유리인 Soda-Lime-Silicate 유리로 만든 C-Glass와 A-Glass가 있다. 내산성이 높은 C-Glass는 저가의 A-Glass에 Al₂O₃를 2-3% 첨가하여 생산되고, A-Glass는 가격이 저렴하여 보통의 방음재료나 단열재료의 단섬유로 주로 사용된다. S-Glass는 고온에서 높은 기계적 강도가 요구되는 항공기나 로켓의 모터 케이스의 보강재료로 사용되는데 산화마그네슘(MgO)의 함량이 높다. AR-Glass는 Na₂O와 ZrO₂의 함량이 높다. 유리섬유를 만드는 각종 유리의 화학적 조성은 표 1.16.1과 같다.

표 1.16.1. 유리섬유의 제조에 사용되는 유리의 조성표
 

성분	E-Glass	C-Glass	A-Glass	S-Glass	Cemfil	AR Glass
SiO2 Al2O3 B2O3 MgO CaO Na2O K2O Fe2O3 F2 LiO2 ZrO2	55.2 14.8 7.3 3.3 18.7 0.3 0.2 0.3 0.3 - -	65.0 4.0 5.0 3.0 14.0 8.5 - 0.5 - - -	72.0 2.5 0.5 0.9 9.0 12.5 1.5 0.5 - - -	65.0 25.0 - 10.0 - - - trace - - -	71.0 1.0 - - - 11.0 - trace - 1.0 16.0	60.7 - - - - 14.5 2.0 trace - 1.3 21.5

(5) 용도

  유리면은 용도에 따라 두루말이나 단열판(Board) 또는 Pipe Cover 등으로 가공하는데 표면에 알루미늄이나 크라프트지를 덧붙여 가공하기도 한다. 두루말이로 가공된 것은 다양한 형태의 제품에 단열 및 흡음재로 들어가는데 밀도가 32 ㎏/m³으로 단열판보다 가볍고 신축성이 높다. 단열판으로 사용되는 것은 32㎏/m³이상의 밀도로 신축성이 두루말이보다 적은데 판상으로 주로 건축물의 단열 흡음재로 사용된다. Pipe cover는 밀도가 50㎏/m³이상 되게 원통형으로 성형된 것으로 스팀이나 냉매 등이 흐르는 관의 단열에 주로 사용된다.

  유리장섬유는 Textile glass라고도 하는데 용도에 따라 직경이 3-25 ㎛ 정도의 범위를 갖는다. E-Glass는 전기분야에도 사용되나 섬유강화플라스틱(FRP; Fiber reinforced plastic)이나 다른 복합재료에 널리 사용되고 있다. A-Glass는 E-Glass에 비하여 물이나 화학물질에 대한 침식에 약하나 E-Glass가 개발되기 이전에 주로 사용되었다. C-Glass는 E-Glass에 비하여 산과 알칼리에 대한 내식성을 강화한 것으로 납축전지에 주로 사용된다. AR-Glass는 알칼리에 대한 저항성이 크고 시멘트와 콘크리트의 보강재로 사용된다.

  유리섬유는 가공형태에 따라서도 다양한 제품이나 목적으로 사용되는데 Yarn은 전기절연피복재, 강화재, 기타 합성섬유의 혼합재 등에 사용되며 이를 직조한 Yarn cloth는 방화용피복 등에 사용하며 폭이 좁고 얇게 직조한 Yarn tape는 절연테이프 등에 사용한다. 유리섬유를 직조한 Mat는 판상의 단열재나 방음재로 쓰이며 이를 제품의 형태에 따라 성형하여 자동차 등 내장재 등에도 사용한다. 유리섬유 가닥을 여러 가닥으로 새끼 형태로 꼬아 만든 Roving은 FRP의 강화재나 타이어 강화재 등에 사용한다. 유리미세섬유(Glass microfiber)라고도 하는 특수목적의 유리섬유는 직경이 1 ㎛이하로 주로 특수 항공산업이나, 미세여과여재, 특수종이 등의 제조에 사용된다.

나. 자연계 분포

  자연적으로 형성된 유리섬유의 환경중 분포에 관한 자료는 없으나 환경 중에서 검출되는 유리섬유는 대부분 인공유리섬유인 것으로 볼 수 있다.

