납에 대해서 아시나요?

납(lead, Pb)은 지구의 표층에서 발견되는 금속으로, 높은 비중과 낮은 녹는점, 그리고 푸른 회색의 특징을 지닙니다. 이 원소는 주기율표에서 탄소족에 속하며, 자연계에서는 주로 단일 금속으로 나타나지 않고 아연광의 황화물, 황산연광, 백연광, 황연광, 흑연광 등 다양한 화합물 형태로 발견됩니다.

특성과 활용

납은 자체로도 특유의 물리적 특성을 가지고 있습니다. 물과 공기에 대한 높은 내성으로 인해 부식되지 않으며, 노출 시 얇은 막이 형성되어 부식을 방지합니다. 이 특성은 납이 유연하게 성형되어 다양한 용도로 활용될 수 있게 만들어주었습니다. 납 및 납 합금은 파이프, 축전지, 탄약, 케이블 커버, 방사능 차폐물 등 다양한 산업 분야에서 사용되며, 특히 자동차 배터리 제조에는 뛰어난 전기 전도성과 강도를 활용하여 많이 사용됩니다.

 

납의 물리 화학적 특성

항 목	내 용
물질명	Lead
IUPAC명	Lead
CAS No.	7439-92-1
원소기호	Pb
화학식	Pb
원자번호	82
원자량	207.20
물리적 성상	청회색의 고체
녹는점	327.4℃
끓는점	1,740℃
밀도	11.34 g/cm3 (20℃)
증기압	1.77 mmHg (1,000℃)
용해도	20℃ 물에 녹지 않음. 질산 및 뜨거운 고농도 황산 용액에 녹음. 유기용매에 녹지 않음.
동의어 (synonyms)	Lead metal; plumbum; pigment metal

 

납은 주기율표 제 14족에 속하는 천연 원소로 천연납은 $_{}^{208}\textrm{Pb}$(51~53%), $_{}^{206}\textrm{Pb}$(23.5~27%),$_{}^{207}\textrm{Pb}$(20.5~-23%),$_{}^{204}\textrm{Pb}$(1.35~1.5%). 이중 $_{}^{206}\textrm{Pb}$는 우라늄(U)이,$_{}^{207}\textrm{Pb}$는 악티늄(A c)dl,$_{}^{208}\textrm{Pb}$는 토륨(Th)이 각각 자연적으로 붕괴되어 생성됩니다. 

 

제품과 응용

납 화합물은 페인트 안료, 염색약, 도자기 유약, 코크 제조 등에도 사용됩니다. 그러나 최근에는 환경 및 건강 이슈로 인해 사용량이 감소하고 있습니다. 특히, 예전에는 테트라에틸납(tetraethyl lead, TEL; CAS No. 78-00-2)과 테트라메틸납(Tetramethyl lead, TML; CAS No. 75-74-1)이 휘발유의 옥탄가를 높이기 위한 첨가제로 사용되었지만, 1980년대 이후 금지되었고 1996년에는 자동차 휘발유에서의 사용이 전면 금지되었습니다. 테트라에틸납은 여전히 운송수단 및 항공기용 휘발유에서 사용되고 있으며, 몇몇 개발도상국에서도 사용이 지속되고 있습니다.

탄약 제조뿐 아니라 어업용 추에도 사용되었던 납이 환경에 미치는 부정적인 영향들로 인해 점차 사용량을 줄이고 있으며,  친환경적인 대체물질을 찾는 노력이 다양한 분야에서 확대되고 있습니다. 

납은 광산에서 캐내어지는 경우도 있지만, 최근에는 금속 폐기물이나 배터리에서 재생되어 사용되는 양이 증가하고 있습니다. 동북아시아 지역에 납이 주로 매장되어 있어 중국, 한국, 일본 등에서 많은 생산이 이뤄지고 있는데, 우리나라는 많은 양을 국내에서 조달하여 사용하고 잇습니다. 

