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자유
2021.07.18 04:30

전담 유해물질 성분분석

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444.png : 전담 유해물질 성분분석
333.png : 전담 유해물질 성분분석

 

https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO201303840303753.pdf

 

 

 

 

한국환경보건학회지, 제39권 제6호(2013) J Environ Health Sci, 2013: 39(6): 483-491 483

http://dx.doi.org/10.5668/JEHS.2013.39.6.483

 

전자담배 액상 및 기체상 중 유해물질 고찰

 

신호상† 공주대학교 사범대학, 환경교육과

 

> 본 연구에서는 17 편의 발표된 논문과 보고서를 기초로

그 동안 전자담배의 액상에서 검출한 유해성 분을 정리하였으며

이들 유해 성분들을 분석하기 위 해 사용한 분석법을 정리하였다.

이 고찰은 지금까 지의 전자담배의 유해물질에 대해 연구한 내용을 정리함으로써

이에 대해 많은 관심을 갖고 있는 연구 자 및 전자담배 소비자들에게 필요한 정보를 제공하고자 한다.

 

1. 전자담배 액상 및 기체상에서 확인된 유해성분

전자담배의 액상에 있는 성분들은 장치 안에 있는 기화장치에 의해 대부분 분무되기 때문에 두 상에 있는 유해물질은 거의 일치하나

전자담배의 액상에는 함유되어 있지 않는 성분이 기체상에서 확인되기도 한다.

 

이것은 전자담배의 기화장치에서 생성되기 때문으로 판단된다.

 

아래는 각 확인된 유 해성분별로 연구자 또는 연구기관별로 설명하였으며 Table 1에 요약 정리하였다.

 

1) 니코틴

 

미국의 FDA (US Food and Drug Administration) 는 대부분의 전자담배 액상 중에 nicotine이 포함되 어 있다고 보고하였다.

6) 이 연구보고서에는 니코틴 이 없다고 표시되어 있는 것 중에도 니코틴이 함유 되어 있었다고 밝혔다.

이것은 니코틴을 별도로 첨 가하지는 않아도 담배 추출물을 첨가할 때에는 니코 틴이 함유할 수 있기 때문.

 

신 등의7) 보고서에 따르면 전자담배 121개 니코 틴 액상 중 니코틴 함량을 분석한 결과 니코틴이 전 체 액상에서 검출되었고 농도는 0.004-36.15 mg/mL 의 넓은 범위를 나타내고 있음을 밝혔다. 또한 전자 담배 니코틴 액에 농도 단위 표시가 명확하지 않았 는데, 대부분의 경우 mg 단위로만 표시되어 있었고 일부는 mg/mL로 표시된 것도 있었다. mg 단위로만 표시할 경우 전체 액상 중에 함량인지 1 mL당 함량 인지가 명확하지 않았다. 이 두 농도 표기 방법 모 두를 인정하여 계산한 결과와 실제 농도와 비교한 결과 표시 농도가 ±30% 내로 일치하는 경우가 전 체 121건 중에 76건으로 63%에 해당하였다. 여기에 농도 표기법의 오류까지 합치면 대부분의 니코틴 농 도 표기는 잘못된 것으로 판단이 된다.

 

= 니코틴 농도는 제각각

 

2) 담배 특이 니트로스아민 (Tobacco-specific nitrosamines)

 

담배 특이 니트로스아민 (TSNAs)은 담배 중에 함 유된 강한 발암물질로

그 중에는 (NNN),  (NNK), NAB, NAT 4 종류 존재

 

미국의 FDA는 전자담배 액상 중에 TSNAs을 검 출하였다.

6) 10개의 카트리지를 사용하여 분석한 결 과 5개의 카트리지에서 극미량으로 검출하였다고 보 고하였다.

이 보고서의 분석결과에는 “detected”로만 표시되어 있어 정확히 얼마의 농도로 검출되었는지 는 표시하지 않았다.

FDA가 사용한 분석방법의 검출한계는 NAB, NAT, NNK와 NNN가 각각 21, 21, 75 and 24 µg/L이었으며

따라서 검출된 농도는 검 출한계에 가까운 농도로 판단이 된다.

