서 언
우리나라는 1970년대에 쌀 부족을 해결하기 위해서 단위 면 적당 생산량을 높이고자 다양한 품종의 쌀을 육종 보급하여 녹 색혁명 시대를 열었고, 쌀 자급률 100%에 도달하게 되었다. 그러나 1990년대 이후 산업화에 따라 생활환경이 급속하게 변 화하면서 식생활도 동물성 식품 위주로 바뀌어 쌀 소비량이 감 소하기 시작하였다(Oh et al., 2016). 지난 WTO 협상에서 관 세화 유예조치를 받아왔던 한국 쌀 시장은 2015년부터 관세화 를 이행하게 되었다. 최근 우리나라에는 쌀이 최소시장접근 (minimum market access; MMA) 방식으로 연간 409천 톤이 의무 수입되어 총 소비량의 10% 수준에 도달하였고, 국내외 가격차에 따른 추가 수입도 외교정책으로 잘 방어해야 하는 실 정이다. 쌀 공급이 수요를 초과해 재고가 늘어나게 되면서 사 회적 부담을 경감할 방안이 필요하게 되었다(Park & Lim, 2015). 또한 국내 쌀 수급동향은 벼의 재배면적 감소에도 불구 하고 지속적인 소비 감소와 최소시장접근(MMA) 방식의 수입 물량으로 공급과잉 구조가 될 것으로 전망된다. 이와 같이 공 급 과잉상태인 쌀의 소비확대와 쌀 직불제 도입 등 쌀 생산량 관리를 위해 다각적인 노력을 기울여 왔으며, 국내 쌀 소비 확대의 한 방안으로 국외 수출시장을 개척하여 새로운 활로를 여는 것이다.
우리나라 쌀의 가격 경쟁력은 낮지만 고품질 쌀을 수출할 경우 시장 경쟁력이 있기 때문에 한국농수산식품유통공사(aT 센터)와 수출업체들의 의욕적인 확대 노력으로 2007년 처음으 로 수출을 시작하였다. 그 후 40여 개국으로 수출시장을 넓혀 가고 있지만 최근 수출량이 감소하는 추세이다(Park et al., 2014). 2016년 중국에 쌀 수출길이 열리면서 농산물 수출 확 대에 새로운 활력을 기대하고 있지만 고품질 쌀 생산, 가공과 더불어 안전성 확보는 쌀 수출의 필수 요건이 되었다. 수출 쌀은 국내기준 뿐만 아니라 수입국의 식품기준에 적합한 쌀 생산이 최대 관건으로 농약, 중금속 등 오염물질의 잔류문제 를 해결하여야만 통관규제 등 무역장애 요인이 해소되고 우리 나라 쌀의 수출확대 및 국제경쟁력을 강화할 수 있다.
중국은 1995년에 食品衛生法을 제정하여 농식품의 안전성 을 관리해 왔지만 2000년대 들어 발생한 멜라민 사건 등 일 련의 식품안전사고는 소비자들의 경각심을 크게 고취하는 계 기가 되었다. 중국 정부도 반복적으로 발생하는 식품안전 사 고를 예방하고 식품안전 관리 및 감독 책임을 명확히 하는 한 편 사고 발생 시 신속하게 대처할 수 있는 식품안전관리 체계 구축의 필요성을 각인하는 계기가 되었다(KREI report, 2012). 특히 2001년 WTO 가입 이후 농식품의 수출 확대를 모색하 고 있는 상황에서 전 세계를 공포에 빠뜨린 2008년 멜라민 파동이 발생하자 중국은 식품위생법을 전면 개편하여 食品安 全法(2009.6.1 시행)을 제정하였고, 우리나라의 보건복지부에 해당하는 위생부(衛生部)를 식품관련 업무의 종합 및 조정 책 임 부처로 명시하였다(KREI report, 2012).
