분진

분진(粉塵, aerosol)은 공기에 섞여 날리는 티와 먼지를 통틀어 이르는 말이다. 영어로 에어로졸이라고도 부른다.

개요

분진은 한자로 粉塵(분진)이라 한다. 粉(분)은 쌀 등 곡물의 가루(flour)를 뜻하기 위한 것이었으니 쌀 미(米)가 의미 요소로 쓰였다. 分(나눌 분)은 의미와 발음을 겸하는 요소다. 후에 잘게 부수다(break), 빻다(crush up) 등으로도 확대 사용됐다.

塵(진)은 사슴(鹿)이 흙(土) 먼지를 날리며 달려가는 모습을 통하여 먼지(dust)나 티끌(mote)을 나타낸 것이었다. 예전에 한 총명한 사람이 티끌은 작은 흙이란 생각을 하고는 작을 소(小)와 흙 토(土)를 상하 구조로 조합한 약자를 개발하였다. 중국에서는 그것을 정식 글자로 격상시켜 쓰고 있다.

따라서 분진(粉塵)은 가루(粉)와 먼지(塵)가 속뜻이기에 공기에 섞여 날리는 티와 먼지로 정의한다.

분진은 주로 공기 속에 존재하며 가스에도 존재하는 미세 입자이다. 연소, 연마, 절삭, 천공 등의 과정에서 많이 발생하지만, 식물의 화분, 동물의 낙설(落屑), 박테리아 등에 의한 것도 있다. 입자는 100μm보다 다소 큰 것에서부터 0.01μm 정도까지 있다. 비교적 큰 입자를 그릿(grit)이라고 한다.

분진은 제조업, 건설업, 광업을 비롯하여 거의 모든 업종에서 문제가 되지만, 작업환경 관리상 특히 문제가 되는 것만 꼽아보아도 주물 제조업, 요업, 광업, 금속 정련업 등에서 습식을 제외한 거의 전 공정, 일반 제조업에서도 원료의 분쇄, 혼합, 분류, 연마, 연삭, 분체 주입 등 광범하다. 분진 중 유리 규산을 함유하는 토석·암석·광물·석면의 분진이 폐포에 침착하여 진폐의 원인이 되고, 금속 화합물의 분진에는 진폐를 일으키는 분진 외에 중독을 일으키는 분진도 함유되어 있다.

대기오염방지법(1981.12.31.법률 제3505호)에서는 분진을 "대기 중에 부유하거나 비산 강하(飛散降下) 하는 미세한 고체상의 입자상 물질"이라고 정의하고 있다. 분진은 대기 오염물질로서 중요한 위치를 차지하고 있어, 분진의 대량 발생원에 대해서는 집진장치의 설치가 의무화되어 있다.

형태

우리가 숨 쉬는 공기의 주성분은 질소와 산소이지만, 공기 속에는 아황산가스나 일산화탄소와 같은 가스 형태의 오염물질도 있고, 분진과 같은 입자 형태의 오염물질도 섞여 있다. 분진은 영어로는 에어로졸(aerosol)이라고 한다. 흔히들 에어로졸이라고 하면, 스프레이 통의 모기약과 같이 작은 크기의 액체 물질만을 떠올리는데, 본래 분진(에어로졸)의 정의는 공기 중에 떠 있는 액체상 및 고체상의 작은 입자를 의미한다.

다들 들어 본 적이 있는 연무(mist), 먼지, 연기, 훈연(fume), 안개, 박무(haze), 스모그, 검댕 등은 모두 분진의 한 종류이다. 이들 분진은 불완전 연소과정, 기계적 분쇄 과정, 응축 및 고온 화학반응 과정을 거쳐 생성된다.

분진의 형태

예를 들어, 먼지는 입자의 크기가 비교적 큰 고체상 분진이며, 연무는 주로 증기가 응축되어 생성되는 액체상 분진이고, 연기와 검댕은 땔감이 불완전 연소될 때 생성된다. 분진의 생김새는 배출원에 따라 무척 다양하여 물방울과 같은 구형, 소금 결정과 같은 육면체, 디젤매연과 같이 작은 입자들이 뭉친 포도송이 형태 등 실로 많은 형태가 존재한다.

발생 원인

우리가 호흡하는 공기 속에는 천문학적 숫자의 분진이 들어 있다. 만약 조금 오염된 도시에 살고 있다면, 숨을 한번 쉴 때마다 수억 개의 분진을 들이마시게 된다. 이들 분진 하나하나는 각각 비밀스러운 출생 배경과 서로 다른 생년월일을 가지고 있다. 이들은 산업 활동뿐 아니라 우리 생활주변에서 다양하게 만들어진다. 분진은 발생 원인에 따라 사람의 활동에 의해 생성되는 인위적 분진과 자연적으로 방출되는 분진으로 나눌 수 있다.

인위적 분진

인위적 분진은 인간의 생산 및 산업 활동의 결과로 방출되며 대부분 석탄이나 석유 같은 화석연료를 태울 때 발생한다.

