농작업자의 보호장비 착용 수준에 따른 농약 노출량 저감 영향
초록
농작업자가 농업현장에서 농약을 사용함으로 인해 발생하는 노출량은 작업환경, 살포기기, 보호장비 착용과 같은 많은 요인에 의해 좌우될 수 있다. 본 연구에서는 한국형농약노출량산정모델(KoPOEM)을 이용하여 산출된 농작업자의 이론적 농약 노출량에 미치는 보호장비 착용에 따른 영향을 살펴보기 위하여, 조제 및 살포 단계의 농약제형의 차이에 따른 노출량의 변화를 분석하였다. 동일조건의 평가를 위해 tebuconazole에 대해 함유량 20% 및 사용량 2,000배의 경엽살포 조건을 가상으로 설정하였다. 평가 결과, SS기를 이용하는 농작업자의 조제 단계에서 노출량 저감에 영향을 주는 보호장비는 장갑이 가장 큰 것으로 나타났으며 다음이 호흡보호장비였다. 조제 단계의 보호장비착용 수준 중 농약 노출 저감 영향은 ‘장갑과 호흡보호장비’ > 장갑 > 호흡보호장비 순이었다. MS기를 사용하는 경우 조제 및 살포 단계에서 노출량 저감을 위해 보호장비로 장갑만 착용하여도 그 효과가 매우 높았다. 특히 조제 단계에서 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용하는 효과가 크며 실제 호흡보호장비의 종류는 크게 영향이 없는 것으로 나타나, 호흡보호장비는 종류에 상관없이 착용할 것을 권장한다. 또한, MS기를 사용할 때 살포 단계에서 장갑을 착용하면 1/3의 저감 효과가 있으며, 장갑과 불침투성 전신방제복을 동시에 착용하는 경우 80%에 가까운 저감 효과가 나타남에 따라 MS기를 사용하는 농업인에게 전신방제복의 착용이 권장된다. 앞으로 실제 농업현장에서 보호장비 착용에 대한 저감효과를 확인하는 현장연구를 통해 장비 착용에 대한 보다 실제적인 제안이 이루어질 필요가 있다.
Abstract
Pesticide exposure of agricultural workers on agricultural sites may depend on many factors such as working environment, spraying equipment and personal protective equipment (PPE). This study was investigated to identify the effect of PPE types in pesticide formulation type and spraying equipment during the mixing and application step on the theoretical pesticide exposure of the agricultural workers calculated using Korean Pesticide Operator Exposure Model (KoPOEM). For the evaluation of the same conditions, the application of leaf spray of 20% content and 2000 times diluted for tebuconazole were simulated. The results showed that the most effective PPE to reduce the pesticide exposure during the mixing step for agricultural workers when using SS was gloves, followed by respiratory facial protection (RFP). The effects of reducing pesticide exposure among the level of wearing PPE in the mixing step were 'Gloves and RFP' > Gloves > RFP. When using MS, the exposure was greatly reduced even with PPE gloves during the mixing and application step. In particular, the reductive effect of pesticide exposure when wearing gloves and RFP at the same time during the mixing step was higher than other degrees of PPE level. And as the type of RFP does not appear to have a significant effect, it is recommended that agricultural workers wear RFP regardless of the type. In addition, when using MS, wearing gloves during the application step has a 1/3 reduction effect, and when wearing gloves and impermeable coveralls at the same time, the reduction effect is nearly 80%. Therefore, it is recommended for agricultural workers to wear impermeable coveralls. In the future, more practical suggestions on the wearing of PPE need to be conducted through field studies to confirm the pesticide reduction effect on the wearing of PPE in agricultural fields.
Keywords:
Agricultural worker, Exposure, KoPOEM, Pesticide, Personal protection equipment키워드:
개인보호장비, 노출량, 농작업자, 농약, 한국형농약노출량산정모델(KoPOEM)서 론
작물의 병, 해충 및 잡초를 방제하고 작물의 생장과 발육을 돕기 위하여 사용되는 농약은 실제 농작업자에게 농약의 조제 및 살포 시 피부와 호흡을 통해 노출 되어 급성 또는 만성독성을 일으킬 수 있다(Damalas et al., 2016). 국가별로 농약의 등록 신청 단계 또는 등록된 농약의 실제 사용에 대한 평가를 위해서 농약이 농작업자에게 노출되는 양과 독성을 평가하는 모델이 개발되어 사용되고 있으며, 대표적으로 미국의 Pesticide Handler Exposure Database (PHED), 영국의 UK-POEM, 독일의 German model, 네덜란드의 Dutch model 등이 있다(Hamey et al., 2009).
우리나라도 2009년부터 농약 등록 시 영국의 UK-POEM을 국내 농작업자 상황에 맞게 변형한 ‘한국형 농작업자 농약 노출량 산정 모델(Korean Pesticide Operator Exposure Model; KoPOEM)을 이용하여 농작업자위해성평가를 실시하고 있는데, 이는 영국의 UK-POEM을 토대로 만들어졌기 때문에 우리나라 농업환경에 맞춰 변형하여 개발되어 사용하고 있다. KoPOEM은 농약의 제형, 살포기기, 개인보호장비 착용 등의 요인을 설정하여 노출량을 산출할 수 있어 현재 농약 등록단계에서 사전예방적으로 농작업자에 대한 농약 노출량을 예측하는데 활용되고 있다.
