신경 작용제와 해독제제

화학 작용제와 역사적 사건들

화학 무기는 인류 역사에서 여러 차례 치명적인 사건을 초래하며 그 잔혹성을 각인시켰다. 1915년 제1차 세계대전 중 독일이 염소가스를 사용한 이후, 신경 가스인 GB과 VX 같은 물질이 등장하여 군사적 공격에 사용되었다. 특히, 1995년 일본의 옴진리교에 의한 도쿄 지하철 테러 사건은 GB을 이용한 공격으로, 13명이 사망하고 수천 명이 중독되는 참극을 낳았다. 이 사건은 현대 사회에서 화학 무기가 얼마나 쉽게 인명 피해를 초래할 수 있는지를 명확히 보여주었다.

화학 무기의 사용은 전쟁의 비인도적 성격을 부각시키며, 국제 사회에서 이들 무기에 대한 금지와 규제를 촉구하는 계기가 되었다. 이러한 무기는 단순히 물리적 파괴를 넘어, 심리적 공포와 불안을 조성하며 인류의 안전에 대한 중대한 위협으로 인식되었다. 따라서 화학 무기의 사용은 국제법과 인도적 원칙에 대한 재조명을 이끌어내며, 전 세계적으로 화학 무기 금지 조약과 같은 규범을 강화하는 데 기여하였다. 이러한 역사적 사례들은 인류가 화학 무기의 위험성을 이해하고, 이를 방지하기 위한 노력을 지속해야 함을 일깨워 준다.
  

 

신경 작용제

신경 작용제는 신경계를 공격하여 생리적 기능을 방해하는 독성 화학 물질이다. 이들은 주로 신경전달물질인 아세틸콜린의 분해를 방해함으로써 신경 신호의 전달을 차단하여 근육 마비, 호흡 곤란, 심지어 사망에 이르게 할 수 있다. 대표적인 신경 작용제로는 GA (타분), GB (사린), VX 등이 있으며, 이들은 매우 낮은 농도에서도 치명적인 효과를 발휘한다.
 

 
신경작용제의 일반적 증상은 다음과 같다.

• 노출 초기: 피로감, 신경 불안, 기억력 감퇴 등 (수 분에서 수시간 내)
• 중추신경계 손상: 한쪽 혹은 양쪽 눈동자 축소, 두통, 불안, 경련, 의식 상실, 혼수 등
• 피부: 발진 또는 화상 등
• 호흡기: 기침, 답답함, 호흡 곤란, 호흡 정지 등

신경작용제는 흔히 기체(에어로졸 포함), 액상으로 운반, 사용된다. 

분류	G-Series	V-Series	A-Series (Новичо́к)
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	추가 예정
특징	비지속성 신경작용제	지속성 신경작용제	분말형 신경작용제
제조국가	독일	연합국(을 포함한 다수의 국가)	러시아

 

 
신경 작용제는 어떻게 생체 작용 원리 

우선 인체 내 신경이 작용하는 원리를 이해하자.

1. 자극 수용 외부 자극(예: 소리, 빛, 압력 등)이 감각 수용체에 의해 감지된다.
2. 전기 신호 생성 감각 수용체가 자극을 받으면 전기 신호(활동 전위)가 생성된다.
3. 신경 전달 생성된 전기 신호가 축삭을 따라 이동하여 신경 세포의 축삭 말단에 도달한다.
4. 신경전달물질 방출 전기 신호가 축삭 말단에 도달하면, 신경전달물질(예: 아세틸콜린)이 시냅스 공간으로 방출된다.
5. 수용체 결합 방출된 신경전달물질이 인접 신경 세포의 수용체와 결합하여 신호를 전달한다.
6. 세포 반응 유도 신경전달물질의 결합으로 인접 세포에서 전기 신호가 발생하거나 특정 생리적 반응이 유도된다.
7. 신호 전달 완료 신경전달물질은 효소에 의해 분해되거나 재흡수되어 시냅스에서 제거된다.

.신경 작용제는 인체에 다음과 같이 작용한다.

• 신경 자극 차단: 신경작용제가 신경 세포에 침투하여 아세틸콜린 에스터라제와 결합, 아세틸콜린의 분해를 억제한다.
• 아세틸콜린 축적: 아세틸콜린이 시냅스 공간에 축적되어 지속적으로 수용체와 결합한다.
• 지속적 자극: 아세틸콜린이 지속적으로 수용체에 결합함으로써 신경 세포를 과도하게 자극한다.
• 근육 마비/호흡 곤란: 신경 신호의 과도한 자극으로 인해 근육이 지속 수축하거나 완전 마비되어 호흡 기능이 저하된다.
• 생명 위협: 이로 인해 심각한 생리적 기능 장애가 발생, 사망에 이를 수 있다.

