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문제 정의
- NSP의 독성은 기존에 산출된 미세 혹은 초미세입자(UFP)의 연구들을 고찰함으로써 기본적인 연구 설계를 효율적으로 할 수 있을 것으로 제시되므로 먼저(JFP의 연구 결과들을 살펴보기로 하였다.
- 본 글에서는 공기 중 초미세입자를 비롯하여 가공의 나노물질 등 나노 크기의 입자에 대해 특히 고려해야 할 독성의 개념과 노출에 따른 사람과 환경의 보호를 위한 위해성 평가의 필요성에 대해 언급하고자 한다.
성능/효과
- 유럽 공동체의 보건소비자보호국 (Health and Consumer Protection Directorate General(DG SANCO) of EC}은 나노기술물질로 인한 사람과 환경에 잠재적 유해성, 노출 및 위험성을 조사하기 위해 2004년 3월 Brussel에서 17명의 다양한 분야의 국제적 전문가들을 초청하여 워크샵을 개최하였다. 이 워크샵에서 전문가들이 추천한 나노 정책에 대한 12가지 권고사항은, 1) 중간 체 또는 완성품 나노물질에 대한 명명법 확립, 2)이들에 대해 CAS 등록번호를 부여하고 해당 MSDS를 작성하는 것(이는 부유 혹은 자유 나노 입자의 경우 적절 하나 고 정 혹은 포매된 나노입자에서는 부적절), 3) 나노물질에 대한 노출평가자료, 생태 및 독성자료, 환경 내 지속성, 부유상태에서의 콜로이드 형성 능과 재부유, 이동 특성, 나노입자 스크리닝 기술 등과 관련한 자료의 축 적과 분석, 4)나노입자 농도를 측정할 수 있는 도구개발, 5) 표준화된 위해성 평가방법의 개발, 6) 적절한 보호마스크나 보호복을 입는 것과 같은 사람, 환경의 안전보건, 위해성 평가와 관련한 좋은 실천(good practice)의 장려, 7) 나노 기술 발전 모니터링 단체 설립, 8)의사결정 과정에서 대중의 산업체 참여, 9) 중간체 및 완제품에 대한 위해성 평가, 생산 및 취급지침, 상업화 지침, 표준개발지침서 등의 개발, 1이 기존 규제 조치의 개정, 11) 자유가공 나노 입자 누출방지의 최대화, 12) 비의도적인 나노입자의 누출 및 생산의 최소화 혹은 제거 등이었다. 이러한 권고사항들과 함께 워크샵 주최 측의 밝힌 미래정책의 선택사항들은 9가지 사항2로 표**과 같았다(European Communities, 2004).
- 1988). 결과적으로 이들의 80% 이상은 폐 내에 남아 있게 되는 것으로 이것은 NSP 가 상피세포에 남아 있거나 더 멀리 간질조직 으로 전위되어 갔음을 시사한다고 볼 수 있다.
- Ambient UFP과 나노입자(NP)의 주요 차이점은 전자의 경우 다양하게 분산된 성질을 가진 반면 후자의 경우 단일한 규격을 가졌다는 점, 입자 형태로 ambient UFP는 연소시 생성된 분지된 구조이나 NP는 튜브, 선, 고리, 평면 형태의 것도 생산되긴 하나 대체로 구형이라는 점이다. 더불어, UFP의 경우 연소로 인해 발생한 서로 다른 용해성을 갖는 인한 휘발성 유기화합물과 무기성분(금속, 질산염, 황산염)을 갖고 있기 때문에 UFP와 NP의 독성학적 특성에서 차이가 있을 것임을 예측할 수 있다. 그러나 불용성 입자에 관한 한 세포상호작용을 포함한 NSP kinetics의 개념은 UFP오+ NP는 비슷할 것이다.
- , 2003). 실험 실적 초미세 모델 입자의 영향은 중량을 투여 단위로 했을 때 미세입자보다 더 큰 반면 공기 중 UFP에 의한 세포 반응은 미세 혹은 굵은 입자보다 그 영향이 때로는 더 크게 때로는 더 작은 결과를 나타내었다. In vitrei 연구는 사용한 입자들의 화학적 조성이 서로 다르고 표적세포도 다르며 투여기간 등이상 이하여 그 결과 해석이 매우 어렵다.
