휘발성 유기 화합물
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1. 개요
휘발성 유기 화합물(VOC)은 다양한 기관에서 서로 다른 기준으로 정의되며, 끓는점에 따라 여러 종류로 분류된다. VOC는 자연적, 인위적 발생원을 통해 실내외에서 발생하며, 실내 VOC 농도는 실외보다 높게 나타난다. VOC는 눈, 코, 인후 자극, 두통 등 다양한 건강 문제를 유발하며, 일부는 암을 유발하는 것으로 의심되기도 한다. VOC는 가스 크로마토그래피와 질량 분석법을 통해 측정하며, 다양한 규제와 자발적 노력을 통해 관리되고 있다.
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| 휘발성 유기 화합물 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 정의 | 상온에서 높은 증기압을 갖는 유기 화학물질 |
| 특징 | 휘발성이 있어 쉽게 증발 |
| 발생 원인 | |
| 산업 제품 | 접착제 페인트 세척제 살충제 |
| 자동차 | 새 차 내부 |
| 가정용품 | 가구 실내 장식재 |
| 기타 | 집 곰팡이 해조류 나무 |
| 인체 영향 | |
| 건강 문제 | 두통 어지럼증 메스꺼움 눈, 코, 목 자극 호흡기 문제 |
| 장기 노출 시 | 암 유발 가능성 신경계 손상 가능성 |
| 어린이 및 노약자 | 더 민감하게 반응 가능 |
| 환경 영향 | |
| 대기 오염 | 스모그 형성 기여 오존층 파괴 유발 |
| 실내 공기 오염 | 실내 농도 증가 밀폐된 공간에서 위험도 증가 |
| 식물 영향 | |
| 역할 | 꽃가루 매개체 유인 초식 동물 방어 식물 간 상호 작용 |
| 측정 및 관리 | |
| 측정 방법 | 활성탄 필터 이용 가스크로마토그래피 분석 |
| 관리 방법 | 환기 저 VOC 제품 사용 공기 청정기 사용 적절한 저장 및 폐기 |
| 기타 | |
| 관련 연구 | 공기 재순환 장치 내 활성탄 필터로 VOC 수준 감소 연구 토양 미생물이 생성하는 VOC 분석 연구 |
| 주의사항 | 고온에서 차량 내 VOC 농도 증가 가능성 식품 중 VOC 함유 가능성 |
2. 정의
휘발성 유기 화합물(VOC)은 여러 기관과 국가에서 서로 다른 기준으로 정의되고 있다. 세계보건기구(WHO)는 끓는점에 따라 VOC를 분류한다.[107][108]
| 한국어 명칭 | 끓는점 범위 (℃) | 화합물의 예 |
|---|---|---|
| 고휘발성 유기화합물(초휘발성 유기화합물) | 0°C 미만 ~ 50°C-100°C | 프로판, 부탄, 염화메틸 |
| 휘발성 유기화합물 | 50°C-100°C ~ 240°C-260°C | 포름알데히드, d-리모넨, 톨루엔, 아세톤, 에탄올, 2-프로판올, 헥사날 |
| 준휘발성 유기화합물(반휘발성 유기화합물) | 240°C-260°C ~ 380°C-400°C | 살충제(DDT, 클로르덴), 가소제(프탈산 화합물), 난연제(PCB, PBB) |
| 입자상 유기화합물(입자상 유기물) | 380°C 이상 |
각 VOC의 총량으로서 총휘발성 유기화합물(TVOC; Total Volatile Organic Compounds)이라는 용어도 사용된다.[104]
포름알데히드는 고휘발성 유기 화합물에 해당하지만, 독자적인 기준을 설정하고 있는 경우가 많으므로, VOC와 구분하는 경우가 많다.
2. 1. 국제적인 정의
세계보건기구(WHO)는 끓는점에 따라 VOCs를 다음과 같이 분류한다.[107][108]| 영어 표기(약칭) | 한국어 명칭 | 끓는점 범위(0°C 기준) | 화합물의 예 |
|---|---|---|---|
| Very Volatile Organic Compounds (VVOC) | 고휘발성 유기화합물(초휘발성 유기화합물) | 0°C 미만 ~ 50°C-100°C | 프로판, 부탄, 염화메틸 |
| Volatile Organic Compounds (VOC) | 휘발성 유기화합물 | 50°C-100°C ~ 240°C-260°C | 포름알데히드, d-리모넨, 톨루엔, 아세톤, 에탄올, 2-프로판올, 헥사날 |
| Semi Volatile Organic Compounds (SVOC) | 준휘발성 유기화합물(반휘발성 유기화합물) | 240°C-260°C ~ 380°C-400°C | 살충제(DDT, 클로르덴), 가소제(프탈산 화합물), 난연제(PCB, PBB) |
| Organic compound associated with particulate matter or Particulate Organic Matter (POM) | 입자상 유기화합물(입자상 유기물) | 380°C 이상 |
각 VOC의 총량으로서 총휘발성 유기화합물(TVOC; Total Volatile Organic Compounds)이라는 용어도 사용된다.[104]
포름알데히드는 VVOC에 해당하지만, 독자적인 기준을 설정하고 있는 경우가 많으므로, VOCs와 구분하는 경우가 많다.
