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머스터드 황

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목차

1. 개요

머스터드 황은 제1차 세계 대전에서 처음 사용된 화학 무기로, 이후 여러 분쟁에서 사용되어 10만 명 이상의 사상자를 냈다. 1993년 화학 무기 금지 협약에 따라 화학전 외에는 사용이 규제된다. 머스타드 황은 다양한 방법으로 합성되며, 인체에 강력한 수포 형성제 효과를 나타내고 발암성 및 변이원성이 있어 피부, 눈, 호흡기에 심각한 손상을 입힌다. 머스터드 황은 항암제 개발에도 사용되었으며, 클로르메틴(메클로레타민)과 같은 약물이 개발되었다.

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머스터드 황 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
머스터드 가스 2D 구조
머스터드 가스 구조
머스터드 가스 3D 모델 (공-막대)
머스터드 가스 3D 모델 (공-막대)
머스터드 가스 3D 모델 (반데르발스)
머스터드 가스 3D 모델 (반데르발스)
IUPAC 명칭비스(2-클로로에틸) 설파이드
다른 이름1-클로로-2-[(2-클로로에틸)설파닐]에탄
비스(2-클로로에틸) 설파이드
HD
이프리트
슈베펠-로스트 (Schwefel-LOST)
로스트 (Lost)
황 머스터드
젠프가스 (Senfgas)
황색 십자 액체
이페리트 (Yperite)
증류 머스터드
머스터드 T-혼합물
1,1'-티오비스[2-클로로에탄]
다이클로로다이에틸 설파이드
화학식C4H8Cl2S
분자량159.08 g/mol
외관순수한 경우 무색. 일반적으로 옅은 노란색에서 짙은 갈색 범위. 약간의 마늘 또는 고추냉이 유형의 냄새.
물리적 성질
밀도1.27 g/mL (액체)
용해도20°C에서 7.6 mg/L
용해되는 용매알코올, 에테르, 탄화수소, 지질, THF
녹는점14.45 °C
끓는점217 °C (217 °C에서 분해 시작, 218 °C에서 끓음)
인화점105 °C
위험성
GHS 신호어위험
NFPA 704H: 4
F: 1
R: 1
주요 위험가연성, 독성, 수포제, 발암성, 돌연변이 유발성
관련 화합물
관련 화합물나이트로젠 머스터드
비스(클로로에틸) 에테르
클로로메틸 메틸 설파이드
기타 정보
CAS 등록번호505-60-2
UNIIT8KEC9FH9P
EC 번호684-527-7
KEGGC19164
ChEBI25434
ChemSpider ID21106142
ChEMBL455341
Beilstein 등록번호1733595
Gmelin 등록번호324535
외부 정보
MSDS외부 MSDS

2. 역사

머스터드 가스는 일종의 화학 무기로, 제1차 세계 대전에서 처음 사용된 이후 여러 전쟁에서 사용되어 10만 명 이상의 사상자를 냈다.[6][7] 1993년 화학 무기 금지 협약에서는 화학전 외에는 사용 용도가 거의 없는 물질로 규제하고 있다.[4][8]

머스터드 가스는 1917년 7월 12일 벨기에 이프르 근처에서 독일군이 영국군과 캐나다군을 상대로 처음 사용했으며,[28] 이후 프랑스 제2군을 상대로도 사용되었다. 이 화합물이 처음 사용된 이프르의 이름을 따서 '''이페라이트'''라고도 불린다.[29] 1916년 독일 제국군을 위해 대규모 생산 방식을 개발한 과학자 빌헬름 롬멜과 빌헬름 슈타인코프의 이름을 따서 LOST라는 이름이 붙었다.[32]

제1차 세계 대전 이후, 머스터드 가스는 아래 표와 같이 여러 전쟁과 분쟁에서 사용되었다:[33]

연도국가사용 대상분쟁
1919년영국적군러시아 내전
1920년영국메소포타미아1920년 메소포타미아 반란 (의혹)
1921년~1927년스페인리프인 저항 세력리프 전쟁
1930년이탈리아 왕국리비아리비아 반란
1934년, 1936년~1937년소비에트 연방중화민국 제36사단 (국민혁명군)신장 침공, 신장 전쟁 (1937)
1935년~1936년이탈리아에티오피아 제국제2차 이탈리아-에티오피아 전쟁
1937년~1945년일본 제국중국제2차 중일 전쟁
1963년~1967년이집트북예멘북예멘 내전
1983년~1988년이라크이란이란-이라크 전쟁
1988년이라크쿠르드족 할라브자할라브자 화학 공격
1995년, 1997년수단반군제2차 수단 내전 (가능성)
이라크 전쟁이라크(야외 파괴, 노변 폭탄 사용)[44][45]-
2015년 8월ISIS쿠르드족 군대이라크 내전
2015년ISIS반군마레
2016년ISIS시리아군데르에조르 전투



