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요약문

목차

I. 연구의 배경 및 목표 30

가. 과업명 31

나. 연구의 배경 및 필요성 31

(1) 국가 나노물질 안전관리 관련 연구 방향 31

(2) 국제 나노물질 안전관리 관련 연구 방향 33

(3) NANoREG 협력사업 결과 : 매질흐름분석법에 기반 나노물질 농도 예측 34

(4) NANoREG 협력사업 결과 : 환경예측농도 파악 활용 36

(5) NANoREG 협력사업 결과 : LCA 시범적용의 정책 방안 제시 36

(6) LCA 소프트웨어 사용에 관한 문제점 38

(7) 환경거동모델과 결합한 Nano-LCA 해석의 필요 39

다. 연구목표 40

II. 연구개발 내용 / 방법 41

가. 연구의 범위 42

(1) 나노함유제품 현황 및 연구대상 나노물질 선정 42

(2) 대상 나노물질에 관한 전과정평가를 위한 자료조사 및 LCA 진행 42

(3) 환경영향인자 도출 및 나노물질 위해저감 방법론 제시 42

나. 연구방법 44

(1) 나노함유제품 현황 및 연구대상 나노물질 선정 44

(2) 대상 나노물질에 관한 전과정평가를 위한 자료조사 및 LCA 진행 47

(3) 환경영향인자 도출 및 나노물질 위해저감 방법론 제시 57

다. 연구추진 전략 62

(1) 연구팀 구성 62

(2) 연구분야에 대한 역할분담 63

(3) 연구 추진을 위한 자문위원진 구성(안) 63

(4) 업무보고 추진 체계 64

III. 연구결과 65

가. 나노함유제품 현황 및 연구대상 나노물질 선정 66

1. 대상 나노물질 선정 66

2. 국내 나노소비재 제품 조사 및 인벤토리 작성 73

나. 대상 나노물질에 관한 전과정평가를 위한 자료조사 및 LCA 진행 90

1. 나노제품내 나노물질 측정 및 분석 90

2. 제조 / 사용에 관한 LCI 정보 생산 107

3. LCA 수행 137

4. 환경거동 모델링 187

다. 환경영향인자 도출 및 나노물질 위해저감 방법론 제시 271

1. 환경영향 최소화 공정 제안 271

2. 위해저감 방법론 제시 301

라. 결론 및 기대효과 340

참고문헌 348

부록 1. Simplebox4Nano 나노특화 물성 값 350

부록 2. USEtox 물성 계산 방법 358

부록 3. 영문 약어 368

표 1-1. 국내 나노안전관리 체계 동향 32

표 1-2. 나노안전종합계획 추진과제 33

표 1-3. 환경거동모델의 적용 범위 및 특징 37

표 2-1. 연구개발의 세부내용 43

표 2-2. 나노물질 유통현황 조사 결과 44

표 2-3. 인벤토리 예시 : 생활화학제품내 나노물질 분포 현황 47

표 2-4. 나노제품내 나노물질 함량 분석 방법 3단계 47

표 2-5. LCI DB 구성 49

표 2-6. 나노물질 LCA에 관한 요약 52

표 2-7. LCA 산출 방법론 52

표 2-8. ChemCAN 모델시 대상 물질의 거동 수준별 모사 조건 56

표 2-9. 대체물질 투입을 통한 환경영향인자의 변화 확인 사례 58

표 2-10. WP3 D3.1 자료를 활용한 textile에 따른 TiO₂ 사용량별 환경노출 등급 산정 59

표 2-11. 연구분야별 역할분담 63

표 2-12. 시기별 과업 진행사항 64

표 3-1-1. 조사대상 나노물질 종류 66

표 3-1-2. 나노물질 유통현황 결과 67

표 3-1-3. 연도별 주요 나노물질 유통현황 추이 68

표 3-1-4. 나노물질 선정 대상의 우선순위 결정 72

표 3-1-5. EU 나노제품 인벤토리 구분에 의한 국내 나노제품 사용 분류 74

표 3-1-6. 나노인 자료를 바탕으로 TiO₂ 나노소비재에 관한 상세 분석 75

표 3-1-7. TiO₂ 제품수에 관한 가중인자 추출 77

표 3-1-8. 조사된 TiO₂ 나노물질에 관한 제품분류 79

표 3-1-9. 나노물질 함유제품 제품군별 현황 81

표 3-1-10. 일부 나노물질에 관한 생활화학제품 사용실태 81

표 3-1-11. TiO₂ 나노제품군의 제형별 구분 82

표 3-1-12. 본 연구에서 구매한 나노제품 83

표 3-1-13. 제품에 사용된 나노물질 목록 및 비율 85

표 3-1-14. TiO₂ 나노소비재의 CAS 번호에 따른 구분 86

표 3-1-15. 생활화학제품 내 TiO₂ 함량 및 입자 크기 분포 88

표 3-2-1. 제품 내 나노물질 시험분석 3단계 (환경부, 2016) 91

표 3-2-2. 마이크로파 산분해 조건 92

표 3-2-3. 제품 내 Ti 전함량 분석 정도관리 결과 94

