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이황화 탄소

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목차

1. 개요

이황화 탄소는 화학식 CS₂를 갖는 무색의 가연성 액체로, 다양한 유기 화합물의 용매로 사용되며 비스코스 레이온, 셀로판, 사염화 탄소 등의 제조에 활용된다. 1796년 처음 제조되었으며, 19세기 후반부터 가황 고무 생산에 사용되면서 고농도 노출로 인한 정신 질환 문제가 발생했다. 이황화 탄소는 인화성이 매우 높고 독성이 강하여 취급에 주의가 필요하며, 급성 및 만성 중독을 유발할 수 있다. 주요 용도로는 비스코스 레이온 및 셀로판 필름 제조, 사염화 탄소 합성이 있으며, 살충제, 용매, 분석 시약 등으로도 사용된다.

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이황화 탄소 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
탄소 이황화물 2D 구조
탄소 이황화물
탄소 이황화물 3D 구조
탄소 이황화물
IUPAC 명칭메탄다이티온
다른 이름탄소 이황화물
다이티오탄산 무수물
화학식CS2
몰 질량76.139 g/mol
외형무색 액체 (불순물 포함 시 연한 노란색)
냄새순수: 클로로폼과 유사
상업용: 썩은 무와 유사
물리적 성질
밀도1.539 g/cm3 (-186 °C)
1.2927 g/cm3 (0 °C)
1.266 g/cm3 (25 °C)
녹는점-111.61 °C
끓는점46.24 °C
용해도2.58 g/L (0 °C)
2.39 g/L (10 °C)
2.17 g/L (20 °C)
0.14 g/L (50 °C)
굴절률1.627
점성0.436 cP (0 °C)
0.363 cP (20 °C)
용해성 (다른 용매)알코올, 에터, 벤젠, 기름, CHCl3, CCl4에 용해됨
용해도 (포름산)4.66 g/100 g
용해도 (다이메틸 설폭사이드)45 g/100 g (20.3 °C)
증기압48.1 kPa (25 °C)
82.4 kPa (40 °C)
자기 감수율-42.2·10−6 cm3/mol
구조
분자 모양선형
쌍극자 모멘트0 D (20 °C)
열화학
표준 생성 엔탈피88.7 kJ/mol
표준 자유 에너지64.4 kJ/mol
엔트로피151 J/(mol·K)
열용량75.73 J/(mol·K)
표준 연소 엔탈피1687.2 kJ/mol
위험성
GHS 그림 문자[[파일:GHS02.svg|30px]] [[파일:GHS07.svg|30px]] [[파일:GHS08.svg|30px]]
GHS 신호어위험
H 문구H225: 매우 인화성 액체 및 증기
P 문구P202: 모든 안전 예방 조치를 읽고 이해할 때까지 취급하지 마시오.
NFPA 704건강: 3
화재: 4
반응성: 0
인화점-43 °C
자연 발화점102 °C
폭발 한계1.3–50%
LD503188 mg/kg (쥐, 경구)
눈 자극성자극성
피부 자극성자극성
흡입 위험자극성; 신경 독성
PELTWA 20 ppm C 30 ppm 100 ppm (30분 최대 피크)
RELTWA 1 ppm (3 mg/m3) ST 10 ppm (30 mg/m3) [피부]
IDLH500 ppm
LC501670 ppm 이상 (쥐, 1시간)
15500 ppm (쥐, 1시간)
3000 ppm (쥐, 4시간)
3500 ppm (쥐, 4시간)
7911 ppm (쥐, 2시간)
3165 ppm (생쥐, 2시간)
LCLo4000 ppm (인간, 30분)
관련 화합물
관련 화합물이산화 탄소
황화 카르보닐
이셀렌화 탄소
식별 정보
CAS 등록번호75-15-0
ChEBI23012
ChemSpider6108
KEGGC19033
PubChem CID6348
EINECS 번호200-843-6
RTECS 번호FF6650000
UN 번호1131
UNIIS54S8B99E8

