실내공기질공정시험기준
환경부고시 제2010-24호(2010. 3. 5) |
실내공기질공정시험기준
2010. 3
목 차 |
ES 02000 총칙 1
ES 02001 정도보증/정도관리 5
ES 02101 일반사항 13
ES 02130 실내공기 오염물질 시료채취 및 평가방법 17
ES 02131.1 건축자재 방출 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 시험방법 - 소형챔버법 23
ES 02131.2 건축자재 방출 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 시험방법 - 방출셀법 39
ES 02301.1 실내 공기 중 라돈 측정방법 - 알파비적검출법 55
ES 02302.1 실내 공기 중 미세먼지(PM10) 측정방법 - 중량법 67
ES 02303.1 실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지 농도 측정방법 - 위상차현미경법 83
ES 02304.1 실내 공기 중 석면 측정방법 - 투과전자현미경법 105
ES 02601.1 실내 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 측정방법 - 2,4 DNPH 카트리지와 액체크로마토그래프법 137
ES 02602.1 실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 측정방법 - 고체흡착관과 기체크로마토그래프-MS/FID법 161
ES 02701.1 실내 공기 중 총부유세균 측정방법 - 충돌법 191
ES 02901.1 실내 공기 중 라돈 연속측정방법 205
ES 02902.1 실내 공기 중 미세먼지(PM10) 연속측정방법 - 베타선흡수법 211
ES 02903.1 실내 공기 중 오존 측정방법 - 자외선 광도법 219
ES 02904.1 실내 공기 중 이산화질소 측정방법 - 화학발광법 233
ES 02905.1 실내 공기 중 이산화탄소 측정방법 - 비분산적외선법 247
ES 02906.1 실내 공기 중 일산화탄소 측정방법 - 비분산적외선법 259
ES 02906.2 실내 공기 중 일산화탄소 측정방법 - 전기화학식센서법 273
부 칙 283
실내공기질공정시험기준 | ES 02000 |
총칙 | 2010 |
(introduction) |
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1.0 개요
1.1 목적
이 총칙은 환경분야 시험 ․ 검사 등에 관한 법률 제6조 규정에 의거 실내공기 오염물질을 측정함에 있어서 측정의 정확성 및 통일을 유지하기 위하여 필요한 제반사항에 대한 규정을 정함을 목적으로 한다.
1.2 적용범위
1.2.1 다중이용시설 등의 실내공기질관리법 제5조의 다중이용시설 실내공기질 유지기준, 제6조의 다중이용시설 실내공기질 권고기준, 제9조의 신축 공동주택의 실내공기질 권고기준의 적합여부 및 제11조의 오염물질 방출 건축자재의 사용제한의 대상여부는 실내공기질공정시험기준(이하 "공정시험기준"이라 한다)의 규정에 의하여 시험·판정한다.
1.2.2 이 공정시험기준 이외의 방법이라도 측정결과가 같거나 그 이상의 정확도가 있다고 국내외에서 공인된 방법은 이를 사용할 수 있다.
1.2.3 하나 이상의 시험방법으로 시험한 결과가 서로 달라 판정에 영향을 줄 수 있을 경우에는 각 오염물질 항목별 측정방법 중에서 주 시험방법에 의한 분석결과에 의하여 판정한다.
3.0 단위 및 기호
주요 단위 및 기호는 다음 표 1과 같으며, 여기에 표시되지 않은 단위는 국제표준단위계(SI) 및 그 사용방법규정에 따른다.
종 류 | 단 위 | 기 호 | 종 류 | 단 위 | 기 호 |
길 이
무 게
넓 이
| 미 터 센 티 미 터 밀 리 미 터 마이크로미터(미크론) 나노미터(밀리미크론) 옹 스 트 롬 킬 로 그 램 그 램 밀 리 그 램 마 이 크 로 그 램 나 노 그 램 제 곱 미 터 제 곱 센 티 미 터 제 곱 밀 리 미 터 | m cm mm μm nm Å kg g mg μg ng m2 cm2 mm2 | 용 량
부 피
압 력
| 킬 로 리 터 리 터 밀 리 리 터 마 이 크 로 리 터 세 제 곱 미 터 세 제 곱 센 티 미 터 세 제 곱 밀 리 미터 기 압 수 은 주 밀 리 미터 수 주 밀 리 미 터 파 스 칼
| kL L mL μL m3 cm3 mm3 atm mmHg mmH2O Pa (N/m2)
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표 1. 도량형의 단위 및 기호
4.0 농도 표시
공기 중의 오염물질 농도를 μg/m3로 표시했을 때, m3은 25 °C, 1 기압일 때의 기체 부피를 의미한다.
5.0 온도의 표시
5.1 온도의 표시는 셀시우스(Celcius) 법에 따라 아라비아 숫자의 오른쪽에 °C를 붙인다. 절대온도는 °K로 표시하고 절대온도 0 °K는 - 273 °C로 한다.
5.2 표준온도는 °C, 상온은 15 ∼ 25 °C, 실온은 1 ∼ 35 °C로 하고, 찬 곳은 따로 규정이 없는 한 0 ∼ 15 °C의 곳을 뜻한다.
5.3 냉수는 15 °C이하, 온수는 60 ∼ 70 °C, 열수는 약 100 °C를 말한다.
5.4 각각의 시험은 따로 규정이 없는 한 상온에서 조작하고 조작 직후에 그 결과를 관찰한다.
6.0 관련 용어·단어
6.1 시험조작중 "즉시"란 30초 이내에 표시된 조작을 하는 것을 뜻한다.
6.2 "감압 또는 진공"이라 함은 따로 규정이 없는 한 15 ㎜Hg이하를 뜻한다.
6.3 "이상" "초과" "이하" "미만"이라고 기재하였을 때 이(以)자가 쓰여진 쪽은 어느 것이나 기산점또는 기준점인 숫자를 포함하며, "미만" 또는 "초과"는 기산점 또는 기준점의 숫자는 포함하지 않는다. 또 "a ∼ b"라 표시한 것은 a 이상 b 이하임을 뜻한다.
6.4 "바탕시험을 하여 보정한다"라 함은 시료에 대한 처리 및 측정을 할 때, 시료를 사용하지 않고 같은 방법으로 조작한 측정치를 빼는 것을 뜻한다.
6.5 시료의 시험, 바탕시험 및 표준액에 대한 시험을 일련의 동일시험으로 행할 때, 사용하는 시약 또는 시액은 동일 로트(Lot)로 조제된 것을 사용한다.
6.6 "정량적으로 씻는다"함은 어떤 조작으로부터 다음 조작으로 넘어갈 때 사용한 비커, 플라스크 등의 용기 및 여과막 등에 부착한 정량대상 성분을 사용한 용매로 씻어 그 씻어낸 용액을 합하고 먼저 사용한 같은 용매를 채워 일정용량으로 하는 것을 뜻한다.
6.7 용액의 산성, 중성, 또는 알칼리성을 검사할 때는 따로 규정이 없는 한 유리전극법에 의한 pH미터로 측정하고 구체적으로 표시할 때는 pH 값을 쓴다.
6.8 "용기"라 함은 시험용액 또는 시험에 관계된 물질을 보존, 운반 또는 조작하기 위하여 넣어두는 것으로 시험에 지장을 주지 않도록 깨끗한 것을 뜻한다.
6.8.1 "밀폐용기"라 함은 물질을 취급 또는 보관하는 동안에 이물이 들어가거나 내용물이 손실되지 않도록 보호하는 용기를 뜻한다.
6.8.2 "기밀용기"라 함은 물질을 취급 또는 보관하는 동안에 외부로부터의 공기 또는 다른 기체가 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기를 뜻한다.
6.8.3 "밀봉용기"라 함은 물질을 취급 또는 보관하는 동안에 기체 또는 미생물이 침입하지 않도록 내용물을 보호하는 용기를 뜻한다.
6.8.4 "차광용기"라 함은 광선이 투과되지 않는 갈색용기 또는 투과하지 않게 포장을 한 용기로서 취급 또는 보관하는 동안에 내용물의 광화학적 변화를 방지할 수 있는 용기를 뜻한다.
7.0 시험결과의 표시 및 검토
7.1 시험결과의 표시단위는 다중이용시설 등의 실내공기질 관리법에서 규정한 유지기준 및 권고기준 단위로 표시한다.
7.2 시험성적수치는 따로 규정이 없는 한 KS Q 5002(데이터의 통계적 해석방법-제1부 : 데이터 통계적 기술)의 수치의 맺음법에 따라 기록한다.
7.3 이 공정시험기준 중 각항에 표시한 검출한계는 재현성, 안정성 등을 고려하여 해당되는 조건으로 시험하였을 때, 얻을 수 있는 한계치를 참고하도록 표시한 것이므로 실제 측정할 때는 그 목적에 따라 적당히 조정할 수 있다.
7.4 이 공정시험기준에서 규정하지 않은 사항에 대해서는 일반적인 화학적 상식에 따르도록 하며, 이 공정시험기준에 기재한 방법 중에 세부조작은 시험의 본질에 영향을 주지 않는다면 실험자가 일부를 변경 조절할 수도 있다.
7.5 얻어진 성적이 기대한 정밀도 및 오차범위 내에서 만족하고 있는가에 대하여는 감정, 비교분석, 기타 적당한 방법으로 확인하여야 한다.
실내공기질공정시험기준 | ES 02001 |
정도보증/정도관리 | 2010 |
(quality assurance/quality control) |
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1.0 개요
1.1 목적
환경측정의 정도보증/정도관리는 측정․분석 결과의 정밀․정확도를 관리하고 보증하여 국가적인 환경정책 결정, 산업체의 오염물질 관리 및 국민의 삶의 질 관리에 기여하는 것을 그 목적으로 한다.
1.2 적용범위
이 규격은 환경분야 공정시험기준의 시험분석 결과에 영향을 미치는 정도보증/정도관리 및 목표 설정의 일반적인 절차에 적용한다.
2.0 정도관리 요소
2.1 바탕시료
2.1.1 방법바탕시료
방법바탕시료(method blank)란 시료와 유사한 매질을 선택하여 추출, 농축, 정제 및 분석 과정에 따라 측정한 것을 말하며, 이때 매질, 실험절차, 시약 및 측정 장비 등으로부터 발생하는 오염물질을 확인할 수 있다.
2.1.2 시약바탕시료
시약바탕시료(reagent blank)란 시료를 사용하지 않고 추출, 농축, 정제 및 분석 과정에 따라 모든 시약과 용매를 처리하여 측정한 것을 말하며, 이때 실험절차, 시약 및 측정 장비 등으로부터 발생하는 오염물질을 확인할 수 있다.
2.2 검정곡선
검정곡선(calibration curve)은 분석물질의 농도변화에 따른 지시값을 나타낸 것으로 시료 중 분석 대상 물질의 농도를 포함하도록 범위를 설정하고, 검정곡선 작성용 표준용액은 가급적 시료의 매질과 비슷하게 제조하여야 한다.
2.2.1 절대검정곡선법
절대검정곡선법(external standard method)이란 시료의 농도와 지시값과의 상관성을 검정곡선 식에 대입하여 작성하는 방법이다.
2.2.1.1 검정곡선은 직선성이 유지되는 농도범위 내에서 제조농도 3～5 개를 사용한다.
2.2.1.2 제조한 n 개의 검정곡선 작성용 표준용액을 분석하여 농도와 지시값의 자료를 각각 얻는다.
2.2.1.3 n 개의 시료에 대하여 농도와 지시값 쌍을 각각 (x1, y1),‧‧‧‧‧‧,(xn, yn)이라 하고, 그림 1과 같이 농도에 대한 지시값의 검정곡선을 도시한다.
그림 1. 검정곡선
2.2.1.4 검정곡선 작성용 표준용액의 농도와 지시값의 상관성을 1차식으로 표현하는 경우 검정곡선식은 다음과 같다.
여기서 y는 지시값, x는 농도, a0, a1는 계수로서 시료의 농도는 시료의 지시값을 검정곡선 식에 대입하여 구한다.
2.2.2 표준물질첨가법
표준물질첨가법(standard addition method)이란 시료와 동일한 매질에 일정량의 표준물질을 첨가하여 검정곡선을 작성하는 방법으로서, 매질효과가 큰 시험 분석 방법에서 분석 대상 시료와 동일한 매질의 표준시료를 확보하지 못한 경우에 매질효과를 보정하여 분석할 수 있는 방법이다.
2.2.2.1 분석대상 시료를 n개로 나눈 후 분석하려는 대상 성분의 표준물질을 0 배, 1 배, ·······, n-1 배로 각각의 시료에 첨가한다.
2.2.2.2 n 개의 첨가 시료를 분석하여 첨가 농도와 지시값의 자료를 각각 얻는다. 이때 첨가 시료의 지시값은 바탕값을 보정(바탕시료 및 바탕선의 보정 등)하여 사용하여야 한다.
2.2.2.3 n개의 시료에 대하여 첨가 농도와 지시값 쌍을 각각 (x1, y1),‧‧‧‧‧‧,(xn, yn)이라 하고, 그림 2와 같이 첨가 농도에 대한 지시값의 검정곡선을 도시하면, 시료의 농도는
이다.
그림 2. 표준물질첨가법에 의한 검정곡선
2.2.3 상대검정곡선법
상대검정곡선법(internal standard calibration)이란 검정곡선 작성용 표준용액과 시료에 동일한 양의 내부표준물질을 첨가하여 시험분석 절차, 기기 또는 시스템의 변동으로 발생하는 오차를 보정하기 위해 사용하는 방법이다. 상대검정곡선법은 시험 분석하려는 성분과 물리·화학적 성질은 유사하나 시료에는 없는 순수 물질을 내부표준물질로 선택한다. 일반적으로 내부표준물질로는 분석하려는 성분에 동위원소가 치환된 것을 많이 사용하며, 절차는 다음과 같다.
2.2.3.1 동일한 양의 내부표준물질을 분석 대상 시료와 검정곡선 작성용 표준용액에 각각 첨가한다. 내부표준물질의 농도는 분석 대상 성분의 기기 지시값과 비슷한 수준이 되도록 한다.
2.2.3.2 분석기기를 이용하여 시료와 검정곡선 작성용 표준용액의 내부표준물질과 측정 성분의 지시값을 각각 구한다.
2.2.3.3 검정곡선 작성을 위하여 가로축에 성분 농도(Cx)와 내부표준물질 농도 (Cs)의 비(Cx/Cs)를 취하고 세로축에는 분석 성분의 지시값(Rx)과 내부표준물질 지시값(Rs)의 비(Rx/Rs)를 취하여 그림 3과 같이 작성한다.
그림 3. 상대검정곡선법에 의한 검정곡선
2.2.3.4 시료를 분석하여 얻은 분석 성분의 지시값(Rx')과 내부표준물질 지시값 (Rs')의 비(Rx'/Rs')를 구한 후 검정곡선에 대입하여 분석 성분 농도(Cx')와 내부표준물질 농도(Cs')와의 비(Cx'/Cs')를 구한다.
2.2.3.5 분석 성분 농도(Cx')와 내부표준물질 농도(Cs')의 비(Cx'/Cs')에 첨가한 내부표준물질 농도(Cs')를 곱하여 시료의 농도(Cx')를 구한다.
2.2.4 검정곡선의 작성 및 검증
2.2.4.1 검정곡선을 작성하고 얻어진 검정곡선의 결정계수(R2) 또는 감응계수(RF, response factor)의 상대표준편차가 일정 수준 이내이어야 하며, 결정계수나 감응계수의 상대표준편차가 허용범위를 벗어나면 재작성하여야 한다.
2.2.4.2 감응계수는 검정곡선 작성용 표준용액의 농도(C)에 대한 반응값(R, response)으로 다음과 같이 구한다.
감응계수 =
2.2.4.3 검정곡선은 분석할 때마다 작성하는 것이 원칙이며, 분석 과정 중 검정곡선의 직선성을 검증하기 위하여 각 시료군(시료 20 개 이내)마다 1 회의 검정곡선 검증을 실시한다.
2.2.4.4 검증은 방법검출한계의 5～50 배 또는 검정곡선의 중간 농도에 해당하는 표준용액에 대한 측정값이 검정곡선 작성 시의 지시값과 10 % 이내에서 일치하여야 한다. 만약 이 범위를 넘는 경우 검정곡선을 재작성하여야 한다.
2.3 검출한계
2.3.1 기기검출한계
기기검출한계(IDL, instrument detection limit)란 시험분석 대상물질을 기기가 검출할 수 있는 최소한의 농도로서, 일반적으로 S/N비의 2∼5 배 농도 또는 바탕시료를 반복 측정 분석한 결과의 표준편차에 3 배한 값 등을 말한다.
2.3.2 방법검출한계
방법검출한계(MDL, method detection limit)란 시료와 비슷한 매질 중에서 시험분석 대상을 검출할 수 있는 최소한의 농도로서, 제시된 정량한계 부근의 농도를 포함하도록 준비한 n 개의 시료를 반복 측정하여 얻은 결과의 표준편차(s)에 99 % 신뢰도에서의 t-분포값을 곱한 것이다. 산출된 방법검출한계는 제시한 정량한계값 이하이어야 한다.
방법검출한계 = t(n-1, α=0.01) × s
여기서 t(n-1, α=0.01)는 아래의 표에서 구한다.
자유도(n-1) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
t-분포값 | 6.96 | 4.54 | 3.75 | 3.36 | 3.14 | 3.00 | 2.90 | 2.82 |
2.3.3 정량한계
정량한계(LOQ, limit of quantification)란 시험분석 대상을 정량화할 수 있는 측정값으로서, 제시된 정량한계 부근의 농도를 포함하도록 시료를 준비하고 이를 반복 측정하여 얻은 결과의 표준편차(s)에 10 배한 값을 사용한다.
정량한계 = 10 × s
2.4 정밀도
정밀도(precision)는 시험분석 결과의 반복성을 나타내는 것으로 반복 시험하여 얻은 결과를 상대표준편차(RSD, relative standard deviation)로 나타내며. 연속적으로 n 회 측정한 결과의 평균값(
)과 표준편차(s)로 구한다.
정밀도(%) =
2.5 정확도
2.5.1 정확도(accuracy)란 시험분석 결과가 참값에 얼마나 근접하는가를 나타내는 것으로 동일한 매질의 인증시료를 확보할 수 있는 경우에는 표준절차서(SOP, standard operational procedure)에 따라 인증표준물질을 분석한 결과값(CM)과 인증값(CC)과의 상대백분율로 구한다.
2.5.2 인증시료를 확보할 수 없는 경우에는 해당 표준물질을 첨가하여 시료를 분석한 분석값(CAM)과 첨가하지 않은 시료의 분석값(CS)과의 차이를 첨가 농도(CA)의 상대백분율 또는 회수율로 구한다.
정확도(%) =
2.6 현장 이중시료
현장 이중시료(field duplicate)는 동일 위치에서 동일한 조건으로 중복 채취한 시료로서 독립적으로 분석하여 비교한다. 현장 이중시료는 필요시 하루에 20 개 이하의 시료를 채취할 경우에는 1 개를, 그 이상의 시료를 채취할 때에는 시료 20 개당 1 개를 추가로 채취하며, 동일한 조건에서 측정한 두 시료의 측정값 차를 두 시료 측정값의 평균값으로 나누어 두 측정값의 상대적인 차이(RPD, relative percentage difference)를 구한다.
상대적인 차이(%) =
실내공기질공정시험기준 | ES 02101 |
일반사항 | 2010 |
(common chemical experiment rule) |
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1.0 적용범위
이 시험방법은 실내공기질 공정시험기준(이하 "공정시험기준"이라 한다)의 일반화학분석에 대한 공통적인 사항에 대하여 규정한다.
2.0 화학분석 일반사항
이 공정시험기준에서 필요한 어원, 분자식, 화학명 등은 괄호 내에 기재한다.
2.1 원자량
원자량은 1961년 국제원자량표에 따른다.
2.2 시약, 시액, 표준물질
2.2.1 시험에 사용하는 시약은 따로 규정이 없는 한 특급 또는 1급 이상이거나, 이와 동등한 규격의 것을 사용하여야 한다. 단, 단순히 염산, 질산, 황산 등으로 표시하였을 때는 따로 규정이 없는 한 다음 표 1에 규정한 농도 이상의 것을 뜻한다.
명 칭 | 화학식 | 농 도(%) | 비 중(약) |
염 산 황 산 과 염 소 산 | HC1 H2SO4 HCIO4 | 35.0 ∼ 37.0 95 % 이상 60.0 ∼ 62.0 | 1.18 1.84 1.54 |
표 1. 시약의 농도
2.2.2 시험에 사용하는 표준품은 원칙적으로 특급 시약을 사용하며 표준액을 조제하기 위한 표준용 시약은 따로 규정이 없는 한 데시케이터에 보존된 것을 사용한다.
2.2.3 표준품을 채취할 때, 표준액이 정수로 기재되어 있어도 실험자가 환산하여 기재수치에 "약"자를 붙여 사용할 수 있다.
2.2.4 "약"이란 그 무게 또는 부피에 대하여 ±10 % 이상의 차가 있어서는 안 된다.
2.2.5 시험에 사용하는 물은 따로 규정이 없는 한 정제증류수 또는 이온교환수지로 정제한 탈염수를 사용한다.
2.3 용액의 농도
2.3.1 단순히 용액이라 기재하고, 그 용액의 이름을 밝히지 않은 것은 수용액을 뜻한다.
2.3.2 혼합액(1+2), (1+5), (1+5+10)등으로 표시한 것은 액체상의 성분을 각각 1용량 대 2용량, 1용량 대 5용량 또는 1용량대 5용량대 10용량의 비율로 혼합한 것을 뜻하며, (1:2), (1:5), (1:5:10) 등으로 표시할 수도 있다. 보기를 들면, 황산(1+2) 또는 황산(1:2)라 표시한 것은 황산 1용량에 물 2용량을 혼합한 것이다.
2.3.3 용액의 농도를 (1→2), (1→5) 등으로 표시한 것은 그 용질의 성분이 고체일 때는 1 g을, 액체일 때는 1 mL를 용매에 녹여 전량을 각각 2 mL 또는 5 mL로 하는 비율을 뜻한다.
2.3.4 방울수라 함은 20 °C에서 정제수 20 방울을 떨어뜨릴 때 그 부피가 약 1 mL되는 것을 뜻 한다.
2.4 기구
2.4.1 공정시험기준에서 사용하는 모든 유리기구는 KS L 2302(이화학용 유리기구의 모양 및 치수)에 적합한 것 또는 이와 동등 이상의 규격에 적합한 것으로 국가 또는 국가에서 지정하는 기관에서 검정을 필한 것을 사용해야 한다.
2.4.2 부피플라스크, 피펫, 뷰렛, 메스실린더, 비커 등 화학분석용 유리기구는 국가검정을 필한 것을 사용한다.
2.4.3 여과용 기구 및 기기를 기재하지 아니하고 "여과한다"라고 하는 것은 KS M 7602 거름종이 5 종 또는 이와 동등한 여과지를 사용하여 여과함을 말한다.
2.4.4 분석용 화학저울은 국가검정을 필한 것을 사용하여야 한다.
2.4.5 계량기구 중 측정값을 분석결과의 계산에 사용할 목적으로 사용되는 것은 모두 보정하여 사용한다.
실내공기질공정시험기준 | ES 02130 |
실내공기 오염물질 시료채취 및 평가방법 | 2010 |
(indoor air sampling and evaluation method ) |
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1.0 적용범위
이 시험기준은 다중이용시설과 신축공동주택에서 실내공기 오염물질을 채취하고 오염도를 평가하는 사항에 대하여 규정한다.
2.0 시료채취지점 선정 및 조건
2.1 다중이용시설
2.1.1 시료채취지점 선정
시료채취장소 및 지점 수는 측정하려는 대상 시설의 구조와 용도, 예상되는 오염물질 발생원의 분포 및 발생강도, 환기설비의 설치위치와 운용패턴, 시설의 이용 빈도 및 특성 등을 사전에 충분히 고려하여 다음과 같이 결정한다.
(1) 대상 시설이 여러 개의 동과 층으로 구성되어 있는 경우, 시설의 용도 및 사용목적을 대표할 수 있는 기준 동과 층을 위주로 하여 측정지점을 선정한다. 건물의 용도와 사용목적의 중요도에 따라 여러 개의 동과 층에서 측정지점을 선정할 수 있다.
(2) 대상 시설의 동일 층 내에서도 시설의 구조특성과 용도가 달라서 실내공기질이 명확히 다를 것으로 예상되는 경우에는 공간을 구분하여 측정지점을 별도로 선정할 수 있다.
(3) 대상 시설의 최소측정지점 수는 건물의 규모와 용도에 따라 결정한다(표 1).
다중이용시설의 연면적(m2) | 최소 시료채취지점 수 |
10,000 이하 | 2 |
10,000 초과 ∼ 20,000 이하 | 3 |
20,000 초과 | 4 |
표 1. 다중이용시설 내 최소 시료채취지점 수 결정
※ 실내외 공기는 침기와 환기 절차에 의해 상시 교환이 일어나기 때문에 실외공기를 동시에 측정해서 실내공기측정값 검토 시 활용할 수 있다. 따라서 필요시에는 대상시설 건축물로부터 최소 1 m 이상 떨어져서 실외공기시료를 채취해야하며, 시료채취당시의 온도, 습도, 풍속 등 물리적 환경인자에 관한 정보를 기록한다.
2.1.2 시료채취위치
시료채취 위치는 환기시설의 위치, 시설 이용자의 다수여부, 오염물질 발생원의 분포, 실내기류 분포, 공기질의 대표성 등을 고려하여 다음과 같이 선정한다.
(1) 시료채취 위치는 주변시설 등에 의한 영향과 부착물 등으로 인한 측정 장애가 없고, 대상 시설의 오염도를 대표할 수 있다고 판단되며, 시설을 이용하는 사람이 많은 곳으로 선정한다.
(2) 시료채취는 인접지역에 직접적인 오염물질 발생원이 없고, 시료채취지점의 중앙점에서 바닥면으로부터 1.2 ∼ 1.5 m 높이에서 수행한다. 만약 이것이 불가능하다면 시료채취지점의 모든 벽으로부터 1 m 이상 떨어지고, 바닥면에서 1.2 ∼ 1.5 m 높이에서 시료를 채취한다.
(3) 측정지점에 자연환기구나 기계환기설비의 급배기구가 설치되어 있는 경우에는 급배기구에서 가능한 멀리 떨어진 곳(최소한 1 m 이상)에서 채취하며, 다수의 환기 및 급배기구가 존재할 경우는 인접한 환기구 설치지점의 중간지점을 채취지점으로 한다.
(4) 다중이용시설별 시료채취위치의 예는 표 2에 나타내었다.
대상시설 | 시료채취위치의 예 | 비고 |
지하역사 | 승강장, 대합실, 연결통로 등 | 환승역사의 경우 역간 연결통로 |
지하도 상가 | 주 보행공간 등 |
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여객자동차 터미널의 대합실, 공항시설 중 여객터미널, 항만시설 및 철도역사의 대합실 | 대합실, 승강장 등 | 승강장이 외기에 노출되어 있을 경우, 대합실만 해당 |
도서관 | 주 열람실, 개방형 서고 등 |
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박물관 및 미술관 | 주 관람 및 전시실 등 |
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대규모 점포 | 층별 주요 활용공간 | 지하층이 있을 경우, 지하층 1개 지점 필히 포함 |
장례식장 | 로비 등 주요 활용공간 |
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찜질방 | 휴식공간, 로비 등 |
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의료기관 | 로비, 대기공간 등 |
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보육시설 | 보육실, 놀이공간, 식당, 로비 등 |
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노인복지시설 | 침실, 휴식공간, 식당, 강당, 로비 등 |
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산후조리원 | 로비, 대기공간 등 |
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실내주차장 | 층별 주차공간 | 지하층이 있을 경우, 지하층 1개 지점 필히 포함 |
표 2. 다중이용시설의 시료채취위치의 예
2.1.3 시료채취조건
다중이용시설에서 시료채취는 오전 8 시부터 오후 8 시 사이인 주간시간대에 해당시설이 실제 운영하고 있는 조건과 동일한 환경상태(온도, 습도 등)에서 실시한다. 자연환기구가 설치되어 있거나 기계환기설비가 가동되는 대상 시설의 경우, 채취지점이 이러한 공기유동경로 및 기류 발생원 주변에 위치하지 않도록 최대한 주의한다. 단, 지하역사 승강장 등 불가피하게 기류가 발생하는 곳에 한해서는 실제조건하에서 시료채취를 수행한다.
※ 황사경보와 황사주의보 발령 시 다중이용시설 실내 공기 시료 채취는 실시하지 않는다.
2.2 신축공동주택
2.2.1 시료채취세대 선정
신축 공동주택 내 시료채취세대의 수는 공동주택의 총 세대수가 100 세대일 때 3 개 세대(저층부, 중층부, 고층부)을 기본으로 한다. 100 세대가 증가할 때마다 1 세대씩 추가한다. 이때 중층부, 저층부, 고층부 순으로 증가한다(표 3). 저층부는 최하부 3 층 이내, 고층부는 최상부 3 층 이내, 중층부는 전체 층 중 중간의 3개 층을 의미한다(예 : 15 층 건물에서 저층부는 1 ∼ 3층, 중층부는 7 ∼ 9층, 고층부는 13 ∼ 15층). 단, 공동주택이 여러 개의 동으로 구성되어 있는 경우에는 선정된 시료채취세대 수를 넘지 않도록 각 동에서 골고루 선택한다. 하나의 단지에 시공사가 여러 개인 경우는 시공사별로 구분하여 측정지점을 선정한다.
총 세대수 | 시료채취세대 |
100 ∼ 199 | 3세대 |
200 ∼ 299 | 4세대 |
300 ∼ 399 | 5세대 |
표 3. 신축 공동주택 시료채취세대 수의 예
※ 실내외 공기는 침기와 환기 절차에 의해 상시 교환이 일어나기 때문에 실외공기를 동시에 측정해서 실내공기측정값 검토 시 활용할 수 있다. 따라서 필요시에는 대상시설 건축물로부터 최소 1 m 이상 떨어져서 실외공기시료를 채취해야하며, 시료채취당시의 온도, 습도, 풍속 등 물리적 환경인자에 관한 정보를 기록한다.
2.2.2 시료채취위치
각 단위세대에서 실내공기의 채취는 거실의 중앙에서 바닥면에서 1.2 ∼ 1.5 m 높이에서 실시한다. 만약 이것이 불가능하다면, 모든 벽으로부터 1 m 이상 떨어지고, 바닥면에서 1.2 ∼ 1.5 m 높이에서 시료를 채취한다.
