포름알데히드

포름알데히드(Formaldehyde)는 가장 간단한 구조를 가진 알데히드로, 메틸 알데히드(Methylaldehyde) 또는 메탄 알(Methanal) 이라고도 하는데, 분자식은 HCHO이다. 포름알데히드도 휘발성 유기화합물(VOC)의 하나임에 틀림이 없으나 발생빈도가 높고, 인체에 미치는 영향이 크며, 새집증후군에서 가장 중요한 물질 중의 하나인 데다 '다중이용시설 등의 실내공기질 관리법'에서 VOC와 따로 떼어 별도로 취급하므로, 이 책에서도 VOC와 따로 다루고 있다.
상온에서는 자극적인 냄새가 강한 기체이며, 화학 식량은 30.03이고, 녹는점은| -118.3~-117.8℃이며 끓는점은 -19.3℃이다. 환원성이 강하여 펠링 용액(Fehling'ssolution)으로 환원시키게 되면 쉽게 검출되고, 반대로 산화시키면 포름산(HCOOH)이 된다.
중합 성이 높은 물질이어서 아주 쉽게 중합하므로 트리 옥시 메틸렌(Trioxymethylene), 즉 메타 포름알데히드(Metaformaldehyde)를 생성하지만, 이것을 가열하면 포름알데히드(HCHO)로 재생된다. 페놀(Phenol)이나 요산(Uric acid) 등과 반응하여 수지를 만들고, 뿐만 아니라 알데히드(Aldehyde)로서의 공통된 성질을 보인다. 물에 잘 녹아 일반적으로 30~40% 수용액으로 만들어 사용하는데, 수용액은 소독제, 살균제, 방부제, 살충제, 지한제로 사용되고 또 실내 소독용 생물표본) 보존용과 등에 사용되는 수용액의 포르말린(Formalin)이다. 이 포르말린은 30~50배로 희석하여 약 1% 액, 즉 포르말린수(Formalin liquid)로도 사용된다.
1859년에 러시아의 A. M. Butlerov가 최초로 얻은 물질인데, 탄소나 목재 설탕 등 많은 유기물질의 불완전연소에 의해서 생겨 연기나 불꽃 속에 함유되며 대기 속에도 미량이 존재한다. 흔히 소독액으로 사용되는 메탄올(Methanol – Methyl Alcohol; CHOH)의 접촉 산화(의해서 생긴다. 이 반응은 메탄올에 증기와 산소를 적열 한 백금, 구리 또는 은망 위를 지나가게 하여 이루어지는데, 반응열이 촉매를 가열하므로 계속해서 가열할 필요가 없다. 또, 염화메틸렌(Chloromethylene)의 가수분해에 의해서도 생긴다. 포르말린으로서 소독이나 생체의 조직 절편(고정에 사용되며, 이 이외에도 베이클라이트 78)片)의 (Bakelite), 요소수지(Urea resin), 비닐론(Vinylon) 등의 합성원료로도 이용되며, 환원성을 이용하여 분석시약으로도 사용된다.
자극성 냄새를 갖는 가연성 무색 기체로 앞에서 설명한 것처럼 물에 잘 녹아 살균 방부제로 많이 이용되며, 포름알데히드의 자극성을 느끼는 냄새 역치(odor threshold)는 0.8ppm이며, 화학적으로는 반응성이 매우 센 환원제이며, 또한 젤라틴(Gelatin), 아교 등과 같은 단백질이 많은 물질들과 쉽게 결합하여 중합체를 형성한다. 포름알데히드는 피혁제조나 아날로그 사진 건판, 폭약 등을 만들 때에도 이용되며, 강한 반응성을 이용하여 요소(Urea)계와 멜라민(Melamine)계의 합성수지를 만드는 데 사용된다.

 

