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| 미국 콜로라도 주 푸에블로 기지에 저장되어 있는 155mm 겨자 가스 포탄. 포탄에 적힌 HD는 정제 겨자 가스(Distilled Mustard)를 나타내는 코드다. |
1. 개요
독가스의 한 종류. 정확한 명칭은 설퍼 머스터드(Sulfur mustard)로, 1822년에 프랑스의 "세자르-망수에트 데스프레츠"라는 사람이 처음 발견했지만 1886년에 독일의 "빅터 메이어"라는 사람이 토끼에게 실험을 했으며 이후 제1차 세계 대전 때 독일이 처음으로 염소 가스와 같이 처음으로 사용했다.[1][2]] 화학식 표기는 (Cl-CH2CH2)2S.2. 특징
세포 독성을 띠는 수포작용제로, 겨자 가스에 노출된 피부는 큰 수포를 일으키면서 심각한 손상을 일으킨다. 항공기를 이용해 분사할 수도 있으며 위의 포탄처럼 화학탄으로 제조하여 각종 포를 이용해 발사하고 살포할 수 있어 강력한 고통과 살상력을 동반하는 화학무기이다. 1993년부터 제정된 화학 무기 협정에 따라 겨자 가스 역시 현재까지도 강력하게 규제되고 있는데, 그 중 겨자 가스는 규제 정도가 아주 높다. 쉽게 말하자면 핵무기만큼 엄중하게 규제되고 있는 물건이다.순수한 겨자 가스는 무색이며 상온에서는 점성을 띠는 액체로 존재하나, 화학 작용제로 사용할 때는 황토빛을 띄는 불순한 상태로 사용된다. 이 때 겨자와 같은 냄새를 풍겨 겨자 가스라는 이름이 붙었는데, 당연히 겨자와 향이 비슷할 뿐이지, 겨자 가스는 겨자와 같은 성분이 아니다. 천연 겨자가 조금 따끔하고 매캐하게 끝난다면, 겨자 가스는 조금만 들이마셔도 치명적인 손상을 입힐 수 있다. 천연 겨자에는 이소티오시안화알릴(CH2CHCH2NCS)이라는 성분이 있는데, 화학식을 보면 알겠지만 성분을 이루는 원소에 차이가 있고 골격도 다르다.[3] 흔히 아몬드(bitter almond)향으로 비유되는 청산가리가 진짜 아몬드에도 들어간 것과 반대되는 경우.
3. 합성
Depretz 방식으로 제조시에는 이염화황과 에틸렌을 반응시켜 제조한다.SCl2+2 C2H4→(Cl-CH2CH2)2S
Meyer 방식에서는 2-클로로에탄올과 황화칼륨을 통해 티오디글리콜을 합성하여 삼염화인으로 염소처리한다.
3(HO-CH2CH2)2S + 2PCl3 → 3(Cl-CH2CH2)2S + 2P(OH)3
Meyer-Clarke 방식으로는 삼염화인 대신 농축된 염화수소를 이용한다.
(HO-CH2CH2)2S + 2HCl → (Cl-CH2CH2)2S + 2H2O
염화티오닐(Thionyl chloride)과 포스겐(Phosgene)도 염화제로 사용하는데, 이 중 포스겐도 독가스이다.
4. 신체에 주는 영향
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매우 강력한 수포작용제고, 돌연변이를 유발하는 물질이면서 발암물질이다. 지방 속으로 녹아들어 지방과 결합하는 성질이 있다. 노출된 직후에는 아무런 자각증상이 없고 살포된 지역도 이상이 없어보이기 때문에 무심결에 많은 양의 가스에 노출될 위험이 있다.
황 머스타드(Sulfate Mustard; SM)는 DNA의 친핵성 부위, N-7 위치의 구아닌과 N-3 위치의 아데닌 등과 알킬화 반응을 일으킨다.[4] 알킬화된 DNA는 다른 DNA와 가교결합을 일으켜 DNA의 복제가 불가능하게 한다. 즉 방사능 피폭과 같은원리로 세포분열할 세포 원본(DNA)가 싸그리파괴되므로. 전신이 산채로 썩어가는것. 이러한 DNA 손상은 일반적으로 PARP에 의해 복구되는데, 높은 농도의 겨자가스가 분포한 지역은 PARP의 활성도가 크게 감소한다. 이로 인해 세포 내의 NAD+와 ATP 농도가 감소하여 세포의 괴사가 진행된다.[5]
겨자 가스에 노출되어 피부에 수포가 발생한 캐나다 병사.(혐오주의)
가스에 노출된 후에는 24시간 안에 심한 가려움증과 피부 자극 증세가 나타나고, 노란색 액체로 가득찬 거대한 수포가 노출된 부위에 생긴다. 겨자 가스 기체는 면이나 모 같은 일반적인 천을 간단하게 통과하기 때문에 노출 당시에 옷으로 가리고 있던 부위라도 수포가 생긴다. 안구에 노출되었을 시에는 처음에는 따갑다가 결막염을 일으키고, 눈꺼풀이 부어올라 일시적으로 시력을 상실하게 된다. 고농도의 가스를 흡입한 경우 호흡기의 출혈과 수포를 일으켜 점막에 손상을 주고 폐수종을 일으킨다.