표 3-2-4. TiO₂ 나노제품의 사전분석 결과 96

표 3-2-5. TiO₂ 나노제품의 총함량 분석 97

표 3-2-6. LCI DB 구성 107

표 3-2-7. 다양한 TiO₂ 제조에 관한 문헌비교 108

표 3-2-8. 나노코팅제 생산에 사용한 특허 112

표 3-2-9. 특허별 코팅제내 제조에 사용된 화학성분 비율 112

표 3-2-10. OECD TG 의 나노물질 적용성 117

표 3-2-11. 3상법을 이용한 Kow 산출 반복 실험 결과(이미지참조) 119

표 3-2-12. 3상법을 이용한 Kow 산출에 관한 농도의존성 실험(이미지참조) 120

표 3-2-13. 토양에 따른 Koc, Kow 결과값(이미지참조) 123

표 3-2-14. RCF를 바탕으로 Kow 도출(이미지참조) 124

표 3-2-15. 방법론에 따른 Kow 도출값 비교(이미지참조) 125

표 3-2-16. CFT에 사용되는 변수 131

표 3-2-17. 토양입자내 TiO₂의 부착효율과 최대투과거리 131

표 3-2-18. 나노코팅제 사용에 따른 잔존량 및 이탈락양 평가 132

표 3-2-19. 나노물질 LCA에 관한 요약 140

표 3-2-20. RA+LCA 복합 수행 현황에 관한 논문들 141

표 3-2-21. TiO₂에 관한 환경매질별 노출에 따른 환경 및 인체의 상대 위해성, CTU 143

표 3-2-22. CNT에 대한 LCA 적용시 사용된 소프트웨어 147

표 3-2-23. SimPro + IMPACT 수행을 통한 impact, damage 인자 분석 150

표 3-2-24. LCIA 산출 방법론 155

표 3-2-25. SimaPro LCI 산정 방법 에 따른 mid / end-points 156

표 3-2-26. 제조-생산에 관한 material I/O 자료 159

표 3-2-27. 불확실도의 수준별 모델링 수행 범위 185

표 3-2-28. 몬테카를로 모델링의 환경영향인자별 상세 신뢰구간 186

표 3-2-29. TiO₂ 중량에 관한 가중인자 추출 189

표 3-2-30. 대기, 물, 폐수에 관한 보정 지표 190

표 3-2-31. 시나리오에 따른 TiO₂의 매질흐름량 분석 191

표 3-2-32. TiO₂ 전체 제품군과 코팅 제품간의 구성 박스 노출량 비교 193

표 3-2-33. 환경 매질별 코팅제내 TiO₂의 PEC 195

표 3-2-34. EFM 모델별 특성 분석 197

표 3-2-35. 인체 위해성 평가에 필요한 effect factor 값 209

표 3-2-36. ChemCAN의 기본 물성 입력 예시 210

표 3-2-37. ChemCAN의 기본 환경특성 입력 예시 211

표 3-2-38. ChemCAN에 입력한 나노물성 및 지리정보 219

표 3-2-39. ChemCAN으로 계산한 나노코팅제 사용에 따른 전국단위 PEC 220

표 3-2-40. CalTOX에 입력한 나노물성 및 지리정보 223

표 3-2-41. CalTOX에서 사용한 지역별 fox 226

표 3-2-42. CalTOX에서 사용한 노출경로별 인체 위해성 지표 227

표 3-2-43. CalTOX로 계산한 나노코팅제 사용에 따른 전국단위 PEC 227

표 3-2-44. 전국단위 환경매질별 상세 노출농도 228

표 3-2-45. CalTOX 구성계간의 물질흐름 속도 상수 229

표 3-2-46. 전국단위의 환경매질별 상세 인체 노출농도(mg/kg·day) 230

표 3-2-47. 영아(0~1세)와 유아(1~3세)의 남아에 대한 매질별 잠재 노출량 232

표 3-2-48. SB4N의 상세 결과값 도출 예시 233

표 3-2-49. SB4N의 나노물성 입력 값 234

표 3-2-50. SB4N의 지리정보 입력 값 235

표 3-2-51. SB4N로 계산한 나노코팅제 사용에 따른 전국단위 PEC 236

표 3-2-52. SimpleBox와 SB4N 모델의 구성 요소 차이 240

표 3-2-53. LearNano 모듈에서 사용되는 변수값 242

표 3-2-54. LearNano로 도출한 우리나라의 TiO₂ 코팅제 사용에 따른 환경매질별 노출량 244

표 3-2-55. MendNano의 모델링을 위한 변수설정 246

표 3-2-56. MendNano로 계산한 나노코팅제 사용에 따른 전국단위 PEC 248

표 3-2-57. USEtox에서 사용하는 주요 변수 설정값 251

표 3-2-58. 환경 매질별 residence time 도출식 252

표 3-2-59. 환경 매질별 도출한 residence time 253

표 3-2-60. CTUe 설정을 위한 EC50 입력 과정 253

