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소방대원 청력저해물질 노출과 난청

국립소방연구원 박제섭 | 기사입력 2022/03/21 [10:30]

소방대원 청력저해물질 노출과 난청

국립소방연구원 박제섭 | 입력 : 2022/03/21 [10:30]

소방대원은 출동 사이렌 소리나 소방장비 점검, 구조장비 사용 등 다양한 소방 활동 과정에서 불규칙적이고 높은 소음에 장시간 노출됩니다.

 

특히 출동 과정에서 짧게는 몇 분, 길게는 수십 분까지 반복적으로 사이렌 소음에 노출됩니다. 높은 소음에 노출되면 혈압 상승이나 성가심, 스트레스, 이명 등을 일으킬 수 있습니다. 과도한 소음 노출은 소음성 난청(noise-induced hearing loss)과 같은 비가역적인 청력손실을 초래합니다. 

 

하지만 난청은 소음 노출로만 발생하는 질환이 아닙니다. 최근 해외 여러 기관에서 소방대원의 유해물질 노출에 의한 난청(chemical-induced hearing loss) 발생 위험성을 경고하고 있습니다.

 

청력저해물질 노출에 취약한 ‘소방관’

2018년 미국노동청(OSHA)은 소음 노출과 청력저해물질에 동시 노출되는 직업군 노동자의 청력손실 발생 위험성이 높다고 판단했습니다. 이에 따라 즉시 예방 프로그램을 수립해 시행할 것을 권고했는데요.

 

청력저해물질 노출에 취약한 위험 직업군으로는 프린터 제조공과 페인트공, 건축가, 무기 취급자, 살충제 취급자, 그리고 소방관을 지목했습니다. 

 

▲ [그림 1] 미국 노동청(OSHA)의 청력저해물질 노출 예방 프로그램 표지


또 미국 산업위생사협회(ACGIH)는 톨루엔, 납, 망간 등 유해물질과 소음에 복합 노출되는 근로자는 주기적인 청력검사를 하도록 권고했습니다. 

 

1. 청력저해물질엔 어떤 게 있나

▲ [표 1] 소방대원이 노출되는 주요 청력저해물질

 

소방대원은 화재진압과 인명구조 등 소방활동 과정에서 다량의 유해물질에 노출됩니다. 이 중 청력손실과 균형감각에 이상을 일으키는 화학물질을 청력저해물질(이독성물질, ototoxic chemicals)이라고 합니다. 

 

소방대원이 노출되는 대표적인 청력저해물질은 크게 세 가지(유기용매류, 중금속류, 질식제)로 구분됩니다.  

 

방향족 유기용매류 중 하나의 곁사슬(single side-chain)을 가진 물질과 곁사슬에 탄소 원자수가 3개 이상인 물질, 이성질체 구조 중 파라(para-)형이 청력손실과 관련이 있다고 알려져 있습니다.     

 

Gagnaire 등(2005)은 21종의 방향족 유기용매를 대상으로 청력저해와의 연관성을 분석한 결과 8종(톨루엔, 파라-자일렌, 에틸벤젠, n-프로필벤젠, 스티렌, 알파-메틸스티렌, 트랜스-베타-메틸스티렌, 알킬벤젠)의 방향족 유기용매가 유모세포를 손상시킨다는 걸 확인했습니다.

 

Maguin 등(2006)과 Gagnaire 등(2005)은 방향족 유기용매류의 청력저해 수준이 알킬벤젠>에틸벤젠, 스티렌>n-프로필벤젠>파라-자일렌≥톨루엔, 알파-메틸스티렌, 트랜스-베타-메틸스티렌 순으로 강하다고 보고했습니다.

 

IRSST(Institute de recherche Robert-Sauve)와 EU-OSHA(the European Agency for safety and health at work), NEG(the Nordic Expert Group)의 3개 국제 연구기관이 발표한 청력저해물질 독성 기준에 의하면 총 7가지 물질은 최소 두 기관에서 독성이 높은 물질로 평가됐습니다.

 

톨루엔과 납, 스티렌은 3개 기관 모두에서 가장 높은 범주로 분류됐습니다.

