나노기술 및 정책 정보

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  1. 서론자외선 차단제(suncream, sunscreen)에 나노입자를 사용하는 것은 소비자 제품에 나노기술을 응용하는 가장 흔한 예의 하나이다. 오늘날 시판되고 있는 300여 가지의 자외선 차단제가 산화아연이나 산화티타늄 나노입자, 즉‘제조 나노물질’(Manufactured Nanomaterials)을함유하고 있다. ‘제조 나노물질’이란 화학물질이 나노 스케일에서 나타나는 특유한 물성을 발휘하도록 하기 위하여 매우 작은 치수(길이, 넓이, 두께)를 갖도록 만들어진 입자이다. 1 나노미터(nm)는 1 마이크로미터(㎛)의 1000분의 1이고, 1 미터(m)의 10억분의 1이다. 현재 일부자외선 차단제에 사용되고 있는 이산화티타늄과 산화아연의 나노입자는 적어도 하나의 치수가 20-30 nm 크기이다. 이들 나노 물질들의물리적, 화학적 성질(반응성, 지속성, 생체이용률 등)은 큰 입자일 때와는 매우 다르다. 그러나 이와 같은 물성의 변화는 아직까지는 잘 알려져 있지 않지만 종종 예측할 수 없는 독성의변화를 야기한다.피부암은 오늘날 세상에서 가장 흔한 암이며,세계적으로 환자의 수도 매년 증가하고 있다.피부암 중 가장 흔한 형태인 기저 세포암과 편평상피 세포암의 주요 발생 원인은 장시간 햇볕노출이다. 그래서 자외선 차단제가 실제로 피부암을 방지한다는 증거가 부족함에도 불구하고자외선 차단제 시장이 4억 달러에 이르며, 자외선 차단제 산업은 더욱 더 경쟁적이 되고 있다.자외선 차단제의 사용에 있어 가장 흔한 불평중의 하나가, 피부에 바를 때 산화아연(ZnO)또는 이산화티타늄(TiO2) 성분으로 인해 피부에 하얀 색조를 나타낸다는 것이다. 이러한 단점을 개선하는 방책 중의 하나가 전통적인 형태의 산화아연과 이산화티타늄을 나노입자의 형태로 대체하는 것이다. 그러나 한편으로는 자외선 차단제에 나노입자를 사용하는 것은 햇볕에출되는 것보다 더 위험할 수 있다는 주장이제기되고 있다. 최근 연구결과는 ZnO와 TiO2가 햇빛에 노출되었을 때 자유 라디컬의 생성을유발할 수 있으며 이것이 세포를 손상할 수 있음을 보여주고 있다. ZnO와 TiO2 나노입자가건강한 피부를 침투할 수 있는 가에 대한 연구는 상충되는 결과를 보여주고 있다. 대부분의연구에서는 나노입자가 살아 있는 세포에까지도달하지 못하는 것으로 나타났으나, 일부 연구는 이들 세포에도 나노입자가 도달하며, 손상된피부의 경우에는 7000 nm 크기의 입자에 대해서도 장벽으로서의 효과가 없음을 시사하고 있다.지난 수년간 자외선 차단제에 나노입자의 사용에 대한 안전성 문제가 뜨거운 논쟁거리가 되어 왔다. 제조업자들이 기존의 화학물질 보다나노크기 광물질을 함유하는 UV 차단제 쪽으로 점점 기울어지면서, 사용되고 있는 이산화티타늄 또는 산화아연 나노입자가 피부를 침투하고 인체에 해를 미칠 것인가에 대해 의문이 제기되었다. 결정적인 안전성 연구가 부재한 가운데, NGO들도 나노입자 함유 자외선 차단제의안전성에 대해 찬반이 엇갈리고 있다.최근 미국 환경단체인 EWG (EnvironmentalWorking Group)가「2009년 자외선 차단제조사(2009 Sunscreen Investigation)」보고서를 발표한 지 불과 며칠이 못 되어 역시 국제환경보호단체인 FoE(Frends of the Earth)가제조 나노물질을 함유하는 자외선 차단제의 안전성에 대한 자신들의 입장을 표명했다. EWG는 자신들의 보고서에서 1600여 가지의 자외선차단제 제품을 조사·시험한 결과 마이크로 또는 나노스케일의 아연 및 티타늄 산화물을 함유하는 자외선 차단제 제품은 시판되고 있는 가장안전하고 효과적인 제품들 가운데 하나라는 결론을 내린 바 있다. 한편 FoE는 EWG 조사와는달리 자신들의 최근 보고서에서 나노물질을 함유하는 자외선 차단제는 그 만한 위험을 감수할가치가 없다는 것이 명백하다고 말했다. 이러한FoE의 결론은 EWG의 결론과 완전 배치되는것이어서, 앞으로 나노 자외선 차단제를 둘러싼유해성 논쟁이 더욱 치열해질 전망이다.본고에서는 나노 자외선 차단제의 무해론을펴고 있는 EWG와 유해론을 주장하고 있는FoE 및 Consumers Union의 입장을 각각 살펴봄으로써 나노 자외선 차단제를 둘러싼 현상의 문제를 조망해보고자 한다.