표 3-2-61. 환경매질별 CTUe 산출 결과값 254

표 3-2-62. CTUh 산출을 위해 사용한 상관식 254

표 3-2-63. 환경매질별 CTUh 산출 결과값 255

표 3-2-64. MFA, EFM 모델을 통해 산출한 PEC log값에 대한 평균 및 편차 267

표 3-2-65. 전국 18개소 하폐수처리장 유출수내 Ti 농도 268

표 3-3-1. 저위해화 방법론별 저위해화 방향성 정리 288

표 3-3-2. 기술적 접근을 통한 저위해화 방법론 289

표 3-3-3. 전기응집법을 이용한 수계 노출된 TiO₂ 제거 효율 평가 291

표 3-3-4. TiO₂ 나노입자의 제거법 비교 291

표 3-3-5. 코팅제내 TiO₂ 시나리오에 의한 전국과 수도권의 RQ 값 292

표 3-3-6. 인체노출량 산정을 위한 노출계수 293

표 3-3-7. 나노 TiO₂에 대한 위해성 정보 요약 295

표 3-3-8. 코팅제 시나리오별 노출량 산정 방법 296

표 3-3-9. 차량용 코팅 제에 대한 노출계수 297

표 3-3-10. 제품 사용 기간 동안 표면에서 공기중으로 방출비율(F) 298

표 3-3-11. 나노코팅제 유형에 따른 경피 및 흡입 노출농도 298

표 3-3-12. 미국 위해성평가 관련 법령에 따른 허용 위해수준 299

표 3-3-13. 각 tier 별 자료 취득 용이성 및 자료의 신뢰도 304

표 3-3-14. 계층적 접근법에 관한 투입-산출 모델 해석 306

표 3-3-15. ANSES CB 매트릭스 309

표 3-3-16. CB 종류별 특성 분석 310

표 3-3-17. 나노코팅제에 대한 Stoffenmanger Nano 적용 결과 312

표 3-3-18. 나노코팅제에 대한 LICARA 분석 결과 315

표 3-3-19. 나노코팅제 생산 과정 에 관한 NanoSafer 분석 결과 317

표 3-3-20. 나노코팅제에 대한 ART 수행 결과 319

표 3-3-21. CB Nanotool의 원료 물질에 대한 물질 유해등급 320

표 3-3-22. CB Nanotool의 나노물질에 대한 물성 인자 320

표 3-3-23. CB Nanotool의 나노물질 노출 확률 320

표 3-3-24. CB Nanotool을 이용한 나노코팅제 생산과정에 관한 위해도 등급화 321

표 3-3-25. 평가 점수에 따른 주의수준 결정 324

표 3-3-26. 나노물질의 물성 에 따른 잠재 노출 수준(EP) 판단 328

표 3-3-27. ANSES의 위해도 수준 결정 맵 328

표 3-3-28. 나노코팅제 제조-생산-사용에 대한 ANESE 평가 329

표 3-3-29. 나노물질에 대한 NRC 코드 지정 및 위해성 판단 근거 331

표 3-3-30. CB 등급화를 위한 노출 및 위해 등급화 332

표 3-3-31. SbD 단계별 사용 가능한 CB tool 및 모델링 수단 336

표 3-3-32. 기술 수준별 SIA 툴박스 활용 후보군 338

표 4-1. 과업지시서 이행 여부 340

표 4-2. 모델링 기법의 적용성 및 한계점 343

표 4-3. 나노물질 저위해화 방법별 효율 분석 345

그림 1-1. 나노기술종합발전계획 3대전략 31

그림 1-2. 국내외 나노안전관리 계획 변천과정 34

그림 1-3. 매질흐름분석법에서 사용하는 계(system)와 흐름(flow)에 관한 모식도 35

그림 1-4. 매질흐름분석의 적용범위별 분류 35

그림 1-5. PEC, PNEC 해석을 위한 RA 프레임워크 36

그림 1-6. MFA와 EFM의 상호 연관도 39

그림 2-1. 기법간의 특징을 고려한 전체 연구 범위 43

그림 2-2. 나노물질별 나노위해성 실험 정보 취득 가능한 heat map 45

그림 2-3. ZnO 나노물질의 나노제품으로 활용사례 46

그림 2-4. 나노 소비재 내 나노물질 분석 절차 48

그림 2-5. 의류 착용 및 세탁과정에서 나노물질 노출평가 50

그림 2-6. LCA 접근방식별 수준 차이 51

그림 2-7. SimPro 적용을 위한 나노제품 제조 공정에 관한 흐름도 예시 53

그림 2-8. SimPro 적용을 위한 나노제품 제조 공정에 환경영향인자 해석 예시 54

그림 2-9. 매질흐름량 분석에 의한 RE 시나리오상의 TiO₂ 흐름 55

그림 2-10. ChemCAN을 통한 Level III에 관한 매질별 농도 해석 56

그림 2-11. CalTOX를 이용한 매질별 위해성 자료 생산 57

그림 2-12. 나노물질 저위해화를 위한 Tier approach 60

그림 2-13. Stoffenmange Nano를 이용한 나노안전관리를 위한 CB 개념 도입 61

