합성세제가 수질환경에 미치는 영향
ㆍ작성자: 연합회 ㆍ작성일: 2003-09-17 (수) 14:31 ㆍ조회: 3351

  

가. 합성세제의 역사

- 1864년 Mercer에 의해 유지를 농황산으로 황산화한 황산화유 개발비누는 기존비누에 비하 여 내산, 내경수성이 현저하게 개량되고 침투력과 유화력이 우수함. 그 후 피마자유를 원료로 하는 고도의 황산유(터어키 레드유) 발명

- 1916년 독일 IG社에 의한 부틸나프타렌설폰산염 발명

이는 내산, 내경수성과 침투성이 우수하며 고급알콜황산에스테르염, 설폰산염을 개발하는 계기 가 됨

- 1928년 Deutsche Hydrierwerke社가 고급알콜황산에스테르염을 개발

- 1930년 IG社 및 Bolnne社 "Gardinol"을 판매

- 1933년 미국 Procter & Gamble(P&G)사와 DuPont社 공동으로 "Dreft" 가정용세제를 판매

- 1933년 독일 Alkylsulfon산염 "Igepal NA"합성 및 비이온계면활성제 Polyethyleneglycol-

alkylphenyl ether인 "Igepal C"합성

- 1947년 P&G社가 Sodium alkylbenzene sulfonate(경성) "Tide"라는 가정용세제 처음 개발

- 제2차 세계대전후 독일에서 합성세제에 Tripolyphosphate, Carboxymethyl celluose(CMC) 및 형광색소 등 3종의 배합제를 첨가하여 세정력이 탁월하게 향상됨. 이들 첨가제를"Builder"라 함.

- 합성세제의 생태계에 미치는 영향 및 Builder로 사용된 폴리인산염이 부영양화 원인물질로 대두되어 경성세제 ABS에서 LAS로 대체, 폴리인산염대신 제오라이트 등으로 대체.

표 4.11.1. 각국의 세제 역사
 

구분

'50년대 전후

'60년대

'70년대

'80년대

'90년대

유럽

o최초의 합성세제

(1940) Persil(Henkel)

o효소세제 (1963)

o세제의 연성화

(60)

o무린액체세제 (1975)


o농축세제(1990)

o천연저공해세제

(천연알콜)(1991)

"Atlas(Henkel)

미국

o최초의 합성세제

(1946) Tide(P&G)

o세제의 연성화

(1960)

o무린Zeolite세제

(1976)

o유연제함유세제

(1977)


o농축세제(1990)

일본

o최초의 합성세제 (1953)

원더플(KAO)

o세제가 비누의

생산량추월 (1963)

o세제의 연성화

(1965)

o무린세제(1975)

o효소세제 (1980∼1982)

o섬유유연제 함유

세제(1983)

o농축세제(1986)

o동식물유지원료

사용세제(MES)

(1991. 3)

SPARK(Lion)

한국


o최초의 합성세제

(1966)

하이타이(럭키)


o세제의 연성화

(1981)

o무린세제 (1982)

o섬유유연제함유

세제 (1989)

o세제의 완전무린화 (1989)

o저기포성세제(1990)

o식물계세제

(1991. 5)

o농축세제(1991. 7)

o식물계농축세제

(1992.7)

o농축저온표백세 제(1992. 11)


나. 국내외 규제관련 법규

(1) 국내 주요관련 법규

  합성세제와 관련한 국내의 규제관련 법규는 제조, 사용, 환경중 배출, 시험방법 등을 규정한 다수의 법령이 제정 시행되고, 특히 환경보호분야에는 환경정책기본법, 수질환경보전법, 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률이 제정되어 있다.

표 4.11.2. 합성세제관련 주요 국내법령
 

법 규

관 련 품 목

규 제 내 용

소관부서

공산품

품질관리법

화학제품분야(세제류)

o공산품에 대한 품질표시, 품질검사 및 품질관리실시통해 소비자를 보호하기위해 제정

- 상품별 품질표시기준 및 방법

공업

진흥청

공업표준화법

의류용 주방용 합성세제,

화장 고형비누

o공산품품질을 규정하기 위한 목적으로 원료와 제품에 관하여 한국공업규격과 각종 시험방법이 정해져 있다.

