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담배의 진실

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액상형 전자담배 제품 및 배출물의 유해성분

담배란? 등록일 : 2024-03-22 조회수 : 12934 추천수 : 0

개요

전자담배(e-cigarette, Electronic Nicotine Delivery System)는 베이프(vape)라고도 하는데, 액상이 담긴 용기(카트리지나 탱크 등), 배터리 등의 동력원와 분무기로 구성된 일반담배(궐련) 흡연을 흉내 낸 니코틴 전달 장치입니다. 분무기는 e-액상이라고 불리는 액체 용액을 에어로졸화시키는 발열체로, 작은 물방울, 증기 및 공기로 이루어진 에어로졸를 배출합니다. 액상은 주로 매질(매개체)로 사용되는 프로필렌글라이콜(propylene glycol, PG) 또는/그리고 식물성 글리세린(, vegetable glycerin, VG)과 니코틴 및 향료 등이 포함됩니다. 

에어로졸(aerosol)은 공기 중의 입자 또는/그리고 물방울의 현탁액(미세한 입자가 흩어져 있는 액체)을 의미하며 기체상, 미세 입자, 미세 액상으로 구성되어 있습니다. 공기 중 떠다니는 입자 크기는 직경이 수 나노미터(1미터의 10억분의 1)에서 수백 마이크로미터(1,000나노미터)에 달할 수 있습니다.

액상형 전자담배 성분의 유해성을 정확히 알기 위해서는 흡입독성시험을 진행해야 합니다. 흡입독성시험은 호흡기를 통하여 들이마시게 된 물질들이 생체에서 일으키는 독성작용을 평가하는 시험으로, 평가 대상이 되는 물질들을 흡연함으로서 발생하는 독성을 확인합니다. 따라서 식품으로 섭취하거나 화장품으로 사용이 허용된 성분이라도 흡입독성자료가 충분하지 않다면 전자담배 사용으로 인한 인체 안정성은 확실한 답을 내놓기 어렵습니다. 

다만, 전자담배의 액상 및 배출물의 성분과 유해물질에 대한 연구가 계속 진행되면서 발암성 및 독성물질들이 계속 확인되고 있습니다. 하지만 아직도 더 많은 연구를 통해 안정성에 대한 자료 확보가 필요한 상황이며, 이 때문에 액상형 전자담배 사용을 더욱 경계해야 합니다


주요 담배 성분

니코틴(nicotine)

니코틴은 전자담배 액상 중 중요한 성분으로, 뇌에 있는 니코틴 아세틸콜린 수용체와 결합하여 도파민 시스템을 자극하고 이는 생리학적 중독의 원인이 됩니다.

니코틴이 어떠한 경로로 인체에 노출되었느냐에 따라 다르지만, 호흡곤란, 복통 및 구역 구토, 설사, 근육마비, 피로, 눈 자극이나 손상과 같은 급성 증상이 나타날 수 있습니다. 또한, 오랫동안 노출되면 호흡부전, 뇌심혈관계 질환, 면역체계의 문제, 염증반응의 증가, 그리고 사망의 원인이 될 수도 있습니다.

니코틴은 과거에 살충제와 훈증제로 사용되었으나, 지금은 이러한 목적으로 생산 또는 사용되지 않습니다. 주로 니코틴에 노출되는 경로로는 직접적으로 담배 가공과 제조 과정에서거나  담배제품 사용에 의한 것입니다. 본래 니코틴은 천연 담배(Tobacco) 식물에서 추출한 후 정제하여 사용하였으나, 최근에는 니코틴을 합성하여 사용하기도 합니다. 

카보닐화합물(carbonly compounds)

액상형 전자담배 제품 및 배출물로 알려진 성분은 포름알데히드(formaldehyde), 아크롤레인(acrolein), 아세트알데하이드(acetaldehyde), 크로톤데하이드(crotonaldehyde)입니다.

포름알데히드(formaldehyde), 아크롤레인(acrolein), 아세트알데하이드(acetaldehyde)는 액상형 전자담배 구성성분의 대부분을 차지하고 있는 프로필렌글리콜(Polypropylene Glycol, PG)과 글리세린(Vegetable Glycerin, VG)의 산화로 인해 발생합니다. 배출물 중 열을 가할수록 더 많이 생성되는 성분으로, 액상 제품 속에 있는 잔류량보다 몇 배 증가합니다.