그림 2-14. 최종목표 달성을 위한 연구주제별 추진전략 62

그림 2-15. 투입산출 모델에 의한 연구전략 해석 63

그림 3-1-1. OECD dossier에서 분석한 나노물질별 ESR heat map 69

그림 3-1-2. 나노물질별 ESR 점수 70

그림 3-1-3. 특정 나노물질을 함유한 소비재 현황 71

그림 3-1-4. 나노물질이 사용된 나노소비재 수량 71

그림 3-1-5. 나노인에서 제공하는 나노소비재 현황 73

그림 3-1-6. TiO₂ 나노물질 함유 제품에 관한 분포율 74

그림 3-1-7. TiO₂ 함유 제품의 담지형태와 노출경로에 따른 비율 76

그림 3-1-8. 제품분류 19개와 용도분류 55개에 관한 상세내역 77

그림 3-1-9. 전체 나노물질에 관한 국가유통량 현황 78

그림 3-1-10. TiO₂에 관한 국내유통량 현황 78

그림 3-1-11. 조사된 TiO₂ 나노물질에 관한 용도분류 80

그림 3-1-12. TiO₂ 함유 제품의 제형별 비율 83

그림 3-1-13. 실제 구매한 TiO₂ 함유 제품들 84

그림 3-1-14. TiO₂ 나노소비재의 제형별 수량 87

그림 3-1-15. TiO₂ 나노소비재의 제품분류에 따른 구분 87

그림 3-1-16. 온라인 시판되고 있는 나노 TiO₂ 소비재에 관한 제형 및 제품분류 89

그림 3-2-1. 마이크로파 산분해 장치(Milestone) 92

그림 3-2-2. Replica를 이용한 투과전자현미경의 배율 및 길이측정 교정 94

그림 3-2-3. IRMM의 ERM-FD100에대한 투과전자현미경 크기측정 결과, 3반복 측정 95

그림 3-2-4. 사전분석과 상세분석 결과의 상관성 분석 98

그림 3-2-5. TEM 분석을 위한 제품 매질분해 및 입자 분리·회수 전처리 과정 1 99

그림 3-2-6. Method #1 증류수에 분산 후 투과전자현미경 관찰 사진 100

그림 3-2-7. 증류수, 에탄올, 핵산, 디클로로메탄 등의 용매에 대한 제품의 용해반응 관찰 100

그림 3-2-8. 증류수와 에탄올의 용매에 대한 제품의 용해 및 원심분리 침전 101

그림 3-2-9. Method #2 에탄올-디클로로메탄 분해 후 투과전자현미경 관찰 사진 101

그림 3-2-10. TEM 분석을 위한 제품 매질분해 및 입자 분리·회수 전처리 과정 2 102

그림 3-2-11. 핵산 및 디클로로메탄 용매에 대한 제품의 용해 및 원심분리 침전 103

그림 3-2-12. Method #3 에탄올-디클로로메탄-핵산-디에틸에테르 분해 후 TEM 관찰 사진 103

그림 3-2-13. 제품 내 TiO₂ 입자의 TEM 및 EDS 반복 분석 1 104

그림 3-2-14. 제품 내 TiO₂ 입자의 TEM 및 EDS 반복 분석 2 105

그림 3-2-15. 제품 내 TiO₂ 입자의 TEM 및 EDS 반복 분석 3 106

그림 3-2-16. 제품 내 TiO₂ 입자의 TEM 및 EDS 반복 분석 4 106

그림 3-2-17. 졸-겔법에 의한 나노 TiO₂ 제조법 109

그림 3-2-18. 졸-겔법으로 제조한 나노 TiO₂의 SEM 결과 110

그림 3-2-19. 졸-겔법으로 제조한 나노 TiO₂의 TEM 결과 110

그림 3-2-20. 실제 나노 TiO₂ 제조과정중 손실률 평가 111

그림 3-2-21. TiO₂가 함유된 나노코팅제 제조과정 113

그림 3-2-22. 실제 TiO₂ 나노코팅제 생산과정 중 손실률 평가 114

그림 3-2-23. EPI Suite™ 모델 프로그램 116

그림 3-2-24. 시간에 따른 TiO₂ 입자 침강성 117

그림 3-2-25. OECD TG107로 분석한 시간에 따른 Kow의 변화(이미지참조) 118

그림 3-2-26. 3상 평형에 의한 Kow 산출 실험(이미지참조) 119

그림 3-2-27. 3상법에 의한 K 값의 농도의존성 120

그림 3-2-28. KPDMS/w와 Kow의 상관도(이미지참조) 121

그림 3-2-29. Loam 토양 A, B에 대한 흡착평형 실험 결과 122

그림 3-2-30. KOCWIN으로 예측한 Koc 값(이미지참조) 124

그림 3-2-31. 평균값 기준 각 Kow의 자료 부합도 평가(이미지참조) 125

그림 3-2-32. 나노 TiO₂에 대한 용해도 실험 결과 126

그림 3-2-33. 토양을 이용한 TiO₂ 컬럼 실험 장치 127

그림 3-2-34. 파과곡선의 4가지 개형 : a. ripening, b. blocking, c. no-breakthrough, d.... 128