2. 2. 각국의 정의
휘발성 유기 화합물(VOC)이라는 용어는 국가 및 기관에 따라 다르게 정의된다.
2. 2. 1. 캐나다
캐나다 보건부(Health Canada)는 끓는점이 대략 50°C에서 250°C 범위에 있는 유기 화합물을 휘발성 유기 화합물(VOCs)로 분류한다. 여기서는 대기 질에 영향을 미칠 수 있는 일반적으로 접하는 VOCs를 중점적으로 다룬다.[8]2. 2. 2. 유럽 연합
유럽 연합(EU)은 휘발성 유기 화합물(VOC)을 293.15K에서 0.01 kPa 이상의 증기압을 갖거나, 특정 사용 조건에서 그에 상응하는 휘발성을 갖는 모든 유기 화합물 및 크레오소트(creosote)의 일부로 정의한다.[9]VOC 용제 배출 지침은 유럽 연합에서 산업 부문의 VOC 배출 감소를 위한 주요 정책 수단이었다. 이 지침은 인쇄, 표면 청소, 차량 코팅, 드라이 클리닝, 신발 및 의약품 제조 등 광범위한 용제 사용 활동을 규제한다. VOC 용제 배출 지침은 해당 설비가 지침에 명시된 배출 한계치를 준수하거나, 소위 감축 계획의 요건을 충족하도록 요구한다.
2004년에 승인된 도료 지침(Paints Directive) 제13조는 기존의 VOC 용제 배출 지침을 수정하여 장식용 페인트와 바니시, 차량 마감 제품에서 유기 용제의 사용을 제한한다. 도료 지침은 특정 용도의 페인트와 바니시에 대한 최대 VOC 함량 한계치를 설정한다.[10][11] 용제 배출 지침은 2013년부터 산업 배출 지침으로 대체되었다.
2. 2. 3. 중국
중화인민공화국은 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 자동차, 산업 생산 및 민간 용도, 모든 종류의 연료 연소, 기름 저장 및 운송, 설비 마감, 가구 및 기계 코팅, 조리용 기름 연기 및 미세먼지(PM 2.5) 등 유사한 원천에서 발생하는 화합물로 정의한다.[12] 2018년 7월 국무원이 발표한 '푸른 하늘 방어전 3개년 행동 계획'은 2020년까지 2015년 휘발성 유기 화합물 배출량을 10% 줄이기 위한 행동 계획을 제시한다.[13]2. 2. 4. 인도
인도의 중앙오염관리위원회(Central Pollution Control Board)는 1981년에 대기(오염방지 및 관리)법(Air (Prevention and Control of Pollution) Act)을 공포하고 1987년에 개정하여 인도의 대기오염 문제를 해결하려 했다.[14] 이 문서에서는 휘발성 유기 화합물(VOCs)과 다른 대기오염물질을 구분하지 않지만, CPCB는 "질소산화물(NOx), 이산화황(SO2), 미세먼지(PM10), 부유분진(SPM)"을 모니터링한다.[15]2. 2. 5. 미국
미국 환경보호청(EPA)과 미국의 주정부 기관들은 광화학 스모그의 전구물질 관리에 사용하는 휘발성 유기 화합물(VOCs) 정의에서 스모그 형성에 비반응성 또는 저반응성으로 판단되는 VOCs를 예외로 두고 있다. 캘리포니아의 남부 해안 대기질 관리구역(South Coast Air Quality Management District)과 캘리포니아 대기자원위원회(CARB)가 발표한 VOCs 규제가 대표적이다.[17] 그러나 이러한 VOCs 용어의 특정 용도는 특히 실내 공기질에 적용될 때 오해의 소지가 있을 수 있는데, 실외 대기오염으로 규제되지 않는 많은 화학물질이 여전히 실내 공기오염에 중요한 영향을 미칠 수 있기 때문이다.1995년 9월 공청회 이후, 캘리포니아 대기자원위원회(ARB)는 유기가스 측정에 "반응성 유기가스(ROG)"라는 용어를 사용한다. 캘리포니아 대기자원위원회(CARB)는 위원회의 조사 결과를 바탕으로 소비재 규정에 사용되는 "휘발성 유기화합물"의 정의를 개정했다.[18]
먹는물 외에도 휘발성 유기화합물(VOCs)은 수표면으로의 오염물질 배출,[19] 위험 폐기물[20]로 규제되지만, 비산업용 실내 공기는 규제 대상이 아니다.[21] 미국 직업안전보건청(OSHA)은 직장 내 VOCs 노출을 규제한다. 위험물질로 분류되는 VOCs는 수송 중에 미국 파이프라인 및 위험물질 안전청(PHMSA)에 의해 규제된다.