겨자 가스에 노출되어 입는 환부 부상은 화학물질로 인한 화상으로, 노출된 가스 농도에 따라 1도에서 2도 화상, 심한 경우에는 3도 화상까지 이를 수 있다. 심한 화상(신체 면적의 50%를 넘는 화상)은 치명적이며 환자가 며칠이나 몇 달 후 사망하는 일도 있다. 겨자 가스에 노출되었다가 생존한 자는 겨자 가스의 돌연변이 유발과 발암성 때문에 암에 걸릴 확률이 높아진다.
포비돈-요오드(상표명 베타딘)를 도포하면 피부 부상을 줄일 수 있다. 그러나 이는 수포가 생기지 않은 초기 상태일 때만 유효하다. 겨자 가스에 노출된 자는 처음에는 자각증상이 없으므로 노출된 사실을 알지 못하다가 수포가 생겨났을 때 알게 되며, 이 때는 손을 쓸 수 없다.
상처 부분의 오염 제거가 끝난 후에는 보편적인 화상 치료 방법에 준하여 치료한다. 다른 화상보다 겨자 가스에 노출되어 생긴 화상은 치유가 느리게 진행되므로 포도상구균 등의 2차 감염으로 인한 패혈증이 발생할 위험이 있다.
제1차 세계 대전 당시 겨자 가스에 노출된 병사들을 치료하며 관찰한 영국인 간호사는 이런 말과 기록을 남겼다.
그들을 만지거나 붕대를 감을 수 없습니다. 우리는 깔개로 그들을 감싸두었죠. 가스로 인한 화상이 가장 괴로울 거예요. 아무리 부상이 심각해도 다른 경우에는 불평하지 않았으니까요. 하지만 가스로 인한 화상은 참을 수 없어 비명을 지를 수밖에 없어요.
그 병사는 온몸에 화상을 입었고, 겨자 색깔로 곪아 터진 물집투성이었다. 눈은 멀었고, 진물로 범벅이 되어버려 보는 것만으로도 끔찍할 따름이었다. 또한 그는 숨쉬기 위해 안간힘을 써야 했다. 목소리는 기어들어가고, 말을 하면 목구멍이 막혀 질식하리라는 것을 알았다.
겨자 가스의 유해성과 참혹한 증상을 1910년대부터 이렇게까지 잘 알고 있었던 영국이지만, 포턴 다운에서는 실전에서 적의 전투력은 상실시키면서 외상 피해는 가급적 낮추는 적당한 수준의 가스 농도를 찾기 위해 당시 식민 지배하던 인도 제국의 라왈핀디[6]에서 1930년대 초부터 10년 간 인도군 병사 500여 명을 대상으로 인체실험을 벌였다. 당연한 얘기지만 상당수의 피험자들이 화상 등을 입고 군 병원에 입원해서 육체적 정신적 고통으로 신음했다.
제2차 세계 대전 때는 중국 전선을 제외하면 이를 교전 때 사용하지 않았으나, 심각한 누출 사고가 벌어진 적이 있다. 1943년 이탈리아 전선의 바리 항구에서 미군 함선들이 독일 공군의 공격을 받았다. 이 폭격 때문에 미군이 최악의 상황에 대비하기 위해 수송해 왔던 겨자 가스가 대량으로 누출되었고, 항구의 민간인까지 합쳐서 1000명 이상의 사상자가 발생하는 참사가 벌어졌다.
5. 유형
다양한 설파 머스터드와 그 혼합물이 사용되었으며, 이는 다음과 같다.- H - HS(Hun Stuff)나 레빈슈타인 머스터드(Levinstein mustard)라고도 부른다. 이는 빠르지만 지저분한 생산 방식인 레빈슈타인 공정을 발명한 이의 이름을 따서 붙인 것으로, 건조한 에틸렌 가스와 이염화황을 통제된 환경하에서 반응시켜 제조했다. 정제하지 않은 설파 머스터드는 20~30%의 불순물이 함유되어 있어 장기간 저장이 불가능하며, 탄 속에 봉입되어 있던 가스가 분해되면서 용기가 터지게 되고 가스가 새어나오게 된다.
- HD - 영국에서는 파이로(Pyro), 미국에서는 정제 머스터드(Distilled Mustard)라는 코드명을 붙였다. 정제 겨자 가스로 순도는 약 96%. 흔히 겨자 가스라고 함은 이를 칭한다. 주로 사용하는 합성법은 티오디글리콜과 염화수소를 반응시켜서 얻는다.
- HT - 영국에서는 런콜(Runcol), 미국에서는 머스터드 T-혼합물(T-Mixture)라는 이름으로 불렀다. 설파 머스터드 60%와 T 비스 2-2-클로로에틸티오에틸 (bis2-2 chloroethylthioethyl) 에테르 40%로 구성된 혼합물이다.
