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제주특별자치도보건환경연구원보 제17권

Report of JIHE. Vol 17:68～98

골 코스 그린에서 유기인계 살충제 ethoprophos,

fenitrothion, chlorpyrifos의 잔류성과 거동

김수미, 양철신, 익 , 김길성, *오상실,

**허목

제주특별자치도보건환경연구원 환경평가과, * 기보 과,

**제주 학교 환경공학과

Persistence and Behavior of Organophosphate

Insecticides, Ethoprophos, Fenitrothion, Chlorpyrifos

Applied on Golf Course Putting Green

Kim S.M., C.S. Yang, I.H. Hyum, K.S. Kim, *S.S. Oh and **M. Huh

Division of Environmental Assessment

*Division of Air Conservation, **Cheju National University

Jeju Special Self-Governing Provincial Institute of Health and Environment, Jeju,

Korea, 690-815, Tel (064) 712-4002, FAX (064) 744-7664, email: neaboksumi@daum.net.

Abstract

Study on pesticide fate in turf ecosystems is important to better understan

d the potential impact of pesticide use on the environment and human health. T

herefore, this study was conducted to evaluate the environmental fate of three

commonly used organophosphate insecticides, ethoprophos (O-ethyl-S,S- dipropyl

-phosphorodithioate), fenitrothion(O,O-dimethyl O-4-nitro-m- tolylphosphoro- thioate),

and chlorpyrifos (O,O-diethyl-O-3,5,6-trichloro-2-pyridylphosphorothioate) in a

creeping bentgrass (Penncross) putting green under customary field managemen

t practices at the turf research lysimeter facility made with USGA specification

s during 2005. Clipping removal and soil residues of the insecticides were quant

ified and leaching loss was monitored using lysimeters installed in putting gree

n plots.

1. During the experiment, rain depth was 276.1mm and the leached depth,

including irrigation through surface profiles was 77.5mm, which was 28% of

rain depth. So no run-off was observed.

2. The dissipation half-lifes for ethoprophos, fenitrothion and chlorpyrifos

in putting green were 6.8, 4.7, and 15.4 days, respectively. The persistence,

period of reducing below the minimum detection limit(MDL) were 12, 10, and

30 days for removed clippings and 28, 22, and 64 days for green surface soil,

each of which was twice and four times longer than soil half-life.

3. The maximum concentration of insecticides detected in leachate sampled

from the reservoirs installed under 70 centimeters from the surface were less

than 21.0ppb, 1.6ppb, and 0.18ppb for ethoprophos, fenitrothion and chlorpyrifos,

respectively. This leaching trend was proportional to the water solubility(780, 30

and 0.3mg/L) and exponentially proportional to groundwater ubiquity score(GUS

1.8, 1.0 and 0.5).

4. Of applied mass, grass clipping removal and leaching loss accumulated

to 0.1～0.47% and 0.002～0.109%, respectively. It suggested that the potential

impact of insecticides applied on putting green on the surface run-off or ground

water contamination be minimal or below 0.7% of the applied mass.

Key words : insecticide, lysimeter, leaching loss, putting green, application

rate, ethoprophos, fenitrothion, chlorpyrifos, grass clipping

removal

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서 론

골 장에서 잔디를 리하기 해 살포된 농약은 병해충 방제 외에 휘발, 토

양층 잔류, 빗물에 의한 유실 는 지하수층 유입 등을 통해 환경에 향을 수

있다. 특히 골 코스의 표면은 취층(thatch)과 잔디뿌리층 등 유기물층이 형성되

어 있어 살포농약의 상당부분을 흡착하는 것으로 보고되어 있다(Branham, 1995;

Smith, 1995; Swancar, 1996; Gardner와 Branham, 2001; Wu 등, 2002).

살포 기에 표층에 잔류하는 농약은 골 코스의 기후조건에 따라 다르지만

13%까지 휘발되는 것으로 보고되고 있으며(Cooper 등, 1990; Murphy 등, 1996),

이 게 휘발되는 성분은 골 장을 이용하는 사람들에게 호흡 는 피부 을 통

해서 직 으로 향을 수 있다(Putnam과 Clark, 2004).

반면, 휘발되지 않고 잔류하는 성분 일부는 그린에서 볼이 굴러가는 스피

드를 일정하게 유지하기 해 잘라내는 지물에 의해 제거되거나, 햇빛에 의해 분

해되며, 는 표면을 흐르는 강수 개용수에 의해 유실될 수 있다. 표면에 잔

류하는 성분은 토양입자에 흡착과 탈착 과정을 거치면서 토양공극을 통과하는 물

과 함께 이동하게 되며, 이동 산화와 환원, 미생물에 의한 분해가 일어난다. 이

러한 과정 에 분해되지 않고 지하수층에 유입되었을 때 농약에 의한 지하수오염

이라고 하며, 지하수오염 잠재성은 농약과 토양의 상호 친화성에 의해 결정되는 흡

착능과 이동 분해되지 않고 남아있는 잔류성에 의해 평가된다(Jury 등, 1987;

Gustafson, 1989; Cohen 등, 1990; 오 등, 2002).

골 장 표면이 취층과 잔디 뿌리층, 잔디가 자라는데 필요한 양분을 장할

수 있는 혼합토층으로 형성되어 있는 것과는 반 로, 그 하부는 배수가 잘 되는 모

래층과 배수시설로 되어 있기 때문에(Miller 등, 1999) 상토층을 통과한 물에 녹아

있는 농약성분은 수평 으로 이동하여 류조로 유입되거나 는 수평이동 틈

새 는 연약한 지반을 따라 지하수층으로 유입될 가능성이 있다(오 등, 2002).

따라서 골 코스 표면에 살포된 농약은 표토층을 통과하면, 미생물이 서식하

기에 불리하기 때문에 분해속도가 감소하거나 정지하게 되며(Jury 등, 1987), 흡착

여과능이 떨어지기 때문에 골 장 표토층을 심으로 표면에서 지작업에 의한

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제거율, 표토층에서의 잔류성, 토양층을 통과하는 물(용탈액)에 의한 제거율 등 살

포 농약의 거동을 분석하는 일은 골 장 환경에서 살포농약이 수계(water system)

로의 유입잠재성을 측하는데 유용한 자료가 될 수 있다.

Murphy 등(1996)과 Cooper 등(1990)은 휘발되는 부분은 살포지역에서 농약

소실의 주요 경로로서 살포 농약의 12%에 이르는 것으로 보고하 다. 한 Cisar

와 Snyder(1996)는 지물, 취층, 토양층, 용탈액 유기인계 4종 농약의 거동

연구에서 지물과 용탈액에 의한 제거율은 각각 1%와 0.1%미만으로 보고하 다.

특히 지물에 의한 제거율은 입제로 살포되었을 때 chlorpyrifos는 8%, fonofos는

1.2%까지 검출되었다고 보고하여 지작업이 활발하게 이루어지는 퍼 그린에서의

입제사용은 지물 잔류량을 높이는 요인임을 시사하 다.

골 장 환경에서 ethoprophos, fenitrothion, chlorpyrifos 등은 살충제로서 서

로 다른 물리 특성 때문에 상호 체품목이라기 보다는 해충의 서식지별로 다르

게 사용되는 성분이다. 특히 chlorpyrifos는 용해도가 낮기 때문에 잔디 잎에 서식

하는 해충, fenitrothion은 취층을 비롯한 표층에 서식하는 해충, ethoprophos는

용해도가 높아서 뿌리층까지 침투가 가능하기 때문에 뿌리층에 서식하는 해충을

방제하는 데 사용된다(Potter, 1998; 농약사용지침서, 2005).

유기인계 농약의 독성작용으로 아세틸콜린에스터라제(AChE)를 해하는 작

용 때문에 AChE를 갖고 있는 생물에는 무차별 으로 독성을 나타내는 농약임에도

불구하고(농약의 생화학과 사용법, 1993; 오 등, 2001), 살포 후 휘발, 잔디와 물에

의한 제거율, 토양에서의 잔류성 등 살포 후 골 장 환경에서 거동에 한 연구는

거의 없는 상태이다.

그 동안 거동연구의 장소로는 퍼 그린이 주를 이루고 있다(Snyder와 Cisar,

1995; Gardner 등, 2000; Gardner와 Branham, 2001; Wu 등, 2002). 그 이유 하

나는 골 코스 에서도 퍼 그린은 116kg a.i./ha의 농약이 사용되며, 이것은 훼어

웨이와 라 지역에서 10kg a.i./ha이하 인 것을 고려하면 10배 이상 많이 사용되고

있기 때문이다(오 등, 2001b). 따라서 사용농약의 수계 유입잠재성을 측하기

해서는 단 면 당 사용량이 가장 높은 퍼 그린을 심으로 연구하는 것이 효과

이다.

따라서 본 연구는 유기인계 살충제인 ethoprophos, fenitrothion, chlorpyrifos

- 72 -

를 퍼 그린에 살포 후 1) 표층에서의 반감기와 잔류기간을 측정하고, 2) 퍼 그린

의 정상 리를 해 그린모아로 지되는 부분에 의한 농약제거율, 3) 그린 표토층

을 통과하는 용탈액에 의한 제거율을 분석하여 주변 수계로의 유입잠재성을 평가

하 다.

재료 방법

1. 시험포의 제작과 시험시작

시험포는 Fig. 1과 같이 4m☓2m의 크기로 제작된 20개의 라이시메타 모형

1개를 사용하 으며, 토양층은 USGA 시방서에 해서 충진하여 2005년 5월에 제

작된 것을 사용하 다. 표면에는 벤트그라스(Penning cross)가 식재되어 활착된 것

을 확인 한 후 9월부터 시험을 시작하 다.

Fig. 1. Schematic golf course green constructed under USGA specifications

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2. 농약의 선정

살포농약은 유기인계 농약인 ethoprophos, fenitrothion, chlorpyrifos 등 3종을

선정하 으며, 그 농약의 특성은 Table 1와 같다. 유기인계 농약은 신경독성 농약

으로서 신경계를 가지고 있는 생물에 작용하여 AChE(아세틸콜린에스터라아제)를

해하는 작용을 하는 특성이 있다. 따라서 AChE를 갖고 있는 생물은 해충뿐만

아니라 사람에 한 독성도 크기 때문에 선정하 다. 한 물용해도, 반감기 흡

착특성에 있어서 큰 차이를 보이므로 이런 물리 특성의 차이가 골 장 환경에서

나타나는 이동 분포특성을 분석하고자 하 다.

Table 1. Physical properties of organophosphate insecticides, ethoprophos,

fenitrothion and chlorpyrifos

Properties ethoprophos fenitrothion chlorpyrifos

molecular weight 242.3 277.2 350.6

water solubility(mg/L) 750 30 0.3

vapor pressure(mPa) 46.7 18.0 2.5

†Koc(㎖/g) 70 332 3861

‡ADI(mg/kg,b.w) 0.0003 0.003 0.01

¶HAL(mg/L) 0.02

Soil half-life(days) 87 12 97

†Koc : Pesticide adsorption coefficient normalized on organic carbon fractions

‡ADI : Acceptable daily intake, ¶ HAL : Health advisory level

- 74 -

a) ethoprophos

b) fenitrothion

c) chlorpyrifos

Fig. 2. Structural formula of organophosphate insecticides, a) ethoprophos, b)

fenitrothion and c) chlorpyrifos

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3. 단 면 당 농약 살포량

시험농약 살포는 라이시메타가 설치되어 있는 곳을 심으로 8㎡구획을 농약

사용지침서(농약공업 회, 2005)에 해서 Table 2와 같이 3개의 농약을 살포하

다. ethoprophos(상품명; 모캪)는 손으로 흩뿌려서 살포하 으며, 나머지

fenitrothion(상품명; 스미치온)과 chlorpyrifos(상품명; 더스반)는 분무기(backpack

sprayer)에 유제 20㎖와 수화제 20g을 각각 놓고 물을 20L 넣어 혼합한 후 동시에

살포하 다. 살포 후 휘발에 의한 손실을 최소화 하기 해서 5mm를 수하 다

(Potter, 1998).

Table 2. Pesticide rates applied to the lysimeters

Pesticide Content(%)

Addition to 20L water

Application rate

kg/ha mg/8㎡

ethoprophos 5 240g 3.0 2400

fenitrothion 50 20㎖ 5.0 4000

chlorpyrifos 20 20g 2.0 1600

*Pesticide using manual, 2002

4. 시료의 채취 분석

1) 잔디 토양

잔디 시료는 그린 잔디 리용 취기(그린모아)를 이용하여 경기하는데 요구

되는 높이(보통 3～4 mm)로 리하기 해 잘라낸 부분 약 500g을

polyethylene zipper bag에 채취하여 냉장보 하면서 분석하 다. 토양시료는 잔디

용 grass plot sampler(Eijkelkamp)로 10개 지 을 채취한 후 polyethylene zipper

bag에 보 하여 실험실로 운반하여 냉장 보 하 으며, 채취 후 보 기간은 3일을

넘지 않도록 처리하 다.

2) 용출액

농약의 살포 후 채집병에 모인 물은 매일 확인하여 100㎖ 이상이 되었을 때

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채취하 으며, 채수량은 라이시메타의 면 8㎡로 나 어 용탈액의 깊이로 나타내

었다. 2005년 9월 22일 살포 후 70일간 채수 모니터 되었다.

5. 농약성분의 분석

1) 잔디 토양시료

채취된 잔디시료는 미세한 크기로 단된 채 채집되므로 더 이상 분쇄하지

않고 채취된 시료 10g을 삼각 라스크에 취했으며, 토양시료는 채취된 시료

부를 믹서에 넣어 균질화한 후 50g을 취하여 삼각 라스크에 넣었다. 여기에

actone : ethylacetate : water = 2 : 2 :1의 비율로 혼합액을 만든 용출액 50㎖를 넣어

2시간 진탕하 으며, 추출된 여액은 무수황산나트륨을 넣은 다음 여과하고, 다시

혼합액 50㎖를 가하여 세척 후 무수황산나트륨 층을 통과하여 여과하 다. 여액은

Laabs 등(1999)의 제시한 방법에 의해 정제 후 2uL를 GC-TSD(Varian 3800,

USA)에 주입하여 정량하 다(Fig. 3). 이 때 ethoprophos, fenitrothion,

chlorpyrifos의 회수율과 표 편차 검출한계는 Table 3과 같다.

Table 3. Accuracy of pesticide analytical results for soil and grass samples

Ethoprophos Fenitrothion Chlorpyrifos

Recovery(%)

‡Stdev

†MDL

Recovery(%) Stdev MDL

Recovery(%) Stdev MDL

Soil

(mg/kg)116.1 0.005 0.016 78.2 0.001 0.003 75.2 0.006 0.017

Grass

(mg/kg)137.6 0.026 0.081 67.9 0.005 0.016 82.9 0.006 0.017

†MDL : Minimum detection limit,

‡Stdev : Standard deviation

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Soil 50g, Lawn 10g

Acetone : Ethylacetate : water = 2 : 2 : 1 Mix 50 ㎖

Shaking for 2hrs

Extracting

Filtrate

Anhy. Na2SO4

Concentration to near

dryness in rotary

evaporator

Cleanup with SPE

Vial 2 ㎖

Determination(GC/TSD)

Fig. 3. Flow chart of pesticide analysis for soil and lawn using a gas

chromatography equipped with thermionic selectivity detector

2) 용출액

용출액의 분석은 GC/MS(Varian 4000, USA)를 이용하여 HS-SPME법으로

Sakamoto와 Tsutsumi(2003)가 제안한 법으로 분석하 다(Fig. 4). 이 때 ethopro

-phos, fenitrothion, chlorpyrifos의 회수율은 94.3, 75.8, 78.3 표 편차는 각각

0.159, 0.063, 0.032이었으며, 검출한계는 0.5ppb, 0.2ppb, 0.1ppb를 나타내었다.

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Leachate 16 ㎖

Anhy. Na2SO4 4g

Combi PAL-SPME

(Solid Phase Microextration)

Determination(GC/MS)

Agitator Temp. : 40℃

Pre incubation time : 2 min

Extraction time : 30 min

Desorb time : 10 min

Fig. 4. Flow chart of pesticide analysis for leachate using a mass

spectrometor equipped with Combi Pal, automated HS-SPME

system

3) 정확도 분석

잔디 10g, 토양 50g을 취하여 표 액 500ppm 용액을 10, 20, 30, 50uL를 스

이크 한 후 시험법(Fig. 3)에 의해 분석하고 용매에 희석한 것과 분석값을 비교하

여 회수율을 측정하 으며, 가장 낮은 농도의 표 액을 3회 분석 후 얻은 값에 표

편차를 구하고 3.14(99% 자유도값)를 곱하여 최소검출한계로 정하 다.

4) 검량선

ehtoprophos, fenitrothion, chlorpyrifos 각각 0, 1, 2, 4, 8 mg/L를 GC-TSD로

분석 후 Fig. 5 Fig. 6와 같이 검량선을 작성하 으며, 각각의 크로마토그램은

Fig. 7과 같다.

- 79 -

y = 5E-05x - 0.2454R2 = 0.9969

y = 2E-05x - 0.0715R2 = 0.9991

y = 2E-05x - 0.139R2 = 0.9976

0

2

4

6

8

10

0 100000 200000 300000 400000

peak area(Au)

Con

cent

ratio

n(m

g

ethoprophos

fenitrothion

chlorpyrifos

Fig. 5. Calibration curves of ehtoprophos, fenitrothion and chlorpyrifos

for soil and lawn

Fig. 6. Calibration curves of ehtoprophos, fenitrothion and chlorpyrifos for leachate

y = 0.0004x + 0.286R2 = 0.9974

y = 0.0055x + 1.9237R2 = 0.9971

y = 0.015x - 3.3594R2 = 0.9859

0

20

40

60

80

100

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

peak area(Au)

Con

cent

ratio

n(ug

ethoprophoschlorpyrifosfenitrothion

- 80 -

Fig. 7. Chromatograms of pesticide analysis for the samples of lawn,

soil and leachate

b) Soil

c) Leachate

a) Grass

- 81 -

5) 시험용액의 등

시험에 사용한 ethoprophos, fenitrothion, chlorpyrifos의 농약표 액은 Chem

Service 사의 제품을 사용하 으며, 각각의 함량은 97.1%, 98.5%, 99.2%의 것을 사

용하 다. 추출 정제에 사용한 용액은 dichloromethane, hexane, ethylacetate로

서 잔류농약분석용을 사용하 다.

6) 강우량 투수계수 측정

강우시 골 코스 표면 유출특성을 분석하기 해 포화투수계수를 측정하 는

데(김 등, 2004), 23～76.4 cm / hr(평균 56cm/hr)로서 USGA 시방서의 기 인 39cm

/ hr보다 높은 값을 나타내었다.

7) 표층잔류특성

시험 상 농약을 개별 으로 살포 후 시료를 채취하여 기농도를 측정하고,

기농도를 기 으로 경과일수 별로 감소하는 속도를 측정하 으며, 기농도의

50%가 잔류하는데 걸린 일수를 반감기로 하 다. 한 검출농도가 검출한계 미만

으로 감소하는데 걸린 일수를 잔류기간으로 하 다.

6. 농약 제거율 분석

1) 지물에 의한 농약제거율

그린모아(Green mower)로 채취된 지물을 울로 무게를 달아서 평균하여

계산하 으며, 0.024kg/㎡의 값을 나타내었다. 지물량에 의한 농약의 제거율은 다

음과 같은 식에 의하여 계산되었다. 제거율 곡선을 그려서 평형에 도달한 값을

그 농약의 시험포에서 지물에 의한 제거율로 평가하 다.

GCF(%) = (C ☓ Y ☓ A / P)☓100 ·······························································식1)

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GCF : 지물량 제거율(%)

C : 지물 농약잔류농도 계산 mg/kg

Y : 지물발생량(0.024kg/㎡)

A : 면 (4m☓2m=8㎡)

P : 시험포살포량(mg)

2) 용탈에 의한 농약제거율

골 코스 하부에 매설된 유공 을 통하여 채집된 용탈액 농약성분을 분석

하고 식 2)에 의하여 계산하 으며, 살포 후 경과일수별 용출량의 곡선을 그려

서 살포량 용탈액에 의한 농약의 제거율을 구하 다.

LF = (C ☓ V / P) ☓ 100 ·················································································식2)

LF : Leaching loss(%)

C : 유공 채수액 잔류농도(ug/L)

V : 채수량(L)

P : 살포량

결과 고찰

1. 유출특성 분석

시험포를 제작하여 4개월이 지난 후 골 코스 표면에서 Guelph permeameter

를 이용해서 포화투수속도를 분석한 결과는 23㎝/hr～76.4㎝/hr의 범 를 나타내었

으며, 평균은 50㎝/hr를 나타내었다.

Fig. 8와 Fig. 9는 각각 시험기간 강수량과 채수량을 나타낸 것으로서 같

은 경향을 보 다. 강수량은 시험포에 설치된 간이 강수량계로 측정한 결과로서 시

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험기간 체 으로는 80mm 이하의 강우분포를 나타내었다. 그 40mm 이상

의 강우량을 보인 횟수는 3회이었으나, 나머지는 30mm 이하를 나타내었다.

