알루미늄 무엇인가?

수명을 단축시키고 치매를 가져오는 알루미늄

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[알루니늄 덩어리, 얇게 늘린 것, 알류미늄괴, 알라미늄캔의 모습, 사진출처: 일본 및 대만 구글 이미지 검색]

▶ 좋은작용

반짝이는 은색 외관, 가벼운 무게, 열과 전기 전도도와 인장강도, 건축 자재, 고속도로 산업에서 울타리, 표지판, 가로등과 신호등 지지대로도 사용, 용기와 포장에 일반적으로 사용, 음식 포장에 많이 사용, 알루미늄 캔, 알루미늄 호일, 부식에 저항력이 있는 화학 설비, 송전선, 사진 제판용 판, 영구자석, 극저온용 기계 및 설비, 로켓 연료, 테르밋과 열기술, 기포 콘크리트, 진공 코팅과 금속화, 절연 액체 연료을 위한 박피 형태에서 사용, 합금, 엔진, 항공기 구성요소, 선박 프로펠러, 부속품, 자동차 엔진 부속품과 플라스틱 주조 거푸집, 운송수단의 본체 일부, 전선과 케이블, 창문틀, 지붕과 빌딩 피복과 패널을 제조하는데 사용, 가벼운 건축 소재용 발포제, 장식 도료 내 광내기 색소, 기폭제, 산업용 페인트, 내열 페인트와 반사성 역청 페인트용 도료, 열기술, 포장과 단열재; 연마제, 알루미늄환원 야금법, 분무 금속코팅, 금속 야금 약품으로 사용, 의학적으로 알루미늄 화합물은 제산제, 다한증 치료제, 진통제(알루미늄 염기가 붙은 아스피린), 발한 억제제, 지사제(카올린, 알루미늄 마그네슘 규산염, 아타풀가이트)와 항 궤양치료제(수크랄페이트), 수렴제와 백신용 보조약으로 사용

▶ 나쁜작용

노화촉진작용, 수명을 단축시키는 작용,
치매, 기억 상실, 언어상실, 조화운동불능, 발작, EEG 변화와 골연화증, 뼈 재형성을 억제할 수 있고, 조골세포와 파골세포의 활성을 느리게 하고, 골연화증과 무력성 골질환을 유발, 무호흡, 기침, 폐 섬유증, 기흉, 진폐증, 쇠약, 협동운동장애와 간질성 발작, 간 괴사, 가수분해, 울혈, 손가락의 마비(선단 지각마비)와 같은 '산성'자극을 야기, 부자연스러운 행동, 기억력 감퇴, 근경련, 급성 뇌출혈, 알츠하미어병, 파킨슨병, 위장장애, 복통, 식욕저하, 구루병, 두통, 신기능 저하, 건망증, 피로, 칼슘대사, 부갑상선 기능 항진증, 뼈 형성능에 이상, 산통, 식도염, 신장 손상, 간손상, 식욕감소, 균형 소실, 정신병증, 호흡곤란, 허약감, 최소한 10가지 이상의 신경학적 질환에 있는 많은 생화학적 과정에 영향을 주는 것을 발견, 걷는 것 이상, 말하는 것 이상, 다양한 신경학적 질환을 유발

▶ 주의사항

증기, 물질 혹은 변질된 제품의 흡입 혹은 접촉은 심각한 손상 혹은 사망을 야기할 수 있다. 피부에 접촉하는 것을 막기 위해 보호복을 입도록 한다. 몸에 접촉했을 경우 충분한 양의 물이나 비누로 헹구어 낸다. 분진이나 가루를 마시지 않도록 한다. 알루미늄은 건강에 많은 발병을 일으킬 수 있는 요소가 있어서 특히 먹거리에 이용되는 알루미늄 재질의 용기나, 양은냄비, 쿠킹호일등은 사용하지 말아야 한다.

▶ 해독요법

1, <동의보감>:
"돈육(豚肉: 돼지 고기): 수은중독과 광물성 약중독을 치료한다."

2, <비타민 치료 154면>:
"치료제는 EDTA, 비타민 C, 아연, 마그네슘, 비타민 B6 등이다."

3, <
암과 비타민 C 283면>: "해소방법: 철, 칼슘, 인(알루미늄 흡수 저하), 비타민 C(모든 독소에 음용), 마늘, 계란, 황 함유 아미노산, 킬레이션"

4, <병에 걸리지 않는 식사법
107면>: "적혈구를 파괴하는 납은 마늘과 파로 막는다. 납은 빈혈과도 관계가 있다. 납이 몸속에서 과잉 상태에 이르면 적혈구를 파괴하기 때문이다. 이와 관련해 미국의 어느 대학에서 매우 반가운 결과를 내어 놓았다. 납이 몸속에서 과잉 상태일 때, 마늘을 섭취하면 적혈구를 파괴할 확률이 낮아진다는 것이다.

유황화합물이 강한 항산화-항균작용, 혈전을 막는 작용, 혈액순환 촉진, 혈중 콜레스테롤 수치 개선 등에 효과가 있다는 것은 앞에서 이미 말했다. 이와 함께 마늘에 함유되어 있는 유황화합물인 황화알리신은 중금속을 싸서 독성을 제거하는 작용을 한다. 여기에 마늘의 다양한 효능이 복합적으로 작용하여 적혈구의 파괴율을 낮춰주는 것이라 생각된다.

황화알리신은 마늘 외에 양파나 파에도 함유되어 있다. 마늘, 파 등은 셀레늄과 황화알리신, 두 성분의 복합작용을 통해서 유독물질인 납, 수은, 주석, 카드뮴, 비소 등을 제거해 준다고 할 수 있다.
"

5, <엠티주식회사>:
"유기 셀레늄(Se): 중금속 배출: 체내에 흡수된 수은, 카드뮴, 납 등의 유해 중금속과 결합한 후 중금속을 불성화시켜 체외로 배출한다.

유기게르마늄:
중금속 배출: 체내에 흡수된 수은, 카드뮴, 납 등의 유해 중금속과 결합한 후 중금속을 불성화시켜 체외로 배출한다."

알루미늄의 여러 가지 이름은
[鋁=lǚ=V: 중국명(中國名)], 아루미니우무[アルミニウム: 일본명(日本名)], 알루미늄으로 부른다.

알루미늄의 해로운 점에
대해서 <우리민족 장수비결> 219, 244면에서는 이렇게 적고 있다.

[오래 끓일 때 알루미늄 솥을 쓰지 않는 것이 좋다

현대인의 몸 안 알루미늄 함량은
원시인의 3배나 된다. 허약한 사람의 뇌는 건강한 사람보다 3배나 많다. 몸 안 알루미늄 함량이 정상보다 5배 이상 높으면 일부 효소들이 파괴되어 소화기능이 낮아지며 신경계통도 심하게 손상된다.

70년대 초 한 학자는 알루미늄이 조기노인성 지둔(치매)과 관련된다고 하였으며 1980년에는 노인성 지둔증(치매증) 때 변성된 뇌신경섬유에 알루미늄이 침착되어 있음을 밝혔다.
1982년에는 진전마비환자의 신경원에서 알루미늄 함량이 건강한 사람보다 3배나 높다는 것을 알게 되었다.

이러한 사실은 알루미늄을
오랫동안 섭취하면 건강에 나쁜 영향을 미친다는 것을 보여준다. 알루미늄 솥에 물을 붓고 20분 동안 끓이면 알루미늄 용해량은 쇠솥의 9.7배, 법랑 솥의 4배나 된다. 오랫동안 끓일 때에는 쇠솥을 쓰는 것이 좋다.

알루미늄과 노화

알루미늄으로 만든 주방용품들을
오랫동안 쓰면 건강에 좋지 않다. 흰 쥐에게 알루미늄을 오랫동안 먹이면 빨리 죽는다.

또한
노망하는 노인들(치매)의 뇌수에서 알루미늄 함량건강한 사람들보다 2~3배 높다.]

알루미늄의 독성 증상에 대해서
<암과 비타민 C> 283면에서는 다음과 같이 기록하고 있다.

[
알루미늄(Aluminum)

중독증상:
부자연스러운 행동, 기억력 감퇴, 치매, 근경련, 급성 뇌출혈, 알츠하미어병, 파킨슨병

해소방법:
철, 칼슘, 인(알루미늄 흡수 저하), 비타민 C(모든 독소에 음용), 마늘, 계란, 황 함유 아미노산

킬레이션:


주원인:
알루미늄 호일기구, 제산제, 담배 및 연기, 지한제, 베이킹 파우더, 캔.]


알루미늄의 독성 증상에 대해서
<비타민 치료> 154, 268면에서는 다음과 같이 기록하고 있다.