 

한편 Ruyan 전자담배 회사는 4개의 전자담배 중 에서 총 TSNAs의 농도가 8.2 µg/L이었다고 보고하 였다.

11) 그러나 이 보고서는 시료 수가 너무 적었으 며 담배회사가 낸 보고서로서 측정값에 대한 신뢰성 을 얻지 못하고 있다.

Ruyan 전자담배 회사를 비롯 한 다른 전자담배 회사는 계속하여 전자담배의 액상 및 기체상에서 TSNAs의 존재 여부에 대한 보고서 를 내었으나

TSNAs는 극미량으로 존재하던지 검출 되지 않는다고 보고하고 있다.

 

12-19) 그러나 이들 보고 서의 대부분은 TSNAs의 검출한계가 20 mg/L까지 이르는 분석법을 사용하고 있어서 분석결과에 신빙 성에 의심을 더해 주고 있다. 한국의 Shin 등은20) 전자담배 105개 액상 중 TSNAs인 NNK, NNN, NAT 및 NAB의 함량을 극 미량 (검출한계 : 0.04-0.07 µg/L)으로 측정할 수 있 었으며

그 결과 NNN이 68개 시료에서 0.34-60.08 µg/L의 농도범위로 검출되었고, NNK가 93개의 시 료에서 0.22-9.84 µg/L의 농도범위로 검출되었다

그 리고, NAT가 79개 시료에서 0.09-62.19 µg/L의 농 도범위로 검출되었고, NAB가 57개의 시료에서 0.11- 11.11 µg/L의 농도범위로 검출되었다고 보고하였다.

 

특히 NNN과 NNK는 IARC가 발암물질로 분류하 고 있으므로 이에 대한 관리가 철저히 이루어져야 할 것으로 보이며 이들 TSNAs는 천연적으로 또는 제조과정에서 전구체가 산화되어 생성되는 것으로 판단되어 원료나 제조과정의 철저한 관리가 요망된다.

 

한국의 Shin 등은21) 전자담배 30개 종류의 액상을 사용하여 기체상 중에 TSNAs를 분석한 결과 전자 담배 액상에서 발견되었던 NNN, NNK, NAT 및 NAB가 모두 검출되었다. 전자담배 기체상 중에 NNN 을 분석한 결과 0.1-1.3 µg/m3 (0.01-0.17 nL/L, 0.01- 0.05 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.3 µg/m3 (0.04 nL/L, 0.01 ng/puff)이었으며, NAT를 분 석한 결과 0.1-17.5 µg/m3 (0.01-2.08 nL/L, 0.01-0.61 ng/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 2.7 µg/m3 (0.32 nL/L, 0.10 ng/puff)이었다. NAB를 분석한 결 과 0.1-4.7 µg/m3 (0.02-0.55 nL/L, 0.01-0.16 ng/puff) 의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.8 µg/m3 (0.09 nL/L, 0.03 ng/puff)이었으며, NNK를 분석한 결과 전자담배의 기체상에서 검출된 TSNAs는 모두 액상에 있었던 것으로 판단이 되며 기화과정에서 새로 생성되거나 오염되지는 않는 것으로 판단이 된다.

 

