# 수용성인가, 비수용성인가? 대답하기 어려운 간단한 질문

물에 대한 용해도는 표면 장력 측정과 (환경)독성 연구를 비롯한 다양한 목적으로 계면활성제의 중요한 특성이다. 계면활성제는 ‘테스트하기 어려운’ 물질로 분류돼 왔으며 물에 대한 용해도 측정과 관련된 문제를 논의할 것이다. OECD TG 105에서는 물에 대한 용해도의 정의를 ‘포화 질량 농도’를 기반으로 한다. 대부분 계면활성제의 경우 포화 농도가 없고 마이셀(micelle) 또는 기타 계면활성제 응집체를 형성한다.

안타깝게도 계면활성제 마이셀이 소수성 물질의 방울과 같다는 오해가 있다. 이는 사실이 아니며 마이셀 안의 계면활성제 분자와 벌크물에 단일 분자로 존재하는 계면활성제 분자 사이에 열역학적 평형을 이루며 빠르게 교환되고 있다. 또한 계면활성제는 마이셀 내에서 소수성 물질을 가용화해 생체 이용률을 높일 수 있다.

물에 대한 용해도는 물질의 물리화학적 특성과 (환경)독성 평가를 위한 중요한 특성이며 종종 전제 조건이므로 ‘용해도’라는 용어는 REACh 문서(규정 번호440/2008)[1,2]의 2635페이지에 420번이나 등장한다. 수용성을 실험적으로 측정하는 방법은 OECD 기술 가이드라인 105[3]과 120[4]이다. 안타깝게도 이러한 지침을 문자 그대로 받아들이면 계면활성제와 표면 활성 고분자에 적용하기 어렵다. 이러한 이유로 계면활성제는 OECD 지침 문서에 ‘테스트하기 어려운’ 물질로 분류돼 있다[5].

그러나 계면활성제는 실제로 ‘어려운’ 물질이 아니라 비양친매성 저 분자량(MW) 분자와 동일한 규칙을 따르지 않기 때문에 ‘다른’ 물질일 뿐이다. 양친매성 분자 구조로 인해 상(phase)과 계면 거동 측면에서 특별한 특성을 가지기 때문에 많은 응용 분야에서 중요한 성분이다. 화학물질의 수용성을 평가하는 현존하는 유일한 지침은 OECD TG 105과 120이므로 고객과 규제 기관 모두 이 지침에 근거한 데이터를 요구한다. 이 논문에서는 계면활성제 뿐만 아니라 잠재적 미세 플라스틱으로서의 폴리머를 고려하는 등 폴리머 분야의 목적에도 유용할 것으로 기대되는 관련 과제에 대해 논의하고자 한다.

REACh 문서[1]와 OECD TG 105[3]는 모두 물에 대한 용해도란 주어진 온도에서 물속 화학물질의 ‘포화 질량 농도’로 정의하고 있다. OECD TG 105에 따르면, 예비 테스트 후 예상 용해도에 따라 두 가지 방법 중 하나를 사용해야 한다. 용해도가 각각 0.01g/L 미만과 그 이상인 경우 칼럼 용출법 또는 플라스크 방법을 사용해야 한다. 일반적으로 이러한 절차에서 분석상의 어려움은 테스트 대상 화학물질의 잠재적으로 매우 적은 양을 정량적으로 측정하는 것이다.