  2. EWG의 입장미국의 공중보건 및 환경보호 비영리단체인EWG(Environmental Working Group)는2009년 7월 이산화티타늄과 산화아연의 나노입자를 함유하는 자외선 차단제의 효과와 안전성에 대한 보고서“EWG's 2009 SunscreenInvestigation"를 발표했다. EWG 연구자들은약 400개의 문헌들을 조사하고 나노입자 함유자외선 차단제와 종래의 옥티노세이트(octinoxate)및 옥시벤존(oxybenzone)을 함유하는 자외선차단제를 비교했다. 결론적으로 보고서는 산화아연과 산화티타늄 나노입자를 함유하고 있는자외선 차단제가 나노입자를 함유 않는 자외선차단제 보다 더 안전하고 효과적이라며, 다음과같이 주장하고 있다

●● 아연이나 티타늄을 함유 않는 자외선 차단제를 사용하는 소비자들은 아연 및 티타늄을함유하는 제품을 사용하는 소비자들보다 평균20% 더 UVA에 노출될 가능성이 크다. 이는UVA에 의한 피부 손상, 조기 노화, 주름, 면역시스템 손상에 대한 위험의 증가를 의미한다.또 아연이나 티타늄을 함유 않는 자외선 차단제는 평균 4배나 많은 유해한 성분을 함유하고 있으며, 이들 성분은 암, 선천적 장애, 인간 생식능력의 파괴 또는 어린이들의 뇌 성장 손상의원인으로 알려져 있거나 강하게 의심되고 있다.

●● 피부 흡수에 대한 16개의 연구결과를 검토한바, 전반적으로 건강한 피부를 통해서는 미세 아연 및 티타늄 자외선 차단제 성분들이 흡수되지 않음을 보여주었다. 2007년 평가에서 EU는 나노입자가 돼지 피부, 건강한 인체 피부 또는피부병을 앓고 있는 환자의 피부를 통해서 흡수된다는 아무런 증거도 발견하지 못했다고 주장한다. 그러나 상처난 피부를 통해 나노입자가 흡수되는 것에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다.

●● 아연 및 티타늄과는 대조적으로 보통의 자외선 차단제 성분인 옥티녹세이트(octinoxate)와 옥시벤존(oxybenzone)은 건강한 피부를 통해 흡수된다(어떤 연구에 따르면 다량으로). 이들 두 자외선 차단제는 알러지 반응을 일으킬수 있고, 호르몬에 연유한 자궁 손상을 유발할수 있으며, 체내의 에스트로겐과 같이 작용해유방암에 대한 잠재적 불안을 증대할 수 있다.요컨대, EWG 연구자들은 아연 및 티타늄 나노입자를 함유한 자외선 차단제가 종래의 자외선 차단제 보다 안전하고 효과적인 대안이라고주장하며, 사람들이 아연이나 티타늄 자외선 차단제의 사용을 주저하고 있는 사이에, 아주 미미한 UVA 차단 효과만 있거나 피부를 통해 흡수되는 종래의 자외선 차단제 성분들만을 권장하게 되는 결과를 초래할 것이라고 지적한다.EWG는 나노 자외선 차단제가 최대한 안전하다는 것을 확신시키기 위해서는 효과적인 감시와함께 보다 많은 연구가 필요함을 인정하고 있다.