[
알루미늄

우리 몸에서 알루미늄의 농도가 허용치를 넘게 되면 다양한 증상을 유발하게 된다. 이들 증상으로는 위장장애, 복통, 식욕저하, 구루병, 두통, 신기능 저하, 건망증, 피로 등이 있다. 알루미늄이 증가하는 원인은 알루미늄염을 함유한 약물 족용(제산제/다한증 치료제), 알루미늄으로 만든 조리기구나 그릇, 알루미늄 첨가제, 알루미늄이 포함된 베이킹 파우더, 알루미늄 호일과 캔 음료 등이다. 우리 몸에서 알루미늄 농도가 증가하면 칼슘대사, 부갑상선 기능 항진증, 뼈 형성능에 이상을 줄 수 있다. 또한 뇌에 많이 침착되는 경우는 파킨슨병, 치매, 알츠하이머병 등이 발생할 수 있다. 치료제는 EDTA, 비타민 C, 아연, 마그네슘, 비타민 B6 등이다. 

알루미늄(Aluminium)

1, 노출 경로:
알루미늄 조리기, 알루미늄 호일, 제산제, 발한 억제제, 베이킹 파우더, 완충형 아스피린, 캔 음식, 음식 첨가물, 립스틱, 일부 약물(지사에, 치질약 등), 가공된 치즈.

2, 축적 장기:
뼈, 신장, 뇌, 위

3, 증상:
산통, 치매, 식도염, 위장염, 신장 손상, 간손상, 식욕감소, 균형 소실, 근육통, 정신병증, 호흡곤란, 허약감.

알루미늄 노출이 가장 많은 경우는 알루미늄이 함유된 제산제 복용이 많은 사람들이다. 특히 노인들의 경우 더 심하다. 캐나다의 맥나우린 박사 등은 알루미늄이 최소한 10가지 이상의 신경학적 질환에 있는 많은 생화학적 과정에 영향을 주는 것을 발견하였다. 최근 연구에서 알루미늄은 알츠하이머, 파킨슨, 치매, 걷는 것 이상, 말하는 것 이상 등 다양한 신경학적 질환을 유발시킨다고 하였다.
]

알루미늄에 대해서
<두산백과사전> 에서는 다음과 같이 기록하고 있다.

[알루미늄(Aluminium/Aluminum)

요약:
주기율표 13족에 3주기에 속하는 금속 원소로 원소기호는 Al, 원자량은 26.981g/mol, 녹는점은 660.32℃,  끓는점 2519℃, 밀도는 2.7g/cm3이다.

은백색의 가볍고 무른 금속으로 지구의 지각을 이루는 주 구성 원소 중 하나이다. 가볍고 내구성이 큰 특성을 이용해 원자재 및 재료로 많이 사용된다.

원소기호: Al
원자번호: 13
화학계열: 전이후 금속
원자량: 26.981g/mol
전자배열: 1s2 2s2 2p6 3S2 3P1
상태: 고체
밀도: 2.70 g/cm3(실온)
녹는점: 660.32℃
끓는점: 2519℃
융해열: 10.71kJ/mol
기화열: 294kJ/mol
비열용량: 24.2J/mol·K(25℃)
산화상태: 3, 2, 1
전기음성도: 1.61 (Pauling scale)

역사:
알루미늄은 산소와 규소 다음으로 지구상에 많은 원소이나 알루미늄의 비교적 큰 산화성 때문에 다른 금속에 비해 늦게 분리되었다. 고대에는 산화알루미늄 등의 산화물 형태로 알려져 있다가 전기분해로 정제기술이 개발되면서 18세기 때 처음으로 순수하게 분리되었다. 1825년 덴마크 화학자인 한스 크리스티안 외른스테드에 의해 발견되었으며 알루미늄(Al)은 라틴어인 alumen(alum)에서 유래하였다.

알루미늄:
알루미늄은 산소, 실리콘과 함께 지구의 지각을 이루는 주 구성 원소 중 하나이다. 지구상에 다량으로 널리 존재하는 데 클라크수는산소, 규소에 이어 제3위이며 금속원소로는 제1위이다. 각종 금속의 알루미노규산염으로서 암석, 토양의 주성분이다. 광석으로는 장석(長石)·운모·빙정석(氷晶石), 반토(礬土), 도토(陶土) 등이 있으며 산화물로는 루비(홍옥), 사파이어(청옥), 강옥(鋼玉:코런덤) 등 보석도 많다.

은백색의 부드러운 금속으로 전성(展性), 연성(延性)이 커서 박(箔)이나 철사로 만들 수 있다. 성질은 순도에 따라 다르며 전기의 양도체이며 비저항은 구리의 약 1.6배이다. 비중으로 보아 전형적인 경금속이다. 공기 중에 방치하면 산화물의 박막(薄膜)을 생성하여 광택을 잃지만 내부까지 침식되지는 않는다. 공기 중에서 녹는점 가까이 가열하면 흰 빛을 내며 연소하여 산화알루미늄이 된다. 이때 높은 온도가 되므로 분말을 써서 금속의 야금(冶金)이나 용접을 한다.

질소, 황, 탄소 등과 직접 화합하여 질소화물·황화물, 탄화물이 되며, 할로겐과도 작용하여 염화물·브롬화물 등을 만든다. 산에 녹아 염을 만들지만 진한 질산에는 잘 침식되지 않고 알칼리에 녹아 수소를 발생하며 알루민산염이 된다.

천연의 안정한 동위원소는  27Al(100%)가 존재하며 방사성동위원소 26Al이 미량 존재한다.



제조법:
알루미늄을 생산하는 원료는 산화알루미늄이 함유된 보크사이트를 사용하며, 보크사이트에서 산화알루미늄의 분리는 베이어 처리(Bayer process)를 이용한다. 정제된 산화알루미늄은 홀-헤럴트 처리에 의해서 전기분해 되어 순수한 알루미늄(Al)으로 정제된다.

알루미늄의 용도:
지구에 존재하는 원소 질량의 8.2%나 차지하는 알루미늄의 풍부함과 알루미늄의 순수 정제 가능으로 인해 알루미늄의 사용은 급증하게 되었다. 전성과 연성이 뛰어나고 전기 전도성이 좋아 고압 전선의 재료로 쓰인다. 산소와 쉽게 반응하지만 산화 피막(산화 알루미늄) 형성 후 피막이 산소 접촉 차단제 역할을 하므로 녹이 잘 슬지 않아 창틀의 재료와 같은 광택이 오래 지속될 수 있는 부분에 많이 쓰인다. 가볍고 녹이 잘 슬지 않아 알루미늄 캔을 제조할 때 쓰인다. 열 전도성이 커서 주방 용기 등의 재료로 쓰인다. 가볍지만 강도가 약한 알루미늄의 단점을 보완하고자 강도를 강화시켜 합금을 만들어 사용한다.(예: 두랄루민) 알루미늄 호일을 만드는데 사용되며 가볍고 내구성이 큰 특성을 이용해 항공기, 선박, 차량의 주요 재료로 쓰인다.]

알루미늄에 대해서
<네이버 캐스트> 에서는 다음과 같이 알려주고 있다.

[알루미늄

[화학산책]
재활용이 필요한 금속, 생활속에 두루 쓰이는 친근한 금속이며, 에너지 절약을 위해 재활용이 중요한 금속이다.

‘알루미늄'이라는 이름은 고대 그리스 로마의 옛 이름인 알루멘(Alumen)에서 유래된 것이다. 패러데이(Faraday)의 스승인 데이비(Davy)는 1808년 알루미늄 금속의 존재를 확인했으며, 그것을 처음에는 알루미엄(Alumium)이라고 했다가 나중에 알루미늄이라고 바꾸어 불렀다. 1825년 비록 순수한 금속 알루미늄은 아니었겠지만 금속형태로 처음 만들어낸 과학자는 외르스테드(Hans Christian Ørsted, 1777-1851)이다.

요즈음에 짓는 집이나 아파트의 창틀에는 알루미늄으로 만든 제품을 많이 사용한다. 예전에는 철로 만든 창틀을 많이 사용하였는데, 부식 방지를 위해서 칠해 놓은 페인트가 벗겨져 흉한 몰골로 건물의 미관마저 해치는 경우가 많았다. 알루미늄 창틀이 오랫동안 품위(?)를 유지하고 있는 것은 알루미늄 표면이 산화되어 단단하고 조밀한 산화물 막으로 덮여 있어서 더 이상 부식이 진행되지 않기 때문이다.

알루미늄은 지각에서 가장 흔한 금속 중 하나


알루미늄은 지각에 존재하는 가장 흔한 금속이며, 원소로 따지면 산소∙규소 다음으로 많은 원소이다. 그렇지만 순수한 금속 알루미늄으로 발견되는 일은 거의 없다. 왜냐하면 알루미늄이 산소와 쉽게 반응을 하기 때문에, 자연에서 발견되는 알루미늄은 대부분 산화물로 존재한다. 알루미늄은 가볍고 단단하기 때문에, 순수한 상태 혹은 합금 형태로 항공기∙자동차∙자전거와 같은 운송수단에 많이 이용하고 있다.   