한편, 농업현장에서 농작업자의 농약 사용으로 인해 발생하는 노출량은 작업환경, 개인보호장비의 착용 여부, 농약 제형, 살포방법 등의 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이러한 농약 노출을 차단할 수 있는 가장 기본적인 방법으로는 개인보호장비의 착용이 있다. 그러나, 우리나라 농작업자 377명을 대상으로 개인 보호장비 착용 비율을 조사한 결과, 마스크(67.1%), 보호장갑(51.5%), 보호모자(41.6%), 보호장화(41.4%), 방제복 상의(40.6%), 방제복 하의(34.5%), 보안경(20.7%) 순의 착용율을 보였으며, 전체적으로 개인보호장비의 착용율이 저조한 것으로 보고되었다(Song et al., 2017). 다른 연구에서도 우리나라 농작업자의 개인보호장비 착용은 장화, 장갑, 마스크, 모자, 방제복, 보안경 순이었으며(Choi et al., 2018), 방제효과가 큰 전신방제복의 경우 착용 시 덥고 답답하거나 움직이기 용이하지 않아 농작업자들이 방제복의 착용을 꺼리는 경우가 많다고 보고된 바 있다(You, 2006).
선행연구에서 우리나라의 실제 농업환경에서 농약을 사용하였을 때 발생하는 노출량 측정연구들이 다수 보고되고 있다(Lee et al., 2005; Jung et al., 2010; Kim et al., 2017; Noh et al., 2017). 그러나, 농약의 사용시 보호장비 착용에 따른 실제 농약 노출량 저감에 대한 농업현장의 연구는 미비한 상황으로, 실제 663명의 농업인을 대상으로 수행한 농약중독에 관한 설문조사에서 최근 1년간 어지러움(58.1%), 구역질(39.5%), 두통(37.2%) 등을 경험하였으나, 비중독군과 중독군의 보호장비 착용에 대한 차이가 나타나지 않아(Lee et al., 2015), 실제 농업인을 대상으로 보호장비 착용에 대한 농약노출량 저감 영향을 교육하기 위한 실제적인 자료가 부족한 상황이다.
따라서 본 연구에서는 농작업자를 대상으로 농약의 조제 및 살포 단계에서 보호장비를 착용하는 수준에 따른 농약노출량의 저감 영향을 살펴보고자 이론적인 농약 노출량 산정 모델인 KoPOEM을 활용하여 농작업자의 보호장비 착용별 농약 노출량을 예측하여 저감 정도를 확인함으로서 농업현장의 농약노출을 저감하는 보호장비 착용에 대한 정보를 제공하고자 한다.
재료 및 방법
농작업자의 농약 노출 평가를 위한 농약 제품 및 조건 선정
농작업자의 농약 조제 및 살포 단계에서의 보호장비 착용에 따른 노출량 저감 수준을 확인하기 위한 대표성 있는 농약을 선정하고, 다양한 함량 및 사용량 등의 표준화를 위해 가상의 농약 품목을 선정할 필요가 있다. 또한, 농작업자의 이론적 농약 노출량 선정을 위해 KoPOEM을 이용하기 위해서, KoPOEM 상의 필수 변수인 제형 및 살포기기에 대해 설정 가능한 조건을 모두 반영하여 시나리오를 구성하고자 하였다. 본 연구에서는 우리나라에 등록된 농약 품목 중 다수의 제형이 포함된 tebuconazole 농약을 선정하고 함량을 20%, 희석배수를 2,000배인 가상의 품목을 임의로 정하였다.
또한, KoPOEM에서 적용 가능한 다양한 제형 및 살포기기를 고려한 평가를 수행하기 위하여 제형을 고체 및 액체제형으로 구분한 평가가 가능하다. 고체 제형은 입상수화제(Water Dispersible Granules; WG) or 입상수용제(Water Soluble Granules; SG), 수화제(Wettable Powder; WP) or 수용제(Water Soluble Powder; SP), 의 2가지, 액체 제형은 water base와 organic base로 나누어 평가하며, 살포기기는 speed sprayer (SS기), motor sprayer-high level (MS기 상향), motor sprayer-low level (MS기 하향)의 3가지로 구분하여 평가할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 국내 다수의 제형이 등록된 tebuconazole에 대해, 고체 제형은 WG or SG 제형에 tebuconazole WG를, WP or SP 제형에 tebuconazole WP를, WB 제형에 tebuconazole 정제상수화제(Water dispersible tablet; WT), 액체 제형은 water base에 tebuconazole 액상수화제(Suspension Concentrate; SC)를, organic base에 tebuconazole 유제(Emulsifiable Concentrate; EC)를 적용하여 평가하였다.
농작업자의 농약에 대한 이론적 노출량 산출
농작업자의 이론적인 농약 노출량을 산출하기 위한 피부흡수율과 살포시간은 현재 KoPOEM에서 각각 10%, 4시간으로 설정되어 있다. 살포면적은 과수의 경우 2 ha, 비과수의 경우 1 ha로 설정하였으며, 살포물량은 SS기의 경우 2500 spray/ha, MS기 상향은 1800 spray/ha, MS기 하향은 1500 spray/ha로 설정하여 평가하였다.