 

▲ [표 2] 국제 연구기관의 청력저해물질 독성 기준(Nies E 등, 2012)

* ototoxic > possibly ototoxic > non-conclusive(or no-evidence)** category I: human data indicate auditory effects below or existing OELs; category II: human data are lacking, whereas animal data indicate an auditory effect well above the existing OELs; category III: human data are poor or packing, animal data indicate an auditory effect below or near the existing OELs.


2. 청력저해물질은 인체에 얼마나 해로울까

▲ [그림 2] 청력저해물질의 주요 작용 부위

 

청력저해물질에 의한 청력손실의 특징은 6천~8천㎐의 고음역대에서 청력손실과 이명, 전정기능 장애가 대표적입니다.

 

내이 부위(특히 청력과 균형을 담당하는 말단 기관, 뉴런, 전정-달팽이관 신경 등)에 선택적으로 작용해 기능장애와 세포 손상을 일으킵니다(소음성 난청은 주로 3천~6천㎐, 특히 4천㎐ 영역의 손실이 크게 증가함).

 

▲ [그림 3] 톨루엔에 노출되기 전(A)과 후(B)의 쥐 Corti 기관 주사전자현미경 사진

 

동물을 대상으로 수행한 실험에서 톨루엔, 스티렌, 크실렌과 같은 유기용매에 노출될 경우 달팽이관에 병변이 발생했습니다. 납, 수은 등의 중금속은 중추 청각신경을 손상시키는 것으로 확인됐습니다. 

 

청력을 저해하는 중금속 중 대표적인 납(lead)은 중추 청각 신경계와 달팽이관에 영향을 미치는 거로 알려져 있습니다.

 

원숭이를 대상으로 한 연구에서는 납의 혈중 농도가 35~40ug/㎗일 때뚜렷한 변화가 없었으나 55ug/㎗ 농도일 땐 변화를 확인했습니다. 사람에 대해선 혈중 납 농도가 28~57ug/㎗일 때 청각과의 연관성이 뚜렷하게 나타났다고 합니다.

 

수은(mercury)은 신경독성과 감각신경성 난청(sensorineural hearing loss)을 일으킨다고 알려진 중금속입니다. 원숭이를 대상으로 한 연구에서 메틸 염화 수은(methyl mercuric chloride) 10 Hg ug/㎏ body weight/day를 경구 투여한 조건에서 영구적인 청력 손실이 나타남을 확인했습니다. 

 

아연(Trimethyl tins)을 기니아 피그와 쥐에게 투여한 실험에서 청력 저하를 일으키는 것도 확인했습니다. 

 

3. 소음과 청력저해물질에 동시 노출된다면

소음은 난청을 유발하는 가장 흔한 요인입니다. 하지만 85㏈ 이하 소음에 노출되더라도 톨루엔 등의 유기용매와 중금속, 질식제, 내분비교란물질 등에 동시 노출되면 상승효과(시너지효과)로 인해 청력손실의 위험성이 더욱 증가합니다.

 

특히 일산화탄소는 소음과 상승적으로 작용해 난청을 일으키는 가장 명확한 물질입니다. 동시 노출 시 단독 노출보다 더 큰 영구적인 난청을 일으킵니다.  

 

NIOSH는 스웨덴 북유럽 전문가그룹(Swedish Nordic Expert group, NEG)과의 장기 추적 연구를 통해 제지공장  노동자 중 소음에 단독 노출된 집단보다 유기용매와 소음에 동시 노출된 집단의 난청 발생률이 더 높다는 걸 확인했습니다.

 

화학물질 파트에서 근무한 노동자의 23%가 난청을 앓는 반면 고소음(95~100㏈)에만 노출된 노동자는 단지 8%만이 심각한 난청으로 발전했습니다.  

 

Hormozi 등(2017)은 유기용매와 소음 노출 간 직업적 노출 사례들을 메타 분석해 유기용매 혼합물에 노출된 경우의 난청 발생 위험성(odd ratio)은 2.05(95% 신뢰구간(CI): 1.44~2.9)였으나 소음과 동시 노출된 경우는 2.95(95% 신뢰구간(CI): 2.1~4.17)로 단독노출보다 높음을 확인했습니다.

