이 글의 목적은 신규 및 기존 화학물질의 유해성 평가 절차를 최신 규제 프레임워크와 실무 관행에 맞추어 체계적으로 정리하고, 현장에서 바로 활용 가능한 점검표·계산 예시·서류 구성법을 제공하는 것이다.
1. 유해성 평가의 정의와 규제 프레임워크
화학물질 유해성 평가는 물질이 인체와 환경에 미치는 잠재적 해로운 영향을 과학적 근거로 식별·정량화하여 위험관리 의사결정에 제공하는 절차이다.
일반적으로 다음의 네 단계로 구성되며 각 단계의 산출물이 규제 조치의 근거가 된다.
- 위해성 확인(Hazard Identification) 단계이다.
- 용량-반응 평가(Dose-Response Assessment) 단계이다.
- 노출 평가(Exposure Assessment) 단계이다.
- 위험 특성화(Risk Characterisation) 단계이다.
평가 체계는 국제 가이드라인과 국내 법령을 참조하여 운영한다. 국제적으로는 GHS 분류·표시 체계, 시험지침(OECD Test Guidelines), 노출모델 권고문서 등이 표준으로 사용된다. 국내에서는 관련 법령과 고시에서 자료요구, 분류표시 기준, 제출 형식을 명시하며, 톤수 구간·용도·노출 시나리오에 따라 자료 범위가 증가한다.
주의 : 톤수 구간별 시험항목 개수나 제출양식은 고시 개정으로 수시 변경 가능하므로, 내부 표준서 또는 관할기관의 최신 고시를 확인하여 수치·항목을 고정기재하지 않도록 한다.
2. 핵심 용어 정리
| 용어 | 정의 | 실무 포인트 |
|---|---|---|
| NOAEL/LOAEL | 유해영향이 관찰되지 않는/관찰되는 최소 용량이다. | DNEL 산출의 핵심 입력값이다. |
| BMD/BMDL | 벤치마크 용량 및 하한값이다. | 용량-반응 곡선에 기반한 통계적 추정치로 투명성이 높다. |
| DNEL/DMEL | 파생무영향노출량/파생최소영향노출량이다. | 작업자·소비자·일반대중 시나리오로 구분한다. |
| PNEC | 예측무영향농도이다. | 수계·토양·퇴적물·하수처리 미생물별로 산출한다. |
| PEC | 예측환경농도이다. | 배출량·희석·분배계수·분해계수 입력이 필요하다. |
| RCR/RQ | Risk Characterisation Ratio 또는 Risk Quotient이다. | 인체: 노출/DNEL, 환경: PEC/PNEC로 계산한다. |
| QSAR/Read-across | 유사물질 기반 예측 또는 자료전이이다. | 적합성·신뢰성·도메인 적합성 근거 문서화가 필수이다. |
| PBPK | 생리학적 기반 약동학 모델이다. | 경로간 역산 또는 민감집단 평가에 유용하다. |
3. 위해성 확인 단계: 자료전략 수립
유해성 확인은 모든 후속 단계의 품질을 좌우하므로 자료전략(Data Strategy)을 먼저 수립한다.
- 물질식별: CAS, EC, 구조식, 불순물 프로파일, 입도·형태(나노 포함)이다.
- 물리화학 특성: 순도, logKow, 증기압, 수용해도, 분해도, 분배계수(Koc)이다.
- 독성·생태독성 기존자료: 동물시험, 인비트로, 인실험실 대체법, 문헌리뷰이다.
- 시험지침 매핑: 급성독성, 피부·안구자극, 피부감작성, 유전독성(엽성·유전독성), 반복투여, 생식·발생독성, 발암성, 흡입독성, 독성동태이다.
- 환경영향: 급성·만성 수생생물(어류·무척추·조류), 토양생물, 생분해·생물농축, 변환산물 평가이다.
주의 : 동물대체시험 채택이 가능한 경우에는 적합성 기준 및 검증상태를 명확히 문서화하고, 시험기관의 품질체계(GLP 등)를 확인해야 한다.