매끈하게 표면 처리된 알루미늄이 다른 금속 면보다 더 반짝거려 보이는 까닭은 빛의 반사율이 높기 때문이다. 가시광선 영역에서는 은의 반사율이 알루미늄보다 높아서 거울을 만들 때 은을 많이 사용해 왔다. 하지만 자외선이나 적외선 영역에서는 반사율이 어떤 금속보다 높아서 광학기기에는 알루미늄으로 코팅한 반사거울들이 많이 사용된다.

보오크사이트를 빙정석과 함께 용융, 전기 분해하면 순수한 알루미늄을 얻을 수 있다


알루미늄 광석은 프랑스 레보(Les Baux)지방에서 발견되었다고 해서 보크사이트(Bauxite)라 부른다. 보크사이트를 빙정석(cryolite)에 녹여서 용융된 용액에서 전기분해를 하면, 순수한 알루미늄을 얻을 수 있다. 그런데 이때 필요한 에너지가 매우 크다. 알루미늄을 생산하는 공정은 미국의 홀(Charles Martin Hall, 1863~1914)과 프랑스의 에루(Paul Louis T. Heroult, 1863~1914)가 각자 독립적으로 발명을 하여 홀-에루(Hall-Heroult) 공정이라 부른다.

말은 간단하지만 빙정석의 녹는점은 약 1000℃ 이상이며, 산화알루미늄의 녹는점은 거의 2000℃에 가까우니, 전기분해를 하기 위해서 이들 물질을 녹여서 용액으로 만드는 일에도 많은 에너지가 필요하다. 하지만 전기분해를 하는 셀(cell)의 온도는 약 950℃ 정도로 산화알루미늄의 녹는점보다 훨씬 낮다. 그 이유는 고체 빙정석과 고체 산화알루미늄을 일정비율로 섞어서 온도를 올리면, 순수한 빙정석과 순수한 산화알루미늄의 녹는점보다도 더 낮은 온도에서 녹아서 액체가 되기 때문이다.

두 개의 탄소 전극을 용용 용액에 넣고 전류를 흘려주면 한쪽 탄소전극(환원, catho de)에서는 알루미늄 이온이 환원되어 금속 알루미늄이 생성된다. 또 다른 쪽 탄소전극에서는 산소가 발생되는 산화반응(산화, anode)이 진행된다. 전극에서 즉석에서 만들어진 산소와 탄소전극의 탄소가 반응을 하여 이산화탄소가 만들어진다.

알루미늄으로 만든 캔.


따라서 산화전극으로 이용되는 탄소전극은 닳아서 없어지므로 주기적으로 갈아 줘야 한다. 알루미늄 제련에는 많은 전기가 필요하며 유휴 전력의 활용을 위해 제련 공장들은 주로 발전소 근처에 있다. 알루미늄을 재생하는 데 필요한 에너지는 새롭게 알루미늄을 만들 때 필요한 에너지의 5% 정도면 된다고 하니, 반드시 재활용을 해야만 되는 물질이기도 하다.

알루미늄 원광인 보크사이트에서 알루미늄을 정제하는 Hall-Heroult 제법을 발견한 C.M.Hall (왼쪽)

알루미늄을 재생하는 데 들어가는 에너지는 새 알루미늄을 만드는 데 필요한 에너지보다 적다. 따라서 알루미늄은 재활용을 하는 것이 좋다.(오른쪽)

알루미늄 표면의 부동화 막: 더 이상의 산화를 막아준다


금속이 부식된다는 것은 표면에서 금속이 금속 산화물로 변하고, 그 산화물이 떨어져 나가서 금속의 본래 모습이나 중량을 유지하지 못하는 것을 말한다. 예를 들어서 철은 부식이 되면서 산화철이 되고, 부서지기 쉬운 산화철이 표면에서 떨어져 나가면 철이 본래 지닌 모습을 유지할 수 없다.  

그러나 알루미늄의 경우에는 알루미늄 금속 표면에 형성된 산화물이 매우 단단하고 견고하게 알루미늄에 붙어 있다. 보통 형성되는 알루미늄 산화막(Al2O3)의 두께는 보통 몇 나노미터 정도로 매우 얇아서 알루미늄 특유의 금속 광택은 유지되면서 오랫동안 변치 않고 모습을 유지하고 있는 것이다. 일차로 산화 반응이 진행되어 얇은 금속 산화물 막(film)이 형성되면 더 이상의 부식이 진행되지 않는다.  이런 현상을 부동화(passivation)라고 부르며, 그 결과 생긴 막이 부동화 막이다.

그런데 알루미늄이 산화되는 조건을 조절하면 산화막을 형성하는 대신에 박막의 알루미늄 표면에 매우 작은 크기의 구멍이 균일하게 분포되어 있는 구조물을 만들 수 있다. 알루미늄 전극에 산화 전압을 걸어주어 형성되는 알루미늄 이온이 산화물을 형성할 수 없는 조건이 되면 신기하게도 알루미늄 박막 표면에 균일한 육각형 모양의 구멍을 만들 수 있다.  

전자 주사 현미경으로 박막 표면을 관찰해 보면 구멍의 생김새가 마치 벌집 모양과 같아 보인다. 구멍을 만드는 산화 전압과 전해질의 조건을 조절하면 원하는 크기의 지름과 깊이를 가진 구멍과 그것의 밀도를 조절한 템플릿(template)을 만들 수 있다. 알루미늄 템플릿을 이용하여 나노 굵기를 가진 전도성 고분자 선이나 탄소나노 튜브를 제작하여 그것의 특성을 조사한 흥미로운 연구결과들이 발표되고 있다.

다양한 색상의 알루미늄


알루미늄 포일은 두께를 조절하거나, 염료를 넣어 다양한 색상으로 만들 수 있다.

우리 주변에서 볼 수 있는 알루미늄으로 만든 제품 중에는 mp3 플레이어 케이스와 카라비너(karabiner)가있다. 카라비너는 등산이나 번지 점프를 할 때 사람과 줄을 매어 연결해주는 타원형으로 생긴 연결고리를 말한다. 또한 부엌에도 알루미늄으로 만든 금속 기구들을 흔히 볼 수 있다. 제품이 모두 금속 알루미늄 만들어졌음에도 매우 다양한 색깔을 띠고 있다는 점이 이채롭다.

그 비결은 알루미늄 표면에 인위적으로 두께를 조절한 산화알루미늄(보통 알루미나alumina라고 부른다)이 있기 때문이다. 제품 표면에 산화알루미늄 층을 형성해주면 부식과 마모되는 속도를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 채색에 사용되는 염료의 접착도도 향상된다. 뿐만 아니라, 염료를 사용하지 않고도 표면에 형성되는 산화알루미늄의 두께를 조절하는 것으로도 다양한 색을 만들어낼 수 있다.

빛이 산화물 박막을 통과해 반사되는 과정에서 간섭이 일어나면, 우리 눈으로 들어오는 빛의 파장이 산화물의 두께에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 산화물의 두께를 조절하면 보이는 색상을 조절할 수 있는 것이다.
일반적으로 산화물 두께의 2배에 해당하는 빛의 파장이 보강 간섭을 일으킨다. 예를 들어서 빨강색의 파장은 대략 600 나노미터에 해당하므로 빨간 색상의 제품을 원하면 알루미늄 산화물의 두께를 약 300 나노미터 정도로 조절하면 가능하다는 것이다.

또한 산화알루미늄을 형성시킬 때 사용하는 용액에 첨가하는 물질의 변화를 주어도 다양한 색을 구현할 수 있다. 호화로운 색을 띤 루비나 사파이어 같은 보석들은 산화알루미늄에 특정 색을 나타낼 수 있는 금속이 불순물로 소량 들어 있다. 즉 산화알루미늄에 크롬이 섞여 있으면 붉은 루비 색을 띠고, 철과 티탄이 들어 있으면 파란 사파이어 색을 띤다. 그러므로 산화물 층을 형성시키는 용액의 성분을 조절하면 산화알루미늄 막이 형성되는 과정에 불순물이 고르게 침투하여 균일하고 아름다운 색상이 발현되는 것이다.