  • - 포름알데하이드(formaldehyde)
  • 포름알데하이드는 자극성이 있고 무색투명한 기체로, 알데하이드 중 가장 단순한 화합물입니다. 자연적으로도 소량 발생하며, 주로 파티클 보드 및 코팅 등 산업용 수지 생산에 사용됩니다.

    포름알데하이드 수용액(포르말린)은 대부분의 박테리아와 곰팡이(포자 포함)를 죽이기 때문에 소독제로 사용했었으나, 최근에는 독성 및 휘발성을 고려할 때 사람의 건강에 심각한 위험을 초래할 수 있어 사용을 제한하고 있습니다. 국제암연구소는 포름알데하이드를 그룹 1의 발암물질로 분류하고 있습니다.


  • - 아크롤레인(acrolein)
  • 아크롤레인은 자극적인 냄새가 나는 무색투명의 액체로, 가장 간단한 불포화 알데하이드입니다. 아크롤레인은 지방이 연소할 때 글리세롤이 분해되면서 생성됩니다. 아크롤레인은 주로 관개 수로에서 수중 및 부유 잡초뿐만 아니라 조류를 방제하기 위한 제초제로 사용됩니다. 

    아크롤레인은 어떠한 경로도 노출되든지 간에 매우 독성이 강하며, 호흡기와 눈의 자극을 일으킨다고 알려져 있습으며, 국제암연구소는 인체 발암물질(그룹 2A)로 분류하고 있습니다.


  • - 아세트알데하이드(acetaldehyde)
  • 아세트알데하이드는 무색투명한 액체 또는 기체로, 실온 근처에서 끓는 특징이 있습니다. 산업현장에서는 매우 중요한 알데하이드 중 하나로 대량 생산되고 있으며, 자연환경이나 커피, 빵, 익은 과일 및 발효식품에서도 자연적으로 발생하기도 합니다. 또한, 에탄올이 효소산화되는 과정에서도 만들어져 숙취의 원인물질로도 알려져 있습니다. 

    이 아세트알데하이드는 국제암연구소에서 그룹 2B의 인체 발암물질로 분류하고 있습니다.


  • - 크로톤알데하이드(crotonaldehyde)
  • 크로톤알데하이드는 독한 냄새가 세게 나는 무색투명하거나 엷은 누런색 액체입니다. 가연성(불에 잘 타는 성질)이 높으며 실온에서 독성 증기를 만들어 냅니다. 크로톤알데하이드는 일부 식물과 화산의 자연적인 배출물에서 발견되며, 일부 식품에도 크로톤알데하이드가 소량 포함되기도 합니다. 크로톤알데하이드는 효모 및 곰팡이 억제제인 소르빈산 제조, 연료의 경고제, 알코올 변성제, 테트라에틸납의 안정제, 고무 촉진제 제조 및 가죽 태닝에 사용됩니다.

    크로톤알데하이드 역시 국제암연구소에서 인체 발암물질(그룹 2B)로 분류하고 있으며, 연구마다 검출량의 차이는 있지만 액상형 전자담배 제품과 배출물에서도 확인된 유해성분으로 주의가 필요합니다. 


중금속(heavy metal)

비중이 4.0 이상의 무거운 금속 원소들을 중금속이라 하며, 현재까지 액상형 전자담배 제품 및 배출물에서 확인된 중금속으로는 니켈(Ni), 크로뮴(Cr), 아연(Zn), 납 등이 있습니다. 다수의 중금속은 니코틴 액상에 미량 남아있거나 사용 중인 전자담배 기기에 코팅된 도금, 합금 등의 재질에서 나오는 것으로 추정하고 있습니다. 

  • - 니켈(Ni)
  • 니켈은 은백색의 강한 광택이 있는 금속으로, 공기 중에서 변하거나 산화 반응을 일으키지 않아 도금이나 합금의 재료로 많이 사용됩니다.

