노동환경건강연구소 정연희(j-y-h0403@hanmail.net), 일과건강 2007년 10월호

1. 카드뮴, 어떤 물질인가?

카드뮴은 부드럽고 연성이 있으며 은백색 광택의 금속 또는 분말로 냄새가 없고 부식에 매우 강한 성질을 가지고 있다. 1817년 독일의 화학자 프리드리히 스트로마이어가 탄산 아연 시료에서 카드뮴 원소를 발견하였고, K.S.L. 헤르만과 J.C.H. 롤로프는 산화 아연 표본에서 카드뮴을 발견하게 되었다.
카드뮴은 산화상태가 +2가(Cd2+)인 금속으로 화학적으로는 아연과 비슷하다. 대기 중에서 카드뮴은 입자로 이루어져 있으며, 물에는 녹지 않으며 할로겐, 산과 반응하기 쉽고, 염기와는 반응이 잘 되지 않는 물질이다. 카드뮴은 산 등과 반응하여 열분해 시 질소 산화물과 카드뮴 산화물의 독성 흄을 발생시키므로 주의해야 한다.

2. 주요용도 및 발생원

① 용도
카드뮴 및 카드뮴화합물은 여러 산업 분야에서 사용되는데, 가장 주요한 용도는 니켈-카드뮴 배터리 제조에 78%가 사용되고

있다. 그 밖에 안료 제조에 12%, 도금 8%, 플라스틱 안정제 1.5%, 비철 금속 합금 및 기타용도 0.5% 등으로 사용된다.

② 발생원
사업장에서 주요 카드뮴의 발생원은 카드뮴 합금 작업, 카드뮴 코팅 금속의 산소 아세틸렌 절단과정 및 카드뮴이 함유된 금속의 제련, 용해 및 정련과정 이다. 카드뮴은 다른 금속에 비해 비등점은 낮고 증기압은 크기 때문에 가열 처리 시 산소와 결합하여 산화카드뮴 흄이 많이 발생될 수 있다. 그러므로 위 작업 시 고온상태가 동반된다면 카드뮴 흄이 발생되어 호흡기를 통해 카드뮴에 노출될 수 있다.

3. 반응성

■ 카드뮴은 용해된 질산암모늄이나 하이드라조익산, 강산화제, 황 등과 격렬하게 반응하거나 폭발을 일으킬 수 있으므로 주의해야 한다.

■ 공기 중에 분진 형태로 확산되거나, 미세입자, 분진 흄으로 비산되어 있을 시 발화성 또는 폭발성을 가질수 있으므로 조심히 다루고 불꽃 또는 점화원으로부터 멀리 두어야 한다.

4. 건강영향

■ 발암성 : 카드뮴의 경우 국제암연구기관(IARC)에서는 Group1에 해당하는 인체발암성 물질로 보며, 미국 산업위생전문가협의회(ACGIH) 미국 산업안전보건청(OSHA), 미국 산업안전보건연구원(NIOSH)와 같은 기관에서는 발암 의심 물질로 규정하고 있다. 그러나 우리나라 산업안전보건법에서는 발암성으로 규정되지 않았다.

■ 호흡기 및 폐 독성 : 다소 높은 농도의 카드뮴 흄(200~500㎎/㎥)에 노출되면 금속열(metal fume fever)과 유사한 증상을 일으키며, 대개 며칠 이내로 완전히 회복된다. 하지만 더 심하게 노출되면 기관지나 호흡기에 염증이 생기고 기침, 두통, 현기증, 오한, 발열, 호흡곤란과 같은 증상이 나타난다.
고농도의 카드뮴 흄에 노출된 후 24시간 이내에 급성 폐부종이 발생할 수 있으며, 이때 청진기로 검진하면 수포음이 들린다.

■ 간 독성 : 카드뮴이 묻어 있거나 오염된 손으로 음식을 섭취하면 소화관 장애가 일어날 수 있고 구역질, 복통 등의 증상이 나타났다가 빠르게 없어진다. 하지만 고농도로 섭취하면 급성독성으로 간 손상이 나타난다.

■ 신장 독성 : 주로 흡입에 의해 카드뮴에 노출된 작업자는 신장독성이 있는 것으로 보고되고 있다. 1950년 Friberg의 연구에서 니켈-카드뮴 배터리를 생산하는 공장에서 발생되는 산화카드뮴 분진과 카드뮴 흄에 노출된 작업자를 대상으로 조사한 결과 신장기능 이상이 높았다.

■ 기타 독성 : 카드뮴은 칼슘 대사에도 영향을 미쳐 카드뮴에 의한 심한 신장 장해를 가진 사람들은 신장 결석이 생길 수 있고, 소변으로 손실되는 칼슘양이 증가되어 칼슘의 과량 배설이 일어날 수 있다. 그 영향으로 골격의 변화와 뼈의 통증, 골연화증, 골다공증 등이 초래될 수 있다. 일본에서 카드뮴 중독 현상으로 이타이-이타이(아프다-아프다)병 환자가 발생한 것도 대표적인 예로 볼 수 있다.

