트라이클로로에틸렌

3. 제조

오늘날 대부분의 트라이클로로에틸렌은 에틸렌으로부터 생산되지만, 1970년대 초 이전에는 아세틸렌을 이용한 2단계 공정으로 생산되었다. 현대의 에틸렌 기반 생산 방식과 과거의 아세틸렌 기반 생산 방식은 하위 문단에서 자세히 설명한다.

생산 과정에서 흔히 발견되는 불순물로는 메틸 클로로포름, 사염화 탄소, 에틸렌 디클로라이드, 테트라클로로에탄s, 벤젠, 페놀 등이 있지만, 이러한 화합물은 매우 적은 양으로 존재하며 위험은 없다.^[17]

3. 1. 과거의 제조법 (아세틸렌 기반)

3. 2. 현재의 제조법 (에틸렌 기반)

4. 용도

트라이클로로에틸렌은 다양한 유기 화합물에 대한 훌륭한 용매이다. 1920년대에 처음 널리 사용되기 시작했을 때, 주요 용도는 대두, 코코넛, 야자에서 식물성 기름을 추출하는 것이었다. 이 외에도 식품 산업에서 커피의 디카페인, 홉이나 향신료에서 향료를 추출하는 데 사용되었다. 드라이클리닝용 용매로도 사용되었지만, 1950년대에 테트라클로로에틸렌으로 대체되었다.

1970년대 이후 대부분의 국가에서 식품 및 의약품 산업에서의 사용이 금지되었다.

흡입 마취제로는 오랫동안 클로로포름이나 다이에틸 에테르(에테르)를 제치고 제조에 드는 시간 및 비용 측면에서 높은 효율을 나타냈다. 영국의 임페리얼 케미컬 인더스트리즈(ICI)가 선구자가 되어, 클로로포름과 같은 간독성이나, 에테르와 같은 자극성·가연성이 없다는 점에서 그 발전은 혁명으로 칭송받았다. 그럼에도 불구하고, 심근의 아드레날린에 대한 감수성을 증가시켜 부정맥을 유발하는 등, 몇 가지 단점이 있다. 또한, 휘발성이 낮기 때문에 증발시키기 위해서는 주의 깊게 온도를 제어하면서 가열해야 한다. 간 기능 검사 수치의 일시적인 상승이 보인다는 연구 결과로부터, 간독성을 가질 가능성이 있다고 간주하는 생각이 강해졌다. 할로테인과 비슷한 비율로 사망에 이르기도 했다. 탄산나트륨(저유량 재호흡 장치의 폐쇄 회로에서 사용되는 이산화 탄소 흡수제)과 함께 사용하면 위험하며, 쉽게 분해되어 1,2-다이클로로아세틸렌이 된다. 이 화합물은 신경독성을 가지며, 간독성도 의심되지만, 이는 오히려 대사 생성물인 트리클로로아세트산이 원인일 가능성이 높다고 여겨진다. 할로테인은 1956년에 시장에서 융성했지만, 임산부에 대한 진통제로서의 사용이 태아의 사망과 관련되어 1980년대까지 전면 폐지는 이루어지지 않았다. 발암성에 대한 우려도 동시에 일어났다.

트리클로로에틸렌의 활성 대사 물질은 트리클로로에탄올이며, 이는 클로랄 수화물과 동일하다. 따라서 후자의 발암성에 대한 우려가 높아지고, 논의가 진행되고 있다.

4. 1. 용매

4. 2. 세척제

4. 3. 냉매

5. 안전성

트라이클로로에틸렌(TCE)은 금속 탈지제로 널리 사용되었지만, 장기간 금속과 접촉하면 불안정해진다.^[27] 1961년, 안정화 첨가제를 추가하여 이러한 현상을 해결했다.^[27] 초기에는 1,4-다이옥산이 안정제로 사용되었으나, 다우 케미컬사가 특허를 취득하여 에피클로로히드린, 부틸렌옥사이드 등 다른 안정제가 연구되었다.^[28] 메틸 에틸 케톤과 같은 케톤도 안정제로 사용된다.

트라이클로로에틸렌 흡입은 중추 신경계를 억제하여 마취를 유발하는데, 이는 억제성 GABA_A 및 글리신 수용체의 양성 알로스테릭 조절제로 작용하기 때문이다.^[30][31] 낮은 농도에서는 호흡기에 큰 자극이 없지만, 높은 농도에서는 빈호흡을 유발할 수 있다. 1940년대에는 TCE가 탄산가스(CO₂) 흡수 시스템과 반응하여 디클로로아세틸렌을 생성한다는 사실이 밝혀졌다.^[32] CO₂ 흡수 시스템을 이용한 TCE 마취 시 뇌신경 기능 장애가 발생하기도 했다. 간독성 때문에 1960년대에는 할로테인 등 더 강력한 마취제에 밀려났다.^[33]

급성 노출 시 증상은 알코올 중독과 유사하게 두통, 어지럼증, 혼란을 유발하며, 심하면 의식을 잃게 된다.^[34] 만성적인 영향은 직업적 노출 사례를 통해 알려졌으며, 간 및 신장 독성과 관련이 있다.^[34] 고농도 장기간 노출 시 파킨슨병 위험이 높아질 수 있다는 연구 결과도 있다.^[35]

동물 실험에서 만성 노출은 생쥐에게 간암을 유발했지만, 쥐에게서는 발생하지 않았다. 최근 연구들은 노출과 수정률 저하, 정자 수 감소 사이에 연관성이 있음을 보여준다.

