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[케뉴-원소 이야기] 오해했던 위험한 독성, 수은(Hg)
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[케뉴-원소 이야기] 오해했던 위험한 독성, 수은(Hg)
  • 김민철 기자
  • 승인 2020.12.14 15:21
  • 댓글 0
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온도계, 기압계 등 기타 과학 도구...가로등·형광등·광고 표지판에 사용
독성으로 인체로 직접 흡수...체내에 축적 결국 심각한 질병이나 죽음 초래
우리 국민 혈중 수은 농도, 선진국보다 4~5배 높은 수준, 어패류 섭취 원인 추정

화학의 가장 기본적인 원소와 우리 생활과의 연관된 이야기들로 독자 여러분들을 찾아가려고 합니다. 원소의 개수가 118개라고 하니 앞으로 다양한 이야기들을 기대해주세요. [편집자주]

진시황릉의 병마용갱에서 출토된 병사상들과 수은 이야기 /ⓒ케미컬뉴스CG

불로장생을 꿈꾸며 수은을 과도하게 복용하다가 중독돼 숨진 것으로 알려진 중국의 진시황의 일화로도 유명한 수은은 주기율표에서 80번을 가진 화학원소다. 수은은 어떤 원소이며, 우리 생활과 어떤 연관이 있는지 알아본다.

고대 중국인과 흰두교도에게 알려지고, 3500년 된 이집트 무덤에서도 발견된 수은(Mercury)은 선사시대부터 알려진 물질로, 신의 민첩한 메신저인 로마의 신 '머큐리'라는 이름에서 유래했다.

수은은 기호 Hg로, 전환 금속으로 분류되고 실온에서 액체다. 수은의 기호 Hg는 '액체 은', '빠른 은'을 의미하는 그리스어 '히드라기름(hydrargyrum)'에서 파생됐다. 태양계 행성 중에 하나인 '수성'도 영어 이름 머큐리(Mercury)로 이름이 같은데 상온에서 흐르는 특성과 공전 속도가 태양계 행성 중에 가장 빠른 수성의 특성이 유사해서 붙여진 이름이다. 

주기율표에서 수은(Mercury, Hg) /PubChem 갈무리

수은의 특성과 용도

미국 에너지부에 따르면 스페인과 이탈리아는 전 세계 수은 공급량의 약 절반을 생산한다. 수은은 일반적으로 자연에서 그냥 발견되지 않고, 주로 광물 진사(황화수은, HgS)에서 얻는다. 주요 광석은 주홍색이어서 벽화 등에 염료로 사용되었다. 수은을 취급하는 상업적 단위는 무게가 76파운드인 '플라스크'다. 금속은 공기 흐름에서 진사를 가열하고 증기를 응축해 얻는다. 

수은은 무겁고 은백색인 금속이며 다른 금속에 비해 열 전도체가 다소 열악하고 전기 전도체가 공정하다. 금과 은, 주석과 같은 많은 금속으로 쉽게 합금을 형성하는 데 이를 '아말감(amalgams)'이라고 한다.

천연 수은(왼쪽), 수은 유리 온도계의 전구(오른쪽 위), 아말감 충전(오른쪽 아래) /ⓒ케미컬뉴스CG

아말감은 흔히 치과에서 쓰는 수은과 다른 금속의 합금이며, 건전지(아연과 카드뮴)의 수명을 연장하는 데 사용되기도 한다. 

금과 쉽게 합칠 수 있는 것은 광석에서 금을 회수하는 데 사용된다. 그래서 천년이 넘도록 학계와 종교계를 지배하던 연금술과도 연관이 있다. 연금술의 핵심 물질이었던 수은을 오랜 시간 반복 증류하면 변화해 다른 물질로 바뀐다고 믿어왔던 연금술사들의 주장은 터무니없는 거짓으로 판명됐고 금을 만드는 데는 실패했지만, 화학의 기초를 세우는데 큰 기여를 했다. 

자연계의 광석에서 금속을 정련하는 기술을 발전시키고 여러 용액의 성질과 이용법을 밝혀내 저울, 플라스크, 비커 등 여러 화학 기구들이 개발되고, 새로운 물질을 발견하고 분리했다. 수은은 온도계, 기압계 및 기타 과학 도구를 만드는 데 사용되고, 전기를 전도하고 위치 의존적인 무음 스위치를 만드는 데 사용된다. 수은 증기는 가로등과 형광등, 광고 표지판에도 사용된다. 

인체로 직접 흡수되어 체내에 축적되고 심각한 질병과 사망 초래

진시황뿐만 아니라 16세기 잉글랜드에서 엘리자베스 1세 여왕이 하얀 피부를 위해 수은과 납으로 만든 화장품을 일상적으로 얼굴에 바르다가 수은 중독 증상에 시달렸다고 알려져 있다.