 

납과 건강

 흡수 경로와 영향

무기납(inorganic lead)은 호흡기·입·피부 등으로 흡수될 수 있는데, 피부를 통한 경우는 호흡기나 입을 통한 경우보다 그 흡수 효율이 낮다. 동물 실험 결과, 유기납(organic lead)은 피부를 통해서도 잘 흡수되는 것으로 나타났다. 1마이크론 미만의 무기납 입자들은 호흡기를 통해 거의 전부 흡수될 수 있고, 이보다 큰 입자 들은 소화기로 들어갈 수 있다

피부를 통한 흡수

무기납과 유기납은 호흡기, 입, 피부 등을 통해 흡수될 수 있습니다. 피부를 통한 흡수의 경우, 유기납은 무기납에 비해 흡수 효율이 높게 나타납니다. 그러나 일반적으로 호흡기나 입을 통한 흡수에 비해 상대적으로 효율이 낮습니다. 무기납의 경우 1마이크론 미만의 입자는 거의 전부 흡수되는 반면, 더 큰 입자는 소화기로 들어갈 수 있습니다.

위장관을 통한 흡수

위장관을 통한 흡수는 납 화합물의 특성 및 섭취한 음식의 성질에 따라 변동합니다. 어린이는 섭취한 수용성 납의 40~50%를 흡수할 수 있는데, 이는 어른의 3~10%에 비해 훨씬 높은 비율입니다. 또한 단식 중인 사람이나 실험동물은 계속 급식 중인 대조군에 비해 더 많은 양의 납을 흡수할 수 있습니다. 영양 상태, 인·구리·아연, 철·칼슘과 같은 영양소 또한 흡수에 영향을 미치며, 화합물의 용해성이 좋을수록 흡수율이 높아지는 경향이 있습니다.

호흡을 통한 흡수

호흡을 통해 몸으로 들어온 납 입자는 입자의 크기와 호흡 속도에 따라 폐에 쌓이는 패턴과 속도가 크게 다릅니다. 크기가 1마이크론 미만인 무기납 입자는 거의 전부 흡수되며, 큰 입자는 호흡기로 들어갈 수 있습니다. 피부를 통한 흡수는 무시할 만한 양이지만, 땀이 많을 경우 흡수율이 약간 증가할 수 있습니다. 유기납은 무기납에 비해 기체 형태로 움직이며 흡수 효율이 큽니다.

흡수 경로에 따른 영향

무기납은 주로 십이지장에서 흡수되며, 유기납은 지용성 때문에 피부를 통해 흡수될 수 있습니다. 흡수된 납은 폐에 축적되며, 피부 흡수량은 미미하지만 땀이 많을 경우 약간 증가합니다. 특히, 유기납은 무기납에 비해 기체 형태로 흡수되는 정도가 크며, 이는 유기납의 미세 입자와 지용성 때문입니다. 이러한 흡수 경로와 영향은 환경적인 측면에서 중요하며, 납 노출을 최소화하기 위한 조치가 필요합니다.

납의 분포와 반감기

분포

납은 흡수와 동시에 혈장으로부터 빠르게 분산되어 적혈구, 연조직(soft tissues), 그리고 뼈에 도달합니다. 성인에서 혈중 납의 반감기는 약 20~30일이며, 연조직 중에서는 간과 콩팥에서 농도가 높지만 뇌에서는 상대적으로 낮습니다. 혈중 납은 주로 적혈구에 존재하지만, 납을 체내로 분산시키는 역할을 하는 것은 주로 혈장입니다. 혈중 납 농도가 낮을 경우에는 전체 혈중 납의 0.2~0.3%만이 혈장에 존재하며, 농도가 올라갈수록 비중이 상대적으로 늘어납니다.

뼈에 대한 특이

흡수된 납은 성인에서는 94%, 어린이에서는 약 73%가 뼈에 저장됩니다. 해면뼈의 리모델링 속도가 빨라 반감기는 2~8년으로 짧습니다. 반면에 겉질뼈의 납 반감기는 20년 이상으로 길기 때문에 체내의 납은 상당 부분 뼈에 저장되어 있습니다. 이러한 특성으로 인해 몸 상태의 변화로 뼈의 재흡수가 증가하면 혈중 납 농도가 증가할 수 있습니다. 임신, 수유, 폐경, 체중 감소, 골다공증과 같은 상태의 변화는 뼈의 재흡수를 촉진시키며 이로써 혈중 납 농도의 상승을 유발할 수 있습니다.

납의 전달

납은 임신부에서 태아로, 그리고 산모의 모유를 통해 아기에게 전달될 수 있습니다. 이러한 경로로 인해 납 노출은 특히 임신과 수유 기간 동안 주의가 필요합니다. 납은 생애 주기에 걸쳐 다양한 경로로 인체에 흡수되고 분포되며, 이를 고려한 예방 조치가 중요합니다.

