개요

수은의 물리적 성질은 은백색을 띠며, 어는점이 -38.83℃이고, 끓는점은 356.73℃로, 액체로 존재하는 온도범위가 가장 좁은 금속 중의 하나입니다. 밀도는 20℃에서 13.543 g/cm³로, 물의 13.567배입니다. 표면장력이 아주 크며, 쏟아지면 작은 방울들로 쉽게 나뉘어집니다. 금속 중에서는 열 및 전기전도도가 예외적으로 적은 편이며, 전극으로 사용할 만큼 비교적 좋은 전기전도체로 용도가 많으나 독성이 큰 액체 금속입니다. 수은은 실온에서 유일하게 액체이며 온도에 따른 부피 팽창률이 일정한 화학적 특성을 이용하여, 온도계, 압력계, 기압계 등에 흔히 사용되고 있고, 배터리, 램프, 전자장비, 안료, 윤활제 및 촉매 등에도 널리 사용됩니다. 또한 페인트 방부제, 미백 용품, 치과용 아말감과 의료용 용도로도 이용되고 있습니다. 수은은 성질과 상태에 따라 금속(원소)수은, 무기수은, 유기수은으로 구분되고 생태계 순환, 축적과 인체 노출은 그 종류에 따라 다릅니다.

수은은 인체에 유해한 중금속으로 환경오염과 연관하여 최근 국제적으로 관심의 대상이 되는 환경오염물질입니다. 수은의 위해성이 전 세계에 알려지고 주목 받기 시작한 것은 1956년 일본에서 발생하여 5천여 명의 사망자와 환자가 발생한 미나마타병 사건입니다. 수은의 전 지구적인 이동특성과 국제적 순환 특성으로 인해 국제적 협력의 중요성이 크게 대두되고 있습니다. 최근 국내에서는 작업장에 대한 환경관리가 엄격해짐에 따라 작업장에서 금속 및 무기수은의 흡입으로 인한 수은 중독사례는 감소하였으나, 아직도 많은 직종에서 사용되고 있어 이에 대한 관리가 여전히 필요합니다.

환경 중의 수은은 대부분이 무기수은으로 구성되어 있는 반면, 생물체 내에서는 메틸수은의 비중이 90% 이상이며 주로 어패류 섭취에 의해 노출됩니다. 우리나라 국민들의 인체 내 수은 농도가 국제적으로 높으며, 주요 노출경로는 어패류 섭취에 의한 것으로 판단하고 있습니다. 따라서 수은 고노출 지역인 해안지역 주민, 임산부 및 취약계층에 대한 수은 노출 관리가 중요한 상황입니다. 2020년부터 미나마타 협약에 의하여 수은첨가제품 제조 및 수출입이 금지되거나 함량기준 이하로만 생산이 가능하게 되었습니다. 농약, 살생물제, 혈압계에는 수은 사용이 불가하며, 화장품, 형광등에는 극소량만 사용 가능합니다.

개요-발생원/원인

수은은 자연적으로 발생하는 부분과 인위적인 발생에 의한 부분으로 나누어 볼 수 있는데, 지난 100년간 방출된 수은의 70%는 인위적인 발생 때문입니다. 자연적으로 발생하는 수은은 지각변동 및 화산폭발, 바다와 토양의 증발 등 지표면에서 대기 중으로 방출되어 환경에 축적됩니다.

인위적으로는 화석연료의 사용이 주요 배출원으로 알려져 있으며, 금속광산, 산업 및 전기 제조시설, 고형폐기물 및 의료용 폐기물 소각시설, 염소알칼리 공장, 구리·납 제련소, 시멘트 제조시설 등에서 수은이 방출됩니다. 지구상에서 지난 100년간 배출된 수은의 50~70%는 인위적 요인에 의한 것입니다. 수은 원소는 안정된 형태로 환경 중에 1년 이상 머무를 수 있기 때문에, 특정 지역에서 발생된 수은이 전 세계적으로 순환될 수 있고, 이외에도 치아 아말감이 일반인들의 수은 노출 경로에 포함될 수 있습니다.

