Phosgene.
COCl2
1. 개요
염소 화합물. 요소 및 유기화합물의 제조과정 및 원료에 쓰인다. 가스 형태의 경우 화학무기로 쓰일 수 있다.
1812년 영국의 화학자인 존 데이비가 일산화탄소와 염소를 햇빛에서 반응시켜 최초로 합성하였다. 이름의 유래는 그리스어로 빛에서(Phos) 태어났다(gene). 인과 같은 어원을 갖는 비슷한 어감을 가진 분자이지만 인은 들어가 있지 않다.
2. 제조
만들기가 매우 쉽다. 순수한 일산화탄소와 염소를 다공성 활성탄에 통과시키는 게 일반적인 생산 방식으로, 2000년에만 천만 톤이 전세계에서 생산되고 있었다.
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현재 유기화학에서 아실클로라이드, 이소시아네이트, 폴리카보네이트[1] 같은 플라스틱 원료 뿐만 아니라 비료원료로 쓰이는 요소등도 합성하는 요긴한 재료라고 할수 있으며, 이로 인해 화학산업이 발달한 대한민국에서도 당연스럽게 생산되고 있으며, 세계적인 생산국이다.
과거에 사용된 소화약제인 사염화탄소를 화재현장에 사용하면 발생되는 물질이다. 현재는 아래 문제점 때문에 이 소화약제는 사용하지 않고 있다.
3. 문제점
소화 분야에서 사람 죽이는 걸로 유명한 일산화탄소나 시안화수소보다도 그 허용치가 낮을 정도로 흡입 시 위험하다 못해 치명적이다. 포스겐의 가장 무서운 점은 단백질을 파괴한다는 것이다. 포스겐은 단백질의 아민(amine)기와 반응하여 이소시안네이트(-NCO)를 형성한다.[2] 이소세안네이트는 다른 단백질의 아민기와 추가로 반응하여 결합을 형성한다.[3] 이러한 작용으로 인해 포스겐이 폐로 들어가면 폐포를 구성하는 단백질이 손상되어 숨을 쉬지 못하게 된다.
그리고 아래와 같이 물과 반응하여 염산을 만드는데
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COCl2 + H2O → CO2 + 2 HCl |
즉, 포스겐이 물과 결합하게 되면 이산화탄소와 염화수소로 분리되고, 이 염화수소가 물에 녹으면 염산이 된다! 따라서 이게 폐로 들어가면 폐안의 습기와 합쳐지면서 폐와 조직에 화학 화상을 입히게 된다. 그러면 폐포가 손상되어 호흡 능률이 떨어질 뿐 아니라, 손상된 조직에서 혈액이나 기타 체액이 폐 속으로 직접 유출되어 폐수종을 일으키고 '마른 익사'로 이어진다. 이런 것 때문에 환경오염 물질로 작용하며, 미국의 물고기 떼죽음도 포스겐으로 발생했다고 한다. 흔히 판타지에서 나오는 사람 피를 식초나 다른 액체로 바꾸는 그런 끔찍한 마법 같은 작용을 하는 셈이다.[4]
물론 위에서 설명한대로 포스겐이 물과 반응하여 나오는 염산이 호흡기, 점막 및 피부에 해를 끼칠 수 있다. 하지만 좀 더 직접적인 원인은 포스겐이 단백질의 아민(amine)기와 반응한다는 점이다. 한 개의 포스겐 분자는 두 개의 아민기와 반응을 통해 두 아민기를 결합시키는데, 이로 인해 단백질 분자들 사이에 결합이 형성되게 된다. 포스겐을 흡입하게 되면 폐포의 단백질 분자 사이의 결합이 일어나 혈액과 공기의 기체 교환이 저해된다. 과다하게 노출되었을 경우 질식으로 이어지게 된다.
포스겐을 사용하는 연구원이라면 항상 옆에 포스겐을 중화시키는 암모니아(포스겐 기체를 사용하는 경우) 용액이나 탄산수소나트륨(액체 상태의 포스겐, 또는 포스겐의 대체 물질인 diphosgene이나 triphosgene을 사용하는 경우) 용액을 비치하여 만일의 사태에 대비하자. 항상 퓸 후드와 같이 통풍이 잘 되는 환경에서 작업이 이루어져야 한다. 포스겐에 노출되었을 때 당장 증상이 없더라도 3~4시간, 길게는 24시간 후에 증상이 나타날 수도 있으니 노출되었다면 병원에 가서 적절한 처치를 받도록 해야 한다.