제2차 세계 대전 중에는 미군이 일본계 미국인, 푸에르토리코인, 아프리카계 미국인을 대상으로 루이사이트 및 머스터드 가스 실험을 수행하기도 했다.[37]

전쟁 중 겨자 가스를 포함한 유독 가스 또는 기타 화학 물질의 사용은 화학전으로 알려져 있으며, 1925년 제네바 의정서와 1993년 화학 무기 금지 협약에 의해 금지되었다.

구 일본 육군은 "키이제(きい剤)"라는 명칭으로 머스타드-루이사이트를 보유, 주로 중일 전쟁에서 사용했다. 이란-이라크 전쟁 당시, 이라크군은 이란군 및 자국의 쿠르드족에게 머스타드 가스, 사린, 타분을 사용했다고 한다 (다만 이설이 있다). 이 중 쿠르드족에게 행해진 공격은 사건이 일어난 마을 이름을 따서 "할라브자 사건"이라고 부른다.

2. 1. 개발

세자르 망쉬에트 데프레가 1822년경 머스터드 가스를 최초로 개발했을 가능성이 있다.[25] 데프레는 이황화황과 에틸렌의 반응을 기술했지만, 반응 생성물의 자극성에 대해서는 언급하지 않았다. 1854년, 또 다른 프랑스 화학자 알프레드 리셰도 이 절차를 반복했지만, 유해한 생리적 특성에 대해서는 기술하지 않았다. 1860년, 영국의 과학자 프레데릭 거스리는 머스터드 가스 화합물을 합성하고 특성을 규명했으며, 특히 맛을 보았을 때 자극성이 있다는 것을 언급했다.[26] 같은 해, 코카인 화학의 선구자로 알려진 화학자 알베르트 니만은 이 반응을 반복하여 물집을 형성하는 특성을 기록했다.

1886년, 빅토르 마이어는 높은 수율을 얻는 합성을 기술한 논문을 발표했다. 그는 2-클로로에탄올을 수용액 황화칼륨과 결합시킨 다음, 생성된 티오디글리콜을 삼염화인으로 처리했다. 이 화합물의 순도는 훨씬 더 높았고, 그 결과 노출 시의 유해한 건강 영향은 훨씬 더 심각했다. 이러한 증상은 그의 조수에게 나타났으며, 마이어는 조수가 정신 질환(정신 신체 증상)을 앓고 있을 가능성을 배제하기 위해 이 화합물을 실험실 토끼에게 실험했는데, 대부분의 토끼가 죽었다. 1913년, 영국의 화학자 한스 태처 클라크(에슈바일러-클라크 반응으로 유명)는 베를린에서 에밀 피셔와 함께 연구하면서 마이어의 제법에서 삼염화인을 염산으로 대체했다. 클라크는 플라스크가 깨진 후 화상으로 두 달 동안 입원했다. 마이어에 따르면, 피셔가 이 사고에 대해 독일 화학회에 보고한 것이 독일 제국이 화학 무기 개발의 길로 들어서게 된 계기가 되었다.[27]

제1차 세계 대전 중 독일 제국은 당시 독일 염료 산업에서 2-클로로에탄올을 쉽게 구할 수 있었기 때문에 마이어-클라크 방법을 사용했다.

2. 2. 제1차 세계 대전

푸에블로 화학 기지에서 "HD"(증류된 겨자 가스 작용제)를 포함하는 155mm 포탄 팔레트. 각 포탄의 독특한 색상 코드가 보인다.


겨자 가스는 1917년 7월 12일 벨기에 이프르 근처에서 독일군이 영국군과 캐나다군을 상대로 제1차 세계 대전에서 처음 사용되었으며,[28] 이후 프랑스 제2군을 상대로도 사용되었다. '''''이페라이트'''''는 이 화합물이 처음 이프르에서 사용되었기 때문에 붙여진 프랑스어 이름이다.[29] 연합군은 1917년 11월 프랑스 캉브레에서 독일군이 비축한 겨자탄을 확보한 후에야 겨자 가스를 사용했다. 영국은 자체적으로 겨자 작용제 무기를 개발하는 데 1년 이상이 걸렸으며, 화학 물질 생산은 에이번머스 독에 집중되었다(영국이 사용할 수 있는 유일한 방법은 데스프레츠-니만-거스리 공정이었다).[30][31] 이 무기는 1918년 9월 힌덴부르크 선을 돌파하는 동안 처음 사용되었다.

