다이에틸렌 글라이콜

3. 구조

에틸렌 옥사이드의 부분적인 가수분해로 생성된다. 조건에 따라 다양한 양의 다이에틸렌 글라이콜 및 관련 글리콜이 생성된다. 결과 생성물은 에테르 결합으로 연결된 두 개의 에틸렌 글리콜 분자이다.^[4]

다이에틸렌 글라이콜은 에틸렌 글라이콜(MEG) 및 트리에틸렌 글라이콜과 함께 부산물로 얻어진다. 에틸렌 글라이콜은 다양한 응용 분야에서 글리콜 제품 중 가장 큰 생산량을 차지한다. 다이에틸렌 글라이콜의 가용성은 다이에틸렌 글라이콜 시장 요구 사항보다는 1차 제품인 에틸렌 글라이콜 유도체의 수요에 달려 있다.^[5]

다이에틸렌 글라이콜은 에틸렌옥사이드에서 파생된 여러 글리콜 중 하나이며, HOCH₂CH₂(OCH₂CH₂)_''n''OH의 화학식을 갖는다. 관련 글리콜은 다음과 같다.

• ''n'' = 0 에틸렌 글라이콜 ("부동액"); 모노에틸렌 글라이콜 (MEG)
• ''n'' = 1 다이에틸렌 글라이콜 (DEG)
• ''n'' = 2 트리에틸렌 글라이콜, TEG 또는 트라이글라이콜
• ''n'' = 3 테트라에틸렌 글라이콜
• ''n'' = 4 펜타에틸렌 글라이콜
• ''n'' > 4 폴리에틸렌 글라이콜

4. 물리화학적 성질

무색의 끈끈하고 단맛이 나는 액체이다. 분자량은 106.12 g/mol, 끓는점은 244 °C, 어는점은 -10.45 °C이다.

5. 용도

다이에틸렌 글라이콜(DEG)은 포화 폴리에스터 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리우레탄, 가소제 제조에 사용된다. 모르폴린과 1,4-다이옥산의 전구체이며, 니트로셀룰로스, 수지, 염료, 오일 및 기타 유기 화합물의 용매로 쓰인다. 담배, 코르크, 인쇄용 잉크 및 접착제의 습윤제로도 사용되며,^[6] 브레이크액, 윤활유, 벽지 제거제, 인공 안개 및 연무 용액, 난방/취사용 연료의 구성 요소이기도 하다.^[16] 과거 개인 위생용품(예: 피부 크림 및 로션, 데오드란트)에 사용되었으나, 현재는 대부분 글리콜 에테르로 대체되었다. 에틸렌 글라이콜 부동액에는 에틸렌 글라이콜 생산의 부산물로 존재하는 소량의 다이에틸렌 글라이콜이 포함되어 있다.

DEG는 천연 가스에서 물을 흡수하여 메탄 하이드레이트 형성을 최소화해 파이프를 막는 것을 방지하는 중요한 산업용 건조제이다.^[7]

물리적 특성으로 인해 글리세린 (또는 글리세롤) 또는 프로필렌 글라이콜의 위조품으로 사용되어 여러 국가에서 많은 사망자를 발생시키기도 했다. 중국에서 저렴한 치약의 성분으로 사용된 경우와 유럽의 와인 제조업자들이 "달콤한" 와인을 만들기 위해 혼합물로 사용한 경우가 대표적이다.^[20][21]

에틸렌 글라이콜의 반응 부산물로 얻어진다.

일본에서는 불포화 폴리에틸렌 수지의 원료로 사용되며, 2016년도 일본 국내 생산량은 66,309 t, 공업 소비량은 12,060 t이었다.^[84] 부동액,^[91] 브레이크액,^[91] 윤활제, 잉크, 담배 첨가물(보습제), 섬유 유연제, 코르크 가소제, 접착제, 종이, 포장 재료, 페인트 등에 사용된다. 인화되지 않고, 유독한 증기를 발생시키거나 피부 흡수되지 않기 때문에, 일정한 반응에서 우수한 용매로 사용된다.

피부 흡수되지 않는다는 특성으로 인해 과거에는 화장품에도 많이 사용되었다. 음용/식용으로 섭취하지 않는 한, 독성은 인정되지 않는 것으로 알려져 있었다. 약사법 "화장품 기준"에서 규제 대상이 아니었지만, 2008년 기준 개정을 통해 치약에는 배합 금지되었고, 글리세린은 다이에틸렌 글라이콜 0.1% 이하의 것만 사용할 수 있게 되었다. 종전 규제인 약사법 "화장품 종류별 허가 기준"에서는 아이라이너 화장품에만 배합이 금지되었다.