표 1.16.2. 실내환경에서 나타나는 흡입 크기의 인조광물섬유 농도
 

장소	건물수	흡입크기 섬유농도 (x 10-6 fibers/cm3)	비 고
환기되는 학교 유치원 광물섬유 천장판이 있는 140개 방(탁아소,학교,사무실) 실내환경 문제장소	11 5 3 4 6	60(0 - 240) 110(60 - 160) 100(43 - 150) 40(10 - 70) 260(0-1330) 75(0 - 425) 70(0 - 180) 30(0 - 250) 40(0 - 85) 250(0 - 1070) 140(0 - 820) 25(0 - 80) 40(0 - 480) 230 - 2900	수용성접착제를 이용한 MMMF천장 수지접착제 MMMF 천장판이 없음 수용성접착제, 무처리표면 수용성접착제, 무처리, 니스칠 표면 수용성접착제, 무처리표면 수지접착제 수지접착제 수지접착제 수지접착제 수지접착제 MMMF가 없음

  특정한 유리섬유오염의 영향이 없는 환경중에서의 농도는 Balzer 등(1971)의 연구에 의하면 미국 캘리포니아 대학 캠퍼스에서 위상차현미경으로 조사한 결과 평균 2.7 x 10^-4 fibers/cm³(범위는 5 x 10^-5 - 1.2 x 10^-3 fibers/cm³)인 것으로 나타났다. 이들이 1976년에 Los Angeles 등 캘리포니아의 여러 지역에서 수행한 연구에서도 2.6 x 10^-3 fibers/cm³으로 나타났다. 투과형전자현미경으로 조사한 Hohr등의(1985) 연구에서는 시골 지역 농도가 4 x 10^-5 fibers/cm³에서 1.7 x 10^-3 fibers/cm³까지 나타났으며 평균직경은 0.25㎛에서 0.89㎛였고 평균길이는 2.54㎛에서 3.64㎛인 것으로 나타났다.

  실내환경에서는 건물의 노후화나 수리 또는 환기정도에 따라 유리섬유가 다양한 농도로 나타날 수 있는데 일반적으로는 유리섬유 작업장에 비해 1/100 내지 1/1000 수준인 것으로 조사되었는데 Schneider(1986), Rindel 등(1987) 및 Nielsen(1987)의 조사결과를 표1.16.2에 나타내었다.

다. 오염원

  1970년대 석면에 대한 인체건강문제가 대두된 이후 유리섬유의 생산과 사용량이 크게 증가하여 미국에서는 인조광물생산량의 약 80%가 유리섬유이고 그 중 약 80%는 단열과 방음에 쓰였기 때문에 주거나 공공건물이나 상업건물의 노후화나 수리 또는 해체과정에서 환경중으로 많이 방출되어 인체노출위험을 증가시킨다. 환경중으로 방출되는 유리섬유는 비산되어 공기 중에 부유하거나 지표나 바닥에 내려앉고 지표수나 지하수로 유입되기도 하여 대기나 수질오염으로 나타나기도 하나 일반적으로 인체 건강에 대한 우려가 되지 않는 매우 낮은 수준으로 나타난다. 유리섬유를 제조하거나 사용하는 작업장에는 유리섬유가 공기중으로 비산되어 작업장에는 농도가 환경중의 농도에 비하여 높게 나타나고 이 경우 주변 환경에서도 높게 나타날 수 있다.

  이 이외에도 유리섬유를 함유한 제품이나 폐기물을 처분하는 과정이나 매립장 등에서도 대기나 지하수 등의 환경중으로 유입된다. 유리섬유를 함유한 생활용품의 노후화나 해체 또는 마모 등을 통하여 외부로 유출되어 환경오염요인으로 나타난다.

라. 독성영향

  인조광물섬유 중에서 석면이 IARC(International Association of Research on Cancer)에 의하여 인체에 발암을 유발하는 물질인 Group 1 물질로 규정되어 있는데 반하여 유리단섬유는 동물실험에서 발암의 증거는 있으나 역학적 연구에서 사람에 대한 발암성의 증거가 불충분한 것으로 구분하는 Group 2B 물질로 규정되어 있다. 유리장섬유는 사람에게 암을 일으키는 발암물질로 판단하기에는 증거가 부적절한 물질로 조사되어 Group 3 물질로 규정되어 있다.