 

신경 작용제 해독제제

신경 작용제에 노출된 경우, 신속하게 대응할 수 있는 해독제제가 존재한다. 대표적으로 아트로핀과 프랄리독심이 있다.

아트로핀은 신경전달물질인 아세틸콜린의 작용을 차단하여 과도한 신경 자극을 억제한다. 이로 인해 호흡기 및 심장 기능을 보호하고, 중독 증상을 완화하는 효과를 제공한다. 프랄리독심은 신경 작용제가 효소와 결합하여 발생하는 생리적 변화를 역전시키는 데 도움을 준다. 이 두 해독제는 신경 작용제에 의한 중독 상황에서 신속한 치료를 가능하게 하여 생존 가능성을 높이는 데 중요한 역할을 한다.

 

 

아트로핀 (Atropine sulphate, 황산화 아트로핀)

아트로핀은 가지과 식물의 잎과 뿌리에서 추출된 알칼로이드로, 대표적인 무스카린성 수용체의 경쟁적 길항제이다. 아트로핀은 아세틸콜린(ACh)이나 무스카린과 경쟁 작용하여 부교감신경을 억제하며, 이들 물질의 작용을 선택적으로 차단한다. 다만 니코틴성 수용체에 대한 봉쇄 효과는 미미하다.

• 작용 메커니즘: 경쟁적 길항제로서 ACh 농도가 높으면 아트로핀의 효과가 감소할 수 있다.
• 효과: 소량 투여 시 중추신경을 흥분시키고, 대량 투여 시 억제 작용을 한다. 또한, 산동 현상과 구강 건조를 유발하며, 심박수를 증가시키는 효과가 있다.

아트로핀을 주사하면 이렇게 된다

 

프랄리독심 (Pralidoxime, 2-PAM, 옥심)

프랄리독심은 유기인산 불활성화 아세틸콜린에스테라아제(AChE)에 결합하는 옥심 화합물이다. 아트로핀 및 디아제팜(Diazepam)과 함께 유기인산 중독 치료에 사용된다.

• 작용 메커니즘: 프랄리독심은 유기인산이 AChE의 활성 부위에 결합하는 것을 차단한다. 이는 하이드록시 성분과 결합하여 작용제를 제거하고, AChE의 활성 부위를 재생한다.
• 효과: 작용제를 AChE와의 결합에서 분리시켜 효소가 정상적으로 기능할 수 있도록 한다.

 
군에서의 신경 작용제 해독제제

전장에서는 신경 작용제 노출 시 각 약제를 별도로 투여하기 제한되는 상황이 존재하므로 두 약제를 하나의 키트로 통합한 체계가 있는데, 이를 'MARK-1' 이라고 한다. 1회 투여량에 맞추어 자동 주사기 형식을 취하고 있어 유사시 약제 투여가 편리하다.

 

Nerve Agent Antidote Kit (NAAK), MARK-1이라는 별명이 있다.

 
 

흑색 플러그가 있는 황색 주사기가 프랄리독심, 녹색 플러그의 흑색(또는 녹색) 주사기가 아트로핀이다. 전체적인 구성은 주사기 2개, 주사기를 고정하고 오용을 방지하는 안전핀(회색 및 황색 캡), 주사기를 통합 보관할 수 있는 클립과 포장재이다.
 
주사 순서는 아트로핀 → 프랄리독심 순서이며 이는 보관 클립에도 숫자로서 표기하고 있다. 

• 사용 요령
  1. 아트로핀 주사기를 대퇴부 근육부분에 맞는다.
  2. 아트로핀 주사후 10초동안 기다렸다가 프랄리독심을 주사
  3. 10～15분 간격으로 3회까지 주사
  4. 맞고난 주사기는 상의 옷깃에 꽂아두어 주사한 횟수를 표시
• 보관 요령
  1. 동절기 상온(4~30℃)상태의 실내에 보관
  2. 하절기는 통풍이 잘되는 선선한 곳에 보관

 

MARK-1의 용법

주사기의 안전핀을 제거하고 적절한 위치에 수직으로 누르면, 내부 스프링에 의해 바늘이 돌출하게 되고 내부 압력에 의해 약품이 방출되어 주사되는 구조다. (사진을 들고 오고 싶었지만 못 찾겠다. 찾으면 첨부함.) 

 

적절한 위치라 함은, 미 육군 교범 FM 8-285, 부록 E '신경 작용제 해독제제 투여 절차'에서 재봉선을 피하고 근육이 많은 부위라고 명시하고 있으므로 다음과 같은 위치에 주사를 실시하면 되겠다.