    반복적으로 오랫동안 니켈에 노출되면 호흡기 질환, 기침, 천식, 만성기관지염 등이 발생하거나 폐 기능도 떨어질 수 있습니다. 또한, 고농도로 짧은 시간 노출된다면 눈과 피부에 자극을 줄 수 있고, 오랫동안 노출되면 우리 몸의 비뇨기관 중 하나인 신장에 악영향을 줄 수 있습니다. 국제암연구소는 니켈을 인체 발암물질(그룹 2B)로 분류하고 있습니다.


  • - 크로뮴(Cr)
  • 크로뮴은 광택이 있는 단단한 금속으로 잘 녹지 않지만 쉽게 산화됩니다. 즉, 공기 중의 산소와 만나면 쉽게 얇은 산화막을 형성하여 안의 금속 부분을 보호하는데, 각종 합금에 카드뮴을 첨가하면 잘 부식되지 않으면서 강도가 높아집니다. 이 때문에 크로뮴은 도금과 합금 분야에 널리 쓰입니다. 

    3가 크로뮴(Cr3+)은 인슐린 활성에 관여하는 '인체 미량 원소'로 독성은 낮은 것으로 알려져 있으나, 6가 크로뮴(Cr6+)은 강한 독성 때문에 기관지염, 아토피, 폐암 등을 일으킬 수 있으며 눈, 피부, 신장, 간에도 악영향을 미칠 수 있는 유해 물질입니다. 국제암연구소는 6가 크로뮴을 인체 발암성 물질(그룹 1)로 분류하였습니다.


  • - 아연(Zn)
  • 아연은 푸른색을 띤 회색 금속입니다. 습한 공기 중에서 표면만 산화되면서 오히려 내부가 보호되어 도금하는데 널리 쓰이고 있습니다. 

    아연은 인체의 세포를 구성하고 생리적인 기능을 하는 데 필요한 대표적인 무기물 중 하나이지만, 지나친 양이 몸에 흡수되면 중독을 일으킬 수 있습니다. 중독 증상으로는 복통, 설사, 구토 등이며 입 안에서 단맛이 나타납니다. 또한, 아연 먼지를 마시게 되면 목이 건조해지고, 심하면 기침, 고열, 구토, 메스꺼움, 무기력감의 원인이 되기도 합니다. 


  • - 납(Pb)
  • 납은 부드러워 외부의 충격에 잘 깨지지 않고 늘어나는 성질(가단성)이 있으며, 녹는점이 다른 금속류에 비해 낮고 밀도가 높습니다. 공기에 노출되면 탁한 회색으로 색이 변하지만 상대적으로 반응성이 적은 금속입니다. 

    납은 우리 몸에서 매우 강한 독성작용을 일으키는 금속으로, 납을 흡입하거나 삼키면 우리 몸 모든 기관과 시스템에 나쁜 영향을 미치며, 이에 국제암연구소는 무기 납 및 납 화합물을 인체 발암물질(그룹 2A)로 분류하였습니다. 


휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs)

구조의 기본골격으로 탄소 원자를 갖는 화합물을 통틀어 유기화합물이라고 부르고 있으며, 이 중 휘발성 유기화합물은 끊는 점이 낮아서 공기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물을 총칭입니다. 액상형 전자담배 제품과 배출물에서 확인된 휘발성 유기화합물은 벤젠(benzene), 에틸벤젠(ethylbenzene), 톨루엔(toluene) 등이 있으며, 니코틴 합성이나 추출 과정에서 직접 사용되거나 불물순 등으로 남는 것으로 알려져 있습니다.

  • - 벤젠(benzene) 
  • 벤젠은 석유의 천연 성분이자 기초 석유 화학물질 중 하나입니다. 주요 산업용 화학물질인 벤젠은 휘발성 용매이지만 독성 때문에 사용이 제한적입니다. 

    국제암연구소는 벤젠을 인체 발암성물질 (그룹 1)로 분류하였습니다.


  • - 에틸벤젠(ethylbenzene)
  • 에틸벤젠은 일반 용매로서 휘발유와 비슷한 냄새가 나는 가연성(불에 잘 타기 쉬운 성질)이 높은 무색투명한 액체입니다. 