Fig. 8의 강수량을 모두 합했을 때, 시험기간 강수량 276.1mm이었으나,

수량을 포함하여 채수된 깊이는 77.5mm로서 강수량의 28%에 해당되었으며, 라이

시메타 8㎡당 620L이었다. 이러한 용탈속도는 에서 언 한 포화투수속도의 평균

값이 50cm/hr인 것과 제주도의 강수량 지하수 충진율 43%(제주도, 1997)인 것

을 고려하면 증발산량이 높게 일어난 데서 기인하는 것으로 평가 된다

해충을 방제하기 해 살포된 농약은 표층에 잔류하는 동안 강수량 는 강

우강도가 포화투수속도보다 클 때, 표면을 흐르는 유거수(run-off, or over flow)에

의해 씻겨서 유출될 수 있다. 하지만 포화투수속도, 강수량, 채수깊이 등을 고려했

을 때, 강수량이 포화투수속도를 과하지 않았으므로 강우에 의한 표면유출은 없

었던 것으로 찰되었다.

- 84 -

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80

Days after treatment

Rai

n de

pth(

m

Fig. 8. Rain depth during the experiment periods(2005. 9. 22 ～ 11. 30)

0

4

8

12

16

20

0 20 40 60 80

Days after treatment

Leac

hed

dept

h(m

Fig. 9. Depth of leachate during the experiments, in which the depth was

derived from dividing leaching volume by lysimeter area(8㎡)

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2. 그린 표층 농약잔류특성

1) 그린 표층 거동 특성

농약을 살포 후 표층에서의 잔류농도를 분석할 때, 회귀분석에 의해서 1차식

이 용될 경우 분해, 휘발, 용탈, 분해 식물체 사작용 등에 의해서 분해

되는 것으로 해석한다(Wu 등, 2002). 그린 표면에 살포된 살충제 ethoprophos,

fenitrothion, chlorpyrifos의 분해는 1차 분해속도식에 가장 합한 형태로 나타났

다. 합성은 R2값을 기 으로 할 때, chlorpyrifos> fenitrothion> ethoprophos의

순이었다.

농약별로 그 차이를 달리하는 이유는 살충제의 증기압과 용해도와 같은 개별

인 값보다는 증기압과 용해도의 비에 의해서 산출된 헨리상수의 크기(Table 7)

와 일치하는 것으로 보아 주로 골 장 표층의 휘발조건에 의해서 크게 향을 받

는 것으로 추정된다.

Table 4. Vapour pressure and Henry's constant

ethoprophos fenitrothion chlorpyrifos

Vapour

pressure(mmHg)4.7 × 10-4(25℃) 2.14 × 10-4(25℃) 4.2 × 10-5(25℃)

Henry's constant

(Pa m3/mol)

3.14 × 10-2

1.88 × 10-2

2.55 × 10-1

이러한 경향은 chlorpyrifos는 수용성이 낮아 표층에 흡착되는 경향이 다른

농약에 비해 상 으로 크고, 증기압도 3개의 농약 가장 낮기 때문에 표층의

환경조건 향을 게 받는 것으로 생각되었다. 반면 ethoprophos는 chlorpyrifos에

비해 증기압도 크고 수용성도 크지만 증기압은 10배인 반면, 수용성은 1000배의 차

가 있기 때문에 수용성에 한 증기압의 비로서 나타내는 헨리상수의 크기는

chlorpyrifos가 가장 크고, ethoprophos가 가장 작은 값을 나타낸다.

한 Watanabe(1993)는 토양표면에 살포된 농약의 휘발성은 증기압 헨리

상수와 양의 상 계를 나타내는 반면, 물용해도 토양흡착상수와는 역의 상

- 86 -

성이 있다는 결과 등을 고려할 때, 골 장과 같은 야외 포장에 살포된 농약은 표층

에 잔류하는 기에 휘발에 의한 향이 크기 때문인 것으로 단된다.

따라서 골 장 환경에서 농약의 헨리상수는 거동을 평가하는 요한 자료가

될 수 있는 것으로 생각되었다.

2) 그린 표층 반감기와 잔류기간

Fig. 10에 제시된 직선의 식 값을 이용하여 ln y=-0.6903일 때의 x값인 반감

기는 chlorpyrifos, ethoprophos, fenitrothion의 순으로 각각 15.4일, 6.8일, 4.7일로

계산되었다.

이러한 값은 Wauchope 등(1992)과 Vogue 등(1994)이 사용하고 있는 97일,

80일, 14일 등은 지하수오염 잠재성을 평가하기 해서 사용되는 장에서 측정된

토양 반감기로서 본 연구의 결과는 이들 값과 비교하면 3배 이상 차이를 보이

는 것으로 살포된 표층의 환경조건, 잔디 종류, 토양수분, 리형태, 토양온도 등에

의해서 향을 많이 받고 있음을 시사하 다(Horst 등, 1996).

골 장 환경에서의 살포 농약의 잔류성에 한 연구는 아직 미흡한 상태이며,

실내 시험결과를 이용하여 장에서의 환경 향을 측하는데 활용되고 있다. Wu

등(2002)은 chlorpyrifos에 해서 실내·외 실험결과를 비교한 결과 온도차에 의한

잔류성의 차이가 큼을 보고하 는데, 실내 온도 15℃와 비교할 때 37℃에서는 4배

나 더 빨리 분해되었음을 보고하 다.

한 토양 표층에서 grass plot sampler로 채취한 시료 농약이 검출한계

미만으로 감소하는 데 걸린 기간 즉 잔류기간은 각각 chlorpyrifos, ethoprophos,

fenitrothion의 순으로(Fig. 10). 64일, 28일, 22일을 나타내었다. 이것은 표층 5cm에

잔류하는 것으로서 반감기에 비해서 4배 이상의 기간이 소요되었다. 이것은 살포

기에는 휘발과 분해, 미생물분해, 지물에 의한 제거 등에 의해서 제거속도가

빠르지만 표층 하부로 내려갈수록 제거 분해되는 속도가 감소하는 것을 의미한

다.

따라서 제주도내 지역별 기후 특성의 차이와 골 장에서 농약의 사용시기

가 5월～9월에 주로 이루어지는 것을 감안하면, 골 장의 치한 지역, 살포시기와

기후조건에 따라 반감기와 잔류성은 차이를 보일 것으로 추정되었다.

- 87 -

Ethoprophos

y = -0.1655x + 0.432R2 = 0.9702

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 10 20 30 40 50 60 70

Days After Treatment

Ln(C

/Co

Fenitrothiony = -0.1937x + 0.2093

R2 = 0.9768

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 10 20 30 40 50 60 70

Days After Treatment

Ln(C

/Co

Chlorpyrifos

y = -0.0554x + 0.1621R2 = 0.9849

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 10 20 30 40 50 60 70

Days After Treatment

Ln(C

/Co

Fig. 10. Dissipation of organophosphate insecticides, ethoprophos, fenitrothion

and chlorpyrifos in the putting green surface

- 88 -

3. 골 코스 환경에서 농약의 용탈

골 코스 70cm 하부에 설치된 용탈액 채수조에서 용탈액량과 농약농도는 농

약 살포 후 70일간 모니터 되었으며, 살포 후 7일 까지는 표층과 지물에서 농

약이 검출된 것과는 달리 용탈액에서는 농약성분이 검출되지 않았다. 기 검출된

시기는 농약살포 후 잔디 리용으로 수된 물에 의한 용탈액에서는 검출되지 않

았으나, ethoprophos와 chlorpyrifos는 1주일 후 내린 빗물에 의해 검출되기 시작하

으며, 이들 농약과는 달리 fenitrothion은 살포 후 2주일 후부터 검출되어 헨리상

수가 큰 것chlorpyrifos와 ethoprophos가 헨리상수가 작은 fenitrothion보다 빨리 용

탈되는 특성을 보 다. 이것은 토양표층의 온도에 의해 공극사이에 증기상태로 잔

류하는 성분이 빗물에 의해 이동되었기 때문에 흡착성과는 무 하게 용탈액에서

검출되는 것으로 사료되었다. 이러한 경향은 오 등(2001a)의 보고와 유사하 다.

용탈액 검출된 살충제의 최고농도는 ethoprophos, fenitrothion,

chlorpyrifos의 순으로 각각 21ppb, 1.6ppb, 0.18ppb이하로 검출되었다. 이는 Fig. 12

와 같이 각각의 농약의 물용해도와는 직선 으로, 농약의 지하수 검출가능성 지

수인 GUS와는 지수함수 으로 비례하는 경향을 나타냄으로써 농약의 물용해도가

이동성에 가장 큰 향을 주는 것으로 단되었다. 한 Wu 등(2002)은 이러한 경

향을 용해도와 분해속도의 차이에 기인하는 것으로 분석하 지만 본 연구의 결과

는 chlorpyrifos의 반감기가 ethoprophos 보다 긴 것을 고려하면 용해도의 향이

주로 작용한 것으로 생각된다.

용탈되는 기간은 chlorpyrifos와 fenitrothion은 살포 후 3주 에 거의 완료되

었으며, ethoprophos는 7주 후에도 미량이 검출되었다. ethoprophos는 표층에서의

잔류성과는 달리 살포 후 7주까지 검출되는 것으로 보아 표층을 벗어난

ethoprophos 성분은 표층과 다른 환경조건 때문에 잔류성이 길어지는 것으로 볼

수 있다.

- 89 -

ethoprophos

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Days after treatment

Con

cent

ratio

n(ug

/

fenitrothion

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80Days after treatment

Con

cent

ratio

n(ug

/

chlorpyrifos

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Days after treatment

Con

cent

ratio

n(ug

/

Fig. 11. Insecticide concentration detected in leachate sampled from the

reservoirs installed at 70 centimeters below the putting green

lysimeters.

- 90 -

y = 2.212x3.7153

R2 = 0.9977

0

5

10

15

20

25

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

Groundwater ubiquitous score

Leac

hed

conc

.(ug

y = 41.437x - 21.204R2 = 0.9991

0

200

400

600

800

1000

0 5 10 15 20 25

Leached concentration(ug/L)

Wat

er s

olub

ility

(m

Fig. 12. Relationship in which the maximum concentrations in leachate depended

on water solubility and groundwater ubiquitous score(calculated by the

equation GUS=log T1/2 ×(4-log Koc))

- 91 -

4. 농약의 제거율

1) 지물에 의한 제거율

지물에 의한 농약의 제거율은 퍼 그린 표면에 잔류하면서 그린의 리규

정상 일정크기로 유지하기 해 매일 지작업을 하는 에 제거되는 부분으로서

(dislodgeable foliar residues), 이것은 골 장 이용객에게 직 으로 향을 주거

나, 강우강도가 투수속도보다 클 때 발생하는 표류수에 의해서 씻겨 주변으로 유실

될 수 있는 부분이기도 하다. 한 폐기물로서 처리할 때, 폐기물 잔류량으로

산출될 수 있는 부분이다.

Fig. 13. Grass clipping removal(%) of applied mass on putting green

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0 10 20 30 40 50 60 70

Days After Treatment

Inse

ctic

ide

Rem

oval

by

Clip

ping

ethoprophosfenitrothionchlorpyrifos

퍼 그린에 살포된 농약 지물에 의한 농약의 제거율은 Fig. 13와 같이

chlorpyrifos, ethoprophos, fenitrothion의 순으로 0.47%, 0.17%, 0.1%가 제거되었다.

한 지물에서 잔류성분이 검출되는 기간도 제거율과 같은 순으로 나타났는데,

처리 후 30일, 12일, 10일로서 다른 연구자들이 보고한 값보다 큰 경향을 나타내었

다.

- 92 -

이러한 제거율과 지물에서 살충제가 잔류하는 기간은 용해도가 낮은

chlorpyrifos의 경우 살포 5일 후에 불검출 수 으로 감소하 는데, 이 때 제거율은

0.19%～0.27%를 나타냈다는 보고(Wu 등, 2002)와 비교하면 잔류기간은 6배의 차

이를 보 으며, 제거율은 2배의 차이를 보 다. 이와 같이 본 연구에서 제거율의

값이 높은 것은 잔류기간이 높은 데서 기인하는 것으로 생각되었다. 하지만 잔류기

간이 높은 것은 바람직하지는 않는 것으로 시험포가 조성된 지 1년이 경과되지 않

아 토양표층 내 미생물 생태가 완성되지 않는데 기인하는 것으로 생각되지만 그

원인에 한 조사연구가 필요하다.

한 검출기간이 상 으로 짧은 ethoprophos와 fenitrothion에 해서도

Wu 등(2002)이 보고한 제거율 0.05%～0.06% 살포 후 3일의 잔류기간과도 배 이상

의 차이를 보 다. 이는 시험시기가 Wu 등은 6～7월에 이루어진 것에 비하면 본

연구는 9～10월에 이루어진 것으로 기온차 등의 환경요인이 작용에 의한 것으로

추정되었다.

2) 용탈액에 의한 제거율

골 장에 살포된 농약 용탈에 의한 제거율(leaching loss)은 지하수오염

잠재성의 크고 작음을 나타내는 지표로 활용되며(Wu 등, 2002; Snyder와 Cisar,

1993; 1995), 골 장 표면의 취층, 뿌리층, 차수시설 등의 골 장 표층환경을 벗

어난 상태이므로 그 지역의 토양특성과 지질구조에 의해서 지하수층에 향을

수 있는 부분에 속한다.

그린에 살포한 농약 강수 등 토양층을 통과하면서 토양층내에 있는 양분

과 잔류성분을 이동시키는 용탈액에 의한 제거율은 Fig. 14과 같이 ethoprophos,

fenitrothion, chlorpyrifos의 순으로 0.109%, 0.005%, 0.002%를 각각 나타내었다.

이러한 제거율은 Snyder와 Cisar(1995)가 보고한 값 ethoprophos는 0.05%,

chlorpyrifos는 0.08～0.15%, Wu 등(2002)이 보고한 값 0.01～0.0006%와 비교할 때

체 으로 0.2% 이하로서 골 코스 그린에 사용하는 농약으로 인한 지하수오염에

미치는 향은 사용량에 비해서 크지 않음을 시사하 다.

용탈에 의한 농약 제거율은 용탈량과 농약의 검출농도를 곱해서 얻은 농약량

- 93 -

의 합을 기 살포량으로 나 어서 나타낸 값으로서 이러한 제거율은 토양입자에

흡착되어 있는 농약성분이 흐르는 물에 의한 탈착량과 물이 토양층을 통과할 수

있는 투수성, 그리고 이동 분해되지 않는 잔류성에 의해서 결정될 수 있다

(Gustafson, 1989; Cohen 등, 1990; 1995; Cullen 등, 1995; Barbash, 1996; Flury,

1996; Jury, 1987). 따라서 3개의 농약성분 용해도가 가장 높은 ethoprophos가

가장 크고, 용해도가 가장 낮은 chlorpyrifos는 가장 낮은 값을 나타낸 것으로 단

되었다.

시기 으로 chlorpyrifos와 fenitrothion은 살포 후 3주 내에 강우에 의해서 용

탈이 완료되었으며, 그 후에는 용해도가 높고 잔류성이 높은 것으로 보고된

ethoprophos는 용탈량이 약간 증가하는 경향을 보 으나, 나머지 fenitrothion과

chlorpyrifos는 용탈량이 증가하지 않는 것으로 보아 흡착 분해되거나, 흡착력의

증가에 의해서 탈착이 이루어지지 않는 것으로 생각된다.

Fig. 14. Leaching loss(%) of applied mass on putting green

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0 20 40 60 80

Days After Treatment

Leac

hing

Rem

ova

ethoprophosfenitrothionchlorpyrifos

- 94 -

결 론

골 장 환경에서 농약의 거동에 한 연구는 농약사용이 환경과 건강에 미치

는 잠재 향을 더 잘 이해하기 해 요하다. 따라서 본 연구는 골 장에서 흔

히 사용되는 유기인계 살충제인 ethoprophos (O-ethyl-S,S- dipropyl-phosphorodit

hioate), fenitrothion (O,O-dimethyl O-4- nitro -m- tolylphosphoro- thioate), 그리고 chl

orpyrifos (O,O-diethyl-O-3,5,6-trichloro-2-pyridylphosphoro thioate)를 USGA 규

격으로 조성되어 벤트그라스 (Penncross)가 식재된 퍼 그린 라이시메타(2m×4m)

에 살포하여 실제 이용할 수 있는 리수 에서의 농약의 분해특성과 지물과 용

탈액에 의한 제거율을 분석하 다.

1. 시험기간 (2005. 9. 22 ～ 11. 30) 강수량 276.1mm이었으며, 그 수

량을 포함하여 채수된 깊이는 77.5mm로서 강수량의 28%에 해당되었다.

2. 살포 농약 반감기는 ethoprophos, fenitrothion, chlorpyrifos에 해 각

각 6.8일, 4.7일, 15.4일, 검출한계 미만으로 감소하는데 걸린 기간은 지물에서는

12일, 10일, 30일로서 반감기의 2배, 토양표층에서는 28일, 22일, 64일로서 반감기의

4배 더 긴 것으로 나타났다.

3. 표면에서 70cm 하부에서 채수한 용탈액 검출된 살충제의 농도는

ethopro- phos, fenitrothion, chlorpyrifos의 순으로 각각 21ppb, 1.6ppb, 0.18ppb이하

으며, 이는 각 농약의 용해도 780mg/L, 30mg/L, 0.3mg/L과는 선형으로, 지하수

검출잠재성 지수인 GUS값 1.8, 1.0. 0.5와는 지수함수 으로 비례하는 경향을 보

다.

4. 지물에 의해 제거율은 0.1～0.47%, 토양층을 통과하는 용탈액에 의한

제거율은 0.002～0.109%이었다. 이러한 제거율을 고려할 때, 살포농약 강우에

의한 표면유출 지하수오염의 잠재성은 아주 거나, 0.7%이하임을 시사하 다.

- 95 -

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Korea, 690-815, Tel (064) 712-4002, FAX (064) 744-7664, email: ych1353@jeju.go.kr

Abstract

Stormwater pollution is a major problem in urban areas. Pollutants like heavy

metals and harmful chemicals in the runoff can endanger soil and ground wa-

ter, when they are not sufficiently removed during infiltration. Strength and in-

filtration capacity of porous concrete are the major problems that must be con-

sidered if permeable pavement system are demanded to be used in a drive way

- 100 -

application. In this study, a series of compacted porous concrete mixtures and

the system of pavement are tested for the physical characteristics like com-

pressive strength, flexural strength, unit weight, porosity, water permeability,

and the purification capacity of contaminated water. The test results obtained

indicate that the strength and infiltration capacity of porous concrete are

strongly related to its matrix proportion and compaction energy and providing

adequate filter layers underneath pavement surface course is one of the most

important design considerations of permeable pavement system for pollution re-

tention purpose.

Key Words : Porous concrete, Permeable pavement system, Filter layer,

Compaction energy, Pollution retention

서 론

종래의 보통 콘크리트 도로와 아스팔트 콘크리트 도로는 불투성 포장으로서 우

수는 표면을 통해 배수구로 일시에 유출되어 도심지내 지하 생태계와 지하수 유입

에 장애 요인으로 지 되고 있다. 안으로 우수가 지하로 침투할 수 있는 투수성

도로 포장이 제시되어, 보도, 자 거도로, 주차장 등을 심으로 용이 확 되고

있다. 투수성 도로 포장의 장 은, 우수를 지하로 침투시켜 지하수 유입에 도움을

주고 지하 생태계를 유지시키며, 도로 표면 요철에 의한 미끄럼 항이 높아 우천

시 차량의 미끄럼 방지에 따른 교통사고 방에 기여하며, 자동차 주행시 타이어에

의해 발생되는 에어펌핑 소음을 감소하는 효과가 있고, 표면 공극이 많기 때문에

포장부의 축열용량이 고 방열이 쉬운 구조로서 주변 지역의 온난화 방지에 도움

이 된다. 그리고, 요철에 의한 자연스런 느낌의 미 효과가 있다1). 반면에 투수성

도로 포장의 단 으로는, 건조수축 과다로 균열이 쉽게 발생하고, 10% 이상의 높

은 공극률 형성에 따른 강도 하로 인해 보행도로 주로 용되고, 시공 능력에

따라 강도와 투수율 변동이 크며, 가격이 상 으로 비싸다. 특히, 농약 살포지역

과 제조업 공업 지역 등 지하수 오염이 상되는 일부 지역에서는 우수 침투

에 의한 지하수 오염 가능성에 하여 보고되어 투수성 도로 포장의 용이 제한

되어야 한다는 연구발표도 있다2,3)

. 종래의 투수 콘크리트 포장 련 연구는 폴리

- 101 -

머4), 실리카흄

5), 섬유

6)와 같은 혼화재를 사용한 강도 보강 연구, 장기 내구성 연구

7), 골재의 입도 조정 입형 개선을 통한 투수율 증진 연구

8), 그리고, 수문학

측면에서 투수효과9)에 한 연구가 다양하게 수행되었으나, 오염된 우수가 지하로

스며드는 경우의 수질 정화 련 연구는 아직 무한 편이다. 뿐만아니라, 투수 콘

크리트의 제조 시공방법10)을 동시에 고려한 연구도 시 한 실정이다. 즉, 도로

포장용 투수 콘크리트의 제조법과 시공법에 한 공인기 이 없기 때문에, 일선

장에서는 결합재의 사용범 , 다짐정도, 그리고 다짐방법에 한 고려 없이 시공되

고 있다. 차량의 통행을 목 으로 투수성 도로포장이 시공되는 경우, 강도를 우

선하다 보면, 결합재의 량이 많아지고, 과도한 다짐이 수행되며, 따라서 투수율이

히 낮아진다. 반면에 충분한 투수율을 확보하기 해 결합재의 량을 이고,

다짐이 낮아지면, 강도 확보가 어려워 콘크리트 포장의 균열발생과 내구성에 문제

가 있게 된다. 즉, 강도와 투수율을 동시에 만족할 수 있는 제조법과 시공법에

한 표 시방서의 제정이 시 한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 친환경 도로 포

장용 투수 콘크리트 제조시 강도증진을 목 으로 실리카흄을 혼화재로 사용하고,

다짐에 지와 결합재의 량에 따라 강도, 단 량, 투수율, 공극률 등의 물리 특

성을 악하여 투수 콘크리트의 제조방법과 투수성 도로 포장의 시공기 에 하

여 연구하 으며, 속과 농약이 함유된 오염수가 지하로 침투하는 경우를 비

하여, 본 연구에서 제시하는 기능성 필터층을 추가 조성하여 투수 포장 시스템의

수질정화능력에 하여 실험 연구를 수행하 다.

