치사용량 (Lethal Dose)
쉽게 풀면
치사용량은 어떤 물질을 몸속에 얼마나 넣었을 때 죽음에 이르는지를 나타내는 개념입니다. 예를 들어 반수치사용량(LD50)은 실험동물 집단의 절반이 사망하는 용량을 뜻합니다.
이는 특정 물질이 얼마나 위험한지를 가늠하는 대표적인 척도 중 하나로, 값이 작을수록 적은 양으로도 죽음에 이를 수 있어 더 강한 독성을 가진 물질로 해석됩니다. 사람이 아닌 실험동물을 대상으로 산출되는 경우가 대부분이며, 물질을 먹었을 때(경구), 피부에 닿았을 때(경피) 등 노출 경로에 따라 값이 다르게 나타납니다.
왜 중요한가
치사용량은 화학물질의 급성 독성을 분류하고 등급을 매기는 가장 기본적인 지표로, 물질안전보건자료(MSDS)나 화학물질 규제 등급 표시에 폭넓게 활용됩니다. 물질 간 위험성을 신속하게 비교하고, 취급 및 보관 시 필요한 안전 조치 수준을 결정하는 데도 중요한 근거가 됩니다.
계산과 범위
- 치사용량(lethal dose, LDx)은 시험 집단의 x %가 사망하는 것으로 추정되는 투여량입니다. 가장 흔한 값이 x = 50인 반수치사량(LD50)이며, LD10, LD90 등도 쓰입니다.
- 단위는 체중당 투여량, 보통 mg/kg 체중입니다. 흡입이나 수생 노출처럼 용량 대신 농도를 쓰는 경우는 치사농도(LC50)로 따로 표시합니다.
- 어떤 투여경로(경구·경피·복강 등), 어느 종·계통·성별·연령, 관찰기간(급성 경구 시험에서는 보통 14일)에서 얻은 값인지가 값의 일부입니다.
- 왜 50 %인가: 트레번(Trevan, 1927)은 개체마다 반응하는 용량(내성)이 달라 반응률이 0 %나 100 %에 가까운 영역보다 50 % 부근의 용량이 통계적으로 가장 안정적으로 추정된다고 보았습니다.
- 추정은 로그 용량에 대한 용량-반응 곡선(대개 S자형)에 프로빗·로짓 모형을 맞추는 방식(Bliss, 1934; Finney, 1971)이 대표적입니다. 이 외에 구간을 이용한 간이 방법과, 사용 동물 수를 줄이도록 설계된 OECD 시험지침(고정용량법 TG 420, 급성독성등급법 TG 423, 상승하강법 TG 425)이 있으며 과거의 TG 401은 2002년 삭제되었습니다.
- 범위는 0보다 크고 상한이 없으며, 값이 작을수록 급성독성이 큽니다. 로그 척도로 비교합니다.
해석 기준
가상의 예입니다. 각 용량군에 10마리씩 투여하고 14일간 관찰한 결과가 다음과 같다고 합시다.
| 용량(mg/kg) | 사망/시험 개체 | 사망 비율 |
|---|---|---|
| 50 | 1/10 | 10 % |
| 100 | 3/10 | 30 % |
| 200 | 7/10 | 70 % |
| 400 | 9/10 | 90 % |
- 사망 비율이 50 %를 사이에 두는 100과 200 mg/kg 사이를 로그 용량으로 내삽하면 LD50 ≈ 141.4 mg/kg
- 로짓 모형(로그 용량에 대한 최대우도 추정)을 맞추면 LD50 ≈ 141.4 mg/kg
두 방법의 값이 가까운 것은 자료가 매끈하게 늘기 때문이며, 실제 연구에서는 신뢰구간도 함께 제시합니다. 또한 아래처럼 급성 경구 독성의 유엔 GHS 분류 구간(관례적 기준)에 대입하면 값에 따른 등급이 정해집니다.
| LD50(mg/kg, 경구) | GHS 급성독성 구분 |
|---|---|
| 4 | 구분 1 |
| 45 | 구분 2 |
| 141 | 구분 3 |
| 1800 | 구분 4 |
| 4500 | 구분 5 |
| 6000 | 구분 없음(5000 초과) |
구분 1–4는 각각 LD50이 5 이하, 5 초과 50 이하, 50 초과 300 이하, 300 초과 2000 이하이고, 구분 5(2000 초과 5000 이하)는 국가에 따라 채택하지 않을 수 있습니다.