    공기 중 높은 수준의 에틸벤젠에 노출되면 눈과 목이 민감해질 수 있으며, 오래 노출되면 현기증이 생길 수 있습니다. 국제암연구소는 에틸벤젠을 인체 발암물질(그룹 2B)로 분류하고 있습니다. 


  • - 톨루엔(toluene)
  • 톨루엔은 흔히 사용하는 유기 용매로서 휘발유의 성분, 페인트 희석제, 실리콘 밀봉제, 많은 화학 반응물, 고무, 인쇄 잉크, 접착제(접착제), 래커, 가죽 태너 및 소독제의 용매로 사용되며, 담배 연기와 자동차 배기가스에서도 발견됩니다. 


  • - 클로로포름(chloroform, 트리클로로메탄)
  • 클로로포름은 휘발성이 매우 강한 성질로, 밀도가 높고 냄새가 강하게 나는 무색의 유기용매입니다. 

    클로로포름은 니코틴이나 첨가물의 합성이나 추출과정에서 용매로 사용하기 때문에 전자담배 액상에 남아있으며, 국제암연구소는 클로포포름을 인체 발암물질(그룹 2B)로 분류하고 있습니다.


첨가제

첨가제는 담배 제조과정에서 인공적으로 첨가되는 물질로 가향제, 보존제, 흡습제, 항균제 등과 같은 역할을 합니다. 가장 유명한 첨가제로 멘톨(menthol)이 있으며, 그 외에도 현재까지 버터, 캐러멜 등의 맛과 향을 내기 위한 디아세틸(diacetyl), 아세토인(diacetyl), 2,3-펜탄다이온(2,3-pentanedion) 등이 확인되었습니다.

  • - 멘톨(menthol)
  • 멘톨은 대부분의 전자담배 액상에 많은 양으로 사용됩니다. 

    멘톨은 액상형 전자담배 에어로졸이 폐까지 쉽게 도달할 수 있도록 상기도(기관지, 후두, 비강이 있는 호흡기관)를 둔화시키거나 통증을 가라앉히는 진통효과를 일으킵니다. 이를 통해 담배 사용을 쉽게 하고 니코틴 중독 수준을 높이는 역할을 합니다.


  • - 디아세틸(diacetyl)
  • 디아세틸은 버터 또는 버터스카치 맛을 내는데, 장기간 노출 시 폐 질환을 유발할 수 있습니다. 심지어 폐 조직이 돌이킬 수 없이 두꺼워지는 기관지염 폐쇄증을 일으켜, 폐의 가스교환을 어렵게 만들고 사망에 이르게도 합니다.


  • - 아세토인(diacetyl)
  • 아세토인은 디아세틸과 비슷하게 버터 맛을 내며, 장기간 노출 시 기관지염, 폐쇄증 및 그 외 여러 심각한 호흡기 질병을 일으킬 수 있습니다.


  • - 2,3-펜탄다이온(2,3-pentanedion)
  • 2,3-펜탄다이온은 캐러멜, 크림 또는 치즈 맛을 냅니다. 2,3-펜탄다이온에 장기간 노출되면 디아세틸, 아세토인과 같이 기관지염, 폐쇄증 및 그 외 여러 심각한 호홉기 질병을 일으킬 수 있습니다. 


  • - 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol, EG)
  • 에틸렌 글라이콜(EG)은 프로필렌글리콜(PG)과 비슷하여 액상형 전자담배의 액상으로 사용하나, 최근에는 사람에게 급성 독성을 일으켜 거의 사용하지 않습니다. 에틸렌 글라이콜(EG)에 노출되면 초기에는 구토 및 복통 등의 증상이 나타나고, 점차 의식 수준 떨어지거나, 두통, 발작을 일으키기도 합니다. 또한, 오랫동안 노출되는 경우에는 신부전증, 뇌 손상도 일으킬 수 있습니다. 이러한 에틸렌 글라이콜의 독성 때문에 유럽 국가들은 식품첨가제로의 사용을 규제하고 있습니다.


  • - 풀레곤(pulegone)
  • 풀레곤은 무색투명한 유성 액체로, 페퍼민트, 장뇌(녹나무의 일부를 잘라 일련의 과정을 거쳐 분리한 결정체)와 비슷한 기분 좋은 냄새가 나며 다양한 식물의 에센셜 오일에서 얻은 자연 발생 향료입니다. 