공업

진흥청

공중위생법

과일, 채소, 식기 등의

세척제(주방용세제)

"위생용품제조업"으로 규정됨

(법 제2조①항)

보건

복지부

약사법

샴푸, 린스, 목욕용품 등

("화장품"으로 규정됨)

치약, 구강청정제 등

("의약부외품"으로 규정됨)

법 제2조 ⑦항에 의거 "의약부외품"

법 제2조 ⑧항에 의거 "화장품"의 규정에 근거마련

보건

복지부

먹는물 기준

세제

(음이온계면활성제)

o먹는물 법에 의한 "먹는물의 수질기준 등에 관한 규칙"

-음이온계면활성제 0.5㎎/l 이하

환경부

환경정책기본법

음이온계면활성제

o환경기준(하천, 호소)중 사람의 건강보호항목으로 설정

-음이온계면활성제 0.5㎎/l 이하

환경부

수질환경보전법

음이온계면활성제

o법 제2조 2와 시행규칙 별표 1에 의 거 "세제"가 수질오염물질로 지정됨

o배출허용기준

-음이온계면활성제

청정지역 3㎎/l 이하,

가, 나, 특례지역 5㎎/l 이하

환경부

자원과 절약과 재활용촉진에 관한 법률

세제류 일반

o법 제15조 포장폐기물 등의 발생억제를 위한 권고 및 조치명령

환경부


(2) 외국의 주요규제 법규

- 미주지역 : 미국에서 부분적으로 실시

- 독 일 : 합성세제의 환경적합성에 관한 법을 단일법으로 제정하여 종합적으로 관리, 규제

- 동남아 : 인산염을 줄이기 위한 무인화 시책이 실시되지 않고 있음.

- 일 본 : 엄격한 규제정책

  외국에서 합성세제와 관련한 규제내용을 지표수, 음용수 중의 계면활성제에 관한 규제, 환경보호 및 신규 화학물질에 관한 법률 및 규제, 사람의 안전보호를 목적으로 한 법률과 규제, 합성세제의 배합과 성능에 관한 표준규격 및 기타규제 등으로 나누어 살펴보면 표 4.11.3과 같다.

표 4.11.3. 외국의 합성세제 주요 규제내용
 

국 가

규제내용

미국

스위스

캐나다

유럽공동체(EC)

o 지표수, 음용수중의 계면활성제에 관한 규제

생분해성규제:4개 주연방 공중위생국, 안전음용수법, 환경보호청에 설정

- 규제농도

MBAS로 0.5㎎/l


각 주에 따라 차이가 있으나 대개 MBAS로 0.5㎎/l

73/404/EEC 지령으로 서로 규제

생분해도 80%

(OECD법, AFNOR법)

o 환경보호 및 신규화학물질에 관한 규제

유해물질규제법 ('76)

유해물질조합품에 대한 규제법('69)

환경보호법('88)

위험물질의 분류, 포장, 표시 등에 관한 기준('79)

o 사람의 안전보호를 목적으로한 규제

소비자용제품안전법('72)

연방위험물법('69)

독물방어포장법('70)

직업안전건강법('70)


소비자화학물짊 및 용기법, 식품 및 의약품법, 해충방방제품법

유럽공동체 위험물지령

o 합성세제의 배합과 성능에 관한 규격

몇몇 나라에서 표준규격은 있으나 거의 자율적인 규제이며, 법률에는 없다.

o 기타규칙

-인을 규제한 주에서는 인의 양을 표시

-살균성능을 가지는 제품은 함량표시

-포장용기는 자율규정


-성분표시 및 포장용기의 크기는 세제협회나 업계에서 자율규제

-포장용기에 대한 규제는 없으나 분말세제만의 내용량의 용기를 사용토록 규정


다. 합성세제의 성분 및 조성

  합성세제는 계면활성제, 빌더, 표백제 및 보조성분의 4가지 범주로 분류되어 각각의 성분들이 서로 보조작용을 하거나 다른 성분의 효과를 상승시키는 등 상호 독립적이면서 유기적 기능을 수행한다. 계면활성제의 구비조건은 다음과 같다.

