The Korean Society of Pesticide Science

Current Issue

The Korean Journal of Pesticide Science - Vol. 22 , No. 2

[ ORIGINAL ARTICLES ]
The Korean Journal of Pesticide Science - Vol. 21, No. 4, pp.510-516
Abbreviation: Korean J. Pestic. Sci.
ISSN: 1226-6183 (Print) 2287-2051 (Online)
Print publication date 31 Dec 2017
Received 12 Nov 2017 Revised 27 Nov 2017 Accepted 27 Nov 2017
DOI: https://doi.org/10.7585/kjps.2017.21.4.510

개인보호장구(PPE)의 사용현황 조사 및 Atomizer 측정에 의한 국내 농약 방제복의 침투성 평가
송종욱 ; 김종환 ; 조유진 ; 김정한1 ; 박경훈2 ; 서종수*
안전성평가연구소 경남환경독성본부 환경독성연구센터
1서울대학교 농생명공학부
2농촌진흥청 국립농업과학원 화학물질안전과

A Survey on the Use of Personal Protective Equipments and Evaluation on the Penetration of Domestic Protective Clothing using Atomizer Test
Jong-Wook Song ; Jong-Hwan Kim ; Yu-Jin Cho ; Jeong-Han Kim1 ; Kyung-Hun Park2 ; Jong-Su Seo*
Environmental Toxicology Research Center, Korea Institute of Toxicology, Jinju 52834, Korea
1Department of Agricultural Biotechnology, Seoul National University, Seoul 151-742, Korea
2Chemical Safety Division, National Academy of Agricultural Science, Wanju 565-851, Korea
Correspondence to : *E-mail: jsseo@kitox.re.kr

Funding Information ▼

초록

본 연구는 농작업자들의 개인보호장비 착용현황을 조사하고, 방제복의 액체침투저항성을 측정하는 방법 중 ISO 22608 Guideline 와 EN14786에서 요구하는 분무법(Atomizer test)을 적용하여 국내 시판중인 9종의 방제복과 일반 shirt에 대한 침투성을 측정하였다. 설문조사에서 농작업자의 개인보호착용 비율은 전체적으로 높지 않았으며, 마스크의 착용비율은 67.1%이고, 보안경은 20.7%이었다. 국내 9종의 방제복에 대한 침투성 결과, Pendimethalin을 사용하였을 경우, shirt 및 F6 (cotton 35%+polymer 65%, 다공성 재료, 능직), F7 (polyester 100% (polymer coating), 다공성 재료)에서 침투성이 51.9% 이상으로 나타내었고, 대부분에서 5.5% 이하의 침투성을 나타내었다. Tebuconazole를 사용한 분무법 결과는 shirt에서 침투성 결과가 48.1%으로 나타내었고 F6에서 7.3%로 나타났으며 대부분의 방제복에서 0.1% 이하의 침투성을 나타내었다. ISO 지침서에는 5%미만의 침투성을 적합한 방제복으로 평가하지만, 이 연구를 통해서 몇몇 방제복은 사용하기에 적합하지 않은 것으로 보였다. 따라서, 농작업자의 안전을 위해서 적합한 방제복을 평가할 수 있는 침투성 측정방법을 수행할 필요가 있을 것으로 보인다.

Abstract

This study was carried out to investigate the use of Personal Protective Equipments (PPEs) and evaluate the penetration of nine commercially available personal protective clothing and one general shirt based on the ISO 22608 guideline and EN14786 guideline. From the results of the survey, the use of the mask was highest as 67.1% and the goggles was the lowest as 20.7% when they use and handle the pesticides, indicating that most of farm workers did not use PPEs for their heath. In the measurement of penetration using the Atomizer test, the results for the penetration of pendimethalin showed that the penetration of the shirt, F6 (cotton 35%+polymer 65%, porous material, twill weave) and F7 (polyester 100% (polymer coating), porous material) were greater than 51.9%, and for tebuconazole, that of the shirt was 48.1%. Other results were lower than 5.5% and 0.1% of the penetration. This study showed that some clothing were not suitable for use since the ISO guideline requests penetration of 5% as suitable for personal protective clothing. Therefore, it is likely to be necessary to perform penetration measurement methods for the use of suitable protective clothing.


