국내 인듐 산업 근로자의 노출실태 및 인듐분진 발생 특성에 관한 연구

Abstract

인듐은 인류 역사상 그다지 많이 사용되지 않은 희귀금속으로 산업보건학적으로 크게 문제가 되지 않았던 금속이다. 그러나 지난 20여 년간 평판 디스플레이의 투명전선의 주원료로 사용되기 시작하면서 사용량이 급격히 증가하였다. 인듐이 대량으로 사용되기 시작한 이후 인듐에 의한 건강장해가 보고되기 시작했고, 인듐장해로 인한 사망자까지 발생했다. 최근 인듐분진에 노출되면 폐포단백증(Pulmonary alveolar proteinosis, PAP)과 간질성 폐렴(Interstitial pneumonia) 등의 호흡기에 여러 가지 장해를 일으키는 것으로 알려졌다. 우리나라는 디스플레이 및 스마트폰 등의 전자산업이 크게 발달하면서 지난 20여 년간 인듐 사용량이 크게 증가했다. 특히 평판 디스플레이 산업은 그 생산량이 세계 1위에 이를 만큼 대량 생산시스템을 갖추고 있어 인듐관련 제품사용량이 많다. 그럼에도 불구하고 인듐에 대한 위험성, 유통현황, 근로자의 노출특성 및 인듐산업의 현황 등은 정확하게 파악되지 않고 있다. 인듐은 산업안전보건법상 관리대상물질에 포함되어 있지 않기 때문에 법적인 작업환경측정과 특수건강검진 대상도 아니다. 인듐에 의한 작업환경실태나 근로자의 노출실태 및 건강장해에 대해서도 조사나 연구가 이루어진 적도 거의 없다. 본 연구는 우리나라 최초로 인듐 취급실태를 파악하고 인듐을 취급하는 사업장 및 공정을 대상으로 인듐분진 노출실태 및 인듐분진의 크기 특성 등을 파악하며, 근로자의 혈청에서 인듐수준을 평가하고자 수행되었다. 인듐관련 산업은 크게 인듐 제련업, ITO, IZO 타겟 제조업, 평판 디스플레이 제조업 그리고 인듐 재생업이 있다. 우리나라에서는 위와 같은 인듐과 관련된 모든 산업이 있다. 그 중에서도 특히 대규모 또는 다수의 사업장이 관련된 산업은 ITO, IZO 타겟 제조업, 평판 디스플레이 제조업 그리고 인듐 재생업이다. 본 연구에서는 ITO, IZO 타겟 제조업, 평판 디스플레이 제조업 그리고 인듐 재생업의 3개 업종의 전체 공정을 대상으로 그곳에서 일하는 근로자에 대한 인듐노출 및 인듐분진의 특성을 측정하고 분석하였다. 근로자의 인듐노출은 공기 중 총분진과 호흡성분진 시료를 채취하여 인듐을 분석하였고, 인듐분진의 특성을 파악하기 위해서 공기 역학적 입경별로 인듐농도를 분석하였다.

연구결과는 다음과 같다.

1. 국내 인듐의 생산량은 2013년 현재 매월 약 12톤씩 연간 140톤 정도가 생산되는 것으로 추정된다. 국내 ITO, IZO 타겟 소비량은 약 1,000톤 정도로 추정되며, 국내에서 700톤이 생산되고 있고 일본으로부터 약 300톤이 수입되고 있다. 디스플레이 산업에 공급되는 ITO, IZO 타겟은 패널 디스플레이 제조 중 약 30%정도가 소모되고, 70%정도가 남아 있을 때 디스플레이 패널 품질을 유지하기 위해 교체된다. 교체된 ITO, IZO 타겟은 재생업체에서 다시 인듐을 추출하여 ITO, IZO 타겟 제조업에 공급한다. 즉 연간 약 1,000톤의 ITO, IZO 타겟이 공급되어 300톤이 패널 디스플레이 등에 증착되어 소모되고 약 700톤은 재생 사이클을 거쳐 다시 ITO, IZO 타겟으로 만들어지고 있다. 재생은 국내에서 약 500톤, 홰외에서 약 200톤 정도가 이루어지는 것으로 파악되었다.