그림 3-2-35. 토양내 노출된 TiO₂의 파과곡선 129

그림 3-2-36. 토양내 노출된 TiO₂의 침적곡선 130

그림 3-2-37. 강우조건에서 용출된 나노입자의 TEM 결과 133

그림 3-2-38. 인공강우 조건에서 이탈락 TiO₂ 입자의 TED-EDS 결과 134

그림 3-2-39. 나노코팅제 완전 사용이후 폐기 전후 사진 135

그림 3-2-40. 본 연구에서 사용한 나노코팅제의 전과정중 손실률 파악 136

그림 3-2-41. LCA 단계별 요구되는 세부사항과 지향점 137

그림 3-2-42. ISO14040에 따른 전과정평가 단계 138

그림 3-2-43. D3.1의 은나노물질의 전과정지도 예시 139

그림 3-2-44. 나노 독성 예측 프로그램 142

그림 3-2-45. CTP를 적용한 나노-LCA 사례 143

그림 3-2-46. RedNano를 이용한 LCA 방법론 144

그림 3-2-47. LCIA 수행에 따른 특성인자 도출 과정 145

그림 3-2-48. AgNP 소비재에 관한 인체 및 환경영향인자 분석 148

그림 3-2-49. ZnO 코팅 여부에 따른 환경영향인자의 저감 효과 분석 149

그림 3-2-50. LCA를 통한 그래핀 코팅에 따른 인체 위해도(CTUh)의 저감 효과 파악 149

그림 3-2-51. USEtox 독성 자료를 활용한 SimaPro 구동 결과 예시 150

그림 3-2-52. 인체독성의 노출경로 154

그림 3-2-53. 사용한 DB 종류에 따른 3대 환경영향 인자 비교 156

그림 3-2-54. 나노코팅제에 관한 전과정 흐름도 157

그림 3-2-55. 나노 TiO₂ 액상 분산상 제조 흐름도 A 158

그림 3-2-56. 나노 TiO₂ 분말상 제조 흐름도 B 159

그림 3-2-57. 액상형 나노코팅제 생산 흐름도 C 160

그림 3-2-59. 왁스형 나노코팅제 생산 흐름도 D 161

그림 3-2-60. 사용 단계를 포함한 공정흐름도 162

그림 3-2-61. 재사용 단계를 포함한 공정흐름도 163

그림 3-2-62. USEtox LCI를 반영하여 구성한 재사용 포함 공정흐름도 163

그림 3-2-63. 나노 TiO₂ 용액 제조(원심분리 전)에 관한 환경영향인자 해석 165

그림 3-2-64. 나노 TiO₂ 용액 제조(원심분리 후)에 관한 환경영향인자 해석 166

그림 3-2-65. 나노코팅제 생산(액상형)에 관한 환경영향인자 해석 167

그림 3-2-66. 나노코팅제 생산(왁스형)에 관한 환경영향인자 해석 168

그림 3-2-67. 나노코팅제 생산(액상형)에 관한 환경영향인자 해석 : 폐기 시나리오 포함 169

그림 3-2-68. 나노코팅제 생산(왁스형)에 관한 환경영향인자 해석 : 폐기 시나리오 포함 170

그림 3-2-69. 나노코팅제 사용에 관한 환경영향인자 해석 172

그림 3-2-70. 재활용 / 회수를 고려한 나노코팅제 사용에 관한 환경영향인자 해석 173

그림 3-2-71. 기존 LCA 해석 방법론 175

그림 3-2-72. 독성평가를 반영한 재해석된 LCA 해석 방법론 175

그림 3-2-73. 나노물질 CTU를 반영한 환경영향인자 해석 176

그림 3-2-74. 나노물질 CTU를 반영한 환경영향인자 해석 : 나노입자 영향 기여도 177

그림 3-2-75. 나노물질 CTU를 반영한 환경영향인자 해석 : CTU 반영 전후 비교 178

그림 3-2-76. TRACI 방법을 적용하여 해석한 환경영향인자 경향 180

그림 3-2-77. TRACI와 ILCD 결과값의 상관성 비교 181

그림 3-2-78. (상)CML-IA baseline, EDIP 2003 v1.05로 계산한 환경영향인자 182

그림 3-2-79. IMPACT로 계산한 환경영향인자 183

그림 3-2-80. CML-IA와 ILCD 결과의 상관성 183

그림 3-2-81. EDIP와 ILCD 결과의 상관성 184