  3. FoE의 입장2009년 8월 FoE(Friends of the Earth)는Consumers Union(소 비 자 연 맹 ), CTA(International Center for TechnologyAssessment)와 공동으로 자외선 차단제 중 나노물질과 이들의 잠재적 위해성에 관한 최신 정보를수집·분석하고, 나노물질 함유 자외선 차단제가위험을 감수할 만한 가치가 없다고 주장했다.FoE에 따르면, Consumers Union의 시험에서나노물질의 함량과 자외선 차단 효과 사이에는 아무런 상관관계가 없는 것으로 밝혀졌다고 한다.FoE의 소비자 제품 조사에서 나노물질은 시판되고 있는 다양한 개인용품(탈취제, 비누, 치약, 샴푸, 헤어 컨디셔너, 자외선 차단제, 주름방지 크림, 보습제, 파운데이션, 분, 립스틱, 볼연지, 아이섀도우, 매니큐어액, 향수, 애프터셰이브 로션 등)에 침투해 있음을 보여주고 있다.FoE는 2007년 발표한 "A consumer guidefor avoiding nano-sunscreens"에서도“일광욕을 즐기는 자들아 조심하라. 위험한 자외선을 차단하기 위해 자외선 차단제를 듬뿍 바르지만 이는 스스로를 새로운 위험에 처하게 할 수있다. ....”고 경고하고 있다.