KoPOEM을 통해 농작업자의 보호장비 착용 수준에 따른 농약 노출량의 저감 효과를 확인하기 위하여, 농약의 조제 및 살포 단계에서 착용 가능한 보호장비의 종류에 따른 시나리오별로 평가를 수행하였다. 조제 단계의 보호장비는 고체 제형에서 무착용(none), 장갑(gloves), ‘장갑과 호흡보호장비 FFP2’ (gloves and RPE (FFP2)), ‘장갑과 호흡보호장비 FFP3’ (gloves and RPE (FFP3)), 호흡보호장비 FFP2 (RPE(FFP2), 호흡보호장비 FFP3 (RPE(FFP3))의 6종의 조건을 설정하고, 액체 제형에서 무착용(none), 장갑(gloves)의 2가지 조건을 설정하였다. 살포 단계의 보호장비는 SS기와 MS기에 따라 다른데, SS기는 무착용(none)과 장갑(gloves)의 2가지만 평가하였으며, MS기는 상향 및 하향 모두에서 무착용(none), 장갑(gloves), 불침투성 전신방제복(impermeable coveralls)의 3가지 경우에 대해 평가하였다.
결과 및 고찰
조제 및 살포 단계에서 설정 가능한 보호장비의 수준을 Table 1에 코드로 표시하였으며, Table 1A의 조제 단계 고체 제형의 보호장비 종류는 1) 장갑, 2) 장갑과 호흡보호장비 FFP2, 3) 장갑과 호흡보호장비 FFP3, 4) 호흡보호장비 FFP2, 5) 호흡보호장비 FFP3 의 5가지 조건이 있고(Table 1A) 조제 단계의 액체 제형의 보호장비는 장갑 1가지 조건이 있다(Table 1 B). Table 1B의 살포 단계 보호장비는 고체와 액체 제형 상관없이 1) 장갑, 2) 장갑과 불침투성 전신방제복(gloves and impermeable coveralls)의 2가지 조건이 있다. SS기를 사용하는 경우 살포단계에서 보호장비는 장갑(glove) 조건만 있고 ‘장갑과 불침투성 전신방제복(gloves and impermeable coveralls)’ 조건은 존재하지 않아 조건 설정이 불가능하였다.
Code of Personal Protective Equipment (PPE) applied of agricultural workers during mixing and application steps of solid or liquid formulation for calculating the pesticide exposure using KoPOEM
SS기 사용에 따른 보호장비 착용 수준의 노출량 저감
SS기 사용에 따른 보호장비 착용 수준의 총 농약 노출량의 변화를 Fig. 1에 나타내었으며, 고체 제형 중 WG or SG 및 WP or SP를, 액체 제형 중 water base와 organic base로 구분하였다(보호장비에 대한 코드는 Table 1 참조).
Changes of pesticide exposure to agricultural workers according to the level of wearing personal protective equipment (PPE) when using speed sprayer.PPE conditions are coded, applying the setting conditions according to the mixing and application steps in Table 1.
고체 제형 중 WG or SG 제형에 대해 SS기를 이용하여 농약의 조제 및 살포를 하는 농작업자의 총 노출량을 살펴보면, 조제 단계의 보호장비 미착용군(I-1)의 총 노출량이 0.021 mg/kg bw/day이었으며 장갑 착용군(II-1)에서 0.016 mg/kg bw/day로 I군에 비해 22.9% 감소하였으며, 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용하는 군(III-1, IV-1)은 총 노출량이 모두 0.014 mg/kg bw/day로 II-1군에 비해 8.8~9.3%의 저감이 있었다. 한편, 호흡보호장비만 착용하는 군(V-1, VI-1)의 총 노출량은 0.19 mg/kg bw/day로 I군에 비해 감소폭이 10.0% 미만으로 나타남에 따라, 조제 단계에서 노출량 저감에 영향을 주는 보호장비의 영향은 장갑이 가장 크며 다음이 호흡보호장비였으며, 저감이 가장 큰 보호장비의 착용 조건은 ‘장갑과 호흡보호장비’ >장갑 >호흡보호장비 순이었다.
고체 제형 중 WP or SP 제형에 대해 SS기를 이용하는 경우(Fig. 1) 농작업자의 총 노출량이 조제 단계에서 보호장비를 미착용하는 군(I-1)에서 0.031 mg/kg bw/day로 WG or SG 제형에 비해 1.5배 높았으며, 장갑 착용군(II-1)에서 0.019 mg/kg bw/day로 I군에 비해 36.6% 감소하였고 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용하는 군(III-1, IV-1)은 모두 0.014 mg/kg bw/day로 II-1군에 비해 16.1~17%가 저감되어 이 또한 WG or SG 제형에 비해 저감효과가 1.7배 높게 나타났다. 한편, 호흡보호장비만 단독으로 착용하는 군(V-1, VI-1)의 총 노출량은 0.25~0.26 mg/kg bw/day로 I군에 비해 감소폭이 17.0% 수준으로 나타나 WG or SG 제형에 비해 저감영향이 1.8배 높게 나타나는 것을 확인하였다. 조제 단계에서 노출량 저감에 영향을 주는 보호장비의 영향은 WG or SG와 동일하였다.