  유리섬유를 제조하는 작업장의 근로자를 대상으로 미국, 유럽 등지에서 많은 역학적 조사가 수행되었으나 유리섬유에 장기간 과도하게 노출됨으로써 폐암이나 중피종과 같은 암의 발생률이 유의하게 늘어났다는 조사보고보다는 유리섬유에 노출되지 않은 집단에 비하여 폐암이나 중피종과 같은 암의 발생률에서 통계학적으로 차이가 없다는 조사보고서가 많고 과거의 유리섬유 제조기술과 여건에 비하여 현대적인 제조기술과 작업장환경에서는 비산, 부유 농도가 현저하게 낮아 WHO에서도 이러한 연구결과에 바탕하여 인체의 암을 유발하는 물질이라는 확실한 증거가 없다고 1988년의 Man-made mineral fibers라는 보고서에서 매듭지은 것이다.

  실제로 Enterline 등은(1983) 보고한 미국내 17 개의 유리섬유를 포함한 광물섬유 생산업체에 1년 이상 근무한 16,671명에 대한 역학조사결과에서 호흡기계 비악성호흡기질환에 의한 사망율이 일반인구집단인 대조군에 비하여 통계학적으로 유의미한 차이를 나타내지 않고 최초 폭로 뒤 20년 이상이 경과한 당시의 작업자에서 악성종양과 폐암의 유의한 증가가 있으나 호흡기계의 유의한 암발생의 증가가 유리장섬유 공장 근로자에서는 나타나지 않은 것으로 보고하고 있다. 전반적으로 유리섬유와 다른 종류의 광물섬유에 대한 폭로가 명확하게 추적되지 않은 한계 때문에 광물섬유 작업장에 종사하였던 작업자의 발암율증가에 대한 요인분석이 미흡하다. Sarracci 등도(1984) 영국, 스웨덴 등 7개 유럽국가에서 1900-1955년 사이에 유리섬유와 암면 생산업체에 근무했던 21,967명에 대한 역학조사를 통하여 일반인구집단에 비하여 비악성호흡기질환에 의한 사망률에서 광물섬유에 직업적으로 노출되지 않은 일반집단과 차이가 없으나 신생물로 인한 사망률의 증가가 있는 것으로 확인하였으나 Enterline 등의 연구에서와 마찬가지로 암면이나 슬래그면 등에 폭로된 집단에서는 유의한 수준의 추가적인 암발생을 확인하였으나 가는 섬유를 다루었던 종사자에서는 유의한 수준의 호흡기암 추가발생을 확인하지 못하였다. 이같이 유리섬유에 대한 작업장 수준의 노출이 폐암발생율에서 유의미한 차이가 없는 것으로 보고한 역학조사보고 등이 WHO의 입장정리에 원용된 것이다.

  한편 Mohr 등(1984)은 유리섬유를 실험동물인 햄스터에 8주간 1주 1회씩 적하주입하고 130주까지 관찰하여 흉곽의 육종과 중피종의 발생이 증가하였다고 보고하였고 Pott 등은 1987년 유리섬유에 폭로된 34마리의 흰쥐 중 5마리에서 폐암발생을 확인하는 등 동물실험에서 발암에 관한 증거들이 제시되는 점을 감안하여 WHO에서는 1988년의 동 보고서에서 유리섬유에 대한 인체영향이 완전히 해명되었다는 입장보다는 향후 심화된 동물실험과 역학조사를 권장하고 아울러 유리섬유의 분석과 환경 폭로 정도조사에 대한 방법의 표준화와 관련 연구의 필요성을 강조하고 있다. WHO의 이런 권고는 유리섬유의 유전독성 확인 보고나 세포독성 기작에서도 영향받은 것으로 생각되는데 전자에는 CHO-K₁세포에 유리섬유가 염색체 절단과 전위, 배수성 이상 등을 유발하였다는 Sincock의 1982년 보고 등이 있고 후자에는 유리섬유의 탐식으로 활성산소대사산물이 생성되고 이에 따라 유전체계 손상에 따른 발암성 가능성을 제기한 1986년의 Goodglick과 Kane의 연구결과 등이 있다.

  악성종양이 아닌 형태로 유리섬유가 인체건강에 미치는 영향은 피부와 안구에서 민감하게 나타나고 호흡기계에서도 나타나는 것으로 알려져 있다. 피부나 안구에 기계적 자극을 주어 가벼운 가려움증과 홍반을 유발하나 대개는 자연적으로 치유되나 긁거나 하였을 때는 2차적인 병변으로 세균감염이 수반되어 구진이나 태선화가 나타난다.