2. 역사

1796년, 독일 화학자 빌헬름 아우구스트 람파디우스가 습한 숯과 황철석을 가열하여 이황화탄소를 처음으로 제조하였고, 1813년에는 스웨덴 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스와 스위스계 영국 화학자 알렉산더 마르세 연구팀이 이황화탄소의 조성을 밝혀냈다.[10][11][12]

소량의 이황화탄소는 화산 폭발과 습지에서 방출된다. 과거에는 800~1000 °C에서 탄소(또는 코크스)와 황을 결합하여 제조되었으나,[13] 현재는 실리카겔 또는 알루미나 촉매 존재 하에 600 °C에서 천연가스와 황을 반응시켜 제조한다.[9]

이황화탄소의 세계 생산량/소비량은 약 100만 톤이며, 중국 (49%)과 인도 (13%)가 주로 레이온 섬유 생산에 사용한다.[14] 2007년 미국의 생산량은 56,000톤이었다.[15]

2. 1. 발견

1796년, 독일 화학자 빌헬름 아우구스트 람파디우스(1772~1842)는 습한 숯과 황철석을 가열하여 이황화탄소를 처음으로 제조하였다. 그는 이를 "액체 황"(flüssig Schwefelde)이라고 불렀다.[10] 이황화탄소의 조성은 1813년 스웨덴 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스(1779~1848)와 스위스계 영국 화학자 알렉산더 마르세(1770~1822) 연구팀에 의해 밝혀졌다.[11] 그들의 분석 결과는 CS₂의 실험식과 일치하였다.[12]

2. 2. 산업적 이용과 문제점

19세기 후반부터 이황화탄소는 가황 고무 생산에 널리 사용되기 시작했다.[38] 고농도 노출로 인한 정신병은 6개월 만에 보고될 정도로 빠르게 나타났다.[27] 토머스 올리버 경은 노동자들이 뛰어내려 죽지 않도록 창문에 막대기를 설치한 고무 공장에 대한 이야기를 언급하기도 했다.[38]

이황화탄소는 비스코스 레이온과 셀로판 필름 제조에 주로 사용되며, 사염화탄소 합성의 중요한 중간체 역할을 한다.[36] 또한, 거품 뜨기에 사용되는 크산토겐산염 등 유기황 화합물과 의약품 및 고무 화학에 사용되는 디티오카르바메이트 합성에도 사용된다.

이황화탄소는 급성 및 만성 중독을 일으킬 수 있으며, 다양한 증상을 동반한다.[26] 500~3000 mg/m3의 농도에서는 급성 및 아급성 중독을 유발하며, 주로 신경계 및 정신과적 증상인 황화탄소 뇌병증(encephalopathia sulfocarbonica)이 나타난다. 관련 증상은 다음과 같다.[27][28]

  • 급성 정신병(조증 섬망, 환각)
  • 편집증적 사고
  • 식욕부진
  • 위장 및 성기능 장애
  • 다발성 신경염
  • 근병증
  • 기분 변화(과민성 및 분노 포함)


더 낮은 농도에서도 다음과 같은 증상이 관찰되었다.[27][28]

  • 신경계 문제(뇌병증, 정신운동 및 심리적 장애, 다발성 신경염, 신경 전도 이상)
  • 청력 손실
  • 시각 문제(눈 따가움, 비정상적인 광 반응, 안압 증가)
  • 심장 문제(심장 질환 사망률 증가, 협심증, 고혈압)
  • 생식 문제(유산 증가, 정자 무력증 또는 기형 정자증)
  • 면역 반응 감소


직업적 노출은 특히 뇌졸중을 포함한 심혈관 질환과도 관련이 있다.[29]