액체 제형에 대해서, SS기를 이용하여 SC와 같은 water base 제형과 EC 같은 organic base 제형을 처리하는 경우 총 노출량의 변화에서 유사한 경향이 나타났는데(Fig. 1), 조제 및 살포 모든 단계에서 보호장비를 미착용한 경우(I-1군)의 총 노출량이 0.047 mg/kg bw/day이었으며 조제 단계에서 장갑을 착용한 경우(II-1)의 총 노출량은 0.015~0.017 mg/kg bw/day로 I-1군에 비해 63.6~67.2%로 저감 영향이 매우 컸다. 또한, 살포 단계에서 보호장비를 착용한 경우(I-2군)의 총 노출량은 0.043 mg/kg bw/day로 감소폭이 8.5%에 그쳤으나, 조제 단계와 살포 단계 모두에서 장갑을 착용한 경우(II군-2) 총 노출량이 0.011~0.013 mg/kg bw/day로 저감 폭이 23.3~25.9%였으며, 이를 조제 및 살포에 보호장비를 착용하지 않은 군(I-1군)과 비교하면 72.1~75.7%로 가장 큰 저감 영향을 보였다. 이상의 총 노출량에 대한 결과에 대해 조제 및 살포 단계로 세분화하여 보호장비 착용의 영향을 살펴볼 필요가 있었다.
고체 제형 중 WG or SG 제형의 조제 및 살포 단계의 노출량은 0.007 mg/kg bw/day 및 0.014 mg/kg bw/day로 1:2의 비율로 살포 단계를 통한 노출이 높게 나타났다(Fig. 1). 다른 고체 제형의 분류인 WP or SP 제형의 경우 조제 단계의 노출량은 0.017 mg/kg bw/day 이며 살포 단계의 노출량은 SS기에서 동일하게 0.014 mg/kg bw/day로 조제 및 살포단계의 노출 비율이 1.2:1로 조제 단계의 노출이 높았다(Fig. 1).
액체 제형의 조제 및 살포 단계의 노출량은 0.033 mg/kg bw/day 및 0.014 mg/kg bw/day로 2.4:1.0의 비율로 조제 단계를 통한 노출이 2.4배 높게 나타났다(Fig. 1).
작업단계별로 노출 경로를 다시 세분화 하면, WG or SG 제형의 조제 단계의 보호장비 미착용군의 노출량은 0.007 mg/kg bw/day로 피부를 통한 노출이 0.005 mg/kg bw/day, 호흡을 통한 노출이 0.002 mg/kg bw/day로 조제 단계의 피부와 호흡 경로를 통한 노출이 70.3:29.7의 비율로 조제의 비율이 2.3배 높았다(Fig. 1).
반면, 동일 제형에 대해 조제 단계에서 장갑을 착용하는 경우 노출량이 0.002 mg/kg bw/day이었으며 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용하는 경우 zero에 가깝게 나타났으나 호흡보호장비(FFP2, FFP3)만 하는 경우 0.005 mg/kg bw/day로 노출됨에 따라 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용할 때 조제 단계의 노출량이 가장 낮은 것을 알 수 있었다(Fig. 1). 조제 단계의 보호장비 착용에 따른 피부와 호흡 경로의 노출 비율도 장갑 착용시 2.3:97.7, 호흡보호장비만 착용 시평균 96.9:3.1로 노출량이 감소하는 중에도 보호장비 착용부위의 노출이 중점적으로 저감되는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 1).
WP or SP 제형에 대해서 조제 단계의 보호장비 미착용군의 노출량인 0.017 mg/kg bw/day 중 피부를 통한 노출이 0.011 mg/kg bw/day, 호흡을 통한 노출이 0.005 mg/kg bw/day로 조제 단계의 피부와 호흡 경로를 통한 노출이 67.4:32.6의 비율을 나타내었다. 반면, 동일 제형에 대해 조제 단계에서 장갑을 착용하는 경우 노출량이 0.006 mg/kg bw/day이었으며 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용하는 경우 0~0.001 mg/kg bw/day, 호흡보호장비(FFP2, FFP3)만 하는 경우 0.012 mg/kg bw/day로 노출됨에 따라 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용할 때 조제 단계의 노출량이 가장 낮은 것도 WG or SG 제형의 경향과 동일하였다. 조제 단계의 보호장비 착용에 따른 피부와 호흡 경로의 노출 비율도 장갑 착용시 2.0:98.0, 호흡보호장비만 착용 시 평균 96.5:3.5로 나타나 노출량이 감소하는 중에도 보호장비 착용 부위의 노출이 중점적으로 저감되어 WG or SG 제형과 동일한 경향을 확인하였다(Fig. 1).
액체 제형의 경우 조제 단계에서 호흡 경로를 통한 노출은 없다고 판단하고 모든 노출의 피부를 통한 노출로만 산정하므로, 보호장비 착용에 따른 노출경로의 비율 산정을 시행하지 않았다. 조제 단계에서 장갑을 착용한 경우 피부를 통한 노출량은 0.002~0.003 mg/kg bw/day로 보호장비 미착용군에 비해 90.9~93.9%로 저감영향이 매우 크게 나타났다(Fig. 1). 선행연구 (Choi et al., 2014; Lee et al., 2016)에서 조제 단계에서 피부 노출은 주로 손에서 일어난다고 보고되고 있어, 장갑의 착용이 직접적으로 조제 중 손을 통한 피부 노출을 감소시키는 효과가 있을 것으로 예상할 수 있었고, 본 연구에서도 이런 효과를 대해 확인하였다. 하지만 조제 단계는 아직 살포 전이기 때문에, 작물의 특성에 영향이 아닌 작업 환경에 큰 영향을 받는다는 선행연구(Choi et al., 2014) 결과에 근거해서, 실제 농업환경 중 조제 단계의 작업 환경에 대한 영향이 큰 변수로 작용할 수 있음을 감안해야 할 것이다.