수은 화합물은 피부에 바를 경우 빠르게 흡수되고 부분적인 근육 경직과 미백 효과를 보여 마치 젊어지는 듯한 착각을 일으켰다고 한다. 금속 수은의 경우는 노출되더라도 급속도로 흡수되거나 중독을 일으키지는 않아 빠르게 대처하면 심각한 중독이 발생하지 않지만, 염 형태의 수은은 체내에 빠르게 유입되어 위험하다. 

화학물질정보시스템에 따르면 수은은 상온에서 액체 상태로 존재하는 금속(원소)과, 염소·황·산소 등과 결합해 가루 형태로 존재하는 무기수은 화합물과 탄소와 결합한 상태로 존재해 독성이 매우 강한 유기수은화합물의 형태로 존재한다. 금속인 수은은 온도계나 형광등, 전기 스위치 등에 사용되고, 단기적으로 수은에 노출되면 식욕저하나 신체 떨림 등의 증상과 장기적으로 정신 흥분, 불안 등 정신장애를 일으킬 수 있다. 

수은염화물(HgCl2) 분말/ 사진=indiamart ⓒ케미컬뉴스CG

무기수은 화합물은 방부제나 불법 미백 화장품에 사용되기도 했는데, 수은염화물(HgCl2)은 매우 독성이 강한 소금이며, 박테리아를 죽이는데 사용되는 방부제로 한때 상처를 소독하는 데 사용되었다. 구강이나 소화관 점막에 심한 자극을 일으키며 혈액으로 쉽게 흡수되어 신장 등 각종 장기에 영향을 미친다.

유기수은화합물에서는 메틸수은이 주로 미생물에 의해 생성되고 생물 농축이 매우 잘 된다. 주로 중추신경계에 이상을 초래해 보행장애나 언어, 시력, 정신 장애 등을 일으킨다. 수은은 독성이 있고 호흡기와 소화기, 피부를 통해 인체로 직접 흡수될 수 있는데 체내에 축적되어 결국 심각한 질병이나 죽음을 초래한다.

수은의 세계적 인식 변화와 국내 보건 관리

고대에는 피부질환과 성병 등의 치료에도 사용하고, 이집트에서는 문신에도 사용했으며, 1818년에는 치과 치료에 처음 사용하기 시작했으며, 1947년에는 금세공인에 의해 처음으로 직업병이 기술되었다. 1956년에는 일본 미나마타만 인근 공장에서 배출된 메틸수은으로 인해 미나마타병이 발생해 그 독성과 인체 영향이 알려지면서 수은에 대한 인식이 변화되었다. 

1972년에는 메틸수은이 처리된 곡물로 만든 빵을 섭취 후 수은 중독이 발생하였고, 2009년에는 제25차 UNEP 집행 이사회 수은협약 제정이 논의되었으며, 2013년에 미타마타 협약이 채택되고 2017년에 미나마타 협약이 발효되어 국제적으로 그 사용량이 점차 감소하고 있다.

우리나라 국민 혈중 수은 농도 /화학물질정보시스템

우리나라는 환경부가 2005~2008년에 국민 혈중 중금속 납과 수은, 카드뮴 등의 농도 조사 결과 수은이 높은 수준으로 확인되어 미국과 독일 등 선진국에 비해 높은 농도를 보여 국민건강이 우려된 바 있으며, 환경보건법에 따라 3년마다 국민환경보건기초조사를 실시하도록 규정되어 이 결과에 따라 환경 매체와 수은 등 환경 유해인자를 적절하게 관리하는데 필요한 조치를 취하도록 했다.

제2기 국민환경보건기초조사에 따르면 2012~2014년에 조사된 국민 혈중수은농도는 선진국보다 4~5배 높은 수준으로 나타났으며, 그 주요 원인은 어패류 섭취로 추정되고 있다. 

혈중 수은 농도 국제간 비교표에서 우리나라 국민 혈중수은농도가 선진국보다 4~5배 높은 수준으로 나타났다. /화학물질정보시스템

갈륨(Ga), 주석(Sn), 인듐(In)을 섞어 수은과 유사한 액체 금속 특성을 보이면서도 인체 독성은 낮게 만든 갈린스탄(Galinstan) 합금이 있는데 이것은 낮은 독성과 반응성으로 인해 많은 응용 분야에서 수은과 반응성 나트륨-칼륨 합금을 대체하였고, 환경보전과 미래를 위한 과학자들의 노력은 지속되고 있다.

[케미컬뉴스=김민철 기자]


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