개요-종류

수은의 인체 내 흡수와 대사, 배설, 독성은 수은의 화학적 성질과 상태에 따라 달라지므로 크게 금속수은, 무기수은 및 유기수은으로 구분하여 파악해야 합니다.

1. 금속(원소)수은 

금속수은은 상온에서 은백색 무취의 액체 상태로 존재하며, 온도계, 압력계, 기압계, 형광등 등에 사용됩니다. 주로 기화된 수은 증기를 흡입하여 몸속으로 흡수되는데, 흡수된 금속수은은 곧 무기수은으로 산화되어 단백질과 결합되고 누적됩니다. 금속수은은 손상되지 않은 피부를 잘 통과하지 못하는 것으로 알려져 있으며, 입을 통하여 노출되었을 경우 거의 흡수되지 않고 배출되는 것으로 알려져 있으나 금속수은의 피부 접촉, 특히 삼키는 행위는 절대 주의해야 합니다.

2. 무기수은

일반 대기환경에서는 무기수은이 대부분을 차지하고 있는데, 이는 과거 및 최근의 인간 활동에 의해 누적되었거나, 지각 또는 화산폭발, 바다와 토양에서의 증발 등의 자연적인 원인으로 발생합니다. 염소, 황, 산소 등과 결합하여 가루형태로 존재하며 방부제나 미백 화장품, 농약 등에 쓰이기도 합니다. 주로 호흡기를 통해 흡수되며 피부 접촉이나 삼킴에 의한 흡수는 상대적으로 적습니다.

3. 유기수은 

유기수은은 수은과 알킬기, 아릴기, 유기산기 등이 결합한 것으로 의약품, 농약, 방부제 등에 다양하게 이용되고 있습니다.

4. 메틸수은

사람의 유기수은 노출은 주로 메틸수은에 의해서 발생합니다. 환경 중 순환하는 수은은 담수와 해수의 퇴적물 속에 있는 미생물에 의해 메틸수은으로 변환되고, 먹이사슬을 통해, 특히 포식자(상어, 고래, 참치 등) 어종일수록 고농도의 메틸수은이 축적됩니다. 메틸수은이 농축된 어류를 사람이 섭취하는 경우 소화기관을 통해 95% 이상 흡수될 수 있기 때문에 어패류의 섭취는 주요한 수은 노출 경로로 작용합니다. 인체 내 수은의 80∼90%는 어패류 섭취를 통해 유입되고, 체내에 존재하는 혈중 수은의 75% 정도는 과거 30일 이상의 어패류 섭취를 통한 메틸수은의 체내 유입에 의합니다.

건강에 미치는 영향

환경을 통한 인간의 수은 노출 경로는 그림과 같이 다양한 경로에 의해서 이루어집니다. 자연적 수은 방출과 인위적 환경 오염물질에 의한 노출과 민간의료, 미용제품, 아말감 등에 의해 직접적으로 노출될 수 있으며, 어패류 섭취를 통한 인체 유입되는 부분이 크게 차지합니다. 특히, 우리나라 국민들의 수은노출 요인 중 가장 크게 차지하는 부분은 어패류 섭취입니다.

건강에 미치는 영향-건강문제

1. 금속(원소)수은 

신경계는 모든 형태의 수은에 매우 민감합니다. 호흡기로 노출된 수은 증기의 80% 정도가 폐로 흡수되며, 혈액 뇌장벽이나 태반을 통과하기 때문에 신경 독성이나 발생 독성 가능성이 높습니다. 고농도의 금속수은 증기에 노출될 경우 뇌, 신장 및 폐에 손상을 입을 수 있으며 수분 또는 수 시간 이내 호흡기 장애를 초래하게 되고, 특히 임산부의 경우 태아에게 매우 유해할 수 있습니다. 급성 중독에서 회복된 후 수 주 동안 잇몸염 및 구내염 등이 나타날 수 있습니다.

금속수은에 만성적으로 노출되면 정신흥분증, 불안 등의 정신장해가 있을 수 있으며, 기침, 흉통, 오심, 구토, 설사, 혈압 또는 심장박동 상승, 피부 발진 및 눈 자극이 발생할 수 있습니다. 장기간 저농도의 수은 노출로 인한 건강 영향은 대부분 노출을 중단하고 수은이 몸에서 배출되면 되돌릴 수 있습니다. 유아들이 금속수은 또는 무기수은에 노출될 경우 심한 다리경련, 흥분, 감각 이상, 손·발·코 등의 피부가 벗겨지는 증상 등이 발생할 수 있습니다.

