불소(플루오린)와 불소치약

   불소(플루오린)란?

---

플루오린 또는 플루오르, 불소는 할로젠에 속하는 화학원소로 기호는 F, 원자번호는 9이다. 플로오린 분자는 상온에서 옆은 황록색 기체로, 다른 할로젠 원소와 마찬가지로 맹독물이다.

역사

플루오린이라는 명칭은 라틴어로 Florite에서 유래하였다. 1886년 프랑스 과학자인 앙리 무아상이 맨처음 해리에 성공하였고, 1906년 이 공로로 노벨 화학상을 받았다.

주요 화합물

HF(플루오린화 수소), NaF(플루오린화 나트륨), AgF(플루오린화 은), Na₃AlF₆(빙정석), CaF₂(형석), H₂SiF₆(육플루오린화 규산), CFC(염화불화탄소, 프레온 가스), SF₆(육플루오린화 황), 테플론, SiF₄(사플루오린화 규소), HFC(수소불화탄소)

특성

가장 강력한 산화제로서 순수한 플루오린은 헬륨과 네온, 질소를 뺀 모든 원소와 반응한다.

용도

의학

플루오린은 특히 치아에 얇은 막을 입혀주어 충치를 예방하고 치아의 재석회화를 촉진하여 충치를 예방하는 효과가 커 치약에 널리 사용된다.

생활

플루오린 수지를 프라이팬이나 냄비등에 코팅하면 열을 잘 견디고 물이나 기름을 튕겨내는 특징이 있어 많이 사용된다. 그리고 몇몇 국가에서는 염소보다 강력한 상구도에 첨가하고 있으나, 염소에 비해 수중 잔류시간이 짧은 단점이 있다. 살균소독 뿐만 아니라 바퀴벌레 등 곤충의 퇴치에도 효과가 있다.

공업

플루오린화 수소는 물에 잘 녹으며, 유리(규산 성분)을 녹이는 성질이 있어 유리에 무늬를 새기는 데 사용한다. 육플루오린화 우라늄은 원자력 발전이나 핵폭탄 제조를 위한 우라늄-235의 농축에 사용한다. 프레온가스, 육플루오린화 황, 수소불화탄소 등은 인체에 무해하고, 불에 타지도 않는 이상적인 화합물질로서 에어컨 등의 냉매, 반도체를 만들 때 들어가는 세정제 등으로 많이 썼다. 그러나 오존층 파괴와 온실가스 효과 때문에 날이 갈수록 이 물질들을 규제하는 수위가 올라간다.

위험성

반응도가 높은 원소인 만큼 유독한 물질이므로 주의 하여야 한다.

번외 1) 불소치약, 언제부터 사용했을까?

불소는 플루오린으로 불리는 할로겐 원소로, 1940년대 미국 인디애나 대학 연구진이 '불소가 산성 환경에서 발생하는 치아의 용해성을 감소시킨다'라는 사실을 발견했습니다. 예를 들어 콜라와 같이 산도가 높은 음식을 섭취하였을 때 산에 의해 치아가 약해질 수 있는데, 이를 불소가 줄여 줄 수 있다는 것입니다. 

그러나 이후 미국치과의사협회 산화 치과약물협의회, 치과의사, 치과위생사들이 불소의 안전성에 대해 의문을 제기하였습니다. 불소를 섭취하게 되었을 때 발생 가능한 부작용에 대한 우려때문입니다. 하지말 후속 연구들을 통해 불소치약의 안정성이 검증되었고, 1964년 P&G사에서 불화주석(불소로 만든 화합물)으로 만든 불소치약이 미국치과의사협회의 승인을 받게 되었습니다.

그후 1969년 콜게이트사가 일불소 인산나트륨(sodium monofluorophosphate, SMFP)을 주재료로 만든 불소치약이 협회 승인을 받았고, 1981년에는 P&G사에서 불화나트륨(NaF)을 사용한 새로운 치약이 개발되어 승인 받게 되었습니다. 국내에서는 1970년에 이르러 최초의 어린이 불소치약이 출시되었으며, 그 이후 일불소 인산나트륨과 불화나트륨을 원료로 하는 불소함유 제품들이 주를 이루고 있습니다.

번외 2) 불소가 어떻게 충치를 예방할까요?

1. 불소가 치아와 결합하여 세균이 만드는 산에 대한 저항성을 높여줍니다.

2. 불소성분이 세균에 직접 작용하여 산을 생성하는 활동을 막아줍니다.

3. 불소가 타액 내 칼슘, 인등을 이용하여 치아를 단단하게 만들도록 유도합니다.

4. 고농도의 불소는 세균을 직접적으로 억제하는 작용을 합니다.

번외 3) 불소의 부작용!!!

1) 과량 섭취를 통한 즉각적 부작용

한번에 과량을 섭취했을 때 즞각적으로 부작용이 발생할 수 있는데 체중 1KG당 5mg이상의 불소를 한번에 섭취하면 위험하다. 불소 과량 섭취시 위장장애, 오심, 구토 등이 발생할 수 있으며, 심한경우 사망에 이를 수 있다고 알려져 있다.

하지만 한번에 위험용량을 섭취하는 일은 드물기 때문에 겁부터 멋을 필요는 없다. 저불소 1g의 치약안에는(500ppm 불소항량기준) 약 0.5mg의 불소가 들어있으며, 심각한 부작용을 유발할 수 있는 용량을 한번에 섭취하려면 치약 한 통 이상을 한번에 다 먹어야 하기 때문이다. 만약의 상황에 대비하여 치약은 아이들 손에 닿지 않는 곳에 보관하는 것이 좋다.

2) 장기간 섭취를 통한 불소의 부작용

불소제품과 관련해서 많이 들어 봤음직한 부작용이 '치아 불소증'일 것이다. 한번에 많은 불소를 섭취해도 문제지만, 일정 용량 이상을 장기적으로 사용하였을 경우에도 부작용이 생길 수 있는데요. 이 경우 치아의 표면에 비가역적(이전상태로 돌아갈 수 없는 현상으로 마찰력 등이 작용하는 현상)인 변화가 발생할 수 있으며, 아래 그림과 같이 치아에 하얀 반점이 생기는 반상치가 생길 수도 있다.

치아 불소증이 심해지면 치아의 단단한 부분이 벗겨지고, 치아가 갈색으로 변하기도 하는데, 이러한 부작용을 피하기 위한 1일 불소 적정 섭취량은 얼마일까요? 연구마다 조금씩 다르지만 미국환경청(USEPA)에 따르면 0.06mg/kg/day까지, 즉 하루에 체중 1kg당 0.06mg까지는 불소 섭취가 가능합니다. 물론 가능하면 가급적 불소가 적게 들어간 치약 또는 요즘에는 무불소치약이 나오고 있으니 이를 사용하면 더 좋을 듯 합니다.