* US Army Field Manual 8-285, Appendix E 'Procedure for Administering the Nerve Agent Antidotes'

 

수직으로 주사하는 이유: 본 주사기는 용법은 근육 주사(IM)이며, 바늘도 약 20mm 정도로 길지 않다. 측면에서 투여하는 경우 충분히 주사되기 어려울 수 있다. 

 

 

NAPP (Nerve Agent Pretreatment Pyridostigmine)

과거 미군에서는 NAAK (MARK-1)와 함께 브롬화 피리도스티그민(Pyridostigmine Bromide)을 제공한 사례가 있다. 신경 작용제 예방 약물인 피리도스티그민(NAPP)은 NAAK의 보조제로 사용되어, 신경 작용제 화학 환경에서 군인의 생존 가능성을 높인다. 각 인원은 NAAK를 지급받아 안전하게 보관하며, NAPP는 상의 소매나 가슴 주머니에 보관한다.

지휘관의 지시에 따라 신경 작용제 노출 가능성이 있는 경우에 NAPP 정제를 복용하기 시작한다. 정제는 8시간마다 한 번씩 지속적으로 복용하며, 총 21정을 복용하거나 지휘관의 지시로 중단할 때까지 계속한다. NAPP는 1.7°C에서 7.8°C의 온도에서 냉장 보관해야 하며, 상온에 6개월 이상 꺼내두었다면 사용하지 폐기하여야 한다.

 

 

 

 

CANA (Convulsant Antidote for Nerve Agents)

CANA는 NAAK (MARK-1)와 형상이 유사한 2mm의 디아제팜이 들어있다. 이 주사기의 외부에는 NAAK와 구별되는 두 개의 플랜지가 있다. CANA는 화학적으로 강화된 재료로 포장되어 있으며, 신경 작용제 중독으로 무력화된 동료에게 디아제팜을 투여하는 일회용 주사기다. CANA는 동료에 의해서만 주사될 수 있으며, NAAK의 대안적 물자로 운용하는 개별적 지급 품목입니다. 자세한 정보는 TM 8-288을 참조할 것.

 

 

 

NAAK와 CANA의 차이점: NAAK (MARK-1)와 CANA는 외부 형상으로는 유사하지만 아래와 같이 차이가 있다.

항목	NAAK	CANA
구성	자동 주사기 2개 (아트로핀, 프랄리독심)	자동 주사기 1개 (디아제팜 2mm)
용도	신경 작용제 중독에 대한 즉각적인 처치	신경 작용제에 의해 무력화된 동료에게 투여
용법	자가 투여	동료의 도움이 있어야만 가능 (Buddy aid)
형상	2개의 자동 주사기가 플라스틱 클립에 결합	2개의 플랜지로 NAAK와 구별됨
포장	일반 플라스틱 폼제	화학적으로 강화된 포장재

 

 

DuoDote

최근에는 아트로핀과 프랄리독심을 자동 주사기 하나에 구성, 배치한 DuoDote를 운용하는 추세다.

항목	DuoDote(TM) Auto-Injector	MARK-1(TM) Kit
형상
내용물	황산화 아트로핀 2.1mg 염화 프랄리독심 600mg	황산화 아트로핀 2mg 염화 프랄리독심 600mg
기술 정보	이중 챔버 기술이 적용된 자동 주사기 1개	전통적인 각 단일형 자동 주사기 2개
투여 단계	1회 주사로 두 약제 모두 투여 가능	1번의 주사로 하나의 약제만 주사 가능 최대 2회 주사 필요
크기	6" × 1" × 1"	6" × 1.5" × 1"
사용 연한	4년	5년
포장	화학적으로 강화된 포장재	일반 플라스틱 폼제

 

 

 

한국군에서의 신경 작용제 해독제제

한국군에서는 미군이 운용 중인 NAAK (MARK-1)를 카피하여 한국형 MARK-1 (KMARK-1)을 생산하여 보급하는 중에 있다. 형상은 본판인 MARK-1과 전체적으로 동일하며 용법 또한 동일하다.

길어봐야 2cm 남짓이다.

 

 

 최근 (나온 지 오래되었긴 하지만) 2개의 주사기가 통합된 형태가 출시, 대한민국은 '다중챔버단일주사기'로 명명하며 논문도 내고 개발 중에 있다, .
 

요것이 한국형 다중챔버단일주사기(아트로핀-팜 단일주사기)이다.

 
 
 

추가로

가끔 연구강의 하다 보면, 아트로핀이 마약이라고 하는 양반들이 있는데...
 

아트로핀 마약물질 아니다.