노동환경건강연구소 정연희(j-y-h0403@hanmail.net), 일과건강 2007년 12월호

1. 산화 에틸렌, 어떤 물질인가?

산화 에틸렌의 영문어는 Ethylene oxide(에틸렌 옥사이드)이며, 흔히 앞글자의 약자를 따서 EO가스라고 말한다. 고리 모양 에테르의 하나로 상온에서는 상쾌한 냄새가 나는 무색의 기체이다. 물리적인 형태는 두개의 탄소 원자 사이에 산소가 붙어 있는 에폭시기의 형태를 이루고 활성이 매우 높은 화학물질로서 에폭시기 형태의 링이 열리면 열을 방출하면서 물, 알코올, 아민, Sulfhydryl 화합물과 반응을 일으키게 된다.

2. 주요용도 및 발생원

산화 에틸렌은 다양한 여러 분야의 화학적 합성에 사용되는데, 글리콜 혹은 글리콜 에테르와 에탄올 아민 등의 생산에 주로 소요된다. 산화 에틸렌 전체 사용량 중 매우 적은 양이 병원, 의류, 식료품 등의 소독 살균에 사용되고 있다. 또한 훈증제, 열에 민감한 의료기기의 소독, 멸균에 주로 많이 이용되면서 병원 중앙공급실 등에서 가장 많이 노출된다. 단 2%만이 살균제로 이용되지만 산화 에틸렌을 사용하는 작업자의 대부분이 이때 노출된다.(NIOSH 1989)

3. 반응성

■ 상온, 상압에서는 비교적 안정적이며, 427℃ 이상으로 가열되었을 시 폭발적으로 분해될 수 있다.
■ 산, 가연성 물질, 염기, 금속염, 금속 화합물, 아민, 할로 탄소 화합물, 금속, 시안화물, 산화제 등과는 혼합하여 사용하는 것을 금지 하여야 한다.
■ 산화 에틸렌 증기는 공기보다 무거우며, 발원지에서 먼거리도 순간적으로 확산되어 화재 및 폭발의 위험이 있을 수 있으니 주의해야 한다.

4. 건강영향

■ 발암성 : 산화 에틸렌에 대해서 우리나라와 ACGIH에서는 A2로 인체 발암 의심물질로 분류하며, IARC(국제암연구기구)에서는 인체에 대한 조사결과의 제한된 증거와 동물실험결과 충분한 증거로 그룹1로 구분하고 있다.
■ 신경계 독성 : 알콜과 같은 중추신경억제제 역할을 하여 고농도에서는 두통, 오심, 구토, 무력증 등이 온다. 급성폭로시 오심, 구토, 흉통, 무력, 두통, 근육수축, 발작을 일으키나 영구적인 장해는 없는 것으로 보고 있다.
■ 피부 독성 : 산화 에틸렌은 일반적으로 다른 증상에 앞서 눈과 기도를 자극한다. 증기 상태로 눈에 닿게 되면 결막염, 백내장, 각막비후 등이 발생한다. 물에 덴 것 같은 상처가 생기는데 이는 큰 수포성 농가진과 비슷하고, 홍반을 동반한 중독성 표피괴사, 부종, 수포화 등이 일어난다. 전형적인 임상적 증상은 수시간 후에 나타난다.
■ 기타 독성 : 산화 에틸렌은 실험용 쥐(Rat) 실험으로 백혈병과 복막 중피종을 일으키는 것으로 밝혀졌다.(NIOSH 1981) 이밖에 일부 연구 결과에서는 염색체 이상과 자매 염색분체 이상의 증가를 보였다.

5. 노출기준

우리나라 노동부에서는 8시간 노출기준을 1ppm으로 하고 있으며, 미국산업위생전문가협의회(ACGIH)나 미국산업안전보건청(OSHA)에서도 8시간 노출기준인 TWA를 1ppm으로 지정하고 있다. 단시간 노출기준인 STEL은 ACGIH에서는 30분 동안 TWA 기준의 3배를 넘지 않도록 하고 있으며, OSHA에서는 15분간 5ppm으로 지정하고 있다.

