화학 작용제 (1)

* 주의! 잔인(할 수 있는)한 사진이 포함되어 있습니다. (갈아엎을 예정)

 

2019년 방영했었던 Netflix 드라마 지정생존자(Designated Survivor) 시즌 3에서 FBI 요원 Hannah Wells가 용의자를 추적하던 중에 화학 물질에 노출되어 사망하는 장면이 연출되었습니다. 이때 사용된 물질은 VX로, 신경계통에 손상을 주고 결과적으로 사망에 이르게 하는 작용제였죠.

1994년 05월 09일, 옴진리교의 수장 아사하라 쇼코(麻原彰晃)의 지시를 받은 간부 구성원들이, 옴진리교 피해 대책 변호단에 소속해 단체 구성원에 대한 카운슬링 활동도 실시하고 있던 변호사를 살해할 목적으로 변호사가 소유한 자동차의 프런트 윈도 언더 패널의 홈 및 그 부근에 사린 용액을 떨어뜨리고, 그 후 자동차를 운전한 변호사에게 사린 중독증의 상해를 입힌 사건이 있었습니다. (公安調査庁 2023년 02월 20일)

1995년 03월 20일, 제도고속도교통영단帝都高速度交通營團 (現 도쿄 지하철 주식회사東京地下鉄株式会社)의 마루노우치선丸ノ内線, 히비야선日比谷線, 치요다선千代田線 등 5 선로의 지하철 내부에서 신경가스 사린을 이용한 테러가 발생했습니다. 종교단체였던 옴진리교가 배후에 있었으며, 이 사건을 통해 13명이 중독으로 인한 사망, 5800명 이상이 중독증에 의한 부상을 입었습니다. (Wikipedia 2023년 02월 20일)

2020년 08월 20일 톰스크→모스크바행 비행기 안에서 알렉세이 아나톨리에비치 나발니(Алексе́й Анато́льевич Нава́льный), 푸틴의 정적으로 알려졌던 인물이 혼수상태에 빠졌습니다. 그는 톰스크 공항 카페에서 '홍차'만 마셨을 뿐인데 말이죠. 슈테펜 자이베르드Steffen Rüdiger Seibert 독일 정부 대변인은 "독일 연방군 실험실에서 진행한 나발니의 혈액 샘플에 대한 독극물 검사 결과 그가 노비촉에 중독되었다는 명백한 증거가 나왔다"라고 밝혔다고 합니다. (Wikipedia 2023년 02월 20일)

 

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화학작용제는 군사작전에서 주로 생리 효과를 통해 사람을 살상 또는 심하게 손상하여 무능화하기 위해 사용하는 화학물질로, 반응에 따라 신경, 수포(물집), 혈액, 질식 작용제로 구분합니다.

여기서 재미있는 점은 화학작용제는 무기로서 사용되는 경우와 산업물질로 사용되는 경우, 같은 물질이지만 다르게 취급한다는 것입니다.

 

신경작용제; Nerve agent	수포작용제; Blister agent	혈액작용제; Bleeding agent	질식작용제; Choked agent

 

위의 표는 각 작용제에 노출되거나 중독되었을 때 일어날 수 있는 증상을 나타냅니다. 이런 증상이 나타난다면 참 안타깝겠지만, 통상 손쓸 새 없이 사망할 겁니다. 이런 증상을 겪지 않기 위해서는 각 작용제의 특징을 알아야 합니다. 그래야 대비를 할 테니까요.

 

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신경작용제 (Nerve Agent)

신경작용제의 역사는 제1차 세계대전으로 거슬러 올라갑니다. 서부전선의 벨기에 이프르(Ypres) 지역에서는 연합국(영국·프랑스·벨기에)과 동맹국(독일 제국)의 치열한 접전이 계속되었습니다. 1915년 04월 22일 독일 제국군은 연합군에게 치명적인 공격을 감행합니다. Fritz Harbor가 개발한 염소가스였죠. 이 전투가 그 유명한 제2차 이프르 전투입니다. 녹색 구름이 연합군을 덮쳤고, 이는 근대적 의미의 화학전이 시작되는 순간이었습니다.

염소가스(Chlorine Gas)는 체내에 흡입하면 폐 속 수분과 반응하여 염산을 생성하고 이는 인체에 유독하다... 는 건 대부분 알고 있는 상식일 겁니다.

Cl2 + H2O ↔ HCl + HOCl (염소 + 물 ↔ 염산 + 차아염소산)

* 결국 공포의 녹색 구름은 수많은 사상자를 낳았고, Fritz Harbor는 노벨 화학상을 받게 됩니다. (결과론적)
** 정확히는 공기 중의 질소를 이용하여 인공 암모니아를 합성하는 방법을 개발했고, 그 공로로 노벨상을 받았습니다.

