광물과 관련된 건강 문제에 대한 접근 방식

석면

1960년에 다량의 석면에 노출된 많은 근로자들이 호흡기계 질병에 걸리는 일이 발생하였다. 이 근로자들은 약 20여년간 석면에 노출된 사람들이었으며, 이 사건 이후로 석면류 광물 및 침상 광물들은 건강을 위협하는 상징처럼 되었다.  이들 근로자가 다량의 석면에 노출된 것은 1940년대의 열악한 기술 수준 때문이었으며, 업계가 이와 관련된 위험성을 무시함으로써 암 관련 사망률을 크게 높였다.  이 사건으로 말미암아 이후 광물 및 이와 관련된 산업계는 완전히 바뀌었다. .

1970년대 초 석면 광물에 대한 노출을 줄이기 위한 대책들이 마련되기 시작하였고, 이때 또한 석면 광물에 의한 질병 발생 기작을 이해하기 위한 연구가 비로소 시작되었다.  하지만, 해당 질병에 대한 자세한 지식을 갖추지 못한채 처음으로 이들 보호 규정을 마련함으로써 석면 광물의 정의에 대해 혼란을 초래하였다.

산업 광물을 사용하는 다양한  산업체에 중요한 영향을 미칠만한 논쟁이 끊임없이 일어났다.  지붕건축재, 절연체, 난연성 물질, 페인트, 피복재, 파이프 등의 석면을 이용한 다양한 상품을 생산하는 산업체들은 석면 노출에 대한 다양한 규제가 마련됨에 따라 연구 개발을 통해 다른 것으로 석면을 대체하기 시작하였다. 그러나 석면 노출을 피하고, 먼지를 획기적으로 줄이며, 또 다른 한편으로 보다 안전해진 무석면 제품을 출시하는 등의 지속적인 노력 후에도, 건강에 대한 문제는 해가 지나도 마찬가지로 제자리를 맴 도는 듯 했다.

실제로 □석면에 의한 발병 원인은 그 것이 섬유상 모양이기 때문이므로, 또 다른 섬유상 물질을 개발하여 쓰는 것은 문제가 될 수 있다□고 말할 수 있다. 최근 국제 노동 기구가 발행한 문서에는, □우리가 생물체와 섬유상 물질 간의 상호 작용에 관한 과학적 지식이 부족하기 때문에 이에 대해 미루어 짐작하기 어렵다□고 하였다.

변하지 않는 문제점

산업계는 그 동안 무석면 제품을 만들기 위해 많은 돈을 들여가며 노력하였으나, 시간이 흐르면서 자연산, 인공, 유기 및 무기물질을 가리지 않고 섬유상 물질이면 석면과 같은 위험성을 갖는 것이 아닌가 하는 의심을 받고 있다.  그렇다면 지금까지의 보다 안전한 물질 그리고 보다 안전한 작업 환경에 대한 모든 노력은 이 문제에 대한 잘못된 접근 방식에 기초하여 시도되었던 것일까? 석면 섬유의 병리학적인 것에 대한 연구 방법이 틀린 것인가? 문제가 무엇인지는 정확하게 파악한 것인가? 환경 친화적 산업 활동 추진 중 저지른 실수로부터 우리는 정말로 배우는 것이 있는가?

이와 같은 현 상황을 보다 잘 이해하기 위해 우리는 이 문제를 이해하기 위한 다양한 접근 방식을 살펴보자.

의학적 접근 방식

다양한 석면 광물에 노출됨으로써 발병하는 심각한 질병은 다음과 같이 세 가지 있다.

1, 아스베스토증(asbestosis); 허파 세포 사이에서 발생하는 특이한 섬유증(fibrosis)으로, 허파의 기능 저해 및 호흡 곤란을 유발한다.

2. 폐암(lung cancer); 기관, 기관지 및 폐에서 발병하며,  일반적으로 아스베스토증이 더욱 악화되어 발병된다고 생각된다.

3. 중복염(mesothelioma), 늑막 및 복막 관련 질병으로 폐와 복부의 빈 곳을 채운다.

석면 관련 질병은 첫 노출이후 15 내지 25년 동안 장시간 계속 노출된 근로자에게서 나타난다.  석면에 대한 노출로 위와 같은 질병을 얻으므로, 석면 섬유와 생체 세포 간의 상호 작용을 이해하기 위한 연구가 여러 의학 연구쎈터에서 시작되었다. 서로 다르지만 상호 보완적인 세 가지의 연구 형태가 있다.

1. 관찰 연구 (In vitro studies)는 광물의 생물학적 및 병리학적 활동을 관찰하여 세포, 조직 및 기관에 대한 독성 효과에 대한 결론을 이끌어 내는 것이다.  이 방법은 쉽고, 빠르고, 저렴하기 때문에 가장 많이 사용된다.

