2.1. 국내 외 화학물질 관련 지도 서비스 조사 및 비교

상대적 위험도 산정 및 지도화 표현을 위해 화학물질 정보 공개 선진국인 미국, 유럽, 일본 등의 PRTR 제도의 지도 서비스에 대해 시각적 표현 방식과 위험도 산정 방법을 조사 및 비교하였다.

미국환경보호청(EPA; United States Environmental Protection Agency)의 TRI (The Toxics Release Inventory) Explorer 시스템은 현행 국내 PRTR 정보공개시스템이 개발 당시 이를 참조함에 따라 상당히 유사하다. Fact Sheet라는 페이지를 통해 지역별로 제공되며 지도, 그래프와 차트 등 시각적 요소를 활용하여 화학물질 관련 전문지식이 없더라도 쉽게 배출량과 추세를 확인할 수 있다는 차이점이 있다[5].

미국의 EPA의 RSEI (Risk-Screening Environmental Indicators) Result Map은 배출량 자료기반으로 산정한 위험점수를 지도의 형태로 구획･사업장별로 명암을 달리하여 제공한다[6].

일본의 경우, 제품평가기술기반기구에서 제공하는 PRTR 지도를 통해 전국 단위 배출량 기반의 대기 중 화학물질 농도를 시각적으로 쉽게 파악할 수 있다.

유럽연합의 유럽 환경청(EEA; European Environment Agency)의 E-PRTR은 PRTR 자료만을 표현함으로써 단기간에 많은 자료를 지도로 구현하기에 적합하다.

우리나라는 PRTR 정보를 지도를 이용하여 일반에 공개하는 공공서비스가 없다. 민간단체 ‘일과 건강’이 서비스하는 ‘우리 동네 위험지도 2.0’ 애플리케이션에서는 취급량을 기반으로 한 위험지도를 제공하며, 일상생활과 밀접한 화학 안전 정보를 제공한다.

국내･외에서 제공 중인 PRTR제도 관련 지도화 서비스를 분석해보았다. 형태는 서비스별 큰 차이가 없었지만, 표현방식의 차이가 있었다. 표식 방식의 표현은 넓은 지도의 경우 표식이 겹친다는 단점이 있다. 격자별 음영을 달리하여 농도를 표현하는 방식은 각 격자에 대한 위험정보가 필요하다. 마지막으로, 원 형태의 영향범위 표현방식의 경우 정확도 높은 자료를 활용한 수준 높은 모델링이 수반되어야 한다. Table 1은 각 지도화 서비스의 특징을 쉽게 파악할 수 있도록 비교 분석한 것이다.

Table 1.

Comparison of emission-based mapping services.

2.2. 주요 화학물질 위해성 산정 방법 선행제도 조사 및 비교

화학물질 배출･이동량 자료 가공 시 결과의 잘못된 해석을 방지하고, 활용도를 높이기 위해 점수화 및 순위화가 필요하다. 이를 위해 해외의 관련 제도의 위해성 산정기법 및 사용 인자들을 파악 및 활용하였다. 결과적으로, 간결하고 효과적으로 상대적 위험정보를 전달할 수 있는 산정 방법을 개발하였다.

2.3. 배출량 자료의 위험 등급화 방법 개발

PRTR 자료가 나타내는 상대적 위험성을 올바르게 표현하기 위해 선행 개발된 산정 방법을 분석하였다. 이를 통해 위험의 상대적 점수산정 및 순위화에 활용할 수 있는 요소를 선정하였다. 최종적으로 선정된 요소는 배출량, 용량-반응 관계 등 물질 유해성 자료를 기반으로 한 다양한 독성참고치(RFCs, IUR, EPA 노출계수 등), 노출 집단의 구성정보(인구, 나이, 성별 등)이다. 정교한 위험 등급 계산을 위해 필요하다고 판단된 요소는 ‘농도’인데, 실측 혹은 모델링이 수반되어야 하므로 등급산정 요소에서 제외하기로 하였다.

해외 위험지도 및 화학물질 위험도 점수화 방법을 토대로, 화학물질의 개별 위험도 산정에 활용할 요소는 GHS 건강 유해성 항목과 구분, 사고대비물질 여부, 읍면동 단위의 거주 인구수이다. 요소를 활용하여 개발한 상대적 위험점수를 산정하는 계산식은 식 (2)와 같다.

GHS (Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals)제도는 전 세계적인 시스템으로, 화학물질의 유해･위해성의 분류의 형태를 통일한다. 또한, GHS 유해성 항목 분류는 동물 시험 결과와 실제 인체에 대한 역학조사 및 사례연구 등 정확도 높은 자료를 바탕으로 분류하므로, 화학물질의 위험성을 구분하는 요소로 적합하다[11].