 

납의 대사과정

무기납의 결합

무기납은 다양한 단백질 및 비단백성 리간드와 결합하여 복합체를 형성하는 것으로 알려져 있습니다. 주요 세포외 리간드로는 알부민과 비단백성 설프히드릴 복합체가 있으며, 적혈구의 주요 세포내 리간드는 ALAD(aminolevulinic acid dehydrase)입니다. 무기납은 또한 세포핵 및 세포질에 있는 단백질들과도 복합체를 형성할 수 있습니다.

알킬납의 대사

알킬납(Alkyl lead) 복합체인 테트라에틸납이나 테트라메틸납은 간에서 시토크롬 P-450(Cytochrome P-450)에 의해 활발하게 산화적 탈알킬화(oxidative dealkylation)를 거칩니다. 그러나 알킬납 복합체의 대사에 관한 연구는 상대적으로 많이 이루어지지 않았습니다. 이러한 대사 과정은 납의 생체 내 동태를 이해하는 데 중요하며, 특히 화합물의 대사가 유해한 대사산물을 생성하는 경우에는 건강에 미치는 영향을 파악하는 데 도움이 됩니다.

납의 대사와 관련된 연구는 미흡한 부분이 있어 더 많은 연구가 필요하며, 특히 유기납의 대사에 대한 이해를 확대시켜 나가는 것이 중요합니다.환경 독성 및 건강 영향을 최소화하려면 대사 과정을 이해하고 납 노출을 효과적으로 관리하는 방안을 개발하는 것이 필요합니다.

납의 배출 과정

배출 경로

일단 흡수된 납은 흡수 경로와 무관하게 주로 소변과 대변을 통해 배출됩니다. 또한, 땀, 침, 머리카락, 털, 손톱, 모유 등을 통해서도 일부 납이 배출됩니다. *배출 비율* 사람에게 납을 정맥 주입하여 분석한 결과에 따르면, 흡수된 납의 약 1/3이 대변으로 배출되고, 2/3 정도는 소변으로 배출되는 것으로 나타났습니다 (Chamberlain 1978). 특히 1마이크론 미만의 납 입자 흡입의 경우에도 대변/소변의 배출 비율은 약 0.5 정도로 나타났습니다 (Chamberlain 1978; Hursh 1968).

결과적으로

이러한 배설 과정은 납이 체내에서 일정 기간 동안 머무르지 않고 체외로 효과적으로 배출되는 것을 의미합니다. 대변과 소변을 통한 배출은 납의 노출을 최소화하고 건강을 유지하는 데 기여하며, 특히 미세 입자의 경우에도 적절한 배설 경로를 통해 체내에서 제거되는 것으로 나타났습니다. 따라서 납 노출을 최소화하고 체내 납 농도를 관리하는데는 정기적이고 효과적인 배설이 중요한 역할을 합니다.

생활환경 속의 납 분포

납은 지구의 지각에서 황화납의 형태로 주로 존재하며, 인간 활동으로 인해 환경 전반에 분포하게 되었습니다. 토양에서는 도로 근처, 오래된 건물, 광산, 공장지대, 발전소, 소각장, 쓰레기 매립지, 유해폐기물 처리장 근처 등에서 흔히 발견됩니다. 특히 유해폐기물 처리장 주변에 사는 사람들은 납에 노출될 수 있습니다.

식품

통 조림 제조 시 납땜을 더 이상 하지 않게 된 이후, 식품에서는 아주 미량의 납이 검출되고 있습다, 유해폐기물이 포함된 토양에서 자라는 잎채소는 납 먼지에 노출될 가능성이 있으며, 납 파이프, 페인트, 스테인드글라스, 크리스탈 유리용기 등을 사용한 경우에도 극 소량이지만 납에 오염될 수 있습니다.

먹는 물

상수원으로 사용되는 호수, 강, 지하수 등에서는 납이 거의 검출되지 않으며, 대부분의 가정급수에서도 납 농도가 낮습니다. 그러나 산성수가 공급되는 지역에서는 납 농도가 높아질 수 있습니다.산성수는 상수관, 납땜, 금속 수도관에서 납을 더 쉽게 용출시키기 때문에 식수로 흘러들어가는 납의 양이 많아집니다. 20년 이상 오래된 건물에서는 납 상수배관을 사용한 경우가 있는데, 이런 경우에도 시간이 흐르면서 관 안에 미네랄이 침착되어 납이 물과 직접 접촉하는 정도는 줄어들게 됩니다.