2.2.3 시료채취조건
일반적으로 신축 공동주택에서 실내공기시료의 채취는 오후 1 시에서 6 시 사이에 실시하며, 시료를 채취하기 위해서는 그림 1과 같은 조건이 필요하다.
| (1) 30분 이상 환기 | (2) 5시간 밀폐 |
| (3) 시료채취 | ||||||||||
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| 시료채취 시작 |
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그림 1. 신축 공동주택 실내공기 채취 조건
3.0 오염물질별 시료채취시간 및 횟수
실내공기 오염물질의 특성, 잠재적인 건강영향, 발생원의 방출특성, 분석방법의 정량한계, 측정목적에 따라 시료채취시간 및 횟수는 결정된다. 다중이용시설에서 실내공기를 채취할 경우, 대상 시설의 오염도를 대표할 수 있으며 시설의 이용객이 많은 시간대에 실시하도록 한다. 실내공기 오염물질별 시료채취시간 및 횟수는 표 4와 같다. 시료채취여건 상 불가피할 경우(파과, 정량한계 미만 등)에 한하여 시료채취유량 및 채취시간을 조절하여 시료채취량을 조정할 수 있다.
실내공기오염물질 | 시료채취시간 | 횟수 | 비고 |
휘발성유기화합물 | 30분 | 연속 2회 | 30분/1회씩 연속 2회 측정 |
폼알데하이드 | 30분 | 연속 2회 | 30분/1회씩 연속 2회 측정 |
미세먼지(PM10) | 6시간 이상 | 1회 | 지하역사의 경우 혼잡시간대 (7∼9시 또는 18시∼20시)를 필히 포함하도록 함 |
석면 | 총 시료채취량 1,200 L 이상 | 1회 | 미세먼지(PM10) 농도를 고려하여 시료채취량 조절 |
일산화탄소 | 1시간 | 1회 | - |
이산화탄소 | 1시간 | 1회 | - |
오존 | 1시간 | 1회 | - |
이산화질소 | 1시간 | 1회 | - |
라돈 | 측정방법에 따라 다름 | 1회 | 단기측정(2일 이상∼90일 이하)과 장기측정(90일 이상)으로 구분 |
총부유세균 | 총 시료채취량 250 L 이하 | 3회 | 시료채취간격 20분 이상 |
표 4. 실내공기오염물질별 시료채취시간 및 횟수
4.0 실내공기질 표시 및 평가방법
4.1 다중이용시설
다중이용시설 내 각 측정점에서의 실내공기질 측정값은 각각의 측정치를 표시하고 평균값으로 대상시설의 오염도를 평가한다. 하나의 측정점에서 반복 측정한 경우 그 지점의 실내공기질 측정값은 반복 측정농도의 평균값으로 나타낸다.
4.2 신축 공동주택
신축 공동주택 내 실내공기질은 각 측정세대에서의 측정값을 표시하고 오염도를 평가한다. 하나의 측정점에서 반복 측정한 경우 그 지점의 실내공기질 측정값은 반복 측정농도의 평균값으로 나타낸다.
실내공기질공정시험기준 | ES 02131.1 |
건축자재 방출 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 시험방법 - 소형챔버법 | 2010 |
(determination of emission of volatile organic compounds and formaldehyde from building materials by small-scale emission test chamber method) |
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1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드양을 측정하기 위한 시험방법을 규정한다.
1.1.2 건축자재 중 일정한 온도와 상대습도, 환기횟수 조건 하에서 소형방출시험챔버를 이용하여 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 단위 방출량을 평가하는 방법이다.
1.2 적용범위
이 시험기준은 실내에 사용되는 고체 및 액체 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 농도 측정을 위한 주시험방법으로 사용된다.
2.0 용어정의
2.1 소형방출시험챔버(small-scale emission test chamber)
건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물과 폼알데하이드를 측정하기 위한 제반조건을 갖춘 용기
2.2 고체 건축자재(solid building materials)
고체형태의 건축자재로 건조와 같은 상전이(phase transition) 없이 직접 사용설명서에 따르는 특성을 갖는 자재
2.3 액체 건축자재(liquid building materials)
액체상태의 건축자재로 건조와 같은 상전이(phase transition) 후에 사용설명서에 따르는 특성을 갖는 자재
2.4 시료(sample)
시험대상 건축자재를 대표하는 건축자재의 일부 또는 조각
2.5 시험편(test specimen)
시험대상이 되는 건축자재 또는 제품의 방출특성에 대해 소형방출시험챔버 내에서 시험을 하기 위해 특별하게 준비된 시료의 일부
2.6 환기횟수(air exchange rate)
단위시간당 소형방출시험챔버에 공급되는 공기의 부피와 방출시험 챔버 부피의 비
2.7 유량(air flow rate)
단위시간당 소형방출시험챔버에 공급되는 공기의 부피
2.8 공급공기농도(supply air concentration)
소형방출시험챔버에 공급되는 공기 중 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 농도
2.9 단위면적당 유량(area specific air flow rate)
공급 유량과 시험편의 면적 간의 비
2.10 시료부하율(product loading factor)
시험편의 노출 표면적과 소형방출시험챔버 부피의 비
2.11 회수율(recovery)
주어진 시간동안 소형방출시험챔버에서 배기되는 공기 중 대상 개별 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 양을 동일한 시간동안 소형방출시험챔버에 공급한 대상 개별 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 양으로 나눈 값(%)
2.12 소형방출시험챔버 농도(emission test chamber concentration)
소형방출시험챔버의 출구에서 측정한 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 농도
2.13 단위 방출량(SER, specific emission rate)
시험시작 시점으로부터 규정된 시간 이후에 시험대상 건축자재의 시험편으로부터 단위시간당 방출되는 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 질량으로 본 규격에서는 단위면적당 방출량(SERa, area specific emission rate)과 단위길이당 방출량(SERㅣ, length specific emission rate)을 사용
2.14 총휘발성유기화합물(TVOC, total volatile organic compounds)
실내공기 중에서 가스크로마토그래프에 의하여 n-헥산에서 n-헥사데칸까지의 범위에서 검출되는 휘발성유기화합물을 대상으로 하며, 톨루엔으로 환산하여 정량
3.0 분석 기기 및 기구
3.1 일반적인 장치
건축자재에서 방출되는 오염물질의 단위 방출량을 측정하기 위한 장치는 다음의 부분들을 포함하여야 한다. 소형방출시험챔버 장치의 일반적인 구성도는 그림 1과 같다.
3.1.1 청정공기공급장치
3.1.2 습도 조절장치
3.1.3 유량조절장치
3.1.4 항온조
3.1.5 소형방출시험챔버
3.1.6 공기시료채취장치
그림 1. 소형방출챔버장치의 일반적인 구성도
3.2 소형방출시험챔버
3.2.1 형태
소형방출시험챔버에서 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드에 접하게 되는 모든 부분은 표면이 전해 연마된 스테인리스강 또는 유리 등으로 제작되어야 하며, 내부 부피는 20 L를 원칙으로 한다. 소형방출시험챔버는 원칙적으로 구성 부품의 분리가 가능하여 세척 및 가열처리가 용이한 것을 사용하여야 한다.
3.3 시험편 고정틀
시험편 표면에서 방출되는 오염물질을 측정하기 위하여 시험편 절단면과 뒷면을 밀봉하여 고정틀에 고정한다. 고정틀 및 시험편을 고정하기 위한 판은 스테인리스강 또는 유리재질의 것으로 하고 시험편과 스테인리스강 판 사이에 테플론을 넣은 후에 나사 등으로 고정하여야 한다.
3.4 청정공기 공급장치
소형방출시험챔버는 청정한 바탕농도를 유지할 수 있도록 공급공기 정화장치나 순수공기 공급장치를 가져야 한다. 순수공기는 대기의 조성과 동일한 것을 사용한다.
3.5 온도, 습도 조절장치 및 모니터링 장치
소형방출시험챔버 내 온도는 항온조를 이용하여 일정하게 유지한다. 또한 수분을 포함한 공기량을 조절하여 챔버 내부로 들어가는 공기의 상대습도를 일정하게 유지한다. 소형방출시험챔버 내의 온도와 상대습도는 지시계를 통해 연속적으로 모니터링할 수 있어야 한다. 방출시험 소형챔버 내에서는 결로가 발생하지 않도록 한다.
3.6 유량조절장치
소형방출시험챔버는 ± 5 %의 정확도로 일정한 수치의 환기횟수를 지속적으로 제어할 수 있는 장치(예 : 전자식질량유량조절기)를 갖추어야 한다.
3.7 공기시료채취장치
공기시료는 소형방출시험챔버 출구에서 채취한다. 공기시료채취관은 챔버출구의 공기흐름에 직접 연결되어야 한다. 시료채취관은 가능한 짧게 하고, 소형방출시험챔버와 동일한 온도로 보온한다. 공기시료채취 시 채취유량은 공급공기유량의 80 % 이하여야 하며, 공기시료채취를 이중으로 하기 위하여 공기채취 분 기관을 사용할 수 있다.
3.8 챔버 세척용 오븐
오븐은 소형방출시험챔버 내 흡착된 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드를 제거하기 위해서 260 °C 이상의 조건에서 연속으로 60 분 이상 가열이 가능해야 한다.
4.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
5.0 시료 채취 및 관리
5.1 방출챔버 바탕농도(emission chamber blank concentration) 측정
새로운 방출시험을 시작하기 전 소형방출시험챔버를 해체하여 세척한다. 해체한 챔버와 부속장치를 증류수로 씻어내고 잔존하고 있는 화학물질을 제거하기 위해 오븐에서 가열처리(260 °C이상의 조건에서 60 분 이상을 유지) 한다. 가열처리 종료 후 소형방출시험챔버를 실온까지 식힌 후 최소 2 시간이 경과한 후 소형방출시험챔버의 바탕농도를 측정한다. 시험편을 설치하지 않은 빈 소형방출시험챔버 내 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드를 채취하여 정량한다. 방출챔버바탕농도는 방출시험에 영향을 주지 않을 정도로 낮아야 하며, 세부사항은 6.3에 따른다.
5.2 제품시료의 채취 방법 및 시료의 운반과 보존
소형방출시험챔버를 이용하여 건축자재의 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 방출시험을 행하는 경우, 시험 결과에 영향을 주지 않도록 열, 습기로부터 시험대상 제품을 보호해야 한다. 시험대상 제품의 시료채취방법, 운반방법, 운반조건 및 시험편의 보존방법은 다음과 같다.
5.2.1 제품시료의 채취 방법
시험 대상이 되는 건축자재는 일반적인 제조과정에 의해 생산되고 포장 및 취급되어야 하며, 채취된 시료는 1 시간 이내에 포장하여야 한다.
5.2.1.1 롤 형태의 제품
(1) 롤의 1 m 안쪽 혹은 가장 바깥층을 제외한 안쪽에서 시료를 채취한다.
(2) 시료는 제품의 중앙부분에서 채취한다.
(3) 반복적인 무늬가 있는 제품의 경우에는 무늬 부분이 시험편의 중심에 오도록 채취한다.
5.2.1.2 판상 형태의 제품
개봉하지 않은 제품을 시료로 한다. 단, 제품이 취급하기에 커서 배송이 어렵다면, 제품의 중앙부분에서 시료를 채취한다.
5.2.1.3 액체 제품
개봉하지 않은 제품을 시료로 한다. 시료는 시료 채취량으로 충분한 제품포장단위에서 채취한다.
5.2.2 시료 포장 및 운반
시료는 화학물질에 의한 오염, 또는 열과 습기 등에 영향을 받지 않도록 보호한다. 각 채취된 고체 시료는 오염물질 저감테이프나 알루미늄호일로 싸고 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 동등한 재질의 봉지에 넣어서 밀봉한다. 각 봉지 당 시료는 한 개씩 넣는다. 채취한 시료는 운반상황에 의해 그 자재의 방출 특성에 영향을 미칠 가능성이 있다. 특히 온도에 의한 영향을 받지 않도록 해야 한다.
5.2.3 시료의 라벨 표시
시료를 넣은 봉지에 제품의 종류, 제조일 및 제조번호 등을 기재한 라벨을 표시한다. 라벨의 표시에 의하여 시료에 영향이 없도록 주의한다.
5.2.4 시료의 보관
방출시험은 제품시료의 채취 후 즉시 시작하도록 한다. 단, 측정의 시작시점까지 시료를 보관하는 경우, 제품의 노화를 방지하기 위해 시료를 상기의 포장 재료로 밀봉한 상태에서 시험과 동일한 온습도에서 보관(최대 4 주)하는 것을 원칙으로 한다.
5.3 시험편 제작
5.3.1 고체 건축자재
고체 건축자재는 롤 형태와 판상형태로 구분하여 시험편을 준비한다. 시료부하율은 2.0 m2/m3 ± 0.2 m2/m3로 한다.
5.3.1.1 롤 형태 제품의 시료
시험편 한쪽이 시료의 긴 방향에 평행하게 하고 제품시료를 구성하는 색이 많이 나오도록 시험편을 채취한다. 시험편 윗면에서의 방출량만을 측정하기 위하여 시험편 아랫면을 비활성 기질(유리 또는 스테인리스강)로 보호하거나 시험편 등을 서로 맞대어 넣는다. 또한 오염물질 저감테이프나 알루미늄호일 또는 프레임으로 모서리를 밀봉하여 시험편 고정틀에 고정한다.
5.3.1.2 판상 형태 제품의 시료
포장 중간에서 시험편을 채취한다. 시험할 표면이 몇 개의 조각으로 구성되어 있다면, 시험조각의 이음매는 시험편 표면에 걸쳐 골고루 분포되어야 한다. 또한 이음매에는 접착제를 사용하지 않는다. 시험편 윗면의 배출만을 측정하기 위해 시험편 아랫면을 비활성 기질(유리 또는 스테인리스강)로 보호하거나 시험편 등을 서로 맞대어 넣는다. 또한 오염물질 저감테이프나 알루미늄호일 또는 프레임으로 모서리를 밀봉하여 시험편 고정틀에 고정한다.
5.3.2 액체 건축자재
액체 건축자재는 페인트, 접착제, 실란트, 퍼티로 구분하여 시험편을 준비한다. 시료부하율은 0.4 m2/m3 ± 0.04 m2/m3로 한다. 단, 실란트에는 시료부하율 0.4 m2/m3 ± 0.04 m2/m3 를 적용하지 않는다.
5.3.2.1 페인트
제품을 제조자 권장 건조도막두께에 따라 분류한다. 다음 표 1의 등급에 나온 지정된 건조 두께에서 방출시험을 실시한다. 페인트의 권장사용량은 젖은 제품의 리터당 제곱미터로 제조자가 제공하며 건조도막두께는 식 1에 따라 계산한다.
등급 | 제조자 권장 평균 건조도막두께, Tm | 시험용 건조도막두께, Tc |
최소 | < 5 μm | 5 μm |
저 | 5 ～ 20 μm | 15 μm |
중 | 20 ～ 60 μm | 40 μm |
고 | > 60 μm | 60 μm |
표 1. 건조도막두께에 따른 등급
(식 1)
여기서, Tm : 제조자 권장사항에 따른 건조도막두께(μm)
V : 제품 중의 고체 함량(부피 %)(제조자가 제공)
S : 제품 권장량(젖은 제품의 리터당 제곱미터)
지정된 건조도막두께를 얻기 위해 특정면적에 도포해야할 젖은 제품의 양은 식 2에 따라 계산한다. 식 2에 따라 계산된 페인트의 도포량을 오염물질 방출이 없는 비활성기질의 바탕판(유리 또는 스테인리스강)에 도포하여 시험편으로 사용한다. 시험편 제작 시 페인트가 고르게 도포될 수 있도록 솔, 롤러, 어플리케이터 등으로 마감한다.
(식 2)
여기서, P : 도포할 액상 제품의 양(g)
Tc : 표 1에 따라 시험을 위해 선정된 건조도막두께(μm)
A : 페인트 도포 면적(cm2)
δ : 액상 제품의 밀도(g/cm3)(제조사가 제공)
V : 제품 중의 고체 함량(부피 %)(제조자가 제공)
페인트의 도포가 완료된 후 시험대상 제품의 제조회사에서 제공하는 시방서 또는 기술자료집의 경화방법에 따라 시험편의 지촉건조(도막을 손가락으로 가볍게 댔을 때 접착성은 있으나 도료가 손가락에 묻지 않는 상태)시까지 온도 25 °C ± 1 °C, 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 경화를 실시한 후 시험편 고정틀에 고정하여 챔버 내에 설치한다. 시험제품의 도막두께등급과 도포량, 경화시간 및 경화방법을 시험 보고서에 기록한다.
5.3.2.2 접착제
오염물질 방출이 없는 비활성재질의 바탕판(유리 또는 스테인리스강)에 최종적으로 300 g/㎡ ± 50 g/㎡의 접착제를 도포하여 시험편으로 사용한다. 단, 접착제의 종류에 따라 현장에서의 실제 도포량이 300 g/㎡보다 큰 제품의 경우, 시험대상 제품의 시방서 또는 기술자료집의 자료에 따라 도포량을 조정하여 시험편을 제작할 수 있다. 시험편 제작시 접착제가 고르게 도포될 수 있도록 솔이나 톱니모양의 흙손(trowel) 등으로 마감하고, 제품의 제조회사에서 제공하는 시방서 또는 기술자료집의 경화방법에 따라 시험편의 지촉건조(도막을 손가락으로 가볍게 댔을 때 접착제가 손가락에 묻지 않는 상태)시까지 온도 25 °C ± 1 °C, 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 경화를 실시한 후 고정틀에 고정하여 챔버 내에 설치한다. 시험제품의 도포량, 경화시간 및 경화방법을 시험 보고서에 기록한다.
5.3.2.3 실란트
시험편을 길이 40 mm, 깊이 3 mm와 너비 10 mm의 비활성재질로 된 테플론 재질의 틀 안을 메꾸는 방법으로 제작한다. 시험편 건조시간은 제품의 제조회사에서 제공하는 시방서 또는 기술자료집의 경화방법에 따라 시험편의 지촉건조 시까지 온도 25 °C ± 1 °C, 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 경화를 실시한 후 고정틀에 고정하여 챔버 내에 설치한다. 단위 방출량을 mg/m․h(SERl) 단위로 기록한다. 시험제품의 경화시간 및 경화방법을 시험보고서에 기록한다.
※ 실란트와 같은 방식인 길이로 시공 하는 제품(예 : 충전재 등)은 이 방법에 따라 시험편을 제작한다.
5.3.2.4 퍼티
퍼티를 2 mm 두께의 균일한 층으로 오염물질 방출이 없는 비활성기질의 바탕판(유리 또는 스테인리스강) 위에 바른다. 시료를 균일하게 도포하기 위한 어플리케이터나 약숟가락 또는 기타 퍼티장비로 바른다. 점도가 낮은 제품의 경우에는 유리 또는 스테인리스강으로 된 테두리를 이용한다. 시험편 건조시간은 제품의 제조회사에서 제공하는 시방서 또는 기술자료집의 경화방법에 따라 시험편의 지촉 건조 시까지 온도 25 °C ± 1 °C, 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 경화를 실시한 후 고정틀에 고정하여 챔버 내에 설치한다. 시험제품의 경화시간 및 경화방법을 시험보고서에 기록한다.
5.4 소형방출시험챔버 내의 시험편의 위치
시험편은 소형방출시험챔버의 중앙에 놓고 공기가 시험편의 방출면 위에 균일하게 흐르도록 한다.
5.5 공기시료의 채취
휘발성유기화합물 채취에는 Tenax-TA가 충진된 고체흡착관을 사용하고, 폼알데하이드 채취에는 오존 스크러버를 장착한 DNPH 카트리지를 사용한다.
챔버 내 공기 시료 채취 시 세부사항은 ES 02601.1 "실내 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 측정방법 - 2,4 DNPH 카트리지와 액체크로마토그래프법"과 ES 02603.1 "실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 측정방법 - 고체흡착관과 기체크로마토그래프-MS/FID법"을 따른다.
5.6 방출시험기간
방출량 측정을 위한 공기시료채취는 시험시작일로부터 7 일(168 시간 ± 2 시간)이 경과한 후에 실시한다. 준비된 시험편을 챔버 내 설치하는 시점에서 방출시험이 시작된 것으로 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 온도 및 상대습도
방출시험은 소형방출시험챔버 내 온도 25 °C ± 1.0 °C 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 실시하며, 시험기간 동안 온도 및 상대습도는 연속적으로 모니터링하여 기록한다.
6.2 소형챔버의 기밀성
소형방출시험챔버는 외부의 제어되지 않는 공기의 유입을 방지하기 위해 기밀해야 한다. 소형방출시험챔버는 실험실 공기의 영향을 방지하기 위하여 대기압보다 약간 높은 압력으로 유지하여야 한다. 소형방출시험챔버의 기밀성 확인은 압력강하 측정 또는 입구 및 출구 유량 동시 비교측정 혹은 추적가스희석(tracer gas dilution)법으로 최소 년 1 회 이상 확인하여야 하며 소형방출시험챔버는 아래의 조건 중 적어도 하나를 만족하면 충분히 기밀한 것으로 본다.
6.2.1 1000 Pa의 초과압력에서 1 분간 새는 공기의 양이 챔버부피의 0.1 % 미만
6.2.2 공기의 누출량이 공급공기유량의 1 % 미만
6.2.3 추적가스 희석법
이 내용은 KS L ISO 12569의 일부를 인용할 수 있다.
6.3 공급 공기질(supply air quality)
소형방출시험챔버에 공급되는 공기의 질은 방출시험에 영향을 미치지 않는 정도로 오염물질의 농도가 낮아야 한다. 챔버 내 습도조절에 사용되는 물은 공급되는 공기의 질에 영향을 미칠 수 있는 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드가 포함되어 있어서는 안 된다. 공급공기 중 총휘발성유기화합물의 농도는 20 μg/m3 이하, 개별 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드의 농도는 5 μg/m3 이하여야 한다. 방출시험기간 동안 공급 공기의 조건은 지속적으로 유지되어야하며 주기적으로 확인되어야 한다.
6.4 단위면적당 유량과 환기횟수
소형방출시험챔버농도는 방출시험 조건에서 설정된 단위면적당 유량에 좌우된다. 챔버 내 환기횟수는 0.5 회/h ± 0.05 회/hr로 조절하고 유량을 연속적으로 모니터링한다. 환기횟수의 검증주기는 최소 년 1 회 이상으로 한다. 다른 소형방출시험챔버로부터 얻은 결과와 비교할 경우에는 환기횟수 및 단위면적당 유량을 동일 조건으로 한다.
6.5 회수율 및 흡착손실 효과
소형방출시험챔버 내 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, n-도데칸(dodecane) 및 폼알데하이드의 회수율은 이미 농도를 알고 있는 표준가스를 소형방출시험챔버 내에 주입하여 측정한다. 농도는 건축자재 방출시험동안 예측할 수 있는 수치와 비슷하여야 한다. 소형방출시험챔버 농도는 시험 시작 후 72 ± 2 시간이 되었을 때 측정하며 3 회 이상 반복한다. 소형방출시험챔버는 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, n-도데칸(dodecane) 및 폼알데하이드에 대하여 80 % 이상의 평균 회수율을 가져야 한다.
6.5.1 회수율 시험은 방출시험의 온․습도 조건과 동일한 조건에서 실시한다.
6.5.2 흡착손실 효과가 있는 경우, 누출이 있는 경우, 교정 정도가 낮은 경우 등이 발생하면 시험에서 요구되는 최소조건을 만족시키기 어렵다. 흡착손실 효과 및 흡착성능은 방출되는 톨루엔, n-도데칸(dodecane) 및 폼알데하이드의 종류와 밀접한 관련이 있다. 이와 같은 영향을 파악하기 위해서는 다른 분자량과 극성을 가지고 있는 대상 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드를 사용하여 추가적인 회수율 시험을 할 수도 있다. 회수율에 관한 검증주기는 년 1 회 이상으로 한다.
6.6 소형방출시험챔버간 정밀도
여러 개의 소형방출시험챔버를 이용하여 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물과 폼알데하이드를 시험할 때, 동일한 시험자재를 3개 이상의 챔버에 나누어 넣고 방출시험을 실시하고 그 결과를 비교하여 소형방출시험챔버간 정밀도를 확인한다. 정밀도는 상대표준편차(RSD, relative standard deviation)로 나타내며. 동시에 시험한 소형방출시험챔버 n개에서 측정한 결과의 평균값(
)과 표준편차(s)로 구한다. 소형방출시험챔버간 정밀도는 30% 이내여야 한다.
정밀도(%) =
(식 3)
7.0 분석 절차
7.1 휘발성유기화합물 분석
건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물의 분석은 ES 02603.1 "실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 측정방법 - 고체흡착관과 가스크로마토그래프-MS/FID법"에 따른다.
7.2 폼알데하이드 분석
건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 분석은 ES 02601.1 "실내 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 측정방법 - 2,4 DNPH 카트리지와 액체크로마토그래프법"에 따른다.
8.0 결과보고
8.1 방출량 계산과 결과의 표현방법
시험편을 소형방출시험챔버에 설치한 후, 측정을 시작하는 시간 t에서 방출량 SERa 와 SERl의 계산방법은 각각 식 4와 식 5와 같다. SERl 는 실란트 및 충전재에서 방출되는 오염물질의 방출량을 계산할 때 사용한다.
8.1.1 단위면적당 방출량
(식 4)
여기서, SERa : 시험편 단위 면적당 방출량(mg/m2․h)
Ct : 시간 t에서 소형방출시험챔버 내의 오염물질의 농도(mg/m3)
t : 시험시작 후 경과시간(시간 또는 일수)
A : 시험편의 표면적(m2)
Q : 소형방출시험챔버의 유량(m3/h)
n : 환기횟수(회/h)
V : 소형방출시험챔버의 부피(m3)
L : 시료부하율(m2/m3)
q : 단위면적당 유량(m3/m2․h)
8.1.2 단위길이당 방출량
(식 5)
여기서, SERl : 시험편 단위 길이당 방출량(mg/m․h)
Ct : 시간 t에서 소형방출시험챔버 내의 오염물질의 농도(mg/m3)
t : 시험시작 후 경과시간(시간 또는 일수)
l : 시험편의 길이(m)
Q : 소형방출시험챔버의 유량(m3/h)
n : 환기횟수(회/h)
V : 소형방출시험챔버의 부피(m3)
8.2 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 방출량 결과 표현 방법
휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 방출량은 소수점 셋째자리까지 표기한다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 16000-3 "실내공기-제3부 : 포름알데하이드와 다른 카르보닐 화합물 측정 - 샘플링법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2008)
9.2 KS I ISO 16000-6 "실내공기-제6부 : 흡착제 Tenax TA상에서의 활성 시료 채취, 열 탈착 및 MS/FID를 이용한 가스크로마토그래피에 의한 실내 및 체임버 공기 중의 휘발성유기화합물 측정", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.3 KS I ISO 16000-9 "실내공기-제9부 휘발성유기화합물의 방출 측정법-방출 시험 체임버법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.4 KS I ISO 16000-11 "실내공기-제11부 휘발성유기화합물의 방출 측정법-시료 채취, 보관 및 시험편 제작", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.5 KS M 1998-1 "건축 내장재의 포름알데히드 및 휘발성유기화합물 방산량 측정-제1부 : 일반 사항", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2005)
9.6 KS M 1998-2 "건축 내장재의 포름알데히드 및 휘발성유기화합물 방산량 측정-제2부 : 소형 체임버법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2005)
9.7 KS L ISO 12569 "건물 열 성능-건물 내 환기 측정-추적 가스 희석법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2006)
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02131.2 |
건축자재 방출 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 시험방법 - 방출셀법 | 2010 |
(determination of emission of volatile organic compounds and formaldehyde from building materials by emission test cell method) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 건축자재 중 일정한 온도와 상대습도, 환기횟수 조건 하에서 방출셀을 이용하여 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 단위 방출량을 평가하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내에 사용되는 고체 및 액체 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 농도 측정을 위한 부시험방법으로 사용된다.
1.2.2 이 시험기준 사용 시 주시험방법인 ES 02131.1 "건축자재 방출 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 시험방법 - 소형챔버법"과 비교하여 상관성을 확인한 후 사용하여야 한다.
2.0 용어정의
2.1 방출셀(emission test cell)
실험실과 현장(바닥, 천장, 벽과 같은 평면)에서 사용이 가능한 건축자재 방출시험장치
2.2 고체 건축자재(solid building materials)
고체형태의 건축자재로 건조와 같은 상전이(phase transition) 없이 직접 사용설명서에 따르는 특성을 갖는다.
2.3 액체 건축자재(liquid building materials)
액체상태의 건축자재로 건조와 같은 상전이(phase transition) 후에 사용설명서에 따르는 특성을 갖는다.
2.4 시료(sample)
시험대상 건축자재를 대표하는 건축자재의 일부 또는 조각
2.5 시험편(test specimen)
시험대상이 되는 건축자재 또는 제품의 방출특성에 대해 방출셀 내에서 시험을 하기 위해 특별하게 준비된 시료의 일부
2.6 기밀 시험편 홀더
시험대상이 되는 불규칙한 건축자재 또는 제품의 기밀을 유지하기 위해 특별하게 제작된 홀더
2.7 환기횟수(air exchange rate)
단위시간당 방출셀에 공급되는 공기의 부피와 방출셀 부피의 비
2.8 유량(air flow rate)
단위시간당 방출셀에 공급되는 공기의 부피
2.9 공급공기농도(supply air concentration)
방출셀에 공급되는 공기 중 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 농도
2.10 단위면적당 유량(area specific air flow rate)
공급 유량과 시험편의 면적 간의 비
2.11 시료부하율(product loading factor)
시험편의 노출 표면적과 방출셀 부피의 비
2.12 회수율(recovery)
주어진 시간동안 방출셀에서 배기되는 공기 중 대상 개별 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 양을 동일한 시간동안 방출셀에 공급한 대상 개별 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 양으로 나눈 값(%)
2.13 방출셀 농도(emission test cell concentration)
방출셀의 출구에서 측정한 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 농도
2.14 단위 방출량(SER, specific emission rate)
시험시작 시점으로부터 규정된 시간 이후에 시험대상 건축자재의 시험편으로부터 단위시간당 방출되는 휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 질량을 나타냄. 본 규격에서는 단위면적당 방출량(SERa, area specific emission rate)과 단위길이당 방출량(SERㅣ, length specific emission rate)을 사용한다.
2.15 총휘발성유기화합물(TVOC, total volatile organic compounds)
실내공기 중에서 기체크로마토그래프에 의하여 n-헥산에서 n-헥사데칸까지의 범위에서 검출되는 휘발성유기화합물을 대상으로 하며, 톨루엔으로 환산하여 정량
3.0 분석기기 및 기구
3.1 일반적인 장치
건축자재에서 방출되는 오염물질의 단위 면적당 방출량을 측정하기 위한 장치는 다음의 부분들을 포함하여야 한다. 방출셀 시스템의 일반적인 구성도는 그림 1과 같다.
3.1.1 펌프
3.1.2 공기유량계
3.1.3 방출셀
3.1.4 공기 습도·온도 모니터링 시스템
3.1.5 청정공기공급장치
그림 1. 방출셀 시스템의 구성도의 예
3.2 방출셀
방출셀은 항산성(acid-resistant)의 스테인리스강(S.S.) 재질로 제작되어야하며 내부부피는 약 35 cm3이며 오염물질의 흡착을 최소화하기 위하여 전해연마(EP, electro polishing)처리하여야한다. 시험편과 맞닿는 부분은 실리콘 재질의 오링(O-ring)을 이용하여 시험편에 밀착되도록 하며 외부 공기의 유입을 차단하여야 한다.