겨자 가스는 원래 1916년 독일 제국군을 위해 대규모 생산 방식을 개발한 과학자 빌헬름 롬멜과 빌헬름 슈타인코프의 이름을 따서 LOST라는 이름이 붙었다.[32]

겨자 가스는 다른 화학 물질과 혼합된 에어로졸 형태로 살포되었으며, 황갈색을 띠었다. 겨자 작용제는 항공 폭탄, 지뢰, 박격포탄, 포탄, 로켓과 같은 탄약에도 살포되었다.[1] 겨자 작용제에 노출된 경우 약 1%의 치사율을 보였는데, 이는 무력화 작용제로서의 효과가 있었기 때문이다. 초기의 겨자 작용제에 대한 대응책은 비교적 효과가 없었다. 방독면을 착용한 군인이라도 피부를 통해 흡수되어 물집이 생기는 것을 막을 수 없었기 때문이다. 흔히 알려진 대응책으로는 소변에 적신 마스크나 얼굴 수건을 사용하여 부상을 예방하거나 줄이는 것이 있었으나, 이 조치의 효과는 불분명하다.

겨자 가스는 땅에 몇 주 동안 남아 있을 수 있으며, 계속해서 유해한 영향을 미친다. 겨자 작용제가 추운 환경에서 의복과 장비를 오염시키면, 오염된 물품이 따뜻해지면서 공기 중 유독성 물질이 될 만큼 충분한 물질을 배출하여 밀폐된 공간을 공유하는 다른 사람들이 중독될 수 있다. 제1차 세계 대전 말기에 겨자 작용제는 심하게 오염된 지역에서 병력을 철수시키도록 강요하는 지역 거부 무기로 고농도로 사용되었다.

2. 3. 전간기 및 제2차 세계 대전

제1차 세계 대전 이후, 겨자 가스는 여러 전쟁과 분쟁에서 사용되었다.[33]

미국 육군 제2차 세계 대전 가스 식별 포스터, 1941–1945년경


미국 군은 제2차 세계 대전에서 백인이 아닌 인종이 겨자 가스에 어떻게 반응하는지 확인하기 위해 일본계 미국인, 푸에르토리코인 및 아프리카계 미국인을 대상으로 루이사이트 및 겨자 가스와 같은 화학 무기에 대한 실험을 수행했다.[37] 실험에 참가했던 롤린 에드워드는 "불에 타는 것 같았고, 사람들은 비명을 지르고 소리를 지르며 탈출하려 했어요. 그러다 몇몇 사람들이 기절했죠. 결국 문을 열어 우리를 내보냈고, 사람들은 정말로 상태가 좋지 않았어요."라고 묘사했으며, "손의 피부가 다 벗겨졌어요. 손이 썩어갔죠"라고 말했다.[37]

제2차 세계 대전 이후, 윌리엄 블레로크의 지휘를 받는 남아프리카 군 관계자들이 포트 엘리자베스 해상에서 비축된 겨자 가스를 투기하여 지역 어선원들 사이에서 여러 건의 화상 사고가 발생했다.[38] 미국 정부는 1945년 6월 3일 그레이트 레이크스 해군 기지의 실험실 환경에서 미국 해군 신병을 대상으로 효능을 시험했다.[39]

1943년 12월 2일 바리 공습으로 SS ''존 하비''에 있던 연합군의 겨자 가스 비축량이 파괴되어[40] 83명이 사망하고 628명이 입원했다.[41]

2. 4. 냉전 및 그 이후

제1차 세계 대전 이후, 겨자 가스는 여러 전쟁과 분쟁에서 사용되었다:[33]

