[폐기물처리기술]쓰레기처리에 따른 다이옥신 문제 1부

다이옥신

일반적으로 다이옥신류라 함은 다이옥신(PCDDs)과 퓨란(PCDFs)의 통칭으로서 염소성분이 결합된 방향족 화합물이다.

다이옥신류의 구조는 위와 같은 모양이며, 그림에서 번호가 붙여진 각 위치에 염소(Cl)가 결합되어 있다. 다이옥신은 두 개의 벤젠핵에 두 개의 산소가 병렬로 연결되고 벤젠핵에 결합되어 있는 수소의 일부 또는 전부가 염소로 치환된 형태의 화합물로서 염소의 치환위치 및 치환 수에 따라서 75개의 동족 이성질체를 가지고, 퓨란은 두 개의 벤젠핵이 퓨란기에 병렬로 연결되고 벤젠핵에 결합되어 있는 수소의 일부 또는 전부가 염소(Cl)로 치환된 형태로서 135개의 동족 이성체를 가지므로 다이옥신류는 총 210개의 화합물이 존재한다.

 

다이옥신의 특성 및 배출허용치

다이옥신류는 분자량이 커 녹는점이 비교적 높고 상온에서는 고체이며 물에 거의 녹지 않고 인류가 발견한 가장 유독한 물질로 알려져 있다. 다이옥신류는 배출원 배출농도가 다른 대기오염물질 농도에 비해 아주 낮은 농도로 배출되나 극미량으로도 인체에 유해한 물질이다. 그러므로 다이옥신류의 분석은 극미량의 농도를 분석해야 하므로 분석과정이 매우 복잡하고 이성질체에 따라 독성의 차이가 커 분석이 매우 어렵고 분석에 소요되는 비용이 매우 높다.

 

다이옥신류의 독성은 월남전에서 정글제거를 위한 제초제로 사용된 Agent Orange(2,4,5- T와 2,4D 혼합물) 제조시 생성된 극미량 불순물인 다이옥신으로 인한 고엽제 피해자에 의해 그 독성이 전세계적으로 관심을 끌기 시작하였으며 최근에는 쓰레기 소각시 방출되기 때문에 사회적인 관심이 되고 있다. 실제로 동물을 대상으로 한 여러 독성실험결과에 따르면 아주 미량으로도 피부질환, 면역 체계 교란 및 간에 대한 독성, 발암, 유전인자 교란에 의한 기형아 출산 등 다양한 피해를 일으키는 것으로 알려져 있다. 그러나 그 독성의 종류나 정도는 동물에 따라 크게 다르다. 개는 쥐보다 더 민감하게 영향을 받으며, 같은 개라도 종류에 따라 독성에 대한 영향을 다르게 나타낸다. 다이옥신의 배출 허용치는 각 나라마다 약간의 차이가 있고 자세한 내용은 다음과 같다(산소환산농도는 12%)이다.

 

1. 유럽배출허용 권고치: 0.1 ng/m³

2. 덴마크 : 250톤/일 이상 5-30 ng/m³, 250톤/일 미만 75 ng/m³

3. 한국

a.1997년 7월 19일 이전에 설치된 시설의 기준　: 2003. 6. 30. 까지 : 0.5 ng-TEO/m³ 2003. 7. 1. 이후 : 0.1 ng-TEO/m³

b.1997년 7월 19일 이후에 설치된 시설의 기준 : 0.1 ng-TEO/m³

다이옥신 배출원

다이옥신은 쓰레기 소각로와 같은 설비가 있는 특정한 지역의 주변에서만 오염 되어 있으리라 생각되어 이러한 발생원만 제어한다면 다이옥신에 관한 오염문제는 해결될 것이라고 생각하고 있다. 그러나 다이옥신은 대기, 토양, 물 등 인간의 생활환경 곳곳에서 발견되고 있으며, 사람이 섭취하는 육류, 우유, 생선, 야채, 과일 등에서도 발견되고 있다. 따라서 현재 다이옥신의 주요 배출원과 환경오염의 기여도에 대하여 명확한 결론을 내리기는 어려운 상황이다.

연구결과에 따르면 인간활동이 미약하던 시절(잘 보전된 토양시료 분석결과)에도 자연에 다이옥신은 분명히 존재하였으며 인간활동이 점차 활발해지면서 그 농도는 증가하였다. 이러한 농도 증가를 유발시키는 다이옥신의 인위적 배출원을 추정해 보면 다음과 같다.

 

1. 연소 및 소각공정 : 가장 흔하게 지적되는 것이 연소와 소각공정이다. 연소공정이라 함은 화석연료의 연소공정이며 여기에는 발전이나 난방을 위한 석탄이나 석유, 나무연료 연소, 자동차연료의 연소 등이 포함되며 폐기물 소각도 중요한 배출원이다. 현재 소각로에서 배출되는 사회적 관심도와 중요성을 고려하여 대개의 경우 종요한 독립적인 배출원으로 취급된다.

 

2. 높은 온도를 수반하는 생성공정 : 금속가공, 펄프제지공정, 구리제련공정 등이다.

a. Cable 피복공정

 

b. 구리제련 공정

 

c. 철광석 야금공정 : 염소는 코크스와 철광석 자체 및 공정에 포함된 금속 함유 물질이다.

 

d. 염화방향족 생산공정 및 농약제조 공정에서의 불순물 : 목재보존제(방충 제), 염화페놀, 제초제, 방부제, 살균제, PCB 등의 생산공정에서 미량의 불순물이 생선된다. 베트남전쟁에서 고엽제인 Agent ORange(2,4,5-T와 2,4-D의 1:1 혼합물) 제조시 생선된 물순물)이 다이옥신이다.

 

e. 목재의 경우 천연목재와 특히 방충제로 처리된 목재의 연소시 발생된다.

 

f. 종이 및 펄프제조 공정 : 펄프의 원료가 되는 목재는 섬유질과 리그닌 수지로 구성되어 있다. 펄프제조공정은 섬유질만 남기고 리그닌을 어떻게 제거하느냐가 가장 중요한데 리그닌은 페놀이 포함되어 있다. 펄프제조공 정의 증해에 의해 얻어진 펄프는 리그닌이 잔류하고 있으며 리그닌의 제 거와 표백을 하기위해 염소, 이산화염소, 활성염소 등에 의해 다단계 표백 이 이루어진다. 다단계 표백과정에서 다이옥신의 전구물질인 클로로페놀과 다이옥신 관련 화합물을 포함한 다양한 유기염소계 화합물이 생성된다.

 

g. 하수슬러지 콤포스트 : 하수슬러지 처리공정에는 병원균을 살균시키기 위해 염소화합물이 사용된다. 따라서 퇴비화과정중에 미생물이 클로로페 놀을 분해 하면서 자연적으로 다이옥신이 생성된다고 알려져 있다.

 

h. 소형소각로의 경우 포장물질 및 기타 폐기물을 노천소각

 

미국에서는 연구결과 주변환경에서 관찰되는 다이옥신의 농도를 유지하기 위해 필요한 연간 배출량은 80kg 정도이나 위에서 언급한 주요 배출원 으로부터의 배출량은 최대 15kg 정도로 추산되고 있다. 즉 우리가 추정할 수 있는 다이옥신의 배출량은 전체 배출량의 약 20% 정도이다. 따라서 아직 알려지지 않은 배출원이 사실이라면 앞에서 열거한 주요 배출원의 중요도는 상대적으로 크게 감소하게 된다.

[폐기물처리기술]쓰레기처리에 따른 다이옥신 문제 2부