  유리섬유 생산기술이 조악하였던 초기에는 생산 근로자에서 상기도의 급성자극과 기관지확장증, 폐렴, 만성기관지염과 천식과 같은 증상보고가 적지 않은데 이는 피부나 안구에서 나타나는 증상과 유사하게 상기도나 기관지 등에서 기계적인 자극을 주어 수반되거나 식세포의 식작용으로 조직내에 침착되어 호흡기도나 폐 부위 조직의 손상에서 초래되는 것으로 보인다. 세포독성과 세포변이성은 유리섬유의 크기가 1 ㎛이하이거나 10 ㎛이상인 것에서 많이 나타나는 것으로 조사되어 있으며 두께도 5 ㎛이상인 JM110 유리섬유보다 이보다 가는 JM100 유리섬유 등에서 보다 크게 나타나는 것으로 조사되어 유리섬유의 물리화학적인 안정성에 바탕한 잔류성에 더하여 두께와 길이도 세포독성을 결정하는 요인이 되고 있다. 유리섬유가 기계적으로 세포막을 손상시키거나 유리섬유에 유해화학물질이 흡착되는 특성에 기인하여 스티렌과 같은 다른 유해화학물질이 공존하는 경우에 이들 유해물질의 독성작용을 증강시킨다는 보고도 있다.

(1) 노출한계

  유리섬유는 그 물리화학적 성상에 따라 인체에 대한 건강영향이 다르고 유형에 따라 인체영향이 명확하게 규명되어 있지 않아 노출한계의 설정에 과학적 타당성이 결여되어 있고 일반 생활환경이나 대기나 먹는물에 대한 유리섬유 허용기준을 규정하고 있는 나라는 없다.

작업장 환경에서의 허용기준은 표 1.16.3에 정리하였다.

표 1.16.3. 외국의 작업환경에서의 유리섬유에 대한 작업장 공기 허용기준
 

나 라	작업장 허용기준		비 고
	(㎎/m3)	(fibers/cm3)
미국 오스트리아 벨기에 불가리아 카나다 체코슬로바키아 덴마크 독일 핀란드 프랑스 그리스 뉴질란드 노르웨이 폴란드 스웨덴 스위스 영국 러시아 유고슬라비아	5 10 10 3 10 8 5 6 10 10 10 5 - 4 - 6 - 2 12	3 - - - - 2 - - - - - 1 1 2 1 - 2 - -	NIOSH Standard Total dust, obligatory Fibrous glass dust Fibrous glass 〉3 ㎛ in diameter 8-hr Average fibrous glass dust Total dust, advisory General dust Inorganic dust, guideline General dust, Alveolar dust 5㎎/m3 Respirable dust, Respirable dust 5㎎/m3 Total dust, Fiber diameter〈3 ㎛ Proposed Total dust Fine dust Dust Total dust, Respirable dust는 4㎎/m3

(2) 급성독성

  유리섬유는 기계적인 자극제로 인체에 급성 영향을 미치는데 유리섬유와 접촉되어 가려움증이나 홍반 등의 자극증상이 잘 나타나는 부위는 인후부, 눈, 피부이나 자극증상이나 홍반은 노출이 없어지거나 지속되는 경우에 대부분 소멸되는 것으로 알려져 있다. 인체에 대하여 정량적인 급성독성자료는 나와 있지 않다.

(3) 만성독성

  유리섬유의 인체에 대한 발암성의 확정이 공시되지 않고 있으며 폐기관에 대한 만성독성의 확정도 공시되지 않고 있다. 실험동물에서는 일반환경보다 공기중 유리섬유 오염도가 천여 배에도 이르는 유리섬유 작업장환경과 유사한 폭로조건에서 대부분의 경우에는 만성독성이 나타나지 않았으나 일부의 연구자에 의해서는 발암과 섬유화 등이 보고되어 만성독성에 관한 일관적인 Dose-response의 정량화가 이루어지지 않고 있다.

  동물실험결과 만성독성이 없었다는 조사결과 보고의 예로는 1,070 fibers/cm³의 농도로 유리섬유가 함유된 공기를 6주간 5시간/일, 5일/주 빈도로 흡입시킨 흰색쥐에서 폐세포의 손상이 없었다는 Moriset 등(1979)의 연구결과나 0.4 ㎎/L에 해당되는 700 fibers/cm³ 농도의 유리섬유를 함유한 공기를 90일간 흡입시킨 기니아 피그나 햄스터에서 섬유화가 일어나지 않았다는 Lee 등의(1981) 연구보고 등이 있다.