따라서 본 연구는 중국의 쌀 안전기준에 맞는 쌀 생산을 위 하여 중국 수출용 쌀 계약재배 생산단지의 농업인들을 위한 기술 지원 기초자료로 활용하고, 소비자들에게 우리나라 쌀의 안전성을 널리 알리고자 수행하였다. 본 논문에서는 6개 시군 농업기술센터와 미곡종합처리장(RPC)의 추천을 받아 중국 수 출용 쌀 계약재배 농가의 논토양, 농업용수 및 생산된 쌀에 대한 중금속 함량을 조사하고 안전성 결과를 보고하는 바이다.
재료 및 방법
1.시료 채취 및 조제
(1)토양 시료
중국 수출용 쌀 계약재배 생산단지인 6개 시군의 농업기술 센터와 미곡종합처리장(RPC)의 추천을 받아 토양시료를 표1 과 같이 지역당 3~4 농가씩 총 20 농가에서 GAP 인증기준 에 준하여 채취하였다(Table 1). 분석용 토양 시료는 표토층 1~2 cm를 걷어 내고 토양 채취용 오거(auger)를 이용하여 20 cm 깊이로 한 포장 당 10여 군데에서 채취한 토양 1~2 kg을 혼합하여 복합시료로 만들었다. 일부 포장은 담수 또는 경운 으로 토양 채취가 어려워 인접한 논에서 채취하였다. 분석시 료의 조제는 토양 및 식물체 분석법(농업과학기술원, 2000)과 토양오염공정시험법(환경부, 2011)에 준하여 실시하였다. 채취 된 토양시료는 음건시킨 후 막자와 유발을 이용해 뭉쳐진 부 분을 분리시킨 다음 10 mesh (<2 mm)로 체질한 후 축분법 을 이용하여 4분의 1을 취한 시료를 소량정밀분쇄기(Micro Hammer-Cutter Mill, Culatti AG Co. Swiss)를 이용하여 곱 게 분쇄하였고, 다시 200 mesh (<0.074 mm) 입도로 체질하 여 분석시료로 사용하였다.
(2)농업용수 시료
논에서 재배된 쌀 중 비소 오염은 주로 농업용수의 오염에 의해 발생한다는 연구 결과(Sahoo & Kim, 2013)가 있어 수 출용 쌀 생산단지에서 실제로 사용하는 농업용수를 채취하여 비소 농도를 분석하고자 하였다. 농업용수는 벼 재배기간 중 물을 가장 많이 흡수하는 시기인 7~8월에 토양 시료를 채취 한 동일한 농가 포장에서 실제 사용 중인 하천수, 호소수, 지 하수 등 채취하였다. 농업용수 중 호소수, 하천수 등 같은 유 역의 물을 사용하는 경우에는 중복되어 분석을 생략하였다. 채 취한 농업용수 시료는 진한 질산(c-HNO3)을 리터당 2 mL 수 준으로 처리하여 안정화 시킨 후 4°C에서 보관하면서 중금속 분석용 시료로 사용하였다.
(3)쌀 시료
토양 및 농업용수 채취 필지에서 생산된 벼 시료를 농촌진 흥청에서 발행한 농업과학기술 연구조사분석기준(농촌진흥청, 2012)의 시료채취 기준에 준하여 40~50 포기씩 수확하여 음 건하였다. 건조 후 탈곡한 벼는 현미기(SYTH88, Ssang-yong Instrument, Korea)를 이용하여 현미와 왕겨로 분리하였다. 분 리된 현미는 McGill miller (HT McGill Inc., USA)를 이용 하여 백미로 만들고, 다시 분쇄기(Cyclone Sample Mill, UDY Co. USA)를 이용하여 0.5 mm의 체를 통과한 분말로 만든 다음 산분해 후 중금속 분석을 수행하였다.