3) 알데하이드류

전자담배에서 알데하이드류에 대한 분석 결과가 보고되었다. 알데하이드류 중에는 포름알데하이드 (formaldehyde, FA), 아세트알데하이드 (acetaldehyde, AA) 및 아크로라인 (acrolein, AL)을 측정하였는데 IARC22)와 US EPA23,24)는 FA를 발암물질 Group 1 으로 규정하고 AA도 발암물질 Group 2B로 규정지 었다. 전자담배 액상 및 기체상 중에 알데하이드류 의 검출은 여러 연구를 통해 밝혀졌다. 7,17,25-27) 미국의 FDA는 전자담배 액상 중에 AA가 포함되 어 있다고 보고하였다. 6) 최근 Shin 등에25) 의해 전 자담배 105개 액상 중 FA, AA 및 AL의 함량을 측 정한 결과 대부분 시료에서 0.08-10.09 mg/L (FA) 와 0.12-15.63 mg/L (AA)의 농도범위로 검출되었고 AL은 검출되지 않았으며 이들 알데하이드류가 액상 에서부터 생성되어 존재한다는 것을 처음으로 밝혔 다. FA와 AA는 제조과정에서 발생하거나 식물 추 출물에 함유되어 있던 것으로 판단되나 이 성분들은 발암물질로서 전자담배를 통해 인체 내로 흡입노출 이 지속적으로 될 때에 인체 독성을 나타낼 것으로 예상된다. 따라서 첨가물 또는 제조과정에서 발생하 는 알데하이드류는 관리를 통해 줄일 수 있을 것으 로 판단된다. 미국의 FDA는 전자담배 기체 상 중에서 AA를 검 출하였다. 7) 또한 NJOY 전자담배 회사는 전자담배 기체상 중에서 AA를 검출하였다고 발표하였다. 17) 최 근 Kazushi et al26)도 전자담배의 기체상에서 FA, AA 및 AL을 측정할 수 있었고 기체상 중에서 알데 하이드류의 생성 메커니즘을 규명하였다. 용매로 사 용하는 프로필렌그라이콜로부터 전자담배의 가열코 일에 의해 알데하이드류가 생성되었다고 밝히고 있다. 최근 Shin 등21)에 의해서도 전자담배 기체상 중 알데하이드류에 대한 폭넓은 연구가 이루어졌는데 이 연구에서는 전자담배 30개 종류의 액상으로부터 전 자담배를 사용하여 기화되었을 때에 FA, AA 및 AL 이 검출되었는데 기체상에서 검출된 FA와 AA는 액 상에 있었던 농도 보다 증가하는 것을 관찰하였으며 액상에서는 검출되지 않았던 아크로라인이 추가적으 로 검출되었다. 전자담배 기체상 중에 FA를 분석한 결과 4.04-73.86 mg/m3 (3.02-55.15 µL/L, 0.141- 2.585 µg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 20.24 g/m3 (15.11 µL/L, 0.708 µg/puff)이었다. AA를 분석한 결과 4.10-68.19 mg/m3 (2.09-34.71 µL/L, 0.144-2.38 µg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 22.14 g/m3 (11.27 µL/L, 0.775 µg/puff)이었다. AL을 분석한 결과 0.37-20.11 mg/m3 (0.15-8.05 µL/L, 0.013-0.704 µg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도 는 3.91 g/m3 (1.56 µL/L, 0.137 µg/puff)이었다. 이 결 과는 전자담배의 액상에는 FA와 AA가 존재하며 전 자담배의 기체상이 되면서 이들의 양은 더 늘어날 뿐만 아니라 액체상에 없었던 AL도 기체상에서 측 정할 수 있었다. 이 연구에서도 기화되면서 알데하 이드류가 생성되는 것을 다시 확인할 수 있었다.

 

4) 기타 성분들 전자담배의 액상 중에는 기타 여러 항목들이 검출 되었다. 미국의 FDA는 전자담배 액상 중에는 프로 필렌그라이콜 (드물게 디에틸렌그라이콜)과 그리세 린이 검출되었다고 보고하였다. 6) 프로필렌그라이콜 과 그리세린은 전자담배 액상의 주요 용매로 사용되 고 있어서 이들이 검출되었다는 것은 특별하지는 않 다. Hadwiger 등은 전자담배 액상 중에서 aminotadalafil와 rimonabant을 검출하였다. 27) 이들은 저혈 압을 유발하여 생명에도 위협을 줄 수 있는 물질로 알려져 있다. 최근 Shin 등28)에 의해 전자담배 105개 액상을 분석 한 결과 diethyl phthalate (DEP)와 bis(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP)가 검출되었는데 DEP의 농도는 0.01-1745.20 mg/L, DEHP의 농도는 0.06-81.89 mg/L 를 나타냈다. DEP와 DEHP는 남성호르몬의 차단작 용으로 내분비교란을 일으킬 뿐만 아니라 여성 호르 몬 에스토로젠의 모방작용에 의한 호르몬 교란을 일 으키는 물질로서 높은 농도의 이들 phthalate의 흡입 노출이 지속적으로 될 때에 내분비계 호르몬에 상당한 교란을 줄 것으로 예상된다. DEHP는 액상담배 를 제조하는 과정에서 오염이 된 것으로 추측할 수 있어 제조과정에 플라스틱용기나 PVC관 등을 사용 하지 말아야 할 것으로 판단된다.