3. 발생원
휘발성 유기 화합물(VOC)의 발생원은 크게 자연적 발생원과 인위적 발생원으로 나눌 수 있다.
자연적 발생원에서 나오는 VOC는 주로 식물에서 배출되며, 이소프렌, 터펜류 등이 있다. 인위적 발생원으로는 화석연료 사용, 페인트 및 코팅제 사용, 바이오매스 연소 등이 있으며, 에탄, 부탄, 프로판 등이 배출된다.
3. 1. 자연적 발생원
지구 대기 중 휘발성 유기화합물(VOC)의 대부분은 생물기원이며, 주로 식물에서 배출된다.[7]
| 화합물 | 상대적 기여도 | 배출량 (Tg/년) |
|---|---|---|
| 이소프렌 | 62.2% | 594±34 |
| 터펜류 | 10.9% | 95±3 |
| 피넨 이성질체 | 5.6% | 48.7±0.8 |
| 세스퀴터펜류 | 2.4% | 20±1 |
| 메탄올 | 6.4% | 130±4 |
생물기원 휘발성 유기화합물(BVOC)은 식물, 동물 또는 미생물이 배출하는 VOC를 포함하며, 매우 다양하지만 가장 일반적으로는 터페노이드, 알코올 및 카르보닐류이다 (메탄과 일산화탄소는 일반적으로 포함되지 않음).[22] 메탄을 제외하고, 생물학적 원천은 VOC 형태로 연간 약 760 테라그램의 탄소를 배출하는 것으로 추정된다.[23] VOC의 대부분은 식물에 의해 생성되며, 주요 화합물은 이소프렌이다. 소량의 VOC는 동물과 미생물에 의해 생성된다.[24] 많은 VOC는 이차 대사산물로 간주되며, 종종 식물의 초식 동물 방어와 같이 유기체의 방어에 도움이 된다. 많은 식물에서 방출되는 강한 냄새는 VOC의 하위 집합인 녹색 잎 휘발성 물질로 구성된다.
배출은 증발 및 성장 속도를 결정하는 온도와 생합성 속도를 결정하는 햇빛과 같은 다양한 요인의 영향을 받는다. 배출은 거의 전적으로 잎, 특히 기공에서 발생한다. 육상 삼림에서 배출되는 VOC는 종종 대기 중의 수산화 라디칼에 의해 산화된다. NOx 오염 물질이 없으면 VOC 광화학 반응이 수산화 라디칼을 재활용하여 지속 가능한 생물권-대기 균형을 만든다.[26] 지구 온난화와 자외선 증가와 같은 최근 기후 변화로 인해 식물의 BVOC 배출량은 일반적으로 증가할 것으로 예상되어 생물권-대기 상호 작용을 혼란시키고 주요 생태계를 손상시킬 것으로 예상된다.[27] 주요 VOC 계열 중 하나는 미르센과 같은 터펜 계열 화합물이다.[28]
규모를 나타내기 위해, 미국 펜실베이니아주 크기인 면적 62000km2의 숲은 생장기 동안 일반적인 8월에 3.4e6kg의 터펜을 배출하는 것으로 추정된다.[29] 옥수수는 VOC (Z)-3-헥센-1-올 및 기타 식물 호르몬을 생성한다.[30]
3. 2. 인위적 발생원
인위적 활동으로 인해 매년 약 142조kg의 탄소가 VOC 형태로 배출된다.[31]
인위적 VOC의 주요 배출원은 다음과 같다.[32]
- 화석연료 사용 및 생산: 불완전 연소된 화석연료 또는 연료의 의도치 않은 증발이 해당된다. 가장 흔한 VOC는 비교적 불활성인 에탄이다.