2.중금속 분석
(1)토양 중금속
논토양 시료 중 중금속 비소(As), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 구리 (Cu), 니켈(Ni), 납(Pb) 및 아연(Zn) 함량은 환경부 고시의 토양오 염공정시험기준(ES 07400.a)에 준하여 분석을 수행하였다. 먼저 조제한 분석용 토양 시료 3g을 분해용 튜브에 취하여 증류수 1mL, 65% 질산 7mL, 염산 21mL를 넣었다. 열판블록 분해장 치(Block Digest, Gerhardt, Germany)를 이용하여 2시간 동안 가 열 분해 후 2시간 동안 실온에서 냉각시켜 여과지(Whatman No.6)로 여과한 후 ICP-OES (GBC Integra XL, Australia)를 이 용하여 분석하였다. 비소의 경우 수소화물 생성장치(Hydride generator)를 부착하여 arsine (AsH3) 가스를 생성한 뒤 ICP-OES 에 도입하여 분석을 수행하였다. 다만 무기 수은은 미국 EPA method 7473을 만족시키는 자동수은분석기(Direct Mercury Analyzer, DMA80, Milestone, Italy)를 이용하여 분석하였다.
(2)토양 6가 크롬
논토양 시료 중 6가 크롬(Cr6+) 함량은 환경부 고시의 토양 오염공정시험기준(ES 07408.2)에 준하여 분석을 수행하였다. 토양시료 2.5 g을 취하여 250 mL 분해 플라스크에 넣고 미리 온도를 90°C~95°C로 맞추어 놓은 분해용액 50 mL를 넣었다. 분해용액은 수산화나트륨(NaOH) 20.0g과 탄산나트륨(Na2CO3) 30.0 g을 정제수로 녹여 1 L로 제조 후 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 용기에 담아 20°C~25°C에 보관하였다. 분해용액은 매월 조제하였으며 pH 11.5 이상을 만족하지 못하면 폐기하였다. 여기에 염화마그네슘(무수) 0.4 g과 인산완충용액(0.1 M) 0.5 mL를 함께 넣고 시계접시로 분해 플라스크를 덮고 5 분간 교 반하여 시료와 분해용액이 잘 혼합되도록 하였다. 시료용액을 0.45 μm 막여과지로 여과하여 여과용액을 100 mL 비커에 옮 긴 후 질산(5 M)으로 여과용액의 pH를 7.5±0.5로 맞추고 pH 교정이 끝나면 여과용액을 100 mL 용량플라스크에 옮기고 정 제수로 표선을 맞춘 후 검액으로 사용하였다. 전처리가 끝난 시료는 이온크로마토그라피(930 Compact IC Flex, Metrohm, Switzerland)를 이용하여 분석하였다.
(3)농업용수 비소
농업용수 중 총 비소(As)의 분석은 환경부 고시의 수질오염 공정시험법(ES 04406.0)에 준하여 분석을 수행하였다. 먼저 채 취한 농업용수 20 mL를 250 mL 켈달(Kjeldahl) 비이커에 넣고 진한 HNO3 20 mL를 가하여 하룻밤 방치 후 전열판에 놓고 서서히 온도를 높여 250°C에서 2시간 가열 후 냉각시켜 여과지(Whatman No.6)로 여과하였다. 분석용 시료는 수소화 물 생성장치(Hydride generator)에서 생성된 arsine (AsH3) 가 스를 ICP-OES (GBC Integra XL, Australia)에 도입하여 분 석을 수행하였다.
(4)쌀 중금속
쌀은 분쇄한 시료 0.25 g을 마이크로웨이브 (Mars5, CEM, USA) 분해 용기(EasyPrep Plus vessel)에 넣고 진한 질산 (HNO3) 9mL와 과산화수소(H2O2) 1mL을 첨가한 뒤 분해 용 기를 후드 안에서 1일간 정치시켜 발생하는 가스를 제거하였 다. 가스가 충분히 제거된 후 분해 용기의 마개와 밸브를 결합 하여 마이크로웨이브 회전판에 장치시키고 온도와 압력을 표 2 와 같이 설정한 뒤 분해를 하였다(Table 2). 휘발성 중금속들의 회수율을 높이기 위해 분해가 끝난 용기는 상온으로 식힌 뒤 바로 밸브를 열지 않고 -20°C에서 1시간 얼려 녹스(NOx) 가스 속에 있는 성분을 분해액 속으로 침강시켰다. 그리고 분해액의 산농도를 낮추기 위하여 MicroVap(Mars5, CEM, USA) 장치 를 이용하여 분해액을 1 mL 이하로 농축하고 탈이온수를 이용 하여 25~50mL로 희석한 뒤 ICP-MS (7700 Series, Agilent Technologies, USA)를 이용하여 분석을 하였다.