2000년 세계보건기구(WHO)는 100 μg/m3 미만의 수준에서는 건강상의 위해가 발생할 가능성이 낮다고 판단했다. 이황화탄소는 200 μg/m3 이상의 수준에서 냄새를 맡을 수 있으며, WHO는 20 μg/m3 미만의 감각 지침을 권장했다. 30 mg/m3 이상의 농도에서 건강에 해로운 것으로 알려져 있으며, 중추 신경계 기능의 변화는 20~25 mg/m3의 농도에서 관찰되었다. 10~15년간 노출 시 10 mg/m3에서도 건강에 해로운 영향이 있다는 보고가 있지만, 과거 노출 수준에 대한 데이터 부족으로 인해 불확실하다.[27]

1930년대 후반 미국에서 레이온 노동자에 대한 대규모 역학 연구 결과, 노동자의 30%에서 심각한 영향이 발견되었다. 1960년대에는 심장마비와 뇌졸중 위험 증가에 대한 데이터가 나왔다. 주요 레이온 제조업체인 코르토즈(Courtaulds)는 영국에서 이 데이터의 발표를 막기 위해 노력했다.[32] 1955년~1965년에 표본 조사한 레이온 공장의 평균 농도는 약 250 mg/m3에서 1980년대에는 약 20~30 mg/m3로 감소했다.[27] 이후 레이온 생산은 중국, 인도네시아, 인도 등 개발도상국으로 대거 이전되었다.[33][32]

3. 성질

이황화 탄소는 상온에서 굴절률이 큰 무색 액체이다. 녹는점은 -111°C, 끓는점은 46.3°C이다. 비열은 1.24cal, 기화열은 8381cal이며, 22°C 물에 대한 용해도는 0.173ml/100ml이다. 무극성 분자로, 탄화수소, 에탄올, 에테르, 벤젠, 사염화 탄소 등 여러 유기 용매에 잘 녹는다. 황, 인, 아이오딘, 브로민과 여러 유기 화합물의 좋은 용매로 작용한다.[16] 옥탄올/물 분배계수는 1.94이다.

인화점은 상압에서 -30°C로 매우 낮아 인화성이 매우 높다. 발화 범위는 공기 중 부피 %로 1.91~50.0%이다. 독성이 매우 강하다.[18]

이황화 탄소의 대표적인 반응은 다음과 같다.


  • 2 CS2·H2O 형태의 수화물을 만든다. 이 수화물은 -3°C에서 분해된다.
  • 이차 아민과 반응하여 다이티오카르밤산염을 만든다.
  • 예: (C2H5)2NH + CS2 + NaOH → (C2H5)2NCSSNa
  • 금속 황화물과 반응하여 트라이티오탄산염을, 이황화물과 반응시켜 테트라티오탄산염을 얻을 수 있다.
  • 예: CS2 + CaS → CaCS3
  • 예: CS2 + Na2S2 → Na2CS4
  • CS₂의 연소는 다음과 같은 이상적인 화학량론에 따라 이산화황을 생성한다.

::CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂

  • 아민은 디티오카르바메이트를 생성한다.[18]

::2R2NH + CS2 → [R2NH2+][R2NCS2−]

  • 크산테이트는 알콕사이드로부터 유사하게 생성된다.[18]

::RONa + CS2 → [Na+][ROCS2−]

  • 황화나트륨으로 처리하면, 이황화탄소는 트리티오카르보네이트를 생성한다.[18]

::Na2S + CS2 → [Na+]2[CS32−]

  • 이황화탄소는 쉽게 가수분해되지 않지만, 효소 이황화탄소 수화효소에 의해 촉매 작용을 받는다.
  • 등전자성인 이산화탄소와 비교하여, CS2는 더 약한 친전자체이다. 그러나, 친핵체와 CO2의 반응은 가역적이며 생성물은 매우 강한 친핵체를 사용할 때만 분리되는 반면, CS2와의 반응은 열역학적으로 더 유리하여 반응성이 낮은 친핵체를 사용하여 생성물을 형성할 수 있다.[19]
  • 산소(O)와 황(S)이 같은 족이므로 이산화탄소(CO2)와 등전자적인 분자이지만, 이황화탄소는 매우 가연성이 높다. 또한 친핵제와 반응하기 쉽고, 쉽게 환원되기 쉽다. 이러한 반응성의 차이는 황의 경우 원자핵의 π전자 공여능이 산소보다 낮아 탄소 원자가 친전자성을 나타내기 때문으로 생각된다.
  • 이황화탄소는 연소하면 이산화황과 이산화탄소를 발생시킨다.