- 코팅, 페인트 및 잉크에 사용되는 용매: 매년 약 120억 리터의 페인트가 생산된다. 일반적인 용매에는 지방족 탄화수소, 아세트산 에틸, 글리콜 에테르 및 아세톤이 포함된다. 비용, 환경적 우려 및 규제에 따라 페인트 및 코팅 산업은 점점 수용액 용매로 전환하고 있다.[33]
- 압축 에어로졸 제품: 주로 부탄과 프로판인 압축 에어로졸 제품은 전 세계적으로 연간 13억 톤의 VOC 배출에 기여하는 것으로 추산된다.[34]
- 바이오 연료 사용: 아시아의 요리용 기름과 브라질의 바이오 에탄올 등이 있다.
- 바이오매스 연소: 특히 열대 우림에서의 연소가 해당된다. 연소는 주로 이산화탄소와 물을 방출하지만, 불완전 연소는 다양한 VOC를 생성한다.
4. 실내 VOCs
실내에는 다양한 배출원이 존재하기 때문에 실내 공기 중 휘발성 유기 화합물(VOCs) 농도는 실외보다 훨씬 높을 수 있으며(최대 10배),[35] 건강 문제를 유발할 수 있다.
실내 VOCs 총 농도(TVOC)는 실외보다 최대 5배 더 높을 수 있다.[41] 새 건물은 건축 자재, 설비, 표면 피복재, 접착제, 페인트, 실란트 등에서 VOCs가 많이 방출되어 탈기 현상이 특히 높게 나타난다.[42] 이 탈기는 최소 2년 이상 지속되며, 휘발성이 높은 화합물은 며칠 만에, 낮은 화합물은 몇 년에 걸쳐 감소한다.[43]
새 건물은 처음 몇 달 동안 집중적으로 환기하거나, 베이크 아웃 처리가 필요할 수 있다. 기존 건물도 새 가구, 소비재, 실내 표면 재장식 등으로 VOCs가 지속적으로 방출될 수 있어 환기를 개선해야 한다.[42]
실내 VOCs 배출량은 여름에 증가하는 계절적 변화를 보인다. 이는 온도가 상승하면 재료를 통해 표면으로 VOCs 확산 속도가 증가하기 때문이다.[43]
4. 1. 실내 발생원
실내에는 다양한 배출원이 존재하기 때문에 실내 공기 중 휘발성 유기 화합물(VOCs) 농도는 실외보다 훨씬 높다(최대 10배).[35] 페인트, 니스, 왁스, 래커, 페인트 제거제, 청소 및 개인 관리 용품, 살충제, 건축 자재 및 가구, 복사기 및 프린터와 같은 사무 기기, 수정액, 카본리스 사본 용지, 접착제를 포함한 그래픽 및 공예 재료, 유성 매직, 사진 용액 등 수천 가지의 실내 제품에서 VOCs가 배출된다.[36] 요리와 청소와 같은 인간의 활동도 VOCs를 배출할 수 있다.[37][38] 요리 과정에서는 기름을 가열할 때 장쇄 알데히드와 알칸이, 향신료를 준비하거나 조리할 때 테르펜이 방출될 수 있다.[37] 청소 용품에는 모노테르펜, 세스퀴테르펜, 알코올 및 에스터를 포함한 다양한 VOCs가 포함되어 있다. 일단 공기 중으로 방출되면 VOCs는 오존 및 하이드록실 라디칼과 반응하여 포름알데히드와 같은 다른 VOCs를 생성할 수 있다.[38]일부 VOCs는 실내에서 직접 배출되고 일부는 후속 화학 반응을 통해 형성된다.[39][40] 실내의 모든 VOCs의 총 농도(TVOC)는 실외 수준보다 최대 5배 더 높을 수 있다.[41]
새 건물은 건축 자재, 설비, 표면 피복재 및 접착제, 페인트, 실란트와 같은 처리제 등 풍부한 새 자재가 실내 공기에 노출되어 여러 VOC 가스를 방출하기 때문에 특히 높은 수준의 VOC 탈기 현상을 경험한다.[42] 이러한 탈기는 최소 2년 이상 지속되는 다중 지수 감쇠 경향을 보이며, 가장 휘발성이 높은 화합물은 며칠 만에, 가장 휘발성이 낮은 화합물은 몇 년 만에 감쇠한다.[43]
새 건물은 처음 몇 달 동안 집중적인 환기를 필요로 하거나, ''베이크 아웃'' 처리가 필요할 수 있다. 기존 건물의 경우 새 가구, 소비재, 실내 표면 재장식과 같이 새로운 VOC 배출원이 추가될 수 있으며, 이는 TVOC의 지속적인 배경 방출을 초래하고 환기 개선이 필요하게 된다.[42]