4. 용량-반응 평가: DNEL·PNEC 산출
4.1 인체 건강(DNEL) 산출 절차
- 중요한 지표영향(Critical Effect) 및 주경로 선택(흡입·경구·경피)이다.
- 기준값 선택: NOAEL 또는 BMDL 등 보수적 지표이다.
- 불확실성 계수 적용: 종간 10, 개인간 10, 기간보정, 데이터베이스 보정 등이다.
- 시간가중 보정: 급성/단기/장기 시나리오 구분이다.
# DNEL 산출 예시(개념) NOAEL_mgkgd = 20 UF_interspecies = 10 UF_intraspecies = 10 UF_database = 3 DNEL_mgkgd = NOAEL_mgkgd / (UF_interspecies * UF_intraspecies * UF_database) # DNEL = 20 / (10*10*3) = 0.066 mg/kg/day 4.2 환경(PNEC) 산출 절차
가용 자료 수준에 따라 평가계수(Assessment Factor)를 적용한다.
| 가용자료 | 평가계수 예 | PNEC 산출식 |
|---|---|---|
| 어류·무척추·조류 만성 NOEC 3종 | 적은 계수 | PNEC = 최저 NOEC / AF |
| 급성 EC50/LC50 3종 | 큰 계수 | PNEC = 최저 EC50 / AF |
| 메조코즘·야외데이터 | 사례별 | 전문가 판단과 통계분석 병행 |
# PNEC 산출 예시(개념) LC50_fish_mgL = 5.0 AF = 1000 PNEC_aqua_mgL = LC50_fish_mgL / AF # PNEC_aqua = 0.005 mg/L 5. 노출 평가: 시나리오와 모델링
노출 평가는 공정·제품수명주기·사용자 유형에 따라 시나리오를 구분한다.
- 작업자 시나리오: 혼합·충전·도포·분쇄·고온공정 등이다.
- 소비자 시나리오: 스프레이, 세정제, 코팅제 등이다.
- 일반대중 시나리오: 실내공기, 환경매체를 통한 간접노출이다.
- 환경 시나리오: 점배출/면배출, 하천유량, 정화효율, 분배계수이다.
정량화 도구로는 표준 노출모델, 공정카테고리 기반 보수값, 측정데이터의 통계요약이 활용된다. 실측자료가 존재하면 모델 결과와 교차검증한다.
# 작업자 흡입노출 추정(개념) C_air_mgm3 = 1.2 # 공정측정 평균 IR_m3h = 1.25 # 흡기율 t_h = 8 # 노출시간 BW_kg = 70 Intake_mgkgd = (C_air_mgm3 * IR_m3h * t_h) / BW_kg # = (1.2*1.25*8)/70 ≈ 0.171 mg/kg/day 6. 위험 특성화: 수치판정과 관리대책 연계
인체 위험은 RCR = 노출량/DNEL로, 환경 위험은 RQ = PEC/PNEC로 판정한다.
# 인체 위험특성화 예시 Exposure = 0.171 # mg/kg/day DNEL = 0.066 # mg/kg/day RCR = Exposure / DNEL # ≈ 2.59 > 1 → 위험 감소조치 필요 # 환경 위험특성화 예시 PEC = 0.003 # mg/L PNEC = 0.005 # mg/L RQ = PEC / PNEC # = 0.6 < 1 → 현행조건 수용 가능 RCR 또는 RQ가 1을 초과하면 공정 격리, 대체물질 검토, 국소배기 성능개선, 개인보호구 등 위험감소 조치를 제시하고 잔류위험을 재평가한다.
