1.서 론

로켓모타에서 발생하는 연소 생성물이 인체에 미치는 영향에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다[3-9]. 국방 부는 공군 제 5전술공수비행단 실내사격장 관리요원 혈 액에서 기준치 이상의 납이 발견됐다는 지적이 제기됨에 따라 국방부가 208명의 실내사격장 관리요원에 대한 건 강검진을 실시하였다. 실시결과, 즉시 진료가 필요한 직 업병 소견자는 없었으나 47개 실내사격장 가운데 35개 사격장에서 납농도 기준치가 초과됐으며, 건강검진 시 납 성분이 검출된 장병에 대해 순환보직 및 관리를 하기로 하고, 사격장 환경 개선을 시행하기로 했다[3]. 이에, 국 방부는 1단계로 기존 실내사격장에 대해 2014년도 전반 기까지 철판피탄지, 집진기, 환기시설을 개선하고, 2단계 로 시설설계표준안을 정립해 2015년도 하반기부터 신축 하는 실내사격장에 적용한다고 한다[3]. 따라서 본 연구 는 체계개발 과정에서 인체 안전성 평가를 수행하여 유해 물질에 대한 검증 차원의 연구를 수행하게 되었다 [10-12]. 미국에서는 유도무기를 개발하면서 로켓 추진제 연소 생성물의 시료채취법과 분석방법연구, 화합물의 분 석과 컴퓨터 모델링, 에어로졸과 납에 대한 영향, Javelin 의 연소 생성물 노출 유해성 평가 연구 등의 로켓모타 연구가 이루어진 바 있다[13-16]. 본 연구에서는 로켓모 타에서 발생하는 연소 생성물의 인체 위해요소를 분석함 으로써 인체에 미치는 영향을 연구하였다. 또한, 로켓모 타 연구사례를 바탕으로 로켓모터에서 발생하는 연소 생 성물의 화학적 성분을 분석하였다[5, 6]. 연구의 흐름도 는 다음의 <Figure 1>에서와 같다.

연소 생성물을 포집하여 GC(Gas Chromatography) 분석 과 FTIR(Fourier Transform InfraRed) 분석을 수행하였다. 문헌연구를 통하여 기존의 유사 체계에서 수행하였던 연 소 생성물의 분석방식과 동일한 방법과 절차로 연구를 수 행하였다[7-14]. 한국표준과학연구원에서 연소 생성물의 화학적 분석결과를 검증 및 확인하기 위해서 화학적 성분 분석을 함께 수행하였다.

2.실험설계 및 분석방법

가스시료의 채취는 2013년 11월 26일에 국방과학연구 소시험장에서 실시하였다. 가스 분석용 시료는 흡입 펌프 를 이용하여 플라스틱 백에 포집하는 방법을 사용하였으며, 실내 발사장의 부사수 위치 및 후방 3m 지점 부근의 1m 높이 위치를 선정하여 시료를 <Figure 2>와 같이 채취하 여 분석하였다.

시료채취를 위해서 주입장치에 연결하여 100 mL/min 유속으로 흘려서 주입하였다. 가스 채취는 유도탄 사출 전과 사출 시에 각각 실시하였다. 시료를 채취하는 과정 에서의 오염을 방지하기 위하여 Oilless Diaphragm Pump 를 사용하였으며, 연동한 플라스틱 백(테프론 재질, 상품 명 : Tedlar Bag)에 채취한 가스 시료를 GC(Gas Chromatography) 로 분석하였다[17, 18]. 유도탄 사출 시 반복적 으로 <Figure 3>과 같이 가스채취를 수행하였다.

유도탄 사출전과 사출 시의 가스 시료를 채취하여 가 스 성분을 분석하였다. 각각의 검출된 가스 성분의 분석 프로토콜은 다음과 같이 수행하였다.

일산화탄소(CO)와 메탄(CH₄) 가스 분석에 사용된 장비 는 Agilent사의 HP6890 GC-FID/Methanator(불꽃이온화 검출기)이며, 분리 컬럼은 Molecular Sieve 5A, 3m, 1/8, 80∼120Mesh를 사용하였고, Ni 촉매온도는 370℃, 오븐 온도는 80℃이었으며, Carrier Gas는 N₂ 70 mL/min, 그리 고 Sample Loop는 2mL로 하였다.

메탄(CH₄)과 이산화탄소(CO₂) 분석에는 Agilent사의 HP- 6890 GC-FID/Methanator(불꽃이온화검출기)를 사용하였 으며, 분리 컬럼은 PP-Q 80/100(Packed Type, 12 ft)을 사용 하였고, Ni 촉매온도는 370℃, 오븐 온도는 35℃, Carrier Gas는 N₂ 40psi, Sample Loop는 2.0mL, FID의 온도는 250℃ 로 설정하였다.