위험점수 산정 시 물질의 물리･화학적 특성에 따라 위험도를 반영하는 경우 정확성을 위해 주변 지형 및 입지와 사업장 내 시설의 배치, 방호시설, 관리 수준 등이 함께 고려되어야 한다. 실제로 경기도는 전국에서 배출량이 가장 많은 지자체이다. 물질의 특성과 관련된 위험성에 따른 위험도 차이를 위험점수 산정에 반영하기 위해 사고대비물질^* 지정 여부를 산정식에 활용하였다. 이에 따라 직접적으로 위험도 산정에 반영하기 위해 간소화하여 보수적인 값으로 2를 곱하는 방식으로 적용하였다. 사고대비물질은 국가에서 급성독성, 폭발성 등이 강한 물질을 분류한 것으로서, 이 식에서 가중치를 산정하기 위하여 이용하였다.

모델링 없이 영향범위 내 정확한 인구수를 구하기는 불가능하다. 따라서 읍, 면, 동 단위의 행정구역별 통계조사에 따른 인구수를 산정식 계산 요소로 사용하였다.

2.4. 지도화 대상 선정 및 지도 표현

경기도 지역의 PRTR 자료를 활용한 상대적 위험도 산정 및 지도화하기 위해 대상 물질과 사업장 선정 방법을 결정하였다. 경기도 내에는 수많은 중소 사업장이 있으며, 화학물질의 종류 또한 셀 수 없이 많다. 하지만, 대부분 물질의 취급 및 배출량이 적기 때문에 배출량 조사 결과와 물질 독성정보를 기반으로 상대적 위험성을 고려하여 10가지 물질을 위험 점수화 및 지도화 대상으로 선정하기로 하였다. 일반적으로 국내 PRTR 자료는 각 사업장의 보고 후 조사연도로부터 2년 뒤에 공개된다. 연구가 진행된 시점에서 접근할 수 있는 최신 데이터인 2016년 PRTR 조사 결과를 활용하였다.

대상 사업장 선정은 사업장별 대상물질의 총배출량 합계를 구하여 경기도 내 상위 100개의 사업장을 선별하였다. 각 사업장 주변 인구수는 읍, 면, 동 행정구역별 인구수를 활용하였다. 자료는 가장 최근의 통계자료인 2019년 10월 행정안전부 주민등록 인구통계 자료를 사용하였다. 추후 더 넓은 범위의 지도에도 적용할 수 있도록 20,000명 간격으로 1~5의 점수를 부여하였다.

대상 물질 선정은 도내 배출량 20위 내의 물질 중 알려진 배출량, 배출 사업장 수, 물질의 유해성과 사회적 관심, 관련 규제 기준의 존재 여부, 일부 사업장을 대상으로 시행 중인 부지경계선 밖 모니터링 사업과의 연계 및 발전 가능성 등을 종합해 선정한 것을 Table 2에 나타냈다[12]. 대상 사업장의 경우 선정된 10가지 물질에 대해 배출량이 높은 사업장들을 살펴보고 종합하여 대상 사업장을 선정하였다. 각 대상 물질 및 사업장 선정 후에는 앞서 개발한 산정식을 이용하여 상대적 위험점수를 계산하며, 이를 등급화하였다. 지리정보 시스템(GIS; Geographic Information System)과 연계하여 지도의 형태로 표시하였다.

Table 2.

The top 20 emissions substances in Gyeonggi Province.

지도화를 위해 국내･외 선행 사례들을 참고하여 연구에 가장 적합한 방식으로 지도에 구현하였다. 지도화 프로그램으로는 QGIS 2.18.20을 사용하였다. 대상 사업장이 위치한 행정구역은 투명도를 준 음영으로 알아보기 쉽게 표시하였다. 또한, 외곽선의 색상을 조정하여 서로 다른 등급의 객체 간 시각적 구분이 조금 더 명확하도록 구현하였다. 사업장이 위치한 좌표상에 점수 결과에 따른 점 형태의 객체를 위치시키는 방식으로 정보를 표현하였다.

등급별 사업장의 지도상 표기에 대해 점 객체의 색상은 산업안전보건법 시행규칙상의 ‘안전보건표지의 색채, 색도 기준 및 용도’에 따라 금지 및 경고를 나타내는 ‘빨강’과 ‘노랑’을 밝기와 명암을 조정한 후 총 6단계의 등급체계에 활용하였다. 등급체계에 적용된 위험점수 분포와 색상 결과는 Table 3에 나타내었다.

Table 3.

Rating system by risk score for mapping.