 

또 유기용매와 난청 발생 위험성 간 용량-반응 관계 분석에서 매우 낮은 농도의 유기용매에 노출되더라도 소음과 함께 노출된다면 청력손실로 발전할 위험성이 증가하는 걸 확인했습니다.

 

▲ [그림 4] 노출 그룹별 난청 발병률(Nakhooda, 2019)

 

Nakhooda(2019)도 총 17건의 문헌 자료를 통해 소음에 노출된 그룹과 소음, 유기용매에 동시 노출된 그룹 간 난청 발생률을 메타 분석한 연구 보고에서 소음에만 노출된 그룹의 난청 발생률은 24.5, 유기용매에만 노출된 그룹은 18, 소음과 유기용매 모두에 노출된 그룹은 43.3%로 동시 노출에 의한 발생률이 현저히 높음을 확인했습니다.

 

유기용매에만 노출된 그룹보다 소음과 유기용매 모두에 노출된 그룹의 발병률은 odd ration=2.15, 95% CI:1.24-3.72, p=0.006으로 2배 이상 높다고 보고 했습니다.  

 

다른 연구 보고에서는 접착제 제조공장에서 소음에만 노출된 그룹보다 톨루엔과 소음에 동시 노출된 그룹의 난청 비율이 6배나 높았다고 합니다.

 

4. 소방학교 훈련교관의 중금속 노출량 측정해 보니

▲ [표 3] 실화재훈련 후 총중금속 노출량

▲ [표 4] 실화재훈련 후 청력저해 중금속 노출량


소방학교 실화재훈련 전ㆍ후 훈련교관에게 노출되는 중금속량을 측정한 결과 1회 훈련만으로도 다량의 중금속에 노출된다는 걸 확인했습니다. 피부 swab 시료(n=18)에서 (672.0±403.6)㎎/100㎠, 최대 1701.9㎎/100㎠가 검출됐습니다.

 

소방대원이 착용한 방화두건(n=7)에서는 (363.6±118.0)㎎/100㎠였고 최대 606.2㎎/100㎠가 검출됐습니다. 이 중 청력저해와 관련된 중금속의 피부 노출량은 Cr(221.47±240.0)㎎/100㎠, Pb(44.41±6.85)㎎/100㎠, As(9.88±5.20)㎎/100㎠, Cd(0.81±2.36)㎎/100㎠가 검출됐습니다.

▲ [표 5] 건물 내 주요 부위별 표면 중금속 잔류 기준

 

청력저해물질의 피부 노출에 대한 국제적인 공인 노출 기준은 아직 정의되지 않아 노출 수준을 비교하긴 어려운 상황입니다.

 

하지만 일반 건물 내부의 벽과 바닥에 존재하는 중금속 잔류 기준을 정의한 브룩헤이븐 국립 연구소(Brookhaven National Laboratory)의 Standard Operating Procedure IH75190: Required and recommended surface wipe criteria(2017)와 미 NIOSH Manual of analytical methods 9100, Lead in surface wipe samples의 노출 기준을 참고해 적용한다면 상당한 노출이 발생하고 있음을 예상할 수 있습니다. 

 

몇몇 연구 보고에 의하면 소방대원의 중금속 노출량은 오염된 표면에서부터 입이나 피부를 통해 체내로 흡수되는 전이율(transfer rate)을 최소 1%에서 최대 10%로 보고하고 있습니다.

 

DiBiasio와 Klein(2003)은 노출되는 피부의 표면적과 구강-피부 간 접촉 횟수, 피부 전이율, 피부-구강 오염물질 전달률 등의 다양한 노출 기준치들을 측정한 결과 표면에서 피부로의 전이율은 약 10% 수준으로 예상했습니다.

 

신체 움직임 수준과 접촉 시간, 피부와 오염물질 간 친화도(affinity), 접촉 부위의 구조적 특성, 피부 수화도, 표면의 다공성 등 다양한 조건에 따라 전이율은 달라진다고 보고했습니다. 중금속 중 비소는 피부를 통해 흡수되는 대표적인 중금속으로 소방대원의 비소 노출량은 높은 수준인 거로 알려져 있습니다.