음식물을 포장할 때 사용하는 알루미늄 포일


가정에서는 알루미늄을 포일(foil, 호일)로 사용하며, 음식을 포장∙요리∙보관할 때 사용한다. 종이나 플라스틱에 알루미늄 박막을 입혀서 식품 포장으로 사용한 경우도 흔히 볼 수 있다. 예를 들어 감자를 알루미늄 포일에 둘둘 말아서 불(숯불 혹은 오븐)에 구워서 먹어 보면, 감자 맛이 기막히게 좋아진다. 포일에 싸서 구우면 그냥 구울 때 보다 수분이 보존되므로 퍽퍽하지도 않고 적절한 수분을 함유해 맛있는 감자가 만들어진다. 서양식당에서 주로 스테이크와 함께 제공되는 구운 감자요리는 이런 방법으로 요리를 한 것이다. 우리나라 사람들이 좋아하는 불고기를 구울 때에도 알루미늄 포일을 이용하는 사람들이 적지 않다.

가정용 알루미늄 포일의 두께는 약 20 마이크로미터 내외로 한쪽 면은 광이 나서 반짝거리고, 다른 면은 광이 나지 않는 것이 보통이다.  왜 알루미늄 포일은 회사에 상관없이 같은 모양새를 하고 있을까? 그것은 포일을 만드는 공정의 특성 때문에 생기는 것으로 두 면의 빛의 반사율은 약간 차이가 나겠지만 성분이 다른 것은 아니다.

가정에서 많이 사용하는 알루미늄 포일.


금속의 순도가 높을수록 금속을 더 얇고 길게 뽑을 수 있는 것이 일반적이다. 알루미늄 강판을 롤러 사이에 두고 힘을 가하면 롤러 틈 사이에 해당하는 두께를 가진 알루미늄 박막이 만들어진다. 최종적으로 원하는 두께의 포일을 만들기 위해서는 최종 두께보다 2배만큼 벌어진 롤러 사이로 롤러 사이의 간격보다 더 두꺼운 박막 2장을 겹쳐서 밀어 넣는다. 그 결과 롤러를 빠져 나온 알루미늄 박막은 최종 두께의 2배가 되는 박막이 형성된다. 마지막 공정에서 2장이 겹쳐진 박막을 각각의 포일로 분리해 버리면 원하는 두께를 가진 알루미늄 포일이 만들어진다. 롤러가 닿았던 면은 광택이 나고, 두 장의 박막이 겹쳐졌던 면은 무광택으로 남아서 우리가 보는 알루미늄 포일의 모습을 하고 있는 것이다.

한때는 고가품으로 명성을 날렸던 알루미늄 식기

한때는 알루미늄의 값이 엄청나게 비싼 시절이 있었다. 왜냐하면 광석으로부터 순수한 알루미늄금속을 얻는 것이 쉽지 않았기 때문이다. 나폴레옹 3세가 손님을 초대해서 음식을 대접할 때 자신과 귀한 손님은 알루미늄으로 만든 술잔이나 접시를 사용하게 하였고, 초대된 일반 손님(?)은 은이나 금으로 만든 식사도구를 사용토록 했다는 기록이 전해진다. 이런 기록으로 보아 알루미늄이 한때는 정말로 희귀한 금속으로 대접을 받으며 명성을 날렸었다.

알루미늄:
원자번호 13번 원소. 표준원자량 26.98g/mol, 상온에서 고체, 녹는점 933.47K, 끓는점 2467K, 밀도 2.70g/㎤, 발견자 외르스테드(Hans Christian Ørsted 1777-1851), 발견 연도 1825년, 전기저항 28.2nΩ·m(20°C), 자성 상자성(Paramagnetic), 주요동위원소 27Al(100%), 전자배열 [Ne]3s23p1.

글 여인형 / 동국대 화학과 교수: 서강대학교 화학과를 졸업하고, 미국 아이오와 주립대학교에서 박사학위를 받았다. 현재 동국대 화학과 교수이다. [퀴리 부인은 무슨 비누를 썼을까?]를 썼고, [화학의 현재와 미래]를 대표 번역하였다.
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알루미늄의 위해성에 대해서
<네이버 캐스트> 에서는 다음과 같은 사실을 알려주고 있다.

[알루미늄

생물학적 역할과 독성:
비록 알루미늄 화합물이 자연계에 널리 분포되어 있으나, 이들의 생물학적 역할은 아직 알려진 것이 없다. 알루미늄은 거의 독성이 없으며, 쥐를 이용한 동물 실험 결과 황산 알루미늄의 치사량(LD50)은 체중 1 kg당 약 6 g인 것으로 밝혀졌다. 1980년대에 일부 과학자들이 알루미늄이 치매와 관련될 수 있다고 제안하였으나, 아직 그 연관성은 분명하지 않으며 계속 연구 중에 있다.

알루미늄의 국제적 이름:
현재 많이 사용되는 알루미늄의 국제적 이름은 ‘aluminium’이나, 북미에서는 흔히 ‘i’ 가 하나 빠진 ‘aluminum’으로 적는다. IUPAC은 1990년에 ‘aluminium’을 국제표준어로 채택하였으나, 3년 후 ‘aluminum’도 함께 쓰기로 하였다. 이와 유사하게 원자번호 55번인 세슘(Cs)의 경우에도 IUPAC 추천 명칭은 caesium이나 미국에서는 전통적으로 ‘a’를 뺀 cesium으로 불러왔으며 현재 두 이름이 함께 사용되고 있다.

수치로 보는 알루미늄:
알루미늄의 표준원자량은 26.982g/mol이고, 바닥 상태 전자배치는 1s22s22p63s23p1 ([Ne]3s23p1) 이다. 화합물에서 주된 산화 상태는 +3이다. 지각에서의 존재 비는 약 8.3%로 산소와 규소 다음으로 많고, 금속 중에서는 가장 많다. 2009년 전세계 생산량은 4,140만 톤으로 철다음으로 많으며, 중국에서의 생산량이 1,680만 톤으로 전체의 41%를 차지한다. 1기압에서 녹는점은 660.32oC이고 끓는점은 2,519oC이며, 20 oC에서 밀도는 2.70g/cm3이다. 20oC에서 전기 비저항은 28.2nΩ∙m이며, 열 전도율은 237 W∙m-1∙K-1이다. 첫 번째, 두 번째, 세 번째 이온화 에너지는 각각 577.5, 1817, 2,745kJ/mol 이며, 폴링의 전기 음성도는 1.61이다. 원자 반경은 143pm이고, Al3+ 이온(6 배위체)의 반경은 53.5pm이다. 천연 상태에서는 거의 모두 27Al로 있다.

글 박준우 / 이화여대 명예교수(화학): 서울대학교 화학과를 졸업하고 템플대학교에서 박사학위를 받았다. 오랫동안 이화여대에서 화학을 연구하고 가르쳤다. 저서로 [인간과 사회와 함께한 과학기술 발전의 발자취]와 [아나스타스가 들려주는 녹색화학 이야기] 등이 있고, 역서로 [젊은 과학도에 드리는 조언] 등이 있다.
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알루미늄의 독성정보에 대해서
<식품의약품안전처>에서는 다음과 같이 알려주고 있다.

[
알루미늄(Aluminum)  

수정일: 2009. 12. 17

알루미늄은 전이후 금속에 속하는 화학 원소로 기호는 Al로 표기되며 가볍고 튼튼하며 산화에 강해 산업 전반에 널리 쓰인다. 산화물인 보크사이트 전기 분해로 얻어지며, 산소와 규소 다음으로 지구의 지각에서 가장 풍부한 금속원소이다. 지구에 존재하는 원소 질량의 8.2%나 차지하는 알루미늄의 풍부함과 알루미늄의 순수 정제 가능으로 인해 이후 알루미늄의 사용은 급증하게 되었으며, 전성과 연성이 뛰어나고 전기 전도성이 좋아 고압 전선의 재료로 쓰이고, 광택의 우수함, 산화 피막 형성 등의 성질 등으로 인해 창틀 재료로 많이 쓰인다. 은색의 반짝이는 외관, 가벼운 무게, 인장강도가 우수하며 재활용성도 뛰어나 음식의 포장용기에 호일이나 캔 형태로 많이 사용되며 산업 전반에서 널리 사용되고 있다. 산업 분야로는 항공우주, 교통, 건축 분야에서 많이 활용되며 의약품으로는 제산제, 발한억제제, 지사제, 수렴제 등으로 이용되고 있다.

용도:
알루미늄 금속은 건축물, 통조림 제조업, 자동차와 항공업에서 중요한 구조재이고, 알루미늄 파우더는 페인트에 사용된다. 매우 가늘게 뽑을 수 있는 연성이 크며, 전기 전도성 또한 좋기 때문에 고전압용 전선을 만드는데 이용된다. 순수한 알루미늄은 산소와 쉽게 반응하지만 산화 피막(산화 알루미늄) 형성 후 피막이 산소 접촉 차단제 역할을 하므로 녹이 잘 슬지 않는다. 그러므로 창틀의 재료와 같은 광택이 오래 지속될 수 있는 부분에 많이 쓰인다. 열 전도성이 커서 주방 용기 등의 재료로 쓰인다. 건축물과 건축에서 화학 용품(탈염 공장)의 부식방지에 사용된다. 자동차 산업 및 보석 산업에서 사용되며, 의약품으로도 사용된다.