- 다소 오래된 biokinetic 연구와 몇몇의 NSP(nano-scaled particle, 대부분 ambient UFP)에 대한 새로운 연구 결과가 나노 독성 분야에 대한 기반이 될 수 있을 것이다. 이들 연구를 통해 보면, NSP가 중량 당 표면적이 더 크기 때문에 같은 화학 특성의 더 큰 입자보다 생물학적으로 활성이 크고, 입자의 표면적과 입자 수가 NSP에 의한 감염 반응 및 산화적 스트레스 반응에 대한 더 나은 예측자로 나타났으며, 세포 및 개체의 상호작용의 원칙은 NP가 생물반응성의(biocompatible) 물질로 코팅되었다 할지라도 ambient UFP와 NP 모두에 적용할 수 있다. 이러한 코팅제의 생물유지성(biopersistence)에 대한 정보는 예로 sub 10 nm quantum dots 내의 반도체 금속화합물의 포함하는 카드뮴, 납화합물과 같이 내재적 독성을 갖고 있는 중심물질(core material)의 생물유용성 (bioavailability) 만큼 중요하다.
- 이와 같이 나노기술은 그 유익성을 누리기에 앞서 그 위해성을 분석할 필요가 있는데 그래야 하는 근거로는 첫째, 앞에서도 언급되었듯이 현재 나노기술의 연구개발과 혁신을 위해 엄청난 재원이 지원되고 있다는 점이며 둘째,STM(Scanning Tunnelling Microscope), 원자현미경등 첨단기자재의 사용으로 나노기술에 대한 상업화가 활성화되고 그래서 이제 나노기술은 실험실을 넘어 시장에 진입, 상품가치를 높이고 있어 산업장 근로자는 물 론 일반 대중에까지 노출이 용이하여졌다는 점이다. 한편, 많은 과학자, 환경운동가, 군사문제 분석가 등이나노기술 의 잠재 위험성, 공중보건, 환경, 군사적 사용시 위험성이 있을 수 있다는 문제를 제기하기에 이르렀고, 나노산업에 관련된 근로자들에게도 잠재 위험성이 있다는 점이 지적되었다(Hoet et al.
후속연구
- 예를 들면, 법적 조항에서 사용되는 단위의 개념으로 기존화학물질 중 고체입자에 관련된 대부분의 규정에서의 단위 중량 단위이 고 임계치 또한 중량으로 나타내고 있다. EU가 추진하고 있는 화학물질관리제도의 하나인 REACH에 있어서 등록을 의무시하는 최소 생산량 및 유통량을 1 ton으로 하고 있지만 새로운 NSP인 경우는 앞에서도 언급되었듯이 작은 중량이라 하더라도 표면적이 매우 크므로 반응성이 높아 중량의 개념은 크게 의미를 나타내지 못할 것이므로 표면적, 크기, 화학반응성, 분산성 등 특성화한 단위 도입이 필요할 것이다. 또한 유해성 평가 혹은 분류에 있어서 발암성 물질이 0.
- , 2004). 그러나 나노튜브의 금속불순 물 성분에 의한 것인지의 여부도 평가되어야 하므 로 일반적으로 인정되는 섬유독성 원칙이 이러한 나노섬유 구조물에도 똑같이 적용될 수 있는지의 여부는 더 연구되어야 할 것이다. 향후 적절한 농도를 사용한 연구를 계획할 때에는 사람의 노출 수준을 감안해야 할 것이며 이때 가공의 나노물질의 물리화학적 성질, 응집 상태 및 농도단위(수, 중량, 표면적 등}을 고려해야 할 것이다.
- 이러한 점을 미루어 볼 때 사전예방 원칙은 매우 중요하며 나노입자의 경우도 유해성의 확인, 용량 반응연구, 근로자 및 환경 등의 노출평가 등이 시행되어야 하며, 이를 위한 시료채취 방법이나 노출평가도 기존과는 다른 방법의 개발이 필요하다. 나노입자의 대사 및 거동, 표적 장 기의 연구, 기존 입자독성 자료를 어떻게 나노입자에 적용할 것인지 의 연구방법론 등을 고찰하여야 할 것이다. 정부차원에서도 종합적 대책이 필요하며 나노물질이 신규 화 학물질에 속하는 것인지의 여부, 나노기술 안전성 확보 정 책, 나노기술의 표준화 및 보건문제와, 나노기술에 사용되 는 유독성 용매, 고온, 나노입자의 폭발성 등의 안전 문제 까지도 해결해야 할 것이다.
- 다소 오래된 biokinetic 연구와 몇몇의 NSP(nano-scaled particle, 대부분 ambient UFP)에 대한 새로운 연구 결과가 나노 독성 분야에 대한 기반이 될 수 있을 것이다. 이들 연구를 통해 보면, NSP가 중량 당 표면적이 더 크기 때문에 같은 화학 특성의 더 큰 입자보다 생물학적으로 활성이 크고, 입자의 표면적과 입자 수가 NSP에 의한 감염 반응 및 산화적 스트레스 반응에 대한 더 나은 예측자로 나타났으며, 세포 및 개체의 상호작용의 원칙은 NP가 생물반응성의(biocompatible) 물질로 코팅되었다 할지라도 ambient UFP와 NP 모두에 적용할 수 있다.