암모니아(NH₃), 사이안화수소(HCN), 산화질소(NO) 분석 에 사용한 장비는 Bruker사의 IFS 120HR FT-IR(Fourier Transform Infrared)이다. 측정조건은 Resolution을 2cm^-1, Aperture는 4mm, Scan 횟수는 64회, Cell Length는 40m, 그리고 Cell Pressure는 1 bar로 설정하였다. NH₃는 900∼ 1250cm^-1, HCN은 1,300∼1,500cm^-1, NO는 1,550∼1,650cm^-1 파장에서 분석을 수행하였다.

3.유도탄 사출시 연소 생성물의 분석결과

유도탄 사출전과 사출 시의 가스 시료를 채취하여 가 스 성분을 분석하였다. 각각의 검출된 가스 성분의 결과 는 <Table 1>과 같다. 유도탄 사출전과 사출 시의 가스시료를 채취하여 분석한 결과의 상대 T검정 결과 유의한 차이가 없었다(t = -1.630, p = 0.164).

3.1.일산화탄소(CO)와 메탄(CH4) 분석결과

유도탄 사출시 연소 생성물인 가스 분석을 수행 하였다. 연소 생성물인 가스에 포함된 일산화탄소(CO : Carbon monoxide)와 메탄(CH₄ : Methane)가스를 GC 분석 하였다. 일산화탄소와 메탄의 분석결과는 다음의 <Figure 4>와 같다. 일산화탄소는 15.00±2.40ppm이며, 메탄은 1.18±0.01 ppm으로 나타났다.

3.2.메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2) 분석

유도탄 사출시 연소 생성물인 가스 분석을 수행하였다. 연소 생성물인 가스에 포함된 메탄(CH₄ : Methane)과 이 산화탄소가스(CO₂ : Carbon dioxide)를 GC 분석 하였다. <Figure 5>에는 메탄과 이산화탄소 분석결과를 도시한 결과 이다. 메탄은 1.18±0.01ppm이고, 이산화탄소는 1,100±46.67 ppm으로 나타났다.

3.3.암모니아(NH3), 사이안화수소(HCN)와 산화질소 (NO) 분석

유도탄 사출시 연소 생성물인 가스 분석을 수행하였다. 연소 생성물인 가스에 포함된 암모니아(NH₃ : Ammonia), 사이안화수소(HCN : Hydrogen Cyanide), 산화질소(NO : Nitrous Oxide)를 GC 분석 하였다. <Figure 6a>에는 시료 가스 를, <Figure 6b>에는 표준가스의 스펙트럼을 도시하였다.

4.결 론

유도탄 사출전과 사출 시의 가스 시료를 채취하여 가 스 성분을 분석하였다. 각각의 검출된 가스 성분의 결과 는 <Table 2>에 정리하였으며, 미국 NIOSH(National Institute for Occupational Safety and Health) 8시간 가중평균치 (8h Time Weighted Average Value)와 한국 KOSHA(Korea Occupational Safety and Health Agency)의 기준치를 함께 도시하였다[7, 11, 19-23]. 분석결과 노출기준에 적합한 것으로 나타났다.

유도탄 사출시에 따른 연소 생성물을 분석하였다. 분석 결과를 살펴보면, 연소 생성물인 가스는 한국 KOSHA와 미국 NIOSH의 노출 규정값에 CO는 0.42%, CO₂는 0.22% 로 노출 기준치보다 매우 낮은 수치를 보였다. 또한, NH₃, HCN, NO는 검출되지 않았다. 본 측정결과는 유도탄의 추진제에서 발생한 유해가스가 미국 NIOSH의 노출기준 과 한국 KOSHA의 기준치 모두에 합격하는 결과를 보였다. 따라서 로켓모타에서 발생하는 연소 생성물이 인체에 미 치는 유해한 영향은 없을 것으로 판단되며, 유도탄 사출 시 안전하다고 평가할 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구 결과는 실내사격장을 관리하는 요원들에게 환경안전의 개 선지점을 선정함에 있어 개선해야 할 환경안전요소로 철 판피탄지, 집진기, 환기통로의 시설물 개선에 주력해야 한 다는 시사점을 보여준다. 또한, 실내사격장 중점관리 대 상을 표적지 중심으로 효율적인 관리체계 구축을 수행하 는 것이 필요할 것으로 판단된다.