독성자료:
신부전 환자는 특히 알루미늄을 함유한 인 결합제와 제산제 같은 다른 외인성 알루미늄과 투석액 내의 알루미늄에 의하여 알루미늄 독성이 나타나기 쉽다. 증상은 치매, 기억 상실, 언어상실, 조화운동불능, 발작, EEG 변화와 골연화증을 포함한다. 고농도 알루미늄은 뼈 재형성을 억제할 수 있고, 조골세포와 파골세포의 활성을 느리게 하고, 골연화증과 무력성 골질환을 유발한다. 알루미늄 분진에 만성적으로 노출되면 무호흡, 기침, 폐 섬유증, 기흉, 진폐증, 쇠약, 협동운동장애와 간질성 발작, 간 괴사가 발생할 수 있다. 알루미늄의 수용성 염에 반복적인 피부 접촉은 가수분해, 울혈, 손가락의 마비(선단 지각마비)와 같은 ‘산성’ 자극을 야기한다.

주의사항:
증기, 물질 혹은 변질된 제품의 흡입 혹은 접촉은 심각한 손상 혹은 사망을 야기할 수 있다. 피부에 접촉하는 것을 막기 위해 보호복을 입도록 한다. 몸에 접촉했을 경우 충분한 양의 물이나 비누로 헹구어 낸다. 분진이나 가루를 마시지 않도록 한다. 알루미늄은 건강에 많은 발병을 일으킬 수 있는 요소가 있어서 특히 먹거리에 이용되는 알루미늄 재질의 용기나, 양은냄비, 쿠킹호일등은 사용하지 말아야 한다.

[용도]


1) 알루미늄이 상업적으로 이용되는 요인으로 알루미늄의 반짝이는 은색 외관, 가벼운 무게, 열과 전기 전도도와 인장강도가 있다.

2) 건축 산업에서 알루미늄은 건축 자재로써 사용되고, 고속도로 산업에서 울타리, 표지판, 가로등과 신호등 지지대로도 사용된다.

3) 알루미늄은 무게가 가볍고 재활용이 용이하여 용기와 포장에 일반적으로 사용된다. 특히 음식 포장에 많이 사용되며 알루미늄 캔과 알루미늄 호일이 주요 제품이다.

4) 알루미늄은 또한 부식에 저항력이 있는 화학 설비, 송전선, 사진 제판용 판, 영구자석, 극저온용 기계 및 설비, 로켓 연료, 테르밋과 열기술, 기포 콘크리트, 진공 코팅과 금속화, 절연 액체 연료을 위한 박피 형태에서 사용된다.

5) 알루미늄은 합금, 엔진, 항공기 구성요소, 선박 프로펠러, 부속품, 자동차 엔진 부속품과 플라스틱 주조 거푸집, 운송수단의 본체 일부, 전선과 케이블, 창문틀, 지붕과 빌딩 피복과 패널을 제조하는데 사용된다.

6) 알루미늄과 알루미늄 화합물은 또한 가벼운 건축 소재용 발포제, 장식 도료 내 광내기 색소, 기폭제, 산업용 페인트, 내열 페인트와 반사성 역청 페인트용 도료, 열기술, 포장과 단열재; 연마제, 알루미늄환원 야금법, 분무 금속코팅, 금속 야금 약품으로 사용된다.

7) 의약품- 의학적으로 알루미늄 화합물은 제산제, 진통제(알루미늄 염기가 붙은 아스피린), 발한 억제제, 지사제(카올린, 알루미늄 마그네슘 규산염, 아타풀가이트)와 항 궤양치료제(수크랄페이트), 수렴제와 백신용 보조약으로 사용된다 (Bingham et al, 2001; Harbison, 1998; Lione, 1985b).

[독성정보]


3.1 기전

1) 뇌/뇌병증- 핵, 세포질, 세포골격, 막, 막에 결합된 효소, 시냅스와 신경전달물질 기능에 관한 영향을 포함하는 알루미늄의 약 100가지 독성 영향이 세포 수준에서 보고되었고, 이것이 알루미늄의 신경독성의 원인이 된다 (McLachlan, 1995).

2) 뼈/알루미늄 관련 뼈 질환 - 고농도 알루미늄은 뼈 재형성을 억제할 수 있고, 조골세포와 파골세포이 활성을 느리게 하고, 골연화증과 무력성 골질환을 유발한다. 알루미늄에 의한 부갑상선 호르몬 분비 감소가 이 영향이 원인이 될 것이라고 추측된다. 알루미늄에 의한 파골세포와 조골세포의 억제 작용은 하나 또는 그 이상의 G 단백질에 대한 영향에 의하여 발생한다 (Jeffery et al, 1996).

3) 적혈구/빈혈 - 알루미늄은 적혈구생성인자에 저항성이 있는 저색소성 소적혈구성 빈혈을 야기할 수 있다. 저색소성 소적혈구성 빈혈의 병인은 헤모글로빈 합성 감소 때문으로 생각된다. 알루미늄은 적혈구계 세포로의 철 섭취, 페리틴과 헴으로의 세포내 철 이동, 철결합효소에 의존적인 헴으로의 철 삽입, 혹은 세포내 철 저장 유지를 방해하여 저색소성 소적혈구성 빈혈을 야기한다 (Jeffery et al, 1996).

4) 폐- 폐 독성의 발생은 사용된 알루미늄의 종류와 관련이 있는 것으로 나타난다.

- 분쇄하여 만들어진 알루미늄 금속 미립자는 대부분 호흡하기에 알맞지 않고, 크기는 7 미크론 이상이다. 이 미립자에 노출된 근로자에서는 어떠한 질병도 나타나지 않았다 (Dinman, 1987).

- 1.6 g의 알루미늄 금속 파우더(알갱이 크기 5 미크론 이하)의 흡입은 폐질환을 유발하는 것으로 나타나지 않았다 (Crombie et al, 1944; Gent et al, 1980).

- 생체외 실험에서 미네랄 오일을 바른 알루미늄 조각이 단백질 구조를 변형시키는 것이 증명되었다. 반면에 스테아린이 코팅된 알루미늄 파편은 그렇지 않았다 (Jager & Jager, 1941). 폐 병리학은 미네랄 오일을 바른 미세 알루미늄 피로파우더(pyropowder)와 관련되었다 (Dinman, 1987).

5) 정상 신기능을 가진 개인이 알루미늄이 함유된 비경구 영양식을 만성적으로 섭취하였을 때 알루미늄 축적이 발생할 수 있다 (Committee on Nutrition, 1986).

3.2 표적장기독성

3.2.1 신경독성

1) 급성 독성

독성 뇌병증:
투석 뇌병증 증후군(DES)이 가장 널리 알려져 있고, 알루미늄 독성의 가장 중증의 소견이다. DES와 만성 알루미늄 독성 사이의 관련성은 잘 확립되어있다 (Monteagudo et al, 1989; Sprague et al, 1986). DES는 일반적으로 혈청 알루미늄 농도 100 ㎍/L 이상에서 나타난다 (Baselt, 2000).

알츠하이머병:
알츠하이머병은 기억력, 판단과 추상사고, 성격/행동 변화와 관계된 정신 기능의 퇴보를 동반한 치매성 질환이다. 알츠하이머병의 특유 병리조직학적 특징은 신경섬유매듭, 노인성 판, 아밀로이드 침착이다. 일부 소식통에 의하면 알루미늄이 이 노인성 판과 아밀로이드 침착과 관련이 있다(Zenz, 1994). 알루미늄이 알츠하이머병의 병인학적으로 관련이 되는지 또는 일부 다른 병태생리학적 과정의 지표로서 존재하는지는 아직까지 명확히 밝혀지지 않았다(Yokel, 2000).

수 년 동안 알루미늄에 노출된 근로자에서 파악하기 어려운 인지 결손이 보고되었다. 인지 결손은 미세하게 분쇄된 알루미늄과 산화알루미늄을 흡입한 광부에서 나타났고, 이 2가지 물질은 규폐증 폐질환에 대한 예방을 위해 35년간 사용되었다 (Rifat et al, 1980). 일부 주물공장 근로자들도 인지 결손이 나타났다 (White et al, 1992). 일부 알루미늄 용접공에서 인지와 운동 장애를 포함하는 신경학적 증후군이 보고되었다 (Sjogren et al, 1990).

쉐이버(Shaver) 병:
알루미늄이 관련된 이 산업성 질환은 쇠약, 피로와 호흡 곤란을 야기한다고 알려졌다 (Hammond & Beliles, 1980).

