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[케뉴-원소 이야기] 카드뮴(Cd), 산업공정에 중요하지만 발암 유발물질
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[케뉴-원소 이야기] 카드뮴(Cd), 산업공정에 중요하지만 발암 유발물질
  • 이민준 기자
  • 승인 2021.02.09 11:59
  • 댓글 0
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그리스어 kadmeia에서 유래
카드뮴이 함유된 하나뿐인 광물 그린록카이드(CdS)
전기 도금에 광범위하게 사용
카드뮴과 화합물은 독성 있고 발암 유발 물질
심혈관, 신장, 위장, 신경계, 생식계 및 호흡계 질환 유발

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

크리스탈 카드뮴 바와 카드뮴 큐브 /사진=Alchemist-hp

최근까지도 다양한 식품과 제품에서 발암물질인 카드뮴이 검출됐다는 소식이 들려오는 가운데 화학원소 카드뮴(Cadmium)에 대해서 알아본다.

카드뮴은 기호 Cd이고 원자 번호 48번인 화학원소다. 전이 금속으로 분류되며 실온에서 고체다.

카드뮴은 calamine(탄산아연)의 그리스어 kadmeia에서 유래됐고 자연에서 불순물로 발견됐다. 그리스 중부 보이오티아 지역의 도시 테베의 용해로 연도 분진에서 발견되었을 수 있다고 한다. 페니키아의 신화적인 왕 카드모스가 테베를 세우고 이 광석의 이름의 출처가 되었을 것으로 추정되기도 한다. 1817년 독일의 의사인 프리드리히 스트로마이어가 칼라민(ZnCO3) 샘플을 연구하면서 발견하고 처음 분리했다.

주기율표에서 카드뮴(Cadmium, CD) 

스트로마이어는 일부 칼라민 샘플이 가열했을 때 노란색으로 빛났지만 다른 샘플은 그렇지 않다는 것을 알아채고 추가 검사 후 가열했을 때 색이 변한 칼라민에 새로운 원소의 미량이 포함되어 있다고 판단했다. 

상당량의 카드뮴이 함유된 광물인 그린록카이드(CdS)는 단 한 개뿐이지만 채산성이 좋은 만큼 흔하지는 않다. 적은 양의 카드뮴이 아연 광석에서 발견되며, 오늘날 생산되는 카드뮴의 대부분은 아연을 채굴하고 정제하는 부산물로 얻어진다. 칼로 쉽게 자를 수 있을 만큼 부드럽고 푸르스름한 흰색의 금속이며 아연과 비슷하다. 1927년 국제 가중치 측정회의는 적색 카드뮴 스펙트럼 라인의 파장으로 미터기를 재정립했다.

카드뮴은 유독 금속이기 때문에 사용이 다소 제한된다. 아연과 마찬가지로 부식으로부터 보호하기 위해 다른 재료에 전기 도금 하는 데에 광범위하게 사용된다. 카드뮴은 중성자를 쉽게 흡수하며 원자로용 제어봉을 만드는 데 사용되고 충전식 니켈 카드뮴 배터리에도 사용된다. 

카드뮴은 신장뿐만 아니라 골격 및 호흡기에 독성 영향을 미친다. /WHO 갈무리

또 카드뮴은 은으로 합금 되어 솔더(땜납)를 형성하는데, 이 금속은 전기 부품, 파이프 및 기타 금속 부품을 접합하는 데 사용되는 용해점이 상대적으로 낮은 금속이다. 카드뮴 기반 솔더는 카드뮴 중독을 예방하기 위해 주의 깊게 다루어야 하며, 카드뮴 합금은 피로 저항성이 높고 마찰력이 낮은 베어링을 만드는 데도 사용된다. 

카드뮴 화합물 중 하나인 황산하이드레이트 카드뮴(3CdSO4·5H2O)은 웨스턴 셀(Weston cell)이라는 장치에 사용되며, 이는 의료 및 실험실 장비를 보정하는 데 사용되는 정밀한 전압을 생산하는 배터리다. 황화 카드뮴(CdS)은 색소로 사용되는 노란색 분말이다. 다른 카드뮴 화합물은 흑백텔레비전의 인광과 컬러텔레비전의 청색 및 녹색 인광에 사용된다.

카드뮴의 독성과 건강영향

카드뮴과 그 화합물의 용액은 독성이 있다. 카드뮴 페인트를 제거하는 작업은 심각한 위험을 초래한다. 카드뮴 금속에 노출되면 암을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 신체의 심혈관, 신장, 위장, 신경계, 생식계 및 호흡계를 표적으로 삼는다.

미국 노동부에 따르면 카드뮴은 제조 부문에서 가장 많이 사용되고 다양한 유형의 산업 공정에서 중요한 금속이지만 건설, 도매 무역 및 운송을 포함한 다른 산업 부문에서도 작업자 노출이 발생할 수 있다. 카드뮴에 대한 급성 흡입 노출은 독감과 유사한 증상인 오한, 발열 및 근육통을 유발할 수 있고 폐를 손상할 수 있다. 만성 노출은 신장, 뼈, 폐 질환을 유발할 수 있다. 

2018년 국가기술표준원의 신학기 학용품 안전성 조사에서 리콜 명령 조치된 제품들을 공개했다 /사진=뉴시스

올해 2월 24일 국가기술표준원의 새 학기 학용품 안전성 조사에 따르면 건전지 1개 제품에서 카드뮴이 기준치 75ppm을 1.7배 초과해 적발되어 리콜되기도 했다. 지난 2018년에도 동일한 신학기 학용품 안전성 검사에서 12개 업체 13개 제품서 카드뮴을 포함한 납, 프탈레이트계 가소제 등이 초과 검출되어 리콜 조치된 바 있다.

제품에서 뿐만아니라 2019년부터 영풍 석포제련소 공장 부지 내 지하수가 카드뮴 등 중금속에 오염되어 외부로 유출된 것으로 확인되기도 했다. 환경부에 따르면 제련소 내부 지하수의 카드뮴 최대 농도는 2582㎎/ℓ로 나타났다. 이는 지하수 수질 기준(생활용수)인 0.01㎎/ℓ보다 25만 배가 넘었고, 공장 외부 지하수의 카드뮴 최대 농도는 714㎎/ℓ였다.

국내 대기환경보전법에는 카드뮴을 포함한 특정대기유해물질 35종과 암과 같은 치명적 질병을 유발하는 톨루엔, 먼지 등 11종의 물질이 추가되어 46종이 관리 대상 물질로 지정 관리되고 있다.

카드뮴은 식품과 흡연 등을 통해 노출될 수 있고 생선 내장의 과다 섭취를 주의해야 하며, 채소·곡류 등은 흐르는 물로 잘 씻어 섭취해야 한다. 또한 폐건전지에는 카드뮴이 포함되어 있어 분리배출 관리가 필요하다.

케미컬뉴스 이민준 기자


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