우리나라에는 아직 단시간 노출기준을 제정하지 않았는데, 일부 연구결과에서 보면 멸균기 작동 후에 하는 단시간 작업 시에 고농도의 산화 에틸렌에 노출되는 경우가 발생하므로 빠른 시일 내에 단시간 노출기준이 마련되어야 한다.

6. 특수건강검진

산화 에틸렌 또한 특수검진 대상항목이며 호흡기, 신경계, 조혈기, 생식질환에 대해 유의 있게 진찰을 받도록 하고 있다. 혈액검사를 통해 혈색소량, 혈구 용적치를 알아보고, 요 검사를 통해 단백뇨를 검사한다. 또한 간기능 검사까지를 필수 검사항목으로 정하고 있으며, 선택적으로 신기능 검사나 생식검사 등을 해 볼 수 있다. 산화 에틸렌 직접적인 노출을 밝힐 수 있는 생체지표물질과 그에 따른 기준이 없는 실정이다.

7. 문헌 연구결과

국외 여러 연구결과 동물실험을 통해 발암성이 있는 물질로 보고되었지만, 우리나라에서 산화에틸렌에 직접적으로 발생한 직업병이나 재해 사례가 보고된 바 없다.

■ 1994년 8월 종합병원 5개소의 중앙공급실을 대상으로 하여 공기 중 산화 에틸렌의 농도 수준을 알아본 결과 개인적 8시간 노출수준이 0.005~3.036ppm이었다.
멸균기에서 멸균을 끝낸 후 기계 문을 열 때 단시간(15분간) 개인 노출 수준이 0.005~11.4ppm으로 노출기준인 5ppm을 2배 이상 넘는 곳도 있었다. 또한 멸균이 끝난 후 기계 문을 열 때 15분 동안 측정한 지역의 수준은 0.2~49.2ppm으로 매우 높았다.
<참고문헌 : 일부 종합병원 중앙 공급식에서의 Ethylene Oxide 노출에 관한 연구, 서울대학교 보건대학원 산업보건학교실 서상옥, 백남원, 한국산업위생학회지 2005년>

■ 산화 에틸렌은 화학제품 생산을 위해 사용되지만 병원 기구 살균, 멸균 작업 시 사람에게 노출될 수 있는 물질이다. 흡입독성 실험 연구에 따르면 마우스에서 폐포 및 폐 세기관지 종양, 악성 림프종, 자궁 선암, 유방암 등이 증가함을 볼 수 있었다. 또 다른 연구에서는 수컷, 암컷 쥐를 대상으로 산화 에틸렌 흡입 실험을 한 결과 단세포 백혈병, 뇌암, 고환의 복막 중피종, 피하 섬유종 등의 증가 현상을 보였다.

유행학적 연구에 따르면 미국 전역에 산화 에틸렌을 소독, 멸균의 역할로 사용하는 작업자가 14개 산업장에 1만8천 명에 다다르는 것으로 알려졌다. 이중 남자 작업자에서 총괄적이라고 할 수는 없지만 non-Hodgkin 임프종 또는 복합 골수종 등에 의한 사망이 점진적인 노출과 관련성이 있는 것으로 보고 있다. 하지만 다른 코호트 조사에서는 산화 에틸렌에 의한 일부 위험성은 보이지만 암과 관련성을 명확히 밝혀 내기가 어렵다는 결론을 얻었다. 예를 들어 7천5백 명의 여성 작업자를 대상으로 산화 에틸렌의 노출 농도와 유방암 증가의 관계를 보고자 하였으나, 뚜렷한 결론을 내지 못했다고 하였다.

비록 유병학적으로 아직 제한된 증거를 가지지만, IARC(국제암연구기구)에서는 그룹1로서 사람에게 인체 발암성 물질로 보고 있다. 산화 에틸렌은 사람과 설치류 종에 헤모글로빈 내전물의 양을 증가시키고 DNA와 직접적으로 반응하는 알킬화 인자인 것으로 밝혀졌다. 또한 산화 에틸렌과 돌연변이, 발암 위험성이 높다는 관련 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
<Reference : Carcinogenicity of 1,3-butadiene, ethylene oxide, vinyl chloride, vinyl fluoride, and vinyl bromide, http://oncology.thelancet.com Vol 8 August 2007)