[케뉴-원소 이야기] 다양한 쓰임새 마그네슘(Mg), 국내 성인 섭취량 매우 부족

우주와 지각에 풍부한 원소이며, 우리 몸에 필요한 중요 무기질 중 하나인 마그네슘에 대해서 알아본다.

마그네슘(Magnesium)의 화학 원소 기호는 Mg이며 원자 번호는 12번이다. 알칼리성 지구 금속으로 분류되는 마그네슘은 실온에서 고체다.

국제 순수응용화학연합(IUPAC)에 따르면 마그네슘이라는 이름은 그리스 북동부 지역 테살리아 지역인 마스네시아(Magnesia)에서 유래됐다. 스코틀랜드 화학자 조셉 블랙은 1755년에 이것을 분리된 원소로 인식했으며, 1808년 영국의 화학자 험프리 데비가 불순한 금속을 얻어 1831년 프랑스의 약사이자 화학자인 앙투안 알렉산드르 브루스가 순수한 상태에서 금속을 분리했다. 

마그네슘은 자연에서 결코 자유롭지 않다. 미국 에너지부에 따르면 험프리 데비는 산화마그네슘(MgO)과 산화수은(HgO)의 혼합물을 전기 분해해 처음 분리했는데 오늘날 마그네슘은 미네랄 백운석(dolomite, CaCO3·MgCO3)과 광로석(carnallite, KCl·MgCl2·6H2O)에서 추출할 수 있지만 바닷물에서 추출되는 경우가 가장 많다. 해수 1입방 킬로미터마다 약 13억kg의 마그네슘이 포함되어 있다고. 

가볍고 단단한 마그네슘의 다양한 용도

마그네슘은 가볍고 은백색이며 상당히 단단한 금속이며 공기 중에서 약간 변색되고 미세하게 분할된 마그네슘은 공기 중에서 가열되면 쉽게 발화되고 눈부신 하얀 불꽃으로 타오른다. 

그래서 불꽃놀이, 조명탄, 사진 플래시 전구에 사용된다. 마그네슘은 비교적 낮은 온도에서 연소하기 때문에 구조재료로서의 사용이 제한적이지만 물건을 만드는 데 사용할 수 있는 가장 가벼운 금속이라고 한다. 

마그네슘은 알루미늄으로 합금되는 경우가 많고 알루미늄을 굴리고 압출 및 용접하기 쉽다. 마그네슘-알루미늄 합금은 비행기나 미사일, 로켓과 같이 강하고 가벼운 재료가 필요한 곳에 사용된다. 또한 카메라, 말굽, 야구 포수의 마스크, 스노우 슈즈는 마그네슘 합금으로 만든다. 

산화마그네슘(MgO)은 지각에서 두 번째로 풍부한 화합물로 마그네시아라고도 알려져 있다. 산화마그네슘은 일부 제산제, 도가니 및 절연 재료 제조, 광석에서 금속을 정제하거나 시멘트를 만든는 데 사용된다. 물(H2O)와 결합하면 마그네시아는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)를 형성하는데 일반적으로 제산제 및 완하제로 사용되는 마그네시아 우유로 더 잘 알려져 있다. 

엡섬 염으로 더 잘 알려진 수화된 황산마그네슘(MgSO4·7H2O)은 1618년 영국 엡섬의 한 농부에 의해 발견되었는데, 그의 소들이 특정 미네랄 우물의 물을 마시는 것을 거부하였다고 한다. 이 농부는 그 물을 맛보니 매우 쓴맛을 느꼈고, 이것이 그의 피부에 난 긁힘과 발진을 치료하는 데 도움이 된다는 것을 알아냈다. 엡섬 염은 오늘날에도 작은 피부 찰과상을 치료하는데 사용된다. 

또 다른 마그네슘 화합물로는 탄산마그네슘(MgCO3)과 불화마그네슘(MgF2)이 있다. 탄산 마그네슘은 몇몇 종류의 페인트와 잉크를 만드는 데 사용되며, 딱딱해짐을 방지하기 위해 식염에 첨가된다. 또 광학 렌즈에 플루오르화 마그네슘 박막을 적용해 눈부심과 반사율을 낮춰주기도 한다. 