실내 VOC 배출량에는 계절적 변화가 크며, 여름에 배출률이 증가한다. 이는 주로 온도가 상승함에 따라 재료를 통해 표면으로 VOC 종의 확산 속도가 증가하기 때문이며, 이로 인해 여름철 실내 TVOC 농도가 일반적으로 더 높아진다.[43]
4. 2. 건강 영향
실내에는 다양한 배출원이 존재하기 때문에 실내 공기 중 휘발성 유기 화합물(VOCs) 농도는 실외보다 훨씬 높다(최대 10배).[35] 페인트, 세제, 건축 자재, 사무 기기, 접착제 등 수천 가지의 실내 제품에서 VOCs가 배출된다.[36] 요리와 청소와 같은 활동도 VOCs를 배출하며,[37][38] 일단 공기 중으로 방출된 VOCs는 다른 VOCs를 생성할 수 있다.[38]일부 VOCs는 실내에서 직접 배출되거나 화학 반응을 통해 생성된다.[39][40] 실내의 모든 VOCs의 총 농도(TVOC)는 실외보다 최대 5배 높을 수 있다.[41] 새 건물은 건축 자재 등에서 VOCs 탈기 현상이 높게 나타나며,[42] 최소 2년 이상 지속될 수 있다.[43] 기존 건물도 새 가구, 소비재 등으로 인해 TVOC가 지속적으로 방출될 수 있다.[42] 실내 VOC 배출량은 여름철에 증가하는 계절적 변화를 보인다.[43]
영유아나 어린이의 호흡기 질환, 알레르기, 면역 반응은 인공 VOCs와 관련이 있다.[55] 스티렌 및 리모넨과 같은 일부 VOCs는 질소 산화물 또는 오존과 반응하여 감각 자극 증상을 유발할 수 있다.[56] VOCs는 대류권 오존과 스모그 형성에 기여한다.[57][58]
VOCs 노출은 눈, 코, 인후염, 두통, 운동 실조, 메스꺼움, 청력 장애,[59] 간 손상, 신장 및 중추 신경계 손상을 유발할 수 있다.[60] 일부 VOCs는 인체에 암을 유발하는 것으로 알려져 있거나 의심된다. VOCs 노출 관련 주요 증상에는 결막 자극, 코와 목의 불편함, 두통, 알레르기성 피부 반응, 호흡곤란, 혈청 콜린에스테라아제 수치 감소, 메스꺼움, 구토, 코피, 피로, 현기증이 있다.[61]
포름알데히드 및 톨루엔과 같은 VOCs에 대한 피부 노출은 피부의 항균 펩타이드를 하향 조절한다.[66] 크실렌과 포름알데히드는 동물 모델에서 알레르기성 염증을 악화시킨다.[67] 톨루엔은 피부 조절에 중요한 단백질인 필라그린의 조절 이상을 증가시킨다.[68] 톨루엔 노출은 경피층의 수분을 감소시켜 피부층의 취약성을 유발한다.[66][69]
4. 3. 측정 및 관리
실내 VOCs 농도는 흡착관, 공기 검출기 등을 사용하여 측정할 수 있다.[35] Tenax TA에 대한 공기 흡착, 열 탈착, 100% 무극성 컬럼(디메틸폴리실록산)을 이용한 기체 크로마토그래피 분리 방법을 사용하며, ''n''-헥산과 ''n''-헥사데칸을 포함하여 기체 크로마토그램에 나타나는 모든 화합물을 VOC로 정의한다.[35] 이 때, 더 빨리 나타나는 화합물은 매우 휘발성 유기화합물(VVOC), 더 늦게 나타나는 화합물은 반휘발성 유기화합물(SVOC)이라고 한다.[35]환기, 친환경 제품 사용, 저 VOCs 제품 사용 등을 통해 실내 VOCs 농도를 줄일 수 있다.[42] 새 건물은 건축 자재, 가구 등에서 VOCs가 많이 방출되므로 초기에는 집중적인 환기나 베이크 아웃 처리가 필요할 수 있다.[42] 기존 건물에서도 새 가구, 소비재 등으로 인해 VOCs가 지속적으로 방출될 수 있으므로 환기를 개선해야 한다.[42]
프랑스, 독일(AgBB/DIBt), 벨기에 등 여러 국가에서는 상업용 제품의 VOC 배출을 제한하는 규정을 제정했다.[47] 유럽 산업계는 EMICODE,[47] M1,[48] 블루 엔젤,[49] 노르딕 스완 에코라벨[51] 등 자발적인 친환경 라벨 및 등급 시스템을 개발했다.[52] 미국에는 캘리포니아 표준 CDPH 섹션 01350[54] 등 여러 표준이 존재한다. 이러한 규정과 표준으로 인해 저배출 제품이 증가하는 추세이다.[54]
대한민국에서는 실내 공기질 관리법을 통해 다중이용시설, 신축 공동주택 등의 실내 VOCs 농도를 규제하고 있다.