 - 우수한 세정특성  

 - 취급의 편리성

 - 경제성

 - 원료의 수급용이성

 - 인체 안전성

 - 환경안전성

  최근에는 환경 및 안정성 측면의 조건에서 독성의 최소화, 우수한 피부적응성, 우수한 생분 해성, 낮은 어독성이 포함되고 있음

  계면활성제의 종류로는 음이온계면활성제, 양이온계면활성제, 비이온계면활성제 그리고 양성계면활성제 등이 있으며 표 4.11.4는 세제분야에 주로 사용되는 계면활성제을 나타낸 것이다.

표 4.11.4. 세제 분야에 사용되는 주요 계면활성제
 

분 류

명 칭

약 호

대표적용도

음이온

계면활성제

직쇄 알킬벤젠설폰산염

LAS

의류용
주방용
주거용
세정용

알파올레핀설폰산염

AOS

의류용
주방용

알킬황산에스테르염

AS

의류용
모발용

폴리옥시에칠렌 알킬에스테르황산염

AES

의류용
주방용

2급 알칸설폰산염

SAS

의류용
주방용

비누

Soap

의류용
주방용
화장비누

알파설포지방산에스테르염

MES

의류용
주방용
세정용

양이온

계면활성제

디알킬디메칠암모늄염

DADMAC

섬유유연제

이미다졸리움염

-

섬유유연제

알킬 디메칠벤질 암모늄염

-

섬유유연제
살균세정제


표 4.11.4 (계속)
 

분 류

명 칭

약 호

대표적용도

비이온

계면활성제

폴리옥시에칠렌알킬에테르

AE

의류용
주방용
주거용
세정용

알킬 디메칠 아민옥사이드

AO

주방용

지방산 알카놀아마이드

FAA

주방용
의류용
모발용

알킬폴리글루코사이드

APG

주방용
의류용

리옥시에칠렌알킬폴페닐에테르

APEO

의류용
세정용

양성

계면활성제

알킬 베테인

AB

주방용
의류용
모발용

알킬설포베테인

ASB

주방용
의류용
모발용


라. 수환경에 미치는 영향

(1) 세제의 부하원단위 및 오염부하량

  현재 사용되는 합성세제는 무인화, 농축화가 이루어지는 등 큰 변화를 거쳐 시판되어 사용되고 있는 일반 합성세제와 농축형 합성세제로 구분되며 오염부하원단위와 1회 세탁시의 부하량을 비교하면 표 4.11.5와 같다.

표 4.11.5. 세제의 부하원단위 및 오염부하량
 

세정제명

부하원단위

1회 세탁시 부하량

BOD 농도

(㎎/㎏)

COD 농도

(㎎/㎏)

질소농도

(㎎/㎏)

1회표준

사용량

BOD부하량

COD부하량

합성세제

132,000

48,000

330

40g

5.3g

1.92g

합성세제(농축형)

95,000

94,000

280

25g

2.4g

2.35g

(출처 : 松重一夫 등, 1990)

(2) 수환경에 미치는 영향

(가) 수생생물에 미치는 계면활성제의 독성

  수생생물에 미치는 계면활성제의 독성은 "4-10. 수질오염에 따른 어류피해" 중 '합성세제' 부분에서 설명되어 있으므로 본 절에서는 생략하였다.

(나) 식물에 미치는 영향

  표 4.11.6은 계면활성제의 식물에 대한 영향을 정리한 것이다. 수목과 야채, 화채류는 합성세제 혹은 ABS(LAS)에 대하여 비교적 강하고 10㎎/ℓ이상의 농도에서 토양재배로 영향이 나타나는 경우는 없으나 벼의 발아, 발근에는 100㎎/ℓ를 투여할 때 영향이 거의 보이지 않았지만, 장기간 연속적으로 접촉시키면 5㎎/ℓ정도에서 벼의 뿌리 중량, 줄기 등의 생육에 영향을 미치는 것으로 나타나고 있다.