: CS2 + 3O2 -> 2SO2 + CO2

  • 이황화탄소의 염소화는 사염화탄소를 합성하는 데 사용된다.

:CS2\ + 3Cl2 -> CCl4\ + S2Cl2

3. 1. 물리적 성질

상온에서 굴절률이 큰 무색의 액체 상태로 존재한다. 녹는점은 -111°C, 끓는점은 46.3°C이다. 비열은 1.24cal, 기화열은 8381cal이며, 22°C 물에 대한 용해도는 0.173ml/100ml이다. 무극성 분자이며, 탄화수소, 에탄올, 에테르, 벤젠, 사염화 탄소 등 여러 유기 용매와 잘 섞인다. 황, 인, 아이오딘, 브로민과 여러 유기 화합물의 좋은 용매로 작용한다.[16] 옥탄올/물 분배계수는 1.94이다.

인, 황, 셀레늄, 브로민, 요오드, 지방, 수지, 고무, 아스팔트 등 다양한 무극성 화학물질을 용해시킬 수 있다.[16] 순수한 이황화 탄소는 에테르와 비슷한 향기를 가진 무색 액체이지만, 보관 중 쉽게 분해되어 일반적으로 황화탄소와 같은 악취를 가진 불순물이 포함되어 황색을 띤다.

이산화탄소(CO2)와 등전자적인 분자이지만, 이황화 탄소는 가연성이 매우 높다. 또한 친핵체와 반응하기 쉽고, 쉽게 환원된다. 이러한 반응성의 차이는 황의 원자핵의 π전자 공여능이 산소보다 낮아 탄소 원자가 친전자성을 나타내기 때문이다.

유기 화합물을 잘 용해하며, 양성자 NMR에 검출되지 않으므로, 중 클로로폼에 잘 녹지 않는 시료를 측정하기 위한 용매로 적합하다.[52]

3. 2. 화학적 성질

인화점이 상압에서 -30°C로 매우 낮아 인화성이 매우 높다. 발화 범위는 공기 중에서 부피 %로 1.91~50.0%이다. 독성이 매우 강하다.[18]

이황화 탄소가 관여하는 대표적인 반응은 다음과 같다.

  • 2 CS2·H2O 형태의 수화물을 만든다. 이 수화물은 -3°C에서 분해된다.
  • 이차 아민과 반응하여 다이티오카르밤산염을 만든다.
  • 반응식의 예:

::(C2H5)2NH + CS2 + NaOH → (C2H5)2NCSSNa

  • 금속 황화물과 반응하여 트라이티오탄산염을 얻고, 이황화물과 반응시킬 경우 테트라티오탄산염을 얻을 수 있다.
  • 반응식의 예:

::CS2 + CaS → CaCS3

::CS2 + Na2S2 → Na2CS4

  • CS₂의 연소는 다음과 같은 이상적인 화학량론에 따라 이산화황을 생성한다.