Keywords: Atomizer test, Pendimethalin, PPEs(Personal Protective Equipments), Tebuconazole, Penetration
키워드: 분무법, 펜디메탈린, 개인보호장비, 테부코나졸, 침투성

서 론

농약은 현대의 농업에서 양질의 농작물생산을 위해 필수적인 요소이며 그 역할은 지속적으로 발전하고 있다. 농약의 사용량이 증가하면서 농작업자에게 직간접적으로 노출되는 양 또한 증가하고 있으며 이때 중요한 노출경로는 피부 노출과 흡입노출이다. 하지만 농약의 피부노출은 농약의 취급, 조제, 살포중에 이루어 지는데, 이는 적절한 소재의 개인방제복 착용으로 효과적으로 줄일 수 있다(Fenske et al., 2005; Jung et al., 2013).

농작업자에게 농약의 노출을 최소화시키기 위한 방제복 관련연구는 다양하게 수행되어져 왔다(Kim et al., 2007, Hwang et al., 2007, Shin et al., 2011, Kim et al., 2016). 국외에서도 농약 방제복에 대한 연구와 방제복의 착용현황 그리고 방제복 착용의 필요성 및 착용률을 향상시키기 위한 연구가 진행되어 왔다(Besler and Stallones, 2003; Bhanti et al., 2004). 이렇게 방제복 착용의 필요성과 농업인의 건강증진을 위한 연구가 이루어지고 있지만 농작업자의 농약노출에 대한 인식은 심각하지 않다. 많은 연구에서 농약의 노출로 인해 발생되는 다양한 질병에 대해 제시하고 있으며 농약에 주기적이고 지속적으로 노출되는 농작업자의 농약노출에 대한 건강장해는 전세계적으로 중요한 보건학적 문제로 대두되고 있다(Sanborn et al., 2004, Infante-Rivard et al., 2007, Lee, 2010, Lee, 2011). 대부분의 농약 노출경로는 피부를 통한 노출이기 때문에 다양한 질환성 유발을 막기 위해서는 방제복의 착용이 필수적이며, 올바른 개인보호장비의 착용으로 농약의 혼합, 살포 및 취급 시 농약에 대한 피부 및 호흡노출을 예방할 수 있다(DeJonge et al., 1985, Shaw et al., 2001 Hwang et al., 2008).

농작업자의 농약노출을 감소시키는 가장 중요한 요인은 방제복 및 개인보호장비를 착용하는 것이지만 국내에의 경우 현재 법규상으로 농약 방제복에 대한 규정을 공고하여 규제하고 있지 않고 있다. 시중에 판매되는 방제복의 소재는 더위에 의한 스트레스와 작업효율을 감소시킨다는 이유로 농작업자의 방제복 착용을 꺼리며 또한 국내 농약 방제복에 대한 농약노출의 투과/침투 연구가 저조하다.

따라서, 본 연구에서는 개인 방제복의 사용 및 착용현황에 대해서 조사하고 ISO 27065 (2011)DIN EN14786 (2007)에서 요구하는 분무법 시험장치인 Atomizer 장치를 준비하여 국내 시판중인 9종의 방제복에 대한 침투성을 확인하였으며 또한, 일반소재인 shirt의 침투성을 추가적으로 확인하여 방제복 미착용에 대한 농약노출을 확인하고 평가하였다.


재료 및 방법
설문조사방법 및 결과처리

경상남도 농업기술원의 협조를 받아 농작업자들에 대해 교육이 이루어지고 있는 교육장소에서 자기 기입식으로 설문조사를 실시하였다. 설문조사에 참여한 농작업자들의 구성은 딸기(158명), 사과(113명), 파프리카(50명), 애호박(23명), 토마토(14명), 고추(6명), 감(1명), 무응답(12명)의 농작물을 재배하는 농작업자들로써 총377명을 대상으로 보호장갑, 보안경, 보호모자, 보호장화, 방제복의 상의/하의, 마스크의 착용현황에 대해 설문조사를 실시하였다. 결과의 처리는 전체 응답자에 대한 빈도(%)로 표현하였으며, 설문조사 항목 중 기입되지 않은 항목은 ‘사용안함’으로 처리하여 통계량을 산출하였다.