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신경작용제는 크게 G-Series, V-Series, A-Series 등으로 분류할 수 있습니다. 무슨 의미인가 하면, G-Series는 G 독일(German)에 의해, V-Series는 연합국(Victory)에 의해, A-Series는 러시아에 의해 제조된 작용제라는 의미입니다.

작용제 대분류	G-Series	V-Series	A-Series (Новичо́к)
작용제 종류	GA, GB, GD, GF	VX, Vx	A-230, A-232, A-234
세대	2세대	3세대	4세대
구조	불소(F)나 인(P)을 포함하는 유기인화합물	황(S)을 포함하는 유기인화합물
특징	비지속성 신경작용제	지속성 신경작용제	분말형 신경작용제
제조국가	독일	연합국	러시아

몇 가지 특징을 써보자면..

1) V 타입 작용제에 VX와 Vx의 차이가 무엇인가 하면, VX는 미국이 제조한 물건이고 Vx는 기타 연합국이나 미국의 레시피를 따라 타국에서 만들어진 물건이라는 뜻입니다.
2) G 타입의 GA, GB, GD, GF는 각각 Tabun, Sarin, Soman, Cyclosarin으로 불립니다.
3) Novichok은 VX보다 5-8배, GD보다 10배 이상 독성이며, 1970-1980년대 러시아의 Foliant Program으로 개발된 4세대 화학 무기입니다. 다른 신경작용제와 비교할 때 분말 형태로 존재한다는 것이 큰 특징이죠.
4) 지속성과 비지속성의 차이는, 표면에 작용제가 접촉했을 때 10분 안으로 휘발되는가의 여부에 의해 나뉩니다. 휘발되면 비지속성, 10분 이상 존재하면 지속성입니다.
5) G-Series 신경작용제가 비지속성인 이유는 상온에서 기체상태로 존재하는 고휘발성 물질이기 때문입니다. 오염 경로도 통상 호흡기관이죠.

신경 작용제는 기체, 액체, 에어로졸 형태로 눈, 호흡기관, 소화기관, 피부 등을 경유하여 체내에 들어옵니다. 들어온 작용제는 자율신경계의 교감심경과 부교감신경의 기능을 저하시켜 짧은 시간 내에 대상을 무력화하거나 사망에 이르게 합니다. 작용제에 노출, 오염 시 증상은 다음과 같습니다.

호흡곤란, 동공축소, 체액 분비 조절 장애, 두통, 구토, 경련, 방분 및 방뇨, 정신착란 등

신경작용제는 신경 세포가 다른 신경 세포와 근육으로 신호를 보내는 신경전달물질 중 하나를 분해하는 효소를 차단시켜 작용합니다. 신호를 보내는 화학물질인 아세틸콜린(Acetylcholine, ACh)이 정상적으로 분해되지 않기 때문에 이 물질이 축적되어 전신의 신경 및 근육 등을 과도하게 자극합니다. 초기에는 자극을 받는 근육이 조절할 수 없을 정도로 뒤틀리고 수축된 다음 피로로 약화되어 가다 결국에는 사망하게 합니다.

작용제에 노출되었다면 오염된 피복을 즉시 제거하고 흐르는 '깨끗한' 물이나 식염수에 눈을 소독하고 물로 피부에 뭍은 작용제를 제거하여야 합니다. 해독제로는 아트로핀과 옥심이 있습니다. 군대에서 흔히 볼 수 있는 KMARK-1이 바로 그것입니다.

Atropine: 아트로핀은 가지과 식물의 잎사귀와 뿌리에 들어있는 알칼로이드(Alkaloid)로서 대표적인 무스카린성 수용체(Muscarine receptor)의 경쟁적 길항제입니다. 무스카린 수용체에 대하여는 아세틸콜린이나 무스카린과 경쟁적으로 작용하여 부교감신경을 억제하고, 아세틸콜린이나 무스카린의 작용을 선택적으로 봉쇄합니다. 그러나, 니코틴성 수용체에 대해서는 봉쇄 효과가 매우 약합니다. 경쟁적 길항제이므로 수용체 부위에 아세틸콜린 농도가 높으면 약물의 효과가 나타나지 않을 수 있습니다. 소량에서는 중추신경을 흥분시키나 대량에서는 억제시키며, 동공이 커지는 산동 현상을 일으킵니다. 또한, 침샘 등의 외분비선을 억제하여 구강 건조증을 발생시킵니다. 순환기에서는 심박수 증가 효과가 있습니다.