::CS₂ + 3O₂ → CO₂ + 2SO₂

  • 아민은 디티오카르바메이트를 생성한다.[18]

::2R2NH + CS2 → [R2NH2+][R2NCS2−]

  • 크산테이트는 알콕사이드로부터 유사하게 생성된다.[18]

::RONa + CS2 → [Na+][ROCS2−]

  • 이 반응은 셀룰로오스를 재생하는 제조의 기초이며, 비스코스, 레이온, 그리고 셀로판의 주요 성분이다. 크산테이트와 관련된 티옥산테이트(CS2를 나트륨 티올레이트로 처리하여 얻음)는 모두 광물 처리에서 부상제로 사용된다.
  • 황화나트륨으로 처리하면, 이황화탄소는 트리티오카르보네이트를 생성한다.[18]

::Na2S + CS2 → [Na+]2[CS32−]

  • 이황화탄소는 쉽게 가수분해되지 않지만, 효소 이황화탄소 수화효소에 의해 촉매 작용을 받는다.
  • 등전자성인 이산화탄소와 비교하여, CS2는 더 약한 친전자체이다. 그러나, 친핵체와 CO2의 반응은 가역적이며 생성물은 매우 강한 친핵체를 사용할 때만 분리되는 반면, CS2와의 반응은 열역학적으로 더 유리하여 반응성이 낮은 친핵체를 사용하여 생성물을 형성할 수 있다.[19]
  • 산소(O)와 황(S)이 같은 족이므로 이산화탄소(CO2)와 등전자적인 분자이지만, 이황화탄소는 매우 가연성이 높다. 또한 친핵제와 반응하기 쉽고, 쉽게 환원되기 쉽다. 이러한 반응성의 차이는 황의 경우 원자핵의 π전자 공여능이 산소보다 낮아 탄소 원자가 친전자성을 나타내기 때문으로 생각된다.
  • 이황화탄소는 연소하면 이산화황과 이산화탄소를 발생시킨다.

: CS2 + 3O2 -> 2SO2 + CO2

  • 이황화탄소의 염소화는 사염화탄소를 합성하는 데 사용된다.

:CS2\ + 3Cl2 -> CCl4\ + S2Cl2

  • 이 변환은 중간체로 티오포스겐을 거쳐 진행된다.

4. 제조

이황화 탄소는 가열된 탄소에 황 증기를 통과시켜 만들 수 있지만, 안전 문제와 낮은 생산량 때문에 이 방법은 잘 사용되지 않는다. 주로 메테인과 황을 원료로 하여 생산하며, 반응식은 다음과 같다.[9]

: CH4 + 1/8 S8 → CS2 + 2 H2S

이산화규소나 산화알루미늄을 촉매로 사용하면 600°C의 낮은 온도에서 제조할 수 있다.[43] 이황화탄소는 화산 폭발이나 습지에서 소량 방출되기도 한다.[42]

전 세계 이황화탄소 생산량/소비량은 약 100만 톤이며, 중국이 49%, 인도가 13%를 소비한다. 주로 레이온 섬유 생산에 사용된다.[14] 2007년 미국의 생산량은 56,000톤이었다.[15] 일본의 이황화탄소 생산량은 1967년 연간 154,000톤으로 최고치를 기록했으나,[43] 2015년에는 연간 37,000톤으로 감소했다.[48]

4. 1. 과거의 방법

과거에는 가열된 탄소에 황 증기를 통과시켜 이황화 탄소를 제조했다.[13] 반응식은 다음과 같다.

:C + 2S → CS2

이 방법은 안전성 문제와 낮은 생산량으로 인해 현재는 잘 사용되지 않는다.[13]

공업적으로는 목탄, 코크스 등의 고체 탄소원을 이용하여 황 증기와 반응시키는 고상-기상 반응으로 제조되었다. 이 방법에는 주철로 만든 레토르트를 사용하는 “레토르트법”, 내화 벽돌 로에서 전기 가열을 하는 “전기로법”, 미분 흑연을 사용하는 “유동법”이 있다.[44][45] 반응 온도는 약 900°C이다. 저온에서 반응시키면 일황화탄소가 발생한다.