5. 특정 환경에서의 VOCs
휘발성 유기 화합물(VOCs)은 병원, 의료 환경, 숙박 및 소매 시설과 같이 특정한 환경에서 다양한 문제를 일으킨다. 이러한 환경에서 VOCs는 주로 청소, 소독, 위생 유지, 건축 자재, 제품 사용 등 다양한 활동으로 인해 발생한다. 각 환경별 VOCs 노출과 관련된 더 자세한 내용은 하위 섹션을 참고할 수 있다.
5. 1. 의료 환경
병원과 의료 환경에서 휘발성 유기화합물(VOCs)은 다양한 구역의 청소, 소독 및 위생을 위해 널리 사용된다.[73] 이 때문에 간호사, 의사, 위생 담당 직원 등 의료 전문가는 천식과 같은 유해한 건강 영향을 겪을 수 있다. 그러나 이러한 화합물에 대한 노출에 영향을 미치는 정확한 수준과 결정 요인을 확인하기 위해서는 추가적인 평가가 필요하다.[73][74][75]할로겐화 탄화수소 및 방향족 탄화수소와 같은 개별 VOC의 농도 수준은 동일한 병원의 구역 간에 상당히 다르다. 일반적으로 에탄올, 이소프로판올, 에테르, 아세톤이 병원 내부의 주요 화합물이다.[76][77] 미국의 한 연구에 따르면, 간호 조무사는 에탄올과 같은 화합물에 가장 많이 노출되는 반면, 의료 장비 준비 담당자는 2-프로판올에 가장 많이 노출되는 것으로 나타났다.[76][77]
미국 4개 병원에서 실시된 한 연구에 따르면, 청소 및 위생 담당 직원의 VOC 노출과 관련하여 멸균 및 소독 작업자는 d-리모넨과 2-프로판올에 대한 노출과 관련이 있는 반면, 염소 함유 제품으로 청소하는 담당자는 α-피넨과 클로로포름에 대한 노출 수준이 더 높을 가능성이 더 높은 것으로 나타났다.[75] 바닥 및 기타 표면 청소 작업(예: 바닥 왁싱)을 수행하고 4차 암모늄, 알코올 및 염소 기반 제품을 사용하는 사람들은 앞서 언급한 두 그룹보다 VOC 노출이 더 높으며, 아세톤, 클로로포름, α-피넨, 2-프로판올 또는 d-리모넨에 대한 노출과 특히 관련이 있다.[75]
요양원 및 노인 요양 시설과 같은 기타 의료 환경은 고령자와 취약 계층이 청소제, 스프레이 및 방향제의 일반적인 사용으로부터 파생된 VOC에 노출될 수 있는 실내 환경에서 상당한 시간을 보낼 수 있음에도 불구하고 거의 연구 대상이 되지 않았다.[78][79] 한 연구에서 200가지가 넘는 화학 물질이 확인되었는데, 그중 41가지는 유해한 건강 영향을 미치며, 그중 37가지는 VOC이다. 건강 영향에는 피부 과민증, 생식 및 장기 특이적 독성, 발암성, 돌연변이원성, 내분비 교란 특성이 포함된다.[78] 또한 같은 유럽 국가에서 실시된 또 다른 연구에서는 고령 인구의 숨가쁨과 톨루엔 및 o-자일렌과 같은 VOC에 대한 노출 증가 사이에 상당한 연관성이 있는 것으로 나타났으며, 다른 인구 집단과는 달랐다.[80]
5. 2. 숙박 및 소매 환경
숙박업 종사자들은 청소 용품(공기 청정제, 바닥 청소제, 소독제 등), 건축 자재, 가구, 향수 등 다양한 원인으로 휘발성 유기 화합물(VOCs)에 노출된다.[81] 숙박 시설에서 가장 흔하게 발견되는 VOC 중 하나는 알케인이며, 이는 청소 용품의 주요 성분(35%)이다.[81] 알케인이 함유된 숙박 시설의 다른 제품으로는 세탁 세제, 페인트, 윤활유 등이 있다.[81] 특히 하우스키퍼는 수건과 침구류 제작에 사용되는 일부 직물에 함유된 포름알데히드에 노출될 수 있지만,[82] 여러 번 세탁하면 노출량이 감소한다.