비소의 경우 수소화물 생성장치를 부착하여 arsine (AsH3) 가스를 생성한 뒤 ICP-MS에 도입하여 분석을 수행하였다. 다 만 무기 수은은 미국 EPA method 7473을 만족시키는 자동 수은분석기(Direct Mercury Analyzer, DMA80, Milestone, Italy)를 이용하여 분석하였다.
결과 및 고찰
중국 수출용 쌀 계약재배 생산단지인 6개 시군의 농업기술 센터와 미곡종합처리장(RPC)의 추천을 받아 총 20 농가의 논 토양, 실제로 이용한 관개용수 및 생산된 쌀을 GAP 인증기준 에 준하여 채취하여 각 시료에 있는 중금속을 분석한 결과는 다음과 같았다.
(1)토양
중국 수출용 쌀 생산단지 논토양의 총비소(As)는 2.9~18.2 mg/kg 범위로 검출되어 우리나라의 환경오염 우려수준인 25 mg/kg 이하였다. 카드뮴(Cd)은 모든 토양 시료에서 정량한계 수준인 0.006 mg/kg 이하의 결과를 보였으며, 구리(Cu)는 충 남 서천지역에서 최고 25.6 mg/kg이 검출되었으나 토양오염 우려기준 250 mg/kg의 약 1/10수준으로 안전하였다. 기타 니 켈(Ni), 납(Pb), 아연(Zn), 6가크롬(Cr6+) 등 분석대상 중금속 8종의 함량이 우리나라 토양오염 우려기준 보다 크게 낮게 검 출되어 안전한 수준임이 확인되었다(Fig. 1).
(2)농업용수
중국 수출용 쌀 생산단지에서는 지하수, 하천수 또는 저 수지 물을 농업용수로 사용하고 있었다. 일반적으로 쌀의 비 소(As) 오염은 주로 농업용수에 의해 발생한다고 알려져 있 다(Sahoo & Kim, 2013). 채취한 농업용수 중 비소(As)의 잔류량은 하천수에서 최고 24.3 ug/L으로 상대적으로 많은 양이 검출되었으며 지하수는 대부분 1~2 ug/L 수준으로 낮 게 검출되었다. 경기도 이천지역의 지하수 1점에서 12.68 ug/L로 상대적으로 높은 수치를 보였으나 농업용수의 수질 기준 0.05 mg/kg의 약 1/4 수준으로 안전하였다. 백미 중 비소의 잔류량이 관개수의 영향을 받는지 검토하고자 농업 용수 중 비소 농도와 백미 중 비소 농도의 상관성을 검토 한 결과 총비소(As)의 잔류량이 다른 시료와 비슷한 수준으 로 검출되어 통계적 유의성을 확인 할 수 없었으며 자료는 제시하지 않았다.Fig. 2
(3)쌀
중국 수출용 쌀 생산단지에서 채취한 쌀(백미) 중금속의 함 량을 분석한 결과 수은(Hg)과 크롬(Cr)은 정량한계 이하로 검 출되지 않았다. 카드뮴(Cd)은 0.004~0.068 mg/kg이 검출되었 으며 한국과 중국의 잔류허용기준인 0.2 mg/kg 이하로 안전하 였다. 백미 중 납(Pb)은 0.002~0.136 mg/kg 범위로 검출되어 우리나라의 허용기준 0.2 mg/kg 이하였다. 중국은 현미 기준 을 적용하는데 현미를 분석한 결과에서도 기준치 0.2 mg/kg 이하로 안전하였으며 자료 제시는 생략하였다.Fig. 3
우리나라의 식품의 기준 및 규격(식품의약품안전처 고시 제 2016-154호)에 의하면 쌀 중 총비소(유기 +무기)가 0.2 mg/kg 초과 검출 시에만 무기비소(3가 비소, 5가 비소)로 시험하여 기준을 적용토록 되어 있다. 청주에서 채취한 시료 1개에서 총 비소 함량이 0.23 mg/kg 으로 기준치 0.2 mg/kg를 초과하여 무기비소와 유기비소를 분리하여 분석한 결과 As3+이 0.06 mg/kg가 검출되었고, As5+은 검출되지 않아 최종적으로 무기 비소 기준을 초과하지 않는 것으로 확인되었다. 전반적으로 중 국 수출용 쌀 중 비소 등 5종의 중금속 잔류량은 한국과 중 국의 잔류허용기준의 1/10~1/20 수준으로 매우 안전한 것으로 확인되었다.