6. 독성

에틸렌 글라이콜처럼 다이에틸렌 글라이콜(DEG)은 인체에 유독하다.^[8] 1937년 설파닐아마이드 사태로 그 독성이 널리 알려졌다. DEG의 독성 용량은 체중 1kg당 0.14mg이며, 치사량은 1.0~1.63g/kg이다.^[8] 중간 치사량(LD₅₀)에 대해서는 자료에 따라 약 1mL/kg,^[16] LD₃₀^[4] 등으로 다르게 보고된다. 이러한 유해성 때문에 DEG는 식품 및 의약품에 거의 사용이 허용되지 않는다.^[9]

미국 연방 규정집에서는 폴리에틸렌 글라이콜이 식품 첨가제로 사용될 때 DEG 함량을 0.2% 이하로 제한하고 있다.^[10] 호주에서는 치약에 포함된 폴리에틸렌 글라이콜(PEG)의 불순물로 DEG를 0.25% w/w 미만으로 허용한다.^[11][12]

DEG는 동물 실험에서 "중간에서 낮은" 급성 독성을 보이며,^[13] 작은 포유류의 LD₅₀은 2~25g/kg이다. 이는 에틸렌 글라이콜보다는 덜 독성이지만, 여전히 인체에는 독성을 유발할 수 있다(고농도에서만).^[14] DEG는 실험 동물에서의 경구 독성 데이터보다 인체에 더 위험할 수 있는 것으로 보인다.^[15][16]

DEG는 물리적 특성 때문에 글리세린이나 프로필렌 글라이콜의 위조품으로 사용될 수 있으며, 이로 인해 여러 국가에서 많은 사망자가 발생했다. 중국에서는 저렴한 치약 성분으로 사용되었고, 유럽 와인 제조업자들은 "달콤한" 와인을 만들기 위한 혼합물로 사용하기도 했다.^[20][21] 경구 섭취 시 간, 중추 신경계, 신장에 독성이 있으며, 사망 사례에서는 설사나 구토 후 신부전으로 이어지는 경우가 많다. DEG는 단맛을 가지고 있어 부동액 오음이나 와인 첨가물 등으로 인한 중독 사건을 일으키기도 한다.

6. 1. 독성 기전

6. 2. 중독 증상

• '''1단계:''' 메스꺼움, 구토, 복통, 설사 등 위장 증상이 나타난다. 일부 환자는 정신 상태 변화, 중추 신경계 억제, 혼수와 같은 초기 신경학적 증상과 경미한 저혈압을 보일 수 있다.
• '''2단계:''' 섭취 후 1~3일 이내에 (섭취량에 따라) 환자는 대사성 산증을 겪으며, 이는 급성 신부전, 핍뇨, 혈청 크레아티닌 농도 증가, 그리고 이후 무뇨증을 유발한다. 산증 및/또는 신장 부전으로 인한 다른 증상으로는 고혈압, 빈맥 및 기타 심장 부정맥, 췌장염, 고칼륨혈증 또는 경미한 저나트륨혈증이 보고되었다.
• '''3단계:''' 섭취 후 최소 5~10일이 지나면 대부분의 증상은 진행성 기면, 안면 마비, 발성 장애, 동공 확장 및 무반응, 사지 마비, 그리고 사망으로 이어지는 혼수와 같은 신경학적 합병증과 관련이 있다.

6. 3. 중독 치료

• '''포메피졸''': 알코올 탈수소 효소(ADH) 억제제로, 에탄올보다 8000배 더 높은 친화력을 가진다. 이 치료법은 부작용이 거의 없다.^[4] 그러나 치료 비용이 매우 비싸다(치료당 3000USD).^[19]
• '''에탄올''': 경쟁적인 ADH 기질이다. 효소를 적절하게 포화시키기 위해 1~1.5 g/L(호흡 중 0.5~0.75 mg/L에 해당)의 일정한 혈중 농도를 유지해야 한다. 체중 킬로그램당 0.6~0.7 g의 에탄올을 초기 용량으로 투여해야 한다(약 0.8 mL/kg 또는 0.013 fl.oz/lb). 이는 에탄올 중독을 유발한다. 부작용을 피하기 위해 잦은 혈청 모니터링과 용량 조절이 이루어져야 한다.^[16]

7. 중독 사건

다이에틸렌 글라이콜(DEG)은 글리세린이나 프로필렌 글라이콜의 위조품으로 사용되어 여러 국가에서 많은 사망자를 발생시켰다. 주요 중독 사건들은 다음과 같다.

이 외에도 1985년에는 오스트리아에서 와인의 단맛을 높이기 위해 와인에 DEG를 혼합하여 출하한 사건이 있었다.

8. 한국의 규제

2007년 전 세계적으로 발생한 치약의 다이에틸렌 글라이콜(DEG) 오염 사건^[55] 이후, 대한민국은 국민 건강 보호를 위해 선제적인 조치를 취했다. 2008년, 대한민국 약사법 "화장품 기준" 개정을 통해 치약에 DEG 배합을 금지하고, 글리세린은 DEG 함량 0.1% 이하인 것만 사용하도록 규제했다. 이전에는 대한민국 약사법 "화장품 종류별 허가 기준"에서 아이라이너 화장품에만 DEG 배합을 금지했었다.

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