1. 서론

○ 소독은 음용수를 처리하는 주요 프로세스로서 수인성 전염병을 예방하기 위한 필수적인 방법이지만, 염소 소독제는 천연유기물질(NOM)이나 무기물질과 반응하여 THM(trihalomethanes), HAA(haloacetic acids)와 같은 다양한 소독부산물을 생성한다.

○ 30여 년 전에는 THM의 화학종인 클로로포름의 잠재적인 발암 유발효과에 대한 독성학적 연구가 위주였고, 그 후 염소 소독부산물(CBPs, Clorinated By-Products))과 건강영향의 연관성을 모색하는 독성학적, 질병 역학적 연구를 했지만, 최근에는 사산, 자연유산, 자궁 내 성장지연 등과 같은 가임기‧임신 중 여성의 생식독성에 대한 질병 역학적 연구에 초점을 맞춘다.

○ 음용수의 CBPs에 대한 개인적인 총괄적 노출평가는 3단계로 한다. 1) 특정기간 중 임산부 등의 노출 주체가 마신 수돗물의 CBPs의 존재 여부 평가, 2) 수돗물의 소비량, 기간, 사용방법 등 물 사용 습성에 따른 CBPs의 섭취, 흡인, 경피흡수 같은 개인의 일상적 노출경로, 노출정도, 노출량, CBPs의 체외 노출량의 산정, 3) 약물동태학적 모델 같은 생리학적 수단, 기구로 인한 염소 소독부산물의 체내 노출량 산정이다.

2. 염소 소독부산물의 종류와 농도

○ 음용수의 소독부산물은 알아낸 것만 500여 종 이상이고, 화학적으로 THM나 HAA 등의 할로겐화(halogenated) 유기성 부산물, 아염소산, 염소산염, 브롬산염, 요오드 이온, 암모니아 등의 무기성 부산물, 알데히드, 카르복시산, 유기탄소 등의 유기물 산화 부산물 등이 있다.

○ 염소 소독부산물은 THM, HAA, HAN(haloacetonitriles), 염화 시아노겐 등의 할로니트릴 류, HK(haloketones), 할로페놀(2-chlorophenol, 2, 4-dichlorophenol, 2, 4, 6-trichlorophenol 등), 염화피크린 등의 할로니트로메탄, 할로알데히드(chloral hydrate 등), MX[3-chloro-4-(dichloro methyl)-5-hydroxy-2(5H)-furanone] 등이 있다.

– 염소 소독부산물은 원수(原水)와 수돗물의 pH, 수온, NOM이나 무기물의 특성과 양, 물과 소독제의 반응시간, 생물학적 분해성 등의 조건에 따라 그 생성 화학종이 다르고, 실제로 생성조건도 다 다르다.

○ THM과 HAA가 음용수에 가장 일반적인 소독부산물이고, 생식독성 및 질병 역학적 연구 대상이다. THM에 클로로포름, 브로모포름, BDCM (bromodichloromethane), DBCM(dibromochloromethane)이 있고, HAA는 MCAA(monochloroacetic acid), DCAA(dichloroacetic acid), TCAA (trichloro acetic acid), MBAA(monobromoacetic acid), DBAA(mono- bromoacetic acid)가 있다.

○ 수돗물 중에서 총-THM과 클로로포름은 최대 300 μg/L, BDCM은 최대 40 μg/L 정도고, 총-THM이 평균 100 μg/L이며 BDCM이 20 μg/L이고 클로로포름이 90 μg/L 정도 있다. 수돗물 중에서 DCBM과 브로모포름은 검출 농도 미만이지만, 브롬이 많은 원수의 송수관 내에는 이미 DBCM이 20 μg/L, 브로모포름이 10 μg/L 정도 있다.

○ 수돗물 중에서 총-HAA는 평균 50 μg/L, 최대 91.7 μg/L이 있다. DC- AA와 TCAA는 수돗물의 지배적인 HAA다. 총-THM의 최대 허용농도(MAC)는 미국이 80 μg/L이고 EU는 100 μ/L이다. 캐나다는 100 μg/L를 가이드라인으로 했다. 총-HAA는 미국 MAC가 60 μg/L이고, 캐나다의 가이드라인은 80 μg/L이다.

