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나노 기술이 우리를 위협한다고?

9월 18 업데이트됨

나노 기술은 나노미터(nm) 단위의 원자 및 분자를 다루는 기술을 말한다. 보통은나노 기술은 작은 크기를 장점으로 하여 다양한 과학 분야에서 주목하고 있고 현재 빠르게 발전하고 있는 분야 중 하나이다. 그러나 모든 기술의 발전이 그 부정적인 이면을 동반하듯이 나노 기술도 마찬가지이다. 나노 기술은 작은 크기가 분자생물학, 촉매 반응, 생체 센서 등에 장점을 가지기 때문에 주목 받고 있지만 역으로 이 작은 크기가 문제를 일으키기도 한다. 그래서 이러한 문제점을 밝혀내고 해결하는 새로운 분야로 나노독성학(nanotoxicology)이 파생되었다. 최근 우리나라에서는 대표적으로 경희대학교 박은정 교수님이 나노독성학 연구 성과를 많이 내고 계신다.

박은정 교수님의 세바시 강연 영상: 세계 1% 나노독성 연구자가 말하는 ‘우리가 꼭 알아야 할 것’

나노독성학이란?

나노독성학은 나노 기술의 위험성에 대응하기 위해 파생된 학문이다. 나노 기술이 더 이상 실험실에서만 사용되는 것이 아니라 사회 여러 곳에서 활용되기 시작함에 따라서 일으키는 문제들을 알리고 해결하는 것을 목적으로 한다. 그리고 신체에 일으키는 문제에 국한되지 않고 환경, 생태계 등 넓은 범위를 포함한다. ‘나노’라는 단어 자체가 해당 크기를 지닌 물질을 전체적으로 이야기하기 때문에 다루는 물질도 다양하다. 탄소나노튜브, 풀러렌, 은 나노 입자 등 ‘나노’하면 바로 생각나는 물질들부터 시작해서 미세먼지까지 넓은 범위의 물질의 독성을 판단하게 된다. 그리고 우리가 상상하는 것 이상으로 우리 삶 여러 곳에 나노 물질은 침투해있다. 화장품, 세제, 샴푸 등 다양한 상품에 나노 물질이 포함되어있고 이는 편의를 위하여 사용되지만 우리를 위협할 수도 있어서 주의가 필요하다.

나노 물질 종류와 사용
폐에 축적되어있는 탄소나노튜브

나노 물질은 현재 우리 주변 다양한 제품에 사용되고 있다. 전자 분야에서는 센서, 통신, 로봇 등에 나노 입자들이 활용된다. 화학 공학 분야에서도 촉매 및 코팅 등의 공정에 활발히 적용된다. 넓은 표면적과 작은 입자 크기가 화학 공정에서 큰 장점으로 작용하여 반응에 기여한다. 생명공학과 의학 등의 생물과 연관된 분야에서도 널리 쓰이고 있다. 유전 공학에 활용되어 유전자를 탐지하고 가공하기도 하고 치료에 적용되기도 한다. 풀러렌이 약물전달체로 사용되어 체내 올바른 위치로 약물을 이동시켜주고 나노로봇을 사용하기도 한다. 환경에 문제를 일으키는 물질들을 포획 또는 촉매로 작용하여 분해하기도 한다. 이처럼 나노 기술은 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.

나노 기술의 문제점

나노 기술의 가장 큰 특징인 작은 크기는 장점이자 단점으로 작용한다. 부정적인 방향으로는 신체에 문제를 일으킬 수 있는 요소가 될 수 있다. 호흡이나 피부를 통해 쉽게 인체로 들어올 수 있고 세포막까지 자유롭게 투과할 수 있다. 그리고 체내에 들어갔을 때 분해되지 않아 축적될 가능성이 있다. 아직 건강에 어떤 방향으로 영향을 미칠지 밝혀지지 않은 경우도 많다. 따라서 체내에 언제 어떠한 경로로 침투될지 모르기 때문에 주의가 필요하다.

폐에 축적되어있는 탄소나노튜브

나노 입자 그 자체가 독성을 가지는 경우도 있다. 산화알루미늄은 유전자에 독성을 가진다. 구리 나노 입자의 경우 실험적으로 간과 신장에 독성을 가진다고 밝혀졌다. 그리고 50nm 크기 입자는 세포독성과 유전독성을 지니는 것으로 알려지고 있다. 금 나노 입자는 나노 입자 종류와 세포의 종류에 따라 세포독성이 다르게 나타난다고 하고 아직 이에 대한 연구는 활발히 진행 중이다. 산화아연 나노 입자는 세포의 활동에 많은 영향을 미친다. 그리고 세균과 포유류의 세포 모두에게 여러 방향으로 독성을 지니는 것으로 알려지고 있다. DNA에 손상을 주기도 하고 세포의 형태를 변화시키고 세포막을 파괴하기도 한다. 산화철은 체내 여러 기관에 축적되고 심지어 혈액뇌장벽(BBB) 마저 뚫고 뇌로 침투할 수 있다고 알려지고 있다. 단순히 체내에 축적되는 것 이상으로 뇌까지 침투할 수 있다는 것은 큰 위험성을 지니고 있다고 해석할 수 있다. 마지막으로 산화티타늄도 앞에서 나온 위험성처럼 유전독성과 여러 신체 기관에 독성을 가지고 작용한다. 이처럼 나노입자 그 성분 자체가 독성으로 작용하는 경우가 매우 많아서 이 각각의 물질들이 우리 주변에 어디 사용되고 있는 지 필히 알아보아야 한다.

