TDI
6. 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)
가. 성상
상온에서 자극성 냄새가 있으며 무색액체이다. 물과 반응하여 탄산가스를 발생하고 적은 양의 디아미노톨루엔을 형성하며 아세톤, 벤젠, 사염화탄소, 클로로벤젠, 등유, 니트로벤젠에 녹는다. TDI는 화학적 유기합성물로 2,4-TDI와 2,6-TDI의 혼합물 이성체가 있다. 이성체의 종류는 2종류가 있으며 현재 시판중인 이 물질은 100% 2,4-TDI, 80% 2,4-TDI + 20% 2,6-TDI의 혼합물과 2,4-TDI 65% + 2,6-TDI 35%의 혼합물 등 3종류가 있다.
○ 분자량 : 174.16
○ 액체융점 : 19.5∼21.5 ℃(100%)
○ 비중 : 1.22 (20℃)
○ 비점 : 251℃ (1기압)
○ 빙점 : 2,4-TDI - 15℃; 2,6-TDI - 7.2℃
○ 인화점(개방시) : 132 ℃
나. 발생원
TDI는 자연적으로 생성되지 않는다. TDI는 산업용 폴리우레탄(연질 및 경질, Foam, 도료접착제, 고무 등)의 원료로 쓰이며 TDI를 원료로 한 폴리우레탄 Foam은 자동차, 가구제료 또는 팩킹재료로 널리 이용되므로 여러 산업에서 발생한다. TDI는 자연에 노출되면 물과 반응하려는 경향이 있으며 빠른 가수분해로 인해 비활성 폴리머요소를 형성한다. TDI의 발생은 주로 운반시에 새거나 용기에서 흘러서 배출되므로 취급시에 특별한 주의를 요한다.
다. 독성영향
TDI자체는 액상상태로 인간에게 직접적인 해가 없으나, 일단 휘발되면 인체에 유해하다. TDI의 자극성 감지농도는 0.4ppm이며 자극성이 감지된다는 것은 이미 증기화되었다고 볼 수 있다. TDI의 독성은 휘발되었을 때 생명체의 호흡 등에서 독성이 나타난다. 생체에 대한 유독성은 저농도에서 눈 및 상부호흡기관을 자극시키며, 피부나 눈에 접촉시에 바로 씻어내지 않으면 염증을 일으킨다. 장기간에 대한 사항은 아직 증명된 바가 없으며, 단기간의 영향은 다음의 표 3.6.1과 같다.
표 3.6.1 TDI 독성 영향
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농도 |
증세 |
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＞0.014 mg/m3 |
폐기능의 저하로 폐활량의 감소 |
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＞0.036 mg/m3 |
전체인원의 10%이상이 호흡기관의 자극 감지 |
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＞0.35 mg/m3 |
눈, 코, 호흡기관을 자극 |
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0.7∼3.5 mg/m3 |
가슴이 답답하고 기침 발생 |
동물실험에서 토끼의 경우 피부LD50은 10g/㎏으로 나타났으며 경구 LD50은 3.06∼4.13g/㎏으로 나타났다. 또한 4-h LC50의 범위는 70∼356㎎/㎥로 나타났다. 그리고 TDI는 박테리아 돌연변이 테스트에서 양성으로 나타났으며 포유류의 세포변형에는 음성으로 나타났다.
라. 자연계 분포
TDI는 대기중에 기체로 존재하며 액상으로 배출시에 물과 흙에도 존재하며 각 상태에 이동이 있으며 생체변형이 증명되었으며 생체축적에 관한 사항은 아직 입증되지 않았다. TDI자체는 반감기가 빨라 자연상태에서는 자연적으로 손실된다. 대기중에 휘발된 이러한 TDI기체와 수증기는 디아미노톨루엔과 반응하지 않는다. TDI는 1시간에 20%정도 표면흡착에 의해 감소되며 가수분해시 생성물이 없다. TDI는 물과 반응하여 이산화탄소와 포리머요소를 발생한다. 이 때 외부의 물리적인 힘이 없는 한 결정질의 폴리머요소는 침착되어 경직되며, 물에 녹지 않는다.
마. 규제법규 및 각종기준
규정된 기준은 아직 전무한 상태이며 TDI자체는 자연적으로 발생하지 않고 또한 반감기가 매우 빨라 자연적으로 손실된다. 그래서 Beall & Ulsamer(1981)는 실내 오염원으로 규정해야 한다고 주장했다. 이러한 TDI의 발생원에서의 농도는 0.014∼1.05㎎/㎥으로 광범위하게 나타났으며 폴리우레탄 코팅공정에서의 농도 또한 0.001∼0.11㎎/㎥로 광범위하게 나타났다. 가장 높은 농도는 직접적인 휘발 공정인 폴리우레탄 Foam 분사시에 나타났다. 따라서 분사 근로자에게 있어 순간 농도기준(노동기준)은 매우 밀접한 관계를 갖는다.
바. 오염현황
TDI는 대기 중에서 지속적인 오염성은 없으며 주로 운송시에 흘리거나, 누출에 의해 공기 중으로 휘발되어 기체상태로 인체에 영향을 미치는 것 이외에 기체·액체상태에서 불에 노출시 화염을 발생하게 된다. 미국에서는 약 4만명의 근로자가 0.001∼1㎎/㎥ 범위의 농도에 노출된 상태로 작업을 하는 것으로 알려졌으며 TDI 1톤당 약 50g이 굴뚝으로 배출되는 것으로 보고되었다.
국내에서는 동양화학 군산 TDI 공장에 TDI 유출사고가 있어 TDI 제품의 중간물질인 TDA를 제조하는 공정에서 발생된 수소가스와 찌꺼기를 흡수·처리하는 수봉탱크에서 찌꺼기가 방출되어 인근주변에 피해가 발생한 사례가 보고되고 있다(1991).
작성자 : 대기공학과 환경연구관 홍지형(공학박사)
원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-6.htm>