표 4.11.6. 합성세제가 식물에 미치는 영향
 

종 류

공시험식물

영향농도(㎎/l)

참고문헌

LAS

벼(水耕)

7.5 : 생육(특히 뿌리)저해

吉野, 1972

LAS

벼(水耕)

10 : 수량반감

20 : 잎수의 반감

54 : 고사

管原等, 1991

LAS

벼(水耕)

10 : 잎수의 반감

10 : 수량반감

45 : 고사

합성세제

벼(水耕)

60∼70 : 고사

14∼18 : 수량반감

LAS, ABS

벼(砂耕)

50이상 : 생육저해

-

합성세제

벼(水耕)

0.5% 발아율

합성세제

벼(水耕)

벼(토양)

벼(토양)

17∼50 : 생육수량 저해

35 : 생육저해

40∼80 : 생육촉진작용

柳田등, 1971

LAS계

시판세제

오이, 벼

벼(砂耕)

벼(水耕)

20 : 뿌리중량저하, 생육저해

100(LAS로서) : 발아에 영향없음

LAS 3이상에서 뿌리 수, 뿌리중량,

줄기에 영향

LAS 10이상에서 생육저해

中村, 1977

ASME(MES)

양배추

5,000ppm을 10㎖씩 10일간 살포

→ 생장저해

AOCS, 1977

Polyoxyethylene alkylphenyl ether

양배추

5,000ppm을 10㎖씩 10일간 살포

→ 고사


(다) 상수처리에 미치는 영향

음이온 계면활성제의 농도가 높아지면 상수처리공정에 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.

 - 기포막에 계면활성제 성분 농축으로 산소전달계수 작아져 효율 저하

 - 응집과정에 계면활성제의 유화 분산작용으로 수중 플럭의 형성 방해

 - 침전과정에서 계면활성제의 농도가 0.5㎎/ℓ이상으로 점차 증가할수록 탁도 제거율 감소

 - 여과과정에서 filter clogging 등의 원인으로 수두손실을 증가시켜 여과지 폐쇄시간 단축

 - 합성세제의 킬레이트 특성에 의해 수처리 기계의 부식 초래

  이러한 문제점들은 처리효율의 저하, 운전 및 유지관리상의 발생으로 처리비용의 증가를 유발시킬 수도 있다.

(3) 국내 주요하천의 계면활성제 농도 분포

  표 4.11.7은 국내 주요하천의 음이온계면활성제의 연도별 비교이다. 1993년도의 하천에서 농도범위는 0∼0.2 ㎎/ℓ로 나타났으나, 향후 대도시 주변의 하천에서는 생활하수의 유입에 따라 농도가 증가할 것으로 판단된다.

표 4.11.7. 국내 주요하천의 음이온계면활성제의 연도별 비교
 

연도

주요하천

'89

'90

'91

'92

'93

소양댐

청평

충주댐 1

팔당댐 1

영등포

가양

공지천 1

복하천 1

경안천 1

중랑천 1

왕숙천 1

안동

물금

금호강 5

대청댐

공주 1

무주남대천

갑천 1

무심천 2

미호천 3

금강하구 1

광주 2

김제 1

삽교 1

-

0.000

0.018

0.000

0.456

0.979

0.145

0.230

0.063

1.701

1.309

0.000

0.010

0.057

0.010

0.052

0.013

0.019

1.674

0.363

-

0.085

-

0.031

0.013

0.019

0.032

0.000

0.091

0.128

0.150

0.030

0.112

0.433

0.185

0.000

0.009

0.109

0.028

0.091

0.012

0.036

0.728

0.485

-

0.138

0.021

0.056

0.000

0.000

0.009

0.000

0.059

0.055

0.000

0.099

0.061

1.414

0.611

0.000

0.030

0.149

0.000

0.064

0.000

0.000

0.192

0.146

0.022

0.032

0.117

0.009

0.000

0.000

0.015

0.058

0.058

0.077

0.168

0.029

0.049

0.348

0.240

0.000

0.069

0.111

0.000

0.056

0.000

0.000

0.353

0.309

0.001

0.028

0.129

0.062

0.000

0.000

0.023

0.000

0.012

0.138

0.114

0.060

0.058

0.099

0.193

0.000

0.166

0172

0.004

0.013

0.000

0.000

0.093

0.148

0.108

0.010

0.045

0.050


참고문헌

1. 아태환경연구원 (1994), 합성세제의 환경영향 및 안전성 평가를 위한 조사연구

2. 환경부 (1994), 환경연감

작성자 : 수질화학과 과장 이인선(공학박사)

이 자료는 국립환경연구원에서 발간한 환경자료집(1999년판)을 이용하여 만들었으므로 법령기준등은 현재와 차이나는 경우가 많이 있습니다.

 

일반적인 사항이 아닌 법령등은 홈페이지 법령란의 자료를 참고하시기 바랍니다.