포스겐은 불안정한 화합물이라 일반 자연환경에서는 나오지 않지만, 여러가지 요인으로 대기 중에 방출되는데 첫 번째는 포스겐을 만드는 산업시설에서의 누출, 두 번째로는 프레온(R13, HCFC)이 들어간 냉장고의 냉매 혹은 하론같은 유기 염소화합물이 열을 받을때 포스겐이 만들어진다. 또한 클로로포름은 자연적으로 산소와 광화학반응을 일으켜 포스겐을 만들어낸다.
산업 기준상으론 허용량이 0.1ppm. 포스겐의 경우 풀 벤 냄새 혹은 설 익은 옥수수를 벤 냄새가 나는데, 이런 냄새가 나면 벌써 포스겐 농도가 꽤나 높다는 걸 의미한다. 0.125ppm부터 냄새가 나고, 대충 이게 포스겐이라는 생각이 들 때 즈음이면 1.5ppm. 이미 기준치를 15배나 초과한 셈이다. 3ppm 이상부턴 눈과 기도, 피부를 자극한다. 그냥 냄새 인식하자마자 빨리 안전한 곳으로 도망치는 게 좋다. 참고로 인간의 포스겐 LD50[5]은 1분에 500ppm이다. 물론 250ppm의 포스겐을 2분 동안 마셔도 골로 가는 건 마찬가지다. 덤으로 산업시설에서 30톤 이상의 생산능력, 3톤 이상 수출입을 하게 되면 화학 무기 금지 조약에 의해 설립된 화학 무기 금지 기구에 보고해야 한다. 그리고 200톤 이상부턴 사찰이 들어간다...
그리고 포스겐은 해독제가 없다. 중화시키겠다고 폐에 알칼리를 집어넣으면 그게 더 문제니까 말이다. 그러니까 될 수 있는 한 신선한 공기를 불어넣어 주면서 안정을 시켜야 한다. 친척으론 두드러기 작용제인 포스겐 옥심(CX)이 있다.
4. 화학 무기로의 사용
이렇기 때문에, 군사 지휘부 측에선 이걸 독가스로 써먹으려고 하였으며, 결국 진짜로 써먹었다.[6] 군사적으론 이놈을 CG라고 부른다.
포스겐이 꽤나 주시되는 화학무기 중 하나인 이유가, 위에서도 설명했듯이 무진장 만들기 쉽다라는 점 때문이다. 그리고 이런저런 산업에 필수적으로 들어가기 때문에, 오직 생물을 죽이려는 용도로만 발명된 VX, 사린, 타분 등은 금지시키거나 쓰지 않기로 협의하고 폐기할 수 있지만 포스겐은 도저히 그럴 수가 없다. 만약 북한군이 화학무기를 써서 남침했을 때[7] 우리가 이걸로 대응보복을 하기로 결심한다면 그냥 돌리던 화학공장을 돌려서 생산하고 보복하면 된다. 평시 비축을 할 필요도 없다. 한국의 화공 인프라 규모는 북한이랑 비교하면 그냥 넘사벽 수준이라 북한이 지금까지 쌓아놓은 화학탄 물량은 순식간에 생산 가능하다.
포스겐은 제1차 세계 대전 때 독일 제국군이 이프르를 공략할 때 처음 써먹었으며, 88톤의 실린더를 뿌려 1069명의 사상자와 69명의 사망자를 만들어냈다. 그 후 영국군도 보복에 나섰으며, 양측은 신나게 포스겐을 만들어내고 써먹었다. 제1차 세계 대전 기간동안 양측은 19만톤의 화학무기를 만들어냈으며, 그중 36,600톤이 포스겐이었다. 그러나, 포스겐은 10만명을 죽인 겨자 가스에게 사망자 수 1위를 뺏겼다.[8]
제1차 세계 대전 후 이탈리아 왕국이 에티오피아를 먹으려 하면서 포스겐 등 화학무기를 썼다가 국제사회에서 왕따를 당했다. 그리고 중일전쟁 당시 일본군은 731 부대에서 만들어낸 포스겐을 중국인들에게 뿌려댔다.
하지만 그렇다고 포스겐을 생산금지시킬 수 없는 게, 이게 유기화학산업의 근간이 되는 물질 중 하나이기 때문이다. 무기화학산업 분야의 불산과 황산도 마찬가지.
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