TLV

왜 배우는가: TLV는 작업환경 중 유해물질 농도를 판정하는 기준으로, 작업환경측정 결과 평가와 노출기준 설정의 바탕이 된다. 연소가스 중 유해물질 관리를 묻는 문항에서 TWA·STEL·C의 구분과 혼합물 산출식을 함께 묻기 때문에 반복 출제된다.

출제 이력: 제103회 3교시 5번, 제99회 1교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

TLV는 대부분의 건강한 근로자가 반복 노출되어도 나쁜 영향을 받지 않는 공기 중 유해물질의 허용 농도 한계이다.

• TLV(허용한계농도)
• TWA(시간가중평균농도)
• STEL(단시간노출허용농도)
• C(최고허용한계농도)
• 노출기준
• 혼합물 노출기준 산출식
• 유해인자

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 TLV는 "하루 일하는 동안 공기 중 유해물질을 이 정도까지는 마셔도 괜찮다고 정한 농도"이다. 정식으로는 미국산업위생전문가협회(ACGIH)가 매년 발표하는 허용농도로, 거의 모든 건강한 근로자가 이 수준 이하에 반복 노출되어도 나쁜 영향이 없는 농도를 뜻한다. 국내에서는 「화학물질 및 물리적 인자의 노출기준」 고시가 이를 '노출기준'이라는 이름으로 받아들여 쓴다.

TLV 는 농도의 측정 방식에 따라 세 가지로 나뉜다. 첫째, TWA 는 1일 8시간 작업을 기준으로 한 시간가중평균이다. 둘째, STEL 은 15분간의 시간가중평균으로 짧은 시간에 높아지는 농도를 본다. 셋째, C 는 근로자가 잠시라도 노출되어서는 안 되는 최고 농도이다.

여기서 TWA는 평균이므로 짧은 시간 농도가 높아도 평균이 기준 이하이면 허용된다. 반면 C는 순간 농도를 기준으로 하므로 평균과 무관하게 넘으면 안 된다. 이 차이가 답안에서 가장 자주 요구되는 구분이다. 고시 원문도 STEL은 15분간의 시간가중평균노출값으로서 노출농도가 TWA를 초과하고 STEL 이하인 경우에 1회 노출 지속시간이 15분 미만, 1일 4회 이하, 각 노출의 간격 60분 이상이어야 한다고 제한한다.

TWA 계산식은 다음과 같다.

$TWA = \frac{C_1T_1 + C_2T_2 + \cdots + C_nT_n}{8}$

여기서 C_n은 유해인자의 측정치(ppm 또는 mg/㎥, 석면은 개/㎤), T_n은 그 농도에 노출된 발생시간(시간)이다. 8은 1일 기준 작업시간(시간)이다. 측정 대상이 시간 기준을 벗어나지 않도록 보통 8시간을 분모로 쓴다.

두 가지 이상 유해물질이 함께 있을 때는 혼재하는 물질 간 유해성이 인체의 서로 다른 부위에 작용한다는 증거가 없는 한 상가작용을 고려한 혼합물 식을 쓴다. 각 물질의 측정치를 노출기준으로 나눈 값의 합이 1을 넘지 않도록 하는 방식이다.

$\frac{C_1}{T_1} + \frac{C_2}{T_2} + \cdots + \frac{C_n}{T_n} \le 1$

여기서 C_n은 화학물질 각각의 측정치, T_n은 각 물질의 노출기준이다. 식이 1 이하여야 하며, 인체의 서로 다른 부위에 작용한다는 증거가 있으면 이 식 대신 각 물질이 노출기준을 넘는지만 본다.

3. 등장 배경과 필요성

산업현장에서는 여러 유해물질이 동시에 발생하는 경우가 많다. 연소가스나 용접 흄처럼 한 번에 여러 물질이 나오는 환경에서는 물질 하나씩의 기준만으로는 근로자 건강을 보호하기 어렵다. 그래서 농도 기준을 평균과 순간으로 나누고, 혼재하는 물질 간 유해성이 인체의 서로 다른 부위에 작용한다는 증거가 없는 경우 혼합물에 대한 가중 식으로 상가작용을 반영하도록 체계가 만들어졌다.

또한 근로자의 건강 보호와 작업환경 개선의 판단 기준이 필요하다. 노출기준은 작업환경측정 결과를 평가하는 기준과 작업환경 개선 기준으로 쓰인다. 다만 노출기준 이하라는 이유만으로 직업병을 부정하는 근거로 쓰면 안 된다는 단서가 고시에 함께 들어 있다.