침투성 측정을 위한 시험농약 및 시약

방제복의 침투성을 측정하기 위해 사용한 시험농약은 ISO 27065 (2011)DIN EN14786 (2007)에 따라 펜디메탈린 유제를 사용하였고, 다른 성상에 따른 침투성의 차이를 확인하고 비교하기 위해 테부코나졸 액상수화제을 구입하여 사용하였다(Table 1). 시험용액은 펜디메탈린 유제 및 테부코나졸 액상수화제를 증류수로 5% a.i가 되도록 희석하여 사용하였으며, 분석에 사용된 농약 표준품은 HPC standards GmbH (Borsdorf, Germany)로부터 구매하여 사용하였다. 시험에 사용된 acetone 및 water는 HPLC grade (Burdick & Jackson, Muskegon, USA) 제품을 사용하였으며, 분석장비는 Gas Chromatography-Mass Spectrometer (SCION SQ, Bruker, Massachusetts, USA)를 사용하여 분석하였다.

Table 1. 
Information of test pesticide
Product (Manufacture) Formulation Active ingredient (a.i %) Viscosity (mPa·s) Surface tension (dynes/cm)
Stomp
(HANKOOKSAMGONG)
Emulsion Pendimethalin (31.7%) 1.83 31.50
Silvacur
(Bayer CropScience)
Concentrate Tebuconazole (20%) 49.9 64.26

시험장치의 구성

분무법(Atomizer Test) 시험에 사용한 장치는 시험챔버, 분무기, 스텝 모터, 실린지, 컴프레셔, 컨트롤러로 구성되도록 하였다. 시험챔버는 시료홀더와 커버실린더로 구성되고 스테인리스강 또는 황동 크롬 도금 재질의 시료 홀더는 시험편 기판과 덮개판으로 구성되도록 하였다.

분무기는 마그네틱 밸브와 제어장치를 포함한 이류체 노즐로 구성되어 있고 노즐은 홀더에 고정 되어 있으며 노즐의 니들 길이는 40mm이고 내부 직경은 0.35mm이었다. 연속적이고 지속적인 유속과 높은 반복적인 주입유지를 위해 실린지를 이용한 주입은 스텝모터를 사용하였으며, 20 ± 2초당 1 mL의 액체가 주입되도록 하였다. 컴프레셔는 300 hpa의 공기를 공급 가능하도록 하였으며 그 외 각 구성의 규격은 EN14786 (2007)의 기준으로 하였다. 시험 전, 실린지 안의 시험용액이 시험편에 0.5 ± 0.05 mL이 처리되는지 무게를 측정하여 확인 한 후 진행하였다.

분석법의 확립

각 농약표준품을 acetone으로 용해하여 1,000 mg/L의 stock solution을 조제한 후, acetone을 이용하여 단계적으로 0.005, 0.01, 0.1, 0.5, 1.0, 5.0 mg/L이 되도록 희석하였다. 조제된 작업표준용액으로부터 일정량을 GC/MS에 주입하여 pendimethalin 과 tebuconazol에 대한 검량선을 작성 하였으며, 각 농약성분에 대한 분석방법은 Table 2와 같았다. 회수율 시험은 각 시험편(방제복 및 셔츠)을 8×8 cm 크기로 각각 3장씩 준비하여 시험용액(펜디메탈린 유제 및 테부코나졸 액상수화제를 증류수로 5% a.i가 되도록 희석한 용액)을 0.2 mL 처리한 후, 250 mL 삼각플라스크에 넣고 50 mL acetone을 가하여 210 rpm으로 2회 진탕 추출하였다. 각 추출액을 합하여 acetone으로 100배 희석한 후, 일정량을 GC/MS에 주입하여 분석하였다.

Table 2. 
Analytical method for pendimethalin & tebuconazole
Compound Pendimethalin Tebuconazole
Instrument : Bruker, SCION SQ, USA (Software: MS workstation version 8.0)
Column : Bruker BP-5ms, FS 30 m, 0.25 mm ID, 0.25 μm
Injector temp. : 250oC
Injection volume : 1 μL : 2 μL
Oven : 170oC (2 min)→15oC/min→260oC( 5 min) : 170oC (2 min)→20oC/min→200oC(2 min)→10oC/min→280oC(2 min)
Carrier gas : Helium (1.0 mL/min) : Helium (2.0 mL/min)
Ion mode : EI mode
Scan type : SIM
Quantitation ion : 252.0 m/z : 250, 125 m/z
Transfer-line temp. : 250oC
Source temp. : 200oC

시험편의 선정

국내에서 시판되고 있는 방제복 중 대표적으로 9종의 방제복과 일반셔츠 1종을 선정하여 농약의 침투성을 확인하였다(Table 3).

