각 개념과 두 지표 사이의 관계를 알기 쉽게 설명해 드리겠습니다.
1. 생물농축계수 (BCF, Bioconcentration Factor)
BCF는 화학물질이 물속에 있을 때, 그 물질이 생물체(주로 물고기 등 수생생물)의 조직 내에 얼마나 농축되는지를 나타내는 비율입니다.
- 정의: (생물체 내 화학물질 농도) / (물속의 화학물질 농도)
- 의미: BCF 값이 클수록 해당 물질이 생물체 내로 쉽게 들어오고 잘 배출되지 않아 많이 쌓인다는 뜻입니다.
- 측정 방식: 주로 물고기를 해당 물질이 녹아 있는 물에 일정 기간 노출시킨 후, 몸속에 남은 양을 측정하여 계산합니다.
- 환경적 중요성: 환경 규제에서 BCF가 2,000 이상이면 '농축성이 있다', 5,000 이상이면 '고농축성이 있다'고 판단하여 위험 물질로 분류하기도 합니다.
2. 분배계수 (LogP 또는 Log Kow)
LogP는 화학물질이 '물'과 '기름' 중 어느 쪽에 더 잘 녹는지를 나타내는 수치입니다. 주로 옥탄올(Octanol, 기름 대용)과 물(Water)을 사용하여 측정하기 때문에 $K_{ow}$라고도 부릅니다.
- 정의: $\log_{10} (\text{기름(옥탄올)에서의 농도} / \text{물에서의 농도})$
- 의미:
- LogP > 0 (양수): 기름에 더 잘 녹음 (친유성, Lipophilic). 수치가 클수록 지방 조직에 잘 축적됩니다.
- LogP < 0 (음수): 물에 더 잘 녹음 (친수성, Hydrophilic). 체외로 배설이 잘 됩니다.
- 왜 중요한가? 생물체의 세포막은 '지방(인지질)'으로 구성되어 있습니다. 따라서 LogP가 높은 물질은 세포막을 쉽게 통과하여 체내 지방 조직에 저장될 가능성이 높습니다.
3. BCF와 LogP의 관계
이 두 지표는 서로 밀접한 상관관계가 있습니다.
- 비례 관계: 일반적으로 물질의 LogP가 높을수록 BCF도 높아집니다. 즉, 기름에 잘 녹는 성질(LogP)을 가진 물질일수록 생물체 내에 더 많이 농축(BCF)되는 경향이 있습니다.
- 예측 수단: 복잡하고 비용이 많이 드는 생물 실험(BCF 측정)을 하기 전에, 실험실에서 간단히 측정할 수 있는 LogP를 통해 해당 물질이 생물체에 얼마나 쌓일지 미리 예측할 수 있습니다.
- 보통 LogP가 3 이상이면 생물 농축의 위험이 있다고 주의 깊게 관찰합니다.
4. 요약 및 차이점
| 구분 | 생물농축계수 (BCF) | 분배계수 (LogP / $K_{ow}$) |
|---|---|---|
| 대상 | 생물체 vs 환경(물) | 기름(옥탄올) vs 물 |
| 성격 | 실제 생물학적 농축 결과치 | 화학물질의 물리화학적 특성 |
| 측정 | 생물 노출 실험 필요 (복잡함) | 화학적 실험/계산 가능 (간편함) |
| 핵심 질문 | "물고기 몸에 얼마나 쌓였나?" | "기름과 물 중 어디를 더 좋아하나?" |
결론적으로, 화학물질의 LogP를 통해 그 물질이 생물체 내에 농축될 가능성을 예측하고, 실제 BCF 측정을 통해 그 위험성을 확인하게 됩니다. 이 수치들은 가습기 살균제, 미세 플라스틱, 잔류성 유기오염물질(POPs) 등의 환경 위해성을 평가할 때 핵심적인 데이터로 사용됩니다.