7. 물질분류·표시(GHS)와 라벨링 연결
유해성 평가 결과는 분류·표시로 전이되어 경고표지, 신호어, 유해·예방문구 선정에 반영한다. 물리적 위험, 건강 유해성, 환경 유해성 범주 판단은 시험데이터·QSAR·문헌근거를 종합하여 결정한다.
| 구분 | 주요 엔드포인트 | 대표 표지 |
|---|---|---|
| 물리적 위험 | 인화성, 폭발성, 산화성 등이다. | 불꽃, 폭발, 원형불꽃이다. |
| 건강 유해성 | 급성독성, 피부·안구손상, 감작성, 발암성 등이다. | 해골, 감탄부호, 건강유해성이다. |
| 환경 유해성 | 수생생물 급·만성독성 등이다. | 환경 표지이다. |
8. 대체시험·모델링의 사용 기준
- QSAR: 예측모델의 적용영역(Applicability Domain), 입력 데이터 품질, 모델 검증상태를 보고서에 명시한다.
- Read-across: 범주화(Category) 논리, 유사성 근거(구조·대사·물리화학·독성 프로파일)를 구조화한다.
- In vitro/새로운 접근법(뉴어프로치): 엔드포인트 대응성과 결정 규칙을 교차검증한다.
- PBPK: 종차·경로차 보정, 민감도 분석, 검증 데이터셋을 포함한다.
주의 : 모델링 결과를 단일 근거로 최종 분류·허용치를 결정하지 말고, 가용 시험데이터와 일관성 검토를 수행해야 한다.
9. 환경운명·노출 입력자료 설정
환경노출 모델 입력은 보수적이되 현실을 반영해야 한다.
- 배출 시나리오: 정상운전, 세정·정지, 비정상 상황을 구분한다.
- 물리화학: Henry 상수, 분배계수, 분해속도 상수, 생분해 반감기이다.
- 시설정보: 폐수처리 효율, 대기방지시설 제거율, 하천 유량·희석율이다.
- 지오메트리: 통풍률, 실내 체적, 체류시간 분포이다.
10. 자료준비와 제출 형식
자료는 시험성적서(원문·요약), 신뢰성 평가, 데이터 매핑 테이블, 결측자료 보완전략을 포함한다. 톤수 구간이 높아질수록 반복투여, 생식·발생, 장기생태 등의 장기자료 비중이 증가한다. 평가보고서에는 요약서(Executive Summary), 물질식별, 유해성 프로파일, 노출 시나리오, DNEL/PNEC, 위험특성화, 위험관리 조치(RMM), 불확실성 분석을 포함한다.
11. 불확실성 관리
- 데이터 불확실성: 샘플 크기, 시험설계 한계, 엔드포인트 간 불일치이다.
- 모델 불확실성: 파라미터 민감도, 도메인 외삽이다.
- 시나리오 불확실성: 공정변동, 사용자 행태 차이이다.
민감도 분석, 시나리오별 상·중·하한, 몬테카를로 등으로 정량화하고, 보수적 결론의 합리성을 기술한다.
12. 안전보건·환경 관리대책 연결 매트릭스
| 문제상황 | 근거 지표 | 우선 조치 | 보완 조치 |
|---|---|---|---|
| 작업자 RCR > 1 | 흡입노출 초과이다. | 국소배기 성능검증, 공정 밀폐이다. | 공정시간 단축, PPE 선택·착용교육이다. |
| 소비자 단기흡입 우려 | 스프레이 사용이다. | 분사패턴 변경, 라벨 경고 강화이다. | 대체제 개발, 용도제한이다. |
| 수계 RQ > 1 | 하수방류 영향이다. | 전처리 강화, 희석관리이다. | 배출계수 재산정, 원료전환이다. |
| 생분해 저조 | 반감기 장기이다. | 폐수고도처리 도입이다. | 공정대체, 사용량 관리이다. |
13. 내부 검토 체크리스트
- 물질식별: 구조·불순물·동정법이 완결되어 있는가 확인한다.
- 시험데이터: GLP 여부, 가이드라인 부합성, 신뢰성 등급이 부여되었는가 확인한다.
- QSAR/Read-across: 적용영역·유사성 근거·불확실성 기술이 있는가 확인한다.
- DNEL/PNEC: 입력값·계수·산식 재현성이 확보되었는가 확인한다.
- 노출시나리오: 공정실태·배출경로·관리수준이 반영되었는가 확인한다.
- 위험특성화: RCR/RQ 판정과 관리대책 연결이 일관적인가 확인한다.
