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[케뉴-원소 이야기] 불쾌한 냄새의 위험한 물질, 브롬(Br)
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[케뉴-원소 이야기] 불쾌한 냄새의 위험한 물질, 브롬(Br)
  • 김수철 기자
  • 승인 2021.02.18 17:28
  • 댓글 0
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호흡기 자극과 심한 피부 화상을 일으키는 위험 물질
유기 브롬은 미생물을 죽이는 소독 및 보호제로 사용
가솔린 황산화 화합물 만드는 데 사용되는 납 제거제로 생산
건강상의 주요 영향은 신경계 장애와 유전 물질의 장애
에틸렌 브롬과 같은 유기브롬은 암 유발

화학의 가장 기본적인 원소와 우리 생활과의 연관된 이야기들로 독자 여러분들을 찾아가려고 합니다. 원소의 개수가 118개라고 하니 앞으로 다양한 이야기들을 기대해주세요. [편집자주]

브롬을 각각 처음 발견한 화학자들, (왼쪽) 칼 야콥 뢰비히와 (오른쪽) 앙투안 제롬 발라드

불쾌한 냄새가 나는 독성 물질인 브롬(Bromine)에 대해서 알아본다.

상온에서 액체인 유일한 비금속 원소 브롬은 하이델베르크 대학교 1학년을 시작하기 전 어느 여름, 젊은 화학과 학생인 칼 뢰비히가 처음 생산해냈다. 그는 이 붉고 냄새나는 액체를 그의 교수인 레오폴드 그멜린에게 보여주었다고 한다. 

그멜린 교수는 이것이 물질이라는 것을 깨닫고 뢰비히가 이것을 더 많이 생산해 내 자세히 연구할 수 있도록 격려했다. 그러나 겨울 시험과 휴일로 인해 뢰비히의 연구는 지연되었고, 결국 프랑스의 다른 화학자에 의해 새로운 원소를 설명하는 논문이 발표되었다. 

이렇게 브롬은 1825년 독일의 화학자 칼 뢰비히에 의해 처음 만들어졌고, 1826년 프랑스의 화학자이자 약사인 앙투안 제롬 발라드에 의해 처음으로 공개 발표되었다.

브롬은 기호 B, 원자 번호는 35인 화학원소다. 할로겐으로 분류되는 브롬은 실온에서 액체다. 국제순수응용화학연합(ICIAAW)에 따르면 브롬은 그리스어 '브로모스(악취)'에서 유래했다.

주기율표에서 브롬(Bromine, Br) /미국립생명공학정보센터

호흡기 자극과 심한 피부 화상을 일으키는 위험 물질

브롬은 많은 무기 물질에서 발견되는 자연 발생 원소지만 수년 전에 환경에 유기 브롬을 도입하기 시작했다. 이들은 모두 자연적이지 않고 인체 건강과 환경에 심각한 해를 끼칠 수 있는 화합물이다.

미국에너지부에 따르면 브롬은 유일한 비금속 액체 원소로 무겁고 이동성이며 적갈색의 액체다. 실온에서 쉽게 휘발해 강하고 불쾌한 냄새가 나는 붉은 증기로 변해 염소와 유사하며 눈과 목에 매우 자극적인 영향을 미친다. 수영장에서 염소 대신 사용할 수 있었다고 한다.

물이나 요소와 쉽게 결합하고 표백 작용을 한다. 피부에 엎질러지면 고통스러운 염증과 화상을 일으키는 위험한 물질이다. 그 증기는 눈과 코, 목을 자극하며 매우 독성이 있어 심각한 건강 위험을 초래하며 취급 시 최대한의 안전예방 조치가 필요하다. 

인간은 음식 섭취 또는 호흡과 피부를 통해 유기 브롬을 흡수할 수 있다. 유기 브롬은 곤충 및 기타 원치 않는 해충을 죽이는 살충제로 널리 사용된다. 그러나 곤충뿐만 아니라 더 큰 동물에게도 유독하며 많은 양에서는 인간에도 유독하다. 브롬 함유 유기오염 물질로 인해 발생할 수 있는 건강상의 주요 영향은 신경계 장애와 유전 물질의 장애가 있다.

또한 유기 브롬은 간과 신장, 폐 등의 기관에 손상을 줄 수 있고 위장 기능 장애를 일으킬 수 있다. 에틸렌 브롬과 같은 일부 형태의 유기브롬은 암을 유발할 수도 있다. 인간은 음식과 식수를 통해 다량의 무기 브롬을 흡수하는데 이 브롬은 신경계와 갑상선을 손상시킬 수 있다.

유기 브롬은 미생물을 죽이는 소독 및 보호제로 사용된다. 온실과 농지에 적용하면 쉽게 헹구어 지표수로 씻겨나갈 수 있는데 이것은 다프니아, 물고기, 가재, 조류에 매우 부정적인 영향을 미친다. 

유기 브롬은 생분해되지 않으며, 분해되면 무기 브롬이 구성된다 고용량이 흡수되면 신경계가 손상될 수 있다. 과거에는 유기 브롬이 소의 사료로 사용되는 경우가 있었고, 인간의 전염을 막기 위해 수천 마리의 소와 돼지를 폐사시켜야 했다. 소는 간 손상과 시력 상실, 성장 저하, 면역력 저하, 우유 생산 감소와 불임, 기형 출산 등의 증세를 겪었다.

질병통제예방센터(CDC)에 따르면 브롬 가스는 공기보다 무겁기 때문에 저지대에 정착한다. 브롬 중독에 대한 특정 해독제는 현재까지 없다. 중독 치료법은 노출 부위를 제거하고, 가능한 한 빨리 병원에서 지원 의료 치료를 받는 것이다.

브롬의 용도와 생산

오늘날 브롬은 주로 미시간과 아칸소에 있는 우물에서 염소처리로 얻어진다. 확산 지각 암에서 브롬은 자연적으로 브롬화물염으로 발생하고 브롬 염은 약 85ppm에 불과한 바닷물에서 추출된다.

브롬의 세계 생산량은 연간 30만 톤 이상이라고 한다. 3대 주요 생산국은 미국과 이스라엘, 영국이다. 

교육을 위한 예시적이고 안전한 브롬 샘플 /출처=Alchemist-hp

미국에서 생산되는 대부분의 브롬은 가솔린 황산화 화합물을 만드는 데 사용되는 납 제거제인 에틸렌 디브로마이드(C2H4Br2, 2브롬화물)의 생산에 사용되었다. 엔진 내 납 화합물의 축적을 방지하기 위해 납 휘발유에 첨가된 화학물질이며 무연 가솔린을 선호하고 납의 환경문제로 인한 납 가솔린의 단종으로 브롬에 대한 수요가 크게 감소했다.

사진에 사용되는 화학물질인 브롬화은(AgBr)은 현재 브롬의 가장 쓰임새다. 다른 브롬 화합물은 훈증제, 방염제, 물 정화에 사용되는 일부 화합물이 있으며, 의약품, 살균제 등에 사용된다. 

값비싼 보라색 염료인 티리안 퍼플(Tyrian purple)은 무렉스(Murex)로 알려진 바다 홍합에서 분비된 유기 브로민 화합물에서 생성되었다고 한다. 브롬을 함유한 제품은 농업과 위생, 난연제로 사용되었고, 역사적으로 사람을 진정시키거나 졸리게 할 수 있는 약물로 사용되기도 했는데 이런 약물은 이제 시장에서 대부분 발견되지 않는다.

[케미컬뉴스=김수철 기자]


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