4. 2. 현대적인 방법

현재는 주로 메테인과 황을 원료로 하여 이황화탄소를 생산한다. 반응식은 다음과 같다.[9]

:2 CH4 + S8 → 2 CS2 + 4 H2S

이 반응은 메테인의 연소와 유사하며, 600°C의 저온에서 이산화규소(실리카겔) 또는 산화알루미늄(알루미나) 촉매를 사용하여 진행된다.[43] 부생하는 황화 수소는 클라우스법을 통해 황으로 재회수된다.[43]

일본에서는 메탄가스법(FMC법)을 이용하여 이황화탄소를 제조하기도 한다.[46] 이 제조법은 석유 정제 과정에서 부생하는 황과 메테인가스를 유효하게 활용할 수 있기 때문에 석유화학단지에 병설하여 제조 공장이 만들어지는 경우도 있다.[42]

5. 용도

이황화 탄소는 비스코스 레이온 수지, 셀로판, 사염화 탄소 등 각종 화합물 합성 재료, 살충제, 국소 마취제, 고무 황화 촉진제, 용매, 분석용 시약 등으로 쓰인다.[13] 하지만 이황화 탄소의 큰 가연성과 독성으로 인해 사용이 감소되는 추세이다.

소량의 이황화탄소는 화산 폭발과 습지에서 방출된다. 과거에는 800~1000 °C에서 탄소(또는 코크스)와 황을 결합하여 제조되었다.[13]

:C + 2S → CS2

600 °C만 필요한 저온 반응에서는 실리카겔 또는 알루미나 촉매 존재 하에 천연가스를 탄소원으로 사용한다.[9]

:2 CH4 + S8 → 2 CS2 + 4 H2S

이 반응은 메탄의 연소와 유사하다.

이황화탄소의 세계 생산량/소비량은 약 100만 톤이며, 중국이 49%를 소비하고 인도가 13%를 소비하는데, 대부분 레이온 섬유 생산에 사용된다.[14] 2007년 미국의 생산량은 56000ton이었다.[15]

1896년 ''The American Elevator and Grain Trade'' 잡지의 이황화탄소 살충제 광고

5. 1. 산업 분야

이황화 탄소는 비스코스 레이온 수지, 셀로판, 사염화 탄소 등 다양한 화합물을 합성하는 재료로 사용된다.[13] 살충제, 국소 마취제, 고무 황화 촉진제, 용매, 분석용 시약으로도 쓰인다.[13] 하지만 이황화 탄소의 높은 가연성과 독성 때문에 사용이 줄어드는 추세이다.

이황화 탄소의 주요 산업적 용도는 다음과 같다:

  • 비스코스 레이온과 셀로판 필름 제조: 연간 생산량의 75%를 차지한다.[36]
  • 사염화 탄소 합성의 중요한 중간체[36]
  • 금속을 광석에서 추출하는 거품 뜨기에 사용되는 크산토겐산염 등의 유기황 화합물 합성[36]
  • 의약품 (예: 메탐나트륨) 및 고무 화학에 사용되는 디티오카르바메이트의 전구체[36]
  • 인, 황, 셀레늄, 브롬, 아이오딘, 지질, 수지, 고무 등의 용매[52]


이황화탄소는 유기 화합물을 잘 용해하며, 양성자 NMR에 검출되지 않아 중 클로로폼에 잘 녹지 않는 시료 측정에 적합한 용매이다.

세계 이황화 탄소 생산/소비량은 약 100만 톤이며, 중국이 49%, 인도가 13%를 소비하고, 주로 레이온 섬유 생산에 사용된다.[47] 일본의 이황화탄소 생산량은 1967년 최고치인 연간 154,000톤을 기록한 이후,[43] 2015년에는 연간 37,000톤으로 감소하였다.[48]

5. 2. 기타 용도

이황화 탄소는 밀폐된 창고, 사일로, 곡물 저장고, 철도 화차, 선박 화물칸, 바지선 및 곡물 제분소 등에서 훈증제로 사용될 수 있다.[24] 또한 곡물, 묘목의 훈증을 위한 살충제, 신선한 과일 보존, 곤충 및 선충에 대한 토양 살균제로도 사용된다.[25]

개 짖는 반응에도 사용될 수 있다.

