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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
QSPR을 이용한 유기화합물의 인화점/끓는점 예측 및 GHS 분류 적용
- 연구책임자
- 홍문기외 2명
- 수 행 연 도
- 2016년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- ,1. 연구 필요성 및 목적 유럽 REACH 제도에서는 인체독성, 환경독성, 물리화학적 특성에 대하여 직접적인 실험 방법을 대체하기 위하여 QSAR(Quantitative Structure-Activity Relationship, 이하 ‘QSAR')(QSPR(Quantitive Structure-Property Relationship, 이하 'QSPR')) 모델에 의한 결과값을 활용할 수 있도록 Regulation (EC) No 1907/2006 Annex 11에서 정하고 있다. 국내에서도 화학물질 등록 및 평가 등에 관한 법률 (이하 ‘화평법’) 제14조(화학물질의 등록신청시 제출자료) 및 동법 시행령 제13조제3호에 따라 일부 화학물질에 대한 시험자료의 경우에는 QSAR(또는 QSPR)을 통해 얻은 결과를 시험결과를 대체하여 제출할 수 있도록 규정하고 있다. 유기화합물의 인화점 및 끓는점에 대한 정보는 화재와 폭발 등의 예방을 위하여 매우 중요한 정보이나, 국내에서 유통되는 유기화합물의 상당수가 인화점 및 끓는점에 대한 시험자료가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 공단 화학물질정보 홈페이지(msds.kosha.or.kr)에서 제공하고 있는 화학물질 중 인화점 및 끓는점 시험자료가 확인되는 유기화합물을 이용하여 QSPR을 이용한 모델링을 실시하여 시험자료가 확보되지 않은 유기화합물에 대한 인화점 및 끓는점 예측값 제시 및 GHS 분류에 적용하는 방안을 모색하고자 하였다. 2. 연구내용 및 방법 1) 인화점 및 끓는점 예측을 위한 대상 화학물질의 선정 안전보건공단에서 물질안전보건자료를 제공하는 18,587종의 화학물질 중에서 인화점 시험자료가 확보된 유기화합물 586종과 끓는점 시험자료가 확보된 1,332종의 유기화합물을 선정하였다. 2) 인화점 및 끓는점 예측을 위한 QSPR 모델링 대상 화학물질의 구조식 정보를 PreADMET 프로그램에 입력하여 인화점 및 끓는점 예측에 필요한 각각의 표현자(descriptor)를 계산하였고, 인화점 및 끓는점 시험자료를 Rapid miner 프로그램을 적용하여 예측 모델을 구현하였다. 3) 인화점 및 끓는점 예측 인화점 및 끓는점 시험자료가 확보되지 않은 화학물질을 대상으로 QSPR 모델을 이용하여 인화점 및 끓는점 예측값을 제시하고, 이를 이용하여 고용노동부고시 제2016-19호에 따른 인화성액체 분류에 적용하였다. 3. 연구 결과 1) 인화점 및 끓는점 예측 모델링을 위하여 MLR(Multiple Linear Regression, 이하 ‘MLR') 방법을 적용하였고, 모델에 사용되는 표현자의 수는 인화점은 표현자 17개를 사용한 모델을, 끓는점은 표현자 18개를 사용한 모델을 최적의 모델로 평가하였다. 2) 최적의 모델로 평가된 모델의 인화점 및 끓는점 예측 모델의 신뢰성을 검증하기 위한 내부검증으로 bootstrap validation 방법을 적용한 결과 인화점 예측 모델은 Q2 = 0.78, RMSE = 29.42로 확인되었고, 끓는점 예측 모델은 Q2 = 0.68, RMSE = 36.45로 확인되었다. 3) 인화점 및 끓는점 각각의 모델에 대하여 test set을 이용한 외부 검증결과는 인화점 예측 모델은 R2 = 0.82, RMSE = 23.39로 확인되었고, 끓는 점 예측 모델은 R2 = 0.61, RMSE = 40.51로 확인되어, 인화점 예측 모델에 의한 예측값은 신뢰도가 높을 것으로 예상되나, 끓는점 예측 모델에 의한 예측값은 다소 신뢰도가 낮을 것으로 예상되었다. 4) 제시된 인화점 및 끓는점 각각의 모델을 이용하여 물질안전보건자료를 제공하는 유기화합물 중 인화점 및 끓는점 시험자료가 확인되지 않은 유기화합물에 대하여 예측값을 제시하고, 그 결과를 이용하여 고용노동부 고시 제2016-19에 따른 인화성액체 분류를 실시하였다. 4. 활용방안 및 기대성과 안전보건공단에서 물질안전보건자료를 제공하고 있는 유기화합물 중 인화점 및 끓는점 시험자료가 확보되지 않은 일부 유기화합물에 대하여 본 연구를 통해 구현된 예측 모델을 이용하여 각각의 예측값 제시를 통해, 인화성액체 분류에의 적용 방안을 모색할 수 있다. 또한 인화점이 낮게 예측되었거나 인화성액체로 분류되는 유기화합물에 대해서는 시험 필요 물질로 제안하여 시험값을 구하는 데 시험의 우선 순위 선정의 근거 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 5. 중심어 QSPR(QSAR), 인화점, 끓는점, MSDS, 시험값, 예측값 6. 연락처 ▶ 연구책임자：화학물질독성연구실 홍문기 차장 ▶ 연구원 담당자：산업안전보건연구원 화학물질독성연구실 홍문기 차장
문의처
- 연구기획부
- 제유리
- 052-703-0814