대기 중의 먼지

대기 중 먼지는 자동차 유연 휘발유 사용, 철·강철 제조 공장, 배터리 제조공장, 폐기물 소각, 화산 폭발, 담배 연기 등으로 인해 납이 방출될 수 있습니다. 최근에는 자동차에서의 유연 휘발유 사용이 금지되어 대기 중 납 농도가 감소한 것으로 나타났습니다. 우리나라의 경우 1993년부터 유연 휘발유의 판매를 금지하고 무연 휘발유만을 생산·판매하도록 하는 법률이 제정되었습니.

피부 접촉

값싼 장신구나 민간요법, 화장품 등을 통한 피부 접촉으로도 극히 일부지만 납이 흡수될 수 있습니다. 특히 납을 많이 포함한 화장품 사용이나 민간요법에서 사용하는 약이나 주로 중동지방에서 사용하는 수르마(surma)나 콜(kohl)과 같은 제품에서 납이 검출된 적이 있기 때문에 주의가 필요합니다.

 

납의 독성

치사율	전신독성	신경독성	생식/발생독성	발암성	면역독성	유전독성
O	O	O	O	O	-	-

 

납의 위험성 인식

2007년 ATSDR에서 발행한 주요 위험물질 목록에서 납은 2위를 차지하며, 급성 및 만성 독성에 대한 유해한 영향이 오래전부터 알려져 왔습니다. 최근에는 허용기준이 급격히 낮아져, 혈중 납 농도가 높은 경우에도 중독이 발생할 수 있음을 강조하고 있습니다.

허용기준의 변화

30년 전에는 만성 납 중독이 혈중 납 농도가 80 μg/dL 이상일 때 발생한다고 보고되었지만, 현재는 30 μg/dL 이상이면 만성 독성이 유발될 수 있으며, 특히 어린이에게는 10 μg/dL 이상이면 잠정적인 위험이 있을 수 있다고 알려져 있습니다. 이러한 변화는 납에 대한 더 강력한 예방 및 통제 노력을 반영하고 있습니다.

 

납 중독의 치료

납 중독은 납이라는 금속에 노출되어 혈액이나 장기에 납이 축적되는 상태를 말합니다. 납 중독의 증상은 노출 정도와 기간에 따라 다르게 나타나며, 심할 경우 뇌나 신경계에 영구적인 손상을 줄 수 있습니다. 납 중독의 치료 방법은 다음과 같습니다.

• 가장 좋은 방법은 납에 대한 노출을 피하고 더 이상 납이 흡수되는 것을 막는 것입니다. 납이 들어있을 수 있는 환경이나 물건을 피하고, 청결하게 유지하며, 철분과 칼슘 등이 풍부한 음식을 섭취하는 것이 도움이 됩니다.
• 만약 납 중독이 확진되었다면, 해독 치료가 필요할 수 있습니다. 해독 치료는 납을 몸 밖으로 배출시키는 약물을 투여하는 것으로, Ca-EDTA, 페니실아민, DMSA 등이 사용됩니다. 해독 치료는 의사의 처방과 지시에 따라서만 받아야 합니다.
• 납 중독으로 인해 심각한 증상이 발생한 경우에는 응급 치료가 필요합니다. 예를 들어, 전신 경련, 발작, 정신 이상 등이 있을 경우에는 즉시 119 또는 1339에 전화해서 응급 구조를 요청해야 합니다.

납 중독은 조기 진단과 예방이 매우 중요합니다. 납 중독의 위험이 있는 어린이는 증상이 없더라도 6~12개월 이내에 혈액 검사를 하는 것이 좋습니다.

 

납은 그 독특한 물리적 특성과 다양한 응용 분야에서의 활용성으로 오랜 세월 동안 사용되어 왔습니다. 그러나 환경 문제와 건강 영향으로 인해 납을 둘러싼 환경적 문제에 대한 인식과 대처가 중요해졌습니다. 납의 재활용과 생산에 대한 연구와 기술 발전은 더욱 중요하며, 납이 지속 가능한 방식으로 사용되고 생산되도록 하는 것이 앞으로의 과제입니다.