2-PAM: Pralidoxime (2-pyridine aldoxime methyl chloride)은 유기인산 불활성화 아세틸콜린에스테라아제(AChE)에 결합하는 물질로, Oxime이라고 불리는 화합물군에 속합니다. Atropine 및 Diazepam 혹은 Midazolam 등과 함께 유기인산 중독을 치료하는 데 사용되죠. Pralidoxime은 Sarin과 같은 유기인산 아세틸콜린에스테라아제 효소 활성 부위의 Hydroxy 성분에 결합하여 작용제를 차단합니다. Pralidoxime은 활성 부위의 차단되지 않은 음이온 부위에 결합한 다음 Serine 잔기(residue)로부터 인산(Phosphate)을 치환합니다. 결합된 해독제는 작용제와 AChE와의 결합을 끊고, 온전한 기능을 하는 효소를 재생합니다.

(Wikipedia)

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화학무기금지협약 (CWC; Chemical Weapon Convention)

 

1960~1970년대, 미국이 월남전에 참전하고 다량의 고엽제를 사용하면서 화학작용제에 대한 국제 사회의 관심이 높아졌고, 1969년부터 제네바 군축회의(CD)에서 주요 의제로 토의되기 시작했습니다. 1990년 화학작용제를 가장 많이 보유하고 있는 양국: 미국과 소비에트 연방이 자국 보유 중인 화학탄을 대량 감축하기로 합의하였으며(모스크바 미·소 협상), 1991년 미국은 자국의 화학 무기 전량을 무조건 폐기하겠다 선언함으로 CWC의 탄생에 크게 기여합니다.

1991년 유엔 제46차 총회 기조연설(1991년 09월 24일)에서 노태우 전 대통령이 "한국은 모든 화학무기의 전면 폐기를 전적으로 지지하며, 국제협약이 이루어지는 대로 바로 가입할 것"이라 의사를 밝혔고, 제47차 총회 기조연설(1992년 09월 24일)에서 이를 재확인합니다.

1991년 제네바 군축회의(CD)에서는 화학무기금지협약을 전체 합의로 채택합니다. 이후 1992년 제네바 CD(1992년 09월 03일)에서 채택되어 송부된 화학무기금지협약안을 UN 본회의에서 146개국의 공동 발의로 지지안을 결의하게 됩니다.

제네바 CD 명칭과 회원국: 제네바 CD는 유엔 산화기구와는 별개로 1960년 10개국을 회원국으로 다자간 협의체를 구성한 후 그 회원국 수가 18개국으로 증가하자 ENDC(Eighteen Nations Disarmament Conference)으로 불림. 1968년 회원국이 22개국으로 증가하자 그 명칭을 다시 CCD(Conference of the Committee on Disarmament)로 개칭하였고, 1975년 회원국이 40개국으로 재개편되자 그 명칭을 제네바 CD로 재개칭. 이후 동독의 소멸로 39개국의 정회원과 남북한을 포함한 39개의 옵서버국이 참여하고 있음.

제네바 CD의 구성: 제네바 CD 산하에는 주요 의제별로 10개의 특별위원회(Ad hoc committee)를 두고 있으며, 주요 특위에는 화학무기, 핵실험금지, 외계 대기권 무기 경쟁 금지, 방사선 무기 금지 특위 등이 있음.

회의 개최: 매년 3회기로 나누어 개최되며, 회기기간은 제1차 회기는 10주간, 제2, 3차 회기는 7주간으로 개최

화학무기금지협약에 대한 역할: 제네바 CD는 화학무기금지협약의 태동 및 채택에 결정적인 역할을 수행하였으며 CD의 화학무기 특별위원회는 미·소 등의 군축협상의 무대가 됨.

1993년 01월 14일 프랑스 파리에서 세계 137개국의 대표가 참여한 가운데 1992년 9월 제네바 CD 전체회의에서 합의, 채택된 "화학무기의 개발․생산․비축․사용 금지 및 폐기에 관한 협약안 (Convention on the Prohibition of the Development, Production, Stockpiling and Use of Chemical Weapons and on their Destruction)"에 대한 역사적인 서명식이 거행되어 각국의 기조발언과 함께 125개국이 원서명국으로 서명에 참여합니다. 우리나라는 당시 이상옥 외무부 장관이 참석하여 협약안에 서명했죠. 그리고 1997년 04월 29일 화학무기금지협약이 발효됩니다.

1996년 7월 27일 국회 비준 동의: 1996년 3월 12일 제10회 국무회의 심의를 거쳐 1996년 7월 27일 제180회 국회임시회에서 협약 비준 동의안 국회 가결
1996년 8월 16일 법률 공포: 「화학무기의 금지를 위한 특정화학물질의 제조․수출입 규제 등에 관한 법률」 제정 및 공포(법률 제5,162호)
1997년 4월 28일 협약 가입: 유엔(수탁자: 유엔 사무총장)에 우리나라 협약 비준서 기탁

화학무기금지협약은 대량살상무기 전체를 검증을 통해 금지한 첫 번째 국제조약으로, 3가지 중요한 특징을 가집니다.

