가. 성상
(1) 정의 : 휘발성유기화합물(VOC)은 증기압이 높아 대기중으로 쉽게 증발되고, 대기중에서 질소
산화물과 공존시 태양광의 작용을 받아 광화학반응을 일으켜 오존 및 PAN 등 광화학 산화성 물질
을 생성시켜 광화학스모그를 유발하는 물질의 총칭임. 그러나 VOC는 수많은 화합물의 총칭이고,
발생원도 다양하여 VOC 범주를 정하기는 어렵지만 미국 및 일본에서는 다음과 같이 정의함
(가) 미국 EPA(40 CFR 51.100, February 3, 1992) : VOC는 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산, 금
속성 탄산염 및 탄산 암모늄을 제외한 탄소화합물로서 대기중에서 광화학반응에 관여하는 화합물.
단 메탄, 에탄, 메틸클로라이드, 메틸클로 르포름, 클로르플로르탄소류 및 퍼플로르탄소류 등 광화
학반응성이 낮은 화합물은 제외
(나) 일본 탄화수소류 대책 지도지침 : 탄화수소는 탄소화합물중 다음에 열거한 유기화합물 또
는 유기화합물만으로 생성되는 혼합물
① 원유, 가솔린, 나프타 및 항공터빈연료유 4호
② ① 이외의 물질로 단일물질은 비점이 1기압에서 섭씨 1500C 이하인 물질, 혼합물질은 1기
압에서 5퍼센트 유출점이 섭씨 1500C 이하인 물질, 단 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산 및
그 염류, 메탄, 에탄, 트리클로로에탄 및 트리클로르트리플로르에탄 등 광화학반응성이 없
는 물질은 제외
(2) 특징 : 휘발성유기화합물(VOC)은 고정배출원에서의 유기용제 사용과 액체연료의 사용, 수송,
저장 및 자동차 등 이동배출원에서 사용되는 연료에 의해 대기중으로 배출됨. 또한 VOC는 산업체
에서 많이 사용되고 있는 용매와 화학 및 제약공장 그리고 플라스틱의 건조공정에서 배출되는 유
기가스 등까지 매우 다양하며, 저비점 액체연료, 파라핀, 올레핀, 방향족화합물등 우리 생활주변에
서 흔하게 사용되는 유기물질들이 거의 VOC임
나. 자연계분포(환경용량) 및 오염원
(1) 자연적 배출원
습지 등 혐기성 조건하에서 박테리아의 분해를 통해서 메탄이 생성되어 배출
수목류에서 terpene 등이 배출
초지(grass land)에서 ester와 ketone 등이 배출
(2) 인위적 배출원
고정배출원(점오염원, 면오염원)
용제를 사용하는 도장시설,정유사 및 저유소의 저장시설과 출하시설 및 주유소, 세탁소
및 인쇄소 등 면오염원에서도 일부분 배출됨. 또한 인간의 일상생활과 밀접한 관계가 있
는 소비상품(예 : 실내공기 청정물질, 스프레이), 건축자재(예 : 페인트, 접착제) 및 개인활
동(흡연, 운전, 샤워) 등에서도 배출됨
이동배출원
자동차, 기차, 선밧, 비행기
(3) 배출원별 VOC 배출량
국가마다 약간씩 차이는 있지만 일반적으로 이동배출원인 자동차에서 40%, 용제사용하는
도장시설에서 40%, 주유소및 석유 저장.출하시설에서 10% 를 차지하며, 세탁소 및 기타 배
출원에서 나머지 10%를 배출됨
다. 독성 영향
(1) VOC가 유발하는 최대효과는 NOx 존재하에서 OH 라디칼 연쇄반응에 관여하여 오존을 시발
로하는 산화성 물질의 생성하는 것임. 일반적으로 VOC의 대기중 광화학반응은 다음과 같음
VOC + 2NO + 2O2 → R'C(O)R" + 2NO2
NO2 + hv (<400nm) → NO + O
O + O2 + M → O3 + M
------------------------------------------