2. ITO, IZO 타겟 제조업 인듐 취급근로자의 공기 중 인듐의 노출수준은 0.9∼609.3 ㎍/㎥으로 매우 넓게 나타났다. 기하평균(GM)은 33.3 ㎍/㎥, 기하표준편차(GSD)는 3.8로 나타났고, 산술평균은 73.2 ㎍/㎥, 표준편차는 99.7 ㎍/㎥로 나타났다. 기하평균 및 산술평균은 우리나라 고용노동부, 미국정부산업위생전문가협의회(American Conference of Governmental Industrial Hygienists; ACGIH) 및 미국국립산업안전보건연구소(National Institute for Occupational Safety and Health; NIOSH)에서 제시하는 공기 중 인듐의 노출기준인 100 ㎍/㎥보다는 낮았다. 그러나 상당수의 근로자는 상당히 높은 수준의 인듐에 노출되고 있었으며, 182명 중 42명(23.1%)이 노출기준을 초과하고 있는 것으로 나타났다. 호흡성 인듐은 노출수준이 0.02∼448.6 ㎍/㎥까지의 분포를 보였다. 기하평균은 5.2 ㎍/㎥, 기하표준편차는 4.1로 나타났고, 산술평균은 14.3 ㎍/㎥, 표준편차는 36.9 ㎍/㎥로 나타나 분포가 매우 넓고 기하분포를 하는 것으로 나타났다. 기하평균은 일본에서 권고하고 있는 기준(10 ㎍/㎥) 미만이었으나 산술평균은 14.3 ㎍/㎥으로 이 기준을 초과하였다. 인듐 취급근로자 194명 중 64명(33.0%)이 권고기준을 초과하고 있는 것으로 나타났다. ITO, IZO 타겟 제조에는 7개 공정이 있다. 공정별로 호흡성 인듐 농도는 기하평균으로 혼합공정 58.6 ㎍/㎥(GSD: 3.3), 가공·연마공정 56.0 ㎍/㎥(GSD: 3.7), 성형공정 45.8 ㎍/㎥(GSD: 5.8), 마무리공정 43.3 ㎍/㎥(GSD: 3.9), 분말공정 32.3 ㎍/㎥(GSD: 3.2), 소결공정 12.9 ㎍/㎥(GSD: 2.4), 접합공정 18.5 ㎍/㎥(GSD: 2.8)의 순이었다. 호흡성 인듐의 노출권고기준을 초과하는 비율은 혼합공정 50.0%, 마무리공정 45.9%, 가공·연마공정 40.7%, 분말공정 39.1%, 성형공정 27.8%, 소결공정 17.3%, 접합공정 13.9%의 순이었다.

3. 평판 디스플레이 제조업 인듐 취급근로자의 공기 중 인듐 노출수준은 0.2∼2782.0 ㎍/㎥으로 기하평균(11.7 ㎍/㎥)과 산술평균(85.6 ㎍/㎥)은 노출기준 미만이었으나 인듐 취급근로자 119명 중 14명이 노출기준을 초과하여 공기 중 인듐 노출기준 초과비율은 11.7%이었다. 호흡성 인듐의 노출수준은 0.01∼419.5 ㎍/㎥으로 기하평균은 2.9 ㎍/㎥으로 노출기준 미만이었으나, 산술평균은 13.6 ㎍/㎥으로 노출기준을 초과하였다. 인듐 취급근로자 121명 중 29명이 호흡성인듐 노출기준을 초과하여 초과비율은 23.9%이었다. 평판 디스플레이 산업 3개 공정의 공기 중 인듐 노출기준 초과비율은 타겟 교환공정 1.8%, sputter 부품세척 공정 26.1%, 타겟 세척공정 6.3%이었으며, 호흡성 인듐은 타겟 교환공정 13.6%, sputter 부품세척 공정 36.9% 그리고 타겟 세척공정 25.0%이었다.