2. 생체 연구 (In vivio studies)는 동물을 대상으로 석면 현탁액을 늑막이나 복막 안에 주입시켜 살아 있는 동안 그 효과를 관찰하고 정상적인 동물과 이를 비교하는 방법이다.  이 방법은 보다 어렵고 비싸며, 시간이 좀 더 오래 걸린다.

3. 역학조사(Epidemiological investigations)은 사람을 대상으로 질병에 대한 지리적인 요인, 직업적인 관련성, 그리고 특정 산업 활동에 따른 건강에 대한 영향등을 살펴보는 방법이다.

석면 문제와 관련된 처음의 연구 목적은 생체 세포나 개체에 석면이 어떠한 영향을 미치는지 보는 것이었으며, UICC (Union International Center de Center)는 이 목적을 위해 많은 기준 시료(reference sample)를 만들었다. 남아프리카, 카나다, 짐바브웨의 주요 석면 광산의 협력을 얻어 각 종류별로  흡입 가능 석면을 500kg씩 준비하였다.  이 시료들의 목록은 다음과 같다.

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South African amosite

Finnish anthophyllite

Rhoesian chrysotile

Canadian chrysotile

South African crocidolite

Actinolite

Tremolite

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섬유상 물질에 대한 논란

OSHA(Ocuupational Safety and Health Administration; 미국직업안전건강부처)는 1972년 7월 6개의 석면 광물 목록을 발표하고, 그 해 8월 섬유상 물질에 대한 정의(길이가 5 □m 이상이며 길이와 너비의 비율이 3 이상인 것)를 공표하였다.  그러나, 그 후 이 문제에 대해 현재까지도 해결하지 못한 많은 논란이 야기되었다.  광물 종사자들은 아직도 석면 광물에 대한 정의를 바로잡고자 노력중이며, 섬유에 대한 정의도 동의하지 않는 사람이 많다.  최근에는, 광물 섬유와 생체 세포간의 상호 작용에 대한 새로운 접근 방식의 연구가 시도됨에 따라 표준 시료들의 표면 상태에 관심이 쏠리고 있다.

수년간 여러 번의 별도 실험을 수행한 후, 유럽 사회의 전문 위원회는 유럽을 위한 □관찰실험□과 □동물 생체실험□ 표준 규범을 제정하려고 노력하였다. 그러나 이 규정은 완전치 않았으며, 오늘날까지 정확히 규정되지 못한 항목들은 아래와 같다:

1) 생체 세포와 접촉 시키는 광물 분말의 투여량,

2) 섬유상 물질의 직경,

3) 생체 기질 내에서의 섬유상 물질의 안정성,

4) 유형별 불순물질.

만일 관찰실험(In vitro studies)을 시도한다면, 사람에게 해로운 것이 어떠한 것인지 규명하기 위해 어떠한 종류의 생체 반응을 중요하게 생각할 것인지를 정해야 할 것이다. 그리고 유행성 질환과 관련된 연구의 경우, 관찰된 호흡기계 장애에 흡연이나 선청성 원인과 같은 다른 요인에 의한 영향 정도는 얼마나 되는지도 평가하여야 한다.

광물 물리화학적 접근 방식 (독성화학적 접근 방식)

만일 외부로부터 생체에 침투한 섬유상 입자들의 종류에 따라 세포의 생리적 반응이 달리 일어나고, 이 결과 각기 상이한 호흡기계 질병이 발현한다면, 이 입자들은 환경에 따라 달리 반응하는 독특한 화학 조성을 갖는 고체일 것이다.  만일 호흡을 통한 이들 입자의 침투 정도가 입자의 모양과 크기에 따라 결정된다면, 이들 고체의 표면의 functional group이 생체 세포와 상호반응(작용)은 더욱 더 중요한 영향을 미칠 것이다.

이와 같은 새로운 방식의 접근법은 의학적인 것에 비한다면 상당히 최근에 시작된 것이다.  1980년대 초에 광물-세포 간 반응에 있어 중요한 요인은 광물 표면의 활성 싸이트(active site)의 상태, 밀도, 그리고 작용력이라는 증거가 계속 나타났다.  광물 표면의 활성도는 주변의 다른 화합물에 대해 반응하는 광물 표면의 원자 또는 원자 그룹들의 활성도이다.  활성 싸이트의 상태는 그 자신의 결정 화학적 환경에 의해 지배된다.  유기물에 의한 발암은 게놈 거대분자를 공격하는 산화제 또는 알킬기 등을 만드는 전기 친화적 세포간 물질의 생성과 관계가 있음은 잘 알려진 사실이다. 광물에 의한 암 발생도 이와 비슷한 기작에 의한 것이라고 해석하는 경향도 있다.

