미량무기질, 불소F-2020 한국인 영양소 섭취기준

1 영양소의 특성

1-1. 개요 

불소(fluorine)는 원자 질량이 18.998인 기체 할로겐으로서 화학적으로 가장 반응성이 높고 전기적으로 음성인 음이온 형태, 즉 fluoride(F-)로 존재한다 [1]. 불소는 물, 공기, 토양, 암석 등 어디에나 있으나 암석 과 토양에 있는 대부분의 불소는 단단히 결합되어 있고 생물학적으로 이용이 불가능하다. 불소는 담수 및 해수를 포함한 모든 수원에 존재하는데, 지표수보다 지하수에 많고, 지역에 따라 식수의 불소함량은 다양 하다. 공기 중에도 토양, 산업폐기물의 소각 과정 등에서 유래한 기체 형태의 불소가 존재하나 그 양은 매우 낮아 흡입을 통한 불소 노출량은 무시할 수 있는 정도이다 [1].

불소는 대부분 화합물의 형태로 존재한다. 불소는 수소와 가역적으로 결합하여 불화수소(hydrogen fluoride)를 형성할 수 있다. 불소의 생리적 특성(위에서의 흡수, 세포외액과 내액 사이의 분포, 신장에서의 제거율 등)은 대부분 불화수소의 확산에 따라 결정된다. 불소는 칼슘과의 친화력이 매우 높아서, 체내에서 뼈와 치아 등 주로 석회화된 조직에 존재한다. 불소의 충치예방 효과는 잘 알려져 있다.

1-2. 흡수, 분포, 대사, 배설

불소이온의 흡수율은 일반적으로 매우 높다. 물과 함께 섭취하는 불화나트륨(NaF)이나 구강용품에 첨가 된 monofluoride phosphate 등의 흡수율은 거의 100%이다 [2]. 그러나 불화나트륨을 우유나 이유식 등 칼슘 혹은 불소와 불용성 화합물을 형성하는 2가나 3가의 양이온 함량이 높은 음식과 함께 섭취하면 흡수 율이 감소한다. 불화나트륨 정제는 공복 시에 물과 함께 복용한 경우 100%, 우유와 함께 복용한 경우 70%, 식사와 함께 제공한 경우 60% 흡수된다 [1]. 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 염소는 불소 흡수와 이용을 감소시키며, 인과 황은 불소 흡수를 증가시키고, 염화나트륨은 골격으로의 불소 유입을 감소시킨다 [3]. 어떤 형태의 불소이든 우유와 함께 섭취하면 불소와 칼슘이 결합하여 염을 형성하고 위장관에서 응고된 우유 덩어리 속에 불소가 갇히게 되면서 흡수가 감소한다. 그런데 우유 외에 다른 음식과 함께 섭취할 경 우에는 위장관에 음식물이 더 오래 머물게 되면서 갇혔던 불소가 빠져 나오게 되어 감소한 흡수율이 회복 되는 것으로 추정된다 [4].

흡수된 불소는 혈액에서 빠르게 세포내･외액으로 이동하지만, 불소의 칼슘에 대한 친화력으로 인해 체내 불소의 99% 정도는 뼈와 치아 등 석회화된 조직에서 발견되는데, 강하고 비가역적으로 결합되어 있다. 이들 조직에서 불소는 수산화인회석(hydroxyapatite)의 수소를 대체한다. 체액과 연조직의 불소 농도는 항상성이 유지되지 않으며 최근 식사량을 반영한다 [5]. 타액과 치태(dental plaque)의 불소 농도는 물과 식사 외에도 구강용품 사용에 따라 달라진다. 석회화된 조직에 침착 되지 않은 불소는 대개 소변을 통해 배설된다.

일생 동안 불소를 축적하는 골격과 상아질과는 달리 치아의 법랑질(enamel)은 치아 형성 시 이용 가능한 불소를 반영한다 [1]. 유치의 법랑질 성숙은 2개월에서 12개월 사이에 완료되며, 영구치의 법랑질 성숙은 3번째 어금니를 제외하고는 7-8세 경에 완료된다. 영구치의 법랑질에 불소가 침착 되는 것은 외층에서만 발생하며, 이것은 식품, 타액, 치태와 구강용품의 불소 함량에 따라 달라진다.

