불소 바로 알기

1. 불소(F)란?
불소는 자연계의 천연원소로 생태계 내에 다양한 형태로 존재하고 있다. 지각에는 약 250~750ppm 정도 존재하며, 토양에는 300ppm 정도로 전체 구성 원소 중 13번째, 바닷물 속의 불소 이온 농도는 1.2~1.15ppm 정도로 전체 구성 원소 중 12번째이다. 불소는 또한 인체에도 존재하며 전체 구성 원소 중 13번째를 차지하고 있다. 불소는 인체에 유익한 영양소로 미량이기는 하지만 우리가 살아가는 데 꼭 필요한 원소이다.

2. 불소의 발견
오늘날 치과 분야에서는 치아우식증 예방을 위한 가장 효과적인 방법으로 '불소'를 활용하고 있다. '불소'의 치아우식증 예방 효과는 어떻게 알게 되었을까? 이는 불소를 활용한 치아우식증 예방법 중 가장 먼저 개발된 '수돗물 불소 농도 조정사업(이하, 수불사업')의 역사에서 유래된다.

오래전 어떤 지방에서 짙은 갈색으로 얼룩진 치아를 가진 사람들이 눈에 띄었다. 미국 로키산맥의 콜로라도 온천 지역에는 다른 지역보다 유달리 갈색 얼룩 치아를 가진 사람들이 많았는데, 1901년 미국 정부의 '이거' 공중 구강 보건 국장이 이 사실을 '공중보건 학술지'에 처음으로 보고하였다. 그 이후 '지방성 갈색 치아'에 대하여 관심이 쏠리기 시작하였다. 콜로라도 온천 지역에서 치과의원을 운영하고 있던 '매케이'가 1916년 '지방성 갈색 치아'를 '반전치'라고 최초를 명명하였고, '심하지 않은 반전치'가 발생한 사람들에서는 치아우식증이 잘 발생하지 않는 사실을 보고하였다.

'매케이'는 모교 치과대학 '단' 등과 함께 반 점치기 발생하는 곳 주민들이 이용하는 식수에 불소가 많이 함유되어 있다는 사실과 식수의 불소 농도와 치아우식증 발생이 반비례한다는 사실을 확인하였다. 이후 '단' 등은 미국 내 21개 도시 아동을 대상으로 음료 내 불소 함량과 치아우식증 발생률을 비교하였으며 내 들어있는 1ppm의 불소는 인체에 악영향이 없으면서 치아우식증을 60% 정도 감소시킨다는 사실을 발견하였다.

불소의 우식 예방 효과가 널리 알려지자 다른 지역에서도 적정 불소가 함유된 음용수를 이용해 치아우식증을 예방하기 위한 시도로써 '수불사업'이 확대되기 시작했다. 즉 "식수 속에 불소가 자연스럽게 포함되어 적당량의 불소를 섭취하는 지역에 사는 사람이 불소가 함유되지 않은 물을 먹는 지역주민보다 치아가 훨씬 건강하다"는 현상을 발견하고. 이를 수돗물 공급 지역에 응용한 것이다.

바위틈에서 나오는 약수 중에는 불소가 적당한 수준으로 들어있는 경우가 상당수이다. 대표적인 것이 설악산 오색약수와 경상북도 청송군의 달기 약수로 불소가 1.2ppm~1.3ppm 정도로 들어 있어 치아우식증 예방에 도움이 된다.

이렇게 발견된 불소는 현재 전 세계에서 치아우식증 예방을 위해 다양한 방법으로 활용되고 있다.

3. 불소의 분포

불소는 단일 원소로는 존재하지 않고, 반드시 지구상의 다른 원소와 결합하여 불소 화합물 형태로 존재한다. 그렇기 때문에 우리 주변 대부분의 식품과 음료수에는 불소가 포함되어 있다.

지구의 마그마에서 생성된 화강암은 불소를 많이 포함하고 있어 이러한 암석이 부서져 생성된 흙은 물론, 식물, 과일 등에도 불소가 들어 있다. 또한, 비가 오면 흙 속의 불소가 강을 거쳐 바다로 흐르기 때문에 바닷물 속에도 불소가 존재하며 바닷속 생물인 해초와 생선, 이를 섭취하는 동물과 인체에도 불소가 포함되어 있다.

자연계에 존재하는 불소의 예
- 과일 : 사과 0.2~0.8ppm, 감자 0.8~2.8ppm 0.5ppm, 무 0.7~1.9ppm, 귤 0.1~0.3ppm
- 육류 : 소고기 0.2ppm
- 음료 : 홍차 0.5~1.0ppm, 맥주 0.8ppm, 녹차(추출액) 0.1~0.7ppm
- 기타 조미료 등 : 소금 25.9ppm, 된장 0.9~11.7ppm, 설탕 1.7~5.6ppm
- 인체 : 혈액 0.08ppm, 치아 법랑질 최 표층 2,000~3,000ppm, 결조직 150~1,000ppm, 연한 조직 0.5~1.2ppm
- 바닷속 : 정어리 8~19.2ppm, 새우 49.0ppm, 조개 1.5~1.7ppm, 해초 2.3~14.3ppm, 바닷물 1.2~1.5ppm
- 수돗물 : 0.08~0.8ppm, 평균 0.093ppm

4. 불소의 효과
가. 치아우식 중증 예방 기전
불소는 치아 구성 성분 중 하나인 수산화인회석과 결합하여 더욱 단단한 결정구조인 불화 인회석을 형성한다. 이를 통해 우식증 유발 세균(S.mutans 등)이 만든 산에 대한 저항성을 높여주고, 치아 표면의 재강화를 촉진함으로써 치아를 보고해준다.

불소의 치아우식증 예방
- 예방 기전 : 수산화인회석+불소 이온= 불화 인회석
- 화학식 ;

 

불소는 구강 내에서 우식증 유발 세균의 발육을 억제하고 살균하는 작용(항균 작용)을 하며, 우식증 원인균이 생산하는 유기산을 중화하는 역할(중화작용)을 한다. 또는, 미량의 불소가 치아 법랑질 주위에 존재하면 법랑질의 성숙과 우식증 발생 초기 탈회 된 치명의 재석 회화를 촉진한다. 칼슘과 인산의 재침착을 통해 석회화된 치면은 산에 더욱 강한 결정 구조가 된다.

 

나. 치아 맹출 전후 불소의 작용
1) 맹출 전 (치아가 잇몸 위로 나오기 전)
치아가 형성되는 시기는 석회화기로 이때 불소에 노출되면 치아 속의 인회석 결정에 불소가 결합한다. 치아가 맹출 되기 시작하는 시기는 석회화가 종료되는 시점으로 법랑질 바깥층에 적정량의 불소가 결합하여 치아를 더욱 단단하게 해준다.

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