  • 1919년 영국이 적군을 상대로 사용[34]
  • 1920년 메소포타미아에서 영국군의 사용 의혹[35]
  • 1921~27년 리프 전쟁 중 모로코 프랑스 보호령에서 스페인이 리프인 저항 세력을 상대로 사용(참고: ''리프 전쟁에서 스페인의 화학 무기 사용'')[33][36]
  • 1930년 이탈리아 왕국이 리비아 이탈리아 식민지에서 사용[33]
  • 소비에트 연방이 1934년 중화민국의 신장에서 신장 침공 중 제36사단 (국민혁명군)을 상대로, 1936~37년 신장 전쟁 (1937)에서도 사용[34][36]
  • 이탈리아가 에티오피아 제국을 상대로 1935-1936년에 사용[33]
  • 일본 제국이 중국을 상대로 1937–1945년에 사용[34]
  • 제2차 세계 대전에서 미군은 일본계 미국인, 푸에르토리코인, 아프리카계 미국인을 대상으로 루이사이트 및 겨자 가스 실험을 수행[37]
  • 제2차 세계 대전 이후, 윌리엄 블레로크 지휘하의 남아프리카 군 관계자들이 포트 엘리자베스 해상에서 겨자 가스 투기[38]
  • 1945년 6월 3일 미국 정부는 그레이트 레이크스 해군 기지에서 해군 신병 대상 효능 시험[39]
  • 1943년 12월 2일 바리 공습으로 SS ''존 하비''의 겨자 가스 비축량 파괴[40] (83명 사망, 628명 입원)[41]
  • 1963~1967년 이집트가 북예멘을 상대로 사용[33]
  • 1988년 이라크가 할라브자 화학 공격에서 쿠르드족의 할라브자 마을을 상대로 사용[34][42]
  • 1983~1988년 이라크가 이란인들을 상대로 사용[43]
  • 1995년과 1997년 내전에서 수단이 반군을 상대로 사용했을 가능성[33]
  • 이라크 전쟁에서, 버려진 겨자 가스 포탄 비축량이 야외에서 파괴,[44] 노변 폭탄에 사용[45]
  • 2015년 8월 ISIS가 이라크에서 쿠르드족 군대를 상대로 사용[46]
  • 2015년 마레 마을에서 또 다른 반군을 상대로 ISIS가 사용[47]
  • 2016년 데르에조르 전투 중 ISIS가 시리아군을 상대로 사용[48]


전쟁 중 겨자 가스를 포함한 유독 가스 또는 기타 화학 물질의 사용은 화학전으로 알려져 있으며, 1925년 제네바 의정서와 1993년 화학 무기 금지 협약에 의해 금지되었다.

2012년 9월, 미국 관리는 ISIS가 시리아와 이라크에서 겨자 가스를 제조 및 사용하고 있다고 발표[49][50]

미국에서는 미국 육군 화학 물질 관리국이 겨자 가스 및 기타 화학 무기 저장 및 소각을 수행[54], 켄터키주 리치먼드와 콜로라도주 푸에블로 인근에서 폐기 프로젝트 진행.

새로운 감지 기술은 휴대 가능하며, 유해 폐기물 및 산화된 제품 소량 감지. 면역크로마토그래피 분석법은 실험실 검사 필요성을 없애고 유황 머스터드 투기 현장으로부터 민간인 보호.[55]

1946년, 캐나다 온타리오주 콘월 Stormont Chemicals 생산 시설 저장 머스터드 가스 드럼 10,000개(2,800톤) 해상 매장.[56]

제1차 세계 대전 이후 웨일스 플린트셔 Rhydymwyn 근처 M. S. Factory, Valley 저장 영국 머스터드 가스 1958년 파괴.[57]

제2차 세계 대전 이후 독일 발견 머스터드 가스 대부분 발트해에 투기. 1966년부터 2002년까지 어부들은 보른홀름 지역에서 약 700개 화학 무기 발견(대부분 머스터드 가스 포함).

1972년, 미국 의회는 화학 무기 해양 폐기 금지. 미국 육군은 이미 29,000톤 신경 및 머스터드 가스 미국 앞바다 투기. 1998년 보고서에 따르면, 최소 26개 화학 무기 투기장 조성.[58]

1997년 6월, 인도는 약 947101.14kg 머스터드 가스 화학 무기 비축량 선언.[59][60] 2009년 5월, 인도는 유엔에 화학 무기 비축량 파괴 통보.[61][62]

화학 무기 금지 협약에 의해 머스터드 가스 생산 또는 비축 금지. 1997년 협약 발효 당시 17,440톤 비축, 2015년 12월 현재 86% 파괴.[63]

메릴랜드주 애버딘 시험장 에지우드 구역에 미국 머스터드 가스 비축량 상당 부분 저장. 1,621톤 보관, 2005년 2월 마지막 부분 중화.

2008년, 호주 시드니 서쪽 마랑가루 육군 기지 발굴 작업 중 빈 공중 폭탄 다수 발견(머스터드 가스 포함).[66][67] 2009년, 퀸즐랜드주 친칠라 인근 광산 조사에서 "머스터드 H" 포함 105mm 곡사포 포탄 144개 발견.[67][68]

2014년, 플랜더스 파스샹달과 무어슬레데 근처에서 폭탄 200개 발견(대부분 머스터드 가스).[69]

워싱턴 D.C. 한 지역에서 대량 화학 무기 발견, 2021년 정리 작업 완료.[70]

2002년, 샌프란시스코 프레시디오 고고학자 머스터드 가스 노출.[71]

2010년, 뉴욕주 롱아일랜드 남쪽 대서양에서 조개잡이 배 낡은 포탄 인양, 어부들 물집, 호흡기 자극.[72]

구 일본 육군은 "키이제(きい剤)"라는 명칭으로 머스타드-루이사이트를 보유, 주로 중일 전쟁에서 사용.