그림 3-2-82. 몬테카를로를 이용한 일반적인 신뢰도 분석 방법 185

그림 3-2-83. 몬테카를로 모델링 결과 186

그림 3-2-84. 매질흐름분석의 적용범위별 분류 187

그림 3-2-85. 나노물질의 장기간 영향 평가를 위한 MFA 구성 모듈 188

그림 3-2-86. BAN 시나리오에 의한 TiO₂의 환경매질별 누적량 추이 188

그림 3-2-87. 매질흐름량 분석에 의한 RE, HE 시나리오상의 TiO₂ 흐름 192

그림 3-2-88. 전체 TiO₂ 제품군과 코팅제품간의 매질별 노출량 비교 193

그림 3-2-89. PEC, PNEC 해석을 위한 RA 프레임워크 194

그림 3-2-90. MFA, EFM, LCA의 상호간의 특징 비교 196

그림 3-2-91. EQC 모델의 레벨별 특성 198

그림 3-2-92. EQC 모델(ChemCAN)에서 적용한 level III 결과 예시 199

그림 3-2-93. Qwasi 모델계에 관한 모식도 200

그림 3-2-94. CHEMGL 모델계에 관한 모식도 200

그림 3-2-95. GREAT-ER 모델계에 관한 모식도 201

그림 3-2-96. XtraFOODX 모델계에 관한 모식도 201

그림 3-2-97. BETR 모델계에 관한 모식도 202

그림 3-2-98. 2-FUN tool 모델계에 관한 모식도 202

그림 3-2-99. CalTOX 모델계에 관한 모식도 203

그림 3-2-100. SimpleBox 모델계에 관한 모식도 203

그림 3-2-101. MendNano에서 구성 성분간의 이동 성분 204

그림 3-2-102. Simplebox4Nano 모델계에 관한 모식도 205

그림 3-2-103. USEtox 개발 흐름도 206

그림 3-2-104. USEtox 모델계 207

그림 3-2-105. USEtox의 계산 흐름도 207

그림 3-2-106. USEtox를 이용한 CF, iF 산출과정 208

그림 3-2-107. USEtox로 계산한 환경매질별(A 수계, B 대기, C 토양) 생태 위해성 CTP 209

그림 3-2-108. USEtox로 계산한 환경매질별(A 수계, B 대기, C 토양) 인체 위해성 CTP 209

그림 3-2-109. 체류시간에 영향을 주는 변수들에 대한 민감도 분석 212

그림 3-2-110. Level III 농도에 영향을 주는 변수들에 대한 민감도 분석 213

그림 3-2-111. CalTOX와 SB4N에서 사용하는 확산계수 설정 차이 214

그림 3-2-112. CalTOX에서 변수 민감도를 보이는 변수 : 감소경향 215

그림 3-2-113. CalTOX에서 변수 민감도가 없는 변수 예시 216

그림 3-2-114. CalTOX에서 변수 민감도를 보이는 변수 예시 : 증가경향 217

그림 3-2-115. ChemCAN 모델의 3수준 계 구성 218

그림 3-2-116. ChemCAN으로 계산한 나노코팅제의 전국단위 매질별 노출 흐름도 : Level II 221

그림 3-2-117. ChemCAN으로 계산한 나노코팅제의 전국단위 매질별 노출 흐름도 : Level III 221

그림 3-2-118. CalTOX의 환경 구성 모델계 222

그림 3-2-119. CalTOX 구성계내 상호 연계도 222

그림 3-2-120. CalTOX 구성계간의 물질흐름 속도 상수 228

그림 3-2-121. 전국단위의 환경매질별 인체 노출농도 그래프 229

그림 3-2-122. 15년 전국단위 나노코팅제 노출에 따른 인체 노출량 산정 231

그림 3-2-123. 연령별, 성별 나노물질의 인체 노출량(mg/kg·day) 편차 232

그림 3-2-124. SB4N로 계산한 환경매질별 노출농도에 관한 모식도 237

그림 3-2-125. 나노입자의 크기 변화에 따른 매질별 PEC 238

그림 3-2-126. 나노입자의 크기 변화에 따른 대기 PEC 239

