숨겨진 발암물질 벤젠: 우리 삶 곳곳에 퍼져있는 위험 요소

벤젠은 무색의 휘발성 액체로 독특한 방향을 가지고 있으며, 다양한 산업 분야에서 원료로 활용되고 있는 물질이다.

우리 생활 주변에서 방향족화합물 생산에 주원료로 사용되고 있는데, 염료, 합성고무, 유기안료, 유기 고무 약품, 합성섬유(나일론), 합성수지(폴리스티렌, 페놀, 폴리에스터), 농약, 가소제, 사진약품, 폭약(피크리산), 방충제(파라디클로로벤젠), 방부제(PCP), 절연유(PDP) 등에 사용되고 있다.

 

이러한 물품의 모체가 되는 화합물은 벤젠이며, 방향족 화합물은 벤젠 유도체이다. 벤젠은 공업용 재료가 되는 다양한 벤젠 유도체의 합성에 필요한 출발 물질로 연간 수천만 톤이 석유로부터 생산되고 있다.

방향족화합물
전체가 다 그렇지는 않지만 일반적으로 냄새를 가지고 있는 화합물을 방향족 화합물이라고 한다. 이러한 화합물은 대부분 유기 화합물이며, 벤젠에서 파생된 유도체를 포함한다. 즉, 방향족 탄화수소와 치환기가 있는 화합물 그리고 헤테로고리 화합물을 방향족 화합물이라고 하며, 분자 내 벤젠고리를 함유하고 있는 유기 화합물을 말한다.

방향족 화합물은 고리형이면서 콘주게이트(conjugate) 화합물로서, 평면 분자구조를 가지고 있으며, 고리를 구성하는 각 원자는 최소한 하나의 p-오비탈을 가지고 있어야 하고, 휘켈 규칙을 따라 파이 전자의 수가 4n+2개여야 한다.
처음에는 톨루엔과 벤젠이 특이한 냄새를 가지고 있어 방향족이라고 명명되었다. 방향족 화합물 중 일부만이 향기를 가지고 있으며, 모든 방향족 화합물이 향기를 가지는 것은 아니다.

특징
일반적인 화합물에 비해 월등한 안정성을 가지며, 분자 구조 자체는 극성을 띠지 않는다. 예) 감미료로 사용되는 아스파탐과 비타민K가 방향족 화합물에 속하지만 둘 다 향기를 가지지 않는다.

벤젠의 특성 및 용도

기본항목

항목	내용	참고
물질명	Benzene
CAS 번호	71-43-2
화학식	$C_6H_6$
구조식

 

물리적 화학적 특성

항목	내용	참고
분자량(몰 질량)	78.11g/mol	ATSDR, 2007
끓는점	80.1℃	HSDB, 2007
녹는점	5.5℃	ATSDR, 2007
밀도	0.879 g/cm³(15 ℃)	ATSDR, 2007
물리적 성상	특유의 향을 가진 무색 또는 담황색의 액체	HSDB, 2007
증기압	75 mmHg (20℃)	ATSDR, 2007
용해도	물: w/w 0.188% (25℃)  에탄올, 아세톤, 에테르 등의 유기용매에 잘 녹음	ATSDR, 2007
log Kow	2.13	ATSDR, 2007
Henry's Law Constant	5.5x10-3 atm․    m3/mole (25℃)	ATSDR, 2007
동의	Annulene, Benzol, cyclohexatriene, phenyl hydride, pyrobenzole,	HSDB, 2007

 

용도

플라스틱, 합성고무, 섬유, 염료, 폭발물 등 다양한 방향족 화합물의 생산 원료

염료, 합성 고무, 유기 안료, 유기 고무 약품, 합성 섬유(나일론), 합성수지(폴리스티렌, 페놀, 폴리에스터), 농약, 가소제, 사진 약품, 폭약(피크리산), 방충제(파라디 클로로벤젠), 방부제(PCP), 절연유(PDP) 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

• 페인트, 희석제, 접착제 등의 용매로 사용
• 의약품, 살충제, 제초제 등의 성분으로 사용

벤젠의 주요 노출 경로 - 호흡 (99% 이상)

• 자동차 배기가스, 담배 연기, 산업 공정에서 발생하는 벤젠 증기를 흡입
• 쓰레기 매립지에서 나오는 침출수에서 나오는 증기 흡입
• 휘발성이 높기 때문에 가정에서 사용하는 페인트, 희석제, 접착제 등에서 방출되는 벤젠 증기를 흡입

호흡을 통해서 흡입된 벤젠의 50%가 체내로 흡수되며, 1 ㎍/m3 벤젠에 오염된 공기의 호흡을 통한 일일 섭취량은 10 ㎍(일일 호흡량 20 m3) 정도다.