이란-이라크 전쟁 당시, 이라크군은 이란군 및 자국 쿠르드족에게 머스타드 가스, 사린, 타분 사용(이설 있음). 쿠르드족 대상 공격은 "할라브자 사건"으로 불림.

3. 합성

머스타드 가스는 주로 티오디글리콜을 염소화하여 제조된다. 이황화황과 에틸렌의 반응으로도 생성된다.[25] 반응식은 다음과 같다.

:SCl2 + 2 C2H4 → (Cl-CH2CH2)2S

1822년경 세자르 망쉬에트 데프레가 최초로 개발했을 가능성이 있다.[25] 1860년, 프레데릭 거스리가 머스타드 가스 화합물을 합성하고 특성을 규명했으며, 특히 자극성이 있다는 것을 언급했다.[26] 같은 해 알베르트 니만도 이 반응을 반복하여 물집 형성 특성을 기록했다.

1886년 빅토르 마이어는 2-클로로에탄올을 수용액 황화칼륨과 결합시킨 다음, 생성된 티오디글리콜을 삼염화인으로 처리하여 고수율 합성에 성공했다. 반응식은 다음과 같다.

:3 (HO-CH2CH2)2S + 2 PCl3 → 3 (Cl-CH2CH2)2S + 2 P(OH)3

1913년 한스 태처 클라크는 에밀 피셔와 함께 연구하면서 마이어의 제법에서 삼염화인을 염산으로 대체했다.[27] 반응식은 다음과 같다.

:(HO-CH2CH2)2S + 2 HCl → (Cl-CH2CH2)2S + 2 H2O

제1차 세계 대전 중 독일 제국은 2-클로로에탄올을 쉽게 구할 수 있었기 때문에 마이어-클라크 방법을 사용했다.

4. 종류 및 제형

역사적으로 다양한 종류와 혼합물의 머스타드 가스가 사용되었다.


  • '''H''' – '''HS'''("Hun Stuff") 또는 ''Levinstein mustard''라고도 알려져 있다. 제조를 위한 "빠르지만 조잡한" Levinstein Process의 발명가 이름을 따서 명명되었다.[21][22] 증류되지 않은 머스타드 가스는 20–30%의 불순물을 함유하고 있어 HD만큼 잘 저장되지 않는다. 분해되면서 증기압이 증가하여 탄약이 갈라져 대기 중으로 유출될 가능성이 높아진다.[23]
  • '''HD''' – 영국군에서는 코드명 '''Pyro''', 미국에서는 '''Distilled Mustard'''로 불렸다.[1] 증류된 머스타드로 95% 이상의 순도를 가진다. "머스타드 가스"라는 용어는 일반적으로 이 종류의 머스타드를 지칭한다.
  • '''HT''' – 영국군에서는 코드명 '''Runcol''', 미국에서는 '''Mustard T- mixture'''로 불렸다.[1] 60% HD 머스타드와 40% O-머스타드의 혼합물로, 어는점과 휘발성이 낮고, 수포 작용 특성이 유사하다.
  • '''HL''' – 증류된 머스타드(HD)와 루이사이트(L)의 혼합물로, 순수한 물질에 비해 어는점이 낮아 겨울철 사용을 위해 원래 고안되었다. HL의 루이사이트 성분은 부동액 형태로 사용되었다.[24]
  • '''HQ''' – 증류된 머스타드(HD)와 세스퀴머스타드(Q)의 혼합물이다.
  • '''옐로우 크로스''' – 황 머스타드와 때로는 비소 화합물 작용제, 용매 및 기타 첨가제를 함유하는 여러 혼합물 중 하나이다.


