초록 ▼

IV. 연구결과
○ 문헌조사한 결과 전자담배의 기체상 중 분석성분을 포집하기 위해 주로 사용한 방법은 US FDA가 전자담배 실험을 위해 사용한 임핀저법이었으므로 본 연구에서는 주로 이 방법을 분석성분 포집 방법으로 사용하였다. 임핀저법으로 포집이 어려운 항목들에 대해서는 이 방법을 변형시킨 가스타이트실린지법을 사용하였다. 니코틴, 트리에틸렌그라이콜, 테트라에틸렌그라이콜, 펜타에틸렌그라이콜, DEP, DEHP, cis-3-Hexen-1-ol 및 Methyl cinnamate은 가스타이트실린지법을 사용하여 측정하였으며 회수율은

IV. 연구결과
○ 문헌조사한 결과 전자담배의 기체상 중 분석성분을 포집하기 위해 주로 사용한 방법은 US FDA가 전자담배 실험을 위해 사용한 임핀저법이었으므로 본 연구에서는 주로 이 방법을 분석성분 포집 방법으로 사용하였다. 임핀저법으로 포집이 어려운 항목들에 대해서는 이 방법을 변형시킨 가스타이트실린지법을 사용하였다. 니코틴, 트리에틸렌그라이콜, 테트라에틸렌그라이콜, 펜타에틸렌그라이콜, DEP, DEHP, cis-3-Hexen-1-ol 및 Methyl cinnamate은 가스타이트실린지법을 사용하여 측정하였으며 회수율은 모든 항목에서 90%이상을 정밀도는 모두 15%이내의 값을 보였다. Formaldehyde, Acetaldehyde, Acrolein을 시료포집을 위해 임핀저법을 사용하였으며 분석한 결과 모든 항목에서 86.0~124.7% 범위의 좋은 회수율을 보였고 정밀도도 10%이내의 좋은 결과를 보였다. NNN, NAT, NAB, NNK의 TSNAs는 임핀저법을 사용하여 시료포집하였고 회수율, 정밀/정확도를 측정한 결과 모든 항목에서 50% 이상의 회수율을 보였고 11%이내의 정밀도를 보였다.
○ 국내에서 정상적으로 유통되고 있는 전자담배 액상 105개 종류의 유해성분 분석결과에 따라 비교적 높은 농도로 오염되어 있는 액상 30종을 선정하여 각종 유해성분을 정성 및 정량분석을 수행하였다.
○ 전자담배 30개 종류의 액상을 사용하여 기체상 중에 니코틴을 분석한 결과 1.18-6.35 g/m³ (164-879 μL/L, 41-222 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균은 2.83 g/m³ (391 μL/L, 99 μg/puff)이었다 (여기에서 한 puff당 부피는 ISO기준에 따라 35 mL로 계산하였다). 담배 1개비를 10 모금 (puff)으로 계산할 때에 전자담배를 연초담배 1개비로 환산할 때에 평균 1.0 mg, 그리고 0.41-2.2 mg의 함량범위로 계산되었다. 이는 연초 담배 1개비 중의 니코틴 함량 (평균 0.66 mg, 함량범위 0.1-1.4 mg)과 비교할 때에 약 2배 정도의 함량으로 판단이 된다. 니코틴에 의한 성인 치사량이 35–65 mg인 것을 고려하면, 가장 높은 니코틴 함량의 전자담배를 약 150회 흡입(puff)할 경우 치사량에 해당된다. 좀더 강한 규정인 캐나다 규정에 의하면 한 puff당 (55 mL) 최고 0.35 mg이 포함되고 담배 1개비를 10 모금 (puff)으로 계산할 때에 3.5 mg이 흡수된다. 이 전자담배 액상을 100 모금을 필 경우에는 치사량에 도달한다.
○ 전자담배 30개 종류의 액상을 사용하여 기체상 중에 알데하이드류를 분석한 결과 전자담배 액상에서 발견되었던 포름알데하이드와 아세트알데하이드가 검출되었고 액상에서는 없었던 아크로라인이 추가적으로 검출되었다. 전자담배 기체상 중에 포름알데하이드를 분석한 결과 4.04-73.86 mg/m³ (3.02-55.15 μL/L, 0.141-2.585 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 20.24 mg/m³ (15.11 μL/L, 0.708 μg/puff)이었다. 아세트알데하이드를 분석한 결과 4.10-68.19 mg/m³ (2.09-34.71 μL/L, 0.144-2.38 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 22.14 mg/m³ (11.27 μL/L, 0.775 μg/puff)이었다. 아크로라인을 분석한 결과 0.37-20.11 mg/m³ (0.15-8.05 μL/L, 0.013-0.704 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 3.91 mg/m³ (1.56 μL/L, 0.137 μg/puff)이었다.