재료 방법

2.1. 실험재료

본 연구에 사용된 투수 콘크리트는 시멘트, 혼화재, 고성능 AE 감수제(air-en-

training and water- reducing agent), 굵은 골재로 제조된다. 시멘트는 Table 1과

같은 국내 S사의 보통 포틀랜드시멘트를 사용하 고, 혼화재는 Table 2와 같은 물

리 특성의 실리카흄을 사용하 다. 실리카흄은 시멘트 비표면 의 50∼80배에 이

르는 미립 분말로 시멘트 입자사이의 공극을 충 하여 Micro filler 효과와 포졸

란 효과를 유발하여 시멘트 페이스트의 단기 강도 장기 강도를 높이는 역할을

한다. 뿐만아니라 물-시멘트비가 낮은 경우 시멘트 페이스트의 도를 높여서 투수

콘크리트의 높은 공극을 유지시키는 역할을 한다. 고성능 AE 감수제는 Table 3과

- 102 -

같은 특성을 갖는 나 탈 설폰산염 고축합물계를 사용하 다. 굵은골재는 Table

4 5와 같은 제주도 제주시 애월읍에서 생산된 무암 계열의 쇄석골재로 최 치

수 13 mm의 78호 골재를 사용하 고, 골재의 입형과 강도가 우수한 골재를 선별

사용하 다. 필터층에는 유해물질의 흡착 용도로 스코리아(scoria)와 활성탄을 사용

하 다. 스코리아는 우리나라 제주도에 방 한 량이 매장되어있는 다공성이면서

한 강도를 지니고 있으며, 특히 가격이 렴한 재료로서 이의 물리 특성을

Table 7에 나타내었다11). 한 본 연구에서 사용된 활성탄의 물리 특성은 Table

8에 나타내었다. 활성탄은 세공(micropore)이 잘 발달되어 유해물질의 흡착능력이

매우 우수한 장 이 있으나, 가격이 높은 단 이 있으므로12), 본 연구에서는 경제성

을 고려하여 스코리아와 활성탄을 혼합하여 사용하 다.

2.2. 실험방법

배합설계는 Table 9에 요약하 다. 사 에 수차례 비실험 한 결과, 골재와 결

합재의 혼합비율을 변수로 두고, 혼화재로 사용된 실리카흄은 결합재의 5% 비율,

고성능 AE 감수제는 시멘트의 1% 비율, 그리고 물-결합재비는 25%에서 배합비를

결정하고 실험을 수행하 다. 비빔은 100 ℓ 강제식 팬타입 믹서(동아시험기,

DA-305)를 이용하여 시멘트, 실리카흄, 굵은골재를 넣고 건비빔을 30 간 행한

후, 고성능 AE 감수제가 혼합된 물을 첨가하여 1분 30 간 비빔을 행한 후 토출하

다. 압축강도, 휨강도, 투수시험, 공극률, 단 량을 시험하기 한 공시체 제조

는 Table 10과 같은 다짐방법을 사용하 다.

Table 1. Physical properties of cement

Specific

gravity

Blaine

(cm2/g)

Stability

(%)

Setting time

(hr:min)Compressive strength(MPa)

Ini, Fin.3

days7

days28

days

3.15 3,245 0.12 3:50 5:40 245 309 416

Table 2. Physical properties of silica fume

Specific gravityBulk loose

density(kg/m3)

Specific surface area

(cm2/g)

Fineness

(ave.dia)(μm)

2.2 250-300 200,000 0.1-1

- 103 -

Table 3. Properties of high performance AE water reducing agent

Type Color Main component Specific gravity

LiquidDark

brownNaphtalene sulphonate 1.2±0.02

Table 4. Gradation of coarse aggregate

Test

item

Percent passing(%)Fineness

modulus20mm

13mm

10mm

5mm

2.5mm

1.2mm

Crushed

stone100.0 100.0 68.0 17.1 5.3 2.3 6.07

휨강도 시험용 공시체 제조의 경우는 Table 11과 같은 다짐방법을 사용하 다.

원주형 공시체의 경우, 2.5 kg의 램머를 30 cm 높이에서 자유낙하하여 생콘크리트

다짐회수에 따라 해당하는 다짐에 지를 계산하 다. 빔 타입 공시체의 경우, 원주

형 공시체와 동일한 다짐에 지를 유지하기 해 다짐회수를 조 하여 공시체를

제조하 다. 공시체의 양생은 온도 20±2oC, 습도 50±10%의 실험실 조건하에서 비

닐을 이용한 기건양생을 하 다. 양생 28일 후 강도, 투수시험, 수질정화시험을

수행하 다.

압축강도, 휨강도 그리고 투수계수 시험은 KS F 2405 콘크리트의 압축강도 시

험 방법, KS F 2408 콘크리트의 휨강도 시험 방법과 KS F 2385 투수성 아스팔트

혼합물의 투수시험방법에 따라 시험하 다. 공극률 시험은 JCI 기 에 따라 φ

100×200인 시험체를 재령 28일에 식(1)으로 산출하 다.

P o={1-W 2-W 1V }×100 ········································································································(1)

수질정화실험은 Fig. 1과 같은 투수 콘크리트 포장 단면을 제조하여 수행하 다.

제조방법은 내경 100 mm의 PVC 상수도 이 를 사용하여, 면에 천(cloth)을 설

치하고, 8-30 mesh의 활성탄을 3 cm 두께로 포설하고, 스코리아 잔골재를 5 cm 두

께로 포설한 후, Table 10의 다짐 벨 2의 조건으로 다져서 흡착능력을 발휘하는 필

터층을 조성하 다.

- 104 -

Table 5. Physical properties of coarse aggregate

Test items

Particle

density

(g/cm3)

Water

absorptio

n

(%)

Soundnes

s index

(%)

Passing

of

0.08mm

sieve (%)

Solid

content

(%)

LA

abrasion

index

(%)

Bulk

density

(kg/L)

Crushed

stone2.79 1.87 2.70 0.30 57.2 27.8 1.675

Table 6. Gradation of scoria fine aggregate

Test itemPercent passing(%)

Fineness modulus10 mm 5 mm 1.2 mm 0.3 mm 0.15 mm

Scoria 100 88 44 22 11 3.37

Table 7. Physical properties of scoria fine aggregate

Test items

Particle

density

(g/cm3)

Water

absorption

(%)

Soundness

index

(%)

Passing of

0.08mm

sieve (%)

Unit

weight

(kg/L)

Solid

content

(%)

Scoria 2.05 9.16 7.4 0.7 0.78 41.5

Table 8. Physical properties of activated carbon

Test itemsParticle size

(%)

Moisture

(%)

Bulk density

(g/㎖)

Hardness

number (%)

Iodine

number

(㎎/g)

Activated

carbon97.2 3.2 0.43 96.7 1,120

Table 9. Mixture proportion details

Mix

No.

Aggregate-bi

nder

ratio(weight)

Aggregate

(kg/m3)

Cement

(kg/m3)

Silica fume

(kg/m3)

Admixture

(kg/m3)

Water

(kg/m3)

Water-b

inder

ratio

(%)1

2

3

4

4 : 1

5 : 1

6 : 1

7 : 1

1675

1675

1675

1675

397

318

265

227

21

17

14

12

3.97

3.18

2.65

2.27

105

84

70

60

25

25

25

25

여기서 Po= 투수 콘크리트의 공극률(%), W1 = 공시체의 수 량(g), W2 = 24시

간 방치 후 기건 량(g), V = 시험체의 용 (cm3)이다.

- 105 -

필터층 상부에 보조기층용 혼합골재를 15 cm 두께로 포설하고 다짐 벨 4의

조건으로 다진 후, Table 9의 배합비 3의 조건으로 투수 콘크리트를 제조한 후,

Table 10의 다짐 벨 3의 조건으로 다진 후 28일간 양생하여 수질정화 시험용 투

수성 도로 포장 단면을 제조하 다. 수질정화실험의 분체에 의한 비시험에 사용

된 농약은 Dr. Ehrenstofer사 제품인 Tebuconazole(TBC) 표 품이었고, Column

흡착시험에 사용하 던 농약 수용액은 농도인 2 ppm 용액과 고농도 인 20 ppm

용액을 각각 10 ℓ로 제조하기 해 동부한농의 호리큐어(유효성분 Tebuconazole

25% 제품)유제를 1,000 ppm으로 희석제조하여 Dr. Ehrenstofer사 제품의 표 용액

으로 2차 정량을 하여 각각 고농도와 농도 수용액을 제조하 다. 속의 Pb과

Cd의 시험용액은 SpectrosoL BDH Labatory Supplies사 제품의 1,000 ppm 표 용

액을 각각 희석하여 사용하 고, Zn시험용액은 화 순약공업사의 Zn 1,000 ppm 표

용액을 각각 희석하여 시험용액으로 사용하 다.

Fig. 1. Cross-section of permeable pavement

100mm PVC pipe

P o ro u s co nc re te p a v ing , 1 0 cm th ic kn ess , M ix N o . 3 , C o m pac tio n le ve l 3

S ub - b ase co u rse , co a rse ag g reg a te , 1 5cm th ic kn ess , C o m p ac tio n le ve l 4

S co ria f in e ag g reg a te , 5 cm th ic kness , C o m p ac tio n le ve l 2

A c tiva ted c a rb o n , 8- 3 0m esh , 3 cm th ic kne ss , U ncom p ac ted f ilte r

- 106 -

Table 10. Compaction levels for cylindrical specimens

Compaction

levels

Compaction

energy

(cm-kgf/cm3)

Number of

blowsRammer application

Mold specimen

(cm)

1

2

3

4

0.72

1.43

2.15

3.58

3 layers, 5

blows/layer

3 layers, 10

blows/layer

3 layers, 15

blows/layer

3 layers, 25

blows/layer

weight 2.5 kg, height

30 cm

weight 2.5 kg, height

30 cm

weight 2.5 kg, height

30 cm

weight 2.5 kg, height

30 cm

cylinder 10*20

cylinder 10*20

cylinder 10*20

cylinder 10*20

Table 11. Compaction levels for beam-shaped specimens

Compaction

levels

Compaction

energy

(cm-kgf/cm3)

Number of

blowsRammer application

Mold specimen

(cm)

1

2

3

4

0.72

1.43

2.15

3.58

2 layers, 59

blows/layer

2 layers, 118

blows/layer

2 layers, 177

blows/layer

2 layers, 295

blows/layer

weight 2.5 kg, height

30 cm

weight 2.5 kg, height

30 cm

weight 2.5 kg, height

30 cm

weight 2.5 kg, height

30 cm

beam 15*15*55

beam 15*15*55

beam 15*15*55

beam 15*15*55

결과 고찰

1. 강도 투수특성

Fig. 2는 골재-결합재 비와 다짐에 지에 따른 투수 콘크리트의 압축강도를 나타

낸 그래 이다. 골재-결합재 비가 (4:1) > (5:1) > (6:1) > (7:1) 순으로 압축강도가

높아지고, 다짐에 지가 3.58 > 2.15 > 1.43 > 0.72 (cm-kgf/cm3) 순으로 압축강도가

높아짐을 알 수 있다. 즉, 골재-결합재의 비가 동일하더라도 다짐에 지를 달리하면

압축강도가 큰 폭으로 변동한다는 것을 알 수 있다. Fig. 3의 휨강도 시험에서도 압

축강도 시험과 동일한 결과가 나타났다. Fig. 4는 투수 콘크리트의 단 량과 압축

- 107 -

Fig. 2. 28-day sealed compressive strength versus

ratio of aggregate to binder.

Fig. 3. 28-day flexural strength versus ratio of

aggregate to binder.

Fig. 4. 28-day sealed compressive strength versus

unit weight.

Fig. 5. 28-day porosity versus unit weight.

Fig. 6. 28-day porosity versus compaction energy. Fig. 7. 28-day water permeability versus unit

weight.

강도와의 계에 한 그래 이다. 다짐에 의한 단면의 실도에 의해 단 량이 변

화하고, 그에 따라 압축강도도 변화하는데, 단 량이 증가할수록 압축강도 한 증

가한다. Fig. 5는 단 량에 따른 공극률을 나타낸 것이다. 즉, 다짐이 증가할수록,

단 량이 높아지고 따라서 공극률이 낮아지는 것을 알 수 있다. Fig. 6은 다짐에

지, 골재-결합재비, 그리고 공극률의 계를 나타낸 그래 로서 A는 골재, B는 결합

재를 의미한다. 다짐에 지가 증가할수록 공극률이 감소하고, 동일한 다짐에 지를

- 108 -

Fig. 8. 28-day water permeability versus porosity. Fig. 9. 28-day water permeability versus com-

pressive strength.

Fig. 10. Equilibrated concentration of tebuconazole

depended on the amount of absorbents.

Fig. 11. Equilibrated concentration of heavy met-

als depended on the amount of

absorbents.

용할 경우 골재-결합재 비가 증가할수록 공극률 한 증가함을 알 수 있다. Fig. 7

은 단 량과 투수계수의 계를, Fig. 8은 공극률과 투수계수의 계를 나타낸 그

래 이다. 한, Fig. 9는 압축강도와 투수계수의 계를 나타낸 그래 이다. 공극률

이 증가하면 투수계수는 지수 스 일로 증가하고, 단 량이 증가하면 투수계수는

지수 스 일로 감소하며, 압축강도가 증가할수록 투수계수가 지수 스 일로 감소함

을 알 수 있다. 실험결과로부터 투수 콘크리트의 강도, 단 량, 그리고 투수율은 골

재-결합재비와 다짐에 지에 따라 결정되는 것으로 단된다. 한편, 투수 콘크리트가

도로포장에 용되는 경우, 강도를 기 하는 경우 압축강도는 18 MPa 이상 그리고

휨강도는 3 MPa 이상 발휘하고 투수율은 최소 0.1 cm/sec 이상을 발휘하는

것이 바람직하다. 따라서, 투수 콘크리트 제조에 사용되는 골재-결합재의 비는 4∼5

범 이고, 투수성 도로포장 시공의 경우 다짐에 지는 1.43∼3.58 cm -kgf/cm3 로 다

짐을 실시하여야 하며, 경화된 투수 콘크리트의 단 량은 1.9 t/m3 이상이며, 공극

률은 10∼20%가 당한 것으로 단된다.

- 109 -

2. 수질정화시험

투수성 도로 포장 재질의 유해물질 흡착성능을 확인하기 하여 시험재료의 분

체에 의한 비시험을 수행하 다. 시험분석 할 상으로 속 3종(Pb, Zn, Cd)

과 농약 1종(Tebuconazole; TBC)을 사용하 고, 비시험에 사용할 흡착재료는 투

수 콘크리트, 보조기층, 필터층을 각각 No.100 체에 통과되도록 미분쇄하여 시험

하 고, 본 시험에서는 Fig. 1의 포장 구성 단면과 동일하게 각 층 단면의 체 백

분율로 혼합한 시험 재료를 실제 포장 구조와 동일한 조건으로 조제하여 시험하

다. 분체를 이용한 비 흡착 시험에서는 흡착재료의 량을 각각 달리하여 농약과

속 수용액의 잔류 농도를 분석하 다. 농약은 Tebuconazole 30 ppm과 속

용액의 경우는 Pb, Cd, Zn이 각각 10 ppm이 되도록 하여 흡착재료를 100 mg, 200

mg, 300 mg, 400 mg, 500 mg을 정취하여 각각 50 ㎖ 원심 에 넣고 농약과

속 혼합 수용액을 각각 40 ㎖를 가하여 48시간동안 Shaking water bath

(Sangwoo, SW-90MW)에서 30℃, 170 rpm으로 shaking하여 평형에 도달하게 한

후 2500 rpm으로 5분 동안 원심분리하여 최상부의 활성탄 분말을 제거하여 상징

액 20 ㎖를 분취하여 속과 농약을 분석하 다. 농약시험은 Varian 4000

GC/MS (USA)를 이용하여 Solid Phase Microextraction (SPME) 방식으로 분석하

으며, 최소 검출농도가 10 ppb 미만이 되도록 하 다. 속 성분인 Pb, Cd, Zn

은 Perkin Elmer ICP Mass Spectrometer (ELAN DRC-e)를 이용하여 정량하

고, 정량한계가 각각 1 ppb 미만이 되는 조건으로 분석하 다. 흡착재료의 첨가량

에 따른 용액 평형농도를 고려해보면 농약을 포함한 3종의 속 성분들이 반비

례 계를 보이고 있으며 흡착재료에 의한 흡착 효과가 뚜렷이 나타났다. 한,

속별 흡착되는 정도의 효과는 Zn>Pb>Cd 순서로 조사되었고 3개 속 공히

흡착이 매우 양호한 것으로 나타났다.

비시험의 결과를 바탕으로, Fig. 1과 같은 투수성 도로 포장 단면으로 실제 포

장 단면과 유사한 모의 Column을 제조한 후, 수질정화능력을 시험하 다. 시험에

앞서 다른 유출 성분들의 향을 배제하기 하여 수차례 Column 내의 시료를 세

척하여 24시간 방치한 후, 강수량을 모사하기 하여 강우강도 100 mm/hr를 기

하여 Column 표면 으로 환산하여 강수량 785 ㎖/hr가 되도록 주입량을 조 하고,

시료는 High Level과 Low Level의 pilot scale sample을 조제하 다. Column내에

시험용액을 도입할 때는 편향류 등을 배제하기 하여 탈지면(cotton)으로 상부층

을 덮어서 일정한 속도로 유출되도록 cock valve로 유량을 조 하면서 유출시켰다.

- 110 -

Column을 이용한 연속 흡착시험에서는 흐름의 방향이 력방향이므로 미세한 유

동흐름의 통로가 단로(short circuit)될 수 있으나, 장에서 도로포장 시공되는 조

건과 유사하게 모사하기 하여 상향류 방식을 배제하고 하향류 방식을 채택하

다. High level은 속(Pb, Zn, Cd) 각각 5 ppm, 농약(TBC) 20 ppm의 수용액

10 ℓ를 조제하 고, Low level은 동일한 3종의 속이 각각 1 ppm과 농약이 2

ppm인 수용액 10 ℓ를 조제하여 각각을 Column에 도입하는 수용액으로 사용하

다. 조제한 수용액들을 연속 으로 2개의 Column내에 균일하게 공 하면서 머무름

시간을 일정하게 유지시키면서 각 시간 별로 용출액을 채수하 다. 두 개의

Column에서 각기 유출하는 순서별로 H1～H10, L1～L10의 분획으로 나 었으며,

각 10 ℓ를 각 10개의 분획으로 유출시킨 결과의 1 ℓ 별 분획들을 모두 회수하여

각각 속과 농약을 분석하여 결과를 Table 12에 나타내었다.

Column에 의한 흡착시험 결과 Pb, Zn, Cd가 각각 1 ppm인 농도(L) 수용액의

유출수는 3종의 속이 유출되지 않았다. 한편 농약(TBC)에 한 최고 유

출 농도는 0.01 ppm으로 0.5% 농도 벨의 유출이 L3와 L7분획에서 확인되었다.

이값은 Column내에 도입된 농약의 체량 20 mg (2.0 ppm × 10 ℓ)에 한 유출

량 0.02 mg (0.01 ppm × 1.0 L × 2 fraction)이 되기 때문에 99.9%가 Column에

흡착되었음을 보여주었다.

고농도(H) 수용액에 한 Column 흡착시험 결과에서는 Pb, Zn, Cd의 경우 각각 5

ppm이었고, 개별 수용액이 아닌 혼합 수용액에 기인한 흡착재료의 경쟁흡착작용이

상됨에도 불구하고 모든 분획에서 유출되지 않아, 이들 속에 한 흡착능력이

높은 것으로 확인되었다. 농약(TBC) 20 ppm 수용액에 의한 흡착 형태는 농도 기

으로 최고수 이 0.3% 벨인 0.59 ppm 수용액의 유출이 있었고, 도입한 농약성분

200 mg (20 ppm × 10 ℓ)에 한 유출량은 2.02 mg이므로 99.0%가 Column내에 흡

착되었음을 보여주었다.