화학 물질코드일반적인 명칭구조
비스(2-클로로에틸) 설파이드H, HD겨자 가스
1,2-비스(2-클로로에틸설파닐) 에탄Q세스퀴머스타드
2-클로로에틸 에틸 설파이드반 겨자 가스
비스(2-(2-클로로에틸설파닐)에틸) 에터TO-머스타드
2-클로로에틸 클로로메틸 설파이드
비스(2-클로로에틸설파닐) 메탄HK
1,3-비스(2-클로로에틸설파닐) 프로판
1,4-비스(2-클로로에틸설파닐) 부탄
1,5-비스(2-클로로에틸설파닐) 펜탄
비스((2-클로로에틸설파닐)메틸) 에터


5. 인체에 대한 작용 및 독성

머스터드 황은 피해자에게 강력한 수포 형성제 효과를 나타낸다. 또한 발암 물질이자 변이원인 알킬화제이다.[3] 친유성이 높아 신체 내 흡수가 가속화된다.[2] 머스터드 제제는 즉각적인 증상을 유발하지 않는 경우가 많아 오염된 부위가 정상적으로 보일 수 있다.[4] 노출 후 24시간 이내에 심한 가려움증과 피부 자극을 경험하며, 치료하지 않으면 약제가 피부에 접촉한 부위에 고름이 찬 물집이 생길 수 있다.[4] 이는 화학 화상으로 인해 심각한 쇠약을 초래한다.[3][4]

제1차 세계 대전 중 머스터드 가스에 의한 중간 정도의 화상을 입은 병사. 목, 겨드랑이 및 손에 특징적인 물집이 나타난다.


눈에 노출된 경우, 결막염으로 시작하여 눈이 아파지며, 이후 눈꺼풀이 부어 일시적인 실명을 유발한다. 심한 경우 각막 궤양, 전방 혼탁, 신생혈관 형성이 발생할 수 있으며,[9][10][11][12] 각막 이식이 치료법으로 사용되기도 한다.[13] 축동이 발생할 수도 있다.[14] 고농도로 흡입하면 호흡기 내 출혈과 물집을 유발하여 점막을 손상시키고 폐부종을 유발한다.[4] 오염 정도에 따라 1도 화상에서 2도 화상, 심하면 3도 화상까지 나타날 수 있다. 피부와 접촉한 황 머스터드의 약 80%는 증발하고, 10%는 피부에 남아 있으며, 10%는 흡수되어 혈액에서 순환한다.[3]

머스터드 가스 노출로 인한 발암 및 변이원 효과는 이후 생애에서 암 발생 위험을 증가시킨다.[3] 장기적인 눈 합병증으로는 작열감, 눈물, 가려움증, 광선 공포증, 노안, 통증 및 이물감 등이 있다.[4][16][17]

5. 1. 독성 메커니즘

머스터드 가스가 설포늄 이온(2-클로로에틸티이란늄)으로 전환되어 아미노기를 알킬화


머스터드 가스는 내부 친핵성 치환 반응을 통해 염화물 이온을 쉽게 제거하여 고리형 설포늄 이온을 형성한다. 이 매우 반응성이 높은 중간체는 DNA 가닥의 뉴클레오타이드를 영구적으로 알킬화하는 경향이 있으며, 이는 세포 분열을 방해하여 프로그래밍된 세포 죽음을 유발할 수 있다.[20] 또는, 세포 죽음이 즉시 일어나지 않으면 손상된 DNA가 암 발생으로 이어질 수 있다.[2] 산화 스트레스는 머스터드 가스 독성에 관련된 또 다른 병리학적 요인이다.

넓은 의미에서, X가 모든 이탈기이고 B가 루이스 염기인 BC2H4X 구조 요소를 가진 화합물은 "머스터드"로 알려져 있다. 이러한 화합물은 좋은 알킬화제인 고리형 "온늄" 이온 (설포늄, 암모늄 등)을 형성할 수 있다. 다른 화합물로는 비스(2-할로에틸)에테르 (산소 머스터드), (2-할로에틸)아민 (질소 머스터드) 및 에틸렌 다리 (−C2H4−)로 연결된 두 개의 α-클로로에틸 티오에테르기 (ClC2H4S−)를 가진 세스퀴머스터드가 있다. 이러한 화합물은 DNA를 알킬화하는 유사한 능력을 가지고 있지만, 물리적 특성은 다양하다.

머스터드 가스는 인체를 구성하는 단백질과 DNA에 강하게 작용하여, 단백질과 DNA의 질소와 반응(알킬화 반응)해 그 구조를 변성시키거나 DNA의 알킬화로 유전자를 손상시켜 독성을 발휘한다. 이 때문에 피부나 점막 등을 침범하는 외에 세포 분열을 저해하고, 발암과 관련된 유전자를 손상시키면 암을 발병할 우려가 있어 발암성을 가진다. 또한 항암제와 동일한 작용 기전이므로, 조혈 기관이나 장 점막에도 영향이 나타나기 쉽다.