살포 단계의 노출량은 농약 제형에 상관없이 노출량이 동일하며 보호장비 착용에 따른 저감영향도 동일하였다(Fig. 1). 이는 선행연구에서 농약의 살포 단계에서 전반적으로 피부 노출은 농약 제형에 큰 영향을 받지 않으며(Martinez et al., 2002), 농약을 물에 조제할 경우, 살포 단계에서 농작업자의 노출 양상은 비슷할 것이라고 판단한 결과(Hong et al., 2012)와 유사하였다.
보호장비의 영향을 살펴보면, 살포 단계 중 보호장비 미착용군의 노출량은 0.014 mg/kg bw/day로 피부 및 호흡을 통한 노출량이 각각 0.013 mg/kg bw/day 및 zero 수준으로 피부:호흡의 노출 비율이 97.6:2.4로 나타나 살포단계에서 보호장비를 미착용할 경우 대부분 피부를 통해 노출되는 것을 알 수 있었다(Fig. 1).
반면, 살포단계에서 장갑을 착용한 군은 노출량이 0.010 mg/kg bw/day으로 대부분 피부를 통해 노출되었고 장갑 착용으로 인해 농약의 피부 노출이 크게 감소하지는 않는 것으로 나타났다(Fig. 1). 살포 단계에서 피부 노출이 가장 많이 일어나는 부위는 장갑과 몸통 부분으로 알려져 있어 본 연구에서 이론적 노출량 산출을 위해 사용한 KoPOEM 노출경로의 결과와 유사한 경향을 보였다(Kim et al., 2012a; Choi et al., 2014; Lee et al., 2016).
다만, SS기 사용에 있어서 살포단계에서 호흡보호장비의 설정이 불가능하여 농업현장에서 농약을 사용할 때 사용하는 마스크 등의 보호구에 대한 저감효과를 살펴보지 못하는 제한점이 있었다. 향후 이는 KoPOEM의 기능 보완을 통해 개선되어야 할 필요가 있다.
MS기 사용에 따른 보호장비 착용 수준의 노출량 저감
MS기 사용에 따른 보호장비 착용 수준의 총 노출량의 변화를 Fig. 2(상향) 및 Fig. 3(하향)에 나타내었다. 보호장비를 미착용한 군(I-1)이 MS기를 상향으로 고체 제형을 사용하는 경우 총 노출량이 0.060~0.064 mg/kg bw/day으로(Fig. 2) 하향으로 사용하는 경우(0.047~0.050 mg/kg bw/day)에 비해 1.3배 높았으며(Fig. 3), SS기를 사용하는 동일 조건에 비해 총 노출량이 2.1배(WP or SP 제형)~2.9배(WG or SG 제형)에 해당하였다.
Changes of pesticide exposure to agricultural workers according to the level of wearing personal protective equipment (PPE) when using motor sprayer_high target.PPE conditions are coded, applying the setting conditions according to the mixing and application steps in Table 1.
Changes of pesticide exposure to agricultural workers according to the level of wearing personal protective equipment (PPE) when using motor sprayer_low target.PPE conditions are coded, applying the setting conditions according to the mixing and application steps in Table 1.
반면, 액체 제형을 사용하는 경우 보호장비를 미착용하고 MS기를 상향으로 사용하면 총 노출량이 0.022 mg/kg bw/day으로(Fig. 2) MS기 하향(0.014 mg/kg bw/day)보다 1.6배 높으나(Fig. 3) SS기(0.047 mg/kg bw/day)에 비해 0.5배 수준으로 낮게 나타났다.
MS기(상향 및 하향)에 대해 WG or SG 제형을 선별하여 총 노출량을 살펴보면(Fig. 2, Fig. 3), 조제 단계의 보호장비 미착용군(I-1)의 총 노출량이 0.047~0.060 mg/kg bw/day이었으며 장갑 착용군(II-1)에서 0.004~0.009 mg/kg bw/day로 I군에 비해 84.9%(상향)~90.8%(하향)의 월등히 높은 저감효과가 있었으며, III-1군(장갑과 호흡보호장비 FFP2)과 IV-1군(장갑과 호흡보호장비 FFP3)은 II-1군에 비해 0.3%의 미미한 효과만 나타났다. 호흡보호장비만 단독으로 착용하는 V-1군(호흡보호장비 FFP2)과 VI-1군(호흡보호장비 FFP3)의 총 노출량도 미착용군에 비해 0.3% 저감만 나타남으로서, 조제 단계에서 노출량 저감을 위해 보호장비로 장갑만착용하여도 그 효과가 매우 높으며, 특히 MS기 상향에 비해 하향으로 사용하는 경우 장갑의 보호장비로서의 효과가 높음을 확인 할 수 있었다.