2) 만성 독성

신경 행동 양상의 변화가 알루미늄 전기 노동자에서 연구되었다. 분노-적개심, 피로-타성, 우울-낙담과 정력-활동 점수, 가장 느린 단순 반응 시간, 손가락 한뼘(향후의 주요성을 구성하는) 덜 사용하는 손의 민첩성 검사(Santa Ana dexterity), 벤톤 시각 기억 검사에서 명확한 변화가 나타나지 않았다 (He & Sheng, 2003, Buchta et al, 2003).

3.2.2 면역독성

대조군과 비교했을 때, CD4-CD8+T 림프구는 알루미늄 전기 노동자에서 더 높았다. CD4+CD8-T 림프구, CD3+총 T세포와 CD19+B림프구는 변화가 없었다 (He & Sheng, 2003).

3.2.3 유전독성

알루미늄은 DNA에 결합하고 수퍼코일 구조를 푸는 작용을 한다. 알루미늄은 또한 자매 염색분체 교환 증가, 돌연변이원성, DNA 합성 증가와 관련이 있었다.

알루미늄은 다양한 종의 DNA와 결합할 수 있다 (Johnson & Wood, 1990). 알루미늄으로 생체외 실험시 생리학적 농도에서 DNA 수퍼코일 구조를 푸는 것으로 나타났다 (Rao et al, 1993). 만약 생체 내에서 발생한다면 발현 혹은 조절과 관련된 유전자에서 다른 중요한 영역을 숨기거나 노출하거나 변형할 수 있다.

알루미늄은 리조비움 속(Rhizobium)에서 DNA 합성을 증가시켰고 (Johnson & Wood, 1990), 돌연변이 유발성이며, 대장균에서 ‘SOS’ DNA 복구를 유도하였다 (Walker, 1985).

3.2.4 생식독성/기형유발성

1) 기형유발성

사우스 웨일스 주에서 마시는 물에 포함된 알루미늄 농도와 중추 신경계 출생 결함 사이에 상호 관련이 보고되었다. 모발분석으로 측정한 결과 출생 결함을 갖는 어린이들은 고농도의 알루미늄을 섭취하였다 (Williams et al, 1986).

알루미늄의 신경 발달 영향에 대한 논문 조사에서 임신기간 노출시 가능한 영향으로 출생 신경 행동학적 변화(발성 변화)와 신경화학물질 변화(콜린아세틸전이효소 변화, 신경 성장인자 활성의 변화)가 보고되었다. 논문의 저자는 추가 연구의 필요성도 제안하였다 (Alleva et al, 1998).

2) 임신 중 영향

비임상 실험에서 저 구리 식이를 한 랫드는 알루미늄에 의한 뇌하수체 호르몬의 변화에 민감해졌고 이는 고환 기능에 영향을 미쳤다 (Jiu & Stemmer, 1983). 랫드에서 수산화 알루미늄의 섭취는 사산아와 유산을 야기하였다 (Anderson, 1985). 랫드와 마우스에게 수산화 알루미늄을 구연산 혹은 젖산과 동시에 투여하였을 때 모체 독성과 발달 독성이 발생하였다 (Domingo, 1995).

3) 수유 중 영향

알루미늄을 주사한 랫드에서 모유 중 알루미늄 농도가 증가되었다. 주사한 알루미늄의 약 2~3%가 모유에서 발견되었다. 모유 내 알루미늄 중 1% 미만이 흡수되었다. 알루미늄이 모유로의 분포 비율과 경구흡수도가 모두 낮은 수치를 보여 모유를 통한 알루미늄의 독성은 그 위험도가 낮음을 알 수 있었다 (Yokel, 1984; Yokel & McNamara, 1985).

마그네슘과 철 농도는 수유기동안 알루미늄에 노출된 마우스의 간과 뇌에서 더 낮게 나타났다 (Golub et al, 1992). 모체독성을 일으키지 않는 농도의 알루미늄 식이에 노출된 젖을 막 뗀 마우스와 랫드에서 영구적인 신경행동학적 결핍이 유발되었다 (Domingo, 1995).

4) 남성 생식 영향

한 실험에서 정자 활성도와 정액 내 알루미늄 농도 사이에 상관 관계가 발견되었다. 알루미늄 그 자체와의 인과관계는 확립되지 않았다 (Dawson et al, 1998).

비임상 실험에서 저 구리 식이를 한 랫드는 알루미늄에 의한 뇌하수체 호르몬의 변화에 민감해졌고 이는 고환 기능에 영향을 미쳤다 (Jiu & Stemmer, 1983). 알루미늄을 비경구적으로 투여한 마우스에서 남성 생식 영향이 발생하였다 (Domingo, 1995).

3.2.5 신장독성

1) 급성 독성

신부전 환자에 만성적으로 투여하였을 때 알루미늄 염이 유독하다는 명백한 근거가 있다. 인간에게서 투석 뇌병증 증후군(말더듬증, 실어증, 자세고정불능증, 간대성근경련, 치매, 초점성발작), 비타민 D-저항성 골연화증, 저색소성 소적혈구성 빈혈, 골, 뇌, 근육에서의 알루미늄 농도 상승이 보고되었다 (Berlyne, 1980; Monteagudo et al, 1989; Gruskin, 1988).

알루미늄 염은 알루미늄 황산염 혹은 다른 형태에서 수산화 알루미늄으로서 경구로 투여되거나 혹은 투석 용액에 존재한다 (Davison et al, 1982; Monteagudo et al, 1989).

알루미늄을 함유한 대기 미세 분진에 노출된 영향으로 신장 괴사가 보고되었다 (Lewis, 1998).

2) 만성 독성

해당 자료 없음

3.2.6 간독성

1) 급성 독성

알루미늄을 함유한 대기 미세 분진에 노출된 영향으로 간 괴사가 보고되었다 (Lewis, 1998).

장기간 비경구적 영양섭취를 한 5명의 소아에서 간기능의 이상과 쓸개즙 정체가 보고되었다. 간 생검으로 중등도 ~ 중증의 조직병리학적 결과를 보였다 (Klein et al, 1984).

2) 만성 독성

해당 자료 없음

3.2.7 소화기계독성

1) 급성 독성

수산화 알루미늄의 만성 섭취는 만성 변비를 야기할 수 있고, 이것은 장내 폐쇄로 이어질 수 있다 (Salmon et al, 1978).

알루민산 나트륨은 부식성이 있는 것으로 간주된다 (Stokinger, 1981).

2) 만성 독성

해당 자료 없음

3.2.8 심혈관계독성

1) 급성 독성

알루미늄은 만성 혈액투석을 받는 신부전 환자에서 심장비대를 야기하는 부분적인 원인으로 작용할 수 있다. 알루미늄의 체내 축적량이 증가한 36명의 투석 환자, 알루미늄 축적의 증거가 없는 14명의 투석환자와 정상 신기능을 갖는 50명의 대조군 간에 심초음파를 통하여 측정, 비교한 결과 알루미늄 축적이 있는 환자에서 좌심실 질량이 증가했음이 관찰되었다 (London et al, 1989).

2) 만성 독성

해당 자료 없음

3.2.9 피부독성

1) 급성 독성

피부 자극 : 알루미늄의 수용성 염에 반복적인 피부 접촉은 가수분해, 울혈, 손가락의 마비(선단 지각마비)와 같은 ‘산성’ 자극을 야기한다. 명반(황산알루미늄)이 이러한 증상을 야기한다 (Stokinger, 1981).

면역 과민 반응 : 알루미늄에 대한 지연된 과민반응이 발생할 수 있다. 알루미늄 흡착된 백신은 드물지만 때때로 알루미늄에 대한 지연된 과민반응을 유발한다 (Veien et al, 1986; Garcia-Patos et al, 1995).

모세혈관 확장증 : 과민반응과 모세혈관 확장증은 알루미늄염에 반복적으로 피부 접촉이 되어 발생한다. 피부 모세혈관 확장증은 알루미늄 제조 공장에서 근무하는 근로자에서 발생하였고 비록 원인이 되는 물질을 밝혀내지는 못하였지만 불소 또는 유기 불소 노출과 관련된 것으로 보인다 (Sjogren et al, 1997; Zenz, 1994).

육아종 : 알루미늄 흡착된 백신 물질을 우발적으로 근육내 주사된 환자에서 지속적 피하결절을 가진 육아종 형성이 드물게 보고되었다 (Bohler-Sommerbegger & Lindemayr, 1986).

2) 만성 독성

해당 자료 없음

3.2.10 눈,귀,호흡기계독성

1) 눈

이물질로서 알루미늄 파편은 후안부, 망막, 전방, 홍채와 각막에서 일반적으로 자극적이지 않고 내성이 잘 생긴다 (Grant & Schuman, 1993).