  FoE는 자외선 차단제 등에 함유된 제조 나노물질에 대한 우려를 갖는 이유를 다음과 같이들고 있다.
  ① 나노물질은 기존의 일반적인 크기의 화합물과는 다르다.나노스케일로 제조된 물질은 벌크상의 물질과는 다른 물리적, 생물학적, 화학적 성질을 나타낸다. 예컨대, 안전한 화합물도 높은 반응성을띨 수 있으며, 비교적 온화한 물질도 큰 독성을나타낼 수 있다. 이러한 이유는 나노스케일에서는 양자물리학이 지배하기 때문이다. 이러한 제조 나노물질의 크기와 화학적 특성은 제조업자들에겐 매우 매력적이지만, 동시에 인간과 환경에 예측 불가능한 위험을 야기할 수 있다.
  ② 인체에서 나노물질은 취약한 장기 및 조직에보다 쉽게 접근할 수 있다.나노물질은 작은 크기로 인해 흡입 시 폐에의침입 및 세포막의 통과가 더욱 용이하며, 경우에 따라서는 피부를 침투할 수도 있다. 섭취할경우에는 일부 나노물질은 장벽을 통과해 혈액중에 순환할 수도 있다. 일단 혈류 중에 들어오면, 많은 나노물질은 조직이나 장기(뇌와 심지어는 성장하고 있는 태아에까지)에 무제한적으로 접근이 가능해 정상세포의 활동을 파괴할 수있다. 동물실험은 체내에 들어온 일부 나노물질은 염증을 유발하고, 뇌세포를 손상시키며, 전암성 병변(precancerous lesion)을 야기할 수있음을 보여주고 있다. 나노 입자에 의해 유발되는 극미세 대기오염은 폐기능 저하, 천식 증가, 호흡기 질병, 폐와 심장 질환으로 인한 사망과도 관련이 있다.
  ③ 나노물질의 피부 침투 증거가 증가하고 있다.지금까지의 연구결과는 자외선 차단제 중의나노스케일의 미네랄 화합물이 온전한 피부는완전히 침투할 수 없음을 시사하고 있지만, 다른 실험적 연구에서는 운동 시 피부가 수축되어있거나 화장품 중에 피부침투 증진 성분이 존재할 때, 또 피부가 손상되어 있을 때(습진, 여드름 포함)는 어느 정도 피부침투가 일어날 수 있음을 보여주고 있다. 또 최근 연구에서 햇볕에탄 피부에도 피부침투가 일어날 가능성이 큰 것으로 나타나고 있다.
  ④ 제품에 사용전 안전성 시험의 요구가 증대하고 있다.영국왕립협회(Royal Society)는 잠재적으로 심각하고 불예측적인 건강 위험에 대한 증거가 있는 이상 나노물질은 새로운 화학물질로 다루어져야 하며 소비자 제품에 사용을 허가하기전에 새로운 안전성 평가를 권고하고 있다. 현재 시판되고 있는 어떠한 나노 화장품이나 나노자외선 차단제도 미국 식약청(FDA)에 의한 시판전 안전성 평가를 받지 않고 있다. 그러나EU는 2009년 3월 통과된 새로운 규칙에서 화장품과 자외선 차단제에 사용되는 일부 나노물질에 대해 성분표시 라벨을 부착할 것을 요구하고 있으며, 또한 나노물질을 함유하는 화장품에대해 안전성 시험의 강화를 요구하고 있다.
  ⑤ 나노물질의 잠재적 유해성은 차세대에 전이된다.최근 일본 연구자들이 행한 2개의 연구는 정맥 주사 후 임신한 쥐에서 그들의 자손에게 이산화티타늄이 전이함을 보여주고 있다. 한 연구는 뇌손상, 신경계 손상 및 남성 자손의 정자 생산 감소를 보여주었으며, 다른 연구에서는 자손이 뇌 발달과 관계있는 유전자 발현의 변이를겪고 있음을 보여주었다. 또 미국 연구자들의연구는 이산화티타늄 나노입자를 흡입한 임신한 쥐가 이것을 자손에게 전이시켜, 미세한 신경행동 변이를 유발함을 보여주었다.
  ⑥ 나노물질은 작업자의 건강과 환경에 악 영향을 미친다.나노물질을 제조, 연구, 포장, 취급, 운송, 사용 및 처분하는 작업자들은 모두 잠재적으로 나노물질의 노출에 직면하게 된다. 나노물질을 취급하는 작업자들은 일반 대중보다 더 높은 농도에 장시간 노출될 가능성이 있어, 작업자들의건강에 유해할 수 있다.
  현재 나노물질에 대한확립된 안전한 노출 농도는 없으며, 작업자들을유해 노출 농도로부터 보호할 신뢰할만한 시스템이나 장비도 없다.또한, 나노물질은 환경 중에 일단 방출되면오래 지속되고 대기, 토양, 물 중에서 오염물질로서 축적할 수 있다. 2006년의 한 연구는 어떤 형태의 이산화티타늄 나노물질은 자외선에노출된 후 조류와 물벼룩에 독성을 나타낸다고보고하고 있다. 조류와 물벼룩은 종종 수계 환경의 건강을 나타내는 지표로 사용되고 있다.
  ⑦ 나노물질은 시간의 경과에 따라 피부 손상을야기할 수 있다.동물 및 세포 시스템에 대한 실험 연구는 자외선 차단제와 화장품에 사용되는 이산화티타늄과 산화아연 나노물질이 UV에 조사되었을때 자유 라디칼(free radical)를 발생하여DNA를 손상하고 세포 독성을 야기할 수 있다고 보고하고 있다. 이는 이들 화합물이 제품 성분 배합에 사용될 때 시간의 경과와 함께 피부손상을 유발할 가능성에 대한 우려를 불러일으키고 있다.
  ⑧ 나노 성분이 없는 제품을 사용해도 UV 차단효과가 있다.나노물질의 첨가는 큰 이득도 없이 우리의 건강과 환경에 불필요한 잠재적 위험을 더하는 결과가 된다. 2007년 Consumer Reports는 나노물질 함유 자외선 차단제를 시험하고 나노물질 함량과 자외선 차단 사이에는 아무런 상관관계가 없다는 것을 발견했다. ConsumerReports의 시험은 나노스케일의 아연산화물이나 티타늄 산화물 어느 것도 다른 활성 성분들에 비해 우월한 성능 효과를 나타내지 못했다고주장한다. 예를 들어, 아보벤젠(avobenzene)을 함유하는 대부분의 제품과 나노 산화아연을함유하는 대부분의 제품은 적어도 UVA를 차단하는 데 똑 같이 탁월했다. 이는 나노물질을 함유 않는 자외선 차단제도 태양의 유해한 광선을차단하는데 효과적임을 보여주는 것이다. 자외선 차단제 중의 다른 화학물질(예, 호르몬 파괴물질인 옥시벤존 등)에 대해서도 안전성 시험이요구되지만, 나노 성분은 평가가 필요한 전혀새로운 범주의 물질로 심각한 건강 우려를 낳고있다. 이는 나노 아연 및 티타늄 산화물을 함유한 자외선 차단제가 유일한 선택이 아니며, 또반드시 가장 효과적이거나 안전한 선택은 아니라는 것을 시사한다.이상으로부터 FoE는 근본적으로 다른 물성을 가지고 있는 자외선 차단제 중의 나노 성분은 신규 화학물질로 분류, 규제되어야 하며, 정부는 상업화 허용 전에 이들 물질의 안전성 시험을 행할 것을 요구하고 있다. 또 제조업자는자사 제품의 나노성분 함유 여부에 관한 정보를대중들에게 주지시켜 소비자의 제품 구매 선택권을 확보해주어야 한다고 주장한다. 이러한 나노 성분의 라벨 표시는 건강 및 환경에 악영향이 일어날 경우 인과관계를 평가하고 추적성을제공하기 위하여서도 필요하다고 주장한다.
 