5. 노출기준

카드뮴은 분진 또는 염, 흄 형태 또는 산화된 형태로 존재할 수 있다. 현재 노동부에서 카드뮴 분진 및 염의 기준을 8시간 노출기준 TWA(8시간 노출기준) 0.05㎎/㎥으로 제정하였는데, 2008년 1월 TWA 0.05에서 0.03㎎/㎥ 재개정되어 더욱 강화될 예정이다. 하지만 카드뮴 기준은 TWA 기준만 존재할 뿐 단시간 노출기준인 STEL 기준이 없는 상태이다. 산화카드뮴(흄)의 천장값(C, 잠시도 노출되어선 안 되는 농도)은 0.05㎎/㎥이다.

6. 특수건강검진

카드뮴 또는 그 화합물에 노출되는 작업자는 1년에 1회 이상 하도록 한다. 작업 배치 건강진단 후 첫 번째 특수건강진단은 6개월 이내에 작업자 개별적으로 실시한다. 카드뮴의 생물학적 노출지표검사로는 필수항목으로 혈중 카드뮴을 검사하며, 선택적으로 소변 중 카드뮴, 소변 중 β2 -microglobin등을 검사한다. 노출기준은 혈중 카드뮴은 일반인은 2㎍/L, 작업자는 5㎍/L이며, 소변 중 카드뮴은 일반인 2㎍/g 크레아티닌이다.

7. 노출사례

■ 아연 용융 도금 작업 작업자의 카드뮴 중독 의심 사례
1984년 3월 아연 용융 도금 업체인 K사에 입사한 이후 3년 2개월 동안은 아연 용융 도금 작업장 밖에서 잡부로 근무하였고, 1987년 5월부터는 아연 용융 도금 작업장 내 산처리조에서 근무하던 K씨(1941년생)는 1988년 3월 하순부터 전신피로, 빈뇨 등의 증상이 있어 오다가 안면감각 이상과 어지럼증으로 내원하였다. 뇌 단층 촬영 시 뇌교에 출혈소견이 발견되었고, 혈액 검사시 혈청 내 카드뮴 함량이 249㎍/L, 소변 중 카드뮴 함량이 100㎍/L인 것으로 나타났다. 하지만, 작업 현장에서 카드뮴 공기 중 농도가 매우 낮았으며, K씨와 함께 작업하는 도금반의 다른 작업자의 혈 중 카드뮴 농도를 검사 해 보았으나 최고 0.329㎍/dL, 평균적으로 0.246㎍/dL, 수준으로 모두 정상범위에 속했다.
따라서 K씨는 카드뮴에 의한 직업병으로 판단하기 어렵지만, 국내에서는 직업성 카드뮴 중독과 관련된 첫 번째 보고 사례이었다.

■ 제련소와 네킬-카드뮴 배터리 재상 근로자의 카드뮴 중독 사례
한국산업안전공단 산업안전보건연구원이 카드뮴을 제조, 수입, 사용, 운반 또는 저장하는 전국 사업장을 대상으로 실태 조사를 한 결과 요중 카드뮴 수치(기준치 5㎍/g creatinine)가 증가하여 카드뮴 중독으로 진단된 5명에 대해서 신장조직 검사, 세관기능 검사, 골밀도 검사, 폐 기능 검사 등을 실시하였다. 5명 모두 남자였으며, 평균 연령은 43.6세(34~58세)였다. 2명은 아연 제련공장에 근무하는 도중 카드뮴을 분리하는 과정에서 노출되었고, 3명은 배터리를 분해해서 카드뮴을 분리하는 과정에서 노출되었다.

■ 국외 노출사례
급성 카드뮴 흄 중독에 관한 사례로 1966년 Betone 등이 보고하였다.
고층 빌딩 상부의 내부에서 거더(girder) 구조물을 철거하기 위해 5명이 한 팀이 되어 일을 하였다. 작업내용은 카드뮴이 판금된 너트, 볼트, 똬리쇠들을 산소아세틸렌 버너로 녹여서 철거하는 일이었다. 작업하는 동안 산화카드뮴에 노출되었고, 급성 카드뮴 중독을 일으키게 되었다. 작업공간이 밀폐되어 있고, 환기도 되지 않는 상태였다.
작업자들은 첫날 5시간 동안 작업 후 기침, 호흡곤란을 호소하였으나 이틀째부터는 증상이 매우 나빠지기 시작하여 3일째는 호흡곤란, 청색증, 발열, 빈맥, 고혈압, 폐렴과 같은 증상이 나타났다. 이 중 한명은 5일 째 되는 날 흉부에 호전이 있다가 갑자기 오후에 각혈하기 시작하여 곧 사망하였다. 병원에서는 이산화탄소 중독으로 인한 가스 사고로 보고되었으나, 병리학자에 의해 카드뮴 중독이 의심되었고, 나머지 4명은 입원을 하게 되었다. 폐 기능 검사와 흉부사진 촬영 시 특별한 이상이 없었고, 임상적 증상도 없어 8일 후 퇴원하게 되고 몇 주 후 다시 근무를 하게 되었다.