3.3 청정공기 공급장치
방출셀에 순수하고 가습된 공기를 공급하여야 하며, ± 5 %의 정확도로써 환기량을 조절하는 장치를 내장하고 있어야 한다.
3.4 가습시스템
방출셀에 공급되는 순수공기를 2 개의 관으로 분리하여 1 개의 관만 증류수가 담긴 병을 지나도록 연결한 후 각각의 관을 지나는 공기의 유량을 조절하여 방출셀 내부로 공급되는 공기의 습도를 50 ± 5 %로 조절하여야 한다.
3.5 공기시료채취장치
공기시료는 방출셀 출구에서 채취하며 채취한 공기유량의 합은 배출 시험용 셀로 향하는 입구 공기 유량의 90 %보다 작아야 한다. 공기시료를 이중으로 채취할 경우를 대비해 멀티포트 시료 채취 분기관을 사용하여도 되며, 분기관은 출구 공기 흐름 속으로 직접 유입한다. 덕트를 이용하는 경우에는 가급적 짧게 하고 방출셀과 동일한 온도조건을 유지하여야 한다.
3.6 챔버 세척용 오븐
오븐은 방출셀 내 흡착된 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드를 제거하기 위해서 120 °C에서 진공상태로 240 분 이상 가열이 가능해야 한다.
4.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
5.0 시료채취 및 관리
5.1 제품시료의 채취 및 시험편 제작
5.1.1 제품시료의 채취 방법 및 시료의 운반과 보존
방출셀을 이용하여 건축자재의 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 방출시험을 행하는 경우, 시험 결과에 영향을 주지 않도록 열, 습기로부터 시험대상 제품을 보호해야 한다. 시험대상 제품의 시료채취방법, 운반방법, 운반조건 및 시험편의 보존방법은 다음과 같다.
5.1.2 제품시료의 채취 방법
시험 대상이 되는 건축자재는 일반적인 제조과정에 의해 생산되고 포장 및 취급되어야 하며, 채취된 시료는 1 시간 이내에 포장하여야 한다.
5.1.2.1 롤 형태의 제품
(1) 롤의 1 m 안쪽 혹은 가장 바깥층을 제외한 안쪽에서 시료를 채취한다.
(2) 시료는 제품의 중앙부분에서 채취한다.
(3) 반복적인 무늬가 있는 제품의 경우에는 무늬 부분이 시험편의 중심에 오도록 채취한다.
5.1.2.2 판상 형태의 제품
개봉하지 않은 제품을 시료로 한다. 단, 제품이 취급하기에 커서 배송이 어렵다면, 제품의 중앙부분에서 시료를 채취한다.
5.1.2.3 액체 제품
개봉하지 않은 제품을 시료로 한다. 시료는 시료 채취량으로 충분한 제품포장단위에서 채취하는 것을 원칙으로 한다.
5.1.3 시료 포장 및 운반
시료는 화학물질에 의한 오염, 또는 열과 습기 등에 영향을 받지 않도록 보호한다. 각 채취된 고체 시료는 알루미늄호일로 싸고 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 동등한 재질의 봉지에 넣어서 밀봉한다. 각 봉지 당 시료는 한 개씩 넣는다. 채취한 시료는 운반상황에 의해 그 자재의 방출 특성에 영향을 미칠 가능성이 있다. 특히 온도에 의한 영향을 받지 않도록 해야 한다.
5.1.4 시료의 라벨 표시
시료를 넣은 봉지에 제품의 종류, 제조일 및 제조번호 등을 기재한 라벨을 표시한다. 라벨의 표시에 의하여 시료에 영향이 없도록 주의한다.
5.1.5 시료의 보관
방출시험은 제품시료의 채취 후 즉시 시작하도록 한다. 단, 측정의 시작시점까지 시료를 보관하는 경우, 제품의 노화를 방지하기 위해 시료를 상기의 포장 재료로 밀봉한 상태에서 시험과 동일한 온습도에서 보관(최대 4주)하는 것을 원칙으로 한다.
5.2 시험편 제작
5.2.1 고체 건축자재
고체 건축자재는 롤 형태와 판상형태로 구분하여 시험편을 준비한다.
5.2.1.1 롤 형태 제품의 시료
시험편 한쪽이 시료의 긴 방향에 평행하게 하고 제품시료를 구성하는 색이 많이 나오도록 롤의 2 m 안쪽 중앙부분에서 시료를 채취한다.
5.2.1.2 판상 형태 제품의 시료
시험편 한쪽 면의 모서리로부터 최소 50 cm 안쪽의 중앙부를 선택하여 시료를 채취한 후 포장 중간에서 시료를 채취한다. 시험할 표면이 몇 개의 조각으로 구성되어 있다면, 시험조각의 이음매는 시험편 표면에 걸쳐 골고루 분포되어야 한다. 또한 이음매에는 접착제를 사용하지 않는다.
5.2.2 액체 건축자재
액체 건축자재는 페인트, 접착제, 실란트, 퍼티로 구분하여 시험편을 준비한다.
5.2.2.1 페인트
제품을 제조자 권장 건조도막두께에 따라 분류한다. 아래의 표 등급에 나온 지정된 건조 두께에서 방출시험을 실시한다. 페인트의 권장사용량은 젖은 제품의 리터당 제곱미터로 제조자가 제공하며 건조도막두께는 식 1에 따라 계산한다.
등급 | 제조자 권장 평균 건조도막두께, Tm | 시험용 건조도막두께, Tc |
최소 | < 5 μm | 5 μm |
저 | 5 ～ 20 μm | 15 μm |
중 | 20 ～ 60 μm | 40 μm |
고 | > 60 μm | 60 μm |
표 1. 건조도막두께에 따른 등급
)
여기서, Tm : 제조자 권장사항에 따른 건조도막두께(μm)
V : 제품 중의 고체 함량(부피 %)(제조자가 제공)
S : 제품 권장량(젖은 제품의 리터당 제곱미터)
지정된 건조도막두께를 얻기 위해 특정면적에 도포해야할 젖은 제품의 양은 식 2에 따라 계산한다. 식 2에 따라 계산된 페인트의 도포량을 방출셀 전용 바탕판 혹은 오염물질 방출이 없는 비활성기질의 바탕판(예 : 유리)에 도포하여 시험편으로 사용한다. 시험편 제작 시 페인트가 고르게 도포될 수 있도록 솔, 롤러, 어플리케이터 등으로 마감한다.
(식 2)
여기서, P : 도포할 액상 제품의 양(g)
Tc : 표 1에 따라 시험을 위해 선정된 건조도막두께(μm)
A : 페인트 도포 면적(cm2)
δ : 액상 제품의 밀도(g/cm3)(제조사가 제공)
V : 제품 중의 고체 함량(부피 %)(제조자가 제공)
페인트의 도포가 완료된 후 시험대상 제품의 제조회사에서 제공하는 시방서 또는 기술자료집의 경화방법에 따라 시험편의 지촉건조(도막을 손가락으로 가볍게 댔을 때 접착성은 있으나 도료가 손가락에 묻지 않는 상태)시까지 온도 25 °C ± 1 °C, 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 경화를 실시한 후 방출셀 내에 설치한다. 시험제품의 도막두께등급과 도포량, 경화시간 및 경화방법을 시험 보고서에 기록한다.
5.2.2.2 접착제
오염물질 방출이 없는 방출셀 전용 바탕판 혹은 오염물질 방출이 없는 비활성기질의 바탕판(예 : 유리)에 최종적으로 300 ± 50 g/㎡의 접착제를 도포하여 시험편으로 사용한다. 단, 접착제의 종류에 따라 현장에서의 실제 도포량이 300 g/㎡ 보다 큰 제품의 경우, 시험대상 제품의 시방서 또는 기술자료집의 자료에 따라 도포량을 조정하여 시험편을 제작할 수 있다. 시험편 제작시 접착제가 고르게 도포될 수 있도록 솔이나 톱니모양의 흙손(trowel) 등으로 마감하고, 제품의 제조회사에서 제공하는 시방서 또는 기술자료집의 경화방법에 따라 시험편의 지촉건조(도막을 손가락으로 가볍게 댔을 때 접착제가 손가락에 묻지 않는 상태) 시까지 온도 25 °C ± 1 °C, 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 경화를 실시한 후 방출셀 내에 설치한다. 시험제품의 도포량, 경화시간 및 경화방법을 시험 보고서에 기록한다.
5.2.2.3 실란트
시험편을 길이 40 mm, 깊이 3 mm와 너비 10 mm의 비활성재질로 된 프로필(profile) 안에 제작한다. 시험편 건조시간은 제품의 제조회사에서 제공하는 시방서 또는 기술자료집의 경화방법에 따라 시험편의 지촉건조 시까지 온도 25 °C ± 1 °C, 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 경화를 실시한 후 방출셀 내에 설치한다. 단위 방출량을 mg/m․h(SERl) 단위로 기록한다. 시험제품의 경화시간 및 경화방법을 시험보고서에 기록한다.
※ 실란트와 같은 방식인 길이로 시공 하는 제품(예 : 충전재 등)은 이 방법에 따라 시험편을 제작한다.
5.2.2.4 퍼티
퍼티를 2 mm 두께의 균일한 층으로 방출셀 전용 바탕판 혹은 오염물질 방출이 없는 비활성기질의 바탕판(예 : 유리) 위에 바른다. 약숟가락 또는 기타 퍼티장비로 바른다. 점도가 낮은 제품의 경우에는 유리 또는 스테인리스강으로 된 테두리를 이용한다. 시험편 건조시간은 제품의 제조회사에서 제공하는 시방서 또는 기술자료집의 경화방법에 따라 시험편의 지촉 건조 시까지 온도 25 °C ± 1 °C, 상대습도 50 % ± 5 %의 조건에서 경화를 실시한 후 방출셀 내에 설치한다. 시험제품의 경화시간 및 경화방법을 시험보고서에 기록한다.
5.3 시험방법
5.3.1 방출셀의 준비
시험을 개시하기 전에 방출셀을 해체하여 세척한다. 방출셀은 실리콘 오링(O-ring)과 나사 등의 부품을 분리한 후, 방출셀 상부의 관으로 수분이 유입되지 않게 주의하여 증류수로 2회 이상 세척한 뒤 메탄올을 사용하여 수분을 제거 후 진공건조 오븐 (vacuum dry oven)에서 120 °C의 온도에서 2 시간 건조한다. 가열처리 종료 후 방출셀을 실온까지 식힌다.
5.3.2 방출셀 바탕농도(emission cell blank concentration) 측정
방출셀을 깨끗하고 편평한 표면위에 놓는다(예를 들어 유리 또는 스테인리스강). 새로운 방출시험을 시작하기 전, 빈 방출셀로부터 총휘발성유기화합물 및 폼알데하이드의 바탕농도를 정량하기 위해 시험편을 설치하지 않은 방출셀 내 공기시료를 채취한다. 방출셀의 바탕농도는 6.2.2를 만족하여야 한다.
5.3.3 방출셀 내의 시험편의 위치
방출셀의 위치는 시험편의 방출 표면에 걸쳐 기류의 방향이 고르게 분포하도록 선정한다.
5.3.4 공기시료의 채취
휘발성유기화합물 채취에는 고체흡착관(Tenax-TA)을 사용하고, 폼알데하이드 채취에는 오존 스크러버를 장착한 DNPH 카트리지를 사용한다.
방출셀 내 공기 시료 채취 시 세부사항은 ES 02601.1 "실내 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 측정방법 - 2,4 DNPH 카트리지와 액체크로마토그래프법"과 ES 02603.1 "실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 측정방법 - 고체흡착관과 기체크로마토그래프-MS/FID법"을 따른다.
5.4 방출시험기간
방출량 측정을 위한 공기시료채취는 시험시작일로부터 7 일(168 시간 ± 2 시간)이 경과한 후에 실시한다. 준비된 시험편을 방출셀 내 설치하는 시점에서 방출시험이 시작된 것으로 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 시험장치의 검증
6.1.1 방출셀 내 기류 속도 및 환기량
고정된 기체 유량계를 이용해 공기 시료를 채취하기 전에 환기량을 점검하고 재조정한다. 환기횟수는 5 % 이상의 변동이 있어서는 안 되며, 방출셀 내부의 기류속도는 일정해야 한다.
6.1.2 회수율 및 흡착손실 효과
휘발성유기화합물 및 폼알데하이드의 회수율은 방출셀 내에서 단위 배출량을 알고 있는 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 발생원을 이용해 측정할 수 있다. 발생된 농도는 건축 제품의 방출 시험 도중 예상되는 농도 수치와 유사하여야 한다.
회수율 시험은 비활성 표면(유리 또는 스테인리스강)상에서 톨루엔과 n-도데칸을 이용해 시험용 셀로 실시한다. 시험용 셀의 공기 농도는 시험 개시 후 24시간째에 측정한다. 톨루엔과 n-도데칸에 대한 평균 회수율은 80 % 이상이 되어야 한다. 이 회수율 시험 결과를 예상농도 대 측정농도로써 시험 보고서에 기록한다.
습한 공기에서는 흡습성 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드의 회수율이 낮게 나올 수 있다. 흡착손실 효과가 있는 경우, 누출이 있는 경우, 교정 정도가 낮은 경우 등이 발생하면 시험에서 요구되는 최소조건을 만족시키기 어렵다. 흡착손실 효과 및 흡착성능은 방출되는 톨루엔, n-도데칸(dodecane) 및 폼알데하이드의 종류와 밀접한 관련이 있다. 이와 같은 영향을 파악하기 위해서는 다른 분자량과 극성을 가지고 있는 대상 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드를 사용하여 추가적인 회수율 시험을 할 수도 있다.
6.2 시험조건
6.2.1 온도 및 상대습도
온도 25 ± 1.0 °C, 상대습도 50 ± 5 %의 조건에서 실시하며, 시험기간 동안 온도 및 상대습도는 연속적으로 모니터링하여 기록한다.
6.2.2 공급 공기의 질(supply air quality)
방출셀 내에 공급되는 공기는 품질 보증 한계값 이상의 배출 측정에 의해 영향을 미치지 않는 정도로 오염물질의 농도가 낮아야 한다. 방출셀 내 습도조절에 사용되는 물은 공급되는 공기의 질에 영향을 미칠 수 있는 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드가 포함되어 있어서는 안 된다. 공급공기 중 총휘발성유기화합물의 농도는 20 μg/m3 이하, 개별 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드의 농도는 5 μg/m3 이하여야 한다. 방출시험기간 동안 방출셀 내에 공급 공기의 조건은 지속적으로 유지되어야하며 주기적으로 확인되어야 한다.
6.2.3 단위면적당 유량과 환기횟수
방출셀의 농도는 방출시험 조건에서 설정된 단위면적당 유량에 좌우된다. 방출셀 내 환기횟수는 514 회/hr로 조절하고 유량을 연속적으로 모니터링한다. 다른 방출셀로부터 얻은 결과와 비교할 경우에는 환기횟수 및 단위면적당 유량을 동일 조건으로 한다.
6.2.4 방출셀의 기밀성
방출셀은 외부의 제어되지 않는 공기의 유입을 방지하기 위해 기밀해야 한다. 방출셀은 실험실 공기의 영향을 방지하기 위하여 대기압보다 약간 높은 압력으로 유지하여야 한다. 입구와 출구 공기 유량의 차이가 5 % 이내인 경우, 방출셀은 충분히 밀폐되어 있다고 본다. 시험편 표면을 통한 투과를 막기 위해 공기 투과성이 크거나 불규칙한 표면을 갖는 제품은 기밀 시험편 홀더 안에 설치하여야 한다.
6.2.5 방출셀간 정밀도
여러 개의 방출셀을 이용하여 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물과 폼알데하이드를 시험할 때, 동일한 시험자재를 3개 이상의 방출셀에 나누어 넣고 방출시험을 실시하고 그 결과를 비교하여 방출셀간 정밀도를 확인한다. 정밀도는 상대표준편차(RSD, relative standard deviation)로 나타내며. 동시에 시험한 방출셀 n개에서 측정한 결과의 평균값(
)과 표준편차(s)로 구한다. 방출셀간 정밀도는 30% 이내여야 한다.
정밀도(%) =
(식 3)
7.0 분석절차
7.1 휘발성유기화합물 분석
건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물의 분석은 ES 02603.1 "실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 측정방법 - 고체흡착관과 기체크로마토그래프-MS/FID법"에 따른다.
7.2 폼알데하이드 분석
건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 분석은 ES 02601.1 "실내 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 측정방법 - 2,4 DNPH 카트리지와 액체크로마토그래프법"에 따른다.
8.0 결과보고
8.1 방출량 계산과 결과의 표현방법
시험편을 방출셀에 설치한 후, 측정을 시작하는 시간 t에서 방출량 SERa 와 SERl의 계산방법은 각각 식 4와 식 5와 같다. SERl는 실란트 및 충전재에서 방출되는 오염물질의 방출량을 계산할 때 사용한다.
8.1.1 단위면적당 방출량
(식 4)
여기서, SERa : 시험편 단위 면적당 방출량(mg/m2․h)
Ct : 시간 t에서 방출셀 내의 오염물질의 농도(mg/m3)
t : 시험시작 후 경과시간(시간 또는 일수)
A : 시험편의 표면적(m2)
Q : 방출셀의 유량(m3/h)
n : 환기횟수(회/h)
V : 방출셀 내부의 부피(m3)
L : 시료부하율(m2/m3)
q : 단위면적당 유량(m3/m2․h)
8.1.2 단위길이당 방출량
(식 5)
여기서, SERl : 시험편 단위 길이당 방출량(mg/m․h)
Ct : 시간 t에서 방출셀 내의 오염물질의 농도(mg/m3)
t : 시험시작 후 경과시간(시간 또는 일수)
l : 시험편의 길이(m)
Q : 방출셀의 유량(m3/h)
n : 환기횟수(회/h)
V : 방출셀의 부피(m3)
8.2 휘발성유기화합물 및 폼알데하이드 방출량 결과 표현 방법
휘발성유기화합물과 폼알데하이드의 방출량은 소수점 셋째자리까지 표기한다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 16000-10, "실내공기-제10부 휘발성 유기화합물의 방출측정법-방출 시험셀", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.2 KS I ISO 16000-11 "실내공기-제11부 휘발성 유기 화합물의 방출 측정법-시료 채취, 보관 및 시험편 제작", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.3 KS M 1998-1, "건축내장재의 포름알데히드 및 휘발성 유기화합물 방산량 측정- 제 1부 : 일반사항" 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2005)
9.4 KS M 1998-2, "건축내장재의 포름알데히드 및 휘발성 유기화합물 방산량 측정- 제3부:방산셀법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2005)
9.5 ASTM D 7143-05, "Standard Practice for Emission Cells for Determinination of Volatile Organic Emissions from Indoor Meterials/Products", American Society for Testing Materials International, West conshohocken, PA19428-2959, United States, (2005)
9.6 ISO 16000-10 "Indoor air-part 10 : Determination of the emission of volatile - organic compounds-Emission test cell method", Geneva, (2006)
9.7 ISO 16000-11 "Indoor air-part 11 : Determination of the emission of volatile organic compounds-Sampling, storage of samples and preparation of test specimens", Geneva, (2006)
9.8 NT BUILD 438 BUILFING MATERIALS EMISSION OF VOLATILE COMPOUNDS-FIELD AND LABORATORY EMISSION CELL(FLEC), Tekniikantie, (1995)
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02301.1 |
실내 공기 중 라돈 측정방법 - 알파비적검출법 | 2010 |
(determination of indoor radon by alpha track detector) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 라돈-222(Rn-222, 이하 라돈) 농도의 장기 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 실내 공기 중 라돈 및 라돈붕괴생성물이 방출하는 알파입자가 고체형태의 검출소자(필름)에 입사될 때 생성된 손상을 충분한 기간 동안 축적한 후 화학적 처리를 통하여 손상의 흔적을 계수하여 공기 중 라돈의 평균방사능농도(이하 평균농도)를 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 라돈 농도 측정을 위한 주시험방법으로 사용된다.
1.2.2 본 방법을 이용한 내 실내 공기 중 라돈 농도 측정은 장기 측정으로 90일 이상 1년 미만의 측정시간을 필요로 한다.
1.2.3 이 시험기준은 연평균 라돈 농도를 평가할 때 단기 측정방법보다 적절하다.
1.3 간섭 물질
본 방법을 이용한 측정결과에 영향을 미치는 변수는 검출소자의 보관, 검출기의 운송, 시료채취, 검출소자의 처리 및 분석의 각 과정에 존재한다. 무엇보다도 검출기 제조사가 제시한 사용법을 따르도록 한다. 일반적으로 아래의 측정결과에 영향을 미칠 수 있는 아래의 변수를 고려한다.
- 온도
- 바탕방사선
- 검출기 바탕농도
- 습도
- 시료채취 중 급격한 대류의 변화
- 검출기 또는 검출소자 보관 상태
- 시료채취 후 보관
- 라돈붕괴생성물의 농도
- 검출기 내부의 알파입자 방출 물질
- 시료채취 중 열 및 전자기장
- 기타
2.0 용어정의
2.1 라돈-222(Rn-222)
라듐-226(Ra-226)이 방사성 붕괴할 때 생성되는 불활성 원소로서 3.823 일의 반감기를 갖는 무색, 무취의 방사성 기체다. 흙이나 암석 등 자연계에서 생성되는 천연 라돈은 3개의 동위원소(Rn-222, 220, 219)가 있으며 천연 방사능 붕괴계열이 함유된 우라늄-238(U-238), 토륨-232(Th-232), 우라늄-235(U-235) 방사성 붕괴 계열에서 각각 생긴 것들이다. 이 시험기준은 라돈은 U-238이 연속 붕괴하며 생성된 Rn-222에 대한 것이다.
2.2 라돈붕괴생성물(radon decay product)
라돈이 붕괴되면서 차례로 생성되는 생성물을 말한다. 라돈붕괴생성물은 폴로늄-218(Po-218), 비스무스-214(Bi-214), 폴로늄-214(Po-214), 납-210(Pb-210)로 방사성을 띄며 알파, 베타 또는 감마선을 방출한다.
2.3 방사능(activity)
주어진 물질 내에서 단위시간 동안 일어나는 원자핵 붕괴의 수. 방사능은 대상 원소의 원자 수와 아래의 식으로 관계되어 있다.
(식 1)
여기서, A : 방사능 (Bq)
λ : 붕괴상수 (s-1), λ = ln2/T ≒ 0.693/T
N : 관련 원소의 원자 수
T : 관련 방사성 원소의 반감기 (s)
2.4 방사능 농도(activity concentration)
단위 부피에 포함된 해당 원소의 방사능으로 Bq · m-3의 단위를 사용한다.
2.5 베크렐(Bq, becquerel)
방사성 원자핵이 방사선을 방출하며 붕괴하는 비율을 나타내는 단위로 1 초 동안에 물질 중 하나의 방사성 핵종이 붕괴되어 다른 핵종으로 바뀔 때 1 Bq이라고 한다.
※ 퀴리(Ci) : 과거에 사용하던 방사능 단위, 1 pCi/L = 37 Bq/m3
2.6 알파 입자(alpha particle)
원자핵 방사선의 일종으로 두 개의 중성자와 두개의 양성자가 결합된 He-4의 원자핵과 같으며 무거운 방사성 원소가 붕괴할 때 방출한다.
2.7 알파비적검출기(alpha track detectors)
플라스틱 필름, 셀룰로스 필름 등과 같은 검출소자에 라돈 및 라돈붕괴생성물이 붕괴할 때 방출되는 알파입자가 입사될 때 필름의 조직에 미세한 손상으로 생성되는 흔적을 검출하여 라돈 농도 등을 측정하는데 사용된다. 검출소자로 이용되는 필름으로는 LR-115와 CR-39가 있다. 알파비적검출기(이하 라돈검출기 또는 검출기)는 측정에 방해가 되는 외적 요인을 제거하기 위해 적절한 용기 내에 장착하여 사용한다. 흔히 SSNTD(solid-state nuclear track detector)로 약칭하기도 한다.
2.8 에칭(etching)
NaOH나 KOH과 같은 용액에 담가 방사선으로 손상된 부분을 부식시키는 방법이다. 에칭을 함으로써 현미경 등으로 방사선으로 손상된 부분을 확인할 수 있다.
2.9 라돈 챔버(radon chamber)
특정 라돈 농도, 온습도, 부유입자, 대류 등의 조건으로 설정이 가능하며, 필요에 따라 기밀이 유지되는 일정 공간을 이른다. 라돈챔버는 라돈 연속측정기 및 수동검출기의 교정 등에 사용된다.
2.10 정확도
측정값과 기준값 사이의 일치의 정도
2.11 정밀도
같은 조건에서 측정된 값들의 일치의 정도 즉, 측정기가 구별할 수 있는 측정값의 최소 변화
3.0 분석기기 및 기구
3.1 알파비적검출기
3.1.1 측정원리
알파비적검출기의 검출원리는 검출소자인 LR-115 또는 CR-39과 같은 고체 물질 표면에 라돈 및 라돈붕괴생성물로부터 알파입자가 입사될 때 재료의 조직에 생성되는 미세한 손상을 화학적 처리를 통하여 확대한 후 현미경으로 흔적의 개수를 세어 공기 중 라돈의 농도를 측정하는 것이다. 검출기는 검출소자가 측정 중 라돈 이외 환경적 요인에 의한 영향을 최소화하기 위해 적절한 구조의 용기에 넣어 사용한다.
4.0 시약 및 표준 용액
4.1 에칭 용액
화학적 에칭에는 NaOH나 KOH 수용액이 사용되며 각 검출소자의 특징과 작업 효율 등을 고려한 적절한 조건에서 에칭이 이루어진다.
표 1. 에칭 조건의 예
검출소자 | 부식용액 | 에칭온도 | 에칭시간 | 참고문헌 |
CR-39 | 6.25 N NaOH | 70 °C | 8 h | R.shweikani et. al. |
| 20 % NaOH | 90 °C | 2 h | Statens stralevern |
LR-115 | 10 % NaOH | 60 °C | 1 h | S.Y.Y. Leung et. al. |
| 2.5 N NaOH | 60 °C | 1 h | K.P. Eappen. et. al. |
| 10 % NaOH | 60 °C | 1.5 h | 전재식 외 1인 |
5.0 시료 채취 및 관리
5.1 시료채취 절차
알파비적검출기의 시료 채취 기간은 90일 또는 그 이상 일수 동안 측정하며 시료채취시점은 검출기를 포장지에서 개봉 하면서부터 시작된다. 이때 반드시 검출기의 일련번호와 설치 날짜 및 시간을 기록한다. 측정이 시작됨에 따라 측정계획에 있어서 대상 측정지점의 급격한 환경변화가 예상될 경우, 알파비적검출기에 대한 라돈 측정이 수행되어서는 안 되며, 측정하려는 대상 공간의 평상시 조건에서 측정을 실시하여야 한다. 시료채취가 종료 되면 기밀이 가능한 포장지로 포장·보관하여 실험실까지 운반하여 분석한다.
5.2 측정 시 고려사항
측정기간 중 거주자에 대해 고려되어야 한다. 알파비적검출기를 이용한 측정은 측정기간 중 이동을 한다거나 건물을 철거하는 등의 지속적인 측정이 불가능한 사유가 발생하지 않는 지점을 선정하여야 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 교정효율 산출
알파비적검출기를 사용하여 라돈 농도를 검출하고자 할 때는 검출소자에 알파입자에 의해 생성된 비적과 검출기가 노출된 라돈 농도와의 환산계수(CF 또는 교정효율)를 산출해야 한다. 이는 반드시 측정에 앞서 수행되어야 하며 이 과정을 교정이라 이른다. 교정을 위해 라돈 검출기의 교정시설이 교정의 목적을 달성하기에 적합한 조건을 갖추고 있는지를 확인해야 한다. 따라서 교정은 공인교정기관을 통하여 교정을 수행하거나, 적어도 교정시설 내 기준 라돈 농도는 일차측정표준에 소급한 측정값이어야 한다. 교정시설 내의 환경조건(온도, 습도, 라돈농도, 공기흐름 등)은 교정효율에 영향을 줄 수 있기 때문에 라돈 검출기 교정시설은 온도 및 습도 등 환경조건을 안정하게 유지할 수 있는 능력을 갖추고 있어야 한다.
CF = | G - B |
| Ex |
(식 2)
여기서, CF : 알파비적검출기 교정효율 (tracks · cm-2 · h-1 · Bq-1 · m3)
G : 교정용 검출소자의 단위 면적당 비적 수 (tracks · cm-2)
B : 바탕농도 검출기의 단위 면적당 비적 수 (tracks · cm-2)
Ex : 라돈 노출량 (h · Bq · m-3)
6.2 교정효율 불확도 산출
알파비적검출기 교정효율의 불확도는 아래의 식으로 주어진다.
(식 3)
여기서,
: 알파비적검출기 교정효율의 표준불확도 (tracks · cm-2 · h-1 · Bq-1 · m3)
: 라돈 노출량 (h · Bq · m-3)
6.3 정확도 관리
라돈 검출기의 정확도 관리를 위하여 교정은 적어도 12개월에 1회 이상 실시해야 하며, 3 개 이상의 서로 다른 라돈 농도에서 교정이 이루어져야 한다. 교정 시 20개 이상의 라돈검출기를 동시에 교정에 사용하여야 하며, 이들 중 1/4(5개) 이상은 바탕잡음 측정용으로 다른 교정용 검출기와 같은 이동 경로를 가지며 같이 처리/계수하여 교정효율 산출에 반드시 반영하여야 한다.
6.4 정밀도
라돈검출기의 정밀도는 교정 시 사용된 검출기 측정값의 상대표준편차로 정의한다.
정밀도(%) = [표준편차/평균값] × 100 (식 4)
정밀도가 10 % 이상을 벗어나면 해당 배치의 검출소자는 사용을 중지하고 원인을 규명하여 적절한 조치를 취하거나 폐기한다.
6.5 바탕농도 관리
6.5.1 방법바탕농도(method blank concentration)
라돈검출기를 에칭하고 판독하는 실험실 내에서의 바탕농도와 라돈검출기 자체의 바탕농도 및 라돈검출기 분석기기 자체에서 발생되는 잡음로부터 오는 바탕농도이다. 주기적으로 실시하는 교정 시 반드시 바탕농도 측정하여 관련 검출기 배치의 사용 여부 결정 및 교정효율 산출에 이용하여야 한다. 측정된 바탕농도의 평균 준위가 15 Bq 이상이거나 바탕농도의 표준편차가 5 Bq 이상이면 사용을 중지한다.