탈착에 따른 유출 순서는 흡착재료에 한 피흡착 물질의 포화 이 아닌 간 유

출지 에서 상 으로 높게 나타난다는 이다. 이 사실은 농약 성분의 유출이 흡착

사이트의 포화에 기인한 것이 아니라, 연속 유출당시에 발생되는 어떤 단로에 의하여

성분과 흡착재료 간에 서로 근이 이루어지지 않았거나, 불평형 인 상태에서 농약

의 유출이 일어나는 것을 보여주고 있다. 따라서 유출 속도를 여나가면 형 인

용출 특성이 나타날 것으로 보인다. 필터층의 흡착재료는 농약성분은 200 mg을 도입

하여도 99%이상을 흡착하 고, 한 속의 경우 Pb, Zn, Cd 각각 5.0 mg을 완벽

하게 흡착하기 때문에 생활 환경 측면이나 비 오염원들에 의한 오염부하보다도

- 111 -

매우 많은 량이 흡착되는 것으로 단되므로 실용단계에서는 활성탄 함량을 감소시

켜 경제 시공을 한 한계 흡착실험의 과 (90% 제거율)값들을 산정할 필요가

있는 것으로 단된다. 한편, 다른 문헌과의13,14)

비교를 해 실험실이 아닌 실제

PILOT규모와, 흐름은 비상향류방식과 유속을 강우강도로 실험한 조건에서 나온 자

료를 찾아볼 수 없어서 흡착재료 종류별로 단 무게에 한 흡착물질량들을 병행하

여 비교 조사할 수 없는 에서 후속 연구가 필요한 것으로 단된다.

- 112 -

Table 12. The concentration of heavy metals and pesticide in column efflu-

ent(unit : ppm)

Sequential stages TBC Cd Pb Zn

H1

H2

H3

H4

H5

H6

H7

H8

H9

H10

H-Reference

0.01

0.03

0.02

0.05

0.08

0.59

0.57

0.36

0.19

0.12

20.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

5.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

5.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

5.00L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

L9

L10

L-Reference

0.00

0.00

0.01

0.00

0.00

0.00

0.01

0.00

0.00

0.00

2.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

1.00

※ H-High level, L-Low level, i(1～10)-sequential order of effluent volume

결 론

본 연구에서는 친환경 도로포장 조성에 용할 목 으로, 투수 콘크리트의 압축

강도, 휨강도, 단 량, 투수계수 포장 시스템의 수질정화 기능에 한 실험

- 113 -

연구를 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 투수성 도로 포장 시공시에 높은 투수성을 유지하면서, 강도가 높은 투수 콘

크리트의 제조 시공이 요한데, 본 연구에서 제시하는 한 골재-결합재비

와 다짐에 지를 이용하면, 투수성과 강도를 동시에 만족할 수 있는 투수성 도로

포장이 가능하다.

2) 투수성 도로 포장을 목 으로 한 투수 콘크리트의 제조와 시공에 있어서, 투수

콘크리트의 강도와 투수율을 고려할 때, 제조법에서 골재-결합재의 비는 4∼5 범

이고, 시공법에서 다짐에 지는 1.43 ∼3.58 cm-kgf/cm3 범 인 것으로 단되며,

골재-결합재비와 다짐에 지 기 을 표 시방서 기 으로 정하는 것이 바람직한

것으로 단된다.

3) 투수성 도로 포장이 투수성과 강도를 만족하더라도 속이나 농약 등과 같

은 유해물질을 정화과정 없이 지하로 투과시키는 경우 지하수 오염이 상된다. 따

라서, 본 연구에서는 투수 콘크리트 층의 하부에 기능성 흡착 필터층을 설치하여

흡착에 의한 유해물질을 효과 으로 제거할 수 있도록 하 다. 연구결과, 강우강도

조건을 고려한 그리고 강우 기 비 오염원 리에 충분한 겉보기 체 의 5배 이

상에 해당되는 200 ppm의 농약은 99.0% 이상 흡착되고, 5 ppm의 속 성분들은

완 하게 흡착되어 특정 오염물질을 흡착 제거하 다. 따라서, 본 연구를 통해 제

시되는 투수포장 시스템은 도심지의 상업지구와 공업지구에서도 용이 가능한 기

술 해결책을 제시하 다.

4) 필터층에 사용된 흡착재료의 종류, 사용량, 경제성, 그리고 시공법에 한 거

시 연구와 흡착 매카니즘에 한 미시 연구가 추가 수행될 필요가 있으며, 향

후, 실제 도심지에 시공되었을 때, 오염물질의 감효율에 한 실측 모니터링 연

구가 필요한 것으로 사료된다.

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제주특별자치도보건환경연구원보 제17권

Report of JIHE. Vol 17:115～134

골 장 환경에서의 농약․비료의 용탈특성

김길성, 익 , 김수미, 김정하, 양철신

제주특별자치도보건환경연구원 환경평가과

Pesticides and fetilizers leaching characteristics

through a golf cource

Kim, K.S., I.H. Hyun, S.M. Kim, J.H. Kim, C.S. Yang

Division of Environmental Assessment

Jeju Special Self-Governing Provincial Institute of Health and Environment, Jeju,

Korea, 690-815, Tel (064) 712-4002, FAX (064) 744-7664,email: kks6464@empal.com

Abstract

This Study conducted to investigate the pesticide and nitrogen leaching

through golf cource. These experiments were conducted in the field to simulate

actual golf course conditions, but without the golfers. The sites were mowed

frequently and were irrigated at rates typically used on golf courses.

Results of this research indicated that several pesticide - mecoprop (MCPP),

ethoprophos, metalaxyl and tebuconazole - were found in the water leachate.

These pesticides were Highly water-soluble pesticides. Highly water-soluble

pesticides that do not easily bind onto organic matter can move through the

soil via water if they are not quickly degraded.

Fertilizer, 21-17-17 at 20g per 1㎡ was applied to plot. The accepted drinking

water standard for nitrate-nitrogen is 10 ㎎/L. None of the leachate samples

- 116 -

from the experimental plot analyzed to date were above this standard. Analysis

for NO3-N indicated low levels of N in the leachate. NO3-N ranged from 0.23

to 6.91 ㎎/L, well below the drinking water standard of 10㎎/L

서 론

국민생활의 향상으로 각종 산업이 각 을 받고 있으며, 골 도 그 하나로

한국 산업연구소에 따르면 골 장 이용객수가 2005년에 1,780만명으로 년보다

7.2%, 골 붐이 일기 시작한 2000년보다 48.7%나 증하여 매년 증가하고 있는

추세이다. 이에 따라 골 장 공 이 확 되면서 일부 지역에서는 공 과잉 상까지도

나타나고 있다.

좋은 골 장 여건을 조성하기 해서는 잔디 리 로그램에 의하여 질 좋은

잔디를 육성하여야 하며, 이에 농약과 비료의 사용이 불가피하게 된다. 하지만

이에 따라 환경오염에 한 험성마 증가하고 있는 실정이다.

제주도내 골 장 지하수 농약성분 잔류량 조사는 1991년에 chlorothalonil,

dicofol, captafol, captan, diazinon, fenitrothion, DEP, phenthoate, EPN 등 9종에

해 민 합동으로 조사한 것이 처음이며(제주도, 1991), 그 외에는 지하수 수질기 에

포함된 dimethon-S-methyl, diazinon, fenitrothion, parathion, malathion 등 유기인계

살충제를 심으로 분석되었으나 검출된 바는 없다(환경부, 2002). 한 1999년도부터

골 장에 허용된 농약 다량으로 사용하는 16종 분석결과에서도 검출되지 않았다

(오 등, 2004).

하지만 미국에서 골 장내에 라이시메타를 설치하고 모니터링 한 자료를 보면

골 장에 사용한 134종 농약성분 28종 농약성분이 0.0 ～ 10 ppb로 검출된 것으로

보고하 다.

도내 골 장에 설치된 라이시메타 시험에서도 농경지와는 달리 잔류성이 짧은

fenitrothion은 용탈성이 거의 없는 반면, 잔류성이 긴 triadimefon, diniconazole은

각각 살포량의 0.2 %, 1.8 %이하가 용탈되어 골 장과 같은 사질토양의 조건에서는

흡착성보다는 잔류성이 용탈에 주로 향을 주는 것으로 나타났다(오 등, 2001a).

특히 용탈시기도 농약살포 후 기강우시기와 일치하 으며, 추 자로 이용한 Br의

용탈형태와 유사한 경향을 보 다(오 등, 1997).

- 117 -

그 후 골 코스 표면에서 70cm하부에 설치된 라이시메타를 이용하여 운 에

있는 골 장에서 사용한 농약에 해 모니터링 결과 분석 상 농약 10종 1종이

흡착제가 포설되지 않은 러 에 설치된 라이시메타에서 살균제 metalaxyl이 8월, 9월,

10월에 각각 42.8 ppb, 13.6 ppb, 4.9 ppb가 검출된 바 있다(오 등, 2001b).

실제로 살포지역 하부 작물 뿌리층을 벗어난 농약성분은 빗물에 의해 지하수로

유입될 가능성이 높기 때문에 뿌리층과 지하수층 사이에 라이시메타를 설치하여

모니터링하는 방안이 활용되고 있다(김, 2005). 특히 미국 내 여러 학에서는

골 장에 사용하는 비료와 농약의 행태를 연구하는데 많이 사용하고 있다(Smith,

1995).

살포된 농약은 토양표면에 흡착하게 되며, 농약의 흡착은 주로 토양 유기물

함량 양이온 치환용량(Bowman 등, 1977, Clay 등, 1990, Singh 등, 1990), 농약의

물에 한 용해도(Kozak 등, 1983), 극성(Hollist 등, 1971), 분자량(Kozak 등, 1983)

등에 의해 향을 받는다. 흡착된 농약은 물의 침출에 의해 지하수로 용탈되며

분배계수, 물에 한 용해도 증기압, 친수성-소수성 특성, 이온상태, 화학 , 학 ,

생물학 성질 등 농약의 이화학 성질에 의존한다(Himel 등, 1989). 일반 으로

토양입자에 강하게 흡착되고 물에 낮은 용해도를 가지고 있는 농약은 토양 에서

비교 용탈되기 어려우며, 용탈 정도는 기후 토양에 크게 향을 받는다

(Leonard., 1989, 오 등, 1998).

농약 비료에 의한 지하수오염을 방하기 해서는 골 장환경에서 각각의

용탈특성을 분석하여 제주생명수인 지하수의 오염가능성 여부를 조사할 필요가

있다.

따라서 본 연구는 골 장과 유사한 모의시험포에 설치된 라이시메타를 이용하여

농약과 비료에 해 용탈특성을 분석하고자 한다. 특히 오염잠재성이 높은 것으로

평가된 농약과 비료 질소성분에 해서 분석하여 골 장에 사용하는 농약

비료로 인한 지하수오염 가능성여부를 평가하고자 한다.

- 118 -

실험재료 방법

1. 농약의 용탈특성 분석

가. 시험포의 선정

본 시험은 장시험으로서 살충제, 살균제 제 제를 혼합 살포하여 각 농약에

한 용탈특성을 분석 할 경우 잔디의 피해가 우려되므로 실제 골 장 모형이 아닌

시험포를 비하 다.

시험포는 Fig. 1과 같이 가로 2m × 세로 10m(20㎡)의 크기로 일반토양 에

모래를 30cm의 높이로 포설한 후 Creeping bentgrass와 Kentucky bluegrass를

혼합하여 조성하 으며, 용탈특성 분석을 하여 사용된 라이시메타는 Suction

Lysimeter(Tube type, 15mmID∅(23mmOD)× 900mmH× 55mmTIP-filter, cap

effective 100㎖, HSSAT, Irrometer Company, USA)로 시험포 상에 70 - 90cm의

간격을 두고 매설하여(1차:14개, 2차:6개) 시험에 활용하 다.

Fig. 1. Suction Lysimeters

(Primary Experiment) (Secondary Experiment)

나. 농약의 선정

살포농약은 제주도내 골 장 사용농약 48종 도내 골 장에서 사용량이 비교

많은 농약, 오염 잠재성이 높은 농약과 분석이 용이한 농약을 우선 으로 포함하 다.

이들 시험용 농약은 살균제 8종(etridiazole 등), 살충제 5종(chlorpyrifos 등)

- 119 -

제 제 3종(dithiopyr 등)으로 각각의 특성은 Table 1과 같다.

Table 1. Physical properties of pesticides

pesticides water solulility(mg / L)

half-life(day)

†Koc

(㎖ / g)‡GUS

etridiazole

fungicide

50 103 1,000 2.0

fenarimol 14 153 600 2.7

iprodione 13.9 14 700 1.3

mepronil 12.7 32 - -

metalaxyl 8,400 70 50 4.2

tebuconazole 32 43 530 2.1

tolclofos-methyl 1.1 30 2,000 1.0

triadimefon 260 26 300 2.2

chlorpyrifos

insecticide

0.32 30 3,861 1.5

deltamethrin 0.0002 - - -

diazinon 40.5 40 1,000 1.6

ethoprophos 750 87 70 4.2

fenitrothion 30 12 2,000 0.8

dithiopyr

herbicide

1.0 - - -

mecoprop 734 - - -

pendimethalin 0.275 90 5000 -

†Koc : Pesticide adsorption coefficient normalized on organic carbon fractions

‡GUS : Groundwater Ubiquitous Score

다. 농약의 살포 단 면 당 농약 살포량

동일한 환경에서의 용탈특성을 분석하기 하여 Table 2와 같이 혼합하여 동시

살포한 후 용탈되는 행태를 비교분석하 다.

시험농약 살포는 라이시메타가 설치되어 있는 20㎡구획에 살균제 8종과 살충제

5종의 경우 농약사용지침서(농약공업 회, 2006)에 하 고, 1차시험시 dithiopyr 등

3종의 제 제 해서는 일부 농약사용자들이 제 작업을 목 으로 최 10배로

사용한다는 조언에 따라 농약사용지침서 권장기 의 10배에 해당하는 농도로 농약을

살포하 으나 2차 시험에는 권장기 에 의거하여 살포하 다(Table 2). ethoprophos는

손으로 흩뿌려 살포하 으며, 나머지 15종의 농약은 분무기에 농약을 혼합하여

시험포에 일정한 농도가 되도록 골고루 살포하 다.

- 120 -

Table 2. Pesticides applied in Fairway Study

unit : g/m2

PesticideRate of Application

Primary Experiment(June 21, 2006)

Secondary Experiment(Oct. 31, 2006)

etridiazole

fungicide

0.250 0.250

fenarimol 0.015 0.015

iprodione 0.500 0.500

mepronil 0.750 0.750

metalaxyl 0.250 0.250

tebuconazole 0.250 0.250

tolclofos-methyl 0.500 0.500

triadimefon 0.050 0.050

chlorpyrifos

insecticide

0.400 0.400

deltamethrin 0.001 0.001

diazinon 0.250 0.250

ethoprophos 0.300 0.300

fenitrothion 1.500 1.500

dithiopyr

herbicide

0.760 0.076

mecoprop 0.750 0.075

pendimethalin 0.450 0.045

라. 시료의 채취 농약성분의 분석

강우 수에 의하여 생성된 용탈수는 채취 라이시메타에 미리 진공을

유지하여 놓았다가 내부에 모여진 용탈수를 Hand Pump를 이용하여 각 라이시메타

당 약 100㎖의 시료를 채취하여 혼합한 후 실험실로 운반하여 분석하 다.

MCPP(mecoprop)를 제외한 etridiazole 등 15종의 농약성분은 시료 18㎖에 염화

나트륨 2g 는 무수황산나트륨 5g을 첨가한 후, SPME(Solid Phase Micro-

Extraction) Fiber(PDMS 는 DVB/CAR/PDMS, Supelco, USA)에 흡착시킨 후,

Splitless mode상태로 GC의 주입구의 온도 250℃(PDMS) 는 270℃

(DVB/CAR/PDMS)에서 10분간 탈착, 칼럼(Factor Four capillary column

VF-5ms, 30m×0.25mm×0.25um)에 의해서 분리시킨 후 GC/MS(Varian 4000,

USA)를 이용하여 분석하 다.

MCPP에 해서는 일반 인 SPME법에 의하여 분석이 불가능하여 Rodriguez

등(2005)이 제시한 MTBSTFA(N-methyl-N-(tert-butyldimethylsilyl)-trifluoroacetamide)에

의한 유도체화방법을 사용한 SPME법을 이용하여 분석하 다.

- 121 -

2. 비료의 용탈특성 분석

가. 시험포의 선정

비료의 용탈특성 분석은 골 장 인근지역에 조성된 골 장 그린 모형에서 이루어

졌으며, Fig. 2는 그에 한 각 모형별 구조를 보여주고 있다.

골 장 그린 모형은 5m × 40m(총 200㎡)의 크기이며, 단방향으로 2개의 모형,

장방향으로 10개의 모형으로 나뉘어 총 20개 모형으로, 각 모형의 크기는 2m × 4m

(8㎡)로 구성되어 있다. 각 모형은 골 장과 같은 구조로 조성되어 있으며, 골 장

구조별 특성을 악하기 하여 장방향으로 나뉘어진 10 의 모형들은 각기 다른

토양층으로 구성되어 있다(Fig. 2 참조). 한 물질수지분석을 하여 단방향으로

나뉘어진 2열의 모형 1열의 모형(총 10개의 모형)은 흙다짐층상부에 방수시트를

시공하여 모형내에서 물의 침출에 의해 용탈되는 물질이 채집될 수 있도록 하 다.

다른 2열의 모형은 로에 설치된 유공 을 통하여 채집할 수 있는 부분과 흙다짐층

30㎝하부에 설치된 라이시메타로부터 용탈수를 채집할 수 있는 부분으로 이루어져

있다.

본 시험은 재 도내의 형 인 골 장 조성구조와 비슷한 한 개의 모형(활성탄

3cm, 혼합토 30cm 포설)에 설치된 라이시메타를 이용하여 이루어졌다.

Fig. 2. Field lysimeter

나. 비료의 살포

비료의 용탈특성을 분석하기 해서 그린모형에 Table 3과 같이 주기 으로

복합비료(21-17-17)를 살포하 으며, 시비 후 비료해를 이기 해 수를 하 다.

- 122 -

Table 3. Fertilizers applied in Green Study

Date of application Fertilizer Rate of application

Mar. 21, 2006 Compound Fertilizer 21-17-17 20g/㎡

May 8, 2006 〃 〃

June 20, 2006 〃 〃

Sept. 6, 2006 〃 〃

Oct. 24, 2006 〃 〃

다. 라이시메타 채집수의 채취 분석

골 장 그린모형의 경우, 비료 살포 후 라이시메타에 모인 물은 주 1회 채취를

원칙으로 하 으며, 강수량이 30mm 이상일 때는 채취주기에 계없이 모여진 물을

채취하여 분석하 다. 시료 NO3-N성분은 Ion Pac Cs12A(4mm ID × 250mm L)

컬럼을 이용, 이온크로마토그래피(Dionex ICS-90, ICS-1000, USA)를 사용하여

분석하 다.

결과 고찰

1. 시험 기간 기온 강수량 황

조사기간 동안 제주지역의 기온 강수량 황은 골 장 그린모형 부근의 골 장에

설치된 강수 측시스템에서 얻은 자료를 정리하여 Fig. 3에 나타내었다.

동 기간동안 제주지역내의 기온변화를 보면, 3월의 평균기온은 10.0℃ 으나

8월에는 17.9℃ 상승하여 27.9℃로 최고기온을 보 고 동 기인 12월에는 최 기온인

8.3℃로 8월에 비해 19.6℃ 하강하는 상을 보 다. 반면 3월 강수량은 월 4회

1.6 - 19.0mm에 그쳐 갈수기를 나타냈으나, 6월 말부터 7월 에 걸쳐 지속 인

강우형태를 보 으며 최고 211.0mm의 일강수량을 기록하 다.

농약 비료의 용탈특성을 분석하기 하여 농약을 살포한 1차시험은 장마가

시작되기 바로 인 6/21 2차시험는 갈수기인 10/31이며, 비료의 살포시기는

3/21, 5/8, 6/20, 9/6 10/24로 각각 갈수기와 우수기의 특성을 나타내는 시 으로

기상학 인 요인이 용탈특성에 향을 미칠 것으로 보인다.

- 123 -

Fig. 3.. Precipitation and Temperature during the experiment periods(2006. 3. 1 ～ 12. 31)

0

50

100

150

200

250

300

03/01 04/01 05/01 06/01 07/01 08/01 09/01 10/01 11/01 12/01

Date

Pre

cipi

tatio

n(m

m)

0

5

10

15

20

25

30

Tem

pera

ture

(℃)

Precipitation

Temperature

2. 골 장환경에서 농약의 용탈특성

이 실험은 실제 골 코스와 같은 훼어웨이를 바탕으로 한 모의실험으로 다만

골 이용객이 없는 상태에서 행하여졌고, 잔디 리 로그램에 의하여 잔디 리가

이루어졌다.