알루미늄 먼지는 눈의 자극감을 유발할 수 있다. 알루미늄의 작은 입자를 토끼 눈에 고착시켰을 때 심각한 독성 반응은 발생하지 않았다 (Sorenson et al, 1974).

2) 호흡기

자극 증상 - 알루미늄 용접공에게서 기침, 점액질 생성 증가와 자극감이 기록되었다. 이 근로자의 폐기능에는 영향이 나타나지 않았다 (Sjogren & Ulfvarson, 1985).

폐 섬유화 - 알루미늄 흡수 증가는 폐 섬유화로 이어진다. 폐섬유화는 중증이고 빠르게 진행되고 일반적으로 치명적인 증상이다. 잠복기가 1~5년 정도 이며 이 기간동안 기침, 호흡곤란과 특발성 폐기흉이 특징적으로 나타난다 (Baxter et al, 2000; Bingham et al, 2001).

기흉 - 흡곤란, 기침, 기흉, 다양한 가래 생성, 결절성 간질성 섬유화, 사망이 발생했다 (Stokinger, 1981).

쉐이버(Shaver)병 - 이 질병은 알루미늄 연기 또는 분진의 산업적 노출시 야기되고 호흡곤란, 큰 수포가 동반된 섬유증이 나타난다. 이 질병을 야기하는 산업 공정이 1950년대에 중단되어 거의 역사적 관련성으로만 남아있다 (Bingham et al, 2001).

기관지 연축 - 알루미늄 제련에 관련된 근로자들에서 만성적 기도 질환 증가와 천식 유사 증후군 발생이 기록되었다 (주물공장 천식) (Baxter et al, 2000). 병인은 명확하지 않지만 자극제에 의해 유발되고 알루미나를 금속성 알루미늄으로 환원시키는 과정에서 발생한 연기 혹은 미립자 흡입과 관련이 있었다 (Abramson et al, 1989; Baxter et al, 2000).

만성 폐쇄성 폐질환 - 알루미늄 제련과 관련된 근로자는 만성 폐쇄성 폐질환 발병의 위험이 증가된다 (Abramson et al, 1989). 주물공장 근로자들은 기침, 쌕쌕거림, FEV1의 감소, 천식을 경험하였다 (Zenz, 1994).

육아종 - 알루미늄 노출은 사르코이드 유사 육아종증의 발생과 관련되었다 (Baxter et al, 2000, De Vuyst et al, 1987).

3.2.11 기타

1) 체액- 전해질

알루미늄이 과량 투여된 소아에서 저칼슘혈증이 발현되었다.이는 알루미늄에 의한 뼈의 칼슘 흡수 장애 때문이라고 설명된다 (Klein et al, 1989).

인, 칼슘 - 알루미늄 에어로졸에 만성적 노출은 혈청과 요 전해질 변형을 유발하였다. 혈청 인은 유의하게 감소되었고, 철과 구리는 약간 떨어졌다. 인과 칼슘의 요 배설이 증가되었다 (Nikolova & Kavaldzhieva, 1994).

2) 혈액학적

알루미늄과 관련된 골연화증과 뇌병증이 발병한 요독증 환자에서 특이 소적혈구성, 저색소성 빈혈이 보고되었다 (Short et al, 1980; McGonigle & Parsons, 1985).

소적혈구성 빈혈은 알루미늄이 함유된 제산제를 섭취하거나 혹은 투석액내의 고용량 알루미늄에 노출된 만성 투석 환자에서 알루미늄 독성과 관련되어 나타난다. 알루미늄 공급을 중단하면 증상은 개선된다 (Bingham et al, 2001; Jeffery et al, 1996). 데페록사민(deferoxamine) 킬레이트 요법을 추가하는 것은 유익하다 (Gruskin, 1988).

3) 근골격계

알루미늄 관련 뼈 질환(ARBD) - 과다 알루미늄 투석액으로부터 또는 만성 치료제인 알루미늄이 포함된 인산염 결합제로부터 외인성 알루미늄을 섭취한 투석 신부전 환자에서 ARBD 증후군이 기술되었다 (Smith et al, 1987; Kerr et al, 1986; Sherrard, 1986).

특히 ARBD 발생의 위험이 높은 투석 환자는 소아, 장기 투석환자, 부갑상선 적출술을 받은 환자, 신장 이식 실패의 과거력이 있는 환자, 양측 신 적출술 환자, 활성 비타민 D 스테롤 치료 후 반전 증상으로 부갑상선 기능 항진증을 앓은 환자이다.

4) 내분비계

알루미늄은 부갑상선에 직접적으로 독성을 나타내고, 부갑상선 호르몬 분비를 감소시킨다 (Lione, 1985a).

5) 정신과

편집적이고 자살충동이 빈번히 일어나는 환자에서 알루미늄 독성에 의한 이차적 투석 뇌병증 증후군의 일반 소견으로 환시와 환청이 보고되었다 (Alfrey, 1986a).

6) 알루미늄 중독

1970년대에 만성 알루미늄 중독이 다음과 같은 이유로 만성 신부전환자에서 유의한 유병률과 사망률의 원인으로 고려되었다: 뇌병증 증후군, 골절 뼈형성 장애를 동반한 골연화증, 소적혈구성 빈혈 (Monteagudo et al, 1989). 1970년대 이 환자들의 주된 알루미늄 원천은 투석액에 고용량으로 함유된 알루미늄이었다. 이 문제를 파악하고 개선한 후에도 알루미늄 독성은 알루미늄이 함유된 인 결합제 또는 제산제를 만성적으로 섭취하는 일부 신부전 환자에서 지속되어 나타난다 (Monteagudo et al, 1989).

투석 환자에서 전염성 알루미늄 중독은 현재 일반적이지 않지만, 때때로 물 처치 중의 실수와 가정에서 투석액 취급 중 실수로 인하여 투석액 내 과다한 알루미늄이 존재하게 되어 발생한다 (Chazan et al, 1988).

3.3 발암성

비록 알루미늄과 그 화합물이 인간에서 발암성의 증거가 거의 없지만, 알루미늄 생산과 관련된 다른 물질이 발암성과 관련이 있다.

알루미늄은 실험동물에서 암, 백혈병, 림프종을 유발한다.

3.3.1 발암성등급분류

기관명 IARC NTP ACGIH OSHA

분류  1  Not listed  Not listed  Not listed  

IARC: (1) The agent (mixture) is carcinogenic to humans.

3.3.2 돌연변이자료

1) 돌연변이원성

칼륨 명반으로서 알루미늄은 리팜피신(rifampicin) 저항성 유도로 측정하였을 때 리조비움 속의 두 종에서 돌연변이를 유발하였다 (Octive et al, 1991).

2) 염색체 이상

알루미늄과 결합된 염색질(조합된 단백질과 유전 물질)은 자매염색분체교환을 증가시킨다 (De Boni, 1980).

3.4 독성수치

종말점 동물종 투여경로 용량 독성효과 참고자료

TCLo  랫드  흡입  206 mg/m3/5시간/30일 간헐적  폐, 흉부, 호흡 - 섬유화 (간질성) 내분비 - 저혈당 혈액 - 혈청 조성 변화 (예. TP, 빌리루빈, 콜레스테롤)  "Vrednie chemichescie veshestva. Neorganicheskie soedinenia elementov I-IV groopp", Filov V.A., Chimia, 1988  

TDLo  토끼  보고되지 않음  67.5 mg/kg; 지속시간: 암컷 임신 2-27일  차산자에의 영향 - 행동적 영향, 지연된 영향  "Vrednie chemichescie veshestva. Neorganicheskie soedinenia elementov I-IV groopp" Filov V.A., Chimia, 1988  

TCLo  인간  흡입  4 mg/㎥/년 간헐적  폐, 흉부, 호흡 - 기침, 호흡곤란, 체중 감소 또는 체중 증가율 감소  "Vrednie chemichescie veshestva. Neorganicheskie soedinenia elementov I-IV groopp" Filov V.A., Chimia, 1988  

TCLo  랫드  흡입  206 mg/m3/5시간/30일 간헐적  폐, 흉부, 호흡 - 섬유화 (간질성) 내분비 - 저혈당 혈액 - 혈청 조성 변화 (예. TP, 빌리루빈, 콜레스테롤)  "Vrednie chemichescie veshestva. Neorganicheskie soedinenia elementov I-IV groopp", Filov V.A., Chimia, 1988  

04 동력학및대사정보

4.1 흡수

1) 경구

알루미늄이 폐/위장관으로 잘 흡수되지 않는다고 알려져 있었으나 최근 연구에서 반대되는 근거가 제기되었다 (Baxter et al, 2000). 예를 들어 알루미늄이 함유된 과량의 제산제를 투여한 개체에서 투여량의 대부분이 대변을 통해서 배설되었지만 투여량은 대변으로 배설된 양에 비하여 더 많았고 이는 일부 알루미늄이 흡수되었음을 의미한다 (Zenz, 1994).