- 라벨링: GHS 분류·표시·SDS와 정합성이 있는가 확인한다.
- 버전관리: 데이터·결론의 변경이력과 근거가 추적 가능한가 확인한다.
14. 보고서 표준 목차 예시
1. 요약 2. 물질식별 및 품질 3. 물리화학 특성 4. 유해성(인체) 자료 5. 유해성(환경) 자료 6. 노출 시나리오 및 모델 입력 7. DNEL 및 PNEC 산출 8. 위험특성화 결과(RCR/RQ) 9. 위험관리 조치 및 권고 10. 불확실성 및 연구갭 부록 A. 시험성적서 요약서 부록 B. 모델 파라미터 테이블 부록 C. 라벨·SDS 초안 15. 계산 템플릿 예시
| 항목 | 기호 | 값 | 단위 | 설명 |
|---|---|---|---|---|
| 흡입 농도 | C | 1.2 | mg/m³ | 공정 평균 측정값이다. |
| 흡기율 | IR | 1.25 | m³/h | 활동도 반영값이다. |
| 노출시간 | t | 8 | h | 근무시간이다. |
| 체중 | BW | 70 | kg | 기준 성인이다. |
| 노출량 | Exp | 0.171 | mg/kg/day | 계산 결과이다. |
| DNEL | DNEL | 0.066 | mg/kg/day | 보수적 산출이다. |
| RCR | RCR | 2.59 | - | 위험감소 필요이다. |
16. 데이터 갭 해소 전략
- 우선순위: 용량-반응 결정성 높은 엔드포인트부터 채운다.
- 가교시험(Bridging): 제형·불순물 차이를 고려하여 최소시험으로 보완한다.
- 계층적 접근: 인비트로→단기→장기 순으로 단계적 수행한다.
- 사후검증: 모델 예측치에 대해 제한적 인비보 자료로 교차검증한다.
17. 커뮤니케이션과 기록관리
평가결과는 이해관계자에게 목적에 맞게 전달해야 한다. 경영진에는 의사결정 포인트와 비용영향을, 현장에는 RMM 실행지침과 점검주기를 제공한다. 모든 계산파일, 추정근거, 시험성적서 스캔본, 버전로그를 중앙 저장소에 보관한다.
주의 : 라벨·SDS 변경은 재고품 처리계획과 병행하여 이행시기를 명확히 설정해야 한다.
FAQ
DNEL과 OEL의 차이는 무엇인가?
DNEL은 특정 물질·시나리오에 대한 위험평가 산출치이고, OEL은 작업환경 기준치로 정책적·기술적 고려가 반영된 한계이다. DNEL은 제출자료·불확실성 계수에 따라 다르며, OEL과 직접 대체되지 않는다.
시험 없이 QSAR로만 제출할 수 있는가?
가능한 경우가 있으나, 모델의 적용영역·검증 상태·근거 일관성이 명확해야 하며, 결정적 엔드포인트는 시험자료가 요구될 수 있다. 담당기관의 최신 가이드와 엔드포인트별 허용 기준을 확인해야 한다.
RCR이 1을 근소하게 초과하면 어떻게 하나?
측정 불확실성과 운영변동을 고려하여 신속한 공정개선(국소배기 풍량 상향, 밀폐 강화, 작업시간 조정)을 시행하고, 개선 후 재측정으로 RCR < 1을 확인한다. 라벨·SDS 경고문구도 함께 보완한다.
환경평가에서 생분해 데이터가 없으면?
유사물질 Read-across, QSAR 예측, 스크리닝 시험으로 단계적 접근을 적용한다. 보수적 분해계수를 입력하여 PEC를 산출하고, 필요 시 장기 시험을 계획한다.
소비자 스프레이 제품의 흡입노출은 어떻게 줄이나?
분사입자 크기 최적화, 저휘발 대체용매, 트리거형 전환, 사용지침 개선, 실내 환기 권고 등을 병행한다. 어린이 접근방지 포장 및 사용 시간·장소 제한도 고려한다.