뼈 안의 불소는 쉽게 교환 가능한 형태와 천천히 교환되는 형태 둘 다 존재한다. 뼈의 내부에는 골흡수 과정에서 천천히 교환되는 불소가 결합되어 있고, 뼈의 표면에는 세포외액의 다른 이온들과 빠르게 교환되 는 불소가 결합되어 있다. 빨리 교환되는 불소는 뼈 결정체의 수화된 껍질에 존재하여, 거기에서 불소는 주변 세포외액에 있는 이온과 교환될 수 있다. 천천히 교환되는 형태로 있는 불소의 용출은 뼈 재형성 과 정에서 골흡수가 될 때 일어난다. 흡수된 불소는 대개 신장을 통해서 배설된다.

어린이에서는 골격과 치아 성장을 위해 흡수율이 증가하여 약 80%의 불소가 보유될 수 있다. 건강한 젊은이와 중년 성인에서, 흡수된 불소의 약 50%는 석회화된 조직에 취해져 보유되다가, 50%는 소변으로 배설된다 [6, 7]. 그 이후의 연령에서는 유용한 데이터가 없으나 뼈 무기질 역학에 비추어볼 때 보유되는 것보다는 배설되는 것이 더 커질 것으로 보인다.

정상적인 식사를 하는 경우 불소평형은 항상 양으로 나타난다. 혈장 불소와 골격 사이의 불소의 동적인 이동을 통해 불소평형이 양 또는 음의 평형상태를 유지하게 되므로 골격으로부터의 불소의 이용에 의해 평형상태가 결정된다. 만성적으로 불소 섭취량이 부족한 경우, 뼈에서 불소 유출이 증가하여 불소 배설량 이 섭취량보다 커질 수 있다 [8].

1-3. 기능

불소는 칼슘 및 인과 함께 수산화인회석[Ca10(PO4)6(OH)2]구조 형성에 기여할 수 있다. 이가 나기 전 치아발달 동안 불소를 섭취하면, 법랑질층이 결정화 될 때 불소를 취함으로써 불화수산화인회석 [fluorhydroxyapatite, Ca10(PO4)6F2 또는 Ca10(PO4)6(OH, F)]을 형성하게 된다. 이것은 수산화인회석 보다 산에 잘 녹지 않으므로 충치를 예방하는 효과가 있다 [9]. 이가 난 이후의 어린이와 성인에서도 적절한 불소 섭취는 충치예방 효과를 낸다. 구강 내 타액과 치태에 존재하는 불소도 충치예방 효과가 있다. 치태 불소는 박테리아의 당 유입에 관계하는 효소의 작용을 억제하여 산 생성량을 감소시켜 플라그액의 산도를 낮춤으로 써 산에 의한 치아 법랑질의 손상을 감소시키기 때문이다. 즉 타액이나 치태의 불소는 치아 법랑질의 무기 질 손실을 막고 재무기질화를 증가시킨다 [10, 11]. 그러나 충치는 불소 결핍 질환이 아니며 불소가 인간의 발달과 건강에 필요하다는 증거가 불충분하다는 이유로 불소를 필수영양소로 보지 않는 견해도 있다 [1]. 

 

불소의 충치예방 효과가 알려지면서, 선진국에서는 음용수에 불소를 인위적으로 첨가하기 시작하였다. 1945년 미국 미시간 주 그랜드 피즈(Grand Rapids)에서 최초로 불소 첨가 수돗물을 공급한 이후, 1957년 세계보건기구에서 수돗물의 불소농도 조정이 치아우식 예방에 가장 이상적이라는 결론을 내리고 세계 각국에 수불사업 실시를 권장하였다 [12-14]. 수불사업이란 수돗물에 미량의 불소를 첨가하여 불소이온 농도 를 적정수준(0.8-1.2 ppm: 0.8-1.2 mg/L)으로 유지하여 치아우식증을 예방하고자 하는 대표적인 구강보건 사업이다. 수불사업은 가장 경제적인 비용으로 최대의 우식예방 효과를 낼 수 있는 방법임이 국내외에서 여러 차례 보고된바 있다 [12, 13, 15-21]. 우리나라는 1981년 진해시에서 처음 시범 실시된 이후, 1995년 국민건강증진법에 수불사업을 하도록 규정하였다. 이후 수불사업이 확대되어 전국 수불사업 수행 정수장 의 수는 2000년 37개소로 증가했으나, 이후 불화수소 첨가로 인한 유해성 논란 확산에 따라 수불사업 반대 여론이 커져 2010년 25개소로 감소하였으며 [22], 현재는 사업이 유명무실화된 상태이다.