(4)중국 식품안전법에 나타난 쌀 안전관리 기준
중국 정부는 식품안전법에 근거 한 새로운 (GB2762-2012, 2013.6.1.)를 마련하여 식품중 오염물질 제한량 (잔류허용기준, MRL)을 설정하였고, 쌀에 있어서 우리나라와 같이 비소(As) 0.2 mg/kg, 납(Pb) 0.2 mg/kg, 카드뮴(Cd) 0.2 mg/kg의 기준을 각각 설정하였고, 수은(Hg) 0.02 mg/kg, 크롬(Cr) 1.0 mg/kg 및 심지어 희토류 총량 2.0 mg/kg의 기 준을 설정하고 있다(Table 3).
적 요
2016년에 대중국 쌀 수출길이 열리면서 낮은 인지도 및 고 가격 대비 차별성을 극복하기 위해서 고품질 쌀 생산 및 가공 기술과 더불어 안전성 확보는 필수요소가 되었다. 중국의 식 품안전법에 근거로 한 새로운 (GB2762- 2012, 2013.6.1.)에 규정된 중금속 안전관리 기준에 맞는 쌀 생산을 위하여 6개 시군(철원, 이천, 청주, 서천, 군산, 해남)의 중국 수출용 쌀 생산단지에서 농경지 토양, 농업용수 및 생산 된 쌀을 채취하여 중금속을 분석하였다. 수출용 쌀 생산단지 토양의 비소 함량은 2.9~18.2 mg/kg 범위로 검출되어 환경오 염 우려수준인 25 mg/kg 이하였으며, 카드뮴은 모든 시료에서 정량한계수준인 0.006 mg/kg 이하로 검출되지 않았다. 구리는 충남 서천 지역에서 최고 25.6 mg/kg이 검출되었으나 토양오 염 우려기준 250 mg/kg의 약 1/10수준으로 안전하였다. 그리 고 니켈, 납, 아연, 6가크롬 등 분석한 8종의 중금속이 토양오 염우려기준 보다 낮게 검출되어 안전한 수준임이 확인되었 다. 농업용수 중 비소의 잔류량은 하천수에서 최고 24.3 μg/L 으로 상대적으로 많은 양이 검출되었으나, 지하수는 대부분 1~2 μg/L 수준으로 검출되어 농업용수의 수질기준(0.05 mg/ kg)을 초과하지 않았다. 백미와 현미에 대하여 중금속 5종을 분석한 결과 수은과 크롬은 정량한계 미만이었으며, 카드뮴은 0.004~0.068 mg/kg이 검출되어 한국과 중국의 잔류허용기준인 0.2 mg/kg 이하였다. 또한 백미 중 납은 0.002~0.136 mg/kg 범위로 우리나라의 백미 기준 0.2 mg/kg, 중국 현미 기준 0.2 mg/kg 이하로 안전하였다. 전반적으로 쌀 중 비소 등 5종의 중금속 잔류량은 한국과 중국의 잔류허용기준의 1/10~1/20 수 준으로 안전하였다.