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소방조직 Hazmat 대응부서 보유 제독제 신뢰성 평가- Ⅰ

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국립소방연구원 조철희 | 기사입력 2024/05/02 [10:00]

소방조직 Hazmat 대응부서 보유 제독제 신뢰성 평가- Ⅰ

국립소방연구원 조철희 | 입력 : 2024/05/02 [10:00]

‘제독(除毒, decontamination)’이란 사전적으로 ‘독을 제거한다’라는 의미다. 주로 인체 외부나 장비, 시설에 살포된 독성물질을 제거ㆍ중화ㆍ파괴ㆍ억제하는 걸 말한다. 일반적으로 제독제는 화생방 전시 화학 병기에 오염된 지역 또는 물체를 제거ㆍ중화하기 위해 사용됐다. 

 

전국 소방 Hazmat 대응부서에서는 특수재난 시 발생하는 유독 오염원을 제독(제염) 처리하는 제독제(화학ㆍ생물ㆍ방사능ㆍ인체ㆍ장비 등)를 다량 보유ㆍ관리하고 있다. 하지만 이를 실제 재난 현장에서 사용한 적은 거의 없는 실정이다. 

 

보관 기간이 지난 미사용 제독제를 폐기하거나 불용 처리하는 일은 불필요한 물자 관리의 비효율과 혈세 낭비의 원인으로 지목됐다. 이런 이유로 재난 유형별 목적에 부합하는 제독제의 신뢰성 평가가 필요하다. 평가 결과를 토대로 필요한 경우 폐기하거나 새로운 제독제를 구매하는 등의 조처를 할 수 있도록 해야 한다. 

 

안정적으로 제독제 유효 성분의 품질을 관리하려면 객관적인 근거를 확보해야 한다. 이를 위해선 정확한 분석과 실험이 필요하다. 또 현장 활동을 중심으로 소방대원들이 안전하게 사고 유해 화학물질을 언제, 어디서, 어떻게 대응ㆍ처리할 건지에 대한 지침이 마련돼야 한다.

 

▲ 재난 현장 출입 통제

 

제독은 구조대상자와 구조대원의 인체 오염물질이나 시설, 장비, 지역 등이 유해 물질에 오염된 걸 제거하는 활동이다. 제독이 필요한 인명ㆍ시설ㆍ장비 등은 화학사고 현장 오염지역(Hot zone)에서 준 오염지역(Warm zone)으로 이동해 제독 후 안전지역(Cold zone)으로 이동하게 된다.

 

‘제독제’ 보유관리 개선 방안

1. 제독제 실태조사

국내 119 Hazmat 대응부서인 중앙119구조본부 119화학구조센터와 시도 소방 특수구조단, 특수대응단, 특수화학구조대, 화학대응센터 등에서는 여러 종류의 외국산 화학ㆍ생물ㆍ방사능ㆍ인체ㆍ장비ㆍ기타 제독제 등을 보유ㆍ운용ㆍ관리하고 있다. 화학사고 시 안전하고 효율적으로 대응ㆍ복구하기 위해서다.

 

화학 생물 방사능 인체 장비

GDS-2000

 GD-6

 

 PC

 Fast-act

 SL Chem

 GC1

BDS-2000 (a.)

 BDS-2000 (w.)

 NaDCC

 CLT foam 

 

 PB

 GB1

 GB3

RDS-2000(1)

 RDS-2000(2)

 DeconRN-A1

 DeconRN-A2

 

 PA

RM21

SC SKIN

A-Pure

 

LD11

BX24

FOBACON

RM 31

 CLT FOAM

 

 피크린마스트

 RD30

 RM54

 DF-200

 DS-2

 BX29

 GT2

 GT3

전국 Hazmat 대응부서 제독제 보유 현황

 

보관 기간(유통기한) 내 제독제뿐 아니라 보관 기간이 지난 다량의 제독제 보유량도 계속 급증하는 상황이다.

 

2. 제독제 신뢰성 평가

현재까지 Hazmat 재난 시 생성된 오염물질 제독(제염) 목적에 부합하는 용도ㆍ효용에 관한 신뢰성 정보나 평가는 부족한 실정이다. 지난 10여 년간 Hazmat 재난 활동과 관련해 제독제 사용은 몇 번의 가상 모의 훈련 시 활용했다. 

 

실제 Hazmat 재난 현장 활동에서 제독제 운용 사례는 중앙119구조본부 울산119화학구조센터에서 인체 제독제(RM 21) 3회 사용과 서울소방 119특수구조단에서 코로나 예방 살균소독 장비제독제(피크린마스트) 2회 사용이 전부였다. 