WP or SP 제형에 대해 MS기를 사용(상향, 하향)하는 경우 조제 단계에서 장갑을 착용한 경우(II-1) 총 노출량이 0.008~0.013 mg/kg bw/day였으나 조제 단계 보호장비 미착용군(I-1)의 0.050~0.064 mg/kg bw/day에 비해 79.1% (상향)~84.2% (하향)로 저감 영향이 매우 높은 것으로 나타났다(Fig. 2, Fig. 3). WP or SP 제형도 WG or SG 제형과 MS기 사용에 있어서 유사한 경향이었으나 조제 단계 장갑의 효과가 월등한 WG or SG 제형에 비해 영향이 적은 수준이었다. 또한, III-1군(장갑과 호흡보호장비 FFP2)과 IV-1군(장갑과 호흡보호장비 FFP3)은 총 노출량은 보호장비 미착용군(I-1)에 85.6%~91.4%의 저감효과가 있었으며, 특히 MS기 상향(85.6~85.9%)에 비해 하향(91.0~91.4%) 사용에서 장갑과 호흡보호장비를 동시에 조제 단계에서 착용하는 효과가 큰 것을 확인할 수 있었다(Fig. 2, Fig. 3). 또한, 실제 호흡보호장비의 종류는 크게 영향이 없는 것으로 나타나실제 농작업자를 대상으로 하는 교육에서 호흡보호장비의 종류에 상관없이 착용하도록 권장하는 것이 중요하다.
액체 제형을 MS기를 사용하는 경우 총 노출량의 변화를 살펴보면 water base 와 organic base에서 유사한 경향을 보였는데, 조제 단계에서 보호장비 미착용군(I-1)에 비해 장갑착용군(II-1)에서 55.4~69.3%의 저감 영향이 확인되었으며, 특히 MS기 상향(55.4~58.5%)에 비해 하향(65.7~69.3%) 사용에서 저감 영향이 더 크게 나타났다(Fig. 2, Fig. 3). 또한, 살포 단계에서 장갑(I-2군) 및 ‘장갑과 불침투성 전신방제복’ 착용군(I-3)이 미착용군(I-1)에 비해 총 노출량이 각각 8.8~13.9%, 21.2~29.6% 감소하여, 보호장비 착용의 영향은 ‘장갑과 불침투성 전신방제복’ >장갑 순으로 효과가 있었다. 반면, 이러한 경향은 MS기를 하향 사용에 비해 상향 사용에서 효과가 더 큰 것으로 나타남에 따라, MS기 사용 중 고체 제형은 MS기의 하향 사용에서 보호장비의 영향이 크고 액체 제형은 MS기의 상향 사용에서 보호장비의 양향이 큰 것을 확인 할 수 있었다.
고체 제형을 살펴보면, WG or SG 제형의 조제 단계의 노출량은 MS기를 상향 사용시 0.052 mg/kg bw/day(Fig. 2), 하향 사용시 0.043 mg/kg bw/day이며(Fig. 2), 살포 단계는 공통적으로 0.008 mg/kg bw/day으로(Fig. 2, Fig. 3) 조제 및 살포 단계의 비율이 상향 사용시 6.5:1, 하향 사용시 5.4:1의 비율로 조제 단계를 통한 노출이 높게 나타났다.
WP or SP 제형의 조제 단계의 노출량은 MS기 상향 사용시 0.056 mg/kg bw/day(Fig. 2), 하향 사용시 0.047 mg/kg bw/day에 해당하였다(Fig. 3). Fig. 1에서 SS기 사용시 WP or SP 제형에서 조제단계의 노출량이 0.017 mg/kg bw/day로 MS 상향을 사용하는 경우 조제 단계의 노출량이 3.3배, 하향이 2.8배 많았다. 이는 WP와 액제(Soluble Concentrate; SL) 농약의 조제 시 피부 노출은 SS기보다 MS기에서 높은 값을 보인다는(Kim et al., 2012b)의 결과와 유사하였다. 살포단계의 노출량은 MS기 상향과 하향에서 동일하게 0.08 mg/kg bw/day이므로 조제 및 살포 단계의 비율이 상향 사용시 7.0:1, 하향 사용시 5.9:1의 비율로 조제 단계를 통한 노출이 높게 나타났다.
액체 제형은 조제 단계의 노출량이 제형에 상관없이 MS기 상향 사용시 0.013 mg/kg bw/day(Fig. 2), MS기 하향 사용시 0.01 mg/kg bw/day으로(Fig. 3) 조제 및 살포 단계에 대한 비율이 상향 사용시 1.6:1, 하향 사용시 1.3:1로 조제단계의 노출이 높았다.
이상의 결과를 볼 때 MS기를 사용하는 경우 조제 단계가 살포 단계에 비해 노출비율이 높았으며, 고체 제형 중에서는 WP or SP 제형이 WG or SG 제형에 비해 조제 단계의 노출이 더 높았으며, 액체 제형은 water base와 organic base에 의한 노출량의 차이가 없었다.
작업단계별로 노출 경로를 다시 세분화 하면, WG or SG 제형의 조제 단계의 보호장비 미착용군의 노출량은 0.043~0.052 mg/kg bw/day로 피부를 통한 노출이 99.6%에 달하였다. 반면, 동일 제형에 대해 조제 단계에서 장갑을 착용하는 경우 노출량이 0.001 mg/kg bw/day, 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용하는 경우 0~0.001 mg/kg bw/day로 나타났으나 호흡보호장비(FFP2, FFP3)만 하는 경우 보호장비 미착용군과 같은 수준으로 노출됨에 따라 조제 단계의 저감 영향은 장갑이 절대적으로 높은 것을 확인 할 수 있었다(Fig. 2, Fig. 3).