6. 위험성

이황화 탄소는 불이 매우 붙기 쉽고 독성도 매우 강해 취급에 각별한 주의가 필요하다. 다량의 이황화 탄소 증기에 노출될 경우 두통, 어지러움, 구역질, 구토 등을 일으킬 수 있으며 심하면 목숨을 잃을 수도 있다.[24] 이황화탄소는 레이온 제조 공정에서 주로 배출되며,[27] 2008년 기준으로 전 세계 이황화탄소 배출량의 대부분은 레이온 생산에서 비롯되었다.[30] 레이온 1kg 생산 당 약 250g의 이황화탄소가 배출된다.[31]

6. 1. 화재 및 폭발 위험

인화점이 매우 낮고, 발화 범위가 매우 넓다. 저장할 때는 화기가 없는 어두운 곳에 두며, 기밀용기를 사용하여야 한다. 가능한 25°C 이하의 공간에 저장한다. 휘발성이 높고, 매우 인화하기 쉽다(인화점 -30°C, 발화점 90°C).[24]

6. 2. 건강 유해성

이황화 탄소는 매우 강한 독성을 가진 화합물 중 하나이다.[26] 주로 흡입을 통해 몸속으로 흡수되지만, 피부를 통해서도 흡수될 수 있으며 이 경우 역시 중독을 일으킬 수 있다.[24]

다량의 이황화 탄소 증기에 노출될 경우 두통, 어지러움, 구역질, 구토 등을 일으킬 수 있으며 목숨에 지장을 줄 수도 있다. 30분 동안 1150ppm의 이황화 탄소에 노출되면 신체에 심각한 문제가 생길 수 있으며, 3210ppm에서는 목숨이 위험하고, 4815ppm에서는 치명적이다.[24]

급성 중독의 경우 흥분, 불안, 점막 자극, 구역질, 구토, 의식 불명, 경련 등이 일어날 수 있다. 만성 중독의 경우에는 감정 불안, 환청, 떨림, 청력 장애, 시력 장애, 체중 감소 등이 나타날 수 있다.[24]

500~3000 mg/m3의 농도는 급성 및 아급성 중독을 유발하며, 주로 신경계 및 정신과적 증상인 황화탄소 뇌병증(encephalopathia sulfocarbonica)을 포함한다. 급성 정신병(조증 섬망, 환각), 편집증적 사고, 식욕부진, 위장 및 성기능 장애, 다발성 신경염, 근병증, 그리고 기분 변화(과민성 및 분노 포함) 등이 나타날 수 있다.[27]

더 낮은 농도에서는 신경계 문제(뇌병증, 정신운동 및 심리적 장애, 다발성 신경염, 신경 전도 이상), 청력 손실, 시각 문제(눈 따가움, 비정상적인 광 반응, 안압 증가), 심장 문제(심장 질환 사망률 증가, 협심증, 고혈압), 생식 문제(유산 증가, 정자 무력증 또는 기형 정자증), 면역 반응 감소 등이 관찰되었다.[27][28]

이황화탄소에 대한 직업적 노출은 특히 뇌졸중을 포함한 심혈관 질환과 관련이 있다.[29]

2000년 세계보건기구(WHO)는 100 μg/m3 미만의 농도에서는 건강상의 위해가 발생할 가능성이 낮다고 판단하여 지침 수준으로 설정했다. 이황화탄소는 200 μg/m3 이상의 농도에서 냄새를 맡을 수 있으며, WHO는 20 μg/m3 미만의 감각 지침을 권장했다.[27]

1980년대 레이온 제조 공장이었던 원진레이온에서 근로자들이 이황화탄소에 중독된 사건은 이후 노동 환경 운동에 큰 영향을 끼쳤다.[24]