마지막으로 여러 나노 물질들은 환경에 문제가 되기도 한다. 미세플라스틱과 미세먼지와 같은 나노 물질은 미세한 크기로 여러 생명체 체내에 축적되면서 생태계에 문제를 일으키기도 한다. 그리고 이외에도 아직 환경안정성이 명확이 밝혀지지 않은 물질들이 상당수이다. 이는 만약 위험성을 지녔다면 작은 입자 크기로 인하여 수질 오염, 토양 오염 등 쉽게 모든 환경에 침투할 것이다. 따라서 환경에 미치는 위험성 또한 무시하기는 어려운 부분이다.

각국의 나노 기술 규제

현재 나노 기술은 우리 삶 모든 곳에 우리도 모르게 침투해있다. 이전까지는 나노 기술이 적용되는 즉시 상품으로 출시될 수 있었지만 몇몇 나노 입자에서 위험성이 발견되면서 국가에서 법적으로 이를 규제하기 시작했다. 몇몇 분야의 경우 사용이 금지 당하기도 하고 신고제로 제한되기 시작한 물질들이 존재한다. 실제로 나노 물질의 경우 식품에 사용되기도 한다. 프랑스는 나노 입자의 안정성이 밝혀지기 전까지 나노 입자가 식품첨가물로 사용되는 것을 금지하였다. 몇몇 국가의 예시를 더 살펴보도록 하자.

미국의 경우 나노단위의 물질을 ‘화학물질’로 분류하여 규제하고 있다. 우선 탄소나노튜브의 경우 수입/제조 과정에서 사전제조신고를 받게 되어있다. 널리 사용되는 은나노물질의 경우는 살충제로 분류하여 등록절차를 통하여 규제하고 있다. 그리고 나노 물질이 또 널리 사용되는 분야가 바로 화장품인데, 안전성 검사가 이루어지지 않은 나노 입자가 사용된 화장품은 유통이 불가능하다. 그리고 아직 나노 물질에 대한 경계가 모호한 상황에서 확실한 시스템을 구축하기 위해 노력 중에 있다.

EU의 경우 나노 물질이 포함된 화장품의 경우 신고제를 도입할 예정이다. 연간 1톤 이상 생산하지 않는 기업에 대해서는 제재가 가해지지 않기 때문에 아직 제도적으로 미흡한 부분이 많은 것으로 보여진다. 그러나 더욱 객관적인 측정 지표를 도입하려는 움직임을 계속해서 보이고 있다.

우리는 주변에서 많은 나노 입자를 마주하고 있지만 그에 대한 충분한 정보를 가지고 있는 사람은 아마 거의 없을 것이다. 그러나 이제는 나노 성분에 대해 더 자세히 알아야 할 필요가 있다. 분명 ‘나노’라는 단어는 긍정적인 이미지가 아주 강했지만 이제는 어떤 이면을 가지고 있는지에 더 집중해야한다. 이 글을 읽은 여러분도 당장 여러분 주변에 있는 화장품, 세제, 샴푸 등 여러분이 사용하는 화학 물질에 어떤 나노 입자가 포함되어있는지 그 성분을 파악해보았으면 한다.

참고자료

[1] Bahadar H, Maqbool F, Niaz K, Abdollahi M. Toxicity of Nanoparticles and an Overview of Current Experimental Models. Iran Biomed J. 2016;20(1):1–11. doi:10.7508/ibj.2016.01.001

[2] 나노안정성정보시스템 http://nano.nier.go.kr/nano/main.do

[3] Some of our foods have nano particles in them – should we be worried? https://theconversation.com/some-of-our-foods-have-nano-particles-in-them-should-we-be-worried-117193


첨부 이미지 출처

[1] Mendes, R. G., Bachmatiuk, A., Büchner, B., Cuniberti, G., & Rümmeli, M. H. (2013). Carbon nanostructures as multi-functional drug delivery platforms. J. Mater. Chem. B, 1(4), 401–428. doi: 10.1039/c2tb00085g

[2] Kolosnjaj-Tabi, J., Just, J., Hartman, K. B., Laoudi, Y., Boudjemaa, S., Alloyeau, D., … Moussa, F. (2015). Anthropogenic Carbon Nanotubes Found in the Airways of Parisian Children. EBioMedicine, 2(11), 1697–1704. doi:10.1016/j.ebiom.2015.10.012


첨부 동영상 링크

[1] https://www.youtube.com/watch?v=J6ZN3ua8WlU&t


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작성자│최성아

발행호│2020년 봄호

키워드#나노기술 #나노독성학



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