최근 분석에서는 약한 변이원성과 최기성이 확인되었으며, 종양 발생을 촉진하는 것으로 알려졌다. 국제 암 연구 기구(IARC)는 2014년 발암성 위험 평가에서 Group1(인간에게 발암성 확인됨)으로 상향 조정했다.^[58]

미국 국립 과학 아카데미는 2006년 7월 27일, 트리클로로에틸렌의 발암 위험 및 기타 건강 위험에 대한 증거가 강화되었다고 발표했다. 신장암, 생식 기능 및 발육 장애, 파킨슨병^[59], 자가면역 질환을 유발할 가능성을 보여주는 데이터가 있다고 보고했다.

트라이클로로에틸렌은 트라이클로로아세트알데히드(클로랄)로 대사되며, 이는 클로랄 수화물로 수화된다.^[36] 클로랄 수화물은 2,2,2-트라이클로로에탄올로 환원되거나 트라이클로로아세트산으로 산화된다. 모노클로로아세트산,^[38] 디클로로아세트산^[37] 및 트라이클로로메탄^[38][39][40] 또한 TCE의 미량 대사 산물로 검출되었다.

비중이 1보다 커서 물보다 밀도가 높은 트라이클로로에틸렌은 환경에 유출되면 녹지 않고 물 아래로 가라앉는다.

1949년 영국에서 TCE의 산업 배출로 인한 우물 오염 사례가 처음 보고되었다.^[41] 미국에서는 식수 공급원의 9%에서 34%가 TCE에 오염되었을 수 있지만, 대부분의 수자원이 최대 오염 물질 수준(MCL)인 5ppb를 준수한다고 보고되었다.^[42]

대기 중 TCE 농도는 산업 및 인구 밀집 지역에서 가장 높고, 시골 및 외딴 지역에서 낮다. 미국 전역의 대기 중 평균 농도는 0.01ppb에서 0.3ppb 사이이다.^[43] 음식에서도 낮은 농도의 TCE가 측정되었다.^[43]

유럽 연합에서 직업 노출 한계 값에 관한 과학 위원회(SCOEL)는 8시간 TWA 10 ppm, STEL (15분) 30 ppm의 노출 제한을 권장한다.^[45]

2023년, 미국 환경 보호국(EPA)은 트리클로로에틸렌이 다양한 용도에서 인간 건강에 위험을 초래한다고 결정했다.^[48] 미네소타주 및 뉴욕주는 연구 및 개발을 제외한 모든 경우에 트리클로에틸렌을 금지했다.^[49][50]

대한민국에서는 산업안전보건법의 제2류 특정 화학 물질(특수 유기 용제 등)로 지정되어 엄격하게 관리되고 있다. 트리클로로에틸렌을 포함한 유기염소 화합물은 자연적으로 거의 분해되지 않고 해양 오염의 원인이 된다.

5. 1. 화학적 불안정성

5. 2. 생리적 영향

5. 3. 대사

5. 4. 노출 및 규제

6. 정화

최근 연구에서는 오염된 토양 및 지하수 내 트라이클로로에틸렌을 과망간산 칼륨을 사용하여 현장에서 정화하는 데 중점을 두고 있다. TCE를 분해하는 능력을 가진 자연 발생 세균이 확인되었다. ''Dehalococcoides'' sp.는 혐기성 조건에서 환원 탈염소화 반응을 통해 트라이클로로에틸렌을 분해한다. 호기성 조건에서는 ''Pseudomonas fluorescens''가 TCE를 공대사할 수 있다. ''Nitrosomonas europaea''는 트라이클로로에틸렌을 포함한 다양한 할로겐화합물을 분해할 수 있다.^[52] 톨루엔 디옥시제네이스는 ''Pseudomonas putida''에 의한 TCE 분해에 관여하는 것으로 보고되었다.^[53] 어떤 경우에는 ''Xanthobacter autotrophicus''가 TCE의 최대 51%를 일산화탄소와 이산화탄소로 전환할 수 있다.^[53]

7. 사회와 문화

산업 폐기물 배출로 인해 지하수 및 식수 오염이 발생하며, 이는 인간의 건강에 심각한 위협이 되고 있다. 미국에서는 이와 관련된 수많은 사건과 소송이 발생했다.^[42]

1995년 논픽션 도서 ''어 시빌 액션''은 트라이클로로에틸렌 오염 사건 이후 암 발병률 증가에 따른 소송(''앤더슨 대 크라이오백'')에 관해 쓰였으며, 1998년에 영화로 각색되었다.

TCE는 오락용 약물로 사용되어 왔다.^[54] 트라이클로로에틸렌을 오락용으로 사용하는 일반적인 방법으로는 천에 흡입하거나(흡입 마취제와 유사) 마시는 방법이 있다.^[55] 대부분의 TCE 남용자는 젊은이와 작업장에서 이 화학 물질을 사용하는 근로자였다. 남용의 주된 이유는 TCE의 행복감 유발 효과와 약간의 환각 효과 때문이다.^[55] 일부 근로자는 TCE에 중독되기도 했다.^[56]

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