농약의 용탈특성을 분석하기 하여 1차(6/21) 2차(10/31)에 걸쳐 모의시험포에

살포된 농약은 etridiazole 등 살균제 8종, chlorpyrifos 등 살충제 5종 dithiopyr

등 제 제 3종이다. 살포 후 주기 으로 Suction Lysimeter를 통하여 채취한 용탈수

의 잔류농약을 분석한 결과, 검출최 농도와 시기별 농도변화를 Table 4와 Fig. 4에

각각 나타내었다.

용탈수의 채취는 농약이 살포된 후 5일(1차) ～ 7일(2차) 후부터 이루어졌으며

이를 분석한 결과, 살균제 8종 2종(metalaxyl, tebuconazole), 살충제 5종 1종

(ethoprophos)과 제 제 3종 1종(mecoprop)이 5㎍/L이상 검출되었으며, 그 외

12종(etridiazole 등)은 극미량 는 불검출되었다.

농약의 최고검출농도는 1차 시험에는 mecoprop > ethoprophos > metalaxyl >

tebuconazole순으로 각각 3,171.7㎍/L, 587.3㎍/L, 475.0㎍/L 11.1㎍/L, 2차 시험에는

- 124 -

ethoprophos > metalaxyl > mecoprop > tebuconazole순으로 각각 100.4㎍/L, 62.6㎍/L,

15.6㎍/L 6.5㎍/L가 검출되었다. 검출된 농약은 2차에 걸쳐 비슷한 양상을 보 으나,

1차에 비하여 2차시험에 mecoprop를 제외하여 약 2 ～ 8배 가량 낮은 용탈율을

나타내었다. mecoprop의 경우 1차 시험에 높게 나타난 이유는, 2차에 비해 1차시험에

권장기 치의 10배로 살포하 기 때문인 것으로 사료된다.

이와 같이 ethoprophos 등 많은 양의 용탈을 보인 농약들의 특성은 물에 한

용해도가 높고(>30mg/L) Koc가 낮아(<550㎖/g) 강수에 의한 지하수로의 이동이

빠른 농약들로 오염잠재성이 높은 성분으로 추정된다.

iprodione, chlorpyrifos, deltamethrin pendimethalin은 시험기간동안 용탈수

에서 불검출되었으며, dithiopyr와 pendimethalin은 1차시험시 타 농약의 권장살포

기 의 10배에 해당하는 양을 살포하 음에도 불구하고 극미량(dithiopyr)내지는

불검출(pendimethalin)되었다. 이들 농약들의 특성은 물에 한 용해도가 낮고

(<14mg/L) Koc가 높아(>700㎖/g) 토양 유기물 등에 의한 흡착이 강하게 이루어져

토양 에서 물에 의해 비교 용탈되기 어렵기 때문인 것으로 사료된다.

농약의 물에 한 용해도가 높을수록 물에 잘 녹아 지하수로의 이동성을 높여

오염잠재성이 증가하며, Koc가 높다는 것은 토양 유기물에 의한 흡착에 의하여

용탈능력이 낮아지게 된다는 것을 의미하는데, David 등(2005)은 지하수로의 용탈

기 을 물에 한 용해도는 > 30ppm, Koc는 < 300～500으로 삼았다.

1차 시험시 검출된 농약은 기에 최고농도를 보이다 차 감소하는 추세를

보 으나, 2차 시험에는 살포 후 약 35일이 경과된 시기에 최고농도를 나타내었다.

이는 1차에는 농약살포 익일부터 연4일에 걸쳐 10 ～ 32mm의 강수량이 발생하는 등

기 10일간의 강수량이 242.6mm에 달하는 집 강우형태를 보인 반면, 2차 시험시

11월의 강수량은 11/27(37.7mm)을 제외한 6회(1 ～ 12.3mm), 12월 3회(4.8 ～

11.1mm)로 간헐 인 강수형태를 보임으로써, 강수에 의한 농약의 토양 내 이동성에

향을 주어 2차에 비해 1차 시험시에 용탈율이 높고 용탈속도도 빨랐을 것으로

사료된다.

Petrovic(1995)도 농약의 용탈에 미치는 토양형태와 강수량의 향이란 연구에서

농약살포 후 기 8일의 극심한 강우에 의하여 많은 양의 농약이 용탈되었는데, 이의

원인은 지배흐름(preferential flow)에 의한 것이라고 하 다.

이외에 각 농약의 유출농도가 다르게 나타난 이유는 여러 가지 요인이 있겠으나

주로 살포농도, 환경 에서 농약의 분해성과 토양에서의 흡착능력, 농약의 이화학 인

특성, 기상학 인 요인 등에 의한 차이에서 비롯된 것이라 할 수 있다.

- 125 -

Flury(1996)도 침투수 에서 농약성분이 검출된다는 것은 농약이 근권이하로

용탈됨을 의미하며 특히 모래층과 사질양토에서 종종 나타나며, 최악의 강우일 경우

근권이하로 유출되는 농약성분이 살포농도의 최 5%에 이른다고 하 다. 그리고

농약용탈에 미칠 수 있는 요인이 표면조합제, 토양구조, 토양수분량, 계형태,

농약구조, 농약시용시기 강우 정도 등에 향을 미친다고 보고하 다. 한

David(2001)와 Huddleston(1996)도 잔디를 통과한 농약의 용탈은 토양유기물과

잔디의 도, 농약의 특성 투수성 등에 따라 다양한 형태로 나타난다고 하여 본

연구와 유사한 경향을 보이고 있음을 추정할 수 있다.

Table 4. The maximum concentration of pesticide detected in leachate

unit : ㎍/L

Pesticide Primary Experiment Secondary Experiment

etridiazole

fungicide

1.9 0.2

fenarimol 1.4 0.7

iprodione 0.0 0.0

mepronil 2.5 1.8

metalaxyl 475.0 62.6

tebuconazole 11.1 6.5

tolclofos-methyl 0.2 0.0

triadimefon 2.5 0.0

chlorpyrifos

insecticide

0.0 0.0

deltamethrin 0.0 0.0

diazinon 4.1 0.3

ethoprophos 587.3 100.4

fenitrothion 0.6 0.1

dithiopyr

herbicide

0.2 0.1

mecoprop 3171.7 15.6

pendimethalin 0.0 0.0

- 126 -

Etr idiazole (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Etr idiazole (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Fenar imol (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Fenar imol (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Iprodione (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Iprodione (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Mepronil (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Mepronil (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

- 127 -

Meta laxy l (1)

0

2 5 0

5 0 0

7 5 0

1 0 0 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampl ing Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Me ta laxy l (2)

0

2 5 0

5 0 0

7 5 0

1 0 0 0

1 -N ov 1 6 -N ov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampl ing Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Tebucozole (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Tebucozole (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Tolc lofos -methy l (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Tolc lofos -methy l (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

T r iadimefon (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

T r iadimefon (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

- 128 -

Chlorpyr ifos (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Ch lorpyr ifos (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

De ltamethr in (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

De ltamethr in (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Diaz inon (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Diaz inon (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Ethoprophos (1)

0

2 5 0

5 0 0

7 5 0

1 0 0 0

2 6 -

Ju n

6 -

Ju l

1 6 -

Ju l

2 6 -

Ju l

5 -

Au g

1 5 -

Au g

2 5 -

Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Ethoprophos (2)

0

2 5 0

5 0 0

7 5 0

1 0 0 0

1 -N ov 1 6 -N ov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampl ing Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

- 129 -

Fig. 4. Pesticide concentration of leachates from the lysimeter

Fenitroth ion (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Fenitroth ion (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Dith iopyr (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Dith iopyr (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Mecoprop (1)

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampl ing Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

Mecoprop (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

P endimetha lin (1)

0

5

1 0

1 5

2 0

2 6 -Ju n 6 -Ju l 1 6 -Ju l 2 6 -Ju l 5 -Au g 1 5 -Au g 2 5 -Au g

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

P endimetha lin (2)

0

5

1 0

1 5

2 0

1 -Nov 1 6 -Nov 1 -De c 1 6 -De c 3 1 -De c

Sampling Date

Co

ncentr

ati

on(u

g/L)

- 130 -

3. 골 장 환경에서 비료의 용탈특성

비료의 용탈특성분석에 사용된 복합비료(21-17-17)는 비료효과가 빨리 나타나는

속효성비료로 효과가 25 - 30일 정도이다. 골 장 그린모형 골 장과 유사한

구조를 갖고 있는 그린모형에서의 라이시메타에 한 용탈수 비료성분 분석은

복비를 5차례에(3/21, 5/8, 6/20, 9/6 10/24) 걸쳐 시용한 후, 주기 으로 용탈수를

채취하여 분석하 으며, 그 결과를 Fig. 5에 나타내었다.

NO3-N의 경우 0.23 - 6.91㎎/L의 분포로 먹는물수질기 인 10㎎/L에 훨씬 못

미치는 결과를 보 으며, 각 비료시비에 따른 뚜렷한 농도변화는 나타나지 않았다.

하지만 NO3-N의 연간추이를 살펴보면, 연구 기싯 에는 비교 높은 농도를

보이다 4월 부터는 차 감소하는 추세를 보여 미미한 변화폭을 나타내며 낮은

농도(2mg/L이하)를 유지하 으나, 10월 부터는 차 상승하는 추세를 보여 약

6.0mg/L의 농도에 이르 다. 이는 잔디성장시기에 맞추어 질소의 흡수가 많아지는

4월 부터 10월 사이에는 잔디에 의한 흡수로 인하여 용탈수 의 NO3-N가 낮아지기

때문인 것으로 사료된다.

Daniel 등(1995)은 잔디층으로부터 용탈되는 NO3-N에 미치는 염분의 향이란

연구에서, 용탈수의 월평균 NO3-N 농도는 Burmudagrass인 경우 0.1 - 1.2㎎/L,

Tall fescue인 경우 0.1 - 3.3㎎/L의 범 를 나타내었다고 보고하 다. 한 6월과

12월 사이에는 일정하게 낮은 농도를 나타낸 반면, 2월과 4월 사이에서 가장 높은

NO3-N 농도를 나타내었다고 보고하 다. 그 원인은 늦겨울과 이른 사이에서는

잔디의 생육이 느리게 됨으로써 그에 따라 생육에 필요한 질소의 요구량이 게

되어 용탈수 질산성질소의 농도가 높게 나타난다고 하 다.

본 연구결과 Daniel 등(1995)의 연구결과에 비해 NO3-N 농도의 상승이 시기 으로

빠른 경향은 있지만 매우 유사한 결과를 보 으며, 환경 인 요인과 잔디의 생육상태에

따른 차이로 인하여 시기 인 차이가 발생한 것으로 사료된다.

Snyder 등(1981)은 질산암모늄(NH4NO3)을 살포한 5 -10일 후 잔디근권이하의

용탈수에서 최 의 질산성질소농도가 나타났다고 보고하 다. 한 William 등

(2002)은 1998년부터 2000년에 걸쳐 수행한 모래지반 골 그린의 NO3-N의 용탈

시험에서 용탈수의 NO3-N와 NH4-N의 농도가 각각 0 - 3.1㎎/L과 0 - 0.6㎎/L의

분포를 보여 본 시험과 유사한 결과를 나타내었다. 용탈수 의 낮은 NO3-N 농도는

햇빛, 높은 용탈속도, 잔디의 생육에 필요한 질소의 흡수 등으로 기인한 것이라

하 으며, 비료의 살포농도를 증가시킨 결과 용탈수의 농도 한 증가하 다고

보고하 다.

- 131 -

Fig. 5. NO3-N concentration of leachates from the lysimeters ( :N applied)

NO3-N

0

2

4

6

8

1 0

1 - M a r 1 - Ap r 1 - M a y 1 - Ju n 1 - Ju l 1 - Au g 1 - S e p 1 - Oc t 1 - N o v 1 - D e c

S am pl ing D a t e

Co

nc

entr

ati

on

(m

g/L

)

결 론

골 장 환경에서 농약의 용탈특성을 분석하기 해 시험포에 잔디 리용으로

사용하는 살균제 8종, 살충제 5종 제 제 3종을 시험포에 살포 후 Suction

Lysimeter를 이용하여 용탈수를 채취하여 분석하 으며, 비료의 용탈특성을 분석하기

해 골 장그린모형 실제 골 장구조와 유사한 구조를 가진 모형에 복합비료

(21-17-17)를 살포한 후 용탈수 NO3-N를 분석하 다.

1. 농약의 용탈특성을 분석한 결과, mecoprop, ethoprophos, metalaxyl

tebuconazole은 타 농약에 비해 높은 농도가 검출되었으며, 물에 한 용해도가 높고

(>30mg/L) Koc가 어(<550㎖/g) 강수에 의한 지하수로의 이동이 빠른 농약들로

오염잠재성이 높은 성분으로 추정된다.

2. iprodione, chlorpyrifos, deltamethrin pendimethalin은 시험기간동안 용탈수

에서 극미량내지는 불검출되었으며, 물에 한 용해도가 낮고(<14mg/L) Koc가

높아(>700㎖/g) 토양 유기물 등에 의한 흡착이 강하게 이루어져 토양 에서 물에

의해 비교 용탈되기 어렵기 때문인 것으로 사료된다.

- 132 -

3. 1차 시험시 검출된 농약은 기에 최고농도를 보이다 차 감소하는 추세를

보 으나, 2차 시험에는 살포 후 약 35일이 경과된 시기에 최고농도를 나타내었는데,

이는 강수형태에 의한 향으로 2차에 비해 1차 시험시에 집 강우에 의해 용탈율이

높고 용탈속도도 빨랐을 것으로 사료된다.

4. 비료의 용탈 특성을 분석한 결과, 용탈수 의 NO3-N는 0.23 ～ 6.91㎎/L의

분포로 먹는물수질기 인 10㎎/L에 훨씬 못 미치는 결과를 보 으며, 각 비료시비에

따른 뚜렷한 농도변화는 나타나지 않았지만, 잔디의 생육상태에 따른 향으로

용탈되는 NO3-N의 농도에 차이가 나타나는 것으로 사료된다.

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- 135 -

제주특별자치도보건환경연구원보 제17권

Report of JIHE. Vol 17:135～153

제주지역에서 발생된 오수․폐수 육상

수조식양식장의 수질특성 비교

김형철, 김수미, 송상택, 성수, 김성홍, 송

제주특별자치도보건환경연구원 환경조사과

Comparison of water quality for sewage, waste

water and inland aquaculture

Kim, H. C., S. M Kim, S. T. Song, S. S. Hyun, S. H. Kim and

B. H. Song

Division of Environmental Research

Jeju Special Self-Governing Provincial Institute of Health and Environment, Jeju,

Korea, 690-815, Tel (064) 712-4004, Fax (064) 744-7664, e-mail : khc6008@jeju.go.kr

Abstract

Water quality of sewage for community, waste water and inland aquaculture

discharged from jeju province was studied to compare its characteristics during

the 2006. The results were summarized as follows ;

Removal efficiency of BOD was the highest among the pollution components

of sewage for community. Water quality of influent waste water was 1.5～3

times higher than that of sewage. Removal efficiency of BOD was the highest

among the pollution components of waste water like sewage. Component

concentrations of waste water was low in summer but it was absent in other

seasons. Water quality of inland aquaculture wasn't different in influent, tank

- 136 -

water and effluent. Removal efficiency of SS was highest among the pollution

components, its value was 20.6% in average. Removal efficiency of waste water

was higher slightly than that of sewage, but which was higher remarkably

than that of inland aquaculture. The change of water quality of sewage and

waste water was remarkable but that of inland aquaculture was constant in

contrast.

서 론

제주지역에서 발생되는 마을단 소규모 오수 농공단지 폐수 발생량은 차

증가되고 있으며 이는 생활수 향상, 인구, 물 사용량 농산물 처리물량의 증가

등의 요인으로 알려져 있으며, 이러한 오수나 폐수의 오염원을 리하는 기술개발

이나 처리기술 등의 많은 연구들에 의해 진행되어 왔다.(정 등, 1986; 방 등, 1997;

최, 1998; 권 등, 1999; 김 등, 2000; 한 등, 2001; 환경백서, 2003). 오수나 농공단지

폐수의 유입원수 수질 특성은 지역의 생활수 , 생활 패턴, 농공단지 유입시 농작

물 종류 반입량에 의해 크게 향을 받을 수 있다. 제주는 내륙지역과 달리 3차

산업 주의 생활상과 당근, 감자, 양 , 양배추 등을 주요 작물로 재배하고 있으며

이러한 특징들이 오수 농공단지 유입수 수질 특성과 오염물질 처리 효율 등에

향을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 제주에서 발생된 마을 간이 오수 농

공단지 유입, 방류수 수질 특성을 악하고자 한다.

한 도내 체에 해안변을 따라 분포한 육상수조식 양식장의 유입 유출수

수질의 제거효율 등 수질 특징을 악하고 양염류인 총인, 총질소 분포비율 등을

이용하여 오수 농공단지 수질 특성과 서로 비교하고자 한다.

재료 방법

1. 마을 간이 오수, 농공단지 폐수 육상 수조식 양식장 시료

제주지역에서 발생되는 마을 간이 오수 농공단지 폐수의 유입수 배출수,

육상수조식 양식장의 시료는 2006년도 지도 검시 채취 의뢰된 시료 에서 선별

하여 수질 특성 자료로 활용하 다. 마을오수 농공단지 폐수의 유입수 배출

- 137 -

수는 각각 46개의 시료와 육상수조식 양식장 41개의 시료를 상으로 하 다.

2. 조사 기간

2006년도에 제주시와 서귀포시에서 채취하여 의뢰된 시료를 선택하 으며 오수

와 양식장수는 이나 겨울 등에 집 으로 의뢰되었지만 농공단지 폐수는 년

주기 으로 의뢰되면서 계 별 특징에 활용할 수 있었다.

3. 조사 항목 조사 방법

농공단지 폐수의 수질 특성을 악하기 해 일반 항목인 BOD, COD, SS,

T-N, T-P를 상으로 이용하 으며 마을 간이 오수는 미생물분야인 장균군수

를 추가하여 분석 상으로 하 다. 양식장의 수질 특성을 악하기 해 COD, SS,

T-N, T-P를 상으로 이용하 다.

결과 고찰

1. 마을 간이 오수의 수질 특성

제주지역 오수정화시설에 유입되는 원수 처리되어 배출되는 배출수의 수질특

성을 악하고자 Table 1과 Table 2에 유입수 처리수 수질의 통계 요약을 나

타내었다.

Table 1, 2에서 보면 유입되는 원수는 BOD 116.4(16.1～303.6㎎/L), COD

63.3(12.4～126.0㎎/L), SS 182.2(7.0～914.0㎎/L), T-N 62.997(7.8～127.6㎎/L), T-P

3.991(0.4～8.5㎎/L), E. Coli. 30～60,000개/㎖ 수 으로 타 지역 마을 오수의 유입

수질보다 다소 높은 경향을 보 으며(한 등, 2001) 가축분뇨 원수의 1/100배 수

인 것으로 나타났다. 한 수질의 변동폭이 타지역의 마을 간이오수보다 크며 항목

별로 보면 유입수의 수질 평균치에 한 변동은 상 표 편차가 부유물질과 장

균군수가 상 으로 큰 것으로 나타났다.

- 138 -

Table 1. A statistical summary of concentrations of Influent sewage for community

BOD COD SS T-N T-P E. Coli.(number/㎖)

Mean(㎎/L) 116.4 63.3 182.2 62.997 3.991 9674

Standard error 11.0 4.6 32.4 4.0 0.3 2492

Median(㎎/L) 96.4 59.5 87.5 63.852 3.605 1450

Standard deviation 74.6 31.5 220.0 27.2 1.8 16904

Minimum(㎎/L) 16.1 12.4 7.0 7.837 0.385 30

Maximum(㎎/L) 303.6 126.0 914.0 127.559 8.452 60000

Sample number 46 46 46 46 46 46

Table 2. A statistical summary of concentrations of Effluent sewage for community

BOD COD SS T-N T-P E. Coli.(number/㎖)

Mean(㎎/L) 1.1 8.5 4.5 37.842 2.728 30

Standard error 0.2 0.5 0.6 2.6 0.2 6

Median(㎎/L) 0.7 8.1 3.5 40.104 2.850 30

Standard deviation 1.2 3.5 3.9 17.8 1.2 44

Minimum(㎎/L) 0.3 2.2 0.8 2.139 0.169 0

Maximum(㎎/L) 6.2 16.4 24.3 82.927 5.738 310

Sample number 46 46 46 46 46 46

각 성분별 처리효율을 알아보기 해 Fig. 1～Fig. 7에 시료별로 처리효율을 나

타내었다. Fig. 1～Fig. 7에서 보면 BOD가 98.5%로 다른 성분들에 비해 가장 처리

효율이 높은 것으로 나타났으며 다음으로 장균군수(94.2%), SS(89.7%),

COD(82.7%), T-N(36.2%), T-P(28.5%)순으로 나타났다.