WP or SP 제형에 대해서 조제 단계의 보호장비 미착용군의 노출량인 MS기 상향에서 0.056 mg/kg bw/day, 하향에서 0.047 mg/kg bw/day으로 피부를 통한 노출량은 상향 0.051 mg/kg bw/day, 하향 0.043 mg/kg bw/day으로 공통적으로 조제 단계의 노출량의 91.8%가 피부로, 8.2%가 호흡을 통하여 이루어졌다(Fig. 2, Fig. 3). 조제 단계 중 보호장비 중 장갑을 착용하는 경우 MS기 상향 및 하향에 상관없이 노출량이 90.9% 감소하였으며, 장갑과 호흡보호장비를 동시에 착용하는 경우 98.3~98.7%로 저감효과가 매우 컸다(Fig. 2, Fig. 3). 반면, 호흡보호장비만 단독으로 착용하는 경우는 저감 영향이 7.4~7.8%로 미미하였다(Fig. 2, Fig. 3). 따라서, WP or SP 제형의 조제 단계 보호장비는 장갑을 가장 권장하며, 장갑에 추가로 호흡보호장비를 하는 경우 조제 중 농약 노출의 저감효과가 98% 이상 이루어지는 것을 알 수 있었다.
액체 제형도 조제 단계에서 호흡 노출이 없다고 판단하며, 장갑을 착용함으로서피부를 통한 노출이 water base 및 organic base에 상관없이 90.09(상향)~92.3%(하향)의 저감효과가 매우 크게 나타났다(Fig. 2, Fig. 3).
살포 단계의 노출량은 제형에 의해 상관 없이 MS기의 상향과 하향 사용에 따라 구분할 수 있으며, 살포 단계에서 MS기 상향(Fig. 2)으로 보호장비를 미착용하는 경우 노출량인 0.008 mg/kg bw/day, MS기 하향(Fig. 3)인 경우 0.004 mg/kg bw/day로 피부 및 호흡을 통한 노출이 상향 사용에서 99.2:0.8, 하향 사용에서 98.2:1.8로 대부분 피부를 통해 노출되었다. 살포 단계 중 보호장비로 장갑을 착용하는 경우 노출량에서 32.4~36.1%의 저감이 나타났으며, ‘장갑과 불침투성 전신방제복’을 착용하는 경우 보호장비 미착용군에 비해 77.2~78.4%의 저감 효과가 있었다(Fig. 2, Fig. 3). 따라서, MS기를 사용하는 경우(상향, 하향 모두) 살포단계에서 장갑 착용에서 1/3의 저감 효과가 나타나지만, 장갑과 불침투성 전신방제복을 동시에 착용하는 경우 80%에 가까운 저감 효과가 나타나므로 농업인 대상으로 전신방제복의 착용을 권장할 필요가 있다.
조제 단계에서 피부 노출은 주로 손에서 일어나지만(Choi et al., 2014; Lee et al., 2016), 호흡으로 노출 된 경우는 100% 폐로 흡수되는 것과 달리 피부 노출은 의복을 통해 피부에 닿으면 흡수율에 따라 인체 내부로 침투되는 것이기 때문에 피부 노출을 계산할 때는 의복 투과율과 피부 흡수율을 모두 고려할 필요가 있다고 보고되고 있다(Kim et al., 2011). 본 연구에서 사용된 KoPOEM도 피부 흡수율을 10%로 default로 두고 있으나, 실제 농약에 해당하는 피부 흡수율 자료가 있는 경우 달리 적용 하고 있다.
한편, KoPOEM은 살포 단계의 호흡 노출량 산출에 적용되는 변수는 살포기기를 선택하되 보호장비는 장갑, ‘장갑 및 불침투성 전신방제복’의 2조건만 가능하고 호흡 보호장비가 포함되어 있지 않아 살포단계의 호흡 보호장비에 대한 반영이 불가능하다. 선행연구에서 우리나라 농작업자의 개인보호장비 착용 중 장화, 장갑, 마스크 순이었다고 보고되고 있어(Choi et al., 2018), 실제 농가에서 마스크와 같은 호흡보호장비를 착용하는 조건에 대해 KoPOEM에서의 예측이 어려워 그 영향을 알 수 없는 한계점이 있다. 조제 단계와 살포 단계 모두에서 피부 및 호흡 보호장비를 구분하여 설정 가능한 독일 모델(German model)을 벤치마킹할 필요가 있을 것으로 생각한다.
본 연구는 농작업자의 이론적 농약 노출량을 산정하는 모델인 KoPOEM을 통하여 보호장비의 저감 영향을 살펴보았으며, 앞으로 현장의 농업인을 대상으로 보호장비 착용에 대한 농약노출량 저감 영향을 교육하기 위한 실제적인 자료로 사용될 수 있을 것으로 생각한다. 농작업자의 농약 노출을 줄이기 위해서는 실제 농업환경에서 발생하는 노출 요인에 대한 평가뿐만 아니라 실제 농업인들의 농약 노출 저감을 위한 인식 개선과 교육이 필요한 것으로 보인다. 또한, 앞으로 실제 농업현장에서 보호장비 착용에 대한 저감효과를 확인하고 경제적 측면과 편익, 저감효능까지 고려한 장비착용에 대한 제안을 할 수 있는 현장중심 연구가 필요하다.
Acknowledgments
본 연구는 농촌진흥청 국립농업과학원 농업과학기술 연구개발사업(과제번호: PJ01423612)의 지원에 의하여 이루어진 것입니다.