 

• 재난 유형별 목적에 부합하는 적합한 제독 가능 성분인가

• CMR1) 독성물질 등 환경과 인체에 심각한 유해성이 존재하는 성분인가 

• 장기 보관 시 효용 감소나 변질 우려가 있는 성분인가 

• 장기 보관 후 유효기간이 지나 폐기 시 우려 사항은 없는가 

• 현재 함유한 성분은 다른 성분이나 제조액으로 쉽게 대체될 수 있는가

 

보유 제독제 수집 시험기관 평가

Hazmat 출동부서 보유 제독제의

제조사별 수집ㆍ성분함량 파악

외부 전문가 자문단 구성 운영 

제독제 시험기관 분석

 

불필요한 장비물자 활용 관리 최소화

현장대응 안전강화 대책 강구

소방장비규격 세부기준지침 마련

 

Hazmat 소방관서 보유 제독제 특성

1. 화학 제독제

화학 재난이란 유해 화학물질 화재폭발 사고나 독성가스, 급ㆍ만성 독성물질 유출로 인해 피해가 확산하거나 대규모 환경오염 피해가 우려되는 사태를 말한다. 화학제독제는 군용 화학 작용제(수포 작용제, 신경 작용제, 폐 작용제, 전신 질식제 등)에 대응하는 게 일반적이다. 

 

이들은 주로 아민 계열로 산-염기를 중화하거나 화학물질의 반응성 관능기와 치환ㆍ결합해 무력화시킨다. 일반적으로 제독 성분은 아민류를 사용한 염기(알칼리성)의 특성이 있다.

 

보관 기간이 초과하더라도 pH 규격 내로 확인된 제독제는 계속해서 염기의 특성을 나타내므로 보관 기간을 연장하는 등의 방안을 마련해야 한다. 

 

화학 재난 대응을 위한 국내 Hazmat 119 대응부서에서 보유한 화학제독제는 GDS-2000과 GD-6가 대부분이다. 일부 시도 부서에서는 HFMix와 PC, Fast-act, SLChemreagents, GC1 등을 보유하고 있다.

 

1) GDS-2000

GDS-2000은 군사ㆍ방위물자, 기타 장비 등 CWA(Chemical Warfare Agent, 화학 작용제) 화학물질로부터 오염된 표면 C타입 제독제다. GDS-2000 고농축액을 그대로 사용하며 오염 표면에 도포한 후 제독(세척)기를 이용해 오염 표면 물질을 세척ㆍ제거ㆍ처리할 수 있다. 

 

주요 화학성분으로는 제품의 상 안정성(phase stability) 향상에 도움을 주는 1-부탄올(1-Butanol, C4H9OH, 1), 다이에틸렌트리아민(DETA, H2NCH2CH2NHCH2CH2NH22), 에탄올아민(2-Aminoethanol, HOCH2CH2NH2, 3)과 같은 염기성을 갖는 아민(amine)류 그리고 메탄올나트륨염(4)으로 구성된다. 

 

이에 재난 현장이 암모니아(NH3)나 가성소다(NaOH) 등 염기성을 띠는 화학물질 누출 사고라면 오히려 제독제 대응 처리가 더 큰 피해를 초래할 수 있다. 산성을 띠는 화학물질(예: 질산, 불산, 염산, 황산, 사이안화수소, 황화수소 등) 오염 제독에 적합하므로 선택ㆍ활용해야 한다.

 

2) HF mix

HF mix 제독제 판매 업체에 확인한 결과 주요 성분은 물에 잘 녹지 않는 탄산칼슘(Calcium carbonate, CaCO3) 염기 화학물질이었으며 미상의 첨가제 추가로 물에 대한 용해를 높인 중화(제독)제였다.

 

HF + CaCO3[HF mix] → CaF2 + CO2 + H2O

 

HF mix 중화(제독)제는 불소(F)와 불산(HF) 화학물질 제독에 사용하는 약제로 물에 녹인 후 중화 대응에 적용할 수 있다. 고농도의 불소 또는 불산에 직접 사용하면 격렬한 거품과 함께 이산화탄소 기체가 발생한다. 불용성 고체 잔류물이 남을 수 있으므로 주의해야 한다. 

 

최근 불화수소(산) 누출 사고 제독(중화)을 위한 HF mix가 고가의 화학제독제로 판매2)되고 있다. 소방청에서는 불화수소(산) 누출 사고 시 ‘중탄산나트륨(NaHCO3)’ 염기 중화제를 물에 녹인 후 소방호스 관창 노즐 분무(분사) 방법으로 오염지역을 쉽게 제독(중화) 처리하고 있다. 