6.5.2 현장바탕농도(field blank concentration)
온도 등 환경 변화에 따른 검출소자의 바탕농도 관리를 위해 측정지점별로 최소 1개 이상의 바탕검출기를 배치하고 라돈 측정용 검출기와 같은 이동경로를 따르도록 한다. 실제 라돈 농도 검출기와 같은 경로 및 과정을 거쳐 준비된 바탕농도 측정용 검출기의 결과값은 측정 결과에 반영하여야 한다.
6.6 검출소자 품질관리
검출소자 자체적으로 비적이 존재 할 수 있으며 이는 검출소자 본래의 흠집 또는 라돈 및 라돈자손에의 의도하지 않은 노출에 의해 기인된다. 따라서 이를 최소화하기 위해 사용 시까지 검출소자를 질소가 계속해서 주입되어 외부 공기가 들어오지 못하는 용기나 질소가 주입된 기밀용기에 보관하여야 한다.
6.7 운송 중 라돈의 노출
실제 측정 장소에서의 노출기간에 비하여 검출기의 운송시간은 일반적으로 매우 짧으므로 운송시간에 의한 비적의 생성은 대개의 경우 무시 가능하지만 운송기간 중 라돈에 노출될 우려가 있으므로 라돈이 스며들지 않도록 검출기를 밀봉하여야 한다. 라돈은 얇은 폴리에틸렌과 PVC와 같은 포장지를 쉽게 침투할 수 있으므로 알루미늄 코팅된 포장지를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 열처리를 통한 밀봉에도 유용하다.
7.0 분석절차
7.1 전처리
7.1.1 에칭
라돈에 노출된 검출소자는 현미경으로 비적을 계수하고 교정효율을 적용하여 라돈 농도를 산출한다. 이때 현미경으로 비적을 계수할 수 있도록 화학적 에칭과정을 거친다.
화학적 에칭은 라돈에 노출된 검출소자가 NaOH 또는 KOH 등과 같은 에칭용액에 담가 검출기의 표면이 표면에칭율(bulk-etch rate)로 제거됨과 동시에 알파입자에 의한 손상부위는 비적에칭율(track-etch rate)로 에칭된다. 따라서 비적에 따른 에칭율이 표면제거에 따른 에칭율 보다 클 때 비적은 확대되어 그 직경이 광화학현미경으로 관찰할 수 있을 정도인 수 μm 이상에 이르게 됨에 따라 비적 계수가 가능하게 된다.
다양한 에너지의 알파입자로 생성된 비적은 에칭과정에서 에칭액의 종류, 에칭액의 농도 그리고 에칭 온도와 같은 표면에칭율과 비적에칭율에 영향을 끼치는 에칭 조건과 실험실 환경에 따라 크게 달라지므로 최적화된 에칭 조건, 즉 에칭율비가 최대가 되어 검출효율을 높일 수 있는 조합을 찾아 검출소자를 에칭한다.
8.0 결과보고
8.1 라돈 농도 산출
알파비적검출기를 이용하여 채취된 라돈의 농도는 내부의 검출소자를 꺼낸 다음 화학적 에칭과정을 거쳐 검출소자의 트랙 수를 계수하여 산출한다. 이 때 바탕농도 검출기도 동일한 과정을 거쳐 비적 수를 얻는다.
CRn = | (G - B) |
| △t CF |
(식 5)
여기서, CRn : 라돈 평균방사능농도 (Bq · m-3)
G : 측정한 검출기의 단위 면적당 비적 수 (tracks · cm-2)
B : 바탕농도 검출기의 단위 면적당 비적 수 (tracks · cm-2)
△t : 노출시간 (h)
CF : 교정효율 (tracks · cm-2 · h-1 · Bq-1 · m3)
8.2 라돈 농도 불확도 산출
산출된 라돈 평균방사능농도에 대한 불확도는 아래의 식으로 주어진다.
(식 5)
여기서,
: 라돈 평균방사능농도의 표준불확도 (Bq · m-3)
: 교정효율의 표준불확도 (tracks · cm-2 · h-1 · Bq-1 · m3)
8.2 시험결과의 정리
라돈 검출기를 이용하여 라돈 농도를 측정하였을 경우 결과보고에는 다음과 같은 내용이 기록되어야 한다.
8.2.1 기기사양
라돈검출기의 제조회사나 모델명, 제작일, 고유번호 등이 있어야 한다.
8.2.2 측정조건
측정 일자, 측정(노출) 시간, 측정 장소인 건물의 형태 및 특성과 측정 지점이 도면상에 표시되어야 하며 제반 환경(온도, 습도, 밀폐 여부, 환기 장치, 가습기 가동 여부, 흡연 등)이 포함되어야 한다.
8.2.3 측정결과
라돈 농도 표기 시 소수점 첫째 자리까지 표기한다.
9.0 참고자료
9.1 R. Shweikani, G. Raja "Design, construct and test of a calibration radon chamber", Radiation Measurements 40, 2005, 316-319.
9.2 Statens strålevern, "Measuring radon levels at high exposures with alpha-track detectors, calibration and analysis", Strålevern Rapport 4, 2007.
9.3 S.Y.Y. Leung, D. Nikezic, J.K.C.Leung, K.N.Yu, "Sensitivity of LR 115 SSNTD in a diffusion chamber", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 263, 2007, 306-310.
9.4 K.P. appen., Y.S. Mayya, "Calibration factors for LR-115(type-II) based radon thoron discriminating dosimeter", Radiation Measurements 38, 2004, 5-17.
9.5 전재식, 김덕찬, "서울지역 지하철역의 라돈농도 분포 특성", 대한환경공학회지, 28, 2006, 588-595.
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02302.1 |
실내 공기 중 미세먼지(PM10) 측정방법 - 중량법 | 2010 |
(determination of particulate matter(PM10) in indoor by the gravimetric method) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 미세먼지(PM10) 농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 실내 공기 중 미세먼지(PM10)를 여과지에 1 ～ 30 L/min 정도의 공기유량으로 채취하여 채취전후의 여과지 중량의 차이를 이용하여 실내 공기 중 미세먼지(PM10) 농도를 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
이 시험기준은 실내 공기 중 미세먼지(PM10) 농도 측정을 위한 주시험방법으로 사용된다.
2.0 용어정의
2.1 미세먼지(PM10)
PM10(particulate matters)이라 통칭되는 미세먼지는 공기역학적으로 직경이 10 μm 이하의 먼지입자를 뜻한다.
2.2 항량
같은 조건에서 1시간 더 건조할 때 전후 무게차가 매 g당 0.3 mg이하일 때를 뜻한다.
3.0 분석기기 및 기구
기본구성은 입경분리장치, 여과지 홀더, 여과지, 흡인펌프 및 유량측정부로 구성된다.
3.1 입경분리장치
입경분리장치는 10 μm를 초과하는 부유입자를 제거하는 장치로서, 흡인펌프에 의해 장치 내로 들어온 채취대상 공기 중에 10 μm이상의 입자는 공기 유입구에 있는 충돌판에 관성 충돌하여 붙고, 10 μm보다 작은 입자는 충돌판에서 위로 흐르는 공기의 흐름에 따라 여과지에 쌓이게 된다. 사이클론 방식, 중력침강 방식과 관성충돌 방식이 있다. 입경분리장치는 10 μm 크기의 입자에 대해서 그 채취효율이 50 % 이상 이어야한다.
그림 1. 채취효율곡선의 예
3.1.1 사이클론식 입경분리장치
그림 2 와 같이 생긴 사이클론은 흡입된 공기가 원심분리형 분립 장치에 들어간 후 내부에서 나선 운동으로 변환되면, 10 μm보다 큰 입자는 원심력에 의해 벽면을 따라 아래쪽으로 낙하하여 분립 장치 밑부분에 퇴적되고 측정하고자 하는 10 μm보다 작은 입자는 분립 장치 윗부분으로 빠져나가 여과지에 채취될 수 있도록 설계되어 있는 장치이다.
그림 2. 사이클론식 입경분리장치의 예
3.1.2 중력침강형 입경분리장치
중력침강형 입경분리장치는 그림 3과 같이 얇은 평판을 좁은 간격으로 여러장 겹쳐서 평판이 수평되게 놓고 여기에 채취하려고 하는 공기를 통과시키면 평판 사이를 통과하는 동안에 10 μm 이상의 입자는 중력에 의해 침강하여 떨어지고 작은 입자만이 통과하여 채취될 수 있도록 설계된 장치이다.
그림 .3 중력침강형 입경분리장치의 예
3.1.3 관성충돌 입경분리장치
그림 4와 같이 10 μm 이상의 입자를 관성충돌을 이용하여 제거하여 10 μm보다 작은 입자를 채취하는 장치이다.
그림 4. 관성충돌 입경분리장치의 예
3.2 여과지 홀더
여과지 홀더는 여과지를 파손되지 않고 공기가 새지 않도록 장착할 수 있는 것이어야 한다.
3.2.1 프레임(frame)
프레임의 재질은 내식성인 것으로 한다.
3.2.2 망(net)
여과지에 공기를 통과시킬 때 기류에 의하여 여과지가 파손되지 않도록 받쳐주고 여과지에 불순물이 들어가지 않도록 내식성 재료로 만들어진 것
3.2.3 패킹(packing)
불소수지로 만들어진 것
3.2.4 고정나사
여과지를 장착할 때 파손이나 공기가 새지 않도록 된 구조를 내식성 재료로 만들어진 것을 사용한다.
그림 5. 여과지 홀더 구성의 예
3.3 여과지
미세먼지(PM10)의 채취에 사용하는 여과지는 0.3 μm의 입자상물질에 대하여 99 %이상의 초기포집율을 갖는 니트로 셀룰로오스(nitro cellulose)재질의 멤브레인 여과지(membrane filter), 석영섬유 재질의 여과지, 테플론 재질의 여과지 등을 사용하며, 여과지는 흡인공기가 함유하고 있는 공기 중의 수분에 의한 영향을 줄이고, 측정을 전후해서 항온항습 상태를 일정하게 유지시킬 수 있도록 데시케이터 등에서 온도 범위 15～30 oC ± 3 oC, 습도 범위 20～45 %RH ± 5 %RH, 일정온습도 범위로 유지되는 조건에서 24시간 이상 보관하여 항량시킨 후에 사용하도록 한다. 또한, 여과지는 다음 조건이상의 것을 사용한다.
(1) 0.3 μm의 입자상물질에 대하여 99 %이상의 초기포집율을 갖는 것
(2) 가능한 압력손실이 낮은 것
(3) 기체상 물질의 흡착이 적고, 흡습성 및 대전성이 낮은 것
(4) 취급하기 쉽고 충분한 강도를 가질 것
(5) 분석에 방해되는 물질을 함유하지 않을 것
3.4 흡인펌프
3.4.1 흡인 펌프는 일반적으로 1 ～ 30 L/min 정도의 용량을 갖는 것을 사용한다.
3.4.2 시료채취를 위해 사용되는 펌프는 모든 상황에서 일정한 유량으로 시료를 채취할 수 있어야 한다. 시료채취시간동안 유량의 변화는 5 % 이내여야 한다.
3.4.3 시료채취장치에 의한 압력 손실과 도관 안에서의 압력 손실을 극복할 수 있어야 하며, 일정하고 유연한 흐름을 보장해야 한다.
3.4.4 흡인펌프는 연속해서 30 일 이상 사용할 수 있고 되도록 다음의 조건을 갖춘 것을 사용한다.
(1) 진공도가 높을 것.
(2) 맥동이 없이 고르게 작동될 것.
(3) 운반이 용이할 것.
3.5 유량계
유량계는 여과지 홀더와 흡인펌프와의 사이에 설치한다. 이 유량계에 새겨진 최소눈금은 25 °C, 1기압에서 0 ～ 30 L/min 범위에서 입경분리장치의 설계유량의 ± 2 % 이내의 정확도를 유지할 수 있으며, 입경분리장치의 설계유속 범위 내에 있어야 한다. 멤브레인 여과지(membrane filter)와 같이 압력 손실이 큰 여과지를 사용할 경우에는 유량의 눈금값에 대한 보정이 필요하기 때문에 압력계가 부착되어 있는 것을 사용한다. 최근에는 질량 유량 제어장치(MFC, mass flow controller)를 많이 사용한다.
3.6 저울
0.001 mg 이상의 감도를 갖는 분석용 저울
3.7 데시케이터
건조제(실리카겔, 염화칼슘 등)가 들어 있고, 질량 측정실 내에 위치된 것.
4.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
5.0 시료채취 및 관리
5.1 시료채취량 및 측정시간
미세먼지(PM10)는 1 ～ 30 L/min의 용량으로 6 시간이상 연속 채취한다. 단, 지하역사의 경우 출근시간대(오전 7 시∼9 시) 혹은 퇴근시간대(오후 6 시∼8 시)를 반드시 포함하도록 한다.
5.2 시료채취조작
5.2.1 시료채취 전의 여과지 무게 측정
시료채취에 사용될 여과지를 미리 온도 범위 15～30 oC ± 3 oC, 습도 범위 20～45 %RH ± 5 %RH, 일정온습도 범위에서 유지되는 조건에서 24시간 이상 항량이 될 때까지 보관하였다가 10-6 g(0.001 mg) 이상의 감도를 갖는 분석용 저울로 정확히 여과지의 무게를 단다. 여과지의 종류에 따라 정전기, 습도 등 여과지 질량 측정 시 발생 할 수 있는 오차에 주의하여야 하며, 여과지의 무게는 저울을 이용하여 3회 이상 여과지의 무게를 측정하여 평균값으로 나타낸다. 단, 항온 항습 장치가 없을 때는 상온에서 50 %(W/V) 염화칼슘용액을 제습제로 한 데시케이터 내에서 항량이 될 때까지 보관한 다음 위와 같은 방법으로 단다. 무게 측정이 끝난 여과지는 부호 또는 기호를 표시하여 기록한다.
5.2.2 시료채취조작
시료채취조작은 다음과 같이 한다.
(1) 입경분리장치가 더럽혀져 있지 않은가를 확인한다.
(2) 채취기가 정상적으로 작동하는가를 확인한다.
(3) 무게를 단 여과지를 여과지홀더에 공기가 새지 않도록 고정시킨다. 이 때 금속류의 성분분석을 목적으로 할 때는 여과지가 직접 금속망에 접촉되지 않도록 나일론제망 또는 압력손실이 적은 불소수지제망을 사용한다.
(4) 전원 스위치를 넣고 채취시작 시간을 기록한다.
(5) 채취종료 시간을 기록하고 흡인공기량을 구한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
일반적인 정도관리는 측정법에 따른 시료채취 과정, 여과지관리, 분석, 결과의 수집 및 정리와 관련하여 이루어져야 한다. 현장 측정자는 특히 측정 대상 다중이용시설의 다양한 종류 및 이용특성을 적절히 고려하여야 한다.
6.1. 시료채취과정
시료의 정확한 채취를 위해서 다음과 같은 사항을 명확히 확인하여야 한다.
(1) 분립장치의 오염여부
(2) 포집기의 정상 작동여부
(3) 무게를 단 여과지의 설치 시 여과지 홀더에서의 공기 누출여부
(4) 흡인공기량 및 유량계의 정확한 작동여부
6.2 유량의 보정
시료채취용 펌프의 유량조절기의 유량은 항상 일정하여야한다. 펌프의 유량보정은 시료 채취 전 시료채취용 여과지와 동일한 여과지를 장착한 입경분리장치를 펌프에 연결하여 적절한 유량이 나오도록(설계유량의 ±2%를 유지하도록) 1차 유량계를 이용하여 보정한다. 펌프의 유량보정은 시료를 채취하기 전에 바로 측정 장소에서 하는 것이 가장 바람직하고 그렇지 않을 경우, 측정지점으로 이동하기 전 오염물질이 없는 곳에서 보정되어야 한다. 시료측정 후에도 측정 장소에서나 오염물질이 없는 곳으로 이동 후에 유량조절기의 유량을 확인하여야 한다.
6.2.1 유량계의 유량지시값의 압력에 의한 보정
여과지 또는 채취기 각 부분의 공기저항에 의하여 생기는 압력손실을 측정하여 유량계의 유량을 보정하는 방법이다.
6.2.1.1 원 리
유량계의 눈금값을 Qr, 1기압에서 유량을 Q0(L/min)라 하면 식 1의 관계가 있고 Cp는 압력보정계수로서 식 2로 구한다. Po가 760 mmHg일 때 마노미터로 측정한 유량계내의 압력손실을 ∆P (mmHg)라 하면 Cp는 식 3식으로 나타난다. 저용량 공기채취기에 의하여 Q0 = 20 L/min으로 공기를 흡인할 때 식 1, 식 3으로부터 식 4의 관계가 성립하고 Qr을 구하여 유량계의 눈금값(부자의 위치)을 설정하면 된다. 식 4로부터 ∆P와 Qr의 관계를 그래프로 그리면 그림 6의 유량설정곡선을 얻는다. 유량은 식 4 또는 그림 6을 사용하여 교정한다.
(식 1) |
(식 2) |
(식 3) |
(식 4) |
여기서, Po : 유량계의 설정조건에서의 압력(보통 760 mmHg)
P : 사용조건에서의 유량계내의 압력
6.2.1.2 누출시험
(1) 여과지 홀더 앞 입구를 막는다. 입구가 여러 개 있을 때는 각각의 입구를 모두 막는다. 또 다단형일 때는 분립기의 앞을 막는다.
(2) 진공계의 마개를 잠그고 펌프가 작동할 때 유량계의 부자가 영(zero)을 지시하는가를 확인한다.
그림 6. 유량설정곡선(Q0 = 20 L/min)
6.2.1.3 교정조작
시료채취 개시 직후 및 채취 중에 다음과 같은 조작을 하여 설정유량을 유지한다.
(1) 진공계의 지시값(∆p)에서 설정하려면 유량(유량계의 위치 Qr)을 유량 설정곡선으로부터 구하고 펌프의 바이패스 밸브를 조절하여 그 값에 부자의 위치를 맞춘다.
(2) 유량(Qr)을 변화하면 압력손실(∆p)도 변화하기 때문에 다시 이것을 읽어 유량설정곡선으로부터 유량의 설정값(Qr)을 구한다.
(3) 펌프의 바이패스밸브를 조절하여 부자의 위치(Qr)를 맞추고 다시 ∆p가 변화하면, 위 조작을 되풀이하여 유량을 교정한다.
6.2.2 비누막 유량계에 의한 보정
6.2.2.1 비누막 유량계 설치
300 ～ 1000 cm3의 용량을 가진 정확한 뷰렛(또는 그와 비슷한 것)을 선택한다. 튜브를 뷰렛의 바닥에 부착한 다음 뒤집어서 수직 위치로 스탠드에 단단히 고정시킨다. 혹은 상용화된 장치를 사용할 수 있다. 그림 7과 같이 연결 튜브가 장착된 시료 채취펌프, 여과지 홀더 및 현장에서 사용되는 여과지를 설치한다. 비커 혹은 페트리 접시에 물과 거품 형성에 필요한 세제의 최소량을 함께 채운다.
비누막 유량계를 연결한 다음 시스템에 누수가 있는지 확인한다. 축적된 세제를 제거하고 뷰렛 내부를 젖은 상태로 유지하기 위하여 시험 직전에 물로 뷰렛을 철저하게 헹구는 것이 좋다.
그림 7. 유량보정장치의 구성
6.2.2.2 펌프의 유량보정 절차
(1) 펌프의 스위치를 켜고 내부 유량계에 따라서 유량을 조절한다.
(2) 물과 세제가 담긴 비커 혹은 페트리 접시를 비누막 유량계의 바닥에 놓아 뷰렛의 전체 길이를 통과할 거품을 생성한다.
(3) 스톱워치로 거품이 튜브의 맨 끝 눈금 사이의 튜브를 가로지르는데 걸리는 시간을 정확하게 측정한다.
(4) 시간의 재현성이 좋게 될 때까지 마지막 2 단계를 최소 3 번 반복한다.
(5) 실제 부피 유량 qe(cm3/min)을 계산한다.
(식 5)
여기서, V : 뷰렛의 부피(cm3)
t : 거품이 튜브를 가로지르는데 걸리는 평균 시간(min)
(6) 원하는 유량이 5 % 이내에 도달할 때까지 계산을 반복한다.
6.3 주의사항
(1) 흡인펌프는 약 1 년간 사용 후에는 날개(blade)를 교환한다.
(2) 일반적으로 유량계의 설계온도는 20 °C가 많으므로 온도보정의 영향은 적지만 ± 10 °C차에 대하여 오차범위 ±2 % 이하이다.
(3) 공기채취기의 세척은 다음 표에 따라 시행한다.
세척부위 | 세척회수 | 세 척 방 법 |
분 립 장 치 패 킹 망 유 량 계 | 채취때마다 〃 〃 연 1 회 | 중성세제 또는 초음파 세척 중성세제 또는 초음파 세척 중성세제 또는 초음파 세척 알코올 또는 중성세제로 씻는다. |
표 1. 장치의 세척방법
(4) 유량변화는 온도 및 입자상물질 채취량의 증가에 따라 달라지기 때문에 기상조건이 변화할 때는 반드시 유량을 확인해야 한다. 또 장기간 채취할 때는 입자상 물질에 의하여 여과지가 막히기 때문에 채취 후반에는 되도록 유량확인을 자주해야 한다.
(5) 유량계를 청소할 때는 눈금교정을 한다.
6.4 현장 바탕 시료(field blank)
여과지의 오염된 여부를 확인하기 위하여 전체 시료 중의 10 % 이상을 기준으로 하며 최소 2개 이상 현장으로 5.2.1에서와 같이 동일한 조건에서 보관한 후 이동하기 전 무게를 측정하고, 실험에 이용된 여과지와 동등한 조건의 여과지를 시료채취 장소에 가지고가서 개봉하지 않고 시료 채취한 여과지와 함께 보관한 후 실험실로 가지고 와서 무게를 측정한다.
6.5 여과지 무게 측정
6.5.1 먼지 농도는 일정 기간 이후 측정되기 때문에 저울 변화, 무게 변화될 부분의 불충분한 온도 평형, 기후 변화에 관련된 무게 측정 오차를 피하기 위하여 특별한 주의가 필요하다. 그러므로 어떠한 측정을 실행하기 전에 사용자는 무게 측정 절차를 검증하여야 한다. 사용자는 무게 측정 이전과 무게 측정 이후 둘 다에 대하여 동일한 저울을 사용할 것을 권고한다.
6.5.2 각 일련의 무게 측정 이전에 주의할 점은 다음과 같다.
(1) 표준 분동을 사용하여 저울을 점검한다.
(2) 측정에서 사용될 부분과 동일한 무게 측정 조절 부분에 의해 추가적인 점검을 수행하고, 동일한 온도 및 습도 조건에서 전처리하고 오염을 피한다.
(3) 무게 측정실의 기후 조건을 기록한다.
6.5.3 무게 측정 결과의 증가 또는 감소는 다음의 원인에 의해 발생할 수 있다.
(1) 정전기는 이상 측정치를 나타내고 이 측정치는 취소/무효가 될 수 있다. 그러므로, 정전기 발생을 주의 하며, 저울 근처에 정전기 제거장치나 정전기 제거 테이블 등을 사용하여 정전기를 제거한다.
(2) 여과지 재료 또는 먼지는 습기를 흡수하는 특성이 있어서 무게 측정은 데시케이터에서 꺼낸 후 3 분 이내에 수행되어야 한다. 세 개의 측정치는 1 분, 2 분, 3 분 간격으로 얻어져야 한다. 현저한 증가가 감지되면, 시료는 최소 4 시간 동안 데시케이터 안에 다시 넣어야 한다. 그리고 무게 측정 절차를 반복한다. 건조 기준 무게는 영점 시간까지 외삽하여 계산될 수 있다.
(3) 무게 측정될 부분과 주위 환경과의 온도에서의 적은 차이는 저울의 평형을 방해할 수 있다.
7.0 분석절차
7.1 시료 채취 후의 여과지 무게 측정
시료채취후의 여과지는 5.2.1의 조건에서 24시간 이상 항량이 될 때까지 보관하였다가 감도 10-6g(0.001 mg)이상의 감도를 갖는 분석용 저울로 정확히 여과지의 무게를 단다. 여과지의 종류에 따라 정전기, 습도 등 여과지 무게 측정 시 발생할 수 있는 오차에 주의 하여야 하며, 여과지의 무게는 저울을 이용하여 3회 이상 여과지의 무게를 측정하여 평균값으로 나타낸다.
8.0 결과보고
8.1 농도 계산
8.1.1 시료채취 유량은 시료채취 기간의 평균유량으로 한다.
(식 6)
여기서, Qave : 시료채취기간의 평균유량 (L/min)
Q1 : 시료채취 시작 시의 유량 (L/min)
Q2 : 시료채취 종료 시의 유량 (L/min)
8.1.2 채취한 공기의 부피는 식 7에 따라 계산한다.
(식 7)
여기서, V : 채취한 공기의 부피(m3)
Qave : 시험 전·후 측정한 유량의 평균(L/min)
T : 채취 시간(min)
8.1.3 채취한 공기는 식 7에 따라 25 °C, 1기압 조건으로 보정하여 환산한다.
V(25°C, 1atm) = V × | T(25°C) | × | P2 |
| T2 |
| P(1atm) |
(식 8)
여기서, V(25°C, 1atm) : 25 °C, 1기압일 때 기체의 부피(m3)
T(25°C) : 25 °C의 절대온도(°K) (298 °K = 273+25 °C)
P(1atm) : 1기압(atm)
V : 실제로 채취한 기체의 부피(m3)
T2 : 기체를 채취할 때의 절대온도(°K) (°K=273+°C)
P2 : 기체를 채취할 때의 기압(atm)
8.1.4 미세먼지 농도 계산(μg/m3)
식 9에 의해 공기 중 미세먼지의 농도를 구한다.
C = | (W2 - W1) - (B2 - B1) |
| V(25°C, 1atm) |
(식 9)
여기서, C : 공기 중 미세먼지의 농도(μg/m3)
W1 : 시험 전 여과지 무게(μg)
W2 : 시험 후 여과지 무게(μg)
B1 : 시험 전 바탕시료 여과지 무게(μg)
B2 : 시험 후 바탕시료 여과지 무게(μg)
V(25°C, 1atm) : 보정된 채취공기의 부피(m3)
8.2 유효숫자 표기
공기 중 미세먼지 농도는 소수점 첫째자리까지 표시한다.
8.3 기록 사항
매 채취시료마다 채취장소, 채취일, 여과지번호, 채취시작 및, 종료시간, 기타 성적에 참고가 될 만한 기상요소(일기, 온도, 습도, 풍향, 풍속 등) 및 시료채취자의 성명을 기록해 놓는다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 16000-1, "실내공기 제 1부 : 샘플링 전략의 일반적 측면", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.2 KS I ISO 12141, "고정오염원방출 - 저농도에서의 미립자(먼지) 질량 농도 측정 - 수동 중량법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2007)
9.3 KS A 0082, "로볼륨 에어 샘플러 및 로볼륨 에어 샘플러에 의한 공기 중 부유 분진 측정 방법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경기술심의회, 서울, (2008)
9.4 NIOSH Manual of Analytical Methods 0600, "Particulates not of otherwise regulated, respirable", National Institute for Occupational Safety and Health, Education and Information Division, Cincinnati, Ohio 45226 (1998)
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02303.1 |
실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지 농도 측정방법 - 위상차현미경법 | 2010 |
(determination of the number concentration of airborne asbestos fibers and other fibers in indoor by phase contrast microscope) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지의 측정방법을 규정한다.
1.1.2 실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지를 여과지에 채취하여 투명하게 전처리한 후 위상차현미경으로 계수하여 공기 중 석면 및 섬유상 먼지의 수 농도를 측정한다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지의 농도를 측정하기 위한 주 시험방법으로 사용된다.
1.2.2 이 시험기준의 측정범위는 100 ∼ 1,300 개(섬유수)/mm2 (여과지면적)이며, 방법검출한계는 7 개(섬유수)/mm2 (여과지면적)이다.
1.2.3 이 시험기준은 실내공기 중 석면의 조성이나 특별한 섬유 형태의 특성을 식별하지 못하므로 석면과 섬유상의 먼지를 구분할 수 없다.
1.2.4 이 시험기준에서 사용하는 굴절률은 약 1.45이므로 굴절률이 1.4 ∼ 1.5인 섬유가 존재하는 환경에서 사용하기에 적절하지 않다.
1.2.5 이 시험기준을 이용하여 분석하였을 때, 그 결과가 다중이용시설 등의 실내공기질관리법의 시행규칙 별표 3의 기준을 초과한 경우에는 ES 02304.1 "실내 공기 중 석면 측정방법 - 투과전자현미경법"을 적용하여 추가분석 후 그 결과를 적용한다.
1.3 간섭물질
섬유상 형태만을 분석한다면 계수조건에 만족하는 모든 입자들은 간섭물질 일 수 있으며, 체인형태와 같은 입자들도 섬유상처럼 보일 수 있다. 높은 농도의 비 섬유상 입자들의 분석시야의 섬유상형태 계수를 방해 하고 검출 제한을 증가 시킬 수 있다.
2.0 용어정의
2.1 석면(asbestos)
길고, 얇고, 유연하며 강한 섬유로 쉽게 분리되는 석면형(asbestiform)으로 결정화된 사문석계 또는 각섬석계 규산염 광물, 가장 일반적인 석면 종류(CAS No.)는 백석면 (12001-29-5), 청석면(12001-28-4), 갈석면(12172-73-5), 안소필라이트(77536-67-5), 트레몰라이트(77536-68-6), 악티노라이트(77536-66-4)이다.
2.2 섬유(fiber)
먼지입자에 포함. 섬유의 길이 요소는 분석과정 중 적절한 구분에 의하여 정의된다.
2.3 위상차현미경(phase contrast microscopy)
굴절률 또는 두께가 부분적으로 다른 무색투명한 물체의 각 부분의 투과광 사이에 생기는 위상차를 화상면에서 명암의 차로 바꾸어 구조를 보기 쉽도록 한 현미경이다.
2.4 길이 대 지름 비(aspect ratio)
먼지입자의 길이 대 지름의 비이다.
2.5 바탕시료(blank)
분석을 위해 시료와 함께 제출하는 사용하지 않은 여과지이다.
2.6 현장바탕시료(field blank)
여과지홀더를 현장에서 다루는 과정에서 오염 여부를 결정하기 위하여 시료채취지점에 가져가서 개폐과정을 거친 후 가져오는 여과지이다.
3.0 분석기기 및 기구
3.1 여과지
0.45 ∼ 1.2 μm 공극, 25 mm 직경의 셀룰로오스 에스터(MCE, mixed cellulose ester) 재질의 여과지. 일반적으로 0.8 μm 공극의 여과지를 사용한다.
3.2 여과지홀더
50 mm 길이의 전도성이 있는 원통형의 집풍기를 포함한 3 조각으로 구성된 25 mm 직경의 개방형 여과지홀더. 여과지를 지지하는 패드(backup pad)가 포함되어 있어야 한다.