이러한 결과는 타 지역의 간이 오수 처리시설보다 다소 양호한 제거효율을 보 으

며, 질소, 인의 제거효율이 상 으로 낮은 것은 오수 처리시설 방식이 활성슬러

지법 등 생물학 처리를 근간으로 하기 때문에 고도처리가 필요한 질소, 인의 제

거율이 낮게 보인 것으로 단된다.

- 139 -

0

2 0

4 0

6 0

8 0

10 0

Rem

oval

effi

cien

cy(%

)

B O D C O D S S T-N T-P E . C o li

Fig. 1. Removal efficiency each component in sewage for community

0

20

40

60

80

100

S ample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

Fig. 2. Removal efficiency of BOD each sample in sewage for community

0

20

40

60

80

100

Sample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

Fig. 3. Removal efficiency of COD each sample in sewage for community

0

20

40

60

80

100

S ample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

- 140 -

Fig. 4. Removal efficiency of SS each sample in sewage for community

0

20

40

60

80

100

Sample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

Fig. 5. Removal efficiency of T-N each sample in sewage for community

0

20

40

60

80

100

S ample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

Fig. 6. Removal efficiency of T-P each sample in sewage for community

0

20

40

60

80

100

Sample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

Fig. 7. Removal efficiency of E. Coli each sample in sewage for community

Fig. 8에 제거효율의 범 별 출 율을 알아보기 해 나타내었다. Fig. 8에서 보

면 BOD가 90%이상의 제거효율이 97.8%, 70～90% 범 의 제거효율이 2.2%로

70%이하의 제거율 출 은 없었으며 가장 양호한 제거효율을 보 다. COD인 경우

90%이상인 경우는 34.8%, 70～90%은 54.3%, 50～70%는 6.5%, 50% 미만도 4.3%

- 141 -

로 나타났으며 BOD에 비해 낮은 제거효율을 보 다.

BOD

0

20

40

60

80

100

≤ 20 20＜ 40≤ 40＜ 60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

R ange

rem ov al e f f ic ienc y (% )c um ulat ion

C OD

0

20

40

60

80

100

≤ 20 20＜ 40≤ 40＜ 60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

R ange

rem ov al ef f ic ienc y (% )c um ulat ion

SS

0

20

40

60

80

100

≤ 20 20＜ 40≤ 40＜ 60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

R ange

rem ov al ef f ic ienc y (% )c um ulat ion

T-N

0

20

40

60

80

100

≤ 20 20＜40≤ 40＜60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

Range

rem ov al ef f ic iency (%)cum ulat ion

T-P

0

20

40

60

80

100

≤ 20 20＜ 40≤ 40＜60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

Range

rem ov al ef f ic iency (%)c um ulat ion

E . C o li

0

20

40

60

80

100

≤ 20 20＜ 40≤ 40＜ 60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

R ange

rem ov al ef f ic ienc y (% )c um ulat ion

Fig. 8. Composition of removal efficiency each component in sewage for community

SS는 90% 이상의 제거효율은 76.1%, 70～90% 제거효율은 15.2%, 70～50% 제거

효율은 6.5%를 보여 BOD보다 다소 낮은 제거효율을 보 다. 반면 총질소 총인

의 경우 역으로 50% 이하의 제거효율이 69.6%, 80.4%를 보여 부분 낮은 제거효

율을 보 다. 장균군수는 소독에 의해 장균군이 부분 사멸하기 때문에 90%

이상이 91.3%로 아주 양호한 제거효율을 보 으며 이는 소독에 의한 결과로 단

된다. 총인은 총질소의 상당수가 50% 이하의 낮은 출 범 로 나타났으며, 70～

90%와 50～70%의 제거효율의 출 율은 각각 15.2%와 13.0%로 BOD, COD 등에

- 142 -

비해 상 으로 낮게 나타났다.

2. 농공단지 폐수의 수질 특성

제주지역에 있는 농공단지에서 발생된 폐수의 수질특성을 악하기 해 Table

3과 Table 4에 수질 분석결과의 통계 요약을 나타냈다. Table 3과 Table 4에서

보면 유입 원폐수의 수질은 BOD 391.5mg/L(41～1140mg/L), COD 193.5mg/L(26.

0～540.0mg/L), SS 390.5mg/L(11.0～1570.0mg/L), T-N 72.567mg/L(18.607～

264.720mg/L), T-P 5.712mg/L(0.786～29.460mg/L)로서 마을 단 오수의 유입원

수보다 성분별로 1.5～3배까지 높은 특징을 보 다. 오수와 같이 부유물질이 가장

변동이 크고 다음으로 BOD로 나타났다. 처리수인 방류수의 수질은 제거효율이 높

은 BOD, SS가 유입원수에 비해 상 으로 낮은 농도를 보 다.

Table 3. A statistical summary of concentrations of influent waste water

Items BOD COD SS T-N T-P

Mean(㎎/L) 391.5 193.47 390.52 72.567 5.712

Standard error 46.9 22.4 63.6 8.0 0.8

Median(㎎/L) 305.0 155 242 58.080 3.378

Standard deviation 318.3 152.1 431.9 54.6 6.0

Minimum(㎎/L) 41.0 26.0 11.0 18.607 0.786

Maximum(㎎/L) 1140.0 540.0 1570.0 264.720 29.460

Sample number 46 46 46 46 46

Table 4. A statistical summary of concentrations of effluent waste water

Items BOD COD SS T-N T-P

Mean(㎎/L) 2.8 8.8 3.2 24.528 1.329

Standard error 0.5 0.6 0.5 2.9 0.3

Median(㎎/L) 1.3 9.2 2.2 23.089 0.509

Standard deviation 3.5 4.2 3.5 20.1 2.4

Minimum(㎎/L) 0.2 0.6 0.4 1.375 0.034

Maximum(㎎/L) 19.5 21.0 17.0 95.738 14.670

Sample number 46 46 46 46 46

폐수의 처리효율을 알아보기 해 Fig. 9에 각 성분별 처리효율을 나타냈다. Fig.

9에서 보면 앞 의 오수 제거효율과 비슷하게 BOD(98.7%) > SS(95.1%) >

COD(88.9%) > T-P(60.7%) > T-N(50.5%)순으로 제거효율이 증가하 으며 체

- 143 -

으로 보면 BOD를 제외하면 모든 성분에서 농공단지 폐수 방류수의 처리효율이

오수보다 다소 높은 것으로 나타났다.

01 02 03 04 05 06 07 08 09 0

1 0 0

Rem

oval

effi

cien

cy(%

)

B O D C O D S S T -N T -P

Fig. 9. Removal efficiency each component in waste water

B O D

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

≤ 5 0 5 0 ＜ 7 0 ≤ 7 0 ＜ 9 0 ≤ 9 0 ＜

Com

posi

tion(

%)

R a n g e

re m o v a l e f f ic ie n c y (% )c u m u la t io n

C O D

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

≤ 5 0 5 0 ＜ 7 0 ≤ 7 0 ＜ 9 0 ≤ 9 0 ＜

Com

posi

tion(

%)

R a n g e

re m o v a l e f f ic ie n c y (% )c u m u la t io n

S S

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

≤ 5 0 5 0 ＜ 7 0 ≤ 7 0 ＜ 9 0 ≤ 9 0 ＜

Com

posi

tion(

%)

R a n g e

re m o v a l e f f ic ie n c y (% )c u m u la t io n

T -N

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

≤ 5 0 5 0 ＜ 7 0 ≤ 7 0 ＜ 9 0 ≤ 9 0 ＜

Com

posi

tion(

%)

R a n g e

re m o v a l e f f ic ie n c y (% )c u m u la t io n

T -P

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

≤ 5 0 5 0 ＜ 7 0 ≤ 7 0 ＜ 9 0 ≤ 9 0 ＜

Com

posi

tion(

%)

R a n g e

re m o v a le f f ic ie n c y (% )c u m u la t io n

Fig. 10. Composition of removal efficiency each component in waste water

- 144 -

제거효율의 범 별 출 율을 알아보기 해 Fig. 10에 범 별 출 빈도율을 나타

내었다. Fig. 10에서 보면 BOD는 70～90% 범 가 2.1%, 나머지는 90%이상의 제

거효율이 97.9%를 보여 오수의 제거효율과 비슷한 결과를 보 다. COD는 오수와

다소 다르게 90%이상의 범 가 66.0%를 보 으며 50%미만의 제거효율은 나타나

지 않았다. 부유물질은 Fig. 10에서 알 수 있듯이 제거효율은 농공단지 폐수가 다

소 높지만 범 별 출 비율은 마을 간이오수와 거의 비슷한 출 분포를 보 으며

총질소, 총인도 오수 수질 특성과 비슷한 결과를 보 다.

계 별로 시료의 수질 변동 특성을 알아보기 해 Fig. 11과 Fig. 12에 유입수

배출수의 월별 변동 특징을 제시하 다. Fig. 11과 Fig. 12에서 보면 유입수인

경우 성분별로 차이는 있으나 부유물질을 제외하면 여름철인 7～9월에 체 으로

낮아지는 특징을 보 으며 방류수인 경우 BOD, SS는 여름철에 다소 낮아지는 특

징이 있었으나 총질소, 총인 성분은 계 별 변동 특성이 거의 없는 것으로 나타났다.

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

1 2 0 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2

Month

BOD

, CO

D, S

Sco

ncen

tratio

n(m

g/L)

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

T-N

, T-P

con

cent

ratio

n(m

g/L)BOD COD SS

T-N T-P

Fig. 11. Monthly variation of each component concentration in raw waste water

0

5

1 0

1 5

2 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2

Month

BO

D, C

OD

, SS

conc

entra

tion(

mg/

L)

0

2 0

4 0

6 0

T-N

, T-P

con

cent

ratio

n(m

g/L)BOD COD SS

T-N T-P

Fig. 12. Monthly variation of each component concentration in purification waste water

계 별 제거효율의 변동특성을 악하기 해 Fig. 13에 월별 성분의 변동을 나

- 145 -

타내었다. Fig. 13에서 보면 BOD, COD, SS는 제거효율이 거의 일정하지만 T-N

과 T-P는 계 별로 보면 겨울철에 낮아지는 특징이 있으나 ～가을까지는 변동

폭이 심해 특징이 나타나지 않았다.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

M o nth

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

B O D

CO D

S S

T-N

T-P

Fig. 13. Monthly variation of removal efficiency each component in waste water

3. 육상 수조식양식장수의 수질 특성

제주도내에 있는 육상 수조식 양식장의 유입수, 수조수, 배출수의 수질 특성을

알아보기 해 Table 5, 6, 7에 나타내었다.

유입수의 수질은 COD 0.8mg/L(0.4～1.6mg/L), SS 2.0mg/L(0.4～4.2mg/L), T-N

0.481mg/L(0.134～0.979mg/L), T-P 0.039mg/L(0.021～0.069mg/L)으로 일반 해수의

수질과 비슷한 것으로 나타났다. 한 수조수의 수질은 먹이사료와 양식어류의 배

설물 등으로 인해 수질이 다소 좋지 않은 것으로 알려져 있지만(강, 1994; 허 등,

2003) 부분 시료가 먹이를 주지 않았던 시기에 채취되었기 때문에 이시 수질

보다 아주 양호간 상태를 유지하 다.

Table 5. A statistical summary of concentrations of inland aquaculture influent

Items COD SS T-N T-P

Mean(㎎/L) 0.8 2.0 0.481 0.039

Standard error 0.1 0.2 0.030 0.002

Median(㎎/L) 0.8 1.8 0.416 0.038

Standard deviation 0.4 1.0 0.19 0.01

Minimum(㎎/L) 0.4 0.4 0.134 0.021

Maximum(㎎/L) 1.6 4.2 0.979 0.069

Sample number 41 41 41 41

- 146 -

Table 6. A statistical summary of concentrations of water tank of inland aquaculture

Items COD SS T-N T-P

Mean(㎎/L) 1.2 3.0 0.691 0.054

Standard error 0.1 0.2 0.051 0.003

Median(㎎/L) 1.2 2.8 0.624 0.052

Standard deviation 0.4 1.2 0.328 0.022

Minimum(㎎/L) 0.4 1.0 0.226 0.025

Maximum(㎎/L) 2.0 5.6 1.624 0.141

Sample number 41 41 41 41

Table 7. A statistical summary of concentrations of inland aquaculture effluent

Items COD SS T-N T-P

Mean(㎎/L) 1.1 2.4 0.661 0.070

Standard error 0.1 0.1 0.052 0.008

Median(㎎/L) 1.0 2.2 0.587 0.057

Standard deviation 0.4 0.9 0.334 0.048

Minimum(㎎/L) 0.4 1.0 0.289 0.034

Maximum(㎎/L) 2.0 4.4 2.068 0.319

Sample number 41 41 41 41

Fig. 14～Fig. 18에 양식장 배출수의 제거효율을 나타내었다. Fig. 14～Fig. 18에

서 보면 부유물질 처리를 주 목 으로 하는 양식장이 많기 때문에 체 으로 보

면 부유물질이 다른 성분들보다 제거효율이 높은 편이지만 평상시 기 으로 볼 때

평균 으로 20.6%의 낮은 제거효율을 보이고 있으며 COD, T-N, T-P 성분은

10% 수 이하인 것으로 나타났다. 이는 이시를 고려하지 않은 부분 평상시의

시료들이기 때문에 이시에는 제거효율이 높아질 것으로 보이지만 이것은 추가

연구가 필요할 것으로 단된다.

01 02 03 04 05 06 07 08 09 0

1 0 0

Rem

oval

effi

cien

cy(%

)

C O D S S T -N T -P

Fig. 14. Removal efficiency each component in inland aquaculture

- 147 -

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

S ample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%

Fig. 15. Removal efficiency of COD each sample in inland aquaculture influent

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

S ample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%

Fig. 16. Removal efficiency of SS each sample in inland aquaculture influent

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Sample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

Fig. 17. Removal efficiency of T-N each sample in inland aquaculture influent

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Sample

Rem

ova

l eff

icie

ncy(

%)

Fig. 18. Removal efficiency of T-P each sample in inland aquaculture influent

- 148 -

Fig. 19에 양식장 배출수의 성분별 세부 으로 범 별 제거효율 출 분포를 나

타냈다. Fig. 19에서 보면 COD는 20% 이하가 75.6%로서 부분이며 60%이상의

제거율은 나타나지 않았다. 부유물질인 경우 제거율이 20%이하인 경우 51.2%,

60%이상인 제거율은 4.9%인 것으로 나타났으며 가장 분포 범 가 넓은 것으로 나

타났다. 총질소, 총인인 경우는 20%이하가 각각 82.9%, 97.6%로서 부분 낮은 제

거율을 보 으며 분석 상 시료 40～60% 범 의 제거효율의 출 율은 총질소

1회(2.4%), 총인은 한 번의 사례도 나타나지 않았다.

COD

0

20

40

60

80

100

≤20 20＜40≤ 40＜60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

Range

remov al ef f iciency (%)cumulation

SS

0

20

40

60

80

100

≤20 20＜40≤ 40＜60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

Range

remov al ef f iciency (%)cumulation

T-N

0

20

40

60

80

100

≤20 20＜40≤ 40＜60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

Range

remov al ef f iciency (%)cumulation

T-P

0

20

40

60

80

100

≤20 20＜40≤ 40＜60≤ 60＜

Com

posi

tion(

%)

Range

remov al ef f iciency (%)cumulation

Fig. 19. Removal efficiency of T-P in inland aquaculture influent

4. 마을 간이오수, 농공단지 폐수 수조식양식장수의 수질 특성 비교

마을 간이오수, 농공단지 폐수 수조식양식장의 유입수 방류수 수질 특성을

비교하기 하여 제거효율, 상 표 편차와 양염류인 총질소와 총인의 비율을 가

지고 table 8과 table 9, Fig. 20～Fig. 23에 통계 요약, 제거효율과 총인/총질소의

비율을 제시하 다.

Table 8과 Table 9에서 보면 유입수의 수질은 마을오수보다 농공단지 폐수의 농도

- 149 -

Table 8. Statistical summary of influent concentrations of sewage, waste water and

inland aquaculture

BOD COD SS T-N T-P

Mean(㎎/L)

sewage 116.4 63.3 182.2 62.997 3.991

waste water 391.5 193.5 390.5 72.567 5.712

aquaculture - 0.8 2.0 0.481 0.039

Standard deviation

sewage 74.6 31.5 220.0 27.2 1.8

waste water 318.3 152.1 431.9 54.6 6.0

aquaculture - 0.4 1.0 0.19 0.01

Relative Standard deviation

sewage 0.64 0.50 1.21 0.43 0.45

waste water 0.81 0.79 1.11 0.75 1.05

aquaculture - 0.50 0.50 0.40 0.26

Sample number

sewage 46 46 46 46 46

waste water 46 46 46 46 46

aquaculture - 41 41 41 41

Table 9. Statistical summary of effluent concentrations of sewage, waste water and

inland aquaculture

BOD COD SS T-N T-P

Mean(㎎/L)

sewage 1.1 8.5 4.5 37.842 2.728

waste water 2.8 8.8 3.2 24.528 1.329

aquaculture - 1.1 2.4 0.661 0.070

Standard deviation

sewage 1.2 3.5 3.9 17.8 1.2

waste water 3.5 4.2 3.5 20.1 2.4

aquaculture - 0.4 0.9 0.3 0.1

Relative Standard deviation

sewage 1.10 0.41 0.87 0.47 0.44

waste water 0.80 0.48 1.09 0.82 1.81

aquaculture - 0.36 0.38 0.45 1.43

Sample number

sewage 46 46 46 46 46

waste water 46 46 46 46 46

aquaculture 41 41 41 41 41

가 1.5～3배 정도 높아 고농도를 보 으며 상 표 편차(RSD)도 농공단지 폐수가

큰 값을 보여 상 으로 변동이 큼을 알 수 있었으며 육상수조식 양식장이 낮은

농도에서도 상 으로 일정한 유입 수질을 보 다.

Fig. 20에서 오염물질 제거효율을 보면 폐수의 제거효율이 가장 높게 나타나고 있

으며 양식장수가 낮은 제거효율을 보 다. 이는 오염물질 처리공법의 차이에 따른

제거효율 차이, 운 기술 등의 향으로 단된다.

- 150 -

0102030405060708090

100

Rem

oval

effi

cien

cy(%

)

B O D CO D S S T-N T-P

s e w a g e

w a s te w a te ra q u a cu ltu re

Fig. 20. removal efficiency sewage, waste water and in inland aquaculture influent

마을 간이 오수, 농공단지 폐수, 양식장수의 양염류 분배 특성을 알아보기 해

Fig. 21～Fig. 23에 T-N에 한 T-P의 비율을 나타내었다. Fig. 21～Fig. 23에서

보면 마을 간이 오수, 농공단지 폐수, 양식장수 모두에서 유입수보다 유출수에서

T-P/T-N비율이 약간 큰 값을 보 으며 이는 T-P 제거효율보다 T-N 제거효율이

크기 때문인 결과로 단된다. 한 농공단지 폐수의 T-P/T-N 비율의 변동폭이

상 으로 다소 크게 나타나 시료별 양염류의 분배 특성의 차이가 상 으로

큰 것으로 나타났다. 한 마을 간이 오수와 양식장수는 비교 유입수와 방류수의

T-P/T-N 변동 경향이 비슷한 반면 농공단지 폐수는 동일한 변동 특징을 보이지

않았다. 이는 유입수의 양염류 질의 변동이 크고 한 T-N, T-P 제거효율의 변

동이 크기 때문인 것으로 단된다.

0

20

40

60

80

100

120

Samples

T-P/T

-N R

atio(%

)

In flu e n t

Efflu e n t

Fig. 21. T-P/T-N ratio in influent and effluent sewage

- 151 -

0

20

40

60

80

100

120

S ample

T-P/T

-N

Ratio(%

)

In flu e n t

Efflu e n t

Fig.22. T-P/T-N ratio in influent and effluent waste water

0

20

40

60

80

100

120

S amples

T-P/T

-N

Ratio(%

)

In f lu e n t

W a te r ta n k

Efflu e n t

Fig. 23. T-P/T-N ratio in influent, water tank and effluent of inland aquaculture influent

결 론

2006년 제주에서 발생된 마을 간이 오수, 농공단지 폐수 육상 수조식 양식장

수의 수질 특성과 상호 수질을 비교한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 마을 간이 오수의 유입 원수 수질은 부유물질과 장균수의 성분이 시료별 가

장 변동이 컸으며, 오염물질 제거율은 BOD가 평균 98.5%로 가장 높았고 다음으로

장균군수(94.2%), SS(89.7%), COD(82.7%), T-N(36.2%), T-N(28.5%)순으로 나

타났다.

2. 농공단지 유입폐수는 마을 간이 오수의 유입수 수질보다 1.5～3배 정도 높은

농도를 보 으며, 마을 간이 오수와 비슷하게 부유물질 변동폭이 제일 컸으며 유입

- 152 -

수의 제거효율은 BOD(98.7%), SS(95.1%), COD(88.9%), T-P(60.7%), T-N(50.5%)

으로 나타났다. 계 별로 보면 유입수, 방류수 모두 여름철인 7～9월에 일부 성분

을 제외하면 오염물질 농도가 낮아지는 특징을 보 으며 제거효율은 BOD, COD,

SS는 계 별 차이가 거의 없으나 T-N, T-P는 겨울에 다소 낮아지는 특징을 보

다.