인체에 미치는 영향은 매우 오래 지속된다. 이란-이라크 전쟁에서 머스터드 가스 피해를 입은 민간인은 30년 이상이 지난 후에도 후유증으로 고통받고 있다.[81]

5. 2. 건강에 미치는 영향

머스터드 가스는 피해자에게 강력한 수포 형성제 효과를 나타낸다. 또한 발암 물질이자 변이원인 알킬화제이며,[3] 친유성이 높아 신체 내 흡수가 가속화된다.[2] 머스터드 제제는 종종 즉각적인 증상을 유발하지 않기 때문에 오염된 부위가 정상적으로 보일 수 있다.[4] 노출 후 24시간 이내에 피해자는 심한 가려움증과 피부 자극을 경험하며, 치료하지 않으면 약제가 피부에 접촉한 부위에 고름이 찬 물집이 생길 수 있다.[4] 이는 화학 화상으로 인해 심각한 쇠약을 초래한다.[3][4]

눈에 노출된 경우, 결막염으로 시작하여 눈이 아파지며, 이후 눈꺼풀이 부어 일시적인 실명을 유발한다. 머스터드 가스 증기에 심하게 노출되면 각막 궤양, 전방 혼탁, 신생혈관 형성이 발생할 수 있다.[9][10][11][12] 이러한 심각하고 드문 경우에 각막 이식이 치료법으로 사용되어 왔다.[13] 평소보다 동공이 수축하는 축동도 발생할 수 있으며, 이는 머스터드의 콜린성 작용의 결과일 수 있다.[14] 고농도로 흡입하면 머스터드 제제는 호흡기 내 출혈과 물집을 유발하여 점막을 손상시키고 폐부종을 유발한다.[4] 오염 수준에 따라 머스터드 제제 화상은 1도 화상에서 2도 화상까지 다양하게 나타날 수 있으며, 3도 화상처럼 심각하고 흉측하며 위험할 수도 있다. 피부와 접촉한 황 머스터드의 약 80%는 증발하고, 10%는 피부에 남아 있으며, 10%는 흡수되어 혈액에서 순환한다.[3]

머스터드 가스 노출로 인한 발암 및 변이원 효과는 이후 생애에서 암 발생 위험을 증가시킨다.[3] 화학 무기에 대한 전시 노출 25년 후 환자를 대상으로 한 연구에서 c-DNA 마이크로어레이 프로파일링은 머스터드 가스 피해자의 폐와 기도에서 122개의 유전자가 유의하게 변이되었음을 나타냈다. 이러한 유전자는 모두 머스터드 가스 노출에 의해 일반적으로 영향을 받는 기능, 즉 세포 자멸사, 염증 및 스트레스 반응과 관련이 있다.[15] 장기적인 눈 합병증으로는 작열감, 눈물, 가려움증, 광선 공포증, 노안, 통증 및 이물감 등이 있다.[4][16][17]

머스터드 가스는 인체를 구성하는 단백질과 DNA에 강하게 작용하며, 단백질과 DNA의 질소와 반응하여 (알킬화 반응) 그 구조를 변성시키거나 DNA의 알킬화로 유전자를 손상시킴으로써 독성을 발휘한다. 이 때문에 피부나 점막 등을 침범하는 외에 세포 분열의 저해를 일으키며, 발암과 관련된 유전자를 손상시키면 암을 발병할 우려가 있어 발암성을 가진다. 또한 항암제와 동일한 작용 기전이므로, 조혈 기관이나 장 점막에도 영향이 나타나기 쉽다.

인체에 미치는 영향은 매우 오래 지속된다. 이란-이라크 전쟁에서 머스터드 가스 피해를 입은 민간인은 30년 이상이 지난 후에도 후유증으로 고통받고 있다.[81]

5. 3. 치료

머스터드 황은 피해자에게 강력한 수포 형성제 효과를 나타내며, 발암 물질이자 변이원인 알킬화제이다.[3] 높은 친유성으로 인해 신체 내 흡수가 가속화된다.[2] 머스터드 제제는 종종 즉각적인 증상을 유발하지 않기 때문에, 오염된 부위가 정상적으로 보일 수 있다.[4] 노출 후 24시간 이내에 심한 가려움증과 피부 자극을 경험하며, 치료하지 않으면 고름이 찬 물집이 생길 수 있다.[4] 이는 화학 화상으로 인해 심각한 쇠약을 초래한다.[3][4]