 

전자담배 105개 액상 중 프로필렌그라이콜, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol이 검출되 었는데28) 그 결과 프로필렌그라니콜은 용매로 사용 하였고, triethylene glycol은 0.1-19.3 mg/mL이었고, tetraethylene glycol은 0.1-30.1 mg/mL이었으며, pentaethylene glycol은 0.1-24.9 mg/mL의 농도범위 이었다. 이들은 glycol 중에 포함되어 있는 불순물로 추정된다. 이들 성분이 전자담배를 통해 흡입노출이 지속적으로 될 때에 인체 독성을 나타낼 수 있을 것 으로 예상된다.

 

사용하는 원료에 triethylene glycol, tetra ethylene glycol, pentaethylene glycol의 불순물 이 없도록 관리해야 할 것으로 판단된다. 전자담배 105개 액상 중 천연성분으로서 cis-3-hexen-1-ol, methyl cinnamate과 undecane이 검출되었는데28) 그 결과 cis-3-hexen-1-ol은 0.03-3267.46 mg/L, methyl cinnamate은 8.31-637.54 mg/L 그리고 undecane은 0.01-639.96 mg/L의 농도범위를 보였다. 이들 천연성 분은 비교적 독성이 낮고 천연적으로 식물 중에 존 재하는 것으로서 인체에 위해한 정도는 아닌 것으로 판단되나 다량 존재할 때에는 일부 독성이 있을 것 으로 예상되어 주의가 요망된다.

 

NJOY 담배회사는17) 전자담배 기체 상 중에서 propylene glycol, glycerin, nicotine, 1-methoxy-2- propanol, 1-hydroxy-2- propanone, acetic acid, 1- menthone, 2,3-butanediol, menthol, carvone, maple lactone, benzyl alcohol, 2-methyl-2-pentanoic acid, ethyl mantel, ethyl cinnamate, myosamine, benzoic acid, 2,3-bipyridine, cotinine, hexadecanoic acid 및 1’1-oxybis-2- propanol을 검출하였다. NJOY 담배회 사가 발표한 화합물들은 대부분 천연물질로서 위해 성이 거의 없는 것들이라고 밝히고 있다. Shin 등21) 은 전자담배 기체상 중에서 유해물질을 분석하였는 데 전자담배 105개 액상 중에서 검출하였던 DEP, DEHP, propylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, cis-3- Hexen-1-ol과 methyl cinnamate가 기체상에서도 모 두 검출되었다.

 

DEP을 분석한 결과 0.61-205 mg/m3 (0.062-20.684 µL/L, 0.021-7.18 µg/puff)의 범위였고 평균농도는 19.4 mg/m3 (1.96 µL/L, 0.678 µg/puff)이 었다. DEHP를 분석한 결과 0.31-11.55 mg/m3 (0.018- 0.663 µL/L, 0.011-0.404 µg/puff)의 범위였고 평균농 도는 1.56 mg/m3 (0.09 µL/L, 0.055 µg/puff)이었다. DEP와 DEHP는 기체상에서 추가로 생성되지는 않 는 것으로 판단이 된다.

 