  반면에 영장류인 Baboon을 이용한 Golstein 등의(1983, 1984) 연구에서는 유리섬유농도가 7.54 ㎎/m³인 공기를 35개월간 7시간/일, 5일/주 빈도로 흡입시킨 경우 섬유화가 진전되었다는 등의 만성독성을 확인하였다는 연구보고 등도 있으나 대조군의 불명확성이나 실험군의 크기의 한정 등으로 만성독성의 정량적인 결론을 추출하는데는 한계가 있다.

(4) 인체노출경로 및 영향

(가) 주요노출경로

  유리섬유의 주요노출경로는 공기를 통한 흡입으로 유리섬유 작업장을 제외한 일반환경에서는 특별히 문제가 제기되거나 체계적으로 조사된 사례가 드물다. 우리나라에서는 인천시 고잔동 주민의 유리섬유 건강피해에 관한 진정에 의거하여 국립환경연구원에서 지하수를 통한 유리섬유의 인체노출과 그 건강영향에 관한 체계적인 조사를 수행하였으나 지하수를 통한 유리섬유의 인체노출이나 그 건강영향이 유의한 수준으로 나타났다는 결론이 도출되지 않았다.

1) 먹는물

  먹는물을 통한 유리섬유로의 노출은 아직 일반적인 환경관심사항이 아니며 미국, 일본, 독일 등 선진국가들도 먹는물에 대한 유리섬유 기준치를 규정하고 있지 않다.

2) 음식물(식품)

  음식물을 통한 유리섬유로의 노출도 중요한 보건관심사항이 아니며 기준치가 규정되어 있지 않다.

3) 대기

  대기를 통한 유리섬유로의 노출은 유리섬유 작업장에서 중요한 환경적 관심사항으로 인식되고 있다. 유리섬유가 가느다란 섬유의 형태로 두께가 수 ㎛ 내외의 것이 많고 단편화된 섬유의 경우에는 길이가 10 ㎛ 내외의 것도 적지 않아 공기 중에 쉽게 비산되고 부유하며 바닥이나 벽면 또는 천장 등에 가라앉거나 부착된 유리섬유는 실내 공기의 변화에 따라 다시 비산되고 부유하게 되므로 작업장 실내 공기 중의 농도는 비산정도와 환기 상태에 따라 크게 달라진다.

  유리섬유 작업장 공기 중의 농도는 1970년 이후 15개 생산공장에서 조사한 Konzen(1976)의 연구에서는 0.07 - 0.37 fibers/cm³이었고, 1980년 이후 미국의 7개 공장을 조사한 Hammad와 Esmen(1984)의 연구에서는 0.014 - 6.77 fibers/cm³로 나타났다. 1981년 독일의 75개 공장을 대상으로 한 Riediger의 결과로는(1984) 0.1 - 0.5 fibers/cm³으로 나타났다.

4) 인체노출경로

  음식이나 물을 통한 인체노출이 호흡을 통하여 호흡기계로 흡입되거나 노출된 피부에 쉽게 내려앉는다.

(나) 대사

  유리섬유는 일반 화학물질과는 달리 인체에 유입된 후 세포나 조직의 체액에서 용해되거나 탐식세포에 의하여 탐식된 후 배출되는 형태로 체내에서 제거된다. 유리섬유가 작을수록 용해도도 높고 탐식작용에 의한 배출도 빨라지는데 Bernstein 등의 연구에 의하면(1980, 1984) 직경이 1.5 ㎛이고 길이가 5 ㎛와 60㎛인 유리섬유를 2 ㎎과 20 ㎎을 Rat의 기관지내에 점적 투여하거나 10주 동안 매주 한 번씩 기관지 흡입을 통하여 흡입시킨 후 2년이 경과하고부터 연속적으로 조사한 결과 투입 500일 후에도 체내에 잔류하는 것을 확인하고 있으며 Bellman등은 5 ㎛이상 크기의 유리섬유의 반감기는 Albino rat에서 3,500일인 것으로 보고하고 있으나 Friedberg와 Ullmer는(1984) 반감기가 Rat에서 44.3일로 비교적 짧은 것으로 보고하였다.