피해자의 눈에 노출된 경우, 결막염으로 시작하여 눈이 아파지며, 이후 눈꺼풀이 부어 일시적인 실명을 유발한다. 심한 경우 각막 궤양, 전방 혼탁, 신생혈관 형성이 발생할 수 있으며,[9][10][11][12] 각막 이식이 치료법으로 사용되기도 한다.[13] 축동이 발생할 수도 있다.[14] 고농도로 흡입하면 호흡기 내 출혈과 물집을 유발하여 점막을 손상시키고 폐부종을 유발한다.[4] 오염 수준에 따라 1도 화상에서 2도 화상, 심하면 3도 화상까지 나타날 수 있다. 피부와 접촉한 황 머스터드의 약 80%는 증발하고, 10%는 피부에 남아 있으며, 10%는 흡수되어 혈액에서 순환한다.[3]

머스터드 가스 노출로 인한 발암 및 변이원 효과는 이후 생애에서 암 발생 위험을 증가시킨다.[3] 장기적인 눈 합병증으로는 작열감, 눈물, 가려움증, 광선 공포증, 노안, 통증 및 이물감 등이 있다.[4][16][17]

수포 형성제 화상으로 인한 팔의 전형적인 물집 모습


세척-닦기-세척 순서로 액체 비누와 물 또는 흡수성 분말로 피부의 머스타드 가스를 제거한다.[4] 눈은 생리 식염수 또는 깨끗한 물로 철저히 헹구어야 한다. 국소 진통제를 사용하여 제독 중 피부 통증을 완화한다.[4]

머스터드 가스의 수포 효과는 "DS2" (2% 수산화 나트륨, 70% 디에틸렌트리아민, 28% 2-메톡시에탄올)과 같은 제독 용액으로 중화할 수 있다. 피부 병변의 경우, 칼라민 로션, 스테로이드 및 경구 항히스타민제와 같은 국소 치료제가 가려움증을 완화하는 데 사용된다.[4] 더 큰 수포는 생리 식염수 또는 비눗물로 반복적으로 세척한 다음 항생제와 바셀린 거즈로 치료한다.[4]

머스터드 가스 화상은 빨리 치유되지 않으며, ''황색포도상구균'' 및 ''녹농균''과 같은 병원체에 의한 패혈증의 위험이 있다. 높은 수준의 머스타드 가스 노출은 괴사와 세포자멸사 모두의 높은 발생률을 유도할 수 있다. 시험관 내 시험에서 낮은 농도의 머스타드 가스에서 세포자멸사가 노출의 주요 결과인 경우, 50 mM 아세틸시스테인(NAC)으로 전처리하면 세포자멸사율을 감소시킬 수 있었다. NAC는 머스타드 가스에 의한 액틴 필라멘트의 재구성을 보호한다.[18]

제1차 세계 대전 중 머스터드 가스 화상을 입은 군인을 치료한 영국 간호사는 다음과 같이 말했다.[19]

6. 항암제 개발

1919년 이른 시기부터 머스터드 가스가 조혈 억제제라는 사실이 알려졌다.[51] 제1차 세계 대전 중 머스터드 가스로 사망한 군인 75명을 대상으로 실시한 부검 결과, 펜실베이니아 대학교 연구진은 백혈구 수치가 감소했음을 보고했다.[41] 이는 미국 과학 연구 개발국(OSRD)이 예일 대학교의 생물학 및 화학과에 제2차 세계 대전 중 화학전 사용에 대한 연구를 지원하도록 이끌었다.[41][52]

이러한 노력의 일환으로, 연구진은 나이트로젠 머스타드를 호지킨 림프종 및 다른 유형의 림프종과 백혈병 치료제로 연구했으며, 1942년 12월에 첫 번째 인간 환자에게 이 화합물을 시험했다. 이 연구 결과는 1946년에 기밀 해제될 때까지 출판되지 않았다.[52] 이와 병행하여, 1943년 12월 바리 공습 이후, 미 육군 의사들은 환자들의 백혈구 수가 감소했음을 주목했다. 제2차 세계 대전이 끝난 지 몇 년 후, 바리 사건과 예일 대학교 연구진의 나이트로젠 머스타드 연구가 결합되었고, 이로 인해 다른 유사한 화학 화합물을 찾는 연구가 시작되었다. 이전 연구에서 사용된 HN2라는 나이트로젠 머스타드는 최초의 암 화학요법 약물인 클로르메틴(메클로레타민, 머스틴이라고도 함)이 되었다. 클로르메틴 및 기타 머스타드 가스 분자는 오늘날에도 화학 요법제로 사용되고 있지만, 시스플라틴과 카보플라틴과 같은 더 안전한 화학 요법 약물로 대부분 대체되었다.[53]

7. 기타

플랫우즈 몬스터 목격자의 증상이 머스터드 가스에 노출되었을 때의 증상과 유사하다는 주장이 있다[1].

참조

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