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수생 유기체에 대한 TFT-LCD 제조에서 유래하는 화학물질의 독성 효과

장종엽엔에스 2014. 12. 22. 08:22

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-19
텔레비전 스크린, 컴퓨터 모니터 및 휴대 전화 스크린 등에 사용되는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT-LCDs; thin film transistor liquid crystal displays)의 제조는 과거 20년에 걸쳐 비약적으로 증가됐다. TFT-LCD 제조에서 환경으로 배출되는 독성 화학 물질의 용량 역시 상당히 증가했지만, 살아 있는 유기체에 대한 이러한 오염의 영향에 대하여는 거의 알려진 바가 없다.

최근 일본 오카야마 대학(Okayama University) 소속의 Izumi C. Mori와 동료 연구진은 일본 및 말레이시아 소속의 연구진과 함께 4종의 수생 유기체(aquatic organisms)에 대한 이러한 화학물질의 독성 효과(toxic effect)를 증명했다. 4가지 수생 유기체는 송사리(O.latipes), 미세 갑각류인 물벼룩(Daphnia magna), 조류 P.subcapitata(Pseudokirchneriella subcapitata) 및 박테리아 V.fischeri(Aliivibrio fischeri) 등이다. 물벼룩은 특히 독성에 민감한 것으로 나타났다. 물벼룩이 독성에 민감하기 때문에, 물벼룩이 포식자 역할을 할 때 생태계에서 상당한 불균형으로 이어졌다.

연구팀은 TFT-LCDs를 만드는 공정에 사용됐던 세 가지 주요 화학물질의 효과를 조사했다. 동물에서 호흡 부전과 심장 질병을 유발하는 것으로 알려져 있는 용매인 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH; tetramethylammonium hydroxide), 요오드/요오드화칼륨(KI; iodine/potassium iodide) 용액 및 디메틸 술폭시드(DMSO; dimethyl sulfoxide) 등이다. 이러한 화학물질의 결합된 독성은 규명되지 않았다.

이 연구에서 TFT-LCDs의 제조 공정에 관여하는 화학물질의 수생 생태 독성(aquatic ecotoxicity)은 4종의 선택된 종에 대한 급성 독성 생물학적 정량을 적용하여 평가됐다.

연구진은 광범위하게 사용되는 에칭 시약인 TMAH에 초점을 맞추었다. TMAH의 독성은 72 h-algal 발육 저지 테스트(growth inhibition test, P.subcapitata, EC50 = 360 mg L−1)와 Microtox 테스트(Vibrio fischeri, IC50 = 6.4 g L−1)에서 시험될 때 낮았다. 반대로, 24시간 미세 갑각류 고정과 96시간 어류 사망률(fish mortality) 테스트는 상대적으로 더 높은 독성을 나타냈다. 물벼룩에서 EC50 = 32 mg L−1과 송사리에서 LC50 = 154 mg L−1로 나타났다.

아이소볼로그램(Isobologram)과 혼합물 독성 지수 분석은 물벼룩 고정 테스트에서 조사됐을 때, TMAH와 요오드화칼륨의 혼합물에서 분명한 시너지 효과를 규명했다. 시너지 활동은 다른 할로겐화물 염, 즉 불화물, 염화물 및 브롬화물 등과 비교했을 때, 요화드화물에서 유일하게 확인됐다. 테트라에틸암모늄(tetraethylammonium)과 테트라부틸암모늄(tetrabutylammonium) 등과 같이 더 긴 알킬 고리를 가지는 4개가 한 벌을 이루는 암모늄 이온은 물벼룩 고정 테스트에서 TMAH보다 더 높은 독성을 나타냈다.

Mori와 그의 연구팀은 미세 갑각류가 독소, 특히 TMAH에 크게 영향을 받는다는 것을 확인했다. TMAH와 KI는 동일한 공장에서 정기적으로 생성되어 동일한 수체로 배출됐다. 연구진은 두 가지 화학물질의 결합된 독성(combined toxicity)은 미세 갑각류에서 3배 증가된 독성을 유발했다. TMAH와 KI는 모두 수용성을 이용했기 때문에, 연구팀은 플랑크톤 종에 대하여 결합된 화학물질의 효과에 대한 연구가 시급하게 요구된다고 밝혔다.

그림1> LCD 스크린의 대규모 제조는 수생 유기체에 상당한 독성 효과를 초래할 수 있다고 오카야마 대학 소속의 연구진은 밝혔다. 생산이 이루어지는 동안 환경에 침착된 화학물질의 결합된 독성은 미세 갑각류에 심각한 영향을 초래한다. 다른 유기체에 대한 효과는 아직까지 결정되지 않았다.