불소는 뼈 생성을 자극하고 뼈의 무기질화를 촉진하여 골밀도를 증가시키고 골다공증 치료에 이용될 가 능성이 제기되었다 [23]. 불소의 골다공증 예방 효과는 Bernstein 등 [24]에서 긍정적으로 보고되었으나, 이후 여러 연구에서는 오히려 부정적 영향이 보고되기도 하였다. 특히 불소의 골격 무기질화와 골절 감소 에 미치는 영향은 U자형 곡선을 나타낸다. 즉 1 mg/L의 불소 농도에서는 골밀도가 증가하는 등 긍정적 영향을 나타내나 이보다 높은 농도에서는 골절률이 증가하는 등 오히려 부정적 영향을 나타낸다 [25].

우리나라 수불사업지역에서 주민의 골밀도가 높고, 특히 40대 여성에서 유의하게 골밀도가 높고, 여성 에서 불소농도와 골밀도 사이에는 약한 상관성이 있음이 보고되었다 [26]. 한편, 폐경 후 여성에게 1년간 하루 10 mg 이하의 소량의 불소를 보충해준 경우 골밀도의 변화가 없었으며, 폐경 후 여성에서 불소의 보충이 골절 발생위험을 감소시키지 않았다 [27]. 따라서 골무기질화 및 뼈 생성에 미치는 영향은 연령에 따라 다르며, 불소의 충치예방 효과에 비해 아직 그 기능이 명확하지 않다.

2 건강 유지 및 증진을 위한 섭취기준

2-1. 건강을 위한 섭취기준 설정 시 고려사항

불소는 식사 이외에도 불소치약이나 불소도포제 등 구강용품을 통한 체내 유입이 많은 영양소이므로 정 확한 섭취량과 필요량을 산출하기 힘들다. 불소의 필요량 추정에 사용할 수 있는 기본 지표는 충치발생률, 골격 무기질 함량, 불소 균형 연구 등이 있다 [8]. 불소를 충치예방에 필요한 양보다 조금 더 많이 섭취하 면 골다공증을 예방할 수 있다는 보고가 있으나 [23], 과잉의 불소 섭취로 인해 골절률이 높아진다는 보고 도 있어 [25] 골격 무기질 함량으로 불소의 필요량을 추정하기에는 아직 타당성이 부족하다.

일시적 불소 노출량을 평가하는데 있어서 가장 유용한 바이오마커는 소변 불소 배설량이다. 소변의 불소 농도는 식음료와 구강용품의 불소 농도 및 노출 빈도와 직접관련이 있고, 섭취한 불소의 일정 부분은 소변 으로 배설되고 [28], 또한 소변 불소 배설량은 정상값이 보고되어 있어 영양상태판정이 용이하다 [29, 30]. 타액의 불소 농도도 일시적 불소 노출량을 반영한다. 이하선 및 턱밑 타액의 불소 농도는 혈장 불소 농도 를 반영하는 것으로 제안되었지만 [29] 아직 충분한 데이터는 없다. 치태의 불소 함량도 불소 노출량을 반 영하는 바이오마커로 사용할 수 있다 [10]. 최근에는 불소 노출량을 평가할 수 있는 지표로 손발톱도 매우 유용하게 사용된다 [31]. 이것은 비침습적 방식으로 쉽게 수집할 수 있고, 장기간 실온에서 보관이 가능하 며, 손발톱의 불소농도는 장기간 불소의 평소 섭취 수준을 반영하기 때문이다(그림 1).

2-2. 결핍 예방을 위한 섭취기준 및 한국인 섭취실태

2007-2008년도 국민건강영양조사에서 20세 성인 남녀의 하루 평균 불소 섭취량은 각각 0.068 mg과 0.052 mg이었으며, 1-2세 아동은 0.011 mg/일, 3-5세 아동은 0.015 mg/일이었다 [32, 33]. 2007-2009년 제4기 국민건강영양조사 자료 중 5세 아동 314명의 섭취 식품을 직접 분석한 결과, 불소 섭취량은 0.35 mg/일(0.016 mg/kg/일)이었다 [34]. 2008-2012년의 국민건강영양조사에서 불소 섭취량은 1-2세 0.02 mg/일, 3-5세 0.024 mg/일, 19-49세 남자와 여자는 각각 0.089 mg/일과 0.060 mg/일이었다. 그러나 여기 에는 세치제 등 구강용품을 통한 불소 섭취량은 산정되지 않은 결과여서 실제 섭취량이라 할 수 없다.