3. 육상수조식 양식장의 평상시 수질은 유입수, 수조수, 방류수의 수질차이가 크

지 않았으며 수조수의 오염물질 제거효율은 부유물질이 평균 20.6%로 다소 낮은

제거효율을 보 다.

4. 마을 간이 오수, 농공단지 폐수, 양식장수의 수질 특성을 비교한 결과 유입수,

방류수 모두 농공단지 폐수의 수질변동이 상 으로 크고 양식장수가 비교 일

정한 경향을 보 다. 농공단지 폐수의 유입수가 마을 간이 오수의 유입수보다 1.

5～3배 높았으며 방류수 수질은 마을 간이 오수의 방류수보다 상 으로 낮았다.

한 마을 간이 오수 농공단지 폐수 양식장수의 오염물질 제거효율을 비교

한 결과 농공단지 유입수의 오염물질 제거효율이 가장 높았으며 양식장수가 상

으로 낮은 특징을 보 다. 유입수 방류수의 양염류 변동 경향은 마을 간이

오수가 동일한 변동 경향이 가장 뚜렷하 으며 농공단지 폐수가 낮은 경향을 보

다.

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학회 하계 workshop 자료집, pp. 115～133

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제주도, 2003, 환경백서

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제주지역환경기술개발센터 과제 연차보고서

- 154 -

제주특별자치도보건환경연구원보 제17권

Report of JIHE. Vol 17:154～171

신축주택 실내공기질의 경시 변화 특성

오상실, 김태헌, 고경필, 조인숙

제주특별자치도보건환경연구원 기보 과

Reduction of Volatile Organic Compounds in Indoor

Air after Moving to Newly Built House

Oh, S. S., T.H. Kim, G.P. Koh and I.S. Cho

Division of Air Quality Conservation

Jeju Special Self-Governing Provincial Institute of Health and Environment, Jeju,

Korea, 690-815, Tel (064) 712-4005, FAX (064) 744-7664 email: isingjc@hanmail.net.

Abstracts

One newly built house, one renovated apartment, and two apartments were

selected to survey the conformity to the indoor air pollution criteria of volatile

organic compounds(VOCs) after dwelling in, while managing them by baking

out by one or two rounds per week. In case of non-conformity, the reduction

rates were calculated based on arithmetic mean of the weekly results.

Before dwelling in, the highest concentrations of benzene, toluene, and

formaldehyde were 80, 10,000, and 1,000 ug/㎥ respectively, which exceeded 2.7

～10 times the criteria of indoor air pollution, 30, 1000, and 210 ug/㎥. On the

contrary, the average concentration of ethylbenzene, xylene, styrene were 187,

279, and 116 ug/㎥, leveling 50% or less the criteria 360, 700, 300ug/㎥.

Based on average, the initial concentrations of formaldehyde, benzene, and

- 155 -

toluene for 1,354, 35, and 7,750 ug/㎥, reduced the rates of 48%, 23%, and 48%,

Accordingly, the conformity to the criteria would be fulfilled after three and

four weeks for formaldehyde and toluene, and after one week for benzene.

This results would suggest that it is necessary to manage the indoor air

quality intensively for 4 weeks after moving to newly built house to prevent

Sick Building Syndrome from VOCs.

서 론

신축공동주택 등의 건축자재에서는 휘발성유기화합물 (VOCs, volatile organic

compounds)과 포름알데히드(HCHO) 등 오염물질이 방출된다(Hodgson 등, 2000;

Nielsen 등, 1997). 실내공간에서 활동하는 시간이 증가하고, 이에 따른 실내공기

함유되어 있는 오염물질로 인한 인체에 미치는 향은 차 심이 커지는 경

향을 보이고 있다(Berglund 등, 1992). 특히 새집으로 이사 후 새집에서 방출되는

물질로 인한 건강상의 향을 새집증후군(Sick Building Syndrome, SBS)이라 한

다(Brinke, 1998; WHO).

새집증후군 등을 일으키는 휘발성물질로 인한 인체 향을 감소시키기 해 실

내공기질 리법이 만들어졌다. 휘발성물질은 주로 60여종이 검출되는 것으로 보고

되고 있지만 실내공기질공정시험방법 상 VOC로 규정하고 있는 물질은 벤젠, 톨루

엔, 에틸벤젠, 자일 , 스티 등 5종이며(환경부, 2004), 이들의 감각기 에 한

상 자극유발정도는 styrene, xylene, ethylbenzene, bezene의 순으로 각각

toluene보다 7.9, 3.4, 1.7, 0.5배의 값을 나타내는 것으로 보고하 다(Brinke 등,

1998).

이들 오염물질은 신축주택에서만 검출되는 것은 아니다. 기존의 건물에서도

VOC의 평균농도는 0.9～8.9 ㎍/㎥(Brown, 2002), 4.1～46.1㎍/㎥(Michael 등, 2001)

로 나타났으며, toluene과 xylene은 benzene, ethylbenzene, styrene에 비해서 상

으로 높게 잔류하는 것으로 보고하 다.

이러한 VOC 발생원은 실외에서 측정한 값 0.2～2.7㎍/㎥ 보다 높게 검출되는

것으로 보아 부분 내장재에서 유래하는 것으로 보고되고 있다. VOCs를 방출시

키는데 기여도가 큰 주요 내장재로는 벽 는 바닥재, 내장용 합 , 목재, 바닥왁

- 156 -

스, 벽도포재, PVC 타일, 가구코 재, 카펫 등이 보고되었다(Maroni 등, 1995). 따

라서 실내공간은 공간에 한 표면 (벽, 가구 등)의 비가 크다는 특성을 가지고

있기 때문에 내장재의 구성에 따라 내장재에서 발생되는 VOCs의 농도는 달라질

수 있다.

한 이 게 발생된 VOCs는 내장재의 재질에 따라 흡착, 탈착되는 정도에 의

해 공기 농도가 감소되기도 하고 증가되기도 한다. Won 등(2001)은 내장재별

VOC의 흡착특성을 연구한 결과 카펫은 non-polar VOC의 흡착을 잘하는 반면

polar VOC는 석고보드와 같은 재질에 흡착을 잘 하는 것으로 보고하 다.

흡착을 잘 한다는 것은 VOC의 농도를 낮춰 수 있다는 이 도 있지만, 내장

재에 흡착된 물질은 온도 등 탈착조건이 조성되면 공기 으로 재방출되기 때문에

실내 환경에서 VOC의 유지시간을 증가시키는 요인이 되기도 한다 (Sparks 등,

1991; Meininghaus 와 Uhde, 2002).

한 휘발성유기화합물질(VOC) 포름알데히드는 발암성이 있으며, 착제와

건축자재, 가구, 벽지 등에 많이 사용하는 물질이기 때문에 신축주택으로 이사 후

새집증후군을 일으키는 주요물질로 보고하 다(Godish, 1989).

따라서 본 연구의 주 목 은 입주 과 입주 후 새집증후군 등을 일으키는 휘

발성물질의 잔류농도 수 을 분석하는 것이다. 한 이들 잔류물질이 구워내기

(bake-out)와 환기 등 일정기간 동안(약 1개월) 집 인 리수 에서 경시 감

소특성을 악하는 것이다. 특히 새집증후군은 겨울철 난방기기 사용이 많은 시기

에 주로 발생하고, 제주도의 경우 새집마련과 이사는 신 ․ 구간에 주로 이루어지는

것을 고려하여 1월과 2월 에 시료를 채취하여 분석하 다.

재 료 방 법

1. 시료 채 취 장 소 의 선정

실내공기질 측정 상은 100세 이상 신축공동주택에 해서 사업자가 휘발성

물질의 분포를 조사하여 입주 3일 까지 공고토록 의무화(다 이용시설 등의 실내

공기질 리법, 2004. 5. 30)하고 있다. 하지만 제주지역의 경우 그러한 규모의 신

축공동주택이 거의 없어 규정에 의한 채취지 선정은 표성 결여될 수 있다는 우

- 157 -

려 때문에 세 수에 계없이 Table 1과 같이 시료채취일정에 따라 진행하 다.

T ab le 1. S amples collecting sch edule for newly estab lish ed h ouse

― 제주넷에 지원자 모집공고 : 2006. 1. 5～1. 11(7일)

― 지원자와 시료채취 일정 등 의 : 2006. 1. 12～1. 18(7일)

― 시료채취 : 2006. 1. 16～2006. 2. 28

― 1차 시료채취 결과에 한 평가 : 3월 (보도자료)

→ 2차 측정은 후반기 12월 채취 분석 후 비교평가

2 . 상 지 의 선정

모집결과 신축아 트 3개소, 리모델링 아 트와 단독주택 각 1개소 등 5개소가

선정되었으며, 입주 1회, 입주후 2, 3, 4 주째 각 1회, 48주 후 1회 등 5회 시료를

채취하여 분석하 다.

Table 2. Description of sampling house characteristics

Factors Apt 1A Apt 1B Apt 2 House Remodel

Room Temp 18～22℃ 18～23℃ 22～26℃ 15～20℃ 18～22℃

RH(%) 28～55% 35～58% 45～65% 40～58% 36～50%

Floor PlywoodPlywood

carpetPVC tiles

PVC tiles

carpetPVC tiles

Wall silk paper silk paper silk paper silk paper silk paper

Upholstery

furniture

curtain

leather sofa

furniture

curtain

leather sofa

furniture

curtain

leather sofa

furniture

leather sofa

furniture

shoe cabinet

Adult 2 2 2 2 2

Child 2 2 0 0 2

Baby 0 0 1 0 0

- 158 -

입주 시료채취지 의 상황은 1) 공사가 완료된 곳(Apt 1A), 2) 보수 인 곳

(Apt 1B), 3) 입주 후 사람은 살지 않은 곳(House), 4) 입주 후 1주일이 지나지 않

은 곳(Remodel), 5) 입주 후 실내공기질 때문에 불만을 호소하는 곳(Apt 2)으로 구

성되어 있다.

상지 의 실내장식 온도 등의 특성은 Table 2와 같다. 측정시 에서 온도

와 습도는 각각 15～26℃, 35～65%의 분포를 보 으며, 1세 이하의 어린아이를 키

우는 주택이 가장 높은 온도와 습도의 분포를 보 다.

3 . 시료 채 취 분 석

시료의 채취는 Tube 포집에 의한 방법을 용하 으며, 실내공기질공정시험방

법(환경부) 제3장 공동주택 실내공기질 시험방법, 2.2 시료채취방법 2.3 시료채

취조건을 만족하는 조건에서 채취하 다.

1) VOCs 의 분 석

시료채취 용 흡착 은 C7～C26까지 물질을 선택 으로 흡착하는 300mg Tenax

TA(60/80mesh, Supelco Inc., USA)를 사용하 다.

흡착 의 안정화는 (주)K.N.R(ATC-07 KOR.)을 이용하여 1시간 30분 동안(33

0℃에서 3O분 유지) 자체 설정 모드로 Cleaning 시켰으며, 사용 에 흡착 안정

화 상태를 확인하기 하여 blank test를 거쳤다.

채취된 시료는 라필름으로 후 실험실로 이동하 으며, 분석할 때까지 냉

장 보 하여 48시간이내에 분석이 이루어졌다.

채취된 흡착 은 자동열탈착장치 ATD(Perkin Elmer, TurboMatrix UK)를 이

용하여 295℃에서 40㎖/min 유량으로 10분간 탈착되어 -30℃로 유지되는 cold

trap(Tenax A로 충 )에 농축되고 다시 310℃까지 속 가열하여 탈착시키고 25

0℃ transfer line을 통해 GC/MS Injection valve(195℃)로 주입된다.

채취된 휘발성물질의 정성 정량분석에는 GC/MS(Perkin Elmer, Clarus 500,

UK)을 사용하 으며(Table 3), 정성분석은 NIST Library를 이용하 다.

정량분석은 용매인 헥산과 메탄올의 향을 배제하기 해 표 액을 직 마이

크로 시린지를 이용하여 테들러백에 일정량 주입하고 검량선용 표 용액은

Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene, Styrene 각각 0, 125, 250, 375ng에 해당

하도록 조제한 후 튜 에 펌 로 흡입하면서 흡착시켰다. ATD에 장착하여 분석한

후 얻은 검량식은 Table 5와 같으며, 그 표 인 검량선은 Fig. 1과 같으며,

나머지도 유사한 경향을 보 다.

- 159 -

T ab le 3 . Operation conditions of AT D and G C/ MS

TD Turbo Matrix 400(Perkin Elmer)

valve 190℃

tube 290℃(40mL/min, 10min)

trap

transfer line 205℃

split ratio 20:1

GC Clarus (Perkin Elmer)

column Elite-1(60m×0.25m, 1㎛)

carrier gas He, 1mL/min

oven temp. 40℃(10min) @10℃/min 280℃(10min)

MS

interface 200℃

ion source 230℃

ionization EI(70eV)

scan range m/z 35~450

2 ) F ormaldeh yde의 분 석

포름알데히드의 분석은 실내공기질공정시험법(환경부, 2004) 제3장 공동주택 실

내공기질 시험방법 제2항 포름알데히드의 시험방법을 용하 다. 시료채취시

Mini Pump (Sibata MP-∑300, Japan)에 DNPH catridge (Supelco, USA)와 Lp

DNPH ozone scrubber (Supelco, USA)를 연결하여 1L/min의 속도로 30L를 채취

한 후 HPLC(PE Series 200)로 분석하 다.

표 액은 15mg/L (TO11/IP6A carbonyl-DNPH Mix, Supelco)를 희석하여 0,

200, 400, 600, 1000ug/L를 조제한 후 HPLC에 20uL를 주입하여 Table 4의 조건으

로 분석하여 검량선을 작성하 다(Fig. 2).

- 160 -

Table 4. Operation conditions of HPLC

HPLC Perkin Elmer Series 200

column SupelcosilTM LC-18, 25cm×4.6mm, 5㎛

eluent H2O : ACN : THF = 50 : 45 : 5

flow rate 1.5mL/min

injection volume 20㎕

detector UV 360nm

시료 formaldehyde 농도는 실측 peak의 면 을 검량선식에 입하여 계산하

고, 계산된 값에서 공시험 값을 빼고 시료채취량에 한 농도로 환산하여 표기하

다. 시료 의 농도는 시료별로 편차가 크고, 그 값을 자각증상(코가 맵거나, 이

따가움 등)외에는 측할 수 없었으므로 1차 분석 후 계산된 값을 기 으로 희석

배수를 정한 후 희석하여 2차 분석하고 최종농도 값을 확정하 다.

Table 5. Linear equations for determining volatile organic compounds(VOCs)

Compounds Linear equations and its determination coefficients

Formaldehyde y = 0.01400 x + 4.3379 (R2

= 0.9999)

Bezene y = 0.00002 x + 7.1615 (R2

= 0.9935)

Toluene y = 0.00006 x - 8.5488 (R2

= 0.9963)

Ethylbenzene y = 0.00009 x - 6.0882 (R2

= 0.9982)

Xylene y = 0.00005 x - 7.5272 (R2

= 0.9972)

Styrene y = 0.00001 x - 8.7645 (R2

= 0.9960)

4. 검 출 농 도의 경시 변화특성 분 석

검출농도의 경시 변화특성을 분석하기 해 5개 지 에 한 채취시기별 평

균값을 구하고, 최 측정 자료를 입주 농도로 간주하고 4주까지 농도감소특성

곡선을 그려서 단 시간 1주당 변화율을 구하 다. 1주당 변화율을 구한 이유는 휘

발성물질을 방출시키기 해 bake-out이 주당 최소 1회가 이루어졌기 때문이다.

- 161 -

Fig. 1. Representative ethylbezene calibration curve of five volatile organic

compounds, of which trends were similar as shown at Table 3

E th y lben z e ne Ca lib ra t io n Cu rv e

y = 9E -05x - 6.0882

R2 = 0.9982

0

100

200

300

400

0 1000000 2000000 3000000 4000000 5000000

Are a

Co

nc.(

ug

/m3)

Fig. 2. Calibration curve of formaldehyde(HCHO) in the range of

concentration from 200 ppb to 1,000 ppb

y = 0 .014x + 4.3379

R2 = 0 .9999

0

200

400

600

800

1000

1200

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

Peak Area

Concentration(ug/L)

- 162 -

결 과 고 찰

1. 휘 발 성유 기화합 물 의 검 출 특성

휘발성유기물질(VOC)은 착제와 건축자재, 가구, 벽지 등에 많이 사용하는 물

질이기 때문에 신축주택으로 이사 후 새집증후군을 일으키는 주요물질로 보고되고

있다. 특히 새집증후군은 겨울철 난방기기 사용이 많은 시기에 주로 발생한다는 것

과 제주도의 경우 새집마련과 이사는 신․구간에 주로 이루어진다는 사실에 입각

하여 입주 후 4주까지 변화와 48주 후 확인 분석한 결과는 Table 7과 같다.

1) 입 주 후 4주까 지 의 VOC 검 출 특성

6개 VOCs의 입주 과 후의 검출농도에 있어서 기 치를 과한 성분은

formaldehyde, benzene, toluene 등 3가지 성분이다. 반면 ethylbenzene, xylene,

styrene은 각각 기 치 360, 700, 300ug/㎥의 50% 수 이하로 검출되어 인체에

미치는 향이 을 것으로 측되었다.

Toluene은 89.0～10,310.4 ug/㎥분포로서 기 치 1000ug/㎥의 10배까지 과하

는 경향을 보 으며, 이는 Wolkoff 등(2006)이 보고한 28～9,500 ug/㎥과 비슷한 경

향을 보 다. 20회 분석시료 45%의 과율을 나타내어 가장 높은 경향을 나타

내었다.

Formaldehyde는 11.8～2456.8ug/㎥의 분포로 검출되었는데, 기 치 210ug/㎥에

비해 11.7배까지 검출되었다. 이는 Wolkoff 등(2006)이 보고한 38～310 ug/㎥ 보다

8배 높은 수 으로서 formaldehyde의 냄새감지취 1,000ug/㎥ 보다도 2.5배 높았는

데, Apt 1A의 입주 시료채취에서 발생했던 참기 어려운 자극취가 발생했던 것

과 상 이 있는 것으로 생각되었다. 과율도 toluene 다음으로 높은 35%를 나타

내었다.

Benzene은 1.1～52.2ug/㎥의 분포로서 기 치 30ug/㎥의 1.7배까지 검출되었으

며, 25%의 과율을 나타내었다. Benzene은 아 트에서는 기농도에서 기 을

과하는 경향을 보 으나, 개인주택과 remodel 주택에서는 입주 후 4주와 3주 후에

검출되는 것으로 보아 건물시공자재에 의한 것보다는 생활용품, 가구 등에 의해 방

출되는 것으로 추정되었다.

따라서 과율을 기 하 을 때 toluene > formaldehyde > benzene의 순으로 나

타났으며, 희석제(thinner)의 주성분인 toluene이 가장 높게 검출되었다. Form-

- 163 -

aldehyde는 틈새를 메우는데 사용하는 sealant의 주성분으로서 두 번째로 높은 경

향을 보 다.

기 을 과한 지 에서는 자각증상이 있었으며, 리모델 아 트에서는 입실과

동시에 자각증상이 나타나 5분 후에 사라졌으며, 개인주택에서는 측정자의 이 따

갑거나 가려움증이 있다가 약 10분 후에 증상이 없어졌다. 하지만 formaldehyde가

높게 검출된 Apt 1에서는 이 따갑고 코가 매워서 측정 장소에 머무를 수 없을

만큼의 자각증상이 있었다.

2 ) 입 주 48 주 후 잔 류 특성

신축주택에 입주 후 48주가 지난 후 VOCs의 농도를 확인하기 해 잔류성을

분석한 결과(Table 7) 4주 후의 잔류농도와 같거나 낮은 농도의 분포를 보 으나,

리모델 주택에서 toluene 성분이 1,058.5 ug/㎥로서 기 치보다 약간 높은 값을 나

타내었다. 이는 가구 거실에 배치한 신발장 등의 문을 열었을 때 나는 냄새와

련이 있는 것으로 분석되었다.

Table 6. Emission rates for floor coverings and building materials. The data

were taken from Maroni et al.(1995) and Salthammer(1997)

Material NMin Max AM

Referenceug/㎥

Carpet 16 6 411 89 Maroni 등, 1995

PVC 8 45 7,034 2,010 Maroni 등, 1995

Linoleum 3 22 220 102 Maroni 등, 1995

Wood 5 157 682 318 Maroni 등, 1995

Partcleboard 10 28 2,000 466 Maroni 등, 1995

Wall covering 9 5 300 102 Maroni 등, 1995

Furniture coatings 44 4 1,288 174 Salthammer, 1997

특히 신발장은 particleboard로 제작되어 있어 Table 6에 나타낸 바와 같이 내

장재 두 번째로 높은 방출속도를 나타내는 것과 련이 있는 것으로 단된다.

particleboard는 particle에 착제를 가하여 압착하여 만든 합 으로서 착제 등에

함유된 휘발성 성분이 다량으로 함유할 가능성이 있다. 한, 신발장이 평소에 폐

- 164 -

쇄된 상태에 있다가 VOCs 시료채취를 해 단기 으로 개방되어 있는 상태에서

방출된 것으로 추정되었다.