○ 전자담배 기체상 중에 알데하이드를 분석한 결과 액상의 농도 보다 포름알데히드는 최고 193배까지 검출되었으며, 아세트알데히드는 최고 42배까지 검출되었다. 아클로라인은 액상에서는 검출되지 않았는데 기체상에서는 검출되었다. 전자담배의 주요 매질성분인 프로필렌글라이콜만을 전자담배를 사용하여 기화시켰을 때에도 세 가지의 알데하이드류가 검출되었다. 이상의 결과를 토대로 전자담배는 기화과정에서 가열될 때에 프로필렌글라이콜로부터 알데하이드류가 생성되는 것으로 판단된다.
○ 전자담배 30개 종류의 액상을 사용하여 기체상 중에 담배특이 니트로사민 (TSNAs)을 분석한 결과 전자담배 액상에서 발견되었던 N-Nitrosonornicotine (NNN), 4-(N-Nitrosomethylamino)-1-(3-pyridinyl)-1-butanone (NNK), N-Nitrosoanatabine (NAT, 887407-16-1), N-Nitrosoanabasine (NAB, 37620-20-5)가 검출되었다. 전자담배 기체상 중에 NNN을 분석한 결과 0.1-1.3 μg/m³ (0.01-0.17 nL/L, 0.01-0.05 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.3 μg/m³ (0.04 nL/L, 0.01 ng/puff)이었으며, NAT를 분석한 결과 0.1-17.5 μg/m³ (0.01-2.08 nL/L, 0.01-0.61 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 2.7 μg/m³ (0.32 nL/L, 0.10 ng/puff)이었다. NAB를 분석한 결과 0.1-4.7μg/m³ (0.02-0.55 nL/L, 0.01-0.16 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.8μg/m³ (0.09 nL/L, 0.03 ng/puff)이었으며, NNK를 분석한 결과 0.1-21.7 μg/m³ (0.01-2.35 nL/L, 0.01-0.76 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 2.5μg/m³ (0.27 nL/L, 0.09 ng/puff)이었다. 총 TSNAs를 계산한 결과 0.3-44.1 μg/m³ (0.03-5.00 nL/L, 0.01-1.54 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 6.3 μg/m³ (0.73 nL/L, 0.22 ng/puff)이었다.
○ 전자담배 기체상 중에 TSNAs를 분석한 결과 액상에 함유하고 있던 양보다 대부분 더 많이 검출되고 있는데 이는 기화과정에서 생성되는 것으로 판단된다. 전자담배 기체상 중에 TSNAs가 생성되는 기전을 조사해 본 결과 니코틴 및 니코틴 유도체로부터 생성되는 것으로 판단된다.
○ 전자담배 기체상 중에 에틸렌그라이콜류를 분석한 결과 세 종류의 에틸렌그라이콜류인 트리에틸렌그라이콜, 테트라에틸렌그라이콜 및 펜타에틸렌그라이콜이 검출되었다. 트리에틸렌그라이콜은 0.01-4.86 g/m³ (1.0-725 μL/L, 0.4-170 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.53 g/m³ (79 μL/L, 19 μg/puff)이었다. 테트라에틸렌그라이콜을 분석한 결과 0.01-7.80 g/m³ (1.0-982 μL/L, 0.4-273 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.76 g/m³ (96 μL/L, 27 μg/puff)이었다. 펜타에틸렌그라이콜을 분석한 결과 0.03-6.25 g/m³ (3.0-680 μL/L, 1.0-219 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.7 g/m³ (76 μL/L, 24 μg/puff)이었다.
○ 전자담배 기체상 중에 프탈레이트류를 분석한 결과 액상에서 발견된 DEP와 DEHP가 모두 검출되었다. DEP을 분석한 결과 0.61-205 mg/m³ (0.062-20.684 μL/L, 0.021-7.175 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균 농도는 19.4 mg/m³ (1.96 μL/L, 0.678 μg/puff)이었다. DEHP를 분석한 결과 0.31-11.55 mg/m³ (0.018-0.663 μL/L, 0.011-0.404 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 1.56 mg/m³ (0.09 μL/L, 0.055 μg/puff)이었다. DEP와 DEHP는 남성호르몬의 차단작용으로 내분비교란을 일으킬 뿐만 아니라 여성 호르몬 에스토로젠의 모방작용에 의한 호르몬 교란을 일으키는 물질이다.