 

중탄산나트륨은 물과의 용해력이 우수하고 자체 유해성도 매우 낮아 2차 피해를 최소화하는 등 산성 화학물질 누출 시 사고 현장뿐 아니라 현장 대원의 안전을 확보할 수 있다.3)

 

중탄산나트륨(NaHCO3) 염기중화제로 HF 누출 사고에 충분히 대응할 수 있다. 불소이온 노출 위험까지 고려해야 한다면 추가로 탄산칼슘을 뿌려주면 된다.

 

3) GD-6

GD-6 제독제는 저독성이다. 안개(fog) 형태로 고속 분사해 표면이나 실내 등에 제독(소독)ㆍ세척ㆍ처리할 수 있다. 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등과 같은 위험한 세균을 가진 생물학적 오염에도 대응해 사용할 수 있다. 

 

주요 화학성분은 에탄올아민(50~80%, 3), 에탄올아민염(2-Aminoethanol potassium salt, 5~10%, 5)과 같은 염기성을 갖는 아민류 그리고 성분 변질 부패 방지를 위한 벤질알코올(Benzyl alcohol, C6H5CH2OH, 5~10%, 6)로 구성된다. 

 

이 또한 염기성 화학 재난이라면 오히려 피해를 키울 수 있어 제독제(GDS-2000)와 유사한 주의ㆍ검토가 필요하다. 기체크로마토그래피 질량분석법(GC-MS)을 통한 정성분석 결과 보관 기간이 지난 GC-6 제독제도 보관 기간 내 GC-6 제독제와 동일한 머무름시간(Retention Time, RT)을 보였다.

 

보관 기간 내 GD-6

 

↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ vs 


보관 기간 외 GD-6

▲ 보관 기간 외 GD-6

 

RT에 의하면 성분(3)은 8.3분, 성분(6)은 13.1분이다. 10.3분은 유기 화합물이나 기타 다양한 화학물질을 녹이는 데 사용된 DMSO(Dimethyl sulfoxide, (CH3)2SO) 용매로 확인됐다. 염(salt) 상태로 존재하는 성분(5)은 GC-MS 상에서 검출되지 않는다.

 

2. 생물 제독제

살생물제란 살생물 물질이나 살생물 제품, 살생물 처리 제품을 말한다. 살생물 물질은 가습기 살균제 성분으로 사용된 PHMG, PGH, NaDCC 등이며 살생물 제품은 살생물 물질이 들어간 소독제와 보존제, 살균제, 살충제 등을 말한다. 

 

살생물제에 소량 노출돼도 심각한 수준의 피해가 발생할 수 있다. 따라서 관리 방안에 대한 필요성이 제기돼 2019년부터 환경부에서는 ‘생활화학제품 및 살생물제의 안전관리에 관한 법률’과 ‘화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률’이 시행되고 있다. 

 

생물제독제 구성성분 분석 결과 BDS-2000(wofasteril)에 함유된 과산화수소(12), NaDCC(14) 제독제를 제외하고는 화학적으로 비교적 안정한 물질로 파악됐다.

 

BDS-2000은 산화제 성분으로 구성된다. NaDCC는 이소시아눌산 계통의 염소계 ‘식품위생법’ 소독제로 활용되는 성분이다. 따라서 신뢰성 평가를 하기 위해선 법에서 규정하는 확인 실험법 등을 참고할 필요가 있다. 

 

국내 소방 Hazmat 대응부서에서 보유ㆍ관리하는 생물제독제 대부분은 BDS-2000(alcapur)과 BDS-2000(wofasteril), NaDCC 등이다. 일부 시도 부서에서는 PB와 GB1, GB3 등을 다양하게 보유하고 있다.

 

1) BDS-2000(alcapur) 

BDS-2000(alcapur)은 생물학 입자에 오염된 표면이나 내부 소독에 사용되는 B타입 제독제다. 용법으로는 밀폐공간에서 약제를 물과 혼합한 후 에어로졸 생성기를 이용해 바이러스나 박테리아, 균류 등을 살생ㆍ제거할 수 있다. 

 

주요 화학성분은 세제로 사용되는 가성소다(Sodium hydroxide, 5~10% NaOH, 7), 살균 효과와 친환경 세제로 사용되는 구연산(Citric acid, C6H8O7, 1~10%, 8), 가격이 저렴하고 스킨로션, 세제, 샴푸 등과 같은 케어 제품 주성분인 라우릴 에테르 황산나트륨(SLES, 1~10%, 9), 알킬에터 카복실산(Alkylether carboxylic acid, 1~3%, 10)으로 구성된다.