Table 7. VOC concentrations (ug/㎥) in the indoor air of newly built houses

before 0 and 2, 3, 4 and 48 weeks after dwelling

Sites FA* Benzene Toluene EB** Xylene Styrene

Criteria 2 10 3 0 10 0 0 3 6 0 70 0 3 0 0

House

993.40) 15.6 10,310.4 312.8 316.6 14.2

218.42) 17.0 95.9 2.3 2.8 21.9

164.83) 12.8 33.4 0.0 0.0 4.9

61.64)

40.9 51.9 0.0 0.0 6.5

23.248)

1.9 96.1 8.2 5.5 10.1

Remodel

579.70) 13.8 9,724.5 272.6 275.7 11.7

211.92) 29.1 6,751.7 230.1 259.4 17.2

153.33) 33.7 3,378.1 108.6 137.0 9.0

28.04) 1.1 868.5 11.3 10.8 1.8

11.848)

26.8 1058.5 32.8 39.9 13.2

Apt 1

2456.80)

52.2 6147.6 136.8 345.3 218.1

140.72) 18.3 640.3 26.7 24.1 135.2

121.83) 12.3 261.4 23.2 16.5 31.8

74.54) 12.1 221.4 18.4 13.2 17.2

17.548) 2.6 89.0 13.9 3.1 5.2

Apt 2

284.61)

44.4 6,415.6 74.9 112.8 119.4

262.62)

32.8 3,740.3 49.9 84.9 75.8

133.53) 0.6 1,113.0 45.9 89.3 4.0

98.74) 1.2 641.9 32.3 85.0 55.6

NS48) NS NS NS NS NS

FA*: formaldehyde, EB** : ethylbenzene

0), 1), 2), 3), 4), 48) means sampling weeks after dwelling in

NS means "not sampled"

- 165 -

2 . 휘 발 성유 기화합 물 의 경시 감 소 특성

6개의 VOCs 농도를 검출시기별로 평균하여 입주 후 시간이 경과함에 따른 농

도의 변화는 formaldehyde와 toluene, ethylbenzene과 xylene, benzene과 styrene

등이 짝을 이루어 감소하는 경향이 유사함을 나타내었다. 이들 짝의 특성은 기농

도 분포가 가장 높은 formaldehyde와 toluene, 농도분포가 간인 ethylbenzene과

xylene, 농도가 가장 낮은 분포를 보인 benzene과 분자량이 높고 휘발성이 상

으로 낮은 styrene이 짝을 이루는 형태를 보 다.

이들 6개의 VOCs의 단 시간당 방출속도(Emission rate)를 보면 xylene >

toluene > ethylbenzene > benzene > styrene의 순으로 3,245, 1,320, 530, 357, 110

ug/h 으로 보고하 는데(Michael, 등, 2001), 본 연구의 감소경향과 유사한 경향을

보 다.

한 방출속도가 가장 낮은 경시 감소형태는 benzene과 styrene은 직선 으

로 감소하는 경향을 보인 반면, 방출속도가 상 으로 높은 나머지 4개의 화합물

은 지수함수 으로 감소하는 경향을 보 다.

1) F ormaldeh yde와 toluene

Formaldehyde와 toluene은 6개의 VOCs 기농도가 가장 높은 농도 분포를

보인 화합물로서 지수함수 으로 감소하는 경향을 나타내었다(Fig. 4). Form-

aldehyde와 toluene의 입주 농도의 평균값은 각각 1,178 ug/㎥과 8,599 ug/㎥로

측되었으나, 일주일이 경과함에 따라 47.7%와 48.0%로서 비슷한 값을 나타내었

다.

Formaldehyde와 toluene의 실내공기 기 210ug/㎥과 1,000ug/㎥과 각각 비

교해 볼 때 입주 농도는 5배～8배가 높은 상태로서 기 치 이하로 감소하는 데

는 3주～4주가 소요되는 것으로 계산되었다.

2 ) Eth ylb enz ene과 X ylene

Ethylbenzene과 xylene의 입주 농도의 평균값은 각각 207 ug/㎥과 282 ug/㎥

로서 기 치 360ug/㎥, 700ug/㎥에 비해 낮은 결과를 나타내었다. 기농도에 비해

지수함수 으로 감소하여 주당 54.1%와 54.2%의 감소율로서 가장 높은 값을 나타

- 166 -

내었다.

한 Michael 등(2001)은 xylene과 ethylbenzene의 방출속도가 3,245 ug/h와 530

ug/h로서 다른 VOCs에 비해 높은 것으로 보고하 는데, 이러한 화합물의 방출속

도 때문에 주당 감소속도가 높게 나타난 것으로 단되었다..

3 ) Benz ene과 S tyrene

Benzene과 styrene의 입주 농도의 평균값은 각각 37 ug/㎥과 118 ug/㎥로

측되었으나, 일주일이 경과함에 따라 8.3ug/㎥과 27.7ug/㎥씩 감소하는 것으로

나타났다. 이것은 기농도에 비해 주당 22.3%와 23.4%의 감소율로서 다른 휘발성

유기화합물에 비해 낮은 감소율을 나타내었다.

Benzene과 styrene의 실내공기 기 30ug/㎥과 300ug/㎥과 각각 비교해 볼

때 styrene은 입주 농도가 기 의 40% 수 으로 안정한 상태인 반면, benzene

은 입주 후 1주일이 경과했을 때 기 치 이하로 감소할 것으로 측되었다.

- 167 -

Formaldehyde

y = 1178e-0.7397x

R2 = 0.9719

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1 2 3 4 5

Weeks after Dwelling

Concentration(u

g/m

3)

Fig. 3. Weekly reduction rates(ug/㎥ ․ week) of formaldehyde and toluene

after dwelling in the newly built house indoor air

Toluene

y = 8598.8e-0.7332x

R2 = 0.9866

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 1 2 3 4 5

Weeks after Dwelling

Concentration(u

g/m

3)

- 168 -

Ethylbenzene

y = 207.02e-0.6139x

R2 = 0.9685

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5

Weeks after Dwelling

Concentration(u

g/m

3)

Fig. 4. Weekly reduction rates(ug/㎥ ․ week) of ethylbenzene and xylene

after dwelling in the newly built house indoor air

Xylene

y = 282.6e-0.6121x

R2 = 0.9903

0

60

120

180

240

300

0 1 2 3 4 5

Weeks after Dwelling

Concentration(u

g/m

3)

- 169 -

Benzene

y = -8.2537x + 37.251

R2 = 0.9706

0

10

20

30

40

0 1 2 3 4 5

Weeks after Dwelling

Concentration(u

g/m

3)

Fig. 5. Weekly reduction rates(ug/㎥ ․ week) of benzene and styrene after

dwelling in the newly built house indoor air

Styrene

y = -27.742x + 118.54

R2 = 0.9163

0

30

60

90

120

150

0 1 2 3 4 5

Weeks after Dwelling

Concentration(u

g/m

3)

- 170 -

결 론

신축주택 단독주택, 리모델링주택, 신축아 트 2개소를 선별하여 실내 공기

휘발성유기오염물질의 농도와 입주 후 주 1～2회 bake-out을 하면서 감소율을

측정한 결과는 다음과 같다.

측정된 6개의 VOC benzene, toluene, formaldehyde 등은 입주 80, 10,000,

1,000 ug/㎥로서 실내환경기 30, 1000, 210 ug/㎥의 2.7～10배의 수 을 나타내었

다. 평균값을 기 으로 ethylbenzene, xylene, styrene의 기 평균농도는 187, 279,

116 ug/㎥로서 기 값 360, 700, 300ug/㎥의 50%이하의 분포를 나타낸 반면,

formaldehyde, benzene, toluene은 1,354, 35, 7,750 ug/㎥로서 주당 48%, 23%, 48%

씩 감소하여 formaldehyde와 toluene은 각각 3주, 4주 후, benzene은 1주 후 기

치 이하로 감소하 다.

따라서 휘발성유기화합물질은 유기화학물질로 구성된 인체의 여러 기 에 향

을 수 있기 때문에 새집증후군 등 인체 향을 최소화하기 해서는 입주 후 4

주간은 bake-out 등 집 인 실내공기질 리가 필요하다.

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제주특별자치도보건환경연구원 기보 과

Applications of S tandard Operating P rocedures

for Improving Q A/ Q C

Oh, S.S., I.S. Cho, T.H. Kim and Y.G. Koh

Division of Air Quality Conservation

Jeju Special Self-Governing Provincial Institute of Health and Environment, Jeju,

Korea, 690-815, Tel (064) 712-4005, FAX (064) 744-7664 email: isingjc@hanmail.net.

Ab stracts

A standard operating procedure (SOP) is a set of written instructions that

document a routine or repetitive activity followed by an organization. The

development and use of SOPs promotes quality through consistent implemen-

tation of a process or procedure within the organization, even if there are

temporary or permanent personnel changes. Despite of these benefits, they were

commonly used by an individual, and came to be discarded. Therefore, in order

to be SOPs, they need to be reviewed and re-enforced by management. In

addition, it is required to documentize the SOPs privately used by providing

title, and identification number, and approving them by the management.

K ey words: Standard Operating Procedures, SOP, quality assurance, documentation

- 173 -

서 론

SOP는 반복 이고 일상 인 작업 차를 표 화 한 것이다. 한 SOP는 장에

서 활용되는 교범이기 때문에 FM(Field Manuals)이라고도 한다. 따라서 공정시험

법과는 달리 장 환경에 맞게 공정시험법이 요구하는 사항들을 실행하기 한 구

체 인 차들로 구성된다. 이런 차들이 우선 정해져야 정확도 정 도 등이 산출

될 수 있기 때문에 정도 리를 해서는 꼭 필요한 과정이다.

구체 인 차들로 구성되기 때문에 장경험이 많은 사람에 의해서 쓰여 진다.

경험이 많은 사람이 쓰지만 경험이 부족한 사람도 쉽게 이해할 수 있도록 일의 앞

과 뒤를 구분해서 단계 으로 작성되며, 각 단계는 쉽게 단문으로 작성되어야 한

다. 그래서 한번 보고도 기억하기 쉽고, 장에서 뛰면서 읽어도 혼동이 되지 않도

록 쓰여 진다.

이런 차들은 쉽고 혼동되지 않도록 하기 해 표 법에 있어서도 Step별로 서

술하는 방식, Graphic으로 나타내는 방식, Flowchart로 나타내는 방식 들이 활용되

며(PennState, 2001), 주로 시료채취에서부터 결과산출까지의 과정을 차지한다. 이

러한 차들이 정해지면 그 차에 의한 정확도와 정 도 등 정도 리를 한 지

표들이 산출된다. 이것이 실험실에서 흔히 쓰는 차서이다. 이것이 우리 공정시험

법(국립환경과학원, 2005)에서 정하고 있는 SOP라고 할 수 있다. 즉 그림 1의

SOP의 구성요소의 body 부분만을 채용하고 있는 형태라고 할 수 있다. 따라서 이

러한 형태의 SOP는 다른 문서의 일부로서는 활용되지만 단일문서로서는 역할을

하기에는 부족하기 때문에 변경이 용이한 단 을 가지고 있다.

반면 미국 EPA에서는 작업 차서를 검토, 개정, 승인과정을 통제하고 그것을

head 부분에 명시함으로써 표 화된 문서로서 활용하고 있다. 이것은 나홀로 쓰던

작업 차서가 표 화되고 공식 으로 리됨으로써 인 자원이 변경되더라도 차

의 일 된 수행으로 일 된 품질의 유지 는 향상을 규정하고 있다(USEPA,

2001).

따라서 본 연구는 실험실에서 흔히 쓰는 Flowchart(body)에 그림 1과 같이 head

와 tail을 덧붙인 모형으로서 표 작업 차서가 갖추어야 할 요건과 편익성을 고찰

하 다.

- 174 -

Fig. 1. Basic elements for desirable SOP

본 론

2 . S OP 만 드 는 과 정

2 .1 S OP 비

SOP는 조직 내부구조와 분석 상에 해서 가장 잘 아는 실무자에 의해 작

성되어야 한다. 많은 사람이 참여하는 project에 해서는 이 SOP를 작성해야

한다. 한 SOP는 아주 구체 으로 작성되어 차에 한 경험과 지식이 제한되어

있더라도 기본 인 지식만 있으면 감독자 없이도 차를 수행할 수 있도록 작성되

어야 한다. 따라서 인 기술요건 란에 일을 수행하는데 필요한 교육 경력요건이

표기되어야 한다.

2 .2 S OP 검 토 와 승 인

SOP는 작업 차에 한 당한 교육훈련과 경력이 있는 문가 1명 이상에

의해서 검토되어야 한다. 특히 SOP가 확정되기 에 작성자가 아닌 다른 사람에

- 175 -

의해 시험 확인되는 것이 필수 이다. 한 SOP는 조직의 품질 리시스템(QMS)

규정에 포함하는 것도 바람직하다.

2 .3 S OP 의 개 정 과 검 토 주기

차가 변경되면 SOP는 최근의 것으로 업데이트하고, 재승인 받아야 한다.

한 주기 으로 차가 변경된 사항은 없는지, 당한지 는 계속해서 존치할 필

요가 있는지에 해서도 체계 으로 검토한다. 개정되면 날짜를 문서 리표지에 명

기한다. 하지만 검토과정은 복잡하거나 까다롭지 않아야 하며, 검토주기는 QMS에

명기하는 것이 편하다.

2 .4 검 표 ( ch eck lists)

작업 차 에는 검표를 이용하여 순서 로 행해지는지를 확인하는 단계가

있게 되는데, 그 때는 그 단계에 검표 참조라고 명기하고 SOP tail 부분에 첨부

한다. 구체 인 검표가 특별히 마련되는 경우, 어도 검표가 어떻게 비되고

어떤 기 에 의해서 만들어 졌는지를 기술해 놓는 것이 바람직하다. 그 특정 검

표의 사본은 그 활동결과와 함께 일에 는 SOP와 함께 보 되어야 한다. 하지

만 검표는 SOP가 아니라 SOP의 일부일 뿐이다.

2 .5 S OP 리

조직이나 기 에서는 SOP를 체계 으로 인식하고 표지하는 문서통제 시스템

을 개발해서 QMS에 명기되어야 한다. 일반 으로 SOP의 각 페이지에는 문서통제

표식을 가지는 것이 보통이며, 아래와 같은 형식을 취한다. 간단한 제목과 ID#, 개

정번호와 날짜가 있으면 SOP를 확인하는데 유용하다. 한 페이지수가 표시되면

사용자는 SOP가 완성되었는지를 확인하기 쉽다. 일반 으로 문서통제표식은 각 문

서 페이지의 상단오른쪽에 치하게 된다.

S h ort T itle/ ID #

Rev. # :

D ate :

P age 1 of

3 . 문 서로 서의 S OP 양식

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Table 1. 문서로서의 SOP 작성양식(EPA, 악취공정시험법, 환경시험검사 QC/QA

핸드북)

제목 제목, SOP ID#, 발행/개정일자, 사용할 기 는 부서명, 인가자의 서명

목 차

차 1. 목 과 용범 목 , 범 , 감도, QMS 는 법 요구조건 명시

2. 방법요약시료채취 분석방법의 명시, 검출한계에 한 설

명

3. 용어정의 약어, 약성어, 문용어

4. 안 경고차를 따르지 않을 경우 인명 는 기기손상 등

경고

5. 주의사항지키지 않을 경우 기기손상, 시료오염, 결과의 무효

등을 래

6. 방해요인 오염물질 발생원

7. 분석자 자격요건 SOPs 운 자의 최소경력, 운 자의 수

8. 장비 공조기, 처리 는 분석장비

SOP는 사용이 편리하고 효율성이 있도록 구성되며, 그것을 만드는 조직 특성에

맞게 만들어진다. 따라서 하나의 정해진 양식은 없으므로 내부 양식이 조직에 따

라 다르지만 그림 1과 같은 head, body, tail의 형태를 갖추는 것이 바람직하다. 아

무리 단순한 형태를 갖은 차서일지라도 head와 body는 반드시 갖추어야 한다

(PennState, 2001).

작업 차서의 작성양식은 작업단계의 수에 따라 10개 이하의 단계로 이루어지

는 작업은 각 단계를 text 형태로 기술하는 Simple steps 방식과 10개 이상의 단계

가 필요한 경우 몇 개의 항목으로 나 후 항목별 단계를 간단히 기술하는 방식인

조직모형(Hierarchical) 방식이 있다. 반면 식별하기 쉽게 도면(Graphic)으로 나타내

는 방법과 각 단계별 의사결정이 필요한 경우는 Flowchart에 의해서 나타내는 것

이 효율 이다(PennState, 2001).

EPA에서 규정한 양식과 환경시험검사 QC/QA 핸드북 악취공정시험법에서

포함한 항목들을 포함하여 구상한 바람직한 SOP 양식은 표 1과 같다. 제목, 차,

참고문헌은 그림 1의 head, body, tail에 해당한다. 한 목차는 내용이 복잡한 경

우 빨리 찾아볼 수 있게 body 앞에 삽입되며, QC/QA는 차서가 확정되었을 때

얻어지는 부분이기 때문에 차와 구분 표기하 다. 특히 주요 작업 차는 시료채

취에서 결과보고까지이며, 차1~9는 주요작업 차를 간단히 서술하기 해 사용된

항목들이다.

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9. 시약 재료 증류수, 시약, 재료 등의 등

10. 시료 시료채취 시료채취, 리, 보존, 장, 이송, 시료채취기록부

11. 기기교정 표 화 표 물질 검량선 비, 검주기

12. 분석 차 단계별로 순서에 따라 단문으로 기술

13. 계산자료정리, 자료검정, 신뢰수 이상치를 포함한

통계처리

14. 자료보고선택평가기 , 양식(format), 식(equation), 단

(units)

15. 부 격시 조치사항 기평가기 , 개별원인분석

Q C/ Q A 1) 정확도, 정 도, 재 성, 반복측정, 평가기 검주기, Blanks 등을 표로

요약정리

2) QC의 기 과 한계, QC자료가 경고지역에 근 하거나 과하 을 때 조치사

항

3) 선택결정의 타당한 근거를 고찰

참 고 문 헌 련 SOP, 공정시험법, 보고서, 쉽게 얻을 수 없는 문서의 첨부, 검표

4. S OP 활 용 의 b enefits

미국 EPA 규정(2001)과 Friedman(1996) 이 공통 으로 기술하는 SOP 활용이

주는 benefits 들은 다음과 같다.

1) SOP는 공정시험법과 달리 방법에 있어서 구체 으로 작성되기 때문에 시험법

에서 허용된 미세한 변화, 는 조정에 의해서 야기되는 개인 편차를 최소화

할 수 있다.

2) 일 된 차에 의한 수행으로 인 요인이 변동되어도 품질을 유지시킬 수 있으

며, 제조과정에서 실수나, 주변 환경에 해를 끼치는 다른 공정이 일어나는 것을

막아 다.

3) 구체 인 작업지침을 제공하기 때문에 인력훈련 로그램의 일부로 사용될 수

있다.

4) 검표로서 활용되어 같은 로젝트를 수행하는 분석자 간에 작업과정을 조율

하거나, SOPs의 차의 타당성을 심사할 때 활용가능하다.

5) 어떤 공정에 한 단계별 설명이 가능하기 때문에 사고 발생시 검토근거가 된

다.

6) 과거에 분석된 자료가 다시 사용키 해 재평가될 때, 다른 문헌이 가용하지 않

은 상황에서도 SOP가 남아있다면 로젝트 활동을 재구성하는데 활용될 수 있

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다.

7) 결국 올바르게 작성된 SOP 활용은 일하는 수고를 덜어 뿐만 아니라, SOP를

이용하여 분석된 자료들 간에 비교평가를 가능 하며, 신뢰성, 합법성을 향상

시킬 수 있다.

결 론

표 작업 차서(Standard Operating Procedures, SOP)는 흔히 쓰는 작업 차서

를 일 성 있는 품질을 유지하기 해 표 화 한 것이다. 일련의 작업 차들이 표

화를 해 실험실 내․외부의 문가에 의해서 검토를 통해 보다 이해하기 쉽고,

정확하게 다듬어 지고, 규정된 품질목표를 달성하는데 문제가 없는지에 해서 시

험된 후 사용되기 때문에 정도 리에 있어 유용한 수단이라 할 수 있다. 이 게 검

토된 작업 차서는 제목과 ID를 부여하고 승인되어 문서화함으로써 SOP의 지속성

을 유지할 수 있다.

참 고 문 헌

USEPA, Guidance for preparing standard operating procedures, 2 0 0 1, EPA

QA/G-6

PennState. 2 0 0 1. Standard operating procedures: A writing guide,

http://www.cas.psu.edu

국립환경과학원, 2 0 0 5, 악취공정시험방법.

국립환경과학원. 2 0 0 5. 환경시험․검사 QA/QC 핸드북.

Friedman, K. 19 9 6 . Ten Reasons for Writing Standard Operating Procedures

(SOPs), Department of Journalism and Communication Lehigh University,

Bethlehem, Pa.