   4. Consumers Union의 입장Consumer Reports를 발행하는 비영리기관인 미국 소비자연맹(Consumers Union)은2008년 10월 31일 이산화티타늄이나 산화아연의 나노입자를 함유하고 있지 않다고 주장하는5개의 자외선 차단제 제품을 시험 의뢰한 결과,이중 4개가 모두 natural 또는 organic이라고라벨표시가 되어 있음에도 불구하고 실제로는나노입자를 함유하고 있었다고 주장했다.Consumers Union은 이들 나노입자들이 미네랄 기재의 자외선 차단제에 광범위하게 나타나고 있다고 말하면서 FDA에 충분한 안전성 평가를 행할 것을 요구했다.2007년 시험에서는 산화아연 또는 이산화티타늄을 함유한 8개의 자외선 차단제 중 8개 모두 나노입자를 함유하고 있음을 발견했다. 그중 단지 1개 제품만이 이 사실을 라벨에 표시했으며, 나머지 제품들은 나노입자 함유에 대해아무것도 밝히지 않았다.EU는 이미 제조업자들에게 나노입자 함유 자외선 차단제의 안전성을 나타내는 데이터를 제출할 것을 요구하고 있다. Consumers Union은 FDA에 보낸 편지에서 EU와 같이 FDA도 그렇게 할 것을 요구하고, 또 나노입자 함유 제품은 라벨에 그러한 사실을 표기하도록 요구했다.
 