2. 무기수은

호흡기를 통해 무기수은이 급성 노출된 경우 나타나는 증상은 금속수은을 흡입했을 때 나타나는 증상과 유사한데 호흡기를 몹시 자극하여 기침, 호흡곤란, 구강염증 등이 나타나고, 이러한 증상들은 청색증, 빈호흡, 폐부종과 함께 화학적 폐렴의 발생으로 이어집니다. 무기수은은 신장에 축적되어 단백뇨와 신부전, 신세뇨관 세포 독성 및 면역학적인 사구체 질병을 일으킬 수 있습니다. 만성 노출은 신경계에 영향을 주며 그에 따른 신경정신학적 증상으로 성격 변화, 수줍음, 불안, 기억상실, 정서적 불안 등이 나타나는데 초기 증상은 비특이적이며 무력증, 피로감, 식욕감퇴, 체중감소 및 위장기능 장해를 호소할 수 있습니다.

3. 메틸수은

유기수은 중 대표적인 메틸수은은 수은 중 가장 독성이 강하고 인체에 치명적인 독성효과를 나타냅니다. 노출된 메틸수은은 위장관에서 95%이상 매우 쉽게 흡수되고, 만약 호흡기로 노출된다면 80% 정도 흡수됩니다. 메틸수은은 혈액 뇌장벽, 태반 등을 쉽게 통과하기 때문에 모유로도 배설될 수 있습니다. 유기수은 중 가장 독성이 강하고 치명적인 메틸수은은 중추신경계에 작용하여 청력장애, 시야협착, 보행실조 등을 유발할 수 있으며 잠재적 발암물질로도 분류됩니다. 임산부가 메틸수은에 노출되면 농도 수준에 따라 심박동장애, 기억력 장애, 시공간 구별 장애, 언어장애, 시력 및 청력상실, 간질발작, 운동실조와 뇌성마비, 정신지체 및 기형아 출산의 발생 위험이 증가하는 것으로도 알려져 있습니다. 최근에는 저농도 영역에서도 산모의 메틸수은 농도가 높을수록 태어난 아이의 체중이 적고 성장도 더 늦어지며 인지발달도 지연된다고 보고되고 있습니다.

예방 및 대처

수은 농도가 높은 몸집이 큰 생선(상어, 고래, 황새치 등)의 섭취 시 주의가 필요하며, 특히 임산부와 어린이 같은 민감한 취약 계층은 이러한 생선을 먹는 것을 주의해야 합니다. 또한 유기농 농작물을 섭취하거나 흐르는 물로 충분히 씻어 먹는 것이 좋습니다. 폐건전지, 폐형광 등은 반드시 분리수거하고, 수은 온도계, 혈압계가 깨지지 않게 취급에 주의하되 파손 시에 보호 장갑을 사용해 밀폐 용기에 담아 폐기하도록 합니다. 

노출평가는 만성적인 노출의 경우 요중 수은 농도, 급성적인 노출의 경우 혈중 수은 농도로 평가하게 됩니다. 모발 검사의 경우 검사실 간에 차이가 많이 날 수 있습니다. 

수은 중독이 확인된 경우 즉각 오염원을 제거해야 하며, Dimercaptopropane-1-sulfonate (DMPS), 3-dimercaptosuccinic acid (DMSA), Dimercaprol (British anti-Lewisite, BAL) 등을 사용한 킬레이트(Chelation) 요법 시도 가능합니다.

참고문헌

1. 대한직업환경의학회.(2014). 직업환경의학, 서울, 계축문화사.

2. 대한예방의학회 편찬위원회.(2021). 예방의학과 공중보건학 (제 4판), 서울, 계축문화사.

3. 식품의약품안전처. (2017). 생선 안전섭취 가이드.

4. 국립환경과학원 화학물질정보시스템. (2021. 07. 22). 수은정보.