다이옥신과 다이옥산 : 혼동하기 쉬운 화학물질

화학물질 중에 이름이 비슷해서 혼동하기 쉬운 두 가지 물질이 있습니다.
"다이옥신(Dioxin)" VS "다이옥산(Dioxane)"
둘 다 이름에 "다이옥"이라는 공통 요사가 있지만 화학구조, 성질, 용도
그리고 환경 및 건강에 미치는 영향이 다릅니다.

 

환경오염 및 수질오염사고에서 1-4 다이옥신 배출 또는 1-4 다이옥산 검출 등의 기사를 접해본 경험이 있을 겁니다.

"1-4 다이옥산"이었던가? "1-4 다이옥신"인가?

이런 기사죠

• 주변에 소각장 설치를 반대할 때 문제시 되는 발암물질이 다이옥신입니다.
• 수돗물에서 발암물질이 검출되어 수돗물 공급을 중단한다고 할 때 문제시 되는 물질이 다이옥산입니다.

이번 포스팅에서는 이름이 비슷한 두 물질에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 다이옥신(Dioxin)

가. 구조

• 두 개의 벤젠 고리 사이에 산소 원자와 염소 원자가 결합된 구조입니다.

• 벤젠고리 두 개를 산소가 연결하고 있으며, 탄소원자는 염소 원자와 전자를 공유하고 결합되어 있습니다.
• 위 분자구조는 가장 독성이 강한 다이옥신 중 하나인 TCDD(2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin)을 나타내며, 네 개의 염소 원자가 각각 두 개의 벤젠고리에 대칭적으로 결합되어 있습니다. 
• 화학식은 C12H4Cl4O2입니다.

나. 특징 

• 주로 산업활동이나 소각 과정에서 부산물로 발생됩니다.
• 의도적으로 제조되지 않으며 체내 축적이 되면 독성이 매우 강한 환경오염물질입니다.

다. 규제 및 관리

• 생활폐기물 소각시설은 다이옥신 배출량을 0.1ng/㎥ 이하로 해야 합니다. 
• ng 이란 10억 분의 1g을 말합니다.

라. 독성

• 2.3,7,8-TCDD(다이옥신 중 가장 독성이 강한 형태)는 발암성, 돌연변이 유발, 생식 독성등이 확인되었으며, 극미량(피코그램 수준)으로도 생체에 영향을 줄 수 있습니다.
• 다이옥신은 지용성으로 지방 조직에 축적되며, 생체에서 배출이 어려워, 생물농축(Bioaccumulation)을 통해 먹이 사슬 상위로 갈수록 농도가 증가합니다.

2. 다이옥산(1-4 Dioxane)

가. 구조

• 산소 2개와 탄소 4개,  6개의 원자 고리로 구성되며 에테르 고리라고 합니다. (벤젠고리하고 틀립니다)
• 주로 1-4 다이옥산 형태가 독성과 관련됩니다

• 옥텟 규칙에 따라 산소, 탄소, 수소가 전자를 공유하고 있습니다

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나. 특성

• 물과 잘 섞이며, 휘발성과 안정성이 높습니다.
• 1-4 다이옥산은 유기용매로 사용되면 화학공정(특히 폴리에틸렌 글리콜 및 에틸렌 제조)에서 부산물로 생성됩니다.
• 주로 화장품, 세정제, 샴푸 등에서 소량 존재하며 하폐수 등에 의해 자연환경으로 배출됩니다.

다. 환경으로의 유출 경로

• 화학물질이 포함된 폐기물이 부적절하게 매립 처리되면  침출수를 통해 지하수나 하천으로 유입될 수 있습니다
• 산업과정에서 산업폐수의 부적절한 처리로 하천으로 유입될 수 있습니다.
• 특히 지하수는 1-4 다이옥산의 주요 축적 경로 중 하나이고 매우 수용성이 높아 토양이나 지하수에서 이동성이 높아 쉽게 퍼질 수 있습니다.
• 1-4 다이옥산이 정수장에서 검출되는 주된 이유는 산업 공정에서 유래한 오염물질이 하천 및 지하수로 유입되고 기존 정수처리 기술로는 완전히 제거하기 어렵기 때문에 활성탄 여과나 펜톤산화 등의 AOP  공정 등으로 제거할 수 있습니다.

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라. 독성과 규제

• 세계보건기구(WHO)는 성인이 30년 동안 1,4-다이옥산의 농도가 50ug/L인 물을 하루 2L씩 섭취했을 경우 10만명당 1명의 발암 가능성이 있다고 보고 있습니다.

3. 다이옥신과 다이옥산의 비교

구분	다이옥신	다이옥산
구조	두개의 벤젠고리 사이에서 산소원자가 결합된 구조이며, 염소가 결합	에테르 구조로 산소 두개가 네개의 탄소원자와 결합된 형태
특성	고온에서 소각되거나, 산업공정에서 부산물로 생성되며, 유독성이 매우 강함 인위적으로 생산하지 않음	산업용 용매로 사용되며, 독성은 상대적으로 낮지만 여전히 환경에 해로울 수 있음 인의적으로 생산