포름알데히드의 용도

포름알데히드(HCHO)의 주요 발생원은 포르말린 제조, 합판 제조, 합성수지 및 화학제품 제조, 소각로, 석유정제, 유류 및 천연가스(natural gas) 연소시설 등으로 산업시설 전반에 걸쳐 매우 광범위하다. 포름알데히드는 또한 실내공기오염의 주요 원인물질로 일반주택 및 공공건물의 바닥, 벽, 천장 등에 많이 사용되는 단열재인 우레아 폼에서 많이 배출되고, 실내가구의 칠, 가스난로의 연소과정, 접착제, 흡연 등에 의해서도 발생된다.
포름알데히드는 화학 반응성이 아주 높고 무색에다 화학적으로 안정적이어서 공업적인 용도가 아주 다양하다. 예를 들어 아세탈 수지(Acetal resin)를 만드는 원료로 사용되는데, 이 수지는 기계적 성질과 고도의 화학적 안정성을 지니고 있어 전기분, 자동차산업 건축자재, 화학공장 등 거의 모든 산업에 걸쳐 이용 분야가 넓으며, 금속, 나무, 유리, 고무, 플라스틱 등의 대체품으로도 이용될 수 있어 활용분야가 광범위한데 특히 건축분야에서 활용도가 상당히 넓다.
농업용으로도 포름알데히드를 많이 사용하는데, 질소를 서서히 방출하는 역할을 하고, 농작물의 질병을 일으키는 미생물의 박멸하며, 토양을 소독하는 성질이 있어 씨앗과 구근 처리, 토양소독, 농산물 저장 시 부패와 감염방지 사용되고, 질소비료의 제조에도 이용된다. 에도 포름알데히드는 재질을 강화시키는 성질이 있어 건축재료로 많이 사용되는 콘크리트와 석고 및 그 관련 제품 생산에도 강화제로 이용된다.
과도한 발한 작용 방지용 화장품에 농도 35% 정도의 포름알데히드(HCHO)가 이용되고 있으며, 방부성 치약 구강세정제에 과도 소량 포함되고 있으며, 살균 비누에도 포름알데히드를 넣는다. 박테리아, 진균류, 곰팡이, 효모 등의 살균과 소독에도 사용된다. 포름알데히드를 함유한 흡수 카 본은 가스의 흡수성이 뛰어나 냄새 제거제로 이용되고, 파리나 모기와 같은 해충 제거를 위한 살충제로도 이용되는데, 파리를 유혹하기 위해 포름알데히드에 우유나 설탕을 섞어 사용하고, 모기를 소탕하기 위해서는 1%의 포름알데히드와 0.5%(이렇게 낮은 농도로도 모기 소탕에 효과가 있으니 사람에 미치는 영향은 미루어 짐작할 수 있다)의 비누를 섞은 스프레이를 이용한다. 특히 포름알데히드는 고성능 폭탄 제조에도 이용된다.
주택의 실내에서 가장 유의해야 할 포름알데히드 발생원은 우레아 포름알데히드 수지를 함유한 접착제를 사용하여 만든 압축목재로 된 제품이다. 실내에 사용되는 압축목재 제품으로는 바닥의 바탕제, 선반, 가구, 부엌 찬장 등에 많이 이용하는 파티클보드, 벽 장식재, 가구, 찬장 등에 이용하는 단단한 목재합판, 인테리어 공사는 물론 장롱, 찬장, 책상 등의 제작용으로 많이 이용하는 통칭 MDF로 부르는 중밀도 섬유판 등이 있다. 특히 MDF(medium density fiberboard)는 다른 UF수지 사용 압축목재보다 훨씬 높은 농도의 수지를 사용하기 때문에, 일반적으로 포름알데히드 방출률이 가장 높은 압축목재로 알려져 있어 사용에 주의가 필요하다.
연한 목재나 나무 부스러기를 압축시켜 만든 합판이나 OSB와 같은 압축목재 제품은 내 외장용으로 많이 이용하고 있는데, 이 제품은 페놀 포름알데히드 수지를 함유하고 있다. UF수지와 PF수지도 가지 수지 모두에는 포름알데히드가 함유되어 있지만, PF수지를 함유한 압축목재가 UF수지를 함유한 목재보다 포름알데히드를 훨씬 적게 방출한다.
우리 정부(환경부와 건교부)에서는 포름알데히드 방출 허용치를 정하고 정해진 수준 이하인 합판과 MDF와 같은 합성목재 제품을 아파트나 주택에 사용할 수 있도록 할 계획으로 있다. 지금까지는 포름알데히드 방출률이 높은 압축목재의 실내 사용에 대한 제한이 없었기 때문에 포름알데히드의 실내농도가 엄청나게 높은 주택이 적지 않다.
압축목재나 섬유제품의 포름알데히드 방출률은 일정하지 않다. 포름알데히드의 방출률은 일반적으로 제품의 수령에 비례하여 감소한다. 제품이 새것일수록 또 실내 습도가 높을수록 방출률이 높아진다.
별장주택이나 펜션에 유행하는 서양식 목조주택의 벽체 속 단열재로 잘 알려진 우레아 포름알데히드 폼 단열재(UFFI)는 단열효과가 높아 사용빈도가 높으나, 이것을 적용한 주택의 실내 포름알데히드 농도는 상대적으로 높게 나타난다. 따라서 구미에서는 최근에 이 UFFI를 단열재로 사용하는 경우가 드물지만 우리나라에는 아직도 여전하다. 그러나 UFFI도 시간이 지남에 따라 포름알데히드의 방출률이 감소하므로 적용한 지 오래된 주택의 실내는 비교적 안전하다.
건축물의 실내에 페인트, 바니시, 래커 등의 도장 마감재, 합성목재나 접착제를 사용하여 붙이고 만든 건축내장재 즉, 붙박이장, 싱크대, 인테리어 마감재 등과 침대, 책상, 찬장 등의 가구에서는 포름알데히드가 방출되게 마련이며 벽지나 장판지의 접착제에서는 짧게는 2년 길게는 5년까지 방출되므로, 신축 건축물에 입주할 때는 앞에서 여러 번에 걸쳐 강조한 것과 같이, 반드시 사전에 베이커 아웃을 시행하고 입주하여야 한다.