- 또한 NSP에 대한 사람 혹은 환경노출수준에 대한 자료가 거의 없기 때문에 예측되는 노출 수준을 반영할 농도 범위를 취하는 것이 어렵겠으나 NSP에 대한 biokinetics에 관한 소수의 자료를 활용해야 할 것으로 생각된다.
- EU가 추진하고 있는 화학물질관리제도의 하나인 REACH에 있어서 등록을 의무시하는 최소 생산량 및 유통량을 1 ton으로 하고 있지만 새로운 NSP인 경우는 앞에서도 언급되었듯이 작은 중량이라 하더라도 표면적이 매우 크므로 반응성이 높아 중량의 개념은 크게 의미를 나타내지 못할 것이므로 표면적, 크기, 화학반응성, 분산성 등 특성화한 단위 도입이 필요할 것이다. 또한 유해성 평가 혹은 분류에 있어서 발암성 물질이 0.1% 중량당 중량 이상 함유한 물질에 대해 발암성으로 간주하는데 이때에도 중량단위의 개념이 NSP에 대해서는 다시 고찰해야 할 것이다.
- 이러한 나노물질이 균일한 크기로 더 효율적으로 전위(translocation)되겠지만 이들의 작은 크기로 인한 전위 과정 (translocation process)은 똑같이 다양한 형태의 NSP에도 적용된다. 생물/독성 영향을 연구해 보면, microtubule, mitochondria와 같은 세포 내 구조와의 상호작용 과정에 대한 새로운 사실이 발견될 것이다.가공의 나노 물질(engineered nanomaterial) 및 그 잠재 영향이 다양하기 때문에 이물질을 제조하고 사용하는 동안의 사람 노출 평가를 포함하는 나노 독성에 대한 연구 필요성이 있다.
- , 2004).이러한 연구들의 결과로 후각신경 통로가 공기 중 NSP의 환경적, 직업적 노출 조건하에서 사람에게 중추신경계로 이동하는 입구가 되는 것을 고찰되어야 할 것이다.
- 나노입자의 대사 및 거동, 표적 장 기의 연구, 기존 입자독성 자료를 어떻게 나노입자에 적용할 것인지 의 연구방법론 등을 고찰하여야 할 것이다. 정부차원에서도 종합적 대책이 필요하며 나노물질이 신규 화 학물질에 속하는 것인지의 여부, 나노기술 안전성 확보 정 책, 나노기술의 표준화 및 보건문제와, 나노기술에 사용되 는 유독성 용매, 고온, 나노입자의 폭발성 등의 안전 문제 까지도 해결해야 할 것이다.
- 이것은 앞서 언급했던 양즉 입자의 중량, 수혹은 표면적과 같은 입자농도의 단위에 대한 것뿐 아니라 더 중요시해야 할 것은 농도 수준의 타당성(relevance of dose levels)이다. 즉 in vitro실험에서 흔히 사용하는 극히 높은 농도가 in 실험에서 투여 가능한 농도인지를 고려해서 연구계획을 해야 할 것이다. 독성 영향기전은 실질적으로 투여되는 농도에 따라 작동되는 것이므로 신뢰성 있는 연구결과를 위해서는 세포 혹은 개체의 방어기전을 압도해버 릴 아주 높은 농도를 이용하는 것의 타당성 등을 고찰해야 한다.
- 최근 접할 수 있는 나노기술 활용상품들로는 나노 소재 의 섬유, 테니스 라켓, 공, 유리 코팅과 금속부식 방지용제, 자외선 차단제 항세균 분진, 의료용구, 화장품, 공기정화시스템 등이 있으며 앞으로 생산될 미래 생산품으로써 나노 기술의 초용량 컴퓨터, 항암물질, 무공해 엔진, 약물전달체 등이 개발될 예정이다.
- 그러나 나노튜브의 금속불순 물 성분에 의한 것인지의 여부도 평가되어야 하므 로 일반적으로 인정되는 섬유독성 원칙이 이러한 나노섬유 구조물에도 똑같이 적용될 수 있는지의 여부는 더 연구되어야 할 것이다. 향후 적절한 농도를 사용한 연구를 계획할 때에는 사람의 노출 수준을 감안해야 할 것이며 이때 가공의 나노물질의 물리화학적 성질, 응집 상태 및 농도단위(수, 중량, 표면적 등}을 고려해야 할 것이다.
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