불소는 식품 이외에도 식수, 구강제품, 보충제 등에서 섭취하는 양이 많으므로 이를 모두 포함하여 조사 하여야 한다. 55-78개월 유아 대상 연구에서 불소 섭취량은 수불사업지역은 0.63 mg/일(0.031 mg/kg/일), 비사업지역은 0.27 mg/일(0.013 mg/kg/일)이었다. 이때 불소 급원은 수불사업지역은 음식물 23.6%, 식수 31.6%, 세치제 44.8%였고, 비사업지역은 음식물 22.7%, 식수 1.6%, 세치제 75.7%였다 [35]. 수불사업지역에 사는 2-6세의 브라질 어린이에서도 불소 섭취량은 토양에서 0.008, 음용수에서 0.011, 기타 음료수에서 0.009, 치약에서 0.036 mg/kg/일로 총 0.064±0.035 mg/kg/일로서, 치약에서 56.3%, 물과 식사에서 43.7% 섭취 하는 것으로 분석되어 [36] 식품보다 치약에서 섭취하는 비율이 컸다.

불소는 평균필요량을 추정하기에는 아직 근거가 불충분하여 충분섭취량을 설정하였다. 충치예방 효과는 불소의 충분섭취량 설정을 위한 가장 강력한 지표이다. 불소 섭취량과 충치발생율, 그리고 불소의 과잉증 발생과의 정량적 관계에 대한 역학 연구는 이미 오래 전에 수행되었다 [37]. 그림 2는 식수내 불소 함량과 충치발생률 및 치아불소증(dental fluorosis)과의 상관관계를 나타낸 표이다 [37]. 이 연구는 12-14세, 7,259명을 대상으로 하였다. 지표 0.6을 유의한 공중보건 문제가 나타날 수 있는 역치로 볼 때, 식수의 불 소 농도는 1.6-1.8 mg/L이다. 식수 불소 농도가 1.0 mg/L에 근접하면 충치발생 감소치가 최대에 달한다. 즉 충치발생률을 최대로 낮추면서 치아불소증은 나타나지 않는 가장 적절한 불소 섭취량은 음용수에 1 mg/L의 불소가 함유되어 있을 때이다.

불소의 충분섭취량을 설정하기 위해 이용할만한 국내 수행 연구는 매우 부족하다. 따라서 적절히 수불 화된 지역(음용수의 불소 농도 1 mg/L)에 거주하는 미국 어린이와 성인이 모든 급원(음용수, 식품, 구강용 품)으로부터 섭취하는 불소가 체중 당 0.05 mg/kg/일인 것 [38]을 기준으로, 여기에 연령별 체중을 고려하 여 추정하였다.

(1)영아기(1세 미만)

 

① 0-5개월
영아의 불소 필요량은 모유에서 공급되는 양을 우선적으로 적용하였다. 모유의 불소 농도와 영아의 섭 취량에 대한 국내 연구자료가 부족하여 외국 자료를 참고 하였다. 모유 내 불소함량은 0.007-0.011 mg/L 이며 [8]. 영아가 모유에서 섭취하는 불소는 0.01 mg/일(0.001-0.003 mg/kg)이고, 조제유는 이보다 불소 농도가 높았다 [39]. 미국의 비수불화지역 거주 영아에서 수돗물로 조제한 분유 섭취 시 불소 함량은 0.01-0.02 mg/kg이었다 [40]. 영아 전기의 불소 충분섭취량은 영아가 모유에서 섭취하는 양인 0.01 mg/일로 정하였다.

 

② 6-11개월
영아 후기에는 이유보충식을 섭취하므로 불소 섭취량이 증가한다. 모유와 이유식을 섭취한 12개월까지의 영아의 1일 불소 섭취량이 0.05 mg/kg/일인 것에 근거하여 [41], 0.05 mg/kg/일×8.4 kg(표준체중)＝0.42 mg/일을 반올림하여 0.4 mg/일로 설정하였다(표 1).