- HL - 정제 머스터드 가스와 루이사이트의 혼합물. 기온이 내려가는 겨울에 사용하기 위해 만든 혼합형 가스로 루이사이트는 가스가 어는 것을 막는 부동제의 역할.
* HN - 위의 황을 질소로 바꿨지만 성질은 거의 같다. 질소 머스타드라고 부른다. 위의 약제와 더불어 동일하게 규제되지만, HN의 경우 현재 호지킨병 등의 림프종에 항암제로 사용된다.[7]
6. 실전
- 제1차 세계 대전
- 리프 전쟁
- 제2차 이탈리아-에티오피아 전쟁
- 중일전쟁: 일본군에 의해 사용되었다.[8]
- 이란-이라크 전쟁
- 사담 후세인, 알리 하산 알 마지드(케미컬 알리): 쿠르드족의 반란을 이걸로 진압했다.
- 시리아 내전 - 이라크 내전[9]
7. 매체
- 개스드(Gassed): 존 싱어 사전트(John Singer Sargent 1856/01/12 ~ 1925/04/14)의 그림.겨자가스로 눈이 먼 병사들을 표현한 작품이다.
- 나의 히어로 아카데미아: 등장인물 머스타드의 개성이 독가스인 것으로 보아 이름의 어원이 이 겨자 가스임이 확실하다.
- 레인보우 식스 시즈: 오퍼레이터인 스모크가 사용하는 원격 가스탄의 가스가 겨자가스와 유사한 기능으로 추정된다. 참고로 연습전인 PVP에서 쓰는 건 비살상 작용제라고 한다.
- 대통령 각하 만세: 한국이 절찬리에 써먹는다. 특히 중국이나 일본을 칠 때 많이 쓰이는데, 심지어 시위 진압에도 신나게 써먹다 보니 국립연구소 과학자들이 인체실험용 시체가 부족하단 이유로 "제발 작작 좀 써먹어라"라고 항의할 정도.
- 메달 오브 아너: 얼라이드 어썰트: 마지막 미션인 슈메르첸 요새에서 언급되고 실제로 겨자 가스 살포 후 폭탄 2개로 요새를 날려버린다. 이때 주인공은 겨자 가스 생산시설에 방독면을 쓰고 침투한다.
- 브이 포 벤데타: 주인공 브이가 생체 실험에서 살아남은 후 수용소에서 탈출하기 위해 각종 화학물질들을 섞어 제조해 써먹었다. 네이팜은 덤. 참고로 브이는 의심받지 않고 이 화학물질들을 공급받기 위해 원예의 달인 행세를 했다.
- 신비한 TV 서프라이즈: 2015년 8월 16일자에서 이 부분을 다루었다. 기사
- 흑집사: 녹색마녀편에서도 언급되었다. 마녀의 저주의 정체는 이 겨자 가스였다.
- DC's Legends of Tomorrow: 시간여행을 다니는 드라마물의 특성상 주인공들이 세계대전에 참가하게 되는 경우가 종종 있는데, 파이널 시즌에서 강철피부를 가진 주인공이 겨자 가스로 인해 능력에 변화가 생기는 에피소드가 나온다. 인간에게 워낙 치명적이다 보니 히어로에게도 강한 치명상을 입힐 수 있다는 설정인 듯.
[1] 이 염소 가스는 프리츠 하버가 소금을 분해시켜 만들어냈다. 질소고정법 만든 그 프리츠 하버 맞다.[2] 출처: [[https://en.wikipedia.org/wiki/Mustard_gas#Development]|영문 위키백과][3] 진짜 겨자가스에는 합성 겨자가스에는 없는 이중결합이 들어가 있으며, 반대로 합성 겨자가스에는 진짜 겨자가스에는 없는 염소 원자가 들어가 있다. 질소의 경우 질소 원자가 들어간 변종(질소 머스터드)도 있어서 없다고 하기에는 미묘하다.[4] Jost P, Svobodova H, Stetina R. Induction and repair of DNA cross-links induced by sulfur mustard in the A-549 cell line followed by a comet assay. Chem Biol Interact. 2015 Jul 25;237:31-7. doi: 10.1016/j.cbi.2015.05.009. Epub 2015 May 15. PMID: 25986970.[5] Kehe K, Balszuweit F, Steinritz D, Thiermann H. Molecular toxicology of sulfur mustard-induced cutaneous inflammation and blistering. Toxicology. 2009 Sep 1;263(1):12-9. doi: 10.1016/j.tox.2009.01.019. Epub 2009 Jan 23. PMID: 19651324.[6] 현대에는 파키스탄의 도시.[7] 특히 Mechlorethamine, HN2를 쓴다.[8] 일반적으로 중국군이 무력하게 당하기만 했다고 알려져 있지만 전간기에 확보한 방독면과 생산 시설 등의 대비책은 있었고, 제한적이지만 일본군을 상대로 소규모 화학 공격을 시도해 역습하기도 했다.[9] ISIL이 이런 물건을 시리아에서 썼다.