2.5. 총 GHS 환산 점수산정

배출량 자료의 위험 등급화 방법 개발과 지도화 대상 선정 및 지도 표현과정을 통해 최종적으로 위험의 상대적 점수산정 및 순위화에 활용할 수 있다고 판단된 요소는 배출량, 용량-반응 관계 등 물질 유해성 자료를 기반으로 한 다양한 독성참고치, 노출 집단의 구성정보 등이다. 점수화 및 순위화 대상 물질 선정에 있어 가장 핵심이 되는 요소는 ‘배출량’이다. 2016년 PRTR 보고서와 정보공개 시스템에서 2016년 배출･이동량 자료의 경기도 내 상위 20위 물질목록을 면밀히 확인하였다. 또한, 각 물질의 배출 업체 수, 배출량, 물질의 알려진 유해성 등을 분석 및 고려하여 대상 물질을 선정하였으며, 11월 29일부터 시행되는 배출 저감 대상 물질 일부를 포함하였다. 전국 단위의 물질 배출량 순위와 중첩되는 고순위 물질들을 선정함으로써, 추후 전국 단위의 확대된 위험지도를 작성하더라도 대표성을 갖도록 대상을 선정하였다. 다만 물질 선정 중 점수화에 필요한 GHS 건강 유해성 분류가 없거나, 배출 사업장 수가 5개 미만으로 위험도 산정에 있어 대표성을 띠지 않는 물질은 제외하였다.

총 GHS 환산 점수를 산정한 방법은 다음과 같다. GHS 건강 유해성 구분을 산정식에 사용하기 위해 각 항목에 점수를 부여하여 환산하였다. 각 구분이 의미하는 바에 대한 유해･위험 문구를 살펴보면 큰 숫자에서 낮은 숫자로 갈수록 그 상대적 유해성이 큰 것은 동일하다. 하지만, 그 유해성에 대한 정도는 각 항목 간 차이를 보인다. 특히, 발암성, 생식독성, 생식세포 변이원성 물질의 경우 CMR 물질로 지정되어 중점적으로 관리되고 있을 정도로 그 위험성이 높은 물질이라 판단된다. 따라서 GHS 구분을 계산에 사용하기 위해 항목별 점수를 부여할 때, 다른 물질에 비해 그 유해성에 있어 2배 더 큰 점수를 부여해야 한다고 판단하였다. 각 물질에 따른 GHS 건강 유해성 분류의 환산 점수를 모두 더하여 총 GHS 환산 점수를 산정한 것을 Table 4에 나타냈다.

Table 4.

GHS conversion score.

3.1. 총 GHS 환산 점수산정 결과

최종적으로 선정된 10개 물질과 각 물질에 대한 총 GHS 환산 점수산정은 Table 5와 같다.

Table 5.

Hazard scores for the 10 selected substances.

각 인자를 상대적 위험점수 산정식에 적용한 최종 결과는 Table 6과 같다.

Table 6.

Relative risk scores for total emissions.

위험도 산정방식에서 배출량은 별도의 등급화를 거치지 않고 물질 자체의 위험성과 인구의 곱의 방식으로 계산했다. 최종 산정 점수를 살펴보면 배출량이 높은 사업장이 위험점수가 높은 경우도 많았지만, 배출물질의 위험성과 지역 인구수에 따라 위험점수가 크게 높은 사업장도 적지 않음을 확인할 수 있었다. 산정식을 통해 구한 점수는 상대적 위험의 순위화를 위한 점수로, 실제 위험도의 차이를 나타내는 것이 아님을 유의하여야 한다.

3.2. 위험지도 작성 결과

산정된 상대적 위험점수를 지도화하기 위해 등급화가 필요함에 따라, 전체 대상 사업장의 위험점수를 살펴보았다. 점수가 가장 높은 사업장과 낮은 사업장의 차이는 매우 큰 것으로 나타났다. 또, 사업장 점수분포를 보면 전체적으로 점수 구간별 사업장 수가 고르지 않음을 확인할 수 있었다. 해외 선행 사례와 산정한 위험점수 분포를 고려하여 총 6단계의 등급을 부여하였다.

지도화한 자료는 스크롤링을 통해 1:2,000,000에서 1:1,000까지 범위의 축척을 제공하며, 1:25,000의 축척에서 가장 보기 좋게 제작되었다. 또, 객체별 사업장명, 주소, 배출물질, 총배 출량, 산정된 위험점수 등의 고유 자료를 내장하고 있어 확장을 통해 사업장 정보에 대한 라벨을 노출 시키거나 조건부 검색이 가능하도록 작업한 결과는 Fig. 1과 같다.

Fig. 1.

Map of risk scores across all regions of Gyeonggi Province.

작성된 위험지도를 살펴보면 도내 배출량 상위 사업장의 분포가 산업단지에 집중되어있다. 특히 안산의 반월･시화 국가 산업단지의 경우 업체 수와 밀집도, 위험점수 등이 가장 높다는 것을 한눈에 확인할 수 있었으며 안산, 시흥, 화성, 평택 등 서해안을 따라 위험점수가 높은 사업장들이 대부분 분포해 있다는 점도 확인할 수 있었다. 이를 활용하여 도내 화학물질 배출 사업장 관리 시 우선순위를 고려할 수 있으며, 도민들이 자신들이 거주지역의 화학물질 위험도를 이해하여 사업장의 자발적인 배출 저감을 유도할 수 있다고 판단된다.