담배의 경우 고농도의 벤젠(150~204 mg/m3)을 함유하고 있으며, 흡연을 통한 벤젠 흡입량은 담배 개비 당 10~30 ㎍다.

담배의 성분 및 발암물질 / 국가암정보센터

 

가정에서 사용하는 각종 용제나 접착제, 세척제 등에도 소량의 벤젠이 함유되어 있어 부주의하게 다루거나 환기를 부적절하게 할 경우 고농도의 벤젠에 노출될 수 있다.

 

벤젠의 건강에 미치는 영향

벤젠은 99% 이상이 호흡을 통해 인체에 영향을 미치고 있으며, 식품을 통해 노출 되는 경우는 매우 드물게 나타난다. 하지만 낮은 농도라도 오랫동안 노출되게 된다면 혈액에 문제를 일으켜, 빈형을 유발하거나 급성 골수성 백혈병을 유발하기도 한다. 또한 신경독성 및 면역기능을 약화시키기도 하기 때문에 WHO에서 인체 발암물질(1그룹)로 분류하고 있다. 

벤젠의 생체 독성

급성독성	만성독성	면역독성	신경독성	생식독성	발생독성	유전독성	발암성
○	○	○	○	△	○	○	○

 

경구 섭취 시 치사량 : 10mL(125mg/kg)

공기 중 벤젠 중독 치사량 : 20,000ppm 정도의 농도로 5분 ~10분 노출

 

발암성

벤젠은 IARC, ACGIH, EU, NTP, EPA  5개 기관 모두에서 1등 급으로 규정하고 있는 발암물질 6가지(벤젠, 염화비닐, 비스클로로메틸, 에테르, 벤지딘, 석면, 6가 크롬) 중의 하나이며, 국내에서는 산업안전보건법과 유해화학물질 관리법에 의해 규정하고 있는 발암물질 중 노출기준과 관리대상물질 및 유독물에서 모두 발암물질로 규정하고 있다.

 

주요 증상

벤젠에 노출되게 되면 초기에는 두통, 빈혈, 혼수, 호흡곤란, 시각장애 등의 중상이 나타나고, 짧은 시간에 높은 농도로 노출되는 경우 마비와 같은 증상이 나타나기도 한다.

즉, 벤젠은 두통, 어지러움, 메스꺼움, 구토, 피로감 등의 급성 증상 유발하고, 피부 자극, 알레르기 반응, 호흡기 질환 악화 등의 만성 증상 유발하며, 백혈병, 비만세포종, 급성 골수성 백혈병 등 다양한 혈액 질환의 발병 위험 증가시키고, 장기간 노출 시 면역 기능 저하, 신경계 손상, 생식 기능 장애 등의 건강 문제 유발한다. 

 

비타민 C 음료에서 검출된 벤젠 사례

2006년 일부 비타민 C 음료 제품에서 벤젠이 검출되어 사회적 문제가 되었다. 

 

안식향산나트륨ㆍ비타민C 섞은 음료수 '유의'

 

음료 제조 과정에서 변질을 막기 위해 사용되는 안식향산나트륨((Sodium Benzoate:$ C_7H_5NaO_2 $ , 벤조산나트륨)과 비타민 C, 미량의 철, 구리가 함께 존재할 때, 산화 반응하면 안식향산의 구조가 변경되어 미량의 벤젠이 형성된다는 사실이 발견되면서, 당시 음료에 사용되었던 안식향산나트륨을 제약업계 및 음료 업계에서 사용하지 않게 되었다. 

생성반응기전

• $Cu^2+ + H_2Asc → Cu^+ + HAsc․$ : (1 : Ascorbic acid radical)
• $Cu^+ + O_2 → Cu^2+ + O2^-․$ $: (2 : Superoxide anion radical)
• $2O2^-․ + 2H^+ → O_2 + H_2O_2 $: (3 : Hydrogen peroxide)
• $Cu^+ + H_2O_2 → Cu^2+ + OH^- + OH․$ (4 : Hydroxyl radical)
• $OH․ + C_6H_5COO^- → CO_3^- + C_6H_6(Benzene)$ (5 : Benzene )

안식향산나트륨
안식향산 (Benzoic acid)에 나트륨을 결합시켜 만든 화학 물질.
주로 곰팡이와 효모에 효과적인 보존료로 알려져 있으며, 일부 음료류, 잼류, 가공 식품 등의 식품에 첨가되고, 식품의 세균, 곰팡이, 효모 등 유해한 생물의 증식을 억제하는 역할을 한다.
하루 허용섭취량 (ADI)은 0.0~5.0mg/kg bw로 설정되어 있지만, 안식향산나트륨과 비타민C가 반응하여 발암물질인 벤젠을 생성할 수 있기 때문에 주의해야 한다. 또한 일부 사람들은 안식향산나트륨에 과민반응을 보일 수 있으며 알레르기 증상을 경험할 수 있다.
하지만 일반적으로 안전한 첨가물로 간주되며, 사용 기준을 준수할 경우 안식향산나트륨은 음식물에서 미량으로 사용되어도 안전한 것으로 여겨지고 있다. 