(2) 성장기(1-18세)

 

국내 연구에서, 5세 아동의 식품을 통한 불소 섭취량은 0.35 mg/일(0.016 mg/kg/일)이었고 [34]. 수불 사업지역과 비수불사업지역의 3-6세 아동의 불소 섭취량은 각각 0.08과 0.028 mg/일 이었다 [42]. 그 밖에 국내 불소 섭취량 조사 연구의 결과 [43, 44]가 국외에서 실시된 결과와 비슷한 양상을 보였다. 그러나 불소 의 섭취 급원이 음용수와 식사 외에도 구강용품 등에서도 얻어지고 점점 구강용품과 보충제를 통한 섭취량 이 증가하는 상황이어서 과거에 비해 현재의 실제 섭취량은 증가했을 가능성이 있다. Erdal & Buchanan [45]은 수학적인 모델링 방법을 통해 음용수, 식사, 구강용품을 통한 유아기의 불소 섭취량을 영아 0.02-0.11 mg/kg/일, 유아 0.06-0.21 mg/kg/일로 추정하였고, 특히 수불사업이 실시된 지역은 영아 0.11 mg/kg/일, 유아 0.08 mg/kg/일로 추정하였다. 이것은 그동안 충분섭취량 추정에 사용된 섭취량 0.05 mg/kg/일 보다 높은 수치이다. 국내 연구에서, 55-78개월의 유아의 식품, 식수, 세치제를 통한 불소 섭취량은 수불사업지역 은 0.63 mg/일(0.031 mg/kg/일), 비사업지역은 0.27 mg/일(0.013 mg/kg/일) 이었다 [35]. 유아와 아동에 서 음식, 물, 잇솔질 등을 통해 추산한 총불소 섭취량은 2-5세 유아는 0.167 mg/일, 6-11세 아동은 0.314 mg/일이었다 [22]. 이러한 국내외 자료로 볼 때, 과거에 비해 불소 섭취량의 증가로 인한 충분섭취량의 상향 조정이 이루어져야 할 필요성도 제기되나 아직은 이에 대한 충분한 근거가 부족하다.

 

1-18세의 불소 충분섭취량은 성인과 같이 0.05 mg/kg/일에 표준체중을 곱하여 충분섭취량을 추정하였 다(표 2).

(3) 성인기(19-64세)

충치예방 효과는 불소의 충분섭취량 설정을 위한 가장 강력한 지표이다. 불소의 충분섭취량을 설정하기 위해 이용할만한 국내 수행 연구는 매우 부족하다. 따라서 부작용을 초래하지 않으면서 효과적으로 충치를 예방할 수 있는 최적 농도로 보고된 음용수 내 불소 농도 1 mg/L 정도의 지역에 살고 있는 미국 어린이와 성인의 모든 불소 급원(음용수, 식품, 구강용품)으로부터 섭취하는 불소 섭취량인 0.05 mg/kg/일을 기준으 로 하였다 [38](표 3).

(4) 노인기(65세 이상)

 

노인에서 불소의 대사가 달라진다는 근거가 없으므로 성인과 같이 0.05 mg/kg/일에 기준체중을 곱하여 충분섭취량을 추정하였다(표 4).

(5) 임신기

임신부의 불소 충분섭취량은 비임신부와 같다. 불소는 태반을 통해 태아에게 이동되어 [46], 유치 발달에 사용된다 [47]. 임신기 불소 보충의 필요성에 대해서는 논란이 있으나 [48, 49], 임신부와 비임신 여성의 불소평형이 차이가 없고 [50], 임신기 여성의 불소 섭취량을 높여야 하는 과학적 근거가 불충분하므로 임신 기 여성의 불소 충분섭취량은 비임신 여성과 같게 추정하였다(표 5).

(6) 수유기

 

국내 수유기의 불소 대사에 대한 인체연구는 현재까지 수행된 바 없다. 외국 연구결과에 의하면, 모유의 불소함량은 0.007-0.011 mg/L로 매우 낮고 [3, 51], 수유부의 불소 섭취량이 모유의 불소 함량에 크게 영향을 주지 않으므로 수유부의 불소 충분섭취량은 비수유부와 같은 수준으로 정하였다(표 6).

2-3. 만성질환 위험감소를 위한 섭취기준

아직까지 불소 섭취와 특정 만성질환 발병 위험 감소와의 관련은 밝혀진바 없으므로 만성질환 위험감소 를 위한 섭취기준을 설정하지 않았다.