VOC + 3O2 → R'(C(CO)R" + 2O3
(2) VOC 개별 화합물들은 광화학스모그을 유발시키는 정도가 다름. 대기중 광학학반응성 정도는
일반적으로 에틸렌을 기준물질(POCP = 100)로 하여 오존생성능력(POCP : photochemical ozone
creation potential )으로서 표현되는데, 개별 화합물들의 POCP는 표 2.9.1과 같음
1,2,4-Trimethylbenzen 및 Acrolein이 120으로 제일 높은 POCP 값을 나타냄
일반적으로 올레핀 탄화수소류와 방향족 탄화수소류가 높은 POCP 값을 나타냄
메탄 및 클로르포름 등 할로겐화탄화수소류는 낮은 POCP 값을 나타냄
즉 올레핀 및 방향족 탄화수소류가 더 많은 광화학스모그를 유발함
Benzaldehyde는 다른 VOC 들과 다르게 Peroxybenzoyl Nitrate를 생성하는 반응에 관여
하여 대기중의 질소산화물을 감소시켜 오존생성을 억제시키므로 POCP 값이 -35임
메탄 및 클로르포름 등 할로겐탄화수소류는 낮은 POCP 값을 나타냄. 메탄은 탄화수소의
많은 부분을 차지하지만 광화학 반응성이 낮기 때문에 VOC로 취급하지는 않지만 그 양
자체가 많고 지구온난화를 유발하는 원인물질로 알려져 있음
표 2.9.1 몇몇 VOC의 오존생성능력(POCP) (1991).
(3) 대류권 오존생성에 영향을 미치는 VOC 은 광화학반응성이 높은 물질이 문제가 되는데, 반응
성을 평가하는 수법의 기준이 되는 것이 OH 라디칼과의 반응속도임. 표 2.9.2 에 주요 VOC의 반
응속도와 대기중의 존재시간(반감기)를 나타냄. 표에서 알수 있듯이 염소계용제는 광화학반응성은
낮지만 대기중 수명이 길어 오존층 파괴, 지구온난화 유발물질로 인식되고 있고, 또한 인체에 대한
직접적인 발암성도 문제시 됨
표 2.9.2. 주요 VOC의 반응속도와 대기중의 존재시간(반감기)
(4) 방향족 탄화수소와 할로겐화탄화수소 등은 그 자체로서 건강에 유해하며, 특히 다고리방향족
탄화수소류는 대기중에 미량으로 존재하더라도 발암가능성이 있음. 발암성이 인정되는 몇가지
VOC에 대한 발암위험성을 표 2.9.3에 나타냄
표 2.9.3 주요 VOC에 대한 발암위험성
라. 규제 법규 및 각종 기준
(1) 미국의 휘발성유기화합물 규제 현황
○ 미국에서는 연방 대기정화법(CAA)이 1977년 개정되면서 년간 100톤 이상의 VOC를 배출하는
대규모 발생원에 대하여 배출을 제한하고 있음
○ 각주는 환경기준을 달성하기 위하여 법을 제정할때 지침으로서 11개 업종에 대하여 제어기술
가이드라인(CTG)을 정하였으며, 이들 업종중 기존배출원에 대하여 RACT(Reasonable Available
Control Technology : 합리적이용가능제어기술)을 적용하고 있음
○ 한편 환경에 중대한 영향을 미치는 다량의 오염물질을 배출하는 주요 배출원에 대해서는
NSPS(New Source Performence Standard : 신규발생원실시기준)을 제정하여 적용하고 있음
○ 1990년 CAA가 개정되면서 오존환경기준 미달성지역을 대폭 해소하기위해 지역을 5단계로 구
분하고 그 수준에 대응하는 RACT를 적용받는 대상의 규모를 종래 100톤에서 최저 10톤으로 하여
규제를 강화하였으며, 자동차 등 이동배출원에 대한 규제를 강화하였음
○ 주유소인 경우 주유시 VOC 회수가 의무화되었고 대부분의 주에서 실시하고 있고, 연방오존