국내 고시는 TLV 값을 그대로 가져오지 않고, ACGIH의 매년 채택 노출기준을 준용하도록 정한다. 따라서 수치의 출처는 ACGIH이지만 법적 효력은 고용노동부 고시에서 나온다.

4. 구성요소·원리·절차

TLV는 근로자가 매일 반복해 노출되어도 건강상 나쁜 영향이 없다고 보는 농도 기준이다. 이를 판정하려면 측정치를 시간 기준으로 환산하는 절차가 필요하다. 아래는 그 구성요소와 원리다.

표의 TWA는 측정치와 시간의 곱을 합산해 8시간으로 나누는 가중평균 개념이다. 노출기준은 평균 농도를 관리하면서 순간 최고치도 따로 제한하는 이중 구조다.

원리는 다음과 같다. 첫째, 노출기준은 1일 8시간 작업을 기준으로 한 평균이므로 짧은 고농도 노출이 평균에 묻히지 않도록 STEL과 C를 둔다. 둘째, 노출이 짧은 시간에 집중되면 15분 평균인 STEL로 제한한다. 셋째, 순간적으로도 넘지 않아야 하는 물질은 C로 제한한다.

절차는 다음과 같다.

• 유해인자의 측정치(ppm 또는 mg/㎥)와 발생시간을 측정한다.
• 측정치에 발생시간을 곱하고 8시간으로 나누어 TWA를 구한다.
• TWA가 노출기준 이하인지 확인한다.
• 단시간 노출이 있으면 15분 평균으로 STEL을 확인한다.
• 순간 최고농도가 C 기준을 넘지 않는지 확인한다.
• 혼합물이면 인체의 서로 다른 부위에 작용한다는 증거가 없는 경우 혼합물 산출식으로 합계를 구하여 1 이하인지 확인하고, 증거가 있으면 어느 한 물질이라도 노출기준을 넘는지 확인한다.

계산 원리를 식으로 보이면 다음과 같다. 측정치 C_n(ppm 또는 mg/㎥), 발생시간 T_n(시간)일 때 TWA는 \text{TWA} = \frac{C_1T_1 + C_2T_2 + \cdots + C_nT_n}{8} 이다. 혼재 물질 간 유해성이 인체의 서로 다른 부위에 작용한다는 증거가 없는 경우 혼합물은 \frac{C_1}{T_1} + \frac{C_2}{T_2} + \cdots + \frac{C_n}{T_n} \le 1 로 본다(여기서 T_n은 각 물질의 노출기준).

TWA는 측정치와 발생시간의 곱을 8시간으로 나눈 가중평균이다

5. 관련 법령·기준·표준

「화학물질 및 물리적 인자의 노출기준」(고용노동부 고시)이 국내 노출기준의 근거다. 제2조는 노출기준을 TWA, STEL, C로 표시한다고 정의한다. 제6조는 2종 이상 혼재 시 혼재 물질 간 유해성이 인체의 서로 다른 부위에 작용한다는 증거가 없는 한 혼합물 산출식으로 노출기준을 산출하고 값이 1을 넘지 않도록 하며, 증거가 있으면 어느 한 물질이라도 노출기준을 넘는 경우 초과로 본다. 제11조는 가스·증기는 ppm, 분진·미스트는 mg/㎥를 표시단위로 쓴다.

표 아래 설명: STEL과 C는 TWA와 별도로 적용된다. 혼합물은 인체의 서로 다른 부위에 작용한다는 증거가 없는 한 물질별 측정치를 노출기준으로 나눈 값의 합으로 판정하며, 증거가 있으면 어느 한 물질이라도 노출기준을 넘는 경우 초과로 본다.

노출기준은 제3조에 따라 대기오염 평가 지표나 직업병 진단 반증자료로 쓸 수 없다. 제4조는 국내에 기준이 없는 물질에 ACGIH의 TLVs를 준용한다고 정한다.

TLV 개념은 ACGIH가 매년 발표한다

6. 유형과 비교

TLV는 노출 시간 기준에 따라 세 가지로 나뉜다. 각 유형은 측정 시간, 판정 방법, 초과 시 허용 범위가 다르므로 답안에서 함께 비교해야 한다. 아래 표는 기준 간 차이를 정리한 것이다.