사용기준
안식향산나트륨은 아래의 식품에 한하여 사용하여야 한다. 안식향산나트륨의 사용량은 안식향산으로서
 1. 과일·채소류 음료(비가열제품 제외) ∶0.6g/kg 이하(다만, 농축과일즙, 과·채주스의 경우 소브산, 소브산칼륨 또는 소브산칼슘과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량과 소브산으로서 사용량의 합계가 1.0g/kg 이하이어야 하며, 그중 안식향산으로서의 사용량은 0.6g/kg 이하)
 2. 탄산음료 : 0.6g/kg 이하(소브산, 소브산칼륨 또는 소브산칼슘과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량과 소브산으로서 사용량의 합계가 0.6g/kg 이하, 그중 소브산으로서의 사용량은 0.5g/kg 이하)
 3. 기타 음료(분말제품 제외), 인삼․홍삼음료 ∶0.6g/kg 이하(파라옥시안식향산에틸 또는 파라옥시안식향산메틸과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량과 파라옥시안식향산으로 서 사용량의 합계가 0.6g/kg 이하이어야 하며, 그중 파라옥시안식향산으로 서의 사용량은 0.1g/kg 이하)
 4. 한식간장, 양조간장, 산분해간장, 효소분해간장, 혼합간장 ∶0.6g/kg 이하(파라옥시안식향산에틸 또는 파라옥시안식향산메틸과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량과 파라옥시안식향산으로서 사용량의 합계가 0.6g/kg 이하이어야 하며, 그중 파라옥시안식향산으로서의 사용량은 0.25g/kg 이하)
 5. 알로에 전잎(겔 포함) 건강기능식품(단, 두 가지 이상의 건강기능식품원료를 사용하는 경우에는 사용된 알로에 전잎(겔 포함) 건강기능식품 성분의 배합비율을 적용)∶0.5g/kg 이하(소브산, 소브산칼륨 또는 소브산칼슘과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량과 소브산으로서 사용량의 합계가 1.5g/kg 이하이어야 하며, 그중 소브산으로서의 사용량은 1.0g/kg 이하)
 6. 잼류∶1.0g/kg 이하(소브산, 소브산칼륨, 소브산칼슘, 파라옥시안식향산메틸, 파라옥시안식향산에틸, 프로피온산, 프로피온산나트륨 또는 프로피온산칼슘과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량, 소브산으로서 사용량, 파라옥시안식향산으로서 사용량 및 프로피온산으로서 사용량의 합계가 1.0g/kg 이하)
 7. 망고처트니 : 0.25g/kg 이하(파라옥시안식향산메틸 또는 파라옥시안식향산에틸과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량과 파라옥시안식향산으로서 사용량의 합계가 0.25g/kg 이하)
 8. 마가린：1.0g/kg 이하(소브산, 소브산칼륨 또는 소브산칼슘과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량과 소브산으로서 사용량의 합계가 2.0g/kg 이하이며, 그중 안식향산으로서의 사용량은 1.0g/kg 이하임)
 9. 절임식품, 마요네즈 : 1.0g/kg 이하(소브산, 소브산칼륨 또는 소브산칼슘과 병용할 때에는 안식향산으로서 사용량과 소브산으로서 사용량의 합계가 1.5g/kg 이하이어야 하며, 그중 소브산으로서의 사용량은 1.0g/kg 이하)

 

벤젠은 다양한 산업 분야에서 활용되는 중요한 화학물질이지만 동시에 노출 시 심각한 건강 위험을 가져오는 관리해야 하는 발암 물질이기도 합니다. 특히 일상생활 속에서 자동차 배기가스나, 담배연기 등에서 쉽게 노출될 수 있는 만큼 더더욱 조심해야 합니다. 눈에 보이지 않지만 심각한 위협을 가져올 수 있는 벤젠 올바른 이해와 적극적인 대응을 통해 건강하고 안전한 삶을 누릴 수 있도록 노력합시다. 

특히 담배는 끊으세요.^^