소방관들의 청력을 보호하려면 어떻게 해야 하나

소음과 청력저해물질의 동시 노출에 대한 유해성 연구는 여러 동물 실험을 통해 톨루엔, 스티렌, 트리클로로에틸렌, 에틸벤젠, 시안화수소, 일산화탄소, 중금속 등 다양한 화학물질과 소음이 상승적으로 상호 작용하거나 청각 시스템에 미치는 영향이 증가한다는 걸 확인했습니다.

 

또 여러 화학물질 중 일부는 충분히 높은 농도로 노출되면 소음에 노출되지 않고도 청력에 영향을 미칠 수 있습니다.

 

소음은 달팽이관에 손상을 주지만 화학물질은 달팽이관 구조와 중추 청각 시스템 모두에 영향을 미칩니다. 이런 복합적인 작용으로 소리 감지 기능이 손상될 뿐 아니라 소리 구별에 영향을 미칠 수 있습니다. 

 

소음과 청력저해물질 노출에 대한 청력 보호 연구는 주로 청력저해물질 분류와 근거 목록 작성, 노출 문제, 동물 실험을 위한 유효성 평가, 바이오마커를 이용한 노동자의 노출 평가 방법, 청력에 대한 적절한 테스트 방법 그리고 적절한 대응 수준과 이에 맞는 예방 프로그램 개발 등을 주요 주제로 진행되고 있습니다.

 

소방관의 청력저해물질 노출에 대한 연구는 실험과정과 그룹핑의 어려움으로 인해 거의 이뤄지지 않고 있습니다. 

 

그렇다면 소방대원은 청력손실을 방지하기 위해 어떤 예방 대책이 필요할까요? 소방대원은 소방 활동 과정에서 소음과 청력저해물질에 동시 노출되는 환경에서 근무합니다. 따라서 두 가지 모두 노출되지 않도록 현장 활동 과정에서의 세심한 주의가 필요합니다.

 

1. 높은 소음에 노출되지 않도록 해야 합니다 

최소한 80㏈ 이상의 소음에 노출되지 않도록 업무 환경을 개선해야 합니다. 특히 출동 간 사용하는 사이렌 소음이 차량 내부에 탑승한 소방대원에게 노출되지 않도록 해야 합니다.

 

소음 차단용으로 가장 많이 쓰이는 이어 플러그나 이어 머플러는 소음 차단 효과는 높으나 대원 간 잦은 소통이 필요한 소방 환경에서는 거의 쓰이지 못합니다. 적절한 소음 차단 장비 개발과 개선 연구가 필요합니다. 

 

국립소방연구원에서는 차량 내부로 유입되는 소음을 줄이기 위해 지향특성을 적용한  ‘소방차량용 고출력 지향성 사이렌’을 개발했습니다. 이를 소방차량에 적용하면 소방차량의 내부 소음을 80㏈ 이하로 관리할 수 있었습니다.

 

2. 유해물질에 노출되지 않도록 개인보호장비를 착용해야 합니다

소방대원이 착용하는 개인보호장비는 불꽃이나 복사열 등을 차단하는 고유기능과 함께 직접적인 유해물질 노출을 차단할 수 있습니다. 유해물질 노출에 가장 취약한 부위는 목과 얼굴, 손 부위입니다. 특히 얼굴과 목은 신체 여러 피부 조직 중 가장 약하고 외부 물질의 흡수율이 높습니다.

 

또 일단 흡수되면 가장 빠르게 전신으로 확산되는 부위지만 이 부위를 보호하는 장비는 없습니다. 얼굴과 목 부위 보호를 위해 사용하는 방화두건은 이름 그대로 화염이 직접적으로 피부에 노출되지 않도록 보호하는 기능을 가진 보호장비입니다.

 

착용 시 불편함을 줄이기 위해 늘어나는 특성을 가진 니트(knit) 구조로 제작돼 중금속 등의 유해물질 차단에는 거의 효과가 없습니다. 

 

최근 방화두건을 개발하는 업체 중 95% 이상의 분진 차단 성능을 가진 방화두건을 개발해 판매하는 곳이 있습니다. 하지만 아직 국내에서는 가격 부담과 분진 차단 기능에 대한 기술 규격이 마련돼 있지 않아 폭넓은 사용이 어렵습니다.  