기준치 0.12 ppm 미달성지역중 일부에서는 자동차에서 배출되는 VOC 회수를 요구하고 있음
(2) 일본의 휘발성유기화합물 규제 현황
일본에서는 각 현마다 탄화수소류 대책 지도지침을 제정.운영하여 VOC를 관리하고 있는데,
VOC를 배출하는 저장시설, 급유시설, 이동저장시설, 세탁시설 및 제조시설에 대하여 관리하고 있
음
(3) 유럽의 휘발성유기화합물 규제 현황
유럽경제공동체(EU)에서는 1994년 석유의 저장, 출하 및 판매시설에서 발생되는 VOC 배출제
어에 관한 EU 법률을 통과시켜 유럽전체의 VOC 배출량을 감축하기 위해서 노력하고 있으며, 또한
국가별로 별도의 VOC 관리방안을 운영하여 시설별 VOC 배출량 저감을 위해 노력하고 있음
(가) 독일
일반적으로 유해성 정도에 따라 VOC를 3 Class로 분류하여 각각에 대한 질량농도한계치를
Class I은 20mg/m3, Class II은 50mg/m3, Class III은 100mg/m3 설정하고, 각 Class의 합은
150mg/m3을 초과해서는 안됨. 예로 도장용제는 Class II 또는 Class III에 포함됨
또한 생산 및 저장용량이 연간 10,000m3 이상되는 정유시설에 대하여 VOC의 배출량을 최소화
시킬 수 있는 증기회수장치(vapor recovery facility)를 갖추도록 법으로 규정하고 있음
(나) 영국
1990년 제정된 환경보호법에 대기유해물질로 VOC를 지정하여, 해당되는 제조과정에 대하여
규제하고 있으며, 행정지침으로서 Process Guidance Note(PG6/20(92))를 발효하여 시행하고 있음
(다) 네덜란드
VOC 삭감계획인 [KWS2000]을 제정하여 VOC 배출량을 1981년 배출량의 50%로 삭감하기 위
하여 VOC 배출원별 삭감목표를 정하여 실시하고 있음
(라) 기타
주유소에서의 주유시 VOC 규제는 스위스가 '89년, 스웨덴이 '90년, 독일이 '91년에 실시되고
있으며, 유럽전체에 대한 규제는 아직 없음
마. 오염 현황
VOC가 많이 발생되는 휘발유 및 유기용제의 년도별 사용량과 1993년 VOC 배출량 추정치는 각
각 표 2.9.4 표 2.9.5와 같음
표 2.9.4 VOC 원인물질인 유류, 유기용제 사용량 추이(단위 : 천㎘)
표 2.9.5 VOC 발생량('93년 추정치) (단위 : 톤/년)
바. 문제점 및 대책
○ 휘발성유기화합물은 단일물질이 아니고 여러 화합물의 총칭이며, 또한 일반 대기오염물질과
다르게 배출원이 굴뚝으로 고정되어 있지 않고 저장시설, 수송수단 및 공정중에서의 증발 및 누출
등 불특정배출원으로부터 배출되는 오염물질임
○ 따라서 배출원 관리는 주요 배출원별 방지기술 등 시설관리가 주 관리 방법이며 개별 VOC
화합물별 배출량 산정 및 분석에 어려움이 있음
○ VOC 화합물들은 광화학 반응성 및 인체에 대한 발암성 등 유해성이 다르므로 개별 VOC 화
합물의 배출현황 및 배출량 산정이 매우 중요하며, 또한 배출되는 수많은 화합물을 측정하기위한
측정방법 확립, 분석기기 및 분석요원 확보되어야 함
참고문헌
1. H.J.Th.Bloemend, J.Burn, Chemistry and Analysis of Volatile Organic Compounds in the
Environment.
2. 자원환경대책(일본), Vol.29, No.2, 1-22(1994).
3. 도장공학(일본), Vol.27, No.8, 374-395(1992).
4. 도장공학, Vol.27, No.7, 276-287(1992).