기체상에서 검출된 모든 DEP와 DEHP는 액상에 존재 했던 것이 기화되는 것으로 판단이 된다. 전자담배 기체상 중에 에틸렌 그라이콜류를 분석한 결과21) 세 종류의 에틸렌그라 이콜류인 트리에틸렌그라이콜, 테트라에틸렌그라이 콜 및 펜타에틸렌그라이콜이 검출되었다. 트리에틸 렌그라이콜은 0.01-4.86 g/m3 (1.0-725 µL/L, 0.4-170 µg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.53 g/m3 (79 µL/L, 19 µg/puff)이었다. 테트라에틸렌그라이콜 을 분석한 결과 0.01-7.80 g/m3 (1.0-982 µL/L, 0.4- 273 µg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.76 g/m3 (96 µL/L, 27 µg/puff)이었다. 펜타에틸렌그라이 콜을 분석한 결과 0.03-6.25 g/m3 (3.0-680 µL/L, 1.0- 219 µg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 0.7 g/m3 (76 µL/L, 24 µg/puff)이었다. 전자담배 기체상 중에 천연성분이면서 독성을 갖고 있고 액상에서 발견된 cis-3-hexen-1-ol과 methyl cinnamate가 모두 검출되 었다. 21) cis-3-Hexen-1-ol을 분석한 결과 0.12-465.8 mg/m3 (0.028-104.3 µL/L, 0.004-16.30 µg/puff)의 범 위로 검출되었고 평균농도는 26.5 mg/m3 (5.94 µL/L, 0.928 µg/puff)이었으며 methyl cinnamate을 분석한 결과 0.13-71.69 mg/m3 (0.018-9.91 µL/L, 0.005-2.509 µg/puff)의 범위로 검출되었고 평균농도는 3.12 mg/m3 (0.431 µL/L, 0.109 µg/puff)이었다

- - -

 

결론

 

전자담배는 니코틴과 프로필렌글라이콜 용액을 기 화시켜 사용자에게 전달하는 장치이다.

이 장치는 담 배를 모방하여 만든 장치이며 연소과정이 없으며 사 용자는 연기가 아니라 연기모양의 기체상을 들이마신다.

이론적으로 전자담배는 수천가지의 알려진 또 는 알려지지 않은 독성성분들을 함유하고 있는 담배 보다는 훨씬 덜 해로울 것이라고 기대할 수 있다.

 

담배 연기 중에는 약 5300 종의 성분이 확인된 것 에 비하면 지금까지 전자담배 중에서 검출한 유해성 분들은 매우 적은 숫자이다.

29-31) 우리는 총 17개의 연구논문에서 HPLC, GC-MS, LC-MS/MS법에 의 해 검출된 유해성분들을 소개하였다.

이 중에 가장 관심을 갖게 하는 항목은 발암물질인 TSNAs이며 이 성분의 농도만 고려 때에는 담배 연기 중에 있 는 양보다는 1/5-1/10 정도이다.

그러나 그 안에 있 는 발암물질을 사람이 들여 마실 것을 고려해야 할 것이다. 한편 알데하이드류나 프탈레이트와 같은 유 해성분은 담배 연기 중에 있는 양과 유사하거나 담 배에서는 발견되지 않는 성분이다. 그 외에 대부분 의 전자담배의 액상 용매로 사용하고 있는 플로필렌 글라이콜과 이들의 불순물인 에틸렌그라이콜류는 흡 입되는 양이 매우 높으므로 이에 대한 유해관리가 절대적으로 필요한 항목들이다. 따라서 지금까지의 연구결과를 종합할 때 전자담배가 무해하다라는 주 장과 간접흡연에 영향을 주지않는다라는 전자담배 회사의 주장은 잘못된 주장이다.

 

 

> 액상에 포함된 발암물질 및 기타 환경호르몬들을 흡입할 가능성 있으나

담배 연기 대비 20% ~10% 정도라 덜 유해한 편

회사에서 엄격하게 제조하는 제품에서도 들쭉날쭉하게 검출되는걸 보면

시중에서 제대로 품질관리가 안된 채 야매로 제조한 액상들은 위험할 수도 있음

 

> 플라스틱에서 뿜어져 나오는 알데하이드나 가소제 성분이 액상에 녹아 나옴

 

> 글리콜 정제 과정에서 미처 제거하지 못한 불순물 흡입 가능

 

>특히 PG가 기화하는 과정에서 생기는 에틸렌 글리콜류 산화물 때문에

담배에는 없던 유해물질에 노출됨 (대체로 간과 신장에 영향 줌)

 

뭐 쨌든 결론 :  담배보단 덜 유해하지만 로션을 끓여먹는 셈이니 걍 안 피는게 더 낫다


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