References
-
Choi, H. and J. H. Kim (2014). Risk assessment of agricultural worker’s exposure to fungicide Thiophanate-methyl during treatment in green pepper, cucumber and apple fields. Journal of Applied Biological Chemistry, 57(1):73-81.
[https://doi.org/10.3839/jabc.2014.012]
-
Choi, D. P., H. S. Chae, H. C. Kim, K. S. Lee, Wo. J. Choi, H. G. Lee and K. S. Kim (2018). A study on the farmers’ safety management levels according to their pesticide exposure by farming type in South Korea. The Korean Journal of Community Living Science, 29(4):617-625.
[https://doi.org/10.7856/kjcls.2018.29.4.617]
-
Damalas, C. and S. Koutroubas (2016) Farmers’ exposure to pesticides: Toxicity types and ways of prevention. Toxics, 4(1):1.
[https://doi.org/10.3390/toxics4010001]
-
Hamey, P., N. Byron, L. Hanley, W. Leslie, N. Morgan, W. Steurbaut, E. de Backer and S. Vergucht (2009) Project to assess current approaches and knowledge with a view to develop a Guidance document for pesticide exposure assessment. EFSA Supporting Publications, 6(3):26E.
[https://doi.org/10.2903/sp.efsa.2009.EN-26]
- Hong, S., K. H. Park, M. H. Jeong and A. S. You (2012) Establishment of Ko-POEM and advance of evaluation method. R.D.A., Korea.
- Jung, S. S., S. G. Park, K. T. Hae, S. C. Kim, G. H. Kang and J. S. Do (2010) Inhalation exposure assessment of pesticide at cultivation under structure. Gyeongsangbukdo Government Public Institute of Health and Environment, 23:61-76.
- Kim, E. H, H. R. Lee, H. Choi, J. K. Moon, S. S Hong, M. H. Jeong, K. H. Park, H. M Lee and J. H. Kim (2011). Methodology for quantitative monitoring of agricultural worker exposure to pesticide. The Korean Journal of Pesticide Science, 15(4):507-528.
-
Kim, E., H. R. Lee, S. S. Hong, K. H. Park, X. An and J. H. Kim (2012a) Comparative exposure of operators to fenthion during treatment in paddy field. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, 55(6):827-830.
[https://doi.org/10.1007/s13765-012-2240-0]
-
Kim, E., J. K. Moon, H. Choi, S. M. Hong, D. H. Lee, H. M. Lee and J. H. Kim (2012b) Exposure and risk assessment of insecticide methomyl for applicator during treatment on apple orchard. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, 55(1):95-100.
[https://doi.org/10.1007/s13765-012-0016-1]
-
Kim, M. S., S. M. Hong, J. W. Hyun, R. Y. Hwang, H. Y. Kwon, H. S. Lee and B. C. Moon (2017) Comparison of citrus leaves adhesion and operator exposure of fungicide dithianon by different spraying system. The Korean Journal of Pesticide Science, 21(2):131-138.
[https://doi.org/10.7585/kjps.2017.21.2.131]
- Lee, J. B., J. S. Shin, M. H. Jeong, Y. K. Park, G. J.. K and K. Y. Kang (2005) Operator exposure risk assessment of benzimidazole fungicides on Korean agricultural condition. The Korean Journal of Pesticide Science, 9(4):347-353.
-
Lee, J. Y., H. H. Noh, H. K. Park, H. R. Jeong, M. J. Jin, K. H. Park, J. H. Kim and K. S. Kyung (2016) Exposure assessment of apple orchard workers to the insecticide imidacloprid using whole body dosimetry during mixing/loading and application. The Korean Journal of Pesticide Science, 20(3):271-279.
[https://doi.org/10.7585/kjps.2016.20.3.271]
-
Lee, H. S., J. H. Lee, S. Y. Roh, H. G. Kim, K. J. Lee, S. J. Namgung, S. C. Kwon and S. J. Lee (2015) Symptom prevalence and work-related risk factors of acute pesticide poisoning among Korean farmers in Gyeong-gi province. J. Agric. Med. Community Health. 40(4):228-239.
[https://doi.org/10.5393/JAMCH.2015.40.4.228]
-
Martínez Vidal, J. L., F. J. E. González, A. G. Frenich, M. M. Galera, P. A. Aguilera and E. L. Carrique (2002) Assessment of relevant factors and relationships concerning human dermal exposure to pesticides in greenhouse applications. Pest Management Science, 58(8):784-790.
[https://doi.org/10.1002/ps.524]
-
Noh, H. H., H. K. Park, J. W. Lee, M. J. Jin, S. H. Jo, J. Y. Lee, K. H. Park and K. S. Kyung (2017) Exposure and risk Assessment of clothianidin for agricultural worker during spraying onto rice-growing paddy field. The Korean Journal of Pesticide Science, 21(3):332-340.
[https://doi.org/10.7585/kjps.2017.21.3.332]
-
Song, J. W., J. H. Kim, Y. J. Cho, J. H. Kim, K. H. Park and J. S. Seo (2017). A survey on the use of personal protective equipment and evaluation on the penetration of domestic protective clothing using atomizer test. The Korean Journal of Pesticide Science, 21(4):510-516.
[https://doi.org/10.7585/kjps.2017.21.4.510]
- You, K. S. (2006) Survey for the use of pesticide protective clothing in smallholder farmers for the purpose of improving wearing acceptability. The Journal of The Korean Society of Costume, 56(4):96-107.