보고 방법
논문에서 LD50을 보고할 때는 값 하나만 적지 않고 다음을 함께 적습니다.
- 물질명(순도), 투여 매개체(용매), 투여경로와 투여 방법
- 시험동물의 종·계통·성별·연령·체중, 용량군 수와 군당 개체 수
- 관찰기간과 사망·인도적 종료 시점의 판정 기준
- 추정 방법(프로빗, 로짓, 상승하강법 등)과 95 % 신뢰구간
- 시험 지침(OECD 시험지침 번호 등)과 윤리위원회 승인
해석상 주의: LD50은 급성독성의 한 측면만 요약하고, 만성독성·발암성·생식독성 등은 반영하지 않습니다. 동물 값을 사람에게 그대로 옮길 수 없으며, 현대의 시험지침은 정확한 LD50보다 독성 등급 판정과 동물 사용 최소화(3R: 대체·감소·개선, Russell & Burch, 1959)를 목표로 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
실제 논문에서
이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.
예시 문장
아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.
치사용량 값이 물질의 급성독성 강도를 비교하는 근거로 쓰였다는 의미입니다.
노출 경로에 따라 치사용량이 달라질 수 있음을 보여주는 예문입니다.
조금 더 깊게 보면
가장 널리 쓰이는 형태는 반수치사용량(LD50)이지만, 필요에 따라 LD10, LD90 등 다른 비율의 치사용량도 산출될 수 있습니다. 치사용량은 체중당 물질의 양(예: mg/kg)으로 표시되는 것이 일반적이며, 종, 성별, 노출 경로, 노출 기간 등 실험 조건에 따라 값이 달라질 수 있습니다.
최근에는 다수의 실험동물을 희생시켜야 하는 전통적인 LD50 산출 방식 대신, 더 적은 수의 동물로도 급성독성 등급을 판정할 수 있는 단계적 시험법이나 고정용량법 같은 대체 시험법이 동물복지 차원에서 점차 도입되고 있습니다.
주의할 점
치사용량은 급성독성만을 반영하며, 장기간 저농도 노출에 따른 만성독성이나 발암성 등은 별도의 지표로 평가해야 합니다. 동물실험 값을 인체에 그대로 적용하는 데는 한계가 있으므로 해석 시 주의가 필요합니다.
치사용량 수치는 동일 물질이라도 실험에 사용된 동물의 종, 계통, 나이, 성별에 따라 달라질 수 있어, 서로 다른 조건에서 산출된 값을 직접 비교하려면 실험 조건이 유사한지부터 확인해야 합니다.
헷갈리기 쉬운 용어
독성 수치는 무엇을 기준으로 얼마를 세느냐에 따라 이름이 갈립니다.
| 용어 | 기준 | 한 줄 설명 |
|---|---|---|
| 치사용량(LDx) | 투여량, x % 사망 | x를 지정한 일반 표현 |
| 반수치사량(LD50) | 투여량, 50 % 사망 | 가장 흔히 쓰는 급성독성 지표 |
| 치사농도(LC50) | 공기·물 속 농도와 노출시간 | 흡입·수생독성 시험에서 사용 |
| LDLo(최저 치사량) | 보고된 가장 낮은 치사 용량 | 통계적 추정이 아니라 보고된 최저치 |
| NOAEL | 독성 영향이 관찰되지 않는 최고 용량 | 치사가 아니라 무영향 용량 |
참고 문헌
- Trevan, J. W. (1927). The error of determination of toxicity. Proceedings of the Royal Society of London, Series B, 101, 483–514.
- Bliss, C. I. (1934). The method of probits. Science, 79(2037), 38–39.
- Finney, D. J. (1971). Probit Analysis (3rd ed.). Cambridge University Press.
- Russell, W. M. S., & Burch, R. L. (1959). The Principles of Humane Experimental Technique. Methuen.
- Klaassen, C. D. (Ed.). (2019). Casarett and Doull’s Toxicology: The Basic Science of Poisons (9th ed.). McGraw-Hill.
표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.