3. 염소 소독부산물의 평가방법

○ 음용수에서 생기는 염소 소독부산물의 질병 역학적 연구는 지하수와 지표수의 상수원 특성을 기준으로 한다. 수질 특성과 유기화합물의 함량 및 브롬농도는 천연수, 지하수, 지표수 같은 원수의 수질에 따라 다르다. 일반적으로 지표수는 지하수보다 유기물질이 많아 염소소독제를 많이 넣어서 소독 부산물도 많다.

○ 상수원의 수질은 pH나 수온 등의 물리‧화학적 특성, 자연유기물의 화학종과 함량, 브롬화물의 농도, 소독부산물 전구물질의 화학종과 양이 다르다. 음용수 원수는 물리‧화학‧미생물학적 특성이 다르므로, 마시는 사람의 노출에 따른 염소 소독부산물의 평가 지표로 사용할 수 없을 뿐 아니라 더욱 복합적이다.

○ 상수의 음용 노출에 따른 생식독성의 평가는 CBPs의 다양성과 변화성을 고려해야 한다. 젊은 가임여성과 임산부의 CBPs 노출은 월별로 주거지역, 업무영역, 상수공급 시스템에 따라 다르므로 시‧공간적 다양성이 크다.

○ 지금까지 음용수의 염소소독제 부산물의 연구 자료가 THM이 많은 상수공급 시스템 및 지역에 따라 나오는 한계성이 있으므로, 상수공급 시스템 내의 인구 최대밀집지역의 CBPs 노출치와 농도 측정치는 없다.

○ CBPs의 시‧공간적 다양성으로 인한 부정확성을 최소화하고 정확한 노출과 영향을 평가하기 위해서, 다종다양한 원수의 수질과 상수처리 및 공급시스템의 조건에 따라 평가해야 하는 한계성이 있다.

– 가임여성의 임신기간에 대한 상수의 CBPs 농도는 연단위로 측정하지만, 상수공급 시스템의 수질과 CBPs의 발생량은 계절별, 월별, 주별, 심지어 일별로 변동한다.

– 규제목적으로 평가하는 질병 역학적 연구 자료는 상수의 계절별 CBPs 측정치를 이용한다. 그러나 이는 이동성이 큰 가임여성의 생식독성 평가 연구 자료로 이용하기에는 부적합하다.

– 상수의 CBPs 농도는 주별 및 일별로 변동하지만, 이러한 단기간적 변동성은 원수의 수질변동에 기인한다기보다는 상수 공급시스템의 운전 파라미터, 수리학적 특성(상수 사용량 변동 등), 공급 시스템의 구조(배수지나 물탱크의 저류시간 등)에 기인한다. 월별, 격주간, 주별 CBPs 농도 데이터가 더러 있지만, 질병 역학적 자료로 이용할 만큼 질‧양적 타당성이 없다.

4. 염소 소독부산물의 질병 역학적 평가

○ 가임여성이나 임신부의 CBPs 질병 역학적 평가연구는 시‧공간적 접근이 필요하므로 상수공급 시스템의 공학‧수질적 확인, 상수공급 시스템과 노출여성의 공간적 위치, 노출 여성의 임신기간 및 노출시간 등을 함께 조사해서 평가해야 한다.

○ 1992년 임신여성의 CBPs 질병 역학적 조사연구에서 클로로포름 1~ 9 μg/L, BDCM 10 μg/L, BDCM 3~4 μg/L, 브로모포름 1 μg/L가 들어있는 수돗물이었다.

○ 2008년 임신 3개월의 임신부에 대한 THM의 질병 역학적 조사 연구에서 사용한 수돗물은 총-THM이 30~60 μg/L, 브로모포름이 2~4 μμg/L, 브롬화-THM이 10~20 μg/L이었고, 분기별, 계절별, 연간 공급시스템별로 측정한 데이터였다.