3 안전확보를 위한 섭취기준

3-1. 안전을 위한 섭취기준 설정 시 고려사항

불소의 만성독성은 불소증(fluorosis)이라 부른다. 치아불소증(dental fluorosis)은 유아와 어린이에서 발 생하는 비가역적인 증상으로서, 오직 치아 법랑질층이 발달할 시기에 과량의 불소에 노출되었을 때만 법랑질 형성에 방해를 받아 치아에 반점이 생기는 치아불소증이 발생한다. 치아불소증이 발생할 수 있는 연령은 일반적으로 6-8세인데 [52-54], 유치가 나기 전 만 3세 전에 불소를 과잉 섭취했을 때 가장 영향이 크며 [55, 56], 그 후 치아 발달이 계속되는 8세까지의 유아에서도 치아불소증이 유발되기 쉽다. 치아발달이 끝 난 9세 이후부터는 치아불소증은 문제가 되지 않는다. 치아불소증의 증상은 다공, 불투명, 백묵색깔 치아, 흰줄, 황갈색 반점 등이다. 심하면 치아가 부서지기 쉽고 깨지기 쉬운 형태로 된다. 치아불소증은 생리적 으로 심각한 증상이라기보다는 치아에 백색 또는 갈색의 반상치가 생기고 치아를 가로지르는 미세한 줄들 이 나타나는 등 심미적 요인으로, 그 부작용은 미미한 것으로 알려졌다. 9세 이후부터 성인이 된 이후에도 불소 섭취량이 너무 많으면 골격불소증(skeletal fluorosis)이 나타날 수 있다 [57]. 골격불소증은 만성적 불 소 독성으로 인한 증상으로, 척추가 부분적으로 융합되어 몸의 움직임이 자유롭지 못하고 관절이 뻣뻣해지 는 초기 증상에서 뼈가 약해지고 바스러지며, 골다공증, 인대 석회화 등의 중증 증상까지 불소의 노출된 양 및 기간과 직접적인 관계가 있다.

이와 같이 적당량의 불소 섭취는 치아 법랑질 발달에 필요하고 충치 예방효과가 있으나, 과량의 불소 섭취는 정상적인 치아 법랑질과 뼈의 생성을 방해하는 등 위해 영향이 나타날 수 있다. 충치 예방효과는 음용수 내 불소 농도가 0.5-1.0 mg/L일 때 최대이며, 기준치 이상의 불소를 섭취하면 불소증의 위험이 있다 [45]. Qayyum 등 [58]은 파키스탄 수불지역 8-17세 치아불소증과 뼈 기형을 가진 자를 대상으로 한 연구 에서 이들의 치아불소증 발생이 음용수 내 불소 함량이 높은 것과 상관관계가 높음을 보고하였다. 충치예 방을 위한 불소 섭취량과 치아불소증을 유발시킬 수 있는 불소 섭취량 사이의 간격은 매우 좁다. 이런 이 유 때문에 캐나다나 WHO에서는 수불화를 권장하나 UNICEF에서는 수불화 위험에 대해 경고하고 있으며, 유럽, 중국, 인도, 일본에서도 수불화를 반대하고 있다. 음용수에 1.5 ppm 이하의 불소가 함유된 경우 충 치예방 효과가 있고 아무런 위해 영향이 없지만, 1.5-3.0 ppm에서는 치아불소증 위험이 있고, 3.0-6.0 ppm 에서는 골격불소증 위험이 있으며, 6.0 ppm 이상에서는 불소증뿐만 아니라 다른 위해 증상이 나타날 수 있다 [59]. 건강한 중년 남녀에서 혈중 불소 농도가 증가할수록 나이 증가에 따른 신장기능 퇴화가 증가 하고, 폐경후 여성에서는 뼈에서 불소 용출이 증가했다 [60].

과량의 불소에 노출 시 내분비계에 변화가 생겨 갑상샘 기능이 감소하고, 칼시토닌 활성이 증가하며, 부갑상샘 활성이 증가하고, 혈당 조절에 이상이 생겼다 [61]. 그러나 이러한 효과는 대상자에 따라, 특히 아임상적 상태인지의 여부 등 건강상태에 따라 많은 차이를 보이므로 단정 지을 수 없다. Zhou 등 [62]은 토양 불소 수준에 따른 성인 남성의 생식호르몬 변화를 장기간 조사한 결과, 불소 함량이 높을수록 여포자 극호르몬의(FSH) 농도는 증가하고 에스트라디올(estradiol) 농도는 감소했다고 보고했다. 장기간 고농도의 불소에 노출되면 생식호르몬 수준에 영향 미치는 시상하부-뇌하수체 등의 내분비계에 이상을 유발할 수 있는 것으로 추측된다. 실험동물에서는 음용수에 고농도의 불소가 함유된 경우 정자 수와 질이 감소하고 구조 변화와 효소활성 감소가 관찰되었다 [63, 64].