알루미늄보다 3분의 1정도 가벼운 마그네슘은 합금에서 비행기와 미사일 제작에 필수적이며 금속은 합금제로 사용될 때 알루미늄의 기계적 제작 및 용접 특성을 개선한다. 주철에서 결절 흑연을 생산하는 데 사용되며 기존의 추진제에 첨가제로 사용된다. 

또한 염에서 순수한 우라늄과 기타 금속을 생산할 때 환원제로 사용되며, 수산화물(마그네시아 우유)·염화물·황산염(엡섬 염)·구연산염은 의학에 사용된다. 

마그네슘의 취급과 보관은 심각한 화재가 발생할 수 있기 때문에 특히 세심한 주의가 필요하다. 마그네슘 연소 및 화재 시에는 물을 사용하면 안 된다. 

식물과 동물에서의 마그네슘의 역할

유기 마그네슘은 동물과 식물 모두에서 중요하다.

농업에서는 생장과 결실에 중요한 역할을 하고, 엽록소의 주요 성분으로 잎에 비교적 많이 함유되어 있는데, 결핍되면 잎맥 사이에 녹색이 없어지고 황색이나 황백색으로 변하고 심한 경우 갈색으로 변해 말라 죽게 된다. 

삼성서울병원에 따르면 우리 몸에서 마그네슘은 뼈를 형성하고 근육과 신경의 기능을 조절해 혈중 지질이나 나쁜 콜레스테롤을 낮춰주기 때문에 우리 몸에 마그네슘이 결핍되면 골다공증이나 신경과 근육이 과도하게 긴장해서 경련을 일으키고 심혈관질환을 유발할 수 있다. 

성인 하루 마그네슘 영양소 필요량은 하루 300mg 정도다. 국내 성인의 하루 마그네슘 섭취량이 권장 섭취 수준보다 매우 부족하게 섭취하고 있다고 한다. 

마그네슘은 식물성 식품에 풍부해 코코아, 대두, 견과류, 전곡류 등에 많이 함유되어 있지만 마그네슘이 풍부한 식물성식품 중에서도 전곡류와 시금치 등 채소류에 들어있는 피틴산은 마그네슘의 흡수를 저해한다. 곡류의 마그네슘은 도정과정에서 대부분 손실되고, 가공식품에 함유되어 있는 인이 마그네슘의 흡수를 저해하기 때문에 되도록 가공식품보다 자연식품을 섭취하고 다양한 식품을 통해 마그네슘을 섭취하는 것이 좋다. 

대한진단검사의학회에 따르면 우리 몸은 신장에서 마그네슘을 얼마나 흡수하고 배출할지 조절함으로써, 마그네슘 수치를 유지한다. 마그네슘의 결핍증은 흡수 장애를 유발할 수 있는 영양실조와 신장에 의한 마그네슘의 과다한 손실에 의해 나타나며, 마그네슘 과다증의 경우는 마그네슘을 함유한 제산제 복용과 신장의 마그네슘 배출 기능이 감소한 경우 나타난다. 

심한 결핍증에는 오심과 식욕감퇴, 피로, 혼동, 근육경련, 발작, 심장 박동 수 변화, 저린 감각을 유발할 수 있고, 칼슘 대사에 영향을 줄 수 있어 칼슘 부족을 악화시킨다. 마그네슘 과다증의 경우도 결핍증과 증상이 비슷하다. 

요즘 눈 밑이 떨리거나 과도한 스트레스로 근육이 불필요한 수축과 이완 작용을 반복하는 떨림의 증상이 있다면 마그네슘의 부족을 의심해보고 도정하지 않은 곡류로 만든 밥, 두류, 견과류 등을 매끼 챙겨 먹는 것이 좋겠다. 

포인트경제 박주현 기자