염화 알루미늄과 같은 물에 용해되는 염이 더 잘 흡수된다 (Hammond & Beliles, 1980). 위장관에서 이온화되는 소량의 알루미늄 금속이 인산염과 결합하고, 불용화되어 흡수되기 전에 배설된다 (Stokinger, 1981).

경구 섭취 후 흡수된 알루미늄의 비율은 다수의 임상 및 비임상 실험에서 일반적으로 1% 미만으로 측정되었다 (Edwardson et al, 1993; Harbison, 1998; Wilhelm et al, 1990).

구연산 - 정상 혹은 신기능 부전 환자를 대상으로 한 임상실험과 비임상 실험에서 구연산과 아스코르빈산, 탄산염이 알루미늄 흡수와 뇌 알루미늄 축적을 증가시킬 수 있다고 보고되었다 (Harbison, 1998; Yokel, 1996).
수크랄페이트- 환자의 위장관에서 약 3~5% 흡수된다고 보고되었다. 이는 알루미늄 염들은 경구를 통해 잘 흡수되지 않는다는(1% 미만) 알루미늄 염의 기존 보고내용과 상충된다 (Olin, 1996).

실리콘은 알루미늄과 혼합체를 형성할 수 있으며, 위장을 통한 알루미늄 흡수를 감소시키고 알루미늄의 신 배설을 촉진한다 (Birchall et al, 1996).

불소화합물, 철과 칼슘이 알루미늄 흡수를 감소시킨다 (Yokel, 1996).

2) 흡입

폐를 통한 알루미늄 분별 흡수에 관한 충분한 확인은 없었다. 알루미늄 산업에 종사하는 근로자를 대상으로 한 2건의 실험에서 약 1~2%가 흡수된다고 보고되었다 (Gitelman et al, 1995; Pierre et al, 1995).

알루미늄이 후각 경로를 통해 뇌로 직접적으로 들어간다는 보고가 있다 (Roberts, 1986). 토끼 비강에 알루미늄을 점적주입 시 후각 망울과 뇌 피질에서 병리학적 변화를 유발하고 피질 대식 세포내에 알루미늄을 증가시킨다는 보고가 있었고 앞의 내용과 일치한다 (Perl & Good, 1987).

4.2 분포

1) 알루미늄은 온몸 구석구석으로 잘 분포되고, 피부, 폐, 기관, 전립선, 아드레날린, 부신, 그물막과 하부 소화관에서 더 높은 양이 발견되었다 (Sorenson et al, 1974). 정상 개체에서 폐는 가장 높은 농도를 나타냈고, 골격과 골격근이 그 다음이었다 (Zenz, 1994).

2) 체내 알루미늄 대부분이 뼈 조직에 결합된다 (Yokel, 1996). 알루미늄이 타액에서 발견되었다 (Netter et al, 1991).

3) 만성 신부전 환자의 뼈, 간과 비장에서 가장 높은 알루미늄 농도를 나타냈다 (Alfrey et al, 1980).

4) 흡수된 알루미늄 95% 이상이 고분자 혼합체에 결합되고, 대부분(85%)이 트란스페린에 결합하였다 (Baxter et al, 2001). 나머지는 구연산염과 같은 저분자 혼합체에 결합한다 (Baxter et al, 2001).

4.3 대사

해당 자료 없음

4.4 배설

1) 일단 흡수된 알루미늄은 신장을 통해 주로 배설된다. 중증의 신장 손상시 에 체내 알루미늄 축적이 일어날 수 있다 (Alfrey, 1986b; Zenz, 1994).

2) 수크랄페이트 - 황산화 된 이당류의 적은 양이 요를 통해 배설된다 (Olin, 1990).

3) 섭취한 알루미늄 대부분이 흡수되지 않은 채 대변을 통해 배설된다 (Alfrey, 1986b). 알루미늄이 함유된 과량의 제산제를 투여하였을 때 투여량의 대부분이 대변을 통해 배설되었다. 그러나 투여량이 총 대변 배설량보다 과량이고 이는 일부 알루미늄이 흡수되었다는 것을 나타낸다 (Zenz, 1994).

4) 수크랄페이트 - 약 90%가 대변을 통해 배설된다 (Olin, 1990).

5) 알루미늄은 담즙을 통해 배설된다, 이후 장으로의 재흡수의 농도는 알려지지 않았다 (Zenz, 1994). 담즙 배설이 총 알루미늄 배설의 3% 미만을 차지한다 (Priest et al, 1995).

6) 알루미늄 배설은 임상 및 비임상실험에서 다양한 저장 공간이 반영되어 여러 반감기 수치가 제시되었다.인간에서 구연산 알루미늄 정맥 주사 후, 85-90%가 1시간 내에 배설되었다. 그러나 소실 반감기는 최근 측정에서 7년까지로 시간에 따라 증가하였다 (Priest et al, 1995).

[응급치료정보]


알루미늄 (Aluminum)   

1) 경구 노출

불용성 형태의 알루미늄은 위장관계를 통해 잘 흡수되지 않는다. 가용성 형태의 알루미늄은 자극적이거나 부식성일 수 있어 구토를 유발해서는 안된다. 물 혹은 우유를 통한 희석이 더 이로울 수 있다.

장기간 혈액투석을 받은 만성 신부전 환자에서 알루미늄 중독은 경구 인 결합제에 함유된 알루미늄 사용 조절과 투석액의 알루미늄 양을 감소하여 예방할 수 있다.

알루미늄 중독은 투석 뇌병증과 골연화증 알루미늄에 의한 빈혈의 증상 경감과 함께 킬레이트제인 데페록사민(deferoxamine)으로 치료할 수 있다.

혈액투석, 혈액여과와 복막 투석은 혈청 알루미늄을 감소시킬 것이다. 이것은 알루미늄이 조직에서 이동하지 않는 한, 알루미늄의 총 체내 부하에는 영향을 미치지 않는다.

2) 안구 노출

다량의 실온의 물로 15분 이상 노출된 안구를 세척한다. 자극감, 통증, 붓기, 눈물흘림이나 눈부심이 계속된다면 진료를 받아야 한다.

3) 피부 노출

알루미늄과 관련된 피부 반응의 대부분의 경우는 만성적인 노출 때문이다.

[(표준)관련규정]


작업자 노출한계:

1) OSHA

PEL-TWA ppm: NA; PEL-TWA mg/㎥: 5(ALUMINUM, as Al); PEL-STEL ppm: NA; PEL-STEL mg/㎥: NA; PEL-C ppm: NA; PEL-C mg/㎥: NA; Skin Notation: N; Notes: RESPIRABLE FRACTION, 15mg/㎥ TOTAL DUST(ALUMINUM, as Al)

2) NIOSH

REL-TWA ppm: NA; REL-TWA mg/㎥: 2(ALUMINUM, SOLUBLE SALTS AND ALKYLS, NOT OTHERWISE CLASSIFIED, as Al), 5(ALUMINUM, as Al)(ALUMINUM, PYROPHORIC POWDERS AND WELDING FUME, as Al); REL-STEL ppm: NA; REL-STEL mg/㎥: NA; REL-C ppm: NA; REL-C mg/㎥: NA; Skin Notation: N; Notes: RESPIRABLE FRACTION, 10mg/㎥ TOTAL DUST(ALUMINUM, as Al); IDLH ppm: NA; IDLH mg/㎥: NA; IDLH Notes: NA

3) ACGIH

TLV-TWA ppm: NA; TLV-TWA mg/㎥: NA; TLV-STEL ppm: NA; TLV-STEL mg/㎥: NA

4) DFG

MAK ppm: NA; MAK mg/㎥: 1.5(respirable fraction), 4(inhalable fraction); Pregnancy risk group: D

[물리화학적특성]


색상: 간의 푸른 빛깔을 갖는 백색 또는 은빛 백색  
냄새: 무취  
끓는점: 2,327 ℃  
어는점: 1,220 ℉  
녹는점: 660 ℃  
증기압: 1 mmHg(1,284 ℃)  
밀도: 2.70 g/㎤  
비중: 2.708  
용해도: 염화수소, 황산, 뜨거운 물과 알칼리에 녹음.

물에 불용성임.  

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상기 자료는 약초연구가로서 지구상에 존재하는 천연물질의 우수성을 널리 알리고 질병으로 고통을 겪고 있는 환우들에게 희망을 주며 기능성 식품과 신약을 개발하는데 통찰력을 갖게하고 약초를 사랑하는 모든 사람에게 정보의 목적으로 공개하는 것임을 밝혀 둔다.   

(글/ 약초연구가 & 동아대 & 신라대 대체의학 외래교수 전동명)

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