Table 3. 
Information of test material
Code No. Quality of the material Texture
F1a) Outshell-Nylon 100%
Lining-Polyester 100%
Plain weave
F2 Polypropylene Not applicable
F3 Outshell-Nylon 100%
Lining-Polyester 100%
Plain weave
F4 Polyester 100% Plain weave
F5 3 layer-non woven fabrics Not applicable
F6 Cotton 35% + Polymer 65% Twill weave
F7 Polyester100% (polymer coating) Not applicable
F8 Poly laminated fabric Not applicable
F9 Polyester 100% Plain weave
Shirt Polyester 65% + cotton 35% Plain weave
a) F means the abbreviation of Fabric

분무법(Atomizer Test)의 시험방법

시험용액을 시험장치 내의 syringe에 2 mL을 주입시켰다. 시험편 기판에 흡습지(침투성 확인용, Benchkote®Plus)의 흡수면이 위로 올라오도록 놓은 후, 시험편의 표면이 위로 오도록 놓아 흡습지 위에 올리고 고정시켰다. 장치의 실린더를 장착한 후, 교정된 시간 안에 시험용액을 시험편에 처리하였다. 5분 후 시험편과 흡습지를 분리한 후, 1 mm의 구멍이 있는 덮개로 덮고 30분간 시험조건(23.0 ± 5.0oC)에 두었다. 시험편과 흡습지를 핀셋으로 꺼낸 후, 절단하여 각각 250 mL 삼각플라스크에 넣고 50 mL acetone으로 210 rpm에서 30분간 2회 진탕추출 하였다. 추출액을 합한 후, 부피를 측정하고 acetone으로 100배 희석 후 GC/MS를 이용하여 분석하였다(Fig. 1).


Fig. 1. 
Procedure of Atomizer test method.

침투성의 계산방법

침투성의 계산방법은 GC/MS 분석결과에 따라 다음의 공식에 따라 계산하였다.

• 침투성(%) = [mp/(mpt+mt)] × 100

mp : 침투성 확인용 흡습지 내의 유효성분의 양(mg)

mt : 시험편 내의 유효성분의 양(mg)


결과 및 고찰
개인보호장비의 착용현황

농작업자 377명에 대한 개인보호장비의 착용 비율은 Fig. 2와 같았다. 농약의 조제 및 살포 시 항상 착용하는 비율은 마스크 (67.1%) >보호장갑 (51.5%) >보호모자 (41.6) >보호장화 (41.4%) >방제복 상의(40.6%) >방제복 하의(34.5%) >보안경 (20.7%)의 순서였다. 기본적으로 많이 착용하는 보호장비는 마스크로써 호흡으로 노출되는 농약에 대해 상대적으로 높은 착용비율을 보였지만, 전체적으로 개인보호장비의 착용율은 저조하였다. 개인보호장비의 착용은 농약의 피부, 호흡기 등의 노출에 있어서 보호해 줄 수 있는 기본적인 장비들이다. 무엇보다 농약사용 시, 개인보호장비의 착용여부에 대한 인식변화와 이에 대한 교육이 철저히 이루어져 보호구 착용에 따른 농작업자의 질병발생 비율을 줄여야 할 것으로 보인다.


Fig. 2. 
Use of PPEs (Personal Protective Equipments).

분석법 확립 결과

GC/MS 분석 시 6농도에 대한 검량선의 회귀선식(r2)은 0.999 이상으로 우수하였으며 시험물질의 머무름 시간(retention time)에 불순물의 간섭은 확인되지 않았다. 분석장비에 대한 시험물질의 검출한계(S/N>3)는 0.002 mg/L이며, 정량한계(S/N>10)는 0.005 mg/L였다. 3반복으로 수행한 9종의 시험편의 회수율 시험은 pendimethalin은 96.2~107.2%, tebuconazol은 96.1~111.5%의 범위로 우수하여 시험편의 침투성을 측정하는데 적합한 분석법인 것으로 확인하였다(Table 4).