○ 규제관리용 모니터링 자료로 이용하려면 상수공급 시스템의 공간적 오차를 줄여야 하므로, 수리학적 특성이 동일한 영역으로 공급라인을 분류하여 측정해야 한다.

– 2005년 상수공급 라인을 4개 영역으로 나누어 임신부 4명에 대한 총-THM 및 HAA의 질병역학 조사연구로, 노출 범주를 5종으로 분류했다.

– 2006년 임신 3개월~전체 임신기간의 여성에 대한 THM의 생식독성‧질병 역학적 주간별 조사연구에서 사용한 수돗물은 총-THM이 3.2~73.4 μg/L, BDCM이 1.1~18.2 μg/L, 총-HAA가 1.9~51.7 μg/L이었다.

5. 결 론

○ 수도수의 염소 소독부산물의 화학종과 농도는 시‧공간적으로 변동이 심하기 때문에 상수공급 시스템에서 그 분포를 특정 짓기 어렵다. 이로 인해 수돗물을 마시는 가임여성이나 임신부 등에 대한 생식독성‧질병 역학적 연구 자료가 크게 다르기 때문에, CBPs의 생식 독성적 특성 확인에도 불구하고 규제하지 못한다.

○ 염소 소독부산물의 시‧공간적 변동은 지역상수 공급라인 중의 중간이나 말단에서 노출 임신부의 임신기간 및 체질에 따라 데이터의 정확도가 달라지고, 그 결과가 다른 개별성과 특정성이 있으므로 노출 평가 치와 질병 역학적 연구 결과를 일반화할 수 있는 방법론적 연구가 필요하다.

◃전문가 제언▹

○ 수돗물의 염소 소독부산물의 독성 때문에 상수를 오존처리 하기도 하지만, 상수관의 노후‧부실로 오존을 과다 투입하면 수돗물을 마시는 가임여성이나 임신부 등에게 잔류 오존을 복용되게 해 활성산소의 독성영향도 미칠 수 있기 때문에 선진국도 오존소독을 일반화 하지 못한다. 또한 상수도관 부실은 잔류염소를 높게 유지해 염소 소독부산물의 생성량을 높일 수 있으므로, 수돗물 공급의 경제성 향상을 도모하기 위해서 상수관 개선과 최적관리에 관심을 돌려야 한다.

○ 2009년 환경부는 12개 원수와 35개 정수장 수돗물에 대한 72종의 미량유해물질을 계절별로 조사했는데, 이 중 클로로페놀 등 50종은 측정량 미만이었고, 60% 이상에서 디브로모 아세트산이 나왔고, 브로모포름은 검출빈도와 농도가 극히 낮았다. 또한 클로레이트 농도는 ND(미검출)~0.453 mg/L, 브롬산염은 ND~0.00 6mg/L이었고, 최고농도는 다른 나라와 비슷한 수준이었다. 제 2단계 조사로 2011. 12.까지 계속한다.

○ 환경부는 수돗물 중의 미규제 미량 유해물질 관리방안 연구에서 검출빈도가 높은 디브로모 아세트산을 수질기준에 포함시켰다. 현재의 총-할로아세트산(HAAs)의 농도는 총 2종(디클로로 아세트산, 트리클로로 아세트산)의 합으로 0.1 mg/L이다. 또한 브롬산염, 브로모포름, 클로레이트 3종은 수돗물 수질감시항목으로 지정해 관리하고, 염소 소독으로 제거 가능한 노로 바이러스를 음용지하수 수질감시항목으로 지정해 관리할 예정으로 2010년 6월까지 관련기준의 개정을 추진 중이다.

○ 우리나라 수돗물의 수질관리는 생물‧화학적 관리에 치중하여, 수돗물의 염소 소독부산물이 가임여성이나 임신여성에 미치는 생식독성‧질병 역학 연구는 거의 없다. 수돗물의 염소 소독이 앞으로도 지속될 수밖에 없다면 수돗물을 일상적으로 마시는 수도권 변두리 지역 임신부의 생식독성‧질병 역학적 조사‧연구를 통하여 대책을 수립해야 한다.