그림 1. 석면채취용 여과지홀더
3.3 펌프
휴대용 배터리로 작동되는 펌프의 경우 연속적으로 선택된 시료채취시간 이상 작동할 수 있도록 충분한 배터리 용량을 가져야 한다. 펌프의 유량은 선택된 시료채취유량 이상 작동할 수 있어야 하며, 유량의 진동이 없어야 한다. 펌프와 여과지홀더를 연결할 수 있어야하며, 연결관은 내압축성과 내누수성이 있어야 한다.
3.4 슬라이드글라스
25 × 75 mm 크기의 깨끗한 슬라이드글라스. 슬라이드글라스의 한쪽 끝은 시료명을 적을 수 있도록 표면처리가 되어있어야 한다.
3.5 커버글라스
22 × 22 mm 크기, 0.17 mm 두께를 권장한다.
3.6 칼
곡선의 칼날을 가진 외과용 메스 #10
3.7 핀셋
3.8 아세톤증기발생장치
아세톤을 가열하여 아세톤 증기를 발생시키는 장치로 그림 2와 같거나 이와 동등한 성능을 같도록 구성하여야 한다. 또한 상용화된 장치를 사용할 수 있다.
그림 2. 아세톤증기 발생장치의 예
3.9 마이크로피펫 혹은 주사기
5 μL 용량의 마이크로 피펫 혹은 100 ∼ 500 μL 용량의 주사기
3.10 위상차현미경
3.10.1 접안렌즈는 10 ∼ 12배율, 대물렌즈는 40 ∼ 45배율로 전체배율이 400배를 만족해야한다. 대물렌즈의 치수간극(NA, numerical aperture)은 0.65 ∼ 0.75이어야 한다.
3.10.2 Köehler 또는 peudo-Köehler illumination 적용가능한 광원이어야 한다.
3.10.3 광원 부위 조리개의 크기 조절 및 중앙화 조절이 가능해야 한다.
3.10.4 빛의 파장을 530 nm로 조정할 수 있는 초록색(green) 혹은 푸른색(blue) filter가 장착되어 사용가능해야한다.
3.10.5 아베(abbe) 또는 색지움(achromatic) 위상차 집광렌즈(phase-contrast condenser)가 장착되어야하며, 각 배율에 따른 상집광고리(phase condenser annulus)가 조절 가능해야 한다.
3.10.6 HSE/NPL 시험 슬라이드의 5 블록까지 관찰가능하여야 한다.
3.11 월톤-버켓 그래티큘(Walton-beckett graticule)
100 μm 직경의 원형 시야(시야면적 : 0.00785 mm2)를 가진 월톤-버켓 그래티큘(type G-22). 현미경의 접안 렌즈에 삽입하여 사용한다.
3.12 HSE/NPL 시험 슬라이드(마크 Ⅱ)
3.13 중심망원경(centering telescope) 또는 베르트랑 렌즈(bertland lens)
3.14 스테이지 마이크로미터
0.01 mm 눈금간격의 스테이지 마이크로미터
4.0 시약 및 표준용액
4.1 시약
4.1.1 아세톤
4.1.2 트라이아세틴
4.1.3 래커 또는 네일 바니쉬
5.0 시료채취 및 관리
5.1 시료채취량 및 측정시간
실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지를 채취하기 위한 최소 공기 채취량은 1,200 L 이다. 시료채취 유량은 5 ∼ 10 L/min으로 한다. 단, 미세먼지(PM10)의 농도가 100 μg/m3 이상의 고농도 환경에서는 많은 양의 공기를 채취하였을 때 현미경을 이용한 석면 및 섬유상 먼지의 분석이 어려울 수 있으므로 공기 채취량 선정에 주의하여야 한다.
5.2 시료의 채취
공기 중 석면 및 섬유상 먼지는 바닥으로부터 1.2 ∼ 1.5 m 높이에서 약 45도 각도로 아래로 향하도록 여과지홀더를 설치하고 여과지홀더의 입구를 완전히 개방하여 채취한다. 이용가능한 모든 정보를 동원하여 시료채취 지점 부근, 오염원의 형태 및 위치 등에 대해 기록한다.
시료채취조작은 다음과 같이 한다.
(1) 시료채취용 펌프와 여과지홀더를 공기가 새지 않도록 연결한다.
(2) 펌프의 전원을 켜고 채취시작시간을 기록한다.
(3) 채취종료시간을 기록하고 채취공기량을 구한다.
5.3 채취시료의 관리
시료채취가 종료되면 여과지홀더의 뚜껑을 닫아 입구를 막고 탄성이 있는 테이프(혹은 필름)를 이용하여 뚜껑둘레를 감는다. 채취한 시료는 시료가 채취된 여과지면이 위로 향하도록 하여 진동을 최소화하여 실험실로 운반한다.
5.4 현장바탕시료(field blank)
현장바탕시료의 수는 분석될 공기 중 시료수의 10 %(최소한 2 개로 함)에 해당하도록 한다. 현장바탕시료는 현장에서 여과지홀더의 입구를 열었다가 닫은 후 다른 시료와 함께 보관, 운반과정을 거쳐 실험실에서 다른 시료의 전처리 과정과 동일한 과정으로 분석한다.
6.0 정보보증/정도관리(QA/QC)
6.1 위상차현미경의 광학경로 정렬
위상차현미경의 광학경로 정렬은 최적의 Köehler illumination과 위상차(phase contrast condition)을 구현하기 위한 과정이다. 좋은 Köehler illumination을 구현하기 위한 세부 요건은 다음과 같다.
(1) 램프 필라멘트의 이미지가 개구조리개(aperture diaphragm)의 개구부와 대물렌즈의 후방초점면(back focal plane)에서 중심과 초점이 맞아야 하며, 전체 시야에 가득 채워져 보여야 함
(2) 시야조리개(field diaphragm)의 이미지가 표본 및 관찰하는 시야에서 중심과 초점이 맞아야 하며, 관찰하는 시야에 맞게 적절히 개방되어야 함
좋은 Köehler illumination 구현을 위한 세부적인 현미경 조작방법은 각 현미경 제조사의 모델별 매뉴얼에서 제시하고 있으며, 여기서는 일반적인 내용을 기술한다.
(1) 접안렌즈를 조절하여 눈사이거리(interpupillary distance)를 조절한다.
(2) 적당한 표본을 현미경 대물대 위에 올려놓는다.
(3) 집광기(substage condenser)의 회전판(rotating disc)을 돌려서 명시야 상태(집광고리(condenser annulus)가 삽입되지 않은 상태)로 맞춘다.
(4) 시야조리개와 개구조리개를 최대로 개방한다.
(5) 집광기를 최대 높이로 올린다. 일반적으로 표본 아래면의 0.5 ∼ 1 mm 정도 높이, 표본에 닿지 않도록 주의한다.
(6) 40 배 대물렌즈로 표본에 초점을 맞춘다. 낮은 배율인 10 배 대물렌즈로 초점을 맞춘 후 40 배 대물렌즈를 사용하면 보다 쉽게 초점을 맞출 수 있다.
(7) 한쪽 눈으로 관찰하며 디옵터(diopter)를 조절하여 이미지 또는 레티클(reticle)이 가장 또렷하게 관찰되도록 한다.
(8) 시야조리개를 최대한 닫고 집광기의 높이를 조절하여 시야조리개의 개구부 가장자리가 또렷하게 보이도록 초점을 맞춘다.
(9) 집광기 중심조절나사(centering screw)를 조절하여 개구부가 시야의 중앙에 오도록 맞추고 시야조리개를 시야가 개구부에 내접하도록 연다.
(10) 개구조리개의 개구부를 조절하여 적절한 이미지가 관찰되도록 한다. 최대로 연 후 점차 좁혀가며 최상의 이미지를 얻도록 조절한다. 일반적으로 제조사에서 제시하는 적절한 개구 수준에 맞추는 것이 바람직하다.
[주 1] 개구조리개의 개구부가 작아질수록 이미지의 분해능과 밝기는 감소하나 명암은 증가하고, 반대로 개구조리개의 개구부가 커질수록 이미지의 분해능과 밝기는 증가하고 명암은 감소한다. 그러나 개구조리개의 개구부가 작아질수록 위상차현미경의 이미지 결함 중 하나인 후광효과(halo effect)가 커져 이미지의 질이 나빠지므로 주의한다.
(11) 접안렌즈 하나를 제거하고 상중심망원경(phase centering telescope)을 삽입한다.
(12) 집광기의 회전판을 돌려 대물렌즈에 맞는 집광고리를 삽입한다. 대물렌즈에 표기된 것과 같은 집광고리를 삽입한다(일반적으로 40배 대물렌즈는 Ph2로 표기되어 있음).
(13) 집광고리 중심조절나사를 조절하여 집광고리의 이미지(밝은 고리형태의 이미지)와 위상판(phase plate)의 이미지(어두운 고리형태의 이미지)의 중심이 일치하도록 조절한다. 집광고리의 밝은 고리 형태의 이미지가 위상판의 어두운 고리형태의 이미지 내에 포함되어야 한다.
[주 2] 이때 (9)에서 이용한 집광기 중심조절나사를 이용하여 조절하지 않도록 주의한다.
그림 3. 위상차현미경의 구성 및 광학경로
6.2 위상차현미경의 분해능 측정
6.2.1 HSE/NPL 시험 슬라이드
표준 HSE/NPL 시험 슬라이드는 영국의 국가 물리 실험실에 의해 생산되고 인증되는 마스터 슬라이드의 동일한 에폭시 복제(1.58의 굴절률을 가진)로 구성된다. 에폭시 복제는 75 mm × 24 mm × 1.2 mm 또는 75 mm × 24 mm × 0.8 mm 치수의 유리 슬라이드 위에 설치되고, 1.49 내외의 굴절률을 가진 다른 수지의 층으로 0.17 mm 두께의 커버글라이스에 의해 덮인다. 시험 대상 물체는 1.58의 굴절률의 매질에서 1.49의 굴절률의 수치로 채워진 길이 8.5 mm 이랑의 7개 블록의 열로 구성된다. 이랑은 V자형이고 높이 대 너비의 비가 약 0.1이 된다. 블록은 20 μm 의 너비차에 의해 분리된다. 4개의 깊은 표시 이랑의 세트는 배열의 양면에 높인다. 그리고 2개의 표시 이랑의 2 세트는 120 μm의 간격으로 차지한다. 사용되는 시험대상의 구역은 이러한 표시 이랑에 의해 경계되는 직사각형에 의해 윤곽이 나타난다. 이 구역은 발견되는 시야의 범위로서 쉽게 위치될 수 있고, 커버글라스 위에 새겨진다. 이것은 그림 4에 나타내었다. 각 블록 내의 융기의 너비 및 시험 대상을 통과하여 지나가는 광선의 최대 경로차와 연관되어 계산된 상 변화(자유도)가 표 1에 나타나 있다.
그림 4. HSE/NPL 시험 슬라이드
블록 수 | 이랑 나비(μm) | 시험 슬라이드의 시험 대상을 통과하는 광선1에서 유도되어 계산된 최대 상 변화 |
1 | 1.08 | 6.6 |
2 | 0.77 | 4.7 |
3 | 0.64 | 3.9 |
4 | 0.53 | 3.2 |
5 | 0.44 | 2.7 |
6 | 0.36 | 2.2 |
7 | 0.25 | 1.5 |
1 : 530 nm 파장 |
|
|
표 1. HSE/NPL 시험 슬라이드의 시험 대상을 통과하는 광선에서 유도되어 계산된 최대 상 변화
6.2.2 분해능 측정방법
시험대상의 블록 Ⅰ을 위치시키고, 슬라이드를 관측 근처 블록으로 옮긴다. 구별 가능한 정밀한 이랑의 블록을 측정한다. 가장 좋은 현미경으로 광학상 대비 기술을 사용할지라도 7 개의 이랑 블록 모두 검출되기는 어렵다. 일반적으로 검출 가능한 수준은 블록 5이다.
6.3 접안렌즈 그래티큘의 보정
6.3.1 접안렌즈 그래티큘의 주문 사항 및 교정방법
이 방법에서 설명하는 그래티큘은 G22형의 월톤-버켓 그래티큘(Walton-beckett graticule)이다. 각 그래티큘에 대해, 원형 계수선의(100 μm ± 2 μm)로 요구되는 지름(d), 그래티큘의 요구되는 지름(D) 및 유리판의 전체 지름은 주문 전에 밀리미터 단위를 명시하여야 한다.
그림 5. 월톤-버켓 그래티큘(Type G-22)
다음의 절차는 원형 계수선의 지름(d) 측정을 위한 몇 가지 방법 중 하나이다.
(1) 그래티큘을 접안렌즈에 삽입한다. 그리고 그래티큘 마이크로미터의 초점이 선명하게 되도록 초점을 맞춘다.
(2) 적당한 공극 사이의 거리를 설정한다. 그리고 적용 가능하면 "튜브"의 길이(또한 그에 따른 배율)가 일정하게 되도록 쌍안경 머리를 조정한다.
(3) 40배 상 대물렌즈는 제자리에 놓고, 배율 조절기 위치를 파악하고 기록한다.
(4) 스테이지 마이크로미터를 현미경의 스테이지 위에 놓고 현미경을 눈금선에 초점을 맞춘다.
(5) 스테이지 마이크로미터를 사용하여 원형 계수선의 전체 대상 길이(l0)를 측정한다.
(6) 그래티큘을 현미경으로부터 제거한 다음 실제 원형 계수선의 길이(la)를 측정한다. 이것은 버니어가 부착된 스테이지를 사용하여 측정할 수 있다.
(7) 다음 공식을 사용하여 명시된 지름(d)을 계산한다.
(식 1)
[주 3] 계산 예) l0=112㎛, la=4.50㎜, D=100㎛이면, (4.50÷0.112)×0.1이고 d는 4.02㎜가 된다.
6.3.2 접안렌즈 계수선의 보정
(1) 스테이지 마이크로미터를 얻는다. 스테이지 마이크로미터는 2 μm 또는 10 μm 눈금을 갖는 것이 좋으며 현미경의 대물대 위에 설치한다.
(2) 접안 렌즈의 공극 사이의 거리가 정확히 설정되도록 확인한다.
(3) 대물 렌즈 배율과 모두 사용된 중간 배율을 기록한다.
(4) 스테이지 마이크로미터의 눈금 표시 위로 현미경의 초점을 맞춘다.
(5) 전체 현미경 간격의 수가 접안 렌즈 그래티큘 눈금의 한쪽에서 다른 쪽까지 셀 수 있도록 현미경 위의 눈금이 새겨진 부분으로 접안 렌즈 그래티큘을 준비한다.
(6) 전체보다 적은 간격이 남아있으면 마이크로미터에 가장 가까운 이분율을 측정하고, 마이크로미터를 변환시킨 후에 그것을 스테이지 마이크로미터의 전체 간격의 수에 첨가한다. 이 합계의 결과는 접안 렌즈 그래티큘의 계획된 또는 대상 치수이다.
그림 6. 겹쳐진 접안렌즈 그래티큘과 스테이지 마이크로미터
6.4 시료채취용 펌프의 유량보정
시료채취용 펌프의 유량은 1차 유량계로 보정되어야 한다. 펌프의 유량보정은 시료 채취 전 시료채취용 카세트와 여과지의 종류와 동일한 여과지를 장착한 카세트를 펌프에 장착하고 적절한 유량이 나오도록 1차 유량계를 이용하여 보정한다. 펌프의 유량보정은 시료를 채취하기 전에 바로 측정 장소에서 하는 것이 가장 바람직하고 그렇지 않을 경우, 측정지점으로 이동하기 전 오염물질이 없는 곳에서 보정되어야 한다.
6.4.1 비누막 유량계 설치
300 ∼ 1000 cm3의 용량을 가진 정확한 뷰렛(또는 그와 비슷한 것)을 선택한다. 튜브를 뷰렛의 바닥에 부착한 다음 뒤집어서 수직 위치로 스탠드에 단단히 고정시킨다. 혹은 상용화된 장치를 사용할 수 있다. 그림 7과 같이 연결 튜브가 장착된 시료 채취펌프, 여과지 홀더 및 현장에서 사용되는 여과지를 설치한다. 비커 혹은 페트리 접시에 물과 거품 형성에 필요한 세제의 최소량을 함께 채운다.
비누막 유량계를 연결한 다음 시스템에 누수가 있는지 확인한다. 축적된 세제를 제거하고 뷰렛 내부를 젖은 상태로 유지하기 위하여 시험 직전에 물로 뷰렛을 철저하게 헹구는 것이 좋다.
그림 7. 유량보정장치의 구성
6.4.2 펌프의 유량 보정 절차
(1) 펌프의 스위치를 켜고 내부 유량계에 따라서 유량을 조절한다.
(2) 물과 세제가 담긴 비커 혹은 페트리접시를 비누막 유량계의 바닥에 놓아 뷰렛의 전체 길이를 통과할 거품을 생성한다.
(3) 스톱워치로 거품이 튜브의 맨끝 눈금 사이의 튜브를 가로지르는데 걸리는 시간을 정확하게 측정한다.
(4) 시간의 재현성이 좋게될 때까지 마지막 2 단계를 최소 3 번 반복한다.
(5) 실제 부피 유량 qe(cm3/min)을 계산한다.
(식 2)
여기서, V : 뷰렛의 부피(cm3)
t : 거품이 튜브를 가로지르는데 걸리는 평균 시간(min)
(6) 원하는 유량이 5 % 이내에 도달할 때까지 계산을 반복한다.
7.0 분석절차
7.1 전처리
7.1.1 슬라이드글라스 및 커버글라스 준비
슬라이드글라스와 커버글라스는 표면에 먼지나 섬유가 없도록 깨끗이 한다. 중성세제 용액에 담가 표면에 묻은 오물을 제거할 수 있으며, 렌즈용 종이 또는 공업용 종이를 이용하여 표면을 깨끗하게 닦아낼 수도 있다.
[주 4] 어떤 종류의 렌즈용 종이는 표면을 오염시킬 수 있는 작은 섬유를 생성시킬 수 있으므로 주의한다.
7.1.2 시료의 절단
공기 중 석면 및 섬유상 먼지의 시료를 채취한 여과지를 여과지홀더에서 꺼내어 2 ∼ 4등분하며, 절단된 여과지의 각 조각은 전체여과지의 중심부터 가장자리까지 모두 포함하여야 한다. 여과지를 자를 때에는 외과용 메스 혹은 이것과 같이 둥글고 예리한 칼날을 가진 칼을 이용한다. 여과지는 칼날을 여과지에 대고 굴리듯 눌러서 자르며 찢어지지 않도록 주의한다. 여과지 절단을 위하여 가위를 사용하는 것은 권장하지 않는다.
절단한 여과지는 깨끗한 슬라이드글라스 위에 올린다.
[주 5] 여과지 절단 시 찢어지거나 정전기가 발생하여 채취한 석면 및 섬유상 먼지 중 일부가 유실될 가능성이 있으므로 충분한 주의가 필요하다.
7.1.3 투명화
아세톤 증기 발생장치의 플라스크에 아세톤(40∼60 mL)을 넣고 냉각기에 냉각수를 흘린다. 히터에 전원을 넣고 아세톤의 비등점(56.5 °C)까지 서서히 가열시킨다. 아세톤 증기가 충분히 발생하고 있는 것을 확인한 후, 증기 배출수의 마개를 열어서 5∼6초간 방치한다. 아세톤의 증기배출구로부터 15 ∼ 25 mm 떨어진 위치에서 절단된 여과지를 얹은 슬라이드글라스를 아세톤 증기 속으로 서서히 이동시켜 여과지 면에 아세톤 증기를 균일하게 접촉한다. 아세톤 증기에 접촉한 여과지는 2 ∼ 5초 사이에 투명하게 된다. 액체상의 아세톤이 여과지 면에 떨어지지 않도록 하기 위하여 주기적으로 가제 등을 사용하여 배출구를 닦아야 한다.
상용화된 아세톤 증기 발생장치를 사용하는 경우, 아세톤 증기 발생장치의 전원을 켜서 가열시킨 후 절단된 여과지를 얹은 슬라이드글라스를 아세톤 증기를 접촉할 수 있는 위치에 놓는다. 아세톤 증기 발생장치가 적절한 온도가 되었을 때 250 μL 마이크로피펫을 이용하여 여과지면이 투명해질 때까지의 최소량의 아세톤을 증기발생장치에 주입한다. 아세톤은 느린 속도로 일정한 압력으로 주입한다. 3 ∼ 5초 후 여과지가 투명해지면 피펫와 슬라이드를 증기발생장치에서 제거한다.
[주 6] 아세톤 증기 발생장치는 후드 안에서 사용하여야 한다.
7.1.4 고정화
아세톤 증기와 접촉하여 투명해진 여과지에 가능한 빨리 마이크로 피펫을 사용하여 트라이아세틴을 3 ∼ 3.5 μL(2 ∼ 3방울) 여과지의 중심부에 떨어뜨리고, 그 위에 커버글라스를 덮는다. 커버글라스를 덮을 때에는 가능한 한 기포가 발생하지 않도록 주의하면서 서서히 여과지 위에 얹고, 핀셋으로 가볍게 누른다. 기포가 너무 많이 형성되거나 트라이아세틴의 양이 부족하면 수분 후에 커버글라스가 떨어지게 된다. 커버글라스와 접촉하는 멤브레인 여과지의 가장자리 부분에 트라이아세틴이 많이 남아 있으면, 가장자리에서 석면섬유의 이동이 일어난다.
래커나 바니쉬 등을 사용하여 커버글라스의 가장자리를 슬라이드글라스와 붙인다.
투명화가 늦으면 슬라이드를 표면온도 50°C의 가열판 위에서 투명화가 될 때까지 약 15분 동안 가열한다.
유리마킹용 펜을 이용하여 슬라이드 뒷면에 여과지의 가장자리를 표시하고 측정장소 및 측정조건 등을 기입하여 슬라이드글라스의 가장자리에 부착한다. 만든 표본은 표본을 넣어두는 케이스 등에 보관한다.
7.2 분석방법
교정된 위상차현미경의 대물대 위에 전처리된 시료를 놓고 400배에서 관찰하였다. 그림 8에 보는 바와 같이 월톤-버켓 그래티큘(Walton-beckett graticule)의 한 시야에 있는 입자상 물질 중 섬유형태의 먼지를 석면 섬유로 계수한다. 섬유형태의 먼지란 길이 5㎛ 이상이고, 길이와 폭의 비가 3:1 이상인 먼지를 의미한다.
석면 섬유로 계수하는 방법은 다음의 규칙에 따른다.
7.2.1 길이가 5 μm 이상인 섬유만 계수한다. 굴곡이 있는 경우 굴곡을 따라 길이를 측정한다.
7.2.2 길이와 폭의 비(aspect ratio)가 3:1 이상인 섬유만 계수한다.
7.2.3 그래티큘 경계에 있는 섬유는 (1) 그래티큘 안에 완전하게 들어와 있는 길이가 5 μm 이상인 섬유를 1개로 계수함 (2) 섬유의 한쪽 끝은 그래티큘 안에 다른 한쪽 끝은 그래티큘 바깥에 놓여 있는 경우에는 1/2개로 계수함 (3) 그래티큘 경계를 두 번 이상 지나는 섬유는 계수하지 않음 (4) 그 외의 모든 섬유들은 계수하지 않음
그림 8. 섬유상 먼지와 월톤-버켓 그래티큘의 예
석면 계수 규칙에 따라 그림 8에서 석면섬유를 계수하면 그 결과는 표 2와 같다.
대상번호 | 섬유수 | 계수 근거 |
① | 1 개 | 여러 개의 가는 섬유가 묶인 다발형태. 가는 섬유가 동일한 다발으로부터 나온 것으로 보여지면 하나의 섬유로 계수한다. 단, 모든 섬유가 길이 5 μm 이상이고, 길이와 폭의 비가 3:1 이상인 조건을 만족해야 함 |
② | 2 개 | 섬유가 길이 5 μm 이상이고, 길이와 폭의 비가 3:1 이상인 조건을 만족하고 동일한 다발에서 나온 것처럼 보이지 않고 서로 겹쳐있으면, 분리하여 계수 |
③ | 1 개 | 비록 상대적으로 직경이 넓어 보이나(> 3 μm), 하나의 섬유로 계수. 섬유 직경 최대한도는 제한이 없으며, 다만 길이와 너비의 비의 조건을 만족하면 계수 |
④ | 1 개 | 비록 길고 가느다란 섬유들이 섬유뭉치에서 삐져나와 있어도 이 섬유들은 원래 묶음의 부분으로 보이므로 개별 섬유로 보지 않음 |
⑤ | 세지않음 | 길이가 5 μm 이하이므로 세지 않음 |
⑥ | 1 개 | 입자 때문에 섬유가 부분적으로 가려진 경우 하나의 섬유로 계수. 만약, 입자로부터 나온 섬유의 끝이 동인한 섬유로부터 나온 것처럼 보이지 않고 각각의 끝이 길이, 길이와 너비의 비를 만족하는 경우 서로 다른 섬유로 계수 |
⑦ | 1/2 개 | 그래티큘을 한번 통과하는 섬유는 1/2로 계수 |
⑧ | 세지않음 | 한번 이상 그래티큘을 통과하는 섬유는 세지 않음 |
⑨ | 세지않음 | 그래티큘 경계선 바깥에 있는 섬유는 세지 않음 |
표 2. 석면 및 섬유상 먼지 계수방법
석면 섬유의 계수는 그림 9와 같이 시야를 이동하면서 100시야가 될 때까지 한다.
그림 9. 표본의 시야이동 순서
[주7] 계수 섬유상 분진이 1,300개/㎟ 이상이거나 필터의 분진이 전체의 50%를 넘는 경우 그 시료는 버린다. 여과지 절단면과 가장자리로부터 약 1㎜까지의 부분은 계수하지 않으며, 필요 시 초점 조정을 하여 미세한 섬유도 계수한다. 또한 계수면적 내에 분진 또는 기타 물질이 1/6을 차지하는 경우 그 시야는 계수하지 않고. 다른 시야로 이동한다.
8.0 결과보고
8.1 농도 계산
채취한 공기 중 석면 및 섬유상 먼지의 농도는 식 3에 의하여 구한다.
C = | A × (N1 -N2 ) | × | 1 |
| a × V(25°C, 1atm) × n |
| 1000 |
(식 3)
여기서, C : 공기 중 석면 및 섬유상 먼지의 농도(개/cc)
A : 유효 포집면적(cm2)
N₁: 위상차현미경으로 계측한 시료의 총 섬유수(개)
N₂: 위상차현미경으로 계측한 바탕시료의 총 섬유수(개)
a : 현미경으로 계측한 1시야의 면적(cm2)
V(25°C, 1atm) : 환산한 채취 공기량(L)
n : 계수한 시야의 총수(개)
채취한 공기는 식 4에 따라 25 °C, 1기압 조건으로 보정하여 환산한다.
V(25°C, 1atm) = V × | T(25°C) | × | P2 |
| T2 |
| P(1atm) |
(식 4)
여기서, V(25°C, 1atm) : 25 °C, 1기압일 때 기체의 부피(m3)
T(25°C) : 25 °C의 절대온도(°K) (298 °K = 273+25 °C)
P(1atm) : 1기압(atm)
V : 실제로 채취한 기체의 부피(m3)
T2 : 기체를 채취할 때의 절대온도(°K) (°K = 273+°C)
P2 : 기체를 채취할 때의 기압(atm)
8.2 결과의 표시
8.2.1 시험결과에는 다음 사항을 표시한다.
- 시험일, 분석자명, 시료채취 현장 특성, 시험결과
8.2.2 시험결과는 소수점 셋째자리까지 표기하며, 농도가 0.01 개/cc 미만인 경우 '0.01 개/cc 미만'로 표시한다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 8672, "공기의 질-상대비광하현미경에 의한 부유 무기질 섬유의 수 농도 측정(박막여과기 방법)", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2006)
9.2 KS I ISO 16000-7, "실내 공기-제7부 : 공기 중 석면 섬유 농도 결정을 위한 시료 채취 전략", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2006)
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02304.1 |
실내 공기 중 석면 측정방법 - 투과전자현미경법 | 2010 |
(determination of airborne asbestos fibers by transmission electron microscope) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 투과전자현미경(TEM, transmission electron microscope)을 이용하여 실내 공기 중 석면 농도 측정방법을 규정한다.
1.1.2 석면 및 섬유상 먼지를 채취한 여과지를 투명화 과정을 거쳐 탄소코팅 및 회화 전처리 후, 투과전자현미경으로 석면 및 섬유상 먼지를 관찰하고 에너지 분산 엑스선 분석기(EDXA, energy-dispersive X-ray analysis) 및 전자회절(ED, electron diffraction)패턴을 이용하여 비석면 섬유와 석면섬유를 구분하여 공기 중 석면 섬유 농도를 측정한다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 석면 농도를 결정하는 방법으로 실내공기질공정시험기준 ES 02303.1의 "실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지 농도 측정방법 - 위상차현미경법"을 이용하여 분석한 결과에서 다중이용시설 등의 실내공기질관리법의 시행규칙 별표 3의 기준을 초과하는 시료에 대하여 섬유상 먼지의 석면여부를 평가하여 공기 중 석면 섬유 농도를 측정하기 위하여 사용한다.
1.2.2 이 시험기준에서의 측정범위는 100 ～ 1,300 fiber/mm2(여과지면적) 이다.
1.3 간섭물질
백석면 확인의 간섭물질로서 할로이사이트(halloysite), 질석(vermiculite scroll), 플레이고스카이트(playgorskite)가 있고, 이들 모두는 에너지 분산 엑스선 분석기(EDXA)의 사용과 전자회절(ED) 패턴에서 0.73 nm의 백석면 음영을 관찰함으로써 석면과 구분할 수 있다.
2.0 용어정의
2.1 각섬석(amphibole)
암석을 형성하는 페로마그네슘 규산염 광물의 그룹으로 결정 형태와 조성과 관계가 깊고 명명식은 아래와 같다.
A0 또는 1B2C5T8O22(OH, F, Cl)2
여기서, A = K, Na
B = Fe2+, Mn, Mg, Ca, Na
C = Al, Cr, Ti, Fe3+, Mg, Fe2+
T = Si, Al, Cr, Fe3+, Ti
2.2 각섬석 석면(amphibole asbestos)
석면 형태의 각섬석을 말한다.
2.3 분석 감도(analytical sensitivity)
분석 시 하나의 석면 구조의 계수와 동일한 계산된 공기 중 석면 구조 농도로 structures/L로 표시하고, 이 시험기준에서는 분석 감도를 특정화하지 않았다.
2.4 석면(asbestos)
길고, 얇고, 유연하며 강한 섬유로 쉽게 분리되는 석면형(asbestiform)으로 결정화된 사문석계 또는 각섬석계 규산염 광물, 가장 일반적인 석면 종류(CAS No.)는 백석면(12001-29-5), 청석면(12001-28-4), 갈석면(12172-73-5), 안소필라이트(77536-67-5), 트레몰라이트(77536-68-6), 악티노라이트(77536-66-4)이다.