그림 3-2-127. 제타전위 변화에 따른 환경매질별 표준화 PEC 239

그림 3-2-128. LearNano 모듈의 기본 흐름도 242

그림 3-2-129. LearNano로 계산한 TiO₂ 코팅제의 전국단위 매질별 이동량 : (상)시나리오 low,... 243

그림 3-2-130. 시나리오별 LearNano로 계산한 나노코팅제의 매질별 분포량 244

그림 3-2-131. MendNano의 모델링 흐름도 및 기본적인 모델계 245

그림 3-2-132. MendNano로 계산한 년중 환경매질별 노출량 프로파일 248

그림 3-2-133. MendNano로 계산한 년중 환경매질별 노출 농도 프로파일 248

그림 3-2-134. MendNano로 계산한 대기 및 수계내 존재하는 나노입자의 분포도 249

그림 3-2-135. MendNano 모델을 이용한 국내 나노코팅제에 관한 환경매질별 이송비율 249

그림 3-2-136. USEtox 모델링을 위해 설정한 지리적 모델계 252

그림 3-2-137. Residence time 도출을 통한 유출량 계산 과정 253

그림 3-2-138. 환경매질별 CTUe 산출 결과 도표 254

그림 3-2-139. 환경매질별 CTUh 산출 결과 도표 255

그림 3-2-140. 배출원 거리에 따른 발암성(상), 비발암성(하) CTUh의 변화 경향 256

그림 3-2-141. 전국단위 환경매질별 PEC에 대한 모델별 값 분포 257

그림 3-2-142. ChemCAN, MFA의 PEC 자료의 분포도 : Level III 258

그림 3-2-143. ChemCAN, MFA의 PEC 자료의 부합성 : Level III 259

그림 3-2-144. ChemCAN, MFA의 PEC 자료의 분포도 : Level II 259

그림 3-2-145. ChemCAN, MFA의 PEC 자료의 부합성 : Level II 260

그림 3-2-146. ChemCAN의 Level별 PEC 분포도 260

그림 3-2-147. CalTOX, MFA의 PEC 자료의 분포도 261

그림 3-2-148. CalTOX, MFA의 PEC 자료의 부합성 261

그림 3-2-149. SB4N, MFA의 PEC 자료의 분포도 262

그림 3-2-150. SB4N, MFA의 PEC 자료의 부합성 263

그림 3-2-151. LearNano, MFA의 PEC 자료의 분포도 264

그림 3-2-152. LearNano, MFA의 PEC 자료의 부합성 264

그림 3-2-153. USEtox, MFA의 PEC 자료의 분포도 265

그림 3-2-154. USEtox, MFA의 PEC 자료의 부합성 266

그림 3-2-155. MFA와 EFM 자료간의 PEC 비교 : Level II ChemCAN 267

그림 3-2-156. MFA와 EFM 자료간의 PEC 비교 : Level III ChemCAN 268

그림 3-2-157. 표층수(좌)와 최종방류수(우)에 존재하는 TiO₂ PEC 농도 269

그림 3-2-158. 침전물(좌), 토양(중), 대기(우)에 존재하는 TiO₂ PEC 농도 270

그림 3-2-159. 본 연구에서 도출한 환경매질별 존재범위를 함께 도식한 매질별 PEC 범위 270

그림 3-3-1. 전통적인 위해 관리 기법 271

그림 3-3-2. 환경노출 평가 및 안전관리 방법론 272

그림 3-3-3. CTU 입력 전(상), 후(하)의 전공정 에 관한 환경영향인자 분포 274

그림 3-3-4. 재활용 / 회수 공정 투입에 따른 전공정별 환경영향인자 변화 추이 275

그림 3-3-5. 벌크 TiO₂ 사용에 따른 전공정별 환경영향인자 변화 추이 276

그림 3-3-6. ZnO 사용에 따른 전공정별 환경영향인자 변화 추이 277

그림 3-3-7. 용매 형태의 코팅제 생산에 따른 전공정별 환경영향인자 변화 추이 278