  위의 어느 경우에도 유리섬유가 생체에 유입된 후 제거되는 속도는 매우 느린 것을 알 수 있으나 유해화학물질의 대사에서와 같이 생체내에서의 제거과정에서 유해대사물질을 생성하는 것과 같은 반응은 일어나지 않는 것으로 보인다.

마. 규제법규 및 각종기준

  일반 생활환경에서 대기나 음용수 중의 유리섬유에 대한 허용기준을 규정하고 있는 나라는 없으나 작업장에 대한 규제는 이루어지고 있는데 미국의 대부분의 주에서는 공기 1m³ 당 유리섬유 10 ㎎ 이하로 규정하고 있으며 미국의 NIOSH는 작업장 공기 기준으로 3 fibers/cm³을 적용하고 있고 독일 프랑스 등의 서구 국가에서도 공기 1 m³ 당 5-12㎎ 이하로 규정하고 있다. 우리나라에서도 유리섬유에 대하여 별도로 환경기준을 규정하고 있지 않다.

(1) 한국

환경기준 없음

(2) 외국

환경기준 없음

바. 오염상태

  일반적인 환경중의 오염상태에 대한 체계적인 조사보고는 없으나 인근에 유리섬유 생산업체가 가동되고 있던 인천시 고잔동에서 대기 중의 fiber 농도가 0.0043 - 0.038개/cm³로 미국 NIOSH의 작업장 기준치인 3 fibers/cm³에 비하여 약 1/100 이하 수준으로 나타났으며 지하수에서는 높은 곳에서 1.4 fibers/cm³으로 조사되었다. 이는 유리섬유보다 인체건강영향이 명확하게 드러난 다른 광물섬유 등을 포함한 광물섬유의 미국의 먹는물 기준이 7,000 fibers/cm³ 보다 1/5,000 정도로 낮은 수준이다.

참고문헌

1. IPCS(International Programme on Chemical Safety), (1988), Man-made mineral fibers, Environmental Health Criteria 77, WHO

2. IARC(International Association of Research on Cancer), (1988), Man-made mineral fiber and radon

3. 조수헌, 홍재웅, 권호장, 김경렬, 송도빈, 유근영, 은희철, 이강근, 장자준, 홍국선, 홍윤철, (1995), 인천시 고잔동 주민의 유리섬유 건강피해에 관한 역학조사, 국립환경연구원

4. Balzer, J.L., (1976), Environmental data: Airborne concentrations found in various operations, In: Occupational exposure to fibrous glass, Proceedings of a symposium, College park, Maryland, 26-27 June 1974, Washington D.C., US Department of Health, Education and Welfare, pp. 83-89

6. Hohr, D., (1985), Investigation by means of transmission electron microscopy(TEM), Fibrous particles in ambient air, Staub-Reinhalt Luft, 45:171-174

7. Schneider, T., (1986), Manmade mineral fibers and other fibers in the air and in settled dust, Environ. Int., 12:61-65

8. Rindel, A., E. Bach, N.O. Breum, C. Hugod and T. Schneider, (1987), Correlating health effect with indoor air quality in kindergartens, Int. Arch. Occup. Environ. Health, 59:363-373

9. Nielson, O., (1987), Man-made mineral fibers in the indoor climate caused by ceilings of man-made mineral wool, In: Seifert, B., H. Esdorn, M. Fishcher, H. Rueden and J. Wegner, ed Proceedings of the 4th International conference on indoor air quality and climate Berlin, 17-21 August 1987, Berlin, Institute for water, soil, and air hygiene, vol 1., pp.580-583

10. Enterline, P.E., G.M. Marsh and N.A Esmen, (1983), Respiratory disease among workers exposed to man-made mineral fibers, Am. Rev. Respir. Dis., 128:1-7

11. Saracci, T., L. Simmonato, E.D. Acheson, A. Andersen, P.A. Bertazzi, J. Claude, N. Charnay, J. Esteve, R.R. Frentzel-Beyme, M.J. Gardner, O.M. Jensen, R. Massing, J.H. Olsen, L. Teppo, P. Westerholm and C. Zochetti, (1984), Mortality and incidence of cancer of workers in the man made vitreous fibers producing industry: an international investigation at 13 European plants, Br. J. Ind. Med., 41:425-436