2.5 석면 구조(asbestos structure)
다른 입자가 있든지 없든지 석면섬유 또는 다발에 연결되거나 겹친 그룹에 적용되는 용어
2.6 길이 대 지름 비(aspect ratio)
섬유상 먼지입자의 길이 대 지름의 비(종횡비)
2.7 바탕시료(blank)
분석을 위해 사용하지 않은 여과지를 말한다.
2.8 카메라 길이(camera length)
렌즈 움직임이 없을 때 시험편과 시험편의 전자 회절 모양 사이에서 동일하게 투영된
길이(projection length)를 말한다.
2.9 백석면(chrysotile)
아래와 같은 조성을 갖는 사문석 그룹의 섬유성 광물을 말한다.
Mg3Si2O5(OH)4
대부분의 자연 백석면은 이들 조성에서 거의 벗어나지 않는다. 일부 백석면 에서는 규소의 Al3＋에 의한 소수 치환이 일어날 수도 있다. 마그네슘 대신에 Al3+, Fe, Fe3+, Ni2+, Mn2+, Co2+에 의한 소수 치환이 있을 수 있다. 백석면이 가장 일반적인 석면의 형태이다.
2.10 다발(cluster)
둘 이상의 섬유, 섬유 다발이 묶음으로 연결되어 무질서한 방향으로 있는 구조를 말한다.
2.11 전자 회절(ED, electron diffraction)
시험편의 결정 구조를 검사하는 전자현미경학에서의 기법을 말한다.
2.12 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA, energy-dispersive X-ray analysis)
고체상 검출기와 다중 채널 분석 시스템을 사용한 엑스선의 에너지와 강도 측정을 말한다.
2.13 유센트릭(eucentric)
물체의 목표 범위가 그 축으로 전자 빔의 교차가 있는 경사축에 위치해 있고 초면점에 있을 때의 상태
2.14 현장 바탕시료(field bank)
여과지홀더를 현장에서 다루는 공정에서 오염 여부를 결정하기 위하여 시료채취지점에
가져가서 개폐과정을 거친 후 가져오는 여과지
2.15 섬유(fiber)
평행하거나 단계면을 가지는 가늘고 긴 입자를 말하며, 이 시험기준에서 섬유는 최소 0.5 um 길이 대 지름 비(aspect ratio)가 5：1 이상인 것으로 규정한고, 위상차현미경법(PCM) 동등 섬유의 경우 길이 대지름 비(aspect ratio)가 3：1이상 직경 0.25 um 이상을 의미함
2.16 섬유 다발(fiber bundle)
길이 방향을 따라 붙어 있는 평행하고 더 작은 지름 섬유로 구성된 구조 섬유. 다발은
한쪽 또는 양쪽 끝에서 섬유가 갈라지는 것을 보인다.
2.17 섬유상 구조(fibrous structure)
다른 입자의 유무에 관계없는 섬유 또는 섬유 그룹에 연결된 것을 말한다.
2.18 매트릭스(matrix)
하나 또는 그 이상의 섬유, 섬유 묶음, 접촉이 단일 입자에 의해 숨겨져 있거나 또는
비섬유성 입자 그룹에 연결된 구조를 말한다.
2.19 위상차현미경법 동등 구조(PCM-equivalent structure)
5 μm보다 길고 길이 대 지름 비가 3：1 이상이며 지름이 0.2 ∼ 3.0 μm인 섬유를 말한다.
2.20 위상차현미경법 동등 섬유(PCM-equivalent fiber)
길이 대 지름 비(aspect ratio) 3：1 이상이고, 길이는 5 μm보다 긴, 평행하고 층진 면으로 된 입자로서, 0.25 ∼ 3.0 μm 지름을 갖는다.
2.21 선택 범위 전자 회절(SAED, selected area electron diffraction)
시료의 좁은 범위 결정 구조를 검사하는 전자현미경학 기법을 말한다.
2.22 사문석(serpentine)
암석을 형성하는 일반 광물 그룹으로, 명명식은 Mg3Si2O5(OH)4 마그네슘을 함유한
함수 규산염(含水硅酸鹽) 광물을 말한다.
2.23 구조(structure)
단일 섬유, 섬유 다발, 묶음 또는 매트릭스를 말한다.
3.0 분석기기 및 기구
3.1 투과전자현미경(TEM, transmission electron microscope)
투과전자현미경(TEM) 조작은 1.0 nm 보다 큰 해상도에 80 ∼ 120 kV 의 가속전압으로, 배율이 약 300 ∼ 100,000배의 범위에서 조작을 한다. 스크린 배율을 100,000배로 하는 것은 섬유 형태를 검사하기 위한 것이다. 이러한 배율을 직접 얻을 수 없는 경우, 쌍안경을 사용하여 스크린 영상을 보충적으로 광학 확대 하여 얻을 수 있다.
3.2 에너지 분산 엑스선 분석기(EDXA, energy-dispersive X-ray analyzer)
투과전자현미경(TEM)은 MnKα 에 대해 180 eV(FWHM), EPA(175) 이상의 분해도를 이룰 수 있는 에너지 분산 엑스선 분석기(EDXA)가 장착되어 있어야 하며 투과전자현미경(TEM)과 에너지 분산 엑스선 분석기의 조합은 가속전압이 80 kV보다 작거나 전자 탐침이 250 nm로 비추었을 때, 직경 50 nm 이하인 UICC 청석면의 섬유에서 1 CPS 보다 큰 배경 NaKα 적분강도를 뺀 계수율이 나와야 한다. 성능 테스트에 대한 피크/배경의 비율은 1을 초과하여야 한다.
3.3 플라스마 회화기(plasma asher)
여과지 혹은 여과지위에 있는 입자들을 플라스마를 이용하여 회화하기 위한 장비이며, 100 w 이상의 무선주파수(radio frequency) 파워 및 공급 산소유량을 조절할 수 있어야 한다.
3.4 진공 코팅 장치(vacuum coating unit)
진공 코팅 장치(0.013 Pa 이상)는 멤브레인 여과지 위에 탄소를 진공 흡착시키는데 사용하며, 이때 진공은 오일 로타리(oil rotary) 펌프를 사용한다.
3.5 스퍼터 코팅기(sputter coater)
금 타겟이 달린 스퍼터 코팅기는 전자회절(ED) 패턴의 내부 보정용 투과전자현미경(TEM) 시험편에 금을 흡착시키는데 사용한다.
3.6 Jaffe 세정기(jaffe washer)
탄소 필름과 섬유는 유지시키고 여과지 폴리머와 다른 여과지 표면에 있는 다른 입자들을 용해시키기 위해 사용한다.
3.7 아세톤 증기발생장치
아세톤을 가열하여 아세톤 증기를 발생시키는 장치로 그림 1과 같거나 이와 동등한 성능을 같도록 구성하여야 한다. 또한 상용화된 장치를 사용할 수 있다.
그림 1. 아세톤증기 발생장치의 예
3.8 슬라이드 온열기 또는 오븐(slide warmer or oven)
온도는 65 °C ∼ 70 °C가 유지되어야 한다.
3.9 탄소 격자 레플리카(carbon grating replica)
mm당 2,000개의 평행선이 있는 탄소 격자 레플리카(replica)로 투과전자현미경(TEM)의 배율을 검정 시 사용한다.
3.10 에너지 분산 엑스선 분석기의 보정 시험편 그리드(calibration grids for EDXA)
보정 광물의 분산으로 준비한 투과전자현미경(TEM) 시험편 그리드는 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA) 시스템의 보정에 필요하다. 적절한 보정 광물로는 리베카이트(riebeckite), 백석면(chrysotile), 할로이사이트(halloysite), 플로고파이트(phlogopite), 울라스토나이트(wollastonite), 부스타마이트(bustamite)등이 있다. 나트룸 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA) 시스템의 보정에 사용되는 광물은 금 투과전자현미경(TEM) 그리드를 이용하여 준비한다.
3.11 일회용 마이크로 피펫 팁
약 30 μL를 옳길 수 있는 일회용 마이크로피펫 팁은 멤브레인 여과지에서 투과전자현미경(TEM) 시험편을 준비하는데 필요하다.
3.12 페트리 접시(petri dishes)
분석 여과지의 보관 및 용매세정제로 사용할 접시
3.13 전자현미경 구리 그리드(copper electron microscope grids)
200 메시(mesh)인 구리 및 탄소 코팅된 구리 투과전자현미경(TEM)용 그리드
3.14 전자현미경 금 그리드(gold electron microscope grids)
섬유 확인 과정에서 나트륨 측정이 필요할 때, 200 메시(mesh)의 금 그리드가 투과전자현미경(TEM) 시험편을 고정시키는데 적절하고 이에 해당하는 그리드를 선정한다.
3.15 탄소 막대 전극(carbon rod electrodes)
분광 화학적으로 순수한 탄소 막대
3.16 일반적인 전자현미경 기구 및 제품
핀셋, 메스, 칼, 슬라이드 글라스, 양면 테이프, 렌즈티슈, 금줄, 텅스텐 필라멘트와 일반적인 제품
3.17 표준 석면 시료
석면 표준 시료는 석면의 투과전자현미경(TEM) 시험편 준비를 위한 것이다. 미국국립표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology, NIST)의 SRM 1866[1], 1867[2], 1867B[3], RM 8411[4], 영국 보건안전연구소(HSL, health & safety laboratory)의 HSL037, 국제암퇴치연맹(UICC, union internationale contra la cancer)의 백석면(chrysotile), 청석면(crocidolite), 갈석면(amosite)이 적합하다.
3.18 여과지
0.45 ～ 1.2 um 공극, 25 mm 직경의 셀룰로오스 에스터(MCE, mixed cellulose ester)와 재질의 여과지. 일반적으로 0.45 um 공극의 여과지를 사용한다.
3.19 시험편 준비실
투과전자현미경(TEM) 시험편의 준비에는 최소한 양의 압력을 갖는 유선형 흐름 후드 시설이 있어야한다. 시료의 준비는 수용할 수 있는 바탕값(10 structures/mm2 혹은 0.1 fibers/mm2 이하)을 입증한 후에 실행하여야 한다.
4.0 시약 및 표준용액
4.1 아세톤
4.2 다이메틸폼아마이드(DMF, dimethylformamide)
5.0 시료채취 및 관리
"내용 없음"
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 투과전자현미경(TEM)
현광화면이 설치되어 있으며, 전자회절(ED) 분석을 수행할 수 있는 가속전압 80 ∼ 120 Kv의 투과전자현미경(TEM)이어야 한다. 이때 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA)을 할 수 있어야 하며, 주사투광전자현미경(STEM, scanning transmission electron microscope) 기능 또는 250 nm 미만의 스폿(spot)을 만들 수 있어야 한다.
6.1.1 투과전자현미경(TEM) 스크린 배율의 검정
6.1.1.1 투과전자현미경(TEM)의 형광 화면상에 있는 배율을 결정하기위해 경계선 혹은 표시를 하여 형광 화면상의 시야를 규정한다.
6.1.1.2 회절격자 레플리카(replica)를 시료홀더에 넣고, 전자현미경에 넣는다.
6.1.1.3 그리드를 정방향에 놓고 레플리카(replica)를 격자선이 투과전자현미경(TEM)의 형광화면상 눈금에 직각을 이루도록 한다. 이때, 측각도계(goniometer)의 기울기는 "0"으로 한다.
6.1.1.4 배율을 10,000배로 조정하고, 격자라인이 그리드 2개의 격자간 거리(mm)를 측정한다. 형광화면상의 실제 배율을 식 1에 따라 계산한다.
(식 1)
여기서, m : 배율
X : 두 그리드 격자간 거리(mm)
G : 그리드의 보정값(lines/mm)
Y : 계산된 그리드의 수
6.1.1.5 교정 후, 0.25 μm와 5.0 μm의 명확한 크기를 형광화면 위에 기록한다.
6.1.2 전자회절(ED) 카메라 상수의 검정
6.1.2.1 시료 그리드를 사용하여 증발 또는 증착된 금박막 탄소 필름을 지지시킨다.
6.1.2.2 유센트릭의 위치에 조정된 시료로 금 박막의 이미지를 형성시키고 ED조건을 선택한다.
6.1.2.3 패턴을 최적화하기 위해 대물렌즈를 조절하고 형광 화면이나 기록된 이미지에서 가장 내부에 있는 2개의 고리 지름을 측정한다. 아래의 식을 사용하여 형광 스크린과 사진판이나 필름에 대한 반지름에 기초를 두고 카메라 상수 λL을 식 2에 따라 계산한다.
(식 2)
여기서, λ : 입사 전자의 파장(nm)
L : 카메라의 길이(mm)
a : 금의 단위 셀 크기(nm)
D : 회절 고리(hkl)의 지름(mm)
6.1.2.4 검정 물질로서 금을 사용할 경우, 카메라 상수는 다음과 같이 주어진다.
(1) λL=0.11774 D mm․nm(가장 작은 고리)
(2) λL=0.10197 D mm․nm(2번째 고리)
6.1.3 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA) 시스템의 검정
6.1.3.1 6가지 석면에 대한 투과전자현미경(TEM) 그리드를 준비한다.
6.1.3.2 규소 최고점을 채널 당 500 count의 수직 높이의 75 % 이상이 위하여 스펙트럼 검출시간(acquisition times)은 최소 100초 이상으로 한다.
6.1.3.3 모든 원소 피크 높이를 다음 조건과 같이 평가한다.
(1) 모든 피크를 규소에 일반화한다.
(2) 규소 피크에 비례하여 다른 피크의 규정된 각 원소의 피크 면적 비율을 계산한다.
(3) Na, Mg, Si, Ca 과 Fe 원소를 이용하여 섬유에 대한 원소 특성을 결정한다.
(4) 6가지 석면에 대하여 다양한 전형적인 원소 특성을 결정하고, 기록한다.
6.1.4 선택 범위 전자회절(SAED) 또는 미세회절 패턴 평가
6.1.4.1 시료홀더의 기울기를 "0"로 조정한다.
6.1.4.2 섬유를 중앙에 위치하고, 초점을 맞춘 후, 제한시야조리개(field limiting aperture)를 중앙으로 조절하여 섬유 중심에 놓는다.
6.1.4.3 독특한 패턴은 사진으로 기록하며, 향후 미지바탕시료 분석 시 사진 비교를 위하여 보관한다.
6.2 그리드 평가
6.2.1 그리드 면적 평가
6.2.1.1 슬라이드 위에 그리드를 놓고 200 메쉬(mesh) 중 20개의 임의의 그리드(grid opening)의 크기를 위상차 현미경의 월톤-버켓(walton-beckett)을 이용하여 측정한다.
6.2.1.2 기록된 자료로부터 활용하여 평균 그리드(grid opening)의 면적계산에 사용한다.
7.0 분석절차
7.1 전처리
7.1.1 시료 준비
ES 02303.1을 위하여 채취한 시료 중 분석하고 남은 부분을 사용하거나 ES 02303.1을 위한 시료채취 시 동시에 채취한 시료(side-by-side sample)를 준비한다.
7.1.1.1 투명화
(1) 코르크 보러(cork borer, 직경 8 mm)를 이용하여 시료 및 현장바탕시료에서 3개 시료를 분리한 후, 접착테이프(gummed paged reinforcement) 또는 다른 적절한 방법을 이용하여 부착한다.
(2) 아세톤 2 ～ 3 mL로 충분히 적신 종이 여과지(paper filter)를 가지고 있는 페트리 접시 안에 슬라이드를 놓고, 덮개를 덮은 후 2 ～ 4분간 녹이거나 투명화 시킨다. 투명화는 다이메틸폼아마이드(DMF) 혹은 아세톤 증기발생장치를 이용한 여과지 투명화 방법을 사용해도 된다.
7.1.1.2 플라스마 회화
(1) 투명화된 여과지를 에칭(etching) 처리하기 위하여 플라스마 회화기를 이용한다.
(2) 여과지의 적정 에칭(etching) 비율은 10% 이다.
7.1.1.3 탄소코팅
(1) 준비된 슬라이드를 회전-경사를 조절할 수 있는 코팅기에 설치한 후 진공상태로 조정하며, 탄소 막대 전극을 이용하여 탄소 코팅을 한다.
(2) 탄소 코팅은 단 시간동안 수차례에 걸쳐 실시하여, 분석에 적정한 두께로 코팅한다.
7.1.1.4 Jaffe 세정
(1) 스테인리스로 된 세정기를 폐트리 접시에 놓고, 렌즈 종이(1.0 cm × 0.5 cm)를 세정기 위에 여러 조각을 놓는다.
(2) 아세톤 또는 다이메틸폼아마이드의 표면이 망 밑면에 닿아 렌즈 티슈가 충분히 포화되도록 세정기에 아세톤 또는 다이메틸폼아마이드를 채운다.
(3) 투과전자현미경(TEM)용 그리드들을 핀셋 또는 수술용(#10)을 이용하여 렌즈티슈 위에 올린 후, 탄소코팅 된 여과지에서 한 변의 길이가 3 mm 이상 인 정사각형 모양으로 여과지를 분리하여 그리드 위에 올린다. 만약 탄소 코팅된 그리드를 사용하는 경우는 탄소 코팅된 부분이 아래로 가도록 올린다.
(4) Jaffe 세정기가 설치된 페트리 접시의 덮개 덥고, 수 시간 동안 방치한다.
그림 2. Jaffe 세정기의 예
7.1.2 전처리 시료 그리드의 품질 기준
정확한 그리드를 얻기 위해 충분히 낮은 배율로(300 ∼ 1,000배) 전자현미경의 투과전자현미경(TEM) 시험편 그리드를 검사한다. 다음과 같은 그리드인 경우에는 시험편에서 제외시킨다.
7.1.2.1 여과지 용해 과정에서 여과지가 제거되지 않은 경우 : 3개의 시험편 그리드 중 적어도 2개가 깨끗하지 않으면 추가로 세척하거나 새로운 시험편을 여과지로부터 준비
7.1.2.2 시료가 먼지 등으로 과적된 경우 : 그리드의 약 10 %이상 어두운 시료
7.1.2.3 그리드의 약 25 %에서 탄소코팅이 깨진 경우
7.1.2.4 그리드에 섬유가 과부화 된 경우 : 7,000 structures/mm2 이상이 경우 만약 위 내용 중 하나 혹은 그 이상이 있다면 시험편으로 분석할 수 없다.
7.2 분석방법
7.2.1 그리드 계수 기준
준비된 시료 3개 중 2개를 분석하고, 그 결과를 구조 밀도 계산 시 합산한다. 계수는 약 20,000 배율에서 계수하며, 이때 최소 4개의 그리드가 관측될 때까지 계수하는 경우를 제외하고는 100번째 석면 구조가 관찰되는 그리드에서 관측을 끝낸다. 그렇지 않으면, 특정 분석 감도가 이르는 그리드의 시야 개수 까지 계속 계수한다.
일반반인 조사 그리드 시야 수는 4 ∼ 20개이고, 분석 감도에 따라 그리드 수는 변경될 수 있다.
7.2.2 그리드 구조계수 기준
그리드 선을 교차하는 구조는 그림 3 에서 나타난 것처럼 그리드의 2면에서만 계수한다. 교체에 의해 모호한 부분은 명확한 부분과 동등한 것으로 기록한다. 섬유상 구조가 다른 2면을 교차하는 경우 계수하지 않는다.
1 : 주사 방향, 2 : 비계수시야, 3 : 계수 시야, 4 : 그리드 면 |
그림 3. 그리드 막대를 교차하는 구조 계수의 예
관찰 시야 외부로 연장된 섬유그리드 관찰 시, 이중 계수를 피하기 위해 관찰 외부 영상을 연장한다. 일반적으로, 계수 시야인 이사분면에서 시야외부로 연장된 섬유에 한하여 계수한다. 길이 측정 및 계수방법은 그림 4 에 제시하고 있다. 단, 관찰 외부 영상 내에서 끝이 없는 섬유를 계수하지 않는다.
1. 주사 방향 2. 계수 3. 투과전자현미경(TEM) 시야 4. 비 계수 5. 그리드 면 6. 비 계수 |
그림 4. 관찰 외부 영상을 확장하는 섬유계수의 예
구조의 계수는 그림 5 와 같이 그리드의 시야를 이동하면서 관찰한다.
그림 5. 투과전자현미경(TEM) 시험편 관찰의 과정
7.2.3 계수 기준(counting criteria)
7.2.3.1 섬유(fiber)
구조계수 기준에 따라 "F"로 표시하며, 섬유가 섬유상 집합체 또는 매트릭스와 분리되어 계수된 부분인 경우이며 형태는 "CF(cluster fiber)"나 "MF(matrix fiber)"로 기록한다.
7.2.3.2 다발(bundle)
구조계수 기준에 따라 "B"로 표시하며, 섬유가 섬유상 집합체 또는 매트릭스와 분리되어 계수된 부분인 경우이며 형태는 "CB(cluster bundle)"나 "MB(matrix bundle)"로 기록한다.
7.2.3.3 섬유상 집합체(cluster)
분산, 밀집 형태에 따라 "CD(cluster disperse)"와 "CC(cluster compact)"로 구분하여 표시하며, "CD"와 "CC" 뒤에 2개의 아라비아 숫자로 기호에 대한 평가를 나타낸다. 길이가 감소하는 순서로 5개 이하의 섬유 또는 다발은 "CF(cluster fiber)", "CB(cluster bundle)" 기호를 사용하여 분리하여 기록한다. 또한 주요 섬유 및 다발을 계수한 후, 섬유상 집합체가 잔존하고 있는 경우 이를 "CR(cluster residual)"로 표시한다.
잔류 섬유상 집합체에 다발화된 섬유들이 편재화된 그룹이 존재할 경우 하나의 섬유 집합체보다 많은 것으로 기록하고, 모든 섬유 집합체에 대하여 5개 이상은 기록하지 않는다. 첫 번째 자릿수는 1 ～ 9, +로 표시한다. 개수된 섬유수가 9개를 넘는 경우 +로 표시하고, 두 번째 자릿수는 계수된 섬유 중 5 μm보다 긴 섬유수를 나타내고, 추가적인 기록은 "비고"에서 별도로 표시할 수 있다.
7.2.3.4 매트릭스(matrix)
분산, 밀집 형태에 따라 "MD(matrix disperse)"와 "MC(matrix compact)"로 구분하여 표시하며, "MD"와 "MC" 2개의 아라비아 숫자로 기호에 대한 평가를 나타낸다, 길이가 감소하는 순서로 5개 이하의 섬유 또는 다발은 "MF(matrix fiber)", "MB(matrix bundle)" 기호를 사용하여 분리하여 기록한다. 주요 섬유 및 다발을 계수한 후, 섬유상 집합체가 잔존하고 있는 경우 이를 "CR(cluster residual)"로 표시하고, 잔류 섬유상 집합체의 다발화된 섬유들이 편재화된 그립이 존재할 경우 하나의 섬유 집합체보다 많은 것으로 기록하며, 모든 섬유 집합체에 대하여 5개 이상은 기록하지 않는다.
기호 뒤 2개의 숫자는 섬유 집합체와 같이 표시하고, 추가적인 기록은 "비고"에서 별도로 표시할 수 있다.
7.2.3.5 위상차현미경법 동등섬유
위상차현미경법 동등 섬유의 경우 계수기준에 해당되는 모든 섬유에 대하여 계수하며, 섬유가 그리드에 걸친 경우는 "0.5"개로 계수하며, 섬유의 길이와 폭을 기록하고, 중복계수는 하지 않는다.
7.2.4 계수 및 기록
계수 기록 시 모든 계수 가능한 섬유, 다발, 집합체, 매트릭스는 1개의 구조로 계수한다. 단 위상차현미경법 동등 섬유, 다발, 집합체 매트릭스에서 계수 가능한 섬유에 대한 계수만을 기록한다.
- 9개 보다 많은 섬유 포함(5 um보다 짧은 모든 섬유) - 1 밀집 섬유 집합체로 계수 - 기록 : 형태 MC+0, 섬유 0으로 기록 | |
- 5개의 섬유로 이루어진 1개의 섬유 집합체(분산형)으로 계수하며, 4개의 섬유 5 um이상 포함 - 기록 : 형태 CD54(5개 섬유는 모두 "CF")로 기록 | |
- 5 um보단 긴 2개의 섬유를 포함한 4개의 섬유와 2개의 집합 잔류물로 이루어진 섬유 집합체로 계수 - 2개의 섬유 집합체는 각각 9개의 섬유보다 많이 포함 - 기록 : CD+2(4개 섬유는 CF), 나머지 2개 집합체는 CR+0으로 기록 | |
- 3개 섬유로 이루어진 1개의 분산 섬유 집합체 - 2개 다발 중 1개는 5um보다 길고, 1개는 "CR" - 기록 : CD+1, 각 3개 섬유는 "CF"로 표시, 2개 다발은 "CB", 1개 섬유집합체 잔류물에 대하여 CR+0으로 기록 | |
- 모든 섬유가 5 um보다 짧음 - 1개의 밀집 매트릭스로 개수 - 기록 : MC+0 기록 | |
- 5 um보다 짧은 하나의 섬유로 이루어진 1분산 매트릭스로 계수 - 기록 : MD10(1개 섬유는 MF)로 기록 | |
- 모두 5 um보다 긴 5개의 섬유로 구성된 1개 분신 매트릭스 - 기록 : MD55( 5개 섬유 모두 MF)로 기록 | |
- 1개의 분산 매트릭스는 3개 섬유를 포함하고, 1개 섬유는 5 um보다 길고, 1개의 매트릭스 잔류물이 존재 - 기록 : MD61(1개 섬유는 MF), MR30으로 기록 |
표 1. 복합 석면 묶음 기록의 예
7.2.5 분석 대상에 따른 계수 그리드 수 산정
먼지 부하에 따라 개수 그리드 수를 조정하여 분석하거나, 구조(structure) 분석의 분석 감도에 따른 계수 그리드 수 산정 식을 이용할 수 있다.
(1) 낮은 부하(그리드 당 5개 섬유 미만) : 40개 그리드(grid opening)
(2) 중간 부하(그리드 당 5 ∼ 25개) 40개 그리드(grid opening) 또는 100개 섬유
(3) 높은 부하(그리드 당 25개 이상) : 최소 6개 그리드(grid opening) 또는 최소 100개 섬유
7.2.6 섬유 식별 과정
기기 한계에 관련된 여러 인자와 시료의 특성은 특별한 섬유에 대한 모든 규정된 섬유 식별 하지 않을 수 있다. 그래서 기록은 분석에 포함된 의심스런 석면섬유를 확인할 수 있다.
총 섬유상의 최소 10 % 이상에 대하여 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA)과 전자회절(ED)패턴을 확인하며, 이때 최소 3개 이상의 석면을 정성 분석해야 한다.
7.2.6.1 전자회절(ED)와 에너지 분산 엑스선 분석기(EDXA)를 이용한 분석
각 섬유에 대한 분석은 전자회절(ED)와 에너지 분산 엑스선 분석기(EDXA)를 이용한다. 백석면의 경우 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA)으로 인한 손상이 가능하므로 전자회절(ED) 수행 후 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA)을 실시하며, 각섬석류 석면의 경우에는 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA)와 전자회절(ED)은 순서에 상관없이 사용한다.
에너지 분산 엑스선 분석(EDXA)과 전자회절(ED)분석에 이용되는 표준시료는 NIST의 SRM 1866, 1867, 1867B, RM 8411, HSL(health & safety laboratory)의 HSL037, UICC 백석면(chrysotile), 청석면(crocidolite), 갈석면(amosite)를 표준시료로 할 수 있다.
7.2.6.2 전자회절(ED) 분석
석면 구조에 대한 개별 대상의 전자회절(ED)에 대한 시각적 확인(visual identification)이 필요하며, 투과전자현미경(TEM) 화면 중앙에 섬유상을 위치하도록 하며 ED 패턴을 획득하며, 이를 표준시료의 패턴과 비교하여 평가한다.
7.2.6.3 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA)
석면 구조에 대한 개별 대상의 에너지 분산 엑스선 분석(EDXA)은 스펙트럼 해석을 정성 및 정량적으로 실시할 수 있다. 검출 시간은 최소 100초 이상으로 하여 충분하여 스펙트럼을 확보하며, 표준시료의 스펙트럼과 비교하여 평가한다.
7.2.7 결과의 계산
실내공기질공정시험기준 ES 02303.1의 "실내 공기 중 석면 및 섬유상 먼지 농도 측정방법 - 위상차현미경법"을 이용하여 분석한 결과에서 다중이용시설 등의 실내공기질관리법의 시행규칙 별표 3의 기준을 초과하는 시료에 대하여 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 시료의 섬유상 먼지에 대한 석면 정성 분석 후, 아래의 식에 따라 공기 중 부유하는 섬유 중 석면 비율을 산정할 수 있으며, 이를 위상차현미경법 결과에 적용하여 공기 중 석면 농도(f/cc)를 계산할 수 있다.
(식 3)
여기서, C : 공기 중 석면 농도(f/cc)
CPCM : 위상차현미경 분석에 의한 공기 중 석면 농도(f/cc)
fs : 시료 중 석면으로 확인된 섬유의 개수
fb : 현장 바탕시료 중 석면으로 확인된 섬유의 개수
Fs : 시료 중 석면과 비석면을 포함하는 모든 섬유의 개수
Fb : 현장 바탕시료 중 석면과 비석면을 포함하는 모든 섬유의 개수
8.0 결과보고
결과보고서에는 적어도 다음과 같은 것을 포함하여야 한다.
(1) 시료번호
(2) 시료 채취의 날짜와 시간, 그 외 시료채취와 관련된 모든 자료
(3) 분석날짜, 분석자명
(4) 구조 계수 자료(그리드 구멍수, 구조 수, 구조형태, μm 단위의 구조 길이와 넓이)
(5) 석면 섬유의 공기 중 농도값은 소수점 둘째짜리까지 표기하며, 농도가 0.01 개/cc 보다 작은 경우 '0.01 개/cc 미만'로 표시한다.
(6) 5 μm 보다 긴 묶음과 석면섬유에 대한 4)번 항목
(7) 위상차현미경법 동등 석면섬유와 묶음에 대한 4)번 항목
9.0 참고자료
9.1 USEPA, AHERA Federal Register 40CFR Part 763, "Interim Transmission Electron Microscopy Analytical Methods - Mandatory and Non Mandatory - And Mandatory section To Determine Completion of Response Actions", Office of Prevention, Pesticides and Toxic Substances, MC 7101M, 1200 Pennsylvania Avenue, N.W Washington, DC 20460(2003)
9.2 ISO 10312, "Ambient air - Determination of asbestos fibres - Direct transfer transmission electron microscopy method", Case postale 56CH-1211 Geneva 20, Switzerland,(1995)
9.3 NIOSH Manual of Analytical Methods 7402, "Asbestos by TEM", National Institute for Occupational Safety and Health, Education and Information Division, Cincinnati, Ohio 45226,(1994)
10.0 부록
10.1 TEM 석면 구조 계수양식
<구조 계수의 양식>
준비날짜 | 작성자 | 분석수준(C) |
분석날짜 | 작성자 | 분석수준(A) |
컴퓨터 입력날짜 | 작성자 |
|
기록번호 | 공기부피 | L |
시료번호 | 시료여과기 면적 | mm2 |
파일이름 | 배율 |
|
시료설명 | 그리드 구멍의 크기 | ㎛ |
그리드 | 계수 그리드 | 구조의 수 |
| 분류 | 구조의 형태 | 길이 mm | 넓이 mm | 비고 |
|
| 초기 | 전체 (누적) |
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|
|
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10.2 투과전자현미경을 이용한 실내공기 중 석면 구조 농도 측정 방법
10.2.1 개요
10.2.1.1 목적
이 부록은 투과전자현미경을 이용하여 실내공기 중 석면구조농도(structures/cc)를 측정하기 위한 시험방법을 규정하고자 한다.