    그러나 이 성분은 국제암연구소가 인체 발암물질(2B)로 분류한 바 있습니다. 


  • - 피페로날(piperonal)
  • 피페로날은 일반적으로 바닐린이나 체리와 비슷한 꽃향기를 갖고 있어, 향료나 인공 향료로 흔히 사용됩니다. 이 성분은 바닐라, 보라색 꽃, 후추 등 다양한 식물에서 자연적으로 발생하지만, 많은 양 노출되면 피부 자극, 중추신경 자극으로 우울증을 일으킨다고 알려져 있습니다. 


그 외 잠재적 유해성분 

  • - 담배특이니트로사민(tobacco specific nitrosamine, TSNA)
  • 담배특이니트로사민(TSNA)는 담배에서 확인되는 니트로사민입니다. 특히 NNN(N-Nitrosonornicotine, N'-니트로소노르니코틴)과 NNK(4-(Methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone, 4-(메틸니트로스아미노)-1-(3-피리딜)-1-부타논)는 국제암연구소에서 인체 발암물질(1군)로 분류한 발암물질입니다. 

    담배특이니트로사민(TSNA)은 자연의 담배 식물에도 존재하지만, 담배를 가공하는 과정 중에서도 생기며 가열과 연소 과정 중에는 더 많이 만들어집니다. 

    한편, 담배특이니트로사민(TSNA)는 NNN과 NNK의 전구체(어떤 물질 대사나 화학반응 등에서 최종적인 특정물질이 되기 전 단계의 물질)가 많은 본래 천연니코틴에서 더 많이 확인되었으나, 최근 정제기술의 발달로 매우 순도 높은 니코틴이 인위적으로 생산되고 있어 담배특이니트로사민(TSNA)의 유무로 천연인지 합성인지를 구분할 수 없습니다. 즉, 합성니코틴에도 소량의 NNN과 NNK의 전구체가 존재하기 때문에 NNN과 NNK가 생성될 가능성이 있습니다.


  • - 희석제
  • 액상형 전자담배의 희석제(전달 용매)로 프로필렌글리콜(Polypropylene Glycol, PG) 또는 글리세린(Vegetable Glycerin, VG), 두 혼합물을 사용합니다. 이들은 에어로졸화되어 니코틴, 향료와 같은 물질의 운반체 역할을 합니다. 프로필렌글리콜(PG)은 미국과 유럽에서 식품 및 화장품에서 첨가물로 허가가 되어 있고 국소, 경구, 일부 정맥 주사제제의 매개체로 승인 및 사용됩니다.

    프로필렌글리콜(PG)의 인체 독성으로 높은 삼투압, 늘어난 젖산과 염증, 난치성 저혈압, 부정맥, 용혈(적혈구의 파괴로 인해 헤모글로빈이 혈구 밖으로 나오는 현상), 신장 기능 장애가 보고되고 있습니다. 

    또한 액상형 전자담배 사용자들은 겪는 가장 흔한 증상으로 ‘입과 목마름’이 있는데, 이러한 증상은 프로필렌글리콜(Polypropylene Glycol, PG), 글리세린(Vegetable Glycerin, VG)이 수분을 흡수하는 특성에서 비롯된 것으로 보고 있습니다. 반면 액상형 전자담배 사용으로 프로필렌글리콜(Polypropylene Glycol, PG), 글리세린(Vegetable Glycerin, VG)에 장기간 노출되었을 때 건강에 끼치는 영향을 연구한 결과는 거의 없습니다. 따라서 이러한 성분에 오랫동안 노출되면 우리 몸에서 어떠한 문제를 일으킬지 알 수 없다는 점을 경계할 필요가 있습니다. 

    다만, 두 성분 모두 열에 분해되는데, 이때 액상형 전자담배 사용자의 주요 건강 위험 원인으로 지목된 포름알데하이드, 아세트알데하이드 등의 카보닐화합물(carbonly compounds)이 생겨 이에 따른 건강 위해가 있을 수 있습니다.


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