그림 3-3-8. 나노 TiO₂ 함유량(10 wt%) 변화에 따른 전공정별 환경영향인자 변화 추이 279

그림 3-3-9. 나노코팅제 제형에 관한 상세 환경영향인자의 상관성 280

그림 3-3-10. 나노코팅제 제형에 관한 상세 환경영향인자 비교 : lifecycle 281

그림 3-3-11. 나노코팅제 제형에 따른 생산에 관한 상세 환경영향인자 : 개발 assembly 281

그림 3-3-12. 나노코팅제 제형에 따른 폐기에 관한 상세 환경영향인자 : 개발 assembly 282

그림 3-3-13. 코팅제 제형에 관한 상세 환경영향인자의 상관성 : TiO₂ 배제 282

그림 3-3-14. 코팅제 제형에 관한 상세 환경영향인자 비교 : TiO₂ 배제 283

그림 3-3-15. 나노입자 함량에 따른 환경영향인자 : (상)10wt%, (하)20wt% 284

그림 3-3-16. 나노제품내 나노입자 함량에 따른 영향인자 변화 경향 285

그림 3-3-17. 벌크 입자 사용에 따른 영향인자 저감 효과 286

그림 3-3-18. 나노입자 변환에 따른 환경영향인자 변화 287

그림 3-3-19. 나노입자 대체에 따른 영향인자 저감 효과 288

그림 3-3-20. 응집법을 이용한 TiO₂, ZnO의 제거효율 평가 290

그림 3-3-21. NOAEL과 다른 용어간의 용량관계 비교 294

그림 3-3-22. 환경매질별 노출농도로 인한 상대적 인체독성(CTUh) 300

그림 3-3-23. 환경매질별 노출농도로 인한 상대적 생태독성(CTUe) 300

그림 3-3-24. MARINA RA 전략적 접근법에 관한 흐름도 301

그림 3-3-25. MARINA RA의 정보 수집 방법론 302

그림 3-3-26. 나노안전관리를 위한 tier approach 제안 303

그림 3-3-27. Tier 2. CB 수행에 따른 RA 전략 305

그림 3-3-28. 전과정에 걸친 tier approach의 수행도 307

그림 3-3-29. CB tool의 내부 계산 흐름도 308

그림 3-3-30. 위해도 수준 결정 흐름도 309

그림 3-3-31. Stoffenmanager 작업 흐름도 312

그림 3-3-32. LICARA NanoSCAN의 framework 313

그림 3-3-33. 나노코팅제에 대한 이익과 위험성에 관한 세부 표준지표 315

그림 3-3-34. 나노코팅제 생산에 대한 이익편익의 가중치 분석(x-benefit, y-risk) 316

그림 3-3-35. NanoSafer 수행을 통한 나노위해성 예측 317

그림 3-3-36. ART 모델의 작업 흐름도 318

그림 3-3-37. CB Nanotool에서 정의하고 있는 risk level 319

그림 3-3-38. Precautionary Matrix에서 나노물질을 분류하기 위한 방법론 322

그림 3-3-39. Precautionary Matrix에서 사용하는 변수들 323

그림 3-3-40. 나노코팅제 제조-사용-폐기 과정중 작업자, 소비자, 환경 노출 영향 등급 평가 325

그림 3-3-41. ANSES에서 수행하는 hazard band 평가 흐름도 327

그림 3-3-42. NRC의 5가지 평가 항목에 대한 색상 코드 표기 사례 329

그림 3-3-43. NRC의 나노물질 위해수준 결정 로드맵 330

그림 3-3-44. 8가지 CB 도구 사용 결과에 따른 나노코팅제의 위해도 수준 표준화 비교 332

그림 3-3-45. 기업체 밀집도에 따른 위해도 등급 333

그림 3-3-46. 나노물질 생산 면적, 실제사용량에 따른 위해도 등급 334

그림 3-3-47. NANoREG의 SbD 개념도 335

그림 3-3-48. SbD 개념 도입을 통한 ZnO 나노입자의 저위해화 처리 335

그림 3-3-49. SIA 툴박스 337

그림 4-1. 나노관련 기업에서 요구하는 나노연구 방향 344