○ 전자담배 기체상 중에 천연성분이면서 독성을 갖고 있고 액상에서 발견된 cis-3-Hexen-1-ol과 Methyl cinnamate가 모두 검출되었다. cis-3-Hexen-1-ol을 분석한 결과 0.12-465.8 mg/m³ (0.028-104.3 μL/L, 0.004-16.30μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 26.5 mg/m³ (5.94 μL/L, 0.928μg/puff)이었으며 Methyl cinnamate을 분석한 결과 0.13-71.69 mg/m³ (0.018-9.91 μL/L, 0.005-2.509 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 3.12mg/m³ (0.431 μL/L, 0.109 μg/puff)이었다.
○ 전자담배 액체상에는 존재하지 않으나 기화과정에서 생성되어 기체상 중에 존재할 수 있는 PAHs, Acrylamide, Acrolein, Benzene 등 유해성분을 분석한 결과 Acrolein을 제외하고 다른 항목은 검출되지 않았다. PAHs, Acrylamide, Benzene이 생성되려면 연소과정이 필요한데 전자담배의 경우에는 연소되는 과정이 없기 때문에 생성되지 않는 것으로 판단된다.
○ 전자담배 기체상 중의 니코틴 분석값 (30개)과 액상 제품에 표기된 니코틴 함량과의 상관성을 조사하였다. 표기된 단위로 mg과 mg/mL가 혼용되고 있어 분석결과 농도와 더 가까운 단위를 사용하였으며, 농도가 미 기재된 3개 샘플은 제외시키고 작성하였다. 그 결과 두 상간의 상관계수가 0.415의 값을 나타내 표기된 농도와 기체상 측정값과의 일치정도가 높지 않는 것으로 나타났다. 따라서 전자담배에 표기된 것만 믿고 사용할 수는 없는 것으로 나타났다.
○ 현재 판매중인 31종의 연초담배의 한 개피당 니코틴 함량은 0.1-1.4 mg이었고 평균농도는 0.66 mg이었고, 연초담배 기체상 중에 포름알데하이드를 분석한 결과 108-137 mg/m³ (81-103 μL/L, 3.78-4.80 μg/puff) 범위로 검출되었고 평균은 120 mg/m³ (90 μL/L, 4.19 μg/puff) 이었다. 아세트알데하이드를 분석한 결과 1083-3211 mg/m³ (551-1635 μL/L,37.9-112 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균은 1982 mg/m³ (1009 μL/L, 69.3 μg/puff) 이었으며, 아크로라인을 분석한 결과 209-498 mg/m³ (84-199 μL/L,7.32-17.4 μg/puff)의 범위로 검출되었고 평균은 309 mg/m³ (124 μL/L, 10.8 μg/puff) 이었다.
○ 연초담배 기체상 중에 Formaldehyde, Acetaldehyde, Acolein의 평균은 전자담배 기체상 중 Aldehydes의 평균보다 각각 약 6,90, 80배 높았다. 알데하이드 특히 Formaldehyde의 전자담배 기체상의 농도가 연초담배 중에 농도보다 상대적으로 높은 것은 전자담배에서 생성되기 때문으로 판단된다.
○ 연초담배 기체상 중에 TSNAs를 분석한 결과 NNN의 경우 814-2359 μg/m³ (103-298 nL/L, 29-83 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균은 1507μg/m³ (191 nL/L, 53ng/puff)이고 NNK를 분석한 결과 모두 검출되지 않았다. NAT를 분석한 결과 766-1520 μg/m³ (91-180 nL/L, 27-53 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균은 1177 μg/m³ (140 nL/L, 41 ng/puff)이었으며 NAB를 분석한 결과 담배 샘플 5종 중 1종에서만 308 μg/m³ (36 nL/L, 11 ng/puff)로 검출되었다. TSNAs 총량으로 계산하였을 때에 1580-3694 μg/m³(194-457 nL/L, 55-129 ng/puff)이었고 평균은 2745 μg/m³ (337 nL/L, 96ng/puff)이었다.
○ 결론적으로 전자담배 기체상에서 발암물질인 NNN, NNK, DEHP, formaldehyde, acetaldehyde 등이 검출되었으며 그밖에 독성성분인 nicotine, acrolein, NAB, NAT, DEP, cis-3-hexen-1-ol과 methyl cinnamate가 검출되었는데 이들 대부분은 전자담배 액상에 존재하였던 것들이 기화되면서 생성되고 있는 것이 확인되었으나 알데하이드류 (formaldehyde, acetaldehyde, acrolein)와 TSNAs (NNN, NNK, NAB, NAT)는 기화과정에서 생성되는 것으로 판단된다. 따라서 전자담배의 액상에 대한 철저한 품질관리를 통해 유해성분의 상당량이 제거될 수 있음을 알 수 있고 생성되는 유해성분이 없게끔 제조방법을 개선해야 할 것이다.
○ 이 전자담배 액상 중 니코틴 함량이 높은 것을 100 모금 (연초10개피에 해당) 필 경우에 성인이 치사량에 도달할 수 있음을 고려하여 사용량에도 제한을 두어야 할 것으로 판단된다.