 

염기성이라 재난 사고유형이 염기성 분위기라면 산성을 띠는 BDS-2000(wofasteril) 제독제를 사용하는 게 바람직하다. 

 

2) BDS-2000(wofasteril) 

BDS-2000(wofasteril)은 생물학 입자에 오염된 표면이나 내부 소독에 사용되는 B타입 제독제다. 주요 화학성분은 소독제나 표백제, 산화제, 방부제, 유기용제 등으로 사용되는 과아세트산(Peracetic acid, CH3COO-OH, 10~25%, 11)과 과산화수소(Hydrogen peroxide, H2O2, 8~35%, 12), 아세트산(Acetic acid, CH3COOH, 1~10%, 13) 등이다. 가격이 저렴한 세정(세척)제로 구성된다. 

 

제품 내 화학성분 중 반응성이 높은 과산화수소(12)를 제외하면 대부분 안정적인 성분이라 함량 분석으로 보관 기간에 따른 성분 유지 여부 확인이 가능할 것으로 여겨진다.

 

보관 기간 내 BDS-2000(wofasteril)


↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ vs

 

보관 기간 외 BDS-2000(wofasteril)

▲ BDS-2000(wofasteril) 보관 기간(내 vs 외) IC 비교분석

 

BDS-2000(wofasteril) 제독제는 산성을 띠므로 재난 유형이 산성 분위기라면 염기성을 띠는 BDS-2000(alcapur) 제독제를 사용해야 한다. 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography, IC) 측정으로 과아세트산(11), 아세트산(13)의 아세테이트(CH3COO-) 이온성 화합물 감지분석을 확인해 본 결과 보관 기간 내(55.1%)ㆍ보관 기간 외(58.8%) 아세테이트(CH3COO-)를 정성ㆍ정량 확인할 수 있었다. 

 

3) NaDCC 

살생물제 중 하나인 NaDCC(Sodium dichloroisocyanurate dihydrate, C3Cl2N3O3Na·2H2O, >75%, 14)는 염소화된 하이드록시 트라이아진의 나트륨염이다. 흡입 노출에 따른 인체 호흡기에 대한 유해성이 확인4)돼 사회적으로 심각한 문제를 일으켰지만 소방 Hazmat 생물 물질 제독(소독ㆍ살균 등) 대비ㆍ대응 태세에 필요한 물자다. 

 

WD-XRF 분광법을 통한 보관 기간 내ㆍ외 NaDCC(분자량 256, 14) 원소 조성을 정성ㆍ정량분석해 보면 탄소(C, 12×3), 질소(N, 14×3), 산소(O, 16×5), 염소(Cl, 35.5×2), 나트륨(Na, 23×1), 수소(H, 1×4) 원소가 함유돼 있고 원자량은 다음과 같다. 

 

C3Cl2N3O3Na·2H2O C(×3) N(×3) O(×5) Cl(×2) Na(×1) H(×4)
분자량: 256 36 42 80 71 23 4
61.72 27.73 8.98 1.56

 

NaDCC(14) 시료의 WD-XRF 측정분석 결과 탄소&질소&산소(C+N+O) 총 원소 함량(보관 기간 내 vs 외= 62.10 vs 62.07), 염소(Cl) 함량(보관 기간 내 vs 외= 28.11 vs 28.08), 나트륨(Na) 함량(보관 기간 내 vs 외= 9.72 vs 9.77)으로 보관 기간 내ㆍ외 성분 변화가 거의 없음을 확인할 수 있다.

 


1) CMR(Carcinogenic, Mutagenic, Reprotoxic): 사람에게 암이나 돌연변이, 생식능력 이상 등의 장애를 일으킬 우려가 있는 중점관리물질

2) 2021년 구매: 2,830,000원/HF mix 5㎏ 

3) 조철희, 이동원, 김홍필 ‘산성 화학물질 누출 시 향상된 염기중화제 선정에 관한 연구’, 한국위험물학회지, 2020, 8(1), 54-59

4) 살균제(NaDCC)의 호흡기 영향 평가 연구(2019, 안전보건공단 산업안전보건연구원)를 통해 가습기 살균제 사고 원인 물질로 밝혀졌다.

 

국립소방연구원_ 조철희 : chcho119@korea.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2024년 5월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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