 

포름알데히드의 인체영향

포름알데히드가 인체에 독성이 있다는 것은 아주 오래전부터 규명되어 왔는데, 1981년 Schenke와 그의 동료 과학자들의 보고서에 따르면 우레아 폼(UFFI))을 단열재로 사용한 주택에 살고 있는 주민을 조사한 결과, 오랫동안 포름알데히드에 노출되었을 경우 생기는 정서적 불안정, 중 곤란 등을 유발하는 것을 알았다고 한다. 동물실험에서는 폐수종, 비염 등의 증상이 있는 것으로 나타났다.
포름알데히드에 반복하여 노출될 경우 눈, 코 및 호흡기도에 만성 자극을 일으키며 눈꺼풀에 염증을 유발하는 것으로 알려지고 있는데, 농도에 따른 인체에 대한 영향 정도는 다음 표와 같다. 포름알데히드가 수중에 녹아 있을 경우 어패류에 대한 독성도 있는 것으로 나타났는데, 어류에 대한 포름알데히드의 치사농도는 50~100ppm이다. 호흡에 의한 영향을 보면 쥐의 4시간 기준 반수 치사농도는 250ppm이고, 고양이는 8시간 기준 반수 치사농도가 650ppm이다.
앞에서 설명한 0.5%의 포름알데히드와 비누액의 혼합물을 모기 퇴치제로 사용하는 것에서 사람에 미치는 영향을 짐작할 수 있듯이, 사람에 대해서는 위 표 3-14에 나타난 것과 같이 30ppm에서부터 급성중독현상을 보이기 시작한다. 이때부터 질병 증상이 나타나기 시작하며, 100ppm 이상에서 1분 이상 노출될 시 심각한 영향을 나타낸다. 실내 또는 지하공간에서 포름알데히드에 의한 오염을 막기 위해서 환기시설을 충분히 가동하여야 하며, 사용 시 손이나 피부의 다른 부위에 묻었을 경우 그 부위를 비눗물로 깨끗이 씻어야 하고, 눈에 들어갔을 경우 깨끗한 물로 15분 이상 씻어야 안전하다.

 

포름알데히드 노출 경감 방법

누구나 포름알데히드에 거부반응을 한번 경험한 사람이면, 압축목재 사용한 제품이나 포름알데히드를 방출하는 제품의 사용을 꺼려할 것이다. 거부반응을 경험하지 않은 사람이라도 가능한 한 포름알데히드의 방출률이 적은 제품을 선택하려는 것은 당연하다. 따라서 구입 전에 건축자재나 가구에 사용된 압축목재와 접착제에서 포름알데히드 함유량을 확인하는 것이 좋다.
폴리우레탄(Polyurethane)을 함유한 압축목재 제품을 코팅 처리하면 포름알데히드의 방출률이 낮아지는 것을 밝혀낸 연구도 있다. 이 코팅 처리가 효과적이기 위해서는 표면은 물론 가장자리까지 완전히 코팅 처리되어야 하며, 코팅면이 손상을 입지 않아야 한다. 코팅을 입힐 때는 환기를 충분하게 하고 시공순서를 준수해야 한다. 포름알데히드에 민감한 경우 코팅 처리한 직후에는 포름알데히드의 방출률이 높으므로 주의해야 한다. 이 유기화합물을 함유한 제품을 구입하는 잘못을 피하기 위해 구입 전에 코팅제에 마저 포름알데히드가 함유되어 있지 않은지 라벨을 확인해야 한다.
온도와 습도를 적정하게 유지하고 환기가 잘 이루어지도록 해야 하는 것은 이미 여러 번 강조했다. 포름알데히드(HCHO)의 방출률은 온도가 높아지면 증가한다. 따라서 습도 조절용으로 이용되는 제습기와 온도조절용으로 이용되는 에어컨은 포름알데히드 방출을 억제하는데 도움이 된다. 반대로 베이커 아웃을 해야 할 경우에는 온도를 높이고 습도를 높여야 하며, 제습기의 배수구와 집수기의 주기적 청소는 미생물 오염물질의 발생을 막는 필수조건이다. 환기율을 높이는 것이 포름알데히드의 실내농도를 경감시키는 가장 좋은 방편이다.