10.2.1.2 적용범위
(1) 이 측정방법에서 사용하는 시료의 형태로는 폴리카보네이트 혹은 셀룰로오스 에스터 여과지가 적합하고, 다중이용시설의 실내외 공기 중 석면을 결정하는데 사용한다.
(2) 이 측정방법의 측정범위는 50 ～ 7,000 structures/mm2 이다. 이들 값으로 표현되는 대기 농도는 채취된 대기의 부피 함수이이며, 검출할 수 있는 석면 섬유의 하한은 없다. 보고된 결과 값에서 구체화 할 수 있는 가장 짧은 길이는 0.5 μm로 정의한다.
10.2.1.3 간섭물질
1.3 간섭물질과 동일하다.
10.2.2 용어정의
2.0 용어정의와 동일하다.
10.2.3 분석기기 및 기구
3.0 분석기기 및 기구와 동일하며, 아래와 같은 분석기기 및 기구가 추가로 필요하다.
10.2.3.1 여과지
0.45 ～ 1.2 μm 공극, 25 mm 직경의 셀룰로오스 에스터(MCE, mixed cellulose ester) 혹은 폴리카보네이트(PC, polycarbonate) 재질의 여과지. 일반적으로 0.45 μm 공극의 여과지를 사용한다.
10.2.3.2 펌프
휴대용 배터리로 작동되는 펌프의 경우 연속적으로 선택된 시료채취시간 이상 작동할 수 있도록 충분한 배터리 용량을 가져야 한다. 펌프의 유량은 선택된 시료채취유량 이상 작동 할 수 있어야 하며, 유량의 진동이 없어야 한다. 펌프와 여과지홀더를 연결할 수 있어야하며, 연결관은 내압축성과 내누 수성이 있어야 한다. 여과기 통과하는 겉보기 속도는 40 ～ 250 mm/s하며, 샘플링 기간 동안 ±10 % 이내의 부피 흐름 속도(volume flow rate)를 유지해야 한다.
10.2.3.3 스탠드(stand)
스탠드는 샘플링을 위해 원하는 높이에 여과기 상자를 지지하는 데 사용하며 펌프의 진동을 차단하여야 한다.
10.2.4 시약 및 표준용액
4.0 시약 및 표준용액과 동일하다.
10.2.5 시료채취 및 관리
10.2.5.1 시료채취량 및 측정시간
공기 중 석면 및 섬유상 먼지를 채취하기 위한 최소 공기 채취량은 1,200 L 이다. 시료채취 유량은 5 ～ 10 L/min으로 한다. 단, 미세먼지(PM10)의 농도가 100 ug/m3 이상의 고농도 환경에서는 많은 양의 공기를 채취하였을 때 현미경을 이용한 석면 및 섬유상 먼지의 분석이 어려울 수 있으므로 공기 채취량 선정에 주의하여야 한다.
10.2.5.2 시료의 채취
공기 중 석면 및 섬유상 먼지는 바닥으로부터 1.2 ～ 1.5m 높이에서 약 45도 각도로 아래로 향하도록 여과지홀더를 설치하고 여과지홀더의 입구를 완전히 개방하여 채취한다. 이용가능한 모든 정보를 동원하여 시료채취 지점 부근, 오염원의 형태 및 위치 등에 대해 기록한다.
시료채취조작은 다음과 같이 한다.
(1) 시료채취용 펌프와 여과지홀더를 공기가 새지 않도록 연결한다.
(2) 펌프의 전원을 켜고 채취시작시간을 기록한다.
(3) 채취종료지간을 기록하고 채취공기량을 구한다.
10.2.5.3 채취시료의 관리
시료채취가 종료되면 여과지홀더의 뚜껑을 닫아 입구를 막고 탄성이 있는 테이프(혹은 필름)를 이용하여 뚜껑둘레를 감는다. 채취한 시료는 시료가 채취된 여과지면이 위로 향하도록 하고 진동을 최소화하여 실험실로 운반한다.
10.2.5.4 현장바탕시료(field blank) 측정
현장바탕시료의 수는 분석될 공기 중 시료의 10 %(최소한 2개로 함)에 해당하도록 한다. 현장바탕시료는 현장에서 여과지홀더의 입구를 열었다가 닫은 후 다른 시료와 함께 보관, 운반과정을 거쳐 실험실에서 다른 시료의 전처리 과정과 동일한 과정으로 분석한다.
10.2.6 정도보증/정도관리(QA/QC)
10.2.6.1 투과전자현미경(TEM)
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)와 동일하다.
10.2.6.2 그리드 평가
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)와 동일하다.
10.2.6.3 시료채취용 펌프의 보정
실내공기질공정시험기준 ES 02303.1의 6.4 시료채취용 펌프의 보정과 동일하다.
10.2.7 분석절차
10.2.7.1 전처리
10.2.7.1.1 시료 준비
(1) 셀룰로오스 에스터(MCE) 여과지로부터 투과전자현미경(TEM) 시료 제작
7.1 전처리와 동일하다.
(2) 폴리카보네이트(PC) 여과지 투과전자현미경(TEM) 시료 제작
시료 채취 시 폴리카보네이트 여과지를 사용하였다면, 시료 전처리 시 플라스마 회화기를 이용한 회화처리가 생략된다.
가. 탄소코팅을 위한 여과지 선택
1) 세척한 핀셋을 사용해 여과지 카세트로부터 여과지를 꺼내어 세정된 슬라이드(75 mm × 50 mm 또는 25 mm) 글라스 위에 놓는다.
2) 여과지를 부착하기 위하여 두 개 양 테이프를 슬라이드 위에 길이에 따라 부착한다.
3) 여과지는 수술용 칼(#10)을 이용하여 3 mm 이상의 크기로 잘라내며, 분리된 여과지 조각들을 슬라이드 위의 접착 테이프 사이를 연결하면서 가운데 위치하도록 하며, 슬라이드 위에 유성펜 등을 이용하여 식별표시를 한다.
4) 탄소 코팅 대상 여과지를 제외한 여과지는 30일간 보관한다.
나. 여과지의 탄소코팅
1) 준비된 슬라이드를 회전-경사를 조절할 수 있는 코팅기에 설치한 후 진공상태로 조정하며, 탄소 막대 전극을 이용하여 탄소 코팅을 한다.
2) 탄소 코팅은 단 시간동안 수차례에 걸쳐 실시하여, 분석에 적정한 두께로 코팅한다.
다. Jaffe 세정
1) 스테인리스로 된 세정기를 폐트리 접시에 놓고, 렌즈 종이(1.0 cm × 0.5 cm)를 세정기 위에 여러 조각을 놓는다.
2) 아세톤 또는 다이메틸폼아마이드의 표면이 망 밑면에 닿아 렌즈 티슈가 충분히 포화되도록 세정기에 아세톤 또는 다이메틸폼아마이드를 채운다.
3) 투과전자현미경(TEM)용 그리드들을 핀셋 또는 수술용(#10)을 이용하여 렌즈 티슈 위에 올린 후, 탄소 코팅된 여과지에서 한 변의 길이가 3 mm 이상 인 정사각형 모양으로 여과지를 분리하여 그리드 위에 올린다. 만약 탄소 코팅된 그리드를 사용하는 경우는 탄소 코팅된 부분이 아래로 가도록 올린다.
4) Jaffe 세정기가 설치된 페트리 접시의 덮개 덥고, 수 시간 동안 방치한다.
10.2.7.1.2 전처리 시료 그리드의 품질 기준
7.1.2 전처리 시료 그리드의 품질 기준과 동일하다.
10.2.7.2 분석방법
10.2.7.2.1 그리드 계수 기준
7.2.1 그리드 계수 기준과 동일하다.
10.2.7.2.2 구조 계수 기준(structure counting criteria)
각 섬유상 구조는 일차 구조로 분리하며, 섬유, 묶음, 다발, 매트릭스로 구분한다.
(1) 섬유(fiber)
평행 또는 단계로 된 면이 있고, 길이 대 지름 비(aspect ratio)가 5 : 1이나, 그 보다 큰 길이 대 지름 비(aspect ratio)를 갖고 있는 최소 0.5 μm 길이의 입자를 섬유라 함.
단계로 된 면을 가진 섬유는 최대와 최소 폭의 평균과 동일한 폭으로 배열하고, 평균은 길이 대 지름 비(aspect ratio) 측정에서 폭으로 사용
(2) 다발(bundle)
평행한 섬유의 구성 그룹은 평균 묶음폭과 똑같은 폭을 갖고, 구조의 최대 길이(5 : 1 이상)와 동일한 길이를 갖는 묶음
(3) 섬유 집합체(cluster)
다발의 관계없이 섬유가 2개 이상의 무질서 방위로 교차된 것을 섬유 집합체로 정의하고 두 가지 형태가 있음
1) 분산형(D, disperse cluster) : 각 섬유나 다발에서 적어도 하나가 분리 및 연결되고, 분리된 섬유의 크기를 측정할 수 있는 경우
2) 밀집형(C, compact cluster) : 복잡하고 빈틈없이 연결된 상태로서 각 섬유 또는 다불의 한쪽 또는 양쪽의 끝을 볼 수 없고, 정량할 수 없음
(4) 매트릭스(matrix)
하나 이상의 섬유 또는 다발이 단일 입자 또는 비섬유상 입자의 그룹에 부착 또는 가릴 수 있는 구조
1) 분산형(D, disperse cluster) : 각 섬유나 다발 중 일부가 겹쳐진 입자 또는 단일입자에 연결된 구조는 형태로서, 최소 1개 이상의 섬유 및 다발을 확인할 수 있고 크기도 측정할 수 있는 상태
2) 밀집형(C, compact cluster) : 입자나 입자의 그룹에 연결되어 이루어진 구조는 각 섬유와 묶음의 크기가 분명하기 보이지 않는다. 각 섬유와 묶음의 크기를 확실하게 정량하지 못한다.
표 2. 기본 형태학적 구조 모양
섬유(fiber) | 다발(bundle) |
섬유상 집합체(cluster) D형(disperse) | 섬유상 집합체(cluster) C형(compact) |
매트릭스(matrix) D형(disperse) | 매트릭스(matrix) C형(compact) |
(5) 위상차현미경법 동등 구조
길이 대 지름 비(aspect ratio) 3：1 이상이고, 길이는 5 μm보다 긴 모든 섬유, 다발, 섬유 집합체, 매트릭스이고, 지름 0.25 ～ 3.0 μm를 갖는다.
(6) 위상차현미경법 동등 섬유
길이 대 지름 비(aspect ratio) 3 : 1 이상이고, 길이는 5 μm보다 긴, 평행하고 층진 면으로 된 입자로서, 지름 0.25 ～ 3.0 μm를 갖는다.
10.2.7.2.3 그리드 구조계수 기준
7.2.2 그리드 구조계수 기준과 동일하다.
10.2.7.2.4 계수 기준(counting criteria)
7.2.3 계수 기준과 동일하다
10.2.7.2.5 계수 및 기록
7.2.4 계수 및 기록과 동일하다
10.2.7.2.6 분석 대상에 따른 계수 그리드 수 산정
필요한 분석 감도를 얻기 위해서 구조 계산을 시작하기 전에 조사 시료의 면적을 계산한다. 아래 식을 사용하여 조사할 그리드망의 최대 수를 계산하며, 기준은 그리드 면적 0.0057과 분석 감도는 5 structures/cc를 기준으로 한다. 단 필요시 그리드 면적 및 분석 감도는 필요에 따라 변경할 수 있다.
(식 4)
여기서, k : 조사할 그리드(grid opening)의 개수.
Af : 포집 여과지의 면적(㎜2)
Ag : 투과전자현미경(TEM) 시료 그리드(grid opening)의 면적(㎜2)
V : 포집 공기 부피(L)
S : 요구되는 분석 감도(structures/cc)
10.2.7.2.7 섬유 식별 과정
7.2.6 섬유 식별 과정과 동일하다.
10.2.7.2.8 결과의 계산
공기 1 cc당 구조(structure)의 수로 표현되는 평균 구조 농도 C는 아래 식을 이용하여 계산한다.
(식 5)
여기서, C : 공기 중 석면 구조 농도(structures/cc)
Ae : 포집 여과지 유효 면적
Sa : 석면 구조 수
Gn : 계수 그리드(grid opening) 수
Ga : 그리드 면적
V : 시료 채취 유량(cc)
10.2.8 결과보고
결과보고서에는 적어도 다음과 같은 것을 포함하여야 한다.
(1) 시료번호
(2) 시료 채취의 날짜와 시간, 그 외 시료채취와 관련된 모든 자료
(3) 분석날짜, 분석자명
(4) 구조 계수 자료(그리드 구멍수, 구조 수, 구조형태, μm 단위의 구조 길이와 넓이)
(5) 석면의 구조 농도(structures/cc)
(6) 분석감도(structures/cc)
(7) 5 μm 보다 긴 묶음과 석면섬유에 대한 4)번 항목
(8) 위상차현미경법 동등 석면섬유와 묶음에 대한 4)번 항목
실내공기질공정시험기준 | ES 02601.1 |
실내 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 측정방법-2,4 DNPH 카트리지와 액체크로마토그래프법 | 2010 |
(determination of formaldehyde in indoor and emitted from building materials by 2,4-DNPH cartridge and high performance liquid chromatograph) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 농도 측정방법을 규정한다.
1.1.2 폼알데하이드를 2,4 DNPH로 코팅된 카트리지를 이용하여 공기로부터 채취하고 자외선 흡수법에 의한 고성능 액체 크로마토그래프에 의해 분석하여 실내 공기 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드의 농도를 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드의 농도를 측정하는 주시험방법으로 사용된다.
1.2.2 실내 및 건축자재 중 μg/m3 에서 mg/m3 의 농도 범위에 있는 폼알데하이드의 측정에 적용할 수 있다.
1.3 간섭물질
오존은 카트리지 내에서 DNPH 및 그 유도체와 반응하여 농도를 감소시키는 방해물질로 작용한다. 시료에 오존이 존재하면 폼알데하이드 유도체의 머무름 시간보다 더 짧은 머무름 시간을 가진 새로운 화합물의 출현으로 분석에 방해가 된다. 따라서 오존에 의한 간섭작용을 최소화하기 위해서는 DNPH 카트리지의 앞부분에 오존 스크러버(ozone scrubber)를 직렬로 연결하여 사용한다.
2.0 용어정의
2.1 폼알데하이드(formaldehyde)
이 시험기준에서는 실내 및 건축자재에서 방출된 폼알데하이드로 정의
2.2 고성능 액체 크로마토그래프(HPLC)
컬럼에 충전물질을 사용하고 펌프로 가압한 용리액이 컬럼으로 흐르게 되어 있는 장치를 사용하는 액체 크로마토그래프
2.3 DNPH(2,4-dinitrophenylhydrazine) 카트리지
2,4-다이나이트로페닐하이드라진(DNPH, 2,4-dinitrophenylhydrazine)으로 코팅된 실리카겔로 채워지거나 상용화된 제품
2.4 오존 스크러버
고순도의 요오드칼륨(KI)으로 충진되어 DNPH와 반응하는 오존을 제거해 준다.
2.5 방법검출한계(MDL, method detection limit)
예상되는 검출한계 부근의 농도를 7번 반복 측정 분석 후 이 농도값의 표준편차에 3.14를 곱한 값
2.6 머무름 시간(RT, retention Time)
크로마토그램에서 각 성분의 피크에 해당되는 시간을 머무름 시간
2.7 재현성(reproducibility)
다른 조건(다른 조작자, 다른 장치, 다른 실험실 및 또는 다른 시간)하에서 같은 시험 방법을 적용하여 얻은 같은 시험 재료의 2 회 이상 시험 결과
3.0 분석기기 및 기구
3.1 분석기기의 구성
이동상의 저장 용기를 가지고 있는 것, 고압 펌프 분사 밸브[25 μL 또는 편리한 루프(loop) 용량을 지닌 자동 시료채취기], C18 역상(RP) 컬럼(예를 들면 250 mm × 4.6 mm 안지름에 5 μm 입자 크기), 360 nm의 UV 검출기나 360 nm에서 작동되는 다이오드 배열 검출기 그리고 데이터 처리 시스템 또는 스트립형 차트 기록기(strip chart recorder)로 구성되어져 있다. DNPH-폼알데하이드 유도체는 360 nm에서 사용되는 UV 흡수 검출기가 장착된(isocratic) 동일 역상의 고성능 액체 크로마토그래프(HPLC)를 사용해서 측정할 수 있다. 시료 내에 폼알데하이드는 표준 시료에 의해 그 머무름 시간과 피크 높이 또는 피크 면적을 비교하여 분석하고 정량화 한다.
3.2 분석기구
3.2.1 시료채취 카트리지
4.2에 명시된 DNPH로 코팅된 실리카겔로 채워지거나 상용화된 제품을 사용한다.
표 1. DNPH 카트리지의 조건 예
조건 | 내용 |
입자크기 | 150 ～ 100 μm(60/100 mesh to 18/35 mesh) |
DNPH 부하량 | 0.3 ～ 0.9 %, 29 %(1 ～ 3 mg/cartridge) |
베드(bed) 무게 | 약 350 mg |
용량 | 전체 카보닐 화합물의 약 75 μg |
바탕농도 | 0.1 μg 이하 |
3.2.2 공기 시료채취 펌프
유량 0.1 L/min ～ 1.5 L/min 범위에서 일정하고 정확한 유량으로 시료채취가 가능하여야 하며 휴대할 수 있어야 한다.
3.2.3 유량 제어 장치
질량 유량계와 질량 유량 제어기 또는 시료채취 카트리지를 통과하는 0.50 L/min에서 1.20 L/min의 공기 유량을 측정하고 제어할 수 있는 장치이다.
3.2.4 유량 보정 장치
비누막유량계(soap-bubble meter), 습식유량계(wet test meter), 건식유량계(dry test meter) 등이 있다.
3.2.5 카트리지 용기
도포된 카트리지를 운반할 폴리프로필렌 나사 캡이 있는 붕규산염(borosilicate) 유리 배양 튜브와 그 밖의 빛을 차단할 수 있는 적당한 용기이다.
3.2.6 폴리에틸렌 장갑
실리카겔 카트리지를 취급하기 위한 폴리에틸렌 장갑이다.
3.2.7 운반용기
마찰뚜껑(friction-top)의 금속통 또는 그 밖의 적당한 용기, 폴리에틸렌으로 된 충격방지용 충전이나 다른 적당한 용기, 카트리지 용기를 유지시키는 통을 사용한다. 가능하다면 시료채취 후에 DNPH 카트리지를 보관하기 위한 상용화된 전처리 코팅된 DNPH 카트리지를 담고 있는 열차단 호일로 된 플라스틱 통을 사용하는 것이 좋다.
3.2.8 코팅 카트리지 지지대
4 곳의 지지대가 알루미늄판으로 구성된 주사기 받침대가 알루미늄판으로 구성된 주사기 받침대, 10 mL 주사기의 지름보다 약간 큰 구경의 원형구멍, 판의 중앙으로부터 대칭되게 뚫은 45 개의 카트리지를 세척하고, 코팅 처리나 용리 등의 초기화 처리가 가능하도록 한 것이다.
3.2.9 카트지리 건조용 다기관
가스 연결관과 복수의 표준 주사기 연결 장치와 같은 지지대이다.
단, 3.2.8과 3.2.9에서 설명한 기기는 사용자가 DNPH로 코팅된 카트리지를 직접 만들 경우에만 필요로 한다.
3.2.10 HPLC 분사 주입기
적어도 4 배의 루프 유량을 지닌 것이어야 한다.
3.2.11 주입기
10 mL 용량, DNPH-도포된 카트리지 준비에 사용된다.
3.2.12 주입기 피팅용 플러그
카트리지 시료채취 시스템에 연결하기 위해서, 그리고 준비된 카트리지의 캡을 위한 것이다.
3.2.13 피펫
0 mL에서 10 mL 범위의 반복 작업이 가능한 것이다.
4.0 시약 및 표준용액
4.1 시약
4.1.1 2,4-다이나이트로페닐하이드라진(2,4-dinitrophenylhydrazine)
사용 전 UV급의 아세토나이트릴로 적어도 2 회 재결정된 것이어야 한다.
4.1.2 아세토나이트릴(acetonitrile)
UV급으로 사용 전 각각의 용매를 검사해야 한다.
4.1.3 과염소산(percholoric acid)
60 % 질량 성분으로 p=1.51 kg/L 이다.
4.1.4 염 산(hydrochloric acid)
36.5 %에서 38 % 질량 성분으로 p=1.19 kg/L 이다.
4.1.5 폼알데하이드(formaldehyde)
37 % 질량성분의 용액이다.
4.1.6 알데히드와 케톤(aldehydes and ketones)
고순도, DNPH 유도체 표준물질의 조제에 사용한다.
4.1.7 에탄올 또는 메탄올(ethanol or methanol)
HPLC급 이여야 한다.
4.1.8 나이트로젠(nitrogen)
고순도의 최상의 원료여야 한다.
4.1.9 활성탄(charcoal)
과립상태의 최상의 원료여야 한다.
4.1.10 헬륨(helium)
고순도의 최상 원료여야 한다.
4.2 카트리지 준비
4.2.1 2,4-다이나이트로페닐하이드라진의 정제
DNPH는 UV처리 아세토나이트릴로 다단계 재결정화함으로써 정제되어야 한다. 재결정화는 40 °C에서 60 °C에서 최대 결정을 위한 용매의 느린 증발에 의해 가능하다. DNPH 내의 카르보닐 화합물의 오염 정도는 HPLC에 의해 사용하기 전에 측정되어야 하고 카트리지마다 또는 각각의 화합물마다 0.15 μg보다 낮아야 한다.
아세토나이트릴 200 mL에 DNPH를 비등점이상으로 대략 1시간 정도 끓여 DNPH 과포화 용액을 만든다. 1 시간 후 열판 위에 있는 커버드 비커에 상층액을 옮긴 후 점차적으로 60 °C에서 40 °C로 냉각시킨다. 용매의 부피율이 95 %로 될 때까지 40 °C에서 용해를 유지한다. 용액을 따라 버리고 아세토나이트릴 용량의 3배로 남아있는 결정체를 2 회 세척한다. 결정체를 다른 깨끗한 비커에 옮기고 아세토나이트릴 200 mL를 첨가하여 가열하고 재차 용액이 증발하여 체적 대비 95 %가 될 때까지 40 °C에서 60 °C 상태에서 천천히 결정체가 커지도록 둔다. 앞서 설명된 것처럼 씻는 과정을 반복한다. 2회째 세척과정에서 정제된 것을 취하여 아세토나이트릴로 10 배로 희석하여 100 mL DNPH 용액마다 1 mL의 과염소산(3.8 mol/L)에 의해 산성화 시킨다. "7.0 분석절차"에 따라 HPLC로 분석한다. 이 과정은 배기용 후드와 폭발 보호물 뒤에서 처리한다. 단, 산은 DNPH의 카르보닐 화합물 반응의 촉매로 필요하다. 염산, 황산, 인산, 과염소산 같은 가장 강력한 무기질산은 만족스러운 결과를 나타낸다. 보기 드문 경우이지만 염산과 황산은 문제를 일으킬 수도 있다.
조건에 맞는 불순물의 정도는 재결정화된 DNPH 시약에 대하여 폼알데하이드 농도 0.025 μg/mL 이하 또는 질량 대비 DNPH 0.02 %이다. 불순물의 정도가 시료채취 적용에 적합하지 않다면 재결정화를 반복한다. 모든 유리 시약병에 제련된 결정을 옮기고 아세토나이트릴 200 mL를 첨가하여 마개를 막고 가만히 흔들며 하룻밤 유지한다. "7.0 분석절차"에서 기술한 대로 HPLC로써 상층액을 분석한다. 불순물의 정도가 만족치 못하다면 용액을 피펫으로 버린다. 그 후에 결정을 정제할 아세토나이트릴 25 mL를 추가한다. HPLC 분석에 의해 확인된 상층액에 만족할 만한 낮은 불순물 정도에 이르기까지 아세토나이트릴 20 mL를 넣어서 세척을 반복한다.
불순물의 정도가 적당하다면, 다른 아세토나이트릴 25 mL를 첨가하여 마개를 막고 시약병을 흔든 후 따로 비치해 둔다. 정재된 결정 위의 포화 용액이 DNPH시약이다. 매일 포화 용액을 최소한으로 유지하는 것이 정제된 시약의 낭비를 최소화할 것이고, 더욱 확실한 고순도를 요구하는 상황에서 불순정도를 감소시키기 위한 결정체의 재정제를 필요로 하게 된다. 분석에 사용되는 포화 DNPH 시약은 깨끗한 피펫을 사용하여 옮겨야 한다. 시약병에서 보관용 용액을 붓지 않는다.
4.2.2 DNPH-폼알데하이드 유도체의 준비
포화 용액을 얻기 위해 재결정화된 DNPH에 염산(2 mol/L)을 첨가한다. 이 용액에 폼알데하이드를 추가하여 DNPH의 과잉상태를 만들고 DNPH-폼알데하이드 침전물은 걸러 낸다. 염산(2 mol/L)과 물로 씻어 내고 공기 중에서 건조시킨다.
DNPH-폼알데하이드 유도체의 순도를 용융 온도(165 °C에서 166 °C)나 HPLC분석에 의해 점검한다. 불순도가 맞지 않으면 에탄올에서 유도체를 재결정화한다. 순도체크를 반복하고 순도(99 %)를 만족시킬 때까지 필요에 의해 재결정화를 반복한다.
DNPH-폼알데하이드 유도체는 4 °C에서 냉장 보관하고, 빛으로부터 보호해야하며, 적어도 6개월에 1번씩은 안정화해야 한다. 질소나 아르곤에서는 유도체가 더 오래 저장된다.
표준물질로 적당한 폼알데하이드 DNPH 유도체는 상품화되어 있으며, 순결정체나 아세토나이트릴 용액의 혼합물 형태로 되어 있다.
4.2.3 DNPH-코팅된 실리카겔 카트리지의 준비
이 절차는 대기 중에서 매우 낮은 알데하이드의 바탕 농도에서 시행되어야 한다. 유리 용기나 플라스틱 용기는 이온이 제거된 물이나 알데하이드가 없는 아세토나이트릴로 깨끗하게 세정되어야 한다. 실험실 공기와 시약의 접촉은 최소화되어야 하며, 카트리지를 취급할 때 폴리에틸렌 장갑을 사용하여야 한다.
4.2.3 DNPH 코팅 용액
피펫으로 1000 mL 부피 플라스크 속에 포화 상태의 DNPH 용액 30 mL를 넣는다. 그리고 500 mL 아세토나이트릴을 추가하고, 농축 염산(HCl) 1.0 mL로 산성화 한다. 산성화 시킨 용액을 DNPH-코팅된 실리카겔 카트리지를 통하여 완전히 여과시키고 실험실 공기에 의하여 오염되는 것을 최소화 한다. 용액을 흔들어 섞고 나서 아세토나이트릴로 용량을 맞춘다. 플라스크 마개를 막고 용액이 균일화 될 때까지 여러 번 섞어준다. 0 mL에서 10 mL 내의 용량을 갖는 디스펜서 장치의 시약병에 산화 용액을 옮겨 담는다.
폐기하기 위해 디스펜서를 준비하고 10 mL에서 20 mL로 서서히 투여한다. 시료 유리통에 등분해서 투여하고, "7.0 분석절차"에 의해 HPLC로써 산화 용액의 불순 정도를 체크한다. 불순 정도는 폼알데하이드 농도 0.025 μg/mL 이하여야 한다.
4.2.4 실리카겔 카트리지의 코팅
카트리지 패키지를 열고 10 mL의 주입기의 짧은 끝부분을 연결하고 주입기 지지대에 설치한다. 피펫을 반복적으로 사용하면서 아세토나이트릴 10 mL를 각 주입기에 넣어 중력에 의해 배출되는 용액은 그대로 놓아 둔다. 주입기와 실리카 카트리지 사이에 발생한 공기방울은 주입기의 아세토나이트릴로 교체하여 제거한다.
카트리지에 7 mL의 시약을 넣기 위해 산화 DNPH가 코팅된 용액을 채우며 반복된 디스펜서를 준비한다. 카트리지 밖으로 유출이 정지할 때까지 중력에 의해 시약이 배출되는 것은 그냥 둔다. 깨끗한 휴지로 각 카트리지 겉의 흐른 용액을 닦아 낸다.
건조한 다기관(manifold)을 조립한다. 이것은 각 배출구에 미리 준비된 DNPH코팅된 카드리지를 채운다.(예를 들면 스크러버 또는 보호용 카트리지, 이 보호용 카트리지는 니트로젠 가스 공급시 나타나는 폼알데하이드의 흔적을 지우는 데 사용된다. 이것은 아래의 지침에 따라 몇 개의 새 카트리지를 건조하고 안정적인 순도를 보장할 수 있는 몇 개의 연구용으로 준비할 수 있다).
스크러버 카트리지의 긴 쪽에 카트리지 연결관을 끼운다(바깥지름이 6.4 mm에서 25 mm로 양쪽 단이 벌어진 TFE-플루오로카본 튜브로 안지름이 바깥지름보다 약간 작은 카트리지).
주입기로부터 카트리지를 제거하고 이미 스크러버 카트리지가 부착된 카트리지 접속부의 열린 끝부분에 카트리지의 짧은 끝부분을 연결한다.
대략 300 mL/min에서 400 mL/min으로 각 카트리지를 통해 질소를 통과시킨다. 외부 표면과 카트리지의 끝부분의 바깥쪽을 파스퇴르 피펫을 사용해서 아세토나이트릴로 세척한다. 15 분 후에 질소 흐름을 멈추게 하고 카트리지 외부를 닦고 건조된 카트리지를 빼낸다. 표준 폴리프로필렌 뚜껑으로 양쪽을 막고 폴리프로필렌 나사 마개로 막은 봉규산염 유리 배양 튜브 내에 카트리지를 놓는다.
각각의 유리로 만든 카트리지 용기에 시리얼 번호와 로트 번호를 부착하고 준비된 것을 사용할 때까지 냉장 보관한다. 이러한 시료 카트리지는 빛이 없는 4 °C의 보관 장소에서 적어도 6 개월 정도는 안정성을 유지한다.