○ 연초담배 중에 있는 TSNAs와 알데하이드류에 비해 전자담배에 함유하고 있는 위의 유해성분의 함량이 각각 평균 1/500, 1/100정도의 수준이지만 전자담배는 사용할 수 있는 용량에 제한을 갖기가 어려우므로 연초담배에 비해 유해성분의 농도가 안심할 수 있는 농도로 판단할 수 없다. 더구나 전자담배 액상에는 연초담배에는 없는 프탈레이트 등이 함유되어 있어 하루 사용량에 제한을 두어야할 것으로 판단된다.
○ 전자담배 기체상은 사용자의 습관에 따라 다르긴 하나 상당량의 일부가 공기 중으로 확산되므로 공기를 통해 함유하고 있는 모든 유해성분이 다른 사람들에게 영향을 줄 수 있다. 따라서 간접흡연의 영향이 있을 수 있어 담배와 같이 금연구역에서는 피울 수 없게 하는 것이 바람직하다.

Abstract ▼

Electric cigarettes are battery powered devices that convert nicotine containing liquid into a vapor that can be inhaled. The device aerosolizes nicotine so that it is readily entrained into the respiratory tract and then enters the bloodstream. Information on the toxicology and safety of e-cigarett

Electric cigarettes are battery powered devices that convert nicotine containing liquid into a vapor that can be inhaled. The device aerosolizes nicotine so that it is readily entrained into the respiratory tract and then enters the bloodstream. Information on the toxicology and safety of e-cigarettes is limited. In this study, toxic chemicals in gas phase were analyzed. NNN, NNK, DEHP, formaldehyde and acetaldehyde were known as carcinogenic agent in human or animal. They were identified and quantified in 30 gas phases of electronic cigarette being sold in Korean markets by gas chromatography-mass spectrometry or liquid chromatography - tandem mass spectrometry.
As a results, four TSNAs were detected in the concentration rage of 0.1-1.3 μg/m³ (0.01-0.17 nL/L, 0.01-0.05 ng/puff) for N-Nitrosonornicotine (NNN), 0.1-21.7 μg/m³ (0.01-2.35 nL/L, 0.01-0.76 ng/puff) for 4-(N-Nitrosomethylamino)-1-(3-pyridinyl)-1-butanone (NNK), 0.1-17.5 μg/m³ (0.01-2.08nL/L, 0.01-0.61 ng/puff) for N-Nitrosoanatabine (NAT, 887407-16-1) and 0.1-4.7 μg/m³ (0.02-0.55 nL/L, 0.01-0.16 ng/puff) for N-Nitrosoanabasine (NAB, 37620-20-5).
Three aldehydes were detected in the concentration rage of 4.04-73.86 mg/m³ (3.02-55.15 μL/L, 0.141-2.585 μg/puff) for formaldehyde, 4.10-68.19 mg/m³ (2.09-34.71 μL/L, 0.144-2.39 μg/puff) for acetaldehyde and 0.37-20.11 mg/m³ (0.15-8.05 μL/L, 0.013-0.704 μg/puff) for acrolein.
Two phthalates were detected in the concentration rage of 0.61-205 mg/m³ (0.062-20.684 μL/L, 0.021-7.18 μg/puff) for DEP and 0.31-11.55 mg/m³ (0.018-0.663 μL/L, 0.011-0.404 μg/puff) for DEHP.
Three glycols were detected in the concentration rage of 0.01-4.86 g/m³ (1.0-725 μL/L, 0.4-170 μg/puff) for triethylene glycol, 0.01-7.80 g/m³ (1.0-982 μL/L, 0.4-273 μg/puff) for tetraethylene glycol and 0.03-6.25 g/m³ (3.0-680 μL/L, 1.0-219 μg/puff) for pentaethylene glycol.
Two natural compounds were detected in the concentration rage of 0.12-465.8 mg/m³ (0.028-104.3 μL/L, 0.004-16.30 μg/puff) for cis-3-Hexen-1-ol and 0.13-71.69 mg/m³ (0.018-9.91 μL/L, 0.005-2.509 μg/puff) for Methyl cinnamate.
Electronic cigarettes, which are manufactured in China, are subject to little quality control. This study found the levels of nicotine to vary even in cartridges whose labels claim to have the same amount of nicotine. Most of these identified compounds are carcinogens or toxic and must be controlled in manufacturing process or raw materials. The findings contradict claims by electronic cigarette manufacturers that their products are safe alternatives to tobacco and contain little more than water vapor, nicotine and propylene glycol, which is used to create artificial smoke in theatrical productions. When heated, the liquid produces a vapor that users inhale through the battery-powered device.