자연적 분진

자연적 분진에는 화산재, 산불 연기, 바다의 소금 결정, 토양 분진, 박테리아, 꽃가루 등이 있다. 한편, 분진은 공기 중에 있는 가스들이 반응하여 생기기도 한다. 이와 같이 가스상 물질이 입자화 되었을 때 이를 ‘2차 분진’이라고 부른다. 이들은 주로 가스상 오염물질인 이산화황, 질소산화물, 유기화합물들이 반응해서 분진으로 만들어진 것이다.

크기에 따른 분류

분진의 생김새는 무척 다양하나 크기를 규정할 때 편의상 구형으로 간주하고 직경을 크기의 척도로 쓰고 있다. 분진의 크기는 μm(micrometer : 마이크론) 단위로 표시하며, 1 μm은 1 cm의 만 분의 1이 되는 길이이다. 분진은 직경이 대략 0.01~500 μm의 크기를 가지며, 오염 생성원에 따라 고유의 크기를 가지고 있다.

가장 작은 분진은 분자 군집체 정도 즉, 나노미터 (nm) 정도의 크기를 가지는데, 꽃가루와 진드기와 같이 커다란 분진은 육안으로도 관찰이 가능하다. 대략 책자의 마침표의 직경이 300 μm, 사람의 가는 머리카락이 100 μm, 해변의 가는 모래가 70 μm, 꽃가루가 10~100 μm이다. 담배연기는 0.01~1 μm 정도로서 바이러스 크기와 엇비슷하기 때문에 광학현미경을 통해서도 볼 수 없을 정도로 크기가 작다.

분진의 크기

거대 분진

분진은 크기가 2.5 μm를 경계로 하여 2.5μm보다 큰 입자를 거대 분진이라고 부른다. 자연적 분진의 대부분은 거대 분진이다. 바람에 날린 토양의 먼지와 같은 거대분진은 생성된 후, 수 분 또는 수 시간 이내에 땅에 떨어지기 때문에, 미세분진과 비교하여 공기 중에 머무는 시간이 작아 오염 피해가 작은 편이다. 하지만 거대 분진이라고 하더라도 크기가 2.5~10.0 μm인 분진은 호흡계 질환을 가진 사람에게 심각한 영향을 줄 수 있다.

미세 분진

분진은 크기가 2.5 μm보다 작은 입자를 미세분진이라고 부르며 공교롭게도 인위적 분진의 대부분은 미세분진이다. 미세분진은 화석연료의 연소, 자동차의 배출가스 및 화학물질의 제조과정 등과 같은 인위적 발생원에서 방출되며, 2차 분진의 대부분은 미세분진이다. 미세분진은 인간 및 동물이 호흡을 할 때 허파 깊숙이 흡입되는데, 특히 크기가 0.1~1.0μm일 때 허파 속으로 들어가는 양이 최대가 되는데 이로 인해 각종 폐 질환이 생긴다. 또한 같은 양의 분진이라고 해도 크기가 작아질수록 표면적이 급증하기 때문에, 라돈과 다이옥신과 같은 유해 발암물질과 카드뮴, 니켈, 크롬, 납과 같은 유해 중금속 등이 표면에 많이 붙어 있게 된다. 따라서 이들 미세분진은 각종 유해물질을 사람 몸속 깊이 전달하는 운반체 역할을 한다.

유해 작용에 따른 분류

분진의 종류는 인체에 끼치는 유해 작용에 따라서 다음과 같이 분류할 수 있다.

• 진폐증을 일으키는 분진 : 유리 규산, 석면, 활석, 산화베릴륨 등으로 폐 내에 들어가 섬유 증식 또는 결절 형성 등의 증상을 나타내고 폐에서의 산소 섭취 능력을 방해하며 흔히 폐 결핵증을 병발한다.
• 알레르기성 분진 : 꽃가루, 털, 나무 가루 등의 유기성 분진으로 알레르기성 천식. 피부병. 눈병 등을 일으킨다.
• 전신 중독성 분진 : 수은, 연, 카드뮴, 망간, 안티몬, 베릴륨 등의 금속과 비소, 인, 셀레늄, 유황 등의 화합물로 구성된 분진으로 이런 분진은 중추신경계, 신장, 조혈 장기 등 특정한 장기에 급성 또는 만성 장애를 일으킨다.
• 자극성 분진 : 산. 알칼리. 불화물, 크롬산 등으로 구성된 분진으로 눈, 호출기 및 소화기 점막과 피부를 자극하여 염증이나 궤양을 형성하고 치아를 부식 시킨다.
• 불활성 분진 : 석탄, 석회석, 시멘트 분진 등으로 많은 양을 출입하지 않는 한 유해한 작용이 없다고 믿고 있다.
• 발암성 분진 : 인, 석면, 니켈과 보닐. 아민계 색소 등의 분진은 인체에 암을 일으킬 수 있다.