  5. 호주의 경우호주는 세계에서 가장 높은 피부암 발생률을갖고 있다. 따라서 호주에서는 피부암 발생 위험과 조기 피부 노화를 줄이기 위해 나노 자외선 차단제의 제조와 사용이 증가하고 있다. 호주 의 약 청 (TGA, Therapeutic GoodsAdministration)이 승인한 1200가지 자외선차단제 중 228개가 ZnO를, 363개가 TiO2를,73개가 양자 모두를 함유하고 있었다. TGA는2006년 호주에서 판매된 TiO2 함유 자외선 차단제의 70%와 ZnO 함유 자외선 차단제의30%가 제조 나노물질을 함유하고 있는 것으로추정했다.2009년 1월 TGA는 자외선 차단제에 나노 입자상 산화아연과 이산화티타늄의 사용과 관련한 선행 과학 문헌들을 검토하고 다음과 같은결론을 내렸다.
  ●● 격리된 세포 실험에서 산화아연과 이산화티타늄은 햇빛의 존재 하에 자유 라디컬을 생성할 수 있으며, 이것이 피부 세포를 손상(산화아연에 의한 광변이원성)할 수 있다는 증거가 있다.
  ●● 그러나 자외선 차단제 중의 이산화티타늄과 산화아연이 부작용을 야기할 가능성은 성장하고 있는 피부세포에 도달하는 나노입자의 능력에 좌우된다.
 ●● 현재의 증거는 이산화티타늄과 산화아연나노입자는 성장하고 있는 피부 세포에는 도달하지 않으며, 피부의 표피나 죽은 세포들로 구성된 피부의 각질층에 머무른다는 것을 시사하고 있다.그러나 TGA는 산화아연, 이산화티타늄 등자외선 차단제의 모든 활성 성분을 라벨에 표시할 것을 의무화하고 있지만, 나노입자(크기 등)에 대한 어떤 경고 문구도 라벨에 표시할 것을요구하지는 않고 있다.

6. 결론 및 시사점이상에서 나노 자외선 차단제의 유해성에 대해서 EWG, FoE, Consumers Union의 입장을 살펴보았다. 서로간에 입장의 차이는 있지만, 이 세 개의 NGO들은 적어도 이들 나노 자외선 차단제 제품이 나노물질 성분을 라벨에 표시해야 한다는 데 대해서는 모두 같은 견해를가지고 있다. 즉, 소비자들이 충분한 정보를 갖고 제품을 선택할 수 있도록 나노물질의 라벨표시를 요구하고 있는 것이다. 나노기술의 안전에대한 다른 우려들과 마찬가지로, 이들 제품의안전성을 단정할 충분한 정보가 아직 없다. 정보가 있을 때까지, 나노 자외선 차단제 사용자들은 그 위험을 감수할 가치가 있는지 스스로결정해야 할 것이다.중요한 것은 대중 건강과 환경을 보호하고 나노물질에 대한 적절한 규제 감독을 위한 기반연구가 절실히 필요하다는 것이다. 더 이상 특정 유해성에 대한 데이터나 증거가 없다는 것이안전성을 합리화하는 변명이 되어서는 안된다.나노물질은 모든 환경 매체 중에 존재하기 때문에 환경적 관심이 되는 모든 분야에 영향을 미치며, 환경 영향은 나노물질의 라이프 사이클의어느 단계(R&D, 제조, 유통, 제품 사용, 리사이클링, 처분 시 또는 처분 후)에서도 일어날 수 있다. 따라서 나노물질의 모든 가능한 노출과 환경영향에 적절히 대처하기 위해서는 나노물질의완전한 라이프 사이클이 고려되어야 한다.

참고자료
1. http://www.innovationgesellschaft.ch/
(2009.08.21)
"Nano-Sunscreens: Issue continues to be
controversially discussed"
2. Friends of the Earth, "Manufactured
nanomaterials and Sunscreens: Top Reasons
for Precaution", (2009.08.19)
3.http://2020science.org/2009/07/03/nanotechn
ology-sunscreens/ (2009.07.03)
"Industry critics give nanotechnology sunscreens
the thumbs up"
4. http://www.nanowerk.com (2006.08.03)
"Nanoparticles and sunscreen safety"
5. http://www.consumersunion.org (2008.10.31)
"Consumers Union urges FDA to conduct full
scale safety review of nanoparticles in sunscreen"
6. http://www.tga.gov.au/npmeds/sunscreen-
zotd.htm (2009.08)
"TGA fact sheet: Sunscreens",
7. Australian Government, Dept of Health and
Ageing, Therapeutic Goods Administration, "A
review of the scientific literature on the safety
of nanoparticulate titanium dioxide or zinc
oxide in sunscreens" (2009.07)