[83] 일부 호텔에서는 여전히 표백제를 사용하여 청소하며, 이 표백제는 클로로포름과 사염화탄소를 생성할 수 있다.[84] 호텔에서는 종종 향수를 사용하는데, 이는 여러 가지 화학 물질로 구성된다.[81]숙박 시설에서 VOC 노출과 관련된 부정적인 건강 영향은 많다. 청소 용품에 존재하는 VOC는 피부, 눈, 코, 목의 자극을 유발할 수 있으며, 이는 피부염으로 발전할 수 있다.[85] 청소 용품의 VOC는 호흡기 질환과 암 등 더 심각한 질병을 유발할 수도 있다.[81] 한 연구에 따르면 n-노난과 포름알데히드가 눈과 상부 호흡기 자극의 주요 원인이었고, 암 위험은 클로로포름과 포름알데히드에 의해 증가했다.[81] 일부 용제 기반 제품은 신장과 생식 기관에 손상을 주는 것으로 나타났다.[85] 호텔의 별 등급이 VOC 노출에 영향을 미칠 수 있으며, 별 등급이 낮은 호텔일수록 가구의 재료 품질이 낮은 경향이 있다는 연구 결과도 있다.[86] 또한, 고급 호텔에서는 친환경적인 움직임으로 인해 더욱 순한 세척제를 사용하는 추세이다.[86]
소매 공간은 종사자들을 VOC에 노출시키는 또 다른 유사한 환경이다. 연구에 따르면 소매 공간은 주택, 사무실, 차량 등 다른 모든 실내 공간에 비해 VOC 농도가 가장 높다.[87][88] 존재하는 VOC의 농도와 유형은 상점의 유형에 따라 다르지만, 소매 공간에서 VOC의 일반적인 원인으로는 자동차 배기가스, 건축 자재, 청소 용품, 제품, 향수 등이 있다.[89] 한 연구에 따르면 특히 포름알데히드의 경우 판매 공간보다 소매 창고 공간에서 VOC 농도가 더 높았다.[90] 소매 공간에서 포름알데히드 농도는 8.0~19.4 µg m−3인 반면, 창고 공간에서는 14.2~45.0 µg m−3였다.[90] VOC에 대한 직업적 노출은 작업에 따라 달라진다. 한 연구에 따르면 작업자들은 새 제품에서 플라스틱 필름을 제거할 때 총 VOC 농도가 최고조에 달했다.[90] 이 최고치는 다른 모든 작업의 총 VOC 농도 최고치보다 7배 높았으며, 비교적 짧은 작업임에도 불구하고 소매 근로자의 VOC 노출에 크게 기여했다.[90]
소매 및 숙박 시설에서 VOC 농도를 최소한으로 유지하는 한 가지 방법은 적절한 환기를 확보하는 것이다.[91] 고용주는 공기 순환을 개선하는 방식으로 가구를 배치하고, HVAC(난방, 환기 및 공조 시스템)이 제대로 작동하는지 확인하여 적절한 환기를 보장할 수 있다.[91] 근로자는 환기구가 막히지 않았는지 확인해야 한다.[91]
6. 분석 방법
휘발성 유기 화합물(VOCs) 분석에는 가스크로마토그래피(gas chromatography, GC)와 질량 분석법(mass spectrometry)이 주로 사용된다.
- 가스크로마토그래피 (GC): 기체 성분을 분리하는 기술이다. 불꽃 이온화 검출기(flame ionization detector, FID)와 결합하면 트릴리온당 수준의 탄화수소를 검출할 수 있으며, 전자 포획 검출기(electron capture detector)와 함께 사용하면 유기 할로겐 화합물(organohalide) (예: 사염화탄소) 분석에 효과적이다.[94]
- 질량 분석법 (MS): 보통 GC와 결합하여 GC-MS 형태로 사용된다.