인체에 끼치는 영향

분진은 사람의 호흡 영역에 있는 분진이 사람이 호흡을 할 때 일부가 코와 , 입 부근의 기류 조건에 따라서 흡입된다. 분진의 크기에 따라서 입자가 큰 분진은 코, 인두, 후두에 침착되고, 보다 작은 입자는 기관, 기관지, 그리고 폐 포에 이르데 대부분의 분진은 기도 점막의 섬모 정화 작용에 의해서 소화관으로 옮겨져 가래로 배출된다. 이들 분진의 대부분이 호흡 기계에 침착되는 분포는 입자의 크기 외에 작업자 개체의 호출 방법, 호흡수, 호흡량 등의 차이에 따라 다르다.

• 상기도 침착에 의한 장해

1. 작업성 항원물질에 의한 기관지 천식
2. 면(綿) 폐증, 아마(兒麻) 폐증 등의 알레르기 질환
3. 크롬, 오산화 바나듐 등에 의한 기관지염
4. 직업 기인성의 만성 기관지염, 폐기종 등

• 흉막 장해
• 말초기도, 폐포, 임파 계 침착에 의한 장해

1. 진폐증(무기 및 유기성 분진에 의함)
2. 석면, 크롬 등에 의한 폐암
3. 베릴륨, 망간에 의한 급성 폐염
4. 농부 폐증, 코크크 폐 등에 의한 과민성 폐렴
5. 베릴륨, 항생제, blastcidins 등에 의한 만성 간질성 폐육아종증

분진 작업과 대책

분진이 많이 발생하는 작업

사업장에서 가장 문제가 되고 있는 것은 진폐증을 일으키는 광물성 분진이며, 최근에는 석면에 의한 발암성도 크게 주목되고 있다.

• 광물성 분진이 많이 발생되는 작업 : 광업(폭파, 굴진, 착암, 채광 작업, 광석 운반, 석탄 작업 등의 분쇄), 조선소, 도자기 및 요업, 주물, 유리제품 제조, 연탄 제조, 보석가공, 전기제품 제조업 등
• 규폐 발생 위험 작업 : 암석 채굴 또는 가공 작업, 연마 작업, 분사기를 사용하는 주물 공장, 건물 청소작업, 내화벽돌 제거 작업, 요업, 보일러 청소, 자기나 에나멜 제조, 모래 연마 작업 등
• 석면폐 발생 위험 작업 : 석면 광산 작업, 석면 분쇄 작업, 석면포 방직 작업(의복, 로프, 매트리스, 타일 등) 원석면이나 분쇄된 석면의 수송 작업, 석면제품의 제조, 사용, 철거작업, 잡석 처리 작업 등
• 탄광부진폐 발생 위험 작업 : 탄광에서의 채광, 운반 작업 등

관리대책

작업 환경 관리

• 작업장의 분진 농도를 측정하고 평가에 따라서 대책을 마련한다.
• 광업에서의 굴진 및 착암 작업, 연마, 분쇄, 주물 작업 등에서는 연속적으로 살수를 하여 공기 중에 떠있는 분진의 비산을 감소시킨다.
• 작업장의 바닥에 적절히 수분을 공급하여 가라앉은 분진의 재 발산을 방지한다.
• 국소배기장치, 집진장치, 전체 환기시설을 설비하며 제진시킨다.

방진마스크 착용

분진 발생 작업장에서는 방진 마스크의 착용이 가장 중요하다. 가능한 방진 마스크는 편리하고 가볍고 여진 효율이 좋고 호흡 저항이 적은 것을 선택한다.

작업조건 개선

사용하는 물질을 해가 적은 물질로 대체하거나 작업 공정을 변경하여 분진 발생을 적게 한다.

• 주물공장 : 표면 손질용 모래나 분리, 마감용 물질은 유리 규산이 적은 물질로 대체
• sand blasting : 모래를 철 또는 금강사로 대체
• grinding wheel : 산화알루미늄 같은 인공적 마감 재료로 대체
• grinder : 고속 회전식을 저속 왕복식 마감기로 대체
• 용접 : 용접방법의 자동화 또는 유리 규산이 적은 용접봉으로 대체
• 광업 : 작업 방법의 습식화로 개선

건강관리

• 채용 시 건강진단 실시 : 병력, 특히 호흡기질환에 중점을 둔 진찰, 결핵에 대한 과거 이력 등을 조사한다.
• 정기 건강진단 실시 : 정기적으로 건강진단을 실시하고, 작업장에서의 분진 폭로 정도, 근로자의 연령, 과거의 건강진단기록 등을 보관하여 시간 경과에 따른 건강의 변화를 계속적으로 점검해야 한다.
• 이직 후에도 건강관리수첩을 교부받고 정기적인 건강진단을 받도록 하여 계속적인 의학적 검사를 해야 한다.

참고자료

• 〈분진〉, 《네이버 국어사전》
• 〈분진〉, 《네이버 지식백과》
• 〈분진〉, 《네이버 지식백과》
• 전광진 교수, 〈분진 粉塵(분진)〉, 《에듀인뉴스》, 2021-03-31
• 〈분진〉, 《한국대기환경학회》
• 중앙일보, 〈분진이란?〉, 《중앙일보》, 2000-12-18

같이 보기

• 가루
• 먼지
• 화석연료
• 연소
• 연마
• 절삭
• 오염물질
• 배출가스

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