4. 인듐 재생업 인듐 취급근로자의 공기 중 인듐 노출수준은 0.5∼2089.9 ㎍/㎥으로 기하평균은 54.7 ㎍/㎥으로 노출기준 미만이었으나 산술평균 225.8 ㎍/㎥으로 노출기준을 초과하였다. 인듐 취급근로자 68명 중 26명이 노출기준을 초과하여 공기 중 인듐 노출기준 초과비율은 38.3%이었다. 호흡성 인듐의 노출수준은 15.4∼436.3 ㎍/㎥으로 기하평균(15.4 ㎍/㎥)과 산술평균(63.8 ㎍/㎥)은 노출기준을 초과하였다. 인듐 취급근로자 69명 중 36명이 호흡성인듐 노출기준을 초과하여 초과비율은 52.1%이었다.

5. 인듐 취급산업에서 채취된 공기 중 인듐과 호흡성 인듐 간의 상관관계를 평가한 결과 ITO, IZO 타겟 제조업, 평판 디스플레이 제조업 그리고 인듐 재생업 순으로 상관관계가 높았으며, 공기 중 인듐과 호흡성 인듐의 회귀식은 ITO, IZO 타겟 제조업은 y=0.07252x + 0.43197(r2=0.798), 평판 디스플레이 제조업은 y=0.120195x + 3.75255 (r2=0.514) 그리고 인듐 재생업은 y=0.16340x + 47.66525(r2=0.302)이었다.

6. ITO, IZO 타겟 제조업 근로자 176명 중 99명이 혈청에서 인듐이 검출되었으며, 혈청인듐 노출수준은 ND∼49.8 ㎍/L(n=176)이었다. 혈청에서 인듐이 검출된 99명 근로자의 기하평균은 1.9 ㎍/L로 생물학적 노출기준(3.0 ㎍/L) 미만이었으나 산술평균은 4.6 ㎍/L로 노출기준을 초과하였다. ITO, IZO 타겟 제조업 근로자의 혈청인듐 초과비율은 22.7%(n=176)이다. 평판 디스플레이 제조업 인듐 취급근로자 196명의 혈청인듐 노출수준은 ND∼16.2 ㎍/L(n=196)이었으며, 혈청인듐이 검출된 중 31명 근로자의 기하평균(1.0 ㎍/L)과 산술평균(2.2 ㎍/L)은 노출기준 미만이었다. 평판 디스플레이 제조업 인듐 취급근로자의 3.1%가 생물학적 노출기준을 초과하였다. 인듐 재생업 근로자 66명의 혈청인듐 농도는 ND∼125.8 ㎍/L(n=66)이었으며, 66명 중 37명 근로자에게서 혈청인듐이 검출되었다. 혈청인듐이 검출된 37명의 기하평균(5.0 ㎍/L)과 산술평균(23.8 ㎍/L)은 노출기준을 초과하였다. 인듐 재생업 근로자의 노출기준 초과비율은 30.3%이었다.

7. 인듐 산업의 공기역학적 질량중위직경은 ITO, IZO 타겟 제조업 3.47∼15.21 ㎛으로 평가되었으며, 국내 타겟 제조업체인 A 사업장과 B 사업장은 3.47∼10.13 ㎛와 4.42∼9.47 ㎛이었으며, 일본계 C 사업장은 10.41∼15.21 ㎛이었다. 평판 디스플레이 제조업은 5.60∼34.53 ㎛ 그리고 인듐 재생업의 공기역학적 질량중위직경은 0.09∼7.30 ㎛이었다.

8. ITO, IZO 타겟 제조업 6개 공정에서 평가한 질량 입경분포는 9.8 ㎛ 이상의 크기의 분진 발생비율이 15.5∼53.90%로 평가되었으며, 입자수 입경분포에서는 9.8 ㎛ 이하의 분진이 99.94% 이상 분포하는 것으로 평가되었다. 평판 디스플레이 제조업과 인듐 재생업의 9.8 ㎛ 이상의 분진 질량 입경분포 비율은 12.06∼74.14%와 0.46∼25.70%이었고, 입자수로는 대부분 9.8 ㎛ 이하의 분진인 것으로 나타났다.