12. Saracci, T., L. Simmonato, E.D. Acheson, A. Andersen, P.A. Bertazzi, J. Claude, N. Charnay, J. Esteve, R.R. Frentzel-Beyme, M.J. Gardner, O.M. Jensen, R. Massing, J.H. Olsen, L. Teppo, P. Westerholm and C. Zochetti, (1984), The IARC mortality and cancer incidence study of MMMF production workers. In: Biological effects of man-made mineral fibers, Proceedings of a QHO/IARC conference, Copenhagen, Denmark, 20-22 April 1982, Copenhagen, WHO, Regional office for Europe, vol. 1, pp. 279-310

13. Mohr, U., F. Pott and F.J. Vonnahme, (1984), Morphological aspects of mesotheliomas after intratracheal instillations of fibrous dusts in syrian golden hamsters, Exp. Pathol., 26:179-183

14. Pott, F., U. Ziem, F.J. Reiffer, F. Huth, T. Ernst and U. Mohr, (1987), Carcinogenicity studies in fibers, metal compounds, and some other dusts in rats, Exp. Pathol., 32:129-152

15. Goodglick, L.A and A.B. Kane, (1986), Role of reactive oxygen metabolites in crocidolite asbestos txocicity to mouse macrophages, Cancer Res., 46:5558-5566

16. Morriset, Y., A. P'an and Z. Jegier, (1979), Effect of styrene and fiberglass on small airways of mice, J. Toxicol. Environ.Health, 5:943-956

17. Lee, K.P., C.E. Barras, F.D. Griffith and R.S. Waritz, (1979), Pulmonary response glass fiber by inhalation exposure, Lab. Invest., 40:123-133

18. Goldstein, B., R.E.G. Rendall and I. Webster, (1983), A comparison of the effects of exposure of baboons to crocidolite and fibrous-glass dusts, Environ. Res., 32:344-359

19. Goldstein, B., I. Webster and R.E.G. Rendall, (1984), Changes produced by the inhalation of glass fiber in non-human primates, In: Biological effects of man-made mineral fibers, Proceedings of a WHO/IARC Conference, Copenhagen, Denmark, 20-22 April 1982, Copenhagen, WHO, Regional Office for Europe, vol. 2, pp. 273-285

20. Konzen, J.L., (1976), Results of environmental air-sampling studies conduced in Owens-corning fiberglass manufacturing plants, In: Occupational exposure to fibrous glass, Proceedings of a symposium, college park, Maryland, 26-27 June 1974, Washington DC, US Department of Health, Education and Welfare, 00. 115-129.

21. Hammad, Y.Y. and N.A. Esmen, (1984), Long-term survey of airborne fibers in the United States, In: Biological effects of man-made mineral fibers, Proceedings of a WHO/IARC Conference, Copenhagen, Denmark, 20-22 April 1982, Copenhagen, WHO, Regional Office for Europe, vol. 1, pp. 118-132

22. Riediger, G., (1984), Measurements of mineral fibers in the industries which produce and use MMMF. In: Biological effects of man-made mineral fibers, Proceedings of a WHO/IARC Conference, Copenhagen, Denmark, 20-22 April 1982, Copenhagen, WHO, Regional Office for Europe, vol. 1, pp. 133-177

23. Balzer, J.L., W.C. Cooper and D.P. Fowler, (1971), Fibrous glass-lined air transmission patterns among fibrous glass production workers, Ann. NY. Acad. Sci., 271:324-335

24. Bernstein, D.M., R.T. Drew and M. Kuschner, (1980), Experimental approaches for exposure to sized glass fibers, Envion. Health Perspect., 34:47-57

25. Bernstein, D.M., R.T. Drew, G. Schidlovsky and M. Kuschner, (1984), Pathogenicity of MMMF and the contrasts with natural fibers, In: Biological effects of man-made mineral fibers, Proceedings of a WHO/IARC Conference, Copenhagen, Denmark, 20-22 April 1982, Copenhagen, WHO, Regional Office for Europe, vol. 2, pp. 169-195

26. Friedberg, K.D. and S. Ullmer, (1984), Studies on the elimination of dust of MMMF from the rat lung, In: Biological effects of man-made mineral fibers, Proceedings of a WHO/IARC Conference, Copenhagen, Denmark, 20-22 April 1982, Copenhagen, WHO, Regional Office for Europe, vol. 2, pp. 18-26

작성자 : 환경역학조사과 환경연구관 김종민(농학박사)

환경연구사 강미영