불소 섭취가 많은 지역의 어린이에서 유의하게 지능지수가 낮았고 [65], 1 ppm의 불소를 20년 이상 섭 취하면 중추신경계에 영향을 미쳐 인지기능과 신경발달에 장애가 올 수 있다고 보고되었다 [66]. 불소 섭 취량 증가가 지능지수와 음의 상관관계가 있음은 체계적 고찰 논문에서도 확인되었다 [67]. 특히 뇌발달 시기의 과도한 불소 노출은 회복할 수 없는 뇌손상을 유발할 가능성이 있다 [68]. 향후 불소에 노출된 기간 에 근거하여 신경독성 및 지능에 관한 불소 용량 반응 평가 연구를 수행할 필요가 있다. 또한 태아기 단계 에서의 불소 노출과 뇌 발달과의 상관관계에 대한 연구도 필요하다.

 

불소가 골격에 축적되므로, 골암과 관련 있을 가능성이 제기 되었다. 그러나 불소 섭취와 골암 사이의 상관관계에 관한 수많은 연구결과는 서로 상반되어 아직 결론을 내릴 수 없다. 불소가 불화수소 형태로 배설되는 과정에서 신장과 방광에 해로울 가능성 때문에 불소 섭취와 신장암 및 방광암 과의 관계도 연구 되었으나 이 또한 정확한 결론을 내리기에는 부족하다 [25]. 불소와 암과의 상관관계는 추가 연구가 필요 하다.

불소증 환자 705명(20-60세)을 대상으로 한 연구에서 고농도 불소 섭취를 하는 경우 혈중 총단백질, 알 부민, 글로불린의 농도가 낮았다 [69]. 따라서 과도한 불소 섭취는 단백질 결핍을 유도할 가능성이 있다. 음용수 내 불소 함량이 높을수록 고혈압 발생률이 높다는 역학조사 결과도 있다 [70]. 실험동물에서는 불 소가 유전체 손상을 유도할 가능성이 보고되었으나 사람에서는 불소에 의한 유전체 손상이 아직 연구된 바 없다 [71]. 불소증 발생이 유전자다형성 등 유전과 관련 있을 가능성이 제시되었다 [72-75]. 그러나 아 직 주로 동물 연구결과이고, 최근 인체 대상으로 치아불소증과 유전자다형성 연구 등이 일부 이루어졌으나 [76-77] 연구 표본 크기가 작아 한계점이 있다.

3-2. 안전 확보를 위한 섭취기준 및 한국인 섭취실태

전에는 식수와 식품이 불소의 주요 공급원이었으나 오늘날 주요 불소 급원은 불소첨가식수, 불소 보충제, 불소치약, 그리고 유아조제식인 것으로 나타났다 [78]. 특히 6세 미만 어린이의 주요 불소 급원은 치약이었다 [36, 44, 79, 80]. 따라서 일반적인 식사조사만으로 불소 섭취량의 적절성 여부를 판정할 수 없다. 국내에서 식사 외에 식수와 구강용품, 보충제를 통한 불소 섭취량을 모두 조사한 연구는 드물다. 불소의 충치예방 효과는 특히 어린이에서 뛰어나나 최근에는 음용수나 구강용품에 불소를 첨가하는 비율이 증가하면서 오히려 어린이들에서 불소 과잉섭취로 인한 불소증이 증가하고 있는 상황이다 [81, 82]. 국내 수불지역과 비 수불지역의 65세 이상자 대상 연구에서 수돗물의 불소화가 노령인구의 고관절 골절을 촉진할 가능성이 있 음이 보고되었다 [83].

불소의 상한섭취량 설정을 위한 용량-반응 평가는 Dean [37]에 의해 이루어졌으며 이후 특별한 변화가 없어 현재까지 적용하고 있다. Dean [37]에 의하면 식수 불소가 1.0, 2.0, 4.0 mg/L으로 증가할수록 주민의 치아불소증 비율도 각각 10-12%, 50%, 90%로 증가하였으며, 섭취량을 추정한 결과 치아불소증을 초래하 는 역치가 평균 0.10 mg/kg/일인 것으로 나타났다. 따라서 이를 근거로 8세까지의 영유아는 치아불소증을 독성종말점으로 정하고 이에 대한 최저유해용량은 0.1 mg/kg/일로 정하였다. 9세 이후부터 성인기까지는 독성종말점은 골격불소증으로 정하고, 이때 노출량은 Leone 등 [84]의 연구에서 최소 10년 이상 10 mg/일 이상의 불소에 노출된 경우 골격불소증의 1단계 임상증상이 나타났다는 점에 근거하여 최대무해용량을 10.0 mg/일로 적용하였다. 또한 치아불소증이나 골격불소증 등의 불소의 독성종말점은 유해영향이 기능적 독성효과가 아닌 미용적 효과이거나 성인에서 매우 드물다는 점을 고려하여 불확실계수 1.0을 적용하여 상한섭취량을 설정하였다. 임신부와 수유부에서 특별히 불소의 대사가 달라진다는 근거가 없으므로 비임 신부 및 비수유부와 같이 상한섭취량을 추정하였다(표 7).