Table 4. 
The recovery results for protective clothing and shirt by GC/MS
Code
No.
Pendimethalin Tebucinazole
Recovery
(%)a)
SDb) RSD
(%)c)
Recovery
(%)
SD RSD
(%)
F1 104.6 2.6 2.5 111.5 11.2 10.0
F2 107.2 3.9 3.6 103.7 2.8 2.7
F3 101.9 3.0 2.9 103.8 0.8 0.8
F4 101.2 2.9 2.9 100.8 3.9 3.9
F5 104.0 8.2 7.9 98.4 2.7 2.7
F6 96.5 2.6 2.7 96.1 2.9 3.0
F7 101.6 0.4 0.4 102.3 2.1 2.1
F8 96.2 2.4 2.5 102.8 0.5 0.5
F9 97.0 0.6 0.6 106.7 5.6 5.2
Shirt 101.2 2.7 2.7 100.2 10.4 10.4
a) Average of 3 replication
b) Standard deviation
c) Relative standard deviation(= SD/Average of 3 replication)

분무법의 침투성 측정결과

Pendimethalin과 tebuconazol의 GC/MS 분석에 의한 침투성 측정결과는 Table 5와 같았다. Pendimethalin의 경우에는 F6, F7 그리고 Shirt (51.9~73.9%)를 제외 하고 모든 방제복에서 5.5% 이하의 낮은 침투성을 보였으며, 추가적으로 다른 제형에 따른 침투율 확인을 위해 수행한 tebuconazol의 경우에는 F6 (7.3%) 및 Shirt (48.1%)를 제외한 모든 방제복에서 0.1% 이하의 낮은 침투성을 보였다. ISO 27065 (2011)에 따르면 방제복의 사용범위가 가장 낮은 level 1a를 pendimethalin의 침투성 5% 기준으로 판단하기 때문에 9종의 방제복 중에서 3종은 적합하지 않는 것으로 확인되었다. 일반 소재인 shirt의 경우에는 매우 높은 침투성을 보였으며, 각 방제복마다 농약의 제형에 따라 침투성의 차이를 보였다. 이런 결과는 방제복의 구성재질보다는 각 방제복에 처리된 보호필름의 코팅과 fabric의 다공성/비다공성의 차이에 따른 것으로 보인다(Shaw et al., 2004). 농약 제형 상의 차이에 따라 유제가 액상수화제 보다 높은 침투성을 나타낸 것은 입자 크기가 작은 제형이 높은 침투력을 나타내기 때문이다(Shaw et al., 2004). 유제의 경우는 액상수화제 보다 높은 부착력 및 흡수율을 보이기 때문에 유제의 제형에서 높은 침투성을 보인 것으로 판단된다(Ro et al., 1995).

Table 5. 
Measurement of penetration using atomizer test by GC/MS
Code No. Penetration(%)a)
Pendimethalin Tebuconazole
F1 0.9 ± 3.1b) 0.1 ± 0.0
F2 1.4 ± 1.8 0.1 ± 0.0
F3 5.5 ± 3.2 0.0 ± 0.0
F4 0.1 ± 0.5 0.0 ± 0.0
F5 0.2 ± 0.8 0.0 ± 0.0
F6 51.9 ± 12.9 7.3 ± 2.1
F7 57.4 ± 19.9 0.1 ± 0.1
F8 0.1 ± 0.7 0.0 ± 0.0
F9 0.5 ± 1.5 0.1 ± 0.0
Shirt 73.9 ± 10.9 48.1 ± 7.9
a) Process by which a pesticide moves through porous materials
b) Average of 3 replication and standard deviation

따라서, 이 연구를 통해 농작업자의 농약노출에 의해 발생하는 사고와 질병을 최소화하기 위해서는 작업의 효율을 높이고 착용에 대한 불편함을 줄일 수 있는 개인보호장비가 널리 배포되어 농작업자의 방제복 사용에 대한 인식개선이 필요할 것으로 보이며, 농약의 노출을 최소화 할 수 있는 방제복에 대한 침투성 측정법과 기준이 마련되어 국제적으로 우수한 방제복이 국내에 유통되고 사용되어야 할 것으로 사료된다.


Acknowledgments

이 연구는 농촌진흥청 공동연구사업의 지원에 의해 수행되었으며, 농촌진흥청 연구비 지원(PJ00994803052017)에 감사 드립니다.


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