 

올해 국립소방연구원에서는 방화두건 분진 차단 기능에 대한 기술 규격을 마련하기 위한 연구를 진행하고 있습니다.

 

3. 일단 노출된 유해물질은 최대한 빨리 제거해야 합니다 

▲ [그림 5] 피부ㆍ개인보호장비 오염물질 제거용 티슈와 사용 모습


소방대원은 화재진압과 인명구조, 화재조사 등 다양한 소방활동 과정에서 불가피하게 고농도 유해물질에 노출될 수 있는 환경에서 임무를 수행해 노출 자체를 100% 막을 순 없습니다. 하지만 유해물질 노출을 최소화할 수 있는 방법 중 하나는 노출 즉시 또는 최대한 빠른 시간 내에 제거하는 겁니다.

 

이를 위해선 소방활동 과정 중이나 활동 종료 후 피부에 오염된 유해물질을 확인 즉시 수시로 제거해 최대한 체내로 흡수되지 않도록 해야 합니다. 피부에 오염된 유해물질을 효과적으로 제거하기 위해선 세제를 이용해 세척하는 방법이 가장 효과적입니다.

 

물을 사용할 수 없는 현장에서는 검댕과 중금속 제거 기능을 가진 세척용 티슈를 사용해 제거하는 방법도 적용할 수 있습니다. 귀소 후에는 피부와 개인보호장비의 오염물질이 추가 확산되는 걸 막기 위해 전용 세제로 세척해야 합니다.

 

4. 청력 검사를 정기적으로 하고 청력 보호를 위한 프로그램을 적용해야 합니다 

소방대원은 소음과 유해물질에 동시 노출될 위험성이 높은 직업군에 속하므로 정기적인 청력 검사를 해야 합니다. 현재 청력 검사 방법이 유해물질 노출에 의한 청력 저하를 확인할 수 있는 적절한 방법인지도 확인해야 합니다.

 

또 소방대원의 청력을 보호하기 위한 프로그램을 수립해 현장에 적용되도록 해야 합니다. 이를 위해 현장 소음ㆍ유해물질 노출 예방 절차와 가이드라인, 교육 프로그램 등의 개발이 필요합니다. 

 

특히 소방 현장과 소방대원의 소음, 유해물질 노출 수준을 상시 모니터링할 수 있는 시스템을 마련해야 합니다. 이렇듯 정기적인 환경 측정을 시행해 건강한 몸과 마음으로 체계적이고 안전한 현장활동을 영위할 수 있도록 정책적인 지원이 이뤄져야 할 겁니다.

 

 


1) Gagnaire F, Langlais C. Relative ototoxicity of 21 aromatic solvents. Arch Toxicol 2005;79:346-354.

2) Maguin K, Lataye R, Campo P, Cossec B, Burgart M, Waniusiow D. Ototoxicity of the three xylene isomers in the rat. Neurotoxicol Teratol 2006;28:648-656.

3) Nies E. Ototoxic substances at the workplace: A Brief update. Arh Hig Rada Toksikol 2012;63:147-152. 

4) Hormozi M, Ansari-Moghaddam A, Mirzaeil R, Haghighi JD and Eftekharian F. The risk of hearing loss associated with occupational exposure to organic solvents mixture with and without concurrent noise exposure: A systematic review and meta-analysis. International Journal of Occupational Medicine and Environmental Health 2017;30(4):521 – 535.

5) Nakhooda F, Sartorius B, & Govender SM. (2019) The effects of combined exposure of solvents and noise on auditory function – A systematic review and meta-analysis. South African Journal of Communication Disorders, 66(1), a568. https://doi.org/10.4102/ sajcd.v66i1.568. 

6) IH75190 Required & recommended surface wipe criteria. Brookhaven National Laboratory, 2017. 

7) NIOSH Manual of analytical methods 9100, Lead in surface wipe samples.

8) DiBiasio K, Klein K. Human health risk evaluation of structural surfaces contaminated with metals. 2003 March poster No. 1914.

 

국립소방연구원_ 박제섭 : jspark3588@korea.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2022년 3월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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