6. 3. 환경 유해성

이황화탄소는 주로 레이온 제조 공정에서 배출된다.[27] 2008년 기준으로 전 세계 이황화탄소 배출량의 대부분은 레이온 생산에서 비롯되었다.[30] 레이온 1kg 생산 당 약 250g의 이황화탄소가 배출된다.[31] 다른 발생원으로는 셀로판, 사염화탄소,[30] 카본블랙, 황 회수 과정 등이 있다. 카본블랙 1kg 생산 당 약 30g, 황 1kg 회수 당 약 0.341g의 이황화탄소가 배출된다.[31] 이황화탄소 생산 과정에서는 황화수소도 배출된다.[31]

일본은 레이온 생산 시 이황화탄소 배출량을 줄였지만, 중국 등 다른 국가에서는 배출량이 규제되지 않는 것으로 추정된다.[31] 일본과 한국의 카본블랙 생산에서는 소각로를 사용하여 배출되는 이황화탄소의 약 99%를 파괴한다.[31] 용매로 사용될 때, 일본의 이황화탄소 배출량은 사용량의 약 40%인 반면, 다른 지역에서는 평균 약 80%이다.[31]

대부분의 레이온 생산에는 이황화탄소가 사용되지만,[32][33] 라이오셀 공정으로 만들어지는 레이온은 다른 용매를 사용하므로 예외이다. 구리암모늄 레이온 역시 이황화탄소를 사용하지 않는다.

일본의 법규에서는 이황화탄소를 다음과 같이 규제하고 있다.

법률명규제 내용
특정화학물질의 환경에의 배출량의 파악등 및 관리의 개선의 촉진에 관한 법률(화관법)제1종 지정화학물질 (1-241)
화학물질의 심사 및 제조등의 규제에 관한 법률(화심법)우선평가화학물질 (1-172)
소방법위험물 제4류 특수인화물
독극물취급법독극물
산업안전보건법위험물 인화성 물질, 명칭 등을 표시해야 하는 유해물, 명칭 등을 통지해야 하는 유해물, 제1종 유기용제
대기오염방지법특정물질
해양오염등 및 해상재해의 방지에 관한 법률(해양오염방지법)유해액체물질 B류
고압가스보안법가연성가스, 독성가스
선박안전법인화성액체류
항공법인화성액체
항만법인화성액체류


7. 한국의 규제 및 관리

한국에서는 이황화탄소를 유해화학물질로 지정하여 엄격하게 관리하고 있다. 산업안전보건법에 따라 이황화탄소의 노출 기준을 설정하고, 작업 환경에서의 안전 관리를 강화하고 있으며, 화학물질관리법에 따라 취급 및 배출을 규제하고 있다.

7. 1. 관련 사건

1980년대 원진레이온 직업병 사건은 대한민국 사회에 큰 충격을 주었으며, 산업 안전 및 노동자 건강권에 대한 인식을 높이는 계기가 되었다.[32] 이 사건을 통해 이황화탄소의 유해성이 널리 알려지게 되었고, 유해 물질 관리 및 산업 재해 예방의 중요성이 강조되었다.

이황화탄소는 레이온 노동자들에게 심각한 건강 문제를 일으켰는데, 1930년대 후반 미국에서 수행된 최초의 대규모 역학 연구에서는 노동자의 30%가 심각한 영향을 받았다는 사실이 밝혀졌다.[32] 1960년대에는 심장마비와 뇌졸중 위험 증가에 대한 데이터도 나왔다.[32]

1955년~1965년에 표본 조사한 레이온 공장의 평균 이황화탄소 농도는 약 250mg/m3이었으나, 1980년대에는 약 20mg/m3~30mg/m3로 감소했다.[27] 그러나 레이온 생산은 중국, 인도네시아, 인도 등 개발도상국으로 이전되었으며,[33][32] 2016년 기준으로 이들 공장의 장애율은 알려지지 않았다.[33][39]

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