- 직접 주입 질량 분석법: VOCs를 신속하고 정확하게 검출하고 정량하는 데 자주 사용된다.[95] 양성자 전달 반응 질량 분석법(Proton-transfer-reaction mass spectrometry, PTR-MS)은 생물학적, 인위적 VOCs를 온라인으로 분석하는 데 가장 널리 쓰이는 방법 중 하나다.[96] 비행시간형 질량 분석법(time-of-flight mass spectrometry) 기반 PTR-MS 기기는 100ms 후 20pptv, 1분 측정(신호 적분) 후 750ppqv의 검출 한계(detection limit)에 도달하며, 질량 분해능은 7000~10,500 m/Δm이다.[97]
VOCs는 농도가 낮아 시료 채취가 어렵기 때문에, 보통 사전 농축 과정이 필요하다. 대기 중에는 서로 양립할 수 없는 성분들이 많고, 응축을 통해 VOCs를 채취하면 다량의 물이 함께 축적되므로 분석 기술에 따라 선택적으로 물을 제거해야 한다.[32] 고상 미세 추출법(SPME)은 저농도 VOCs 채취에 사용되며,[92] 호흡 분석에는 가스 채취 백, 주사기, 진공 처리된 강철 및 유리 용기 등이 사용된다.[98]
실내 공기 중 VOCs는 흡착관(예: 테낙스(VOCs 및 반휘발성 유기 화합물(SVOCs)용) 또는 DNPH 카트리지(카르보닐 화합물용))이나 공기 검출기로 측정한다. 흡착된 VOCs는 열(테낙스)이나 용출(DNPH)을 통해 탈착된 후 GC-MS/FID 또는 HPLC로 분석한다. 며칠에 걸쳐 시료를 채취할 때는 일정한 유량 입구가 있는 실코스틸(Silcosteel) 코팅 캐니스터를 사용할 수 있으며, 이는 테낙스와 같은 물질의 흡착 특성에 제약을 받지 않는다.[46]
미국 미국 국립 직업 안전 보건 연구소(National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH)와 OSHA(Occupational Safety and Health Administration)는 표준 분석법을 제정했다.[93]
VOCs 측정값의 비교 가능성을 확보하려면 SI 단위로 추적 가능한 표준물질이 필요하다. 많은 VOCs에 대해 특수 가스 공급업체나 국가 계량 연구소에서 기체 표준물질을 제공하지만, 일부 VOCs는 화학 반응성 등의 문제로 표준물질을 구하기 어렵다. 이에 따라 여러 국가의 계량학 연구소에서는 미량 농도에서도 사용할 수 있는 표준 가스 혼합물을 개발하고, 흡착 과정을 최소화하며, 제로 가스를 개선하기 위해 노력하고 있다.[44]
7. 대한민국에서의 VOCs 관리 노력
대한민국에서는 정부와 산업계가 협력하여 휘발성 유기 화합물(VOCs) 배출을 줄이기 위한 노력을 하고 있다. 산업통상자원부는 사업자의 VOC 감축 노력을 지원하고 있으며, 환경부는 VOC 배출량을 조사하고 있다.[109]
7. 1. 정부 규제
산업통상자원부는 사업자가 휘발성유기화합물(VOC) 배출을 줄이려는 노력을 지원하기 위해, "산업구조심의회"에 "환경리스크대책합동워킹그룹"을 설치했다. 사업자의 VOC 감축을 위한 자발적 행동 계획을 마련하고, NEDO(신에너지·산업기술종합개발기구)를 통해 VOC 배출 억제 기술 개발과 유해 화학물질 감축 지원 도구 개발 등을 지원하고 있다.환경부는 VOC 배출 억제 대책의 진행 상황을 파악하기 위해, 2006년부터 VOC 배출 인벤토리 검토회를 설치하여 발생원별 VOC 배출량과 감축량을 조사하고 있다.
액체질소 등의 냉열을 이용한 용제 회수 시스템을 제조·판매하는 사업자도 있다.[109] 자동차 제조 단계에서도 냄새(VOC)가 발생하므로 VOC 방출 시험을 실시하여 이를 제한한다.[110]
개정 대기오염방지법(VOC 규제)은 휘발성유기화합물(VOC) 용제가 대상이지만, 악취 대책과 중복되는 부분이 있어 적용되었다. 대표적인 탈취 장치의 원리로는 연소, 물이나 약품 등에 흡수·반응, 활성탄 등에 흡착, 미생물 분해, 다른 강한 냄새로 가리거나 냄새 분해 또는 응집 등이 있다.[111]
7. 2. 자발적 노력
산업계는 자발적으로 휘발성 유기 화합물(VOCs) 배출 감축을 위한 기술 개발 및 설비 투자를 진행하고 있다. 산업통상자원부는 사업자의 VOC 배출 감축을 위한 자발적 노력을 추진하기 위해 “산업구조심의회”에서 “환경리스크대책합동워킹그룹”을 설치하고, 사업자의 VOC 감축을 위한 자발적 행동 계획을 정리하였다. 신에너지·산업기술종합개발기구는 VOC 배출 억제를 위한 기술 개발과 유해 화학물질 감축 지원 툴 개발 등을 통해 지원 제도를 정비하고 있다.[109]환경부는 VOC 배출 억제 대책의 진척 상황을 파악하기 위해 2006년부터 VOC 배출 인벤토리 검토회를 설치하여 발생원별 VOC 배출량과 감축량을 조사하고 있다.[109]
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