• 보편성(Universality): 핵무기를 보유한 나라와 보유하지 않은 나라에 대한 차별성이 있는 핵확산금지조약(NPT)과 달리 이 협약은 차별성을 두지 않고 있으며, 모든 나라는 협약에 따른 모든 기본 의무와 권리를 적용받음. 또한 화학무기 보유국은 화학무기의 생산시설과 비축된 모든 화학무기를 폐기해야 함.
• 포괄성(Comprehensiveness): 이 협약은 화학무기의 사용과 이전, 비축, 획득, 개발뿐만 아니라 생산을 금지하며 협약에서 금지하지 않는 목적으로의 사용을 제외한 독성화학물질의 사용 및 생산을 금지하는 것을 주요 목적으로 함. 또한 협약은 물리적, 양적 제한 하에서 보호목적 및 산업, 농업, 의약과 제약 분야에서의 평화적 목적은 허용하고 있음.
• 실증성(Verifiability): 이 협약에서는 검증을 매우 중요하게 취급함. 협약은 51쪽의 24개 조항과 116쪽에 달하는 검증절차에 대한 3개 부속서로 이루어져 있음. 검증은 세계의 모든 화학무기를 밝혀내는 것을 의미하지는 않지만 군사적 위반행위를 경계하고 통제할 수 있도록, 즉 안전보장이사회와 같은 기구가 대응할 수 있는 제도를 만듦.

이 협약에 조인한 국가는 이를 준수하여야 하며, OPCW에서는 조인 국가들이 협약을 준수하고 있는지 사찰(정기 및 강제)을 할 수 있습니다. 자세한 사항은 링크를 확인하시면 되겠습니다.

우리나라의 경우 협약에서 규정하는 신고 및 사찰 등 국제적 의무의 국내이행을 위해 1996년도 관련법을 제정하였습니다.

화학무기·생물무기의 금지와 특정화학물질·생물작용제 등의 제조·수출입 규제 등에 관한 법률 (약칭: 생화학무기법 )
총 7개 장(章), 30개 조문(條文)으로 이루어져 있음.

 

다음 편: 화학작용제 (CWA; Chemical Warfare Agents) #02

 

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참고문헌

논문

1. 이내주. "전쟁이 드리운 반(反)문명의 그림자 : 제1차 세계대전 시 화학전(戰)과 영국의 대응." 포항공과대학교 융합문명연구원 "문명과 경계" - (3): 111-146.
2. 정근홍, 최준원. "Theoretical study on the toxicity of 'Novichok' agent candidates." Royal Society Open Science 6 (8): DOI:10.1098/rsos.190414.

 

웹사이트

1. "公表資料 > オウム真理教関連 > オウム真理教." (2023년 02월 20일). 公安調査庁. n.d. edit.
2. "地下鉄サリン事件." (2023년 02월 20일). Wikipedia. n.d. edit.
3. "노비촉" (2023년 02월 20일). Wikipedia. n.d. edit.
4. "Pralidoxime" (2023년 02월 20일). Wikipedia. n.d. edit.
5. "Acetylcholine" (2023년 02월 20일). Wikipedia. n.d. edit.
6. "Nerve Chemical Warfare Agents." (2023년 02월 20일). MSD Manual Professional Edition. n.d. edit.
7. "CWC 화학무기금지협약." (2023년 02월 20일). CWC Chemical Weapons Convention. n.d. edit.

 

사진

1. "Revealed: tragic victims of Syria’s nerve gas war." (2023년 02월 20일). The Sunday Times. n.d. edit, http://bit.ly/3SjAvcL
2. "Figure 6 - uploaded by Mostafa Ghanei." (2023년 02월 20일). ResearchGate. n.d. edit, http://bit.ly/41jGZfY
3. "Red Blood Cell." (2023년 02월 20일). Thinglink. n.d. edit, https://www.thinglink.com/scene/459457507731963907
4. "강아지폐수종증상/강아지폐수종기절/강아지심장병기절/노령견기절." (2023년 02월 20일). Naver Blog, 유니하다. n.d. edit, http://bit.ly/3Kh7AUP

 

영상

1. 사피엔스 스튜디오. (2023년 02월 20일). '제2차 이프르 전투' - 피를 토하고 거품을 물며 죽어가는 병사들, 죽음을 부르는 최초의 독가스전 [전쟁사 읽어드립니다 EP.04] | 역사학자 임용한 박사 [Video file]. https://www.youtube.com/watch?v=qz9_kWdE2P8&t=246s