광물의 반응성은 입자의 크기와 모양뿐만 아니라 화학적 반응성에도 좌우된다.  이 접근 방식에서, 모양(morphology)은 특정 결정화학적 층의 선택적 발달을 의미한다; 모양 또는 크기의 변화는 곧 특정 표면과 표면의 반응성의 변화를 의미한다. 이 분야에서는 광물 표면의 특징을 알아내기 위한 첨단 기술도 개발되었다 (NMR, EPR, LAMMA등).  지난 10년간 세포병리학 분야에서 밝혀진 표면 현상 중에서, 광물에 의한 발암 기작중 산화제에 의한 스트레스 기작 (oxidant stress)이 매우 중요한 것임을 입증하는 증거들이 많이 나오고 있다.

유기물에 의한 유전자독성(genotoxixity) 기작이 전기친화적 부분에 의한 공격과 관련있다는 생각에 기초하여, 광물의 전기친화적 부분도 그 표면에서 산소에 잘 반응하는 화학종 (species)을 만들어 비슷한 일을 한다고 생각하고 있다.

활성화된 산소 화학종(activated oxygen species)에는 세가지 그룹이 있는데, 이들은 모두 하나 또는 그 이상의 산화 기작에 참여할 수 있다:

1) 산소가 홀로 라디칼로 있거나 수소와 결합하여 있는 경우; HO2·, O2·, H2O2, OH·, O3·, O2.

2) 유기물에 결합되어 있는 산소 화학종; RO·, ROO·, ROOH (여기서 R은 알킬기를 의미함).

3) 금속 양이온에 결합된 산소 화학종.

이와 같은 산화제에 의한 스트레스는 염증, 노화, 빈혈, 섬유증, 및 암과 같은 생물학적 현상과 관련된 원인으로서 나날이 더 중요하게 간주되고 있다.

섬유상 물질의 영향 (The fibre effect)

독성화학적 성격이 광물 및 광물 섬유와 관련된 생물학적 사건에 있어서 유일한 원인이란생각은 옳지 않다.  건강에 더욱 위협적인 다른 요인들도 있다. 중복염은 일반적으로 섬유상 물질에 때문에 일어난다.  섬유 모양 때문에 늑막 및 복막 내 광물 입자가 등립질 물질에 비해 훨씬 오래 존재하게 되고 또 이를 깨끗이 제거하기 훨씬 어렵게 만든다.  복막 및 늑막 내 공동에서, 섬유상 모양은 치명적인 위험이다. 왜냐하면, 병리학적으로 알려진 질병들의 발현은 관련된 광물의 표면 활동도와 매우 밀접한 관련이 있기 때문이다.

전망

광물과 관련된 건강 위험에 대해 일반적으로 분석해 보면, 현재 상황에 대해 다음과 같이 정리할 수 있다:

1) 몇몇 광물의 활동에 연관된 세포의 파괴에 대한 기작을 이해하기 위한 연구가 아직도 더 필요하다.

2) 섬유 모양은 그 입자의 이동에 있어 하나의 중요한 요인임에 틀림없다. 그러나 호흡기계 질병을 유발하는 모든 다중적이고 복잡한 반응들을 설명하기에 충분한 것은 아니다.

3) 의료계와 광물 분야간의 긴밀한 협력이 광물들에 의한 악영향을 이해하기 위해 절대적으로 필요하다.

4) 섬유상 광물과 광물질 합성 섬유의 위험은 먼지의 건강적 위협에 대한 보다 일반적 토론의 일부이다.

오늘날 환경 보호에 대한 요구가 점점 높아지고 있고, 여기에서 인간이 가장 중요한 관심 대상이다. 환경을 보호하는 것은 해로운 요소와 이 요소들의 기작을 인식하는 것과 매우 밀접한 관계가 있다.  이와 같은 이해에 기초해서 효과적인 규정과 보호책등을 마련할 수 있는 것이다.  복잡하게 보자면, 이와 같은 일들은 보다 안전하게 일할 수 있도록 영구적인 관심과 노력을 통해 해결해야 하는 것이다.  산업활동과 연관된 일반적 문제로 보면, 모든 사람들이 이 문제를 해결하려 노력하여야 한다.  잠자코 있으면서 해당 분야 전문가가 문제를 해결해주기 바라는 것은 더 이상 바람직하지 않다.  위험 광물질은 석면 이외의 쎄라믹, 암면, 유리 섬유 등의 다른 섬유상 물질도 포함하는 것이며, 해당 광물도 석면 이외에 에리오나이트, Ni, Ca, Fe 등을 포함한 비섬유상 광물등 다른 광물들도 포함하기 때문이다.

섬유 광물 산업 분야도 이 문제에 대해 보다 적극적으로 임해야 한다.  좀 더 효율적인 일을 위해 다음과 같은 것들이 필요하다:

1) 각각 다른 전문 분야간의 협력이 좀 더 현실적인 연구를 빠르고 안전하게 추진할 수 있으므로 (의학, 광물학, 법학 등) 학제간 공동 연구팀을 구성하여야 한다.

2) 광물 산업 분야로부터 정기적으로 상세하고 양호한 정보를 수집한다.