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4 주요 급원식품

불소는 여러 식품에 널리 함유되어 있으나 차류 등 몇몇 식품을 제외하고는 함유량이 낮다 [83-85]. 불 소의 주요 급원식품은 식수, 차, 생선류(특히 뼈째 먹는 생선)이다. 식품군별 불소함량은 다음과 같다; 차 및 음료 0.02-2.74 mg/L, 곡류 및 시리얼 0.08-2.01 mg/kg, 서류 0.21-0.84 mg/kg, 콩류 0.49-0.57 mg/kg, 어류 0.2-2.0 mg/kg, 가금류 0.04-0.51 mg/kg, 채소류 0.02-0.70 mg/kg, 과일류 0.2 mg/kg, 우유 및 유제품 0.05-0.15 mg/kg, 육류 및 육가공품 0.15-0.29 mg/kg, 난류 0.18 mg/kg [85, 86, 87].

찻잎의 수확시기, 가공상태, 우린 시간 등에 따라 불소함량이 다르다. 5분 동안 우려낸 홍차와 녹차에는 각각 0.32-4.54 mg/L와 0.59-1.83 mg/L의 불소가 함유되어 있으며 오래 우릴수록 그 양은 증가한다. 인스 턴트 차와 제조된 차 음료의 평균 불소함량은 각각 0.07 mg/L(0.04-1.21 mg/L)와 1.23 mg/L(0.66-1.65 mg/L)이다. 불소가 첨가된 물로 제조한 음료나 이유식, 녹차 및 불소함량이 높은 물에서 자란 생선 등은 불소함량이 더 높다 [88].

현재 농촌진흥청의 국가표준식품성분표에는 불소 데이터가 제시되어있지 않다. 이에 표 9에는 미국 USDA 자료 등을 참조하여 불소 데이터베이스를 구축한 한국영양학회의 CAN Pro [89, 90]를 이용하여 주요 불소 함유 식품 및 그 함량을 나타내었다.

5 향후 2025 섭취기준 개정을 위한 제언

5-1. 섭취기준 설정에서 제기된 문제

불소는 미국의 국립 의학 아카데미(National Academy of Medicine, NAM) [8]에서 충치예방에 적정하 고 불소증 위험이 없는 수준인 0.05 mg/kg/일을 충분섭취량으로 정한 이래 한국을 비롯한 유럽, 호주, 일 본 등에서도 이 기준에 체중을 삽입하여 섭취기준을 정하고 있다. 2015년에 비해 2020년 섭취기준이 변화 한 것은 기준 체위의 변화 때문이다.

5-2. 과학적 근거가 부족한 사항

불소는 식품 이외에 수불화된 식수, 불소치약, 불소도포제, 보충제 등을 통한 섭취가 더 많아 일상적인 식사섭취조사로는 정확한 섭취량을 산출하기 어렵다. 현재 불소의 충분섭취량 설정의 근거가 된 Dean [37]의 연구 시절에 비해 구강용품 사용 등의 증가로 불소 섭취량이 증가하여 충분섭취량 상향조정에 대한 요구가 있으나 아직 근거자료가 부족하다. 충치예방을 위한 불소 필요량과 불소증을 나타낼 수 있는 불소 섭취량 사이의 간격이 매우 좁아 충분섭취량 및 상한섭취량 설정에 주의를 기울여야 한다.

5-3. 향후 2025 섭취기준 개정을 위해 필요한 과제

불소는 섭취 급원은 다른 영양소와는 달리 식품과 음용수 외에도 치약, 불소도포제 등 구강용품을 통한 섭취 등 매우 다양하다. 따라서 총불소 섭취량과 노출량을 정확히 산정해낼 수 있는 방법론에 대한 연구가 필요하다. 또한 불소 노출량을 측정할 수 있는 바이오마커의 타당성 및 기준치에 대한 연구가 필요하다.

2020 한국인 영양소 섭취기준(미량무기질-불소F)

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5년 단위로 발행 됨.

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