4.3 DNPH-폼알데하이드 유도체 표준용액
아세토나이트릴에 정확한 중량으로 용해함으로써 DNPH-폼알데하이드 유도체의 표준용액을 준비한다. 표준용액을 혼합하여 작업의 보정을 준비한다. 표준 물질 혼합용액에서 DNPH-폼알데하이드 유도체의 농도는 실제 시료에서 기대되는 농도의 범위에서 나타내도록 조정되어야 한다. 대략적으로 100 mg/L의 각각의 표준용액은 100 mL의 아세토나이트릴에 10 mg의 고체 유도체를 용해시켜 준비한다. 각각의 표준 용액은 주요 농도를 재는 0.5 μg/mL 에서 20 μg/mL의 고체 유도체 농도를 포함하는 표준 눈금을 준비하는 데 사용된다.
아세토나이트릴을 용매로하여 액체 형태로 상용화되어 있는 DNPH-폼알데하이드 유도체 표준물질을 아세토나이트릴을 이용하여 시험하고자 하는 농도로 희석하여 사용하여도 된다.
모든 표준물질 용액은 냉장 보관하고 빛으로부터 보호하는 차광 용기에 보관하며, 사용 전에 실내온도와 같은 온도를 유지한다. 4 주 후에는 교체한다.
5.0 시료채취 및 관리
5.1 시료 채취
시료채취 전 냉장보관했던 카트리지는 용기에서 꺼내어 실온이 될 때까지 따뜻하게 둔다. 카트리지가 실온이 되면 폴리글러브를 낀 손으로 카트리지의 마개를 제거하고 시료채취장치에 그림 2와 같이 카트리지를 연결한다. 유리튜브(glass-tube)로 제작된 카트리지의 경우에는 카트리지의 양 끝을 깬 후 시료채취장치에 연결한다. 시료채취는 0.5 L/min에서 1.2 L/min의 유속으로 30 분간 연속 2 회 채취한다. 단, 채취 시간은 현장여건 및 장치의 특성에 따라 조정이 가능하다. 시료채취 시 알루미늄 호일 등을 이용하여 DNPH 카트리지가 빛에 노출되는 것을 차단한다.
그림 2. DNPH 카트리지와 오존 스크러버를 이용한 시료채취장치
5.2 시료의 보관 및 이동
시료 채취가 종료된 직후에 폴리글러브를 낀 손으로 시료채취 장치에서 카트리지를 제거하고, 카트리지 자체의 플러그를 사용하여 마개를 막고 카트리지를 처음의 라벨이 붙은 용기에 넣는다. 카트리지를 넣은 용기는 테이프로 밀봉하고 과립형 활성탄이 채워진 통 속이나 패딩 처리된 용기에 다시 한번 넣어 보관한다. 채취된 시료 카트리지는 분석 시까지 냉장 보관한다. 냉장보관에서 분석까지의 기간은 30 일을 넘어서는 안 된다. 시료의 분석을 위해 실험실로 옮기는 동안에 냉장되지 않는 기간의 지속기간은 2 일 미만으로 유지되어야 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
일반적인 QA/QC는 측정법에 따른 분석기기 설치 조건, 시료채취 과정, 분석과 관련하여 이루어져야한다.
6.1 분석기기의 설치 조건
설치장소는 진동이 없고 분석에 사용되는 유해물질을 안전하게 처리할 수 있으며 부식 기체나 먼지가 적고, 실온 5 ～ 35 °C, 상대습도 85 % 이하로서 직사광선이 쪼이지 않는 곳으로 한다. 분석기기에 공급되는 전원은 지정된 전력부피 및 주파수이어야 하고, 전원변동은 지정전압의 10 % 이내로서 주파수의 변동이 없는 것이어야 한다. 또한 대형변압기, 고주파가열로와 같은 것으로부터 전자기의 유도를 받지 않는 것이어야 하며 접지저항 10 Ω 이하의 접지점이 있는 것이어야 한다.
6.2 시료의 채취
매 시료채취 전후 펌프 보정을 실시하고, 공기가 새어나오는지 점검한다. DNPH 카트리지의 파과용량을 파악하고, 현장 바탕시료와 현장 이중시료를 준비하여 시험과정의 바탕값과 정밀도를 평가한다.
6.2.1 DNPH 카트리지 파과 용량 평가
DNPH 카트리지의 파과용량은 시료채취 시 DNPH 카트리지를 2 개로 직렬연결하여 0.5 L/min ∼ 1.2 L/min의 유량으로 30 분간 채취하여 앞쪽과 뒤쪽의 DNPH 카트리지를 분석하여 파과용량을 평가한다. 뒤쪽의 카트리지에 채취된 폼알데하이드의 양이 전체 채취된 양의 5 %를 넘으면 파과가 일어난 것으로 본다.
6.2.2 시료채취용 펌프의 유량보정
시료채취용 펌프의 유량은 1차 유량계로 보정되어야 한다. 펌프의 유량보정은 시료 채취 전 시료채취용 카트리지의 종류와 동일한 카트리지를 펌프에 장착하고 적절한 유량이 나오도록 1차 유량계를 이용하여 보정한다. 펌프의 유량보정은 시료를 채취하기 전에 바로 측정 장소에서 하는 것이 가장 바람직하고 그렇지 않을 경우, 측정지점으로 이동하기 전 오염물질이 없는 곳에서 보정되어야 한다.
6.2.2.1 비누막 유량계 설치
300 ～ 1000 cm3의 용량을 가진 정확한 뷰렛(또는 그와 비슷한 것)을 선택한다. 튜브를 뷰렛의 바닥에 부착한 다음 뒤집어서 수직 위치로 스탠드에 단단히 고정시킨다. 혹은 상용화된 장치를 사용할 수 있다. 그림 3과 같이 연결 튜브가 장착된 시료 채취펌프, 현장에서 사용하는 것과 동일한 종류의 DNPH 카트리지와 오존 스크러버를 설치한다. 비커 혹은 페트리 접시에 물과 거품 형성에 필요한 세제의 최소량을 함께 채운다.
비누막 유량계를 연결한 다음 시스템에 누수가 있는지 확인한다. 축적된 세제를 제거하고 뷰렛 내부를 젖은 상태로 유지하기 위하여 시험 직전에 물로 뷰렛을 철저하게 헹구는 것이 좋다.
그림 3. 유량보정장치의 구성
6.2.2.2 펌프의 유량보정 절차
(1) 펌프의 스위치를 켜고 내부 유량계에 따라서 유량을 조절한다.
(2) 물과 세제가 담긴 비커 혹은 페트리접시를 비누막 유량계의 바닥에 놓아 뷰렛의 전체 길이를 통과할 거품을 생성한다.
(3) 스톱워치로 거품이 튜브의 맨 끝 눈금 사이의 튜브를 가로지르는데 걸리는 시간을 정확하게 측정한다.
(4) 시간의 재현성이 좋게 될 때까지 마지막 2 단계를 최소 3 번 반복한다.
(5) 실제 부피 유량 qe(cm3/min)을 계산한다.
(식 1)
여기서, V : 뷰렛의 부피(cm3)
t : 거품이 튜브를 가로지르는데 걸리는 평균시간(min)
(6) 원하는 유량이 5 % 이내에 도달할 때까지 계산을 반복한다.
6.3 현장바탕시료(field blank)
각 시료군마다 적어도 하나의 현장바탕시료를 분석하여야 한다. 10 개의 시료에서 20 개의 시료수 이상이 하나의 시료군일 때 적어도 시료수의 10 %(최소 2 개 이상) 정도는 현장바탕시료로 분석되어야 한다. 동일 군이나 동일 시간의 시료의 수는 주어진 공기를 시료 채취한 현장바탕시료 수를 결정하기 위하여 기록되어야 한다. 현장바탕시료는 카트리지를 통하여 공기를 채취하지 않는 것을 제외하고는 동등한 것으로 간주한다.
6.4 현장 이중시료(field duplicate)
시험과정의 정밀도는 현장 이중시료를 이용하여 평가한다. 현장 이중시료는 동일 위치에서 동일한 조건으로 중복 채취한 시료로서 독립적으로 분석하여 비교한다. 현장 이중시료는 필요시 하루에 20 개 이하의 시료를 채취할 경우에는 1 개를, 그 이상의 시료를 채취할 때에는 시료 20 개당 1 개를 추가로 채취하며, 동일한 조건에서 측정한 두 시료의 측정값 차를 두 시료 측정값의 평균값으로 나누어 두 측정값의 상대적인 차이(RPD, relative percentage difference)를 구한다. 두 측정값의 차이는 20%가 넘지 않아야 한다.
두 측정값의 상대적인 차이(%) =
(식 2)
6.5 시료의 분석
6.5.1 재현성 평가 및 관리
분석기기의 재현성은 표준물질을 반복 분석하여 머무름 시간(RT), 피크 면적(Area) 감응 계수(RF)에 대하여 상대표준편차(RSD %)를 구하여 평가한다. 최소 연 2회 평가하며 각각 1 %, 5 % 미만으로 유지하여야 한다. 만약 범위에서 벗어 날 경우 컬럼 유량과 컬럼 상태를 점검한다.
6.5.2 정확도 평가 및 관리
표준물질을 측정값과 일치하는 정도를 계산하는 것으로 정확한 농도를 알고 있는 기준값과 농도를 실제 분석한 측정값을 비교 하며 기준 값은 분석자가 시료 농도의 범위 내에서 선택한다. 이때 정확도는 정밀도 평가와 동시에 평가하며 최소 연 2 회 측정 하며 분석의 정확도는 20 % 범위 내에 있어야 한다.
6.5.3 방법검출한계의 적절성 관리
방법검출한계를 결정하기 위해서는 방법검출한계에 이를 것으로 생각되는 대상물질의 농도를 7 회 반복 측정한 후, 이 농도 값을 바탕으로 하여 얻은 표준편차에 3.14(7 회 반복분석에 대한 99 % 신뢰구간에서의 자유도 값)를 곱한다. 방법검출한계는 최소 년 2 회 측정하며 분석자는 방법검출한계를 숙지하고 있어야 한다.
6.5.4 분석용 시약 관리
카보닐화합물의 바탕농도를 평가하기 위하여 시료의 추출에 사용되는 아세토나이트릴을 검사하여 오염여부를 확인한다.
7.0 분석절차
7.1 전처리
시료를 채취한 카트지리에 5 mL의 아세토나이트릴을 통과시켜 카르보닐 DNPH 유도체와 반응하지 않은 DNPH를 카트리지에서 탈착시킨다. 카트리지를 통과한 추출 용액은 5 mL 부피플라스크를 이용하여 받는다. 최종적으로 아세토나이트릴을 이용하여 5 mL 용량으로 맞춘다.
[주 1] 건조한 카트리지는 1 mL 보다 약간 더 큰 아세토나이트릴 정체량을 가진다. 카트리지 필터와 주입기 어댑터의 끝단 사이에 공기가 가두어져 있기 때문에 주입기의 아세토나이트릴이 카트리지 속에서 완전하게 배출되기 전에 추출액의 흐름이 차단될 수도 있다. 이 경우에 긴 파스퇴르 피펫을 이용하여 주입기 내의 아세토나이트릴을 함유한 정체된 공기를 뽑아낸다.
추출된 용액 중 분석에 필요한 분량을 분취하고 백업으로서 최초 분취량의 분석 결과가 완전하고 유용하다고 인정될 때까지 두 번째 분취량을 냉장고에 저장한다.
두 개의 흡착층을 가진 DNPH 유리튜브의 경우, 앞단과 뒷단의 흡착층을 분리하여 각각 별도의 4 mL 유리 바이알에 넣고 3 mL의 아세토나이트릴을 첨가하고 30분간 종종 흔들어주며 탈착시킨다.
7.2 측정법
7.2.1 검정곡선(calibration curve)의 작성
DNPH-유도체화 폼알데하이드 표준용액을 아세토나이트릴로 희석하여 5개 이상 농도단계의 표준시료를 제조하며, 이 때 표준시료의 농도는 미지시료의 농도가 포함될 수 있는 범위(예 : 0.1 ∼ 10 ppm)로 설정하고, 각각의 표준시료는 가장 높은 농도와 가장 낮은 농도의 차이가 10배를 넘지 않도록 한다. 준비는 표준시료를 분석하여 폼알데하이드의 면적을 구하여 이를 이용하여 검정곡선을 작성한다. 주입된 분석 물질 질량과 상응하는 피크 면적 간의 관계식을 결정하는 것이 검정곡선이다. 단, 검정곡선 작성 시 표준용액의 농도는 DNPH-유도체화 폼알데하이드 농도를 사용한다. 직선 범위에 걸친 곡선의 기울기가 분석한 DNPH-유도체화 폼알데하이드의 감응계수이다.
Ast = bst × mst + cst (식 3)
여기에서,
Ast : 표준물질의 크로마토그램에서 분석 물질 피크 면적
bst : 검정곡선의 기울기
mst : 표준물질 중의 분석 물질의 농도
cst : 검정곡선의 세로축 절편, 만일 검정곡선이 원점을 지나면 cst는 0으로 간주한다.
7.2.2 분석조건의 설정
각 분석방법에 규정된 방법에 의하여 퍼지가스의 유량, 이동상의 종류, 컬럼의 종류, 감도, 기록지 이송속도의 항목을 소정의 값으로 조절한다.
운전인자 | 조건 |
유량 | 1.0 mL/min |
이동상 | 60 % 아세토나이트릴/40 % 물(체적비), 균등체 |
컬럼 | C-18 컬럼 (안지름 4.6 mm × 250 mm) 또는 이와 동등이상의 것, 온도제어는 필요치 않음 |
검출기 | 자외선(UV), 파장 360 nm |
머무름 시간 | 1개의 C18 컬럼인 경우 7분, 2개의 C18 컬럼은 13분 |
시료 주입용량 | 25 μL |
표 2 폼알데하이드의 HPLC 분석조건의 예
7.2.3 바탕선의 안정도 확인
검출기 및 기록계를 소정의 작동상태로 하여, 바탕선의 안정 상태를 확인한다.
7.2.4 시료의 도입
분석하고자 하는 시료를 주입량에 따라 주사기법이나 밸브법을 이용하여 각각의 방법에 적정하게 주입한다.
7.2.5 크로마토그램의 기록
시료 주입 직후 크로마토그램에 시료주입점을 기록한다. 시료의 피크가 기록계의 기록지에 진동이 없이, 또한 가능한 큰 피크를 그리도록 성분에 따른 감도를 조절한다.
[주 2] 분석한 결과가 HPLC 시스템의 검출 상한을 넘을 경우에는 시료를 희석하거나, 시료 주입량을 줄여서 분석하여야 한다.
8.0 결과보고
8.1 농도 계산
시료에서 추출한 DNPH-폼알데하이드 유도체의 분석농도는 DNPH-폼알데하이드 유도체와 크로마토그램의 피크면적 검정곡선에 크로마토그램의 피크면적을 대입하여 산출한다. 산출된 DNPH-폼알데하이드 유도체의 분석농도를 이용하여 식 4에 따라 실내공기 중 폼알데하이드 농도를 계산한다.
CA = | (AsVs- AbVb) | × 1,000 | (식 4) |
| V(25℃, 1atm) |
|
|
여기서, CA : 실내 공기 중 포름알데히드의 농도(μg/m3)
As : 시료 중 DNPH-폼알데하이드 유도체의 분석농도(μg/mL)
Ab : 바탕시료 중 DNPH-폼알데하이드 유도체의 분석농도(μg/mL)
Vs : 시료 카트리지에서 추출된 용액의 총 부피(mL)
Vb : 바탕시료 카트리지에서 추출된 용액의 총 부피(mL)
V(25°C, 1atm) : 환산된 총 실내 공기 채취 부피(L)
채취한 공기는 다음 식에 따라 25 °C, 1기압 조건으로 보정하여 그 값을 환산하여 사용한다.
V(25℃, 1atm) = V × | T(25°C) | × | P2 | (식 5) |
| T2 |
| P(1atm) |
|
여기서, V(25°C, 1atm) : 25 °C, 1기압일 때 기체의 부피(L)
T(25°C) : 25 °C의 절대온도(°K)(298 °K = 273+25 °C)
P(1atm) : 1기압(atm)
V : 실제로 채취한 기체의 부피(L)
T2 : 기체를 채취할 때의 절대온도(°K) (°K = 273+°C)
P2 : 기체를 채취할 때의 기압(atm)
8.2 결과보고 양식
8.2.1 결과는 날짜, 장치명, 시료명 시료주입량(μL 또는 mL), 이동상의 종류 및 혼합비, 컬럼의 종류, 검출기의 종류 및 조작조건, 기록계의 감도(mV), 방법검출한계, 조작자명 등 기타 시험에 필요한 사항들을 정리 기재한다.
8.2.2 측정결과의 표기
실내 공기 중 농도는 소수점 첫째자리까지 표기하며, 건축자재에서 방출되는 농도는 소수점 셋째자리까지 표기한다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 16000-3, "실내공기-제3부 : 포름알데히드와 다른 카르보닐 화합물의 측정-샘플링법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
10.0 부록
10.1 폼알데하이드 분석 시 오존의 간섭
| |
X : unknown 0 : DNPH 1 : formaldehyde 2 : acetaldehyde | a : 오존이 있을 때 b : 오존이 없을 때
|
10.2 DNPH-폼알데하이드 유도체 표준용액의 HPLC 크로마토그램 예
[HPLC 분석조건] 컬럼 : 역상 C18 이동상 : 60 % 아세토나이트릴/40 % 물 검출기 : UV, 360nm 유량 : 1 mL/min 머무름시간 : 약 7분 시료주입량 : 25 μL |
10.3 DNPH-폼알데하이드 유도체 표준용액의 검정곡선 예
상관계수(correlation coefficient) : 0.998 |
10.4 DNPH-폼알데하이드 유도체의 질량으로부터 공기 중 폼알데하이드 농도 계산
다음 식에 의하여 각각의 시료를 사용하여 분석 총 질량(DNPH 유도체)을 계산한다.
(식 5)
여기서,
= 카트리지로부터 빼낸 DNPH-폼알데하이드 유도체의 보정된 질량(μg)
= 시료 카트리지의 보정되지 않은 질량(μg)
=
= 바탕 카트리지의 분석된 질량(μg)
=
여기서,
= 시료 카트리지로부터 추출된 용액의 피크 면적
= 바탕 카트리지로부터 추출된 용액의 피크 면적
= 표준 물질의 추출된 용액의 피크 면적
= 일별 보정 표준 물질의 분석 농도(μg/mL)
= 시료 카트리지에서 추출된 용액의 총 부피(mL)
= 바탕 카트리지에서 추출된 용액의 총 부피(mL)
= 시료 카트리지의 추출을 위한 희석 인자
= 1 : 시료가 재희석되지 않은 경우
=
: 시료가 선형 범위 내에서 검출기가 반응할 수 있도록 재희석된 경우
= 재희석 용량(mL)
= 재희석에 쓰인 일정량 (mL)
= 바탕 카트리지의 추출액을 위한 희석률 = 1.0
다음 식에 의하여 원래 시료에서 폼알데하이드의 농도를 산출한다.
CA = | md × | Mc | × | 1000 |
|
| Mder |
| V(25°C, 1atm) |
(식 6)
여기서, CA = 원래 시료의 폼알데하이드 농도(μg/m3)
V(25°C, 1atm) = 환산된 총 실내 공기 채취 부피(L)
Mc = 폼알데하이드의 분자량(30)
Mder = DNPH-폼알데하이드 유도체 분자량(210)
채취한 공기는 다음 식에 따라 25 °C, 1기압 조건으로 보정하여 그 값을 환산하여 사용한다.
실내공기질공정시험기준 | ES 02602.1 |
실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물 측정방법 - 고체흡착관과 기체크로마토그래프-MS/FID법 | 2010 |
(determination of volatile organic compounds in indoor and emitted from building materials by sorbent tube and gas chromatograph using MS/FID) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물(VOCs) 농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물(VOCs)을 고체 흡착관을 이용하여 시료를 채취하고 열탈착 전처리한 후 기체크로마토그래프-MS/FID로 분석하여 휘발성유기화합물(VOCs) 농도를 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 및 건축자재에서 방출되는 휘발성유기화합물(VOCs) 농도 측정을 위한 주시험방법으로 사용된다.
1.2.2 실내 및 건축자재 중 μg/m3 에서 mg/m3 의 농도 범위에 있는 비극성 및 약간 극성을 띠는 휘발성유기화합물(VOCs)측정에 적합하다.
2.0 용어정의
2.1 휘발성유기화합물(volatile organic compounds)
실내 공기 중에서 끓는점이 (50 ～ 100 °C) 에서 (240 ～ 260 °C) 사이에 있는 유기화합물
2.2 총휘발성유기화합물(total volatile organic compounds)
실내 공기 중에서 기체크로마토그래프에 의하여 n-헥산에서 n-헥사데칸까지의 범위에서 검출되는 휘발성유기화합물을 대상으로 하며, 톨루엔으로 환산하여 정량
2.3 반복성(repeatability)
같은 조건(같은 조작자, 같은 장치, 같은 실험실과 짧은 시간 간격 내외)하의 동일한 시험 재료로 같은 방법을 사용하여 얻어진 2 회 이상의 시험 결과
2.4 재현성(reproducibility)
다른 조건(다른 조작자, 다른 장치, 다른 실험실 및 또는 다른 시간)하에서 같은 시험 방법을 적용하여 얻은 같은 시험 재료의 2 회 이상 시험 결과
2.5 분석기기 회수율(recovery)
휘발성유기화합물 채취용 흡착관 전처리 장치인 자동열탈착장치(thermal desorpsion)의 효율을 평가
3.0 분석기기 및 기구
3.1 기체 크로마토그래프(GC, gas chromatograph)
이동상으로 기체를 사용하는 크로마토그래프
3.2 질량 분석기(MS, mass spectrometer)
주로 모세관 또는 분리기로 기체(혹은 액체) 크로마토그래프와 결합시켜 사용하며 크로마토그래피로부터 유입된 시료의 분자를 전자 흐름으로 충격하여 이온화하고 각 이온의 세기를 질량/전하수의 순서로 나열한 질량 스펙트럼을 측정하는 장치
3.3 불꽃이온화 검출기(FID, flame ionization detector)
수소 불꽃에 의해 화합물의 골격 탄소를 이온화해서 성분을 검출하는 크로마토그래프용 검출기
3.4 열탈착 장치(TD, thermal Desorbor)
흡수관의 2단계 열 탈착 및 탈착된 증기를 비활성 가스 흐름을 통해 기체크로마토그래프로 전달하기 위한 열 탈착 장치로 일반적인 장치는 관들이 가열되고 동시에 비활성 가스로 퍼지 되는 동안 탈착될 관을 지지 하기 위해 메커니즘을 포함한다. 탈착 온도와 시간은 조정할 수 있고 운반 가스 유속도 마찬가지이다. 또한 장치는 자동 시료관 주입, 누출 검사 및 냉각 흡착관 또는 탈착 시료의 농축을 위한 기타 적당한 장치와 같은 추가적인 장치도 포함할 수 있다. 퍼지 가스에 함유된 탈착 시료는 가열된 수송관을 통해 기체크로마토그래프와 컬럼으로 들어간다.
3.5 흡착관
시료를 채취하는 흡착관은 Tenax TA를 사용하여 주로 입자 크기가 0.18 ～ 0.25 mm (60 ～ 80 mesh)를 유리관 또는 스테인리스강 관에 약 200 mg 충진하여 사용한다. 이 때 사용되는 Tenax TA는 2.6 - diphenylene oxide의 다공성 중합체로 생산된 직 후 다양한 불순물이 함유되어 있으므로 휘발성유기화합물을 시료 채취하기 전 열탈착을 이용하여 이를 제거해야 한다.
3.6 흡착관 세척 장치
비활성 가스를 사용하여 흡착관을 세척할 경우 사용하며 반드시 대기 중의 공기가 흡입되는 것을 방지해야 하며 ± 5 °C 내외로 온도를 정밀하게 유지되어야 한다. Tenax TA의 경우 320 ～ 350 °C범위에서 탈착하며 비활성 가스를 약 3시간 동안 50 ～ 100 mL/min로 공급한다.
3.7 표준 용액 주입 장치(선택사항)
일반적인 기체크로마토그래프의 주입 장치는 교정 표준 용액 제조에 이용될 수 있다. 이는 본래 위치에서 이용되거나 분리해서 설치 될 수 있다. 주입 장치로 향하는 운반 가스관은 지탱되어야 한다. 주입 장치의 후면은 필요하다면 시료관을 연결하기에 적합해야 한다. 이는 오(O)링 마개와 압축링을 이용해 간편하게 실시할 수 있다.
3.8 컬럼
시료 중의 분석 물질을 위해 적당한 기체크로마토그래프의 컬럼을 선택한다. 길이 30 ～ 60 m, 안지름 0.25 ～ 0.32 mm 및 상 두께 0.25 ～ 0.33 ㎛ 의 결합형(bonded) 100 % dimetylpolysiloxane 컬럼은 실내공기 중의 휘발성유기화합물 분석에 적합하다고 입증된 컬럼의 한 예이다.
4.0 시약 및 표준 흡착관
4.1 표준용액 및 가스
4.1.1 휘발성유기화합물
헥산, 헥사데칸, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 스틸렌은 교정용으로 크로마토그래피 등급으로 되어야 한다.
4.1.2 희석 용액
희석 용액은 크로마토그래피 등급이어야 한다. 이 용액은 4.1.1의 화합물과 함께 용리되는 화합물을 포함하지 않아야 한다. 대부분의 경우 분석하는 휘발성유기화합물 보다 휘발성이 매우 큰 희석 용액을 사용하는 것이 좋다.
4.1.3 운반 가스(He, Ar, N2 )
비활성이며, 99.999 % 혹은 그 이상의 고순도 가스를 운반 가스로 사용한다. 산소와 유기화합물제거를 위한 여과지가 분석 장치 전단에 설치되어야 하며 이런 여과지들은 제조회사의 지침에 따라서 주기적으로 교환하도록 한다.
4.2 표준 흡착관
4.2.1 액체 표준 용액을 이용한 표준 흡착관 제조
4.2.1.1 기체크로마토그래프를 이용한 표준 흡착관
휘발성유기화합물의 정량을 위해서 시료 채취에 사용하는 흡착관에 정량적으로 각 화합물을 흡착시켜 사용하여야 한다. 가장 간단한 방법은 기체크로마토그래프 주입구에 흡착관을 연결한 후, 액체표준용액(휘발성유기화합물을 메탄올이나 에틸아세테이트와 같은 용매에 녹인)을 기체크로마토그래프 주입구에 주입하여 시료채취시의 채취된 질량의 범위와 동일하게 흡착관에 흡착하여 교정용 흡착관을 만들어 사용한다. 이때 운반기체의 유속을 50 ～ 100 mL/min 정도로 맞춘다.
4.2.1.2 액체 소량 첨가(spiking)에 의해 주입되는 표준 흡착관
표준흡착관은 다음과 같이 표준 용액의 일부를 깨끗한 흡착관상에 주입함으로써 제작한다. 비활성 퍼지 가스가 유속 100 mL/min로 흐르고 적절한 표준용액 1 ～ 5 μL를 셉텀을 통해 주입하는 스테인리스강 관에 흡착관을 설치하여 5분 후에 관을 분리하고 막는다. 이 때 관 내부의 온도는 약 200 °C 이상이 유지되어 액체가 기화될 수 있어야 한다.
그림 1. 함침 장치의 예
4.2.2 표준 가스를 이용한 표준 흡착관 제조
4.2.2.1 교정용 흡착관
정확한 정량을 위해서는 실제 시료와 비슷한 농도 수준인 저농도의 휘발성유기화합물 표준기체를 흡착관에 각 성분의 흡착효율과 파과부피를 확인 한 후, 교정용 흡착관을 만들어 사용한다. 가스를 이용하여 흡착관을 제조할 경우에도 액체를 소량 첨가하여 제조되는 흡착관과 동일하게 비활성 퍼지 가스를 100 mL/min로 흘려주고 적절한 표준 가스를 주입한다.
4.2.2.2 흡착제가 주입된 시판용 표준관
흡착제가 주입된 시판용 표준관은 검증된 제품을 이용한다. 이 표준관은 분석의 품질 관리 및 정기적인 교정을 위해 사용될 수 있다.
4.2.2.3 검정곡선(calibration curve) 작성
화합물의 특정 감응 인자와 관심 화합물에 대한 FID 및 MS의 선형성은 표준 용액 으로 분석 시스템을 교정하여 얻는다. 적어도 5개의 농도가 다른 표준 용액(7개의 농도가 다른 표준 용액을 사용하면 더 좋음)을 이용하여 검정곡선을 작성한다. 교정용 표준 용액의 최저 농도는 시료의 최저 농도와 같거나 더 낮아야 하며 각 화합물에 대해 주입된 분석 물질 질량과 상응하는 피크 면적 간의 관계식을 결정한다. 직선 범위에 걸친 곡선의 기울기가 분석한 휘발성유기화합물의 감응계수이다.
Ast = bst × mst + cst (식 1)
여기서, Ast : 표준용액 크로마토그램에서 분석 물질 피크 면적(면적단위)
bst : 검정곡선의 기울기
mst : 표준 용액 중의 분석 물질 질량 (ng)
cst : 검정곡선의 세로축 절편, 만일 검정곡선이 원점을 지나면 cst = 0
5.0 시료 채취 및 관리
5.1 고체흡착관을 이용한 시료 채취
시료 채취는 그림과 같이 흡착관, 시료채취용 흡인펌프 및 유량계로 구성된다.
그림 2. 고체 흡착관을 이용한 시료 채취 장치
시료채취를 하기 전 시료채취용 펌프를 가동시키고 시료 채취 유속 또는 기록계 수치를 측정해 기록한 후 시작 시간, 온도 및 필요하다면 기압계 압력도 측정한다. 실내공기 중 휘발성유기화합물 측정 시 적절한 시료 채취 유속은 50 ～ 100 mL/min 범위이며 시료 채취 부피는 1 ～5 L범위로 연속 2회 측정한다. 농도를 알지 못하는 시료를 채취하는 경우에는 시료 채취 부피에 다르게 하여 세 개 이상의 비교 시료를 취하는 것이 바람직하다. 또한 건축자재로에서 방출되는 휘발성유기화합물 측정은 공급공기유량의 80 %이하로 하여 최소 2회 이상 측정한다. 시료 채취를 마칠 때에는 유속 또는 기록계 수치를 측정해 기록하고 펌프를 끈 다음 펌프가 꺼진 시간을 측정해 기록한다. 시료가 채취된 흡착관은 시료 채취선에서 분리하고 PTFE 패럴이 장착된 스크루 마개 부품으로 양끝을 막은 후 단단히 밀봉하고 직사광선을 피해서 서늘한 곳에 보관하여 이동한다. 이동 후에는 4 °C 냉장보관 하며 변화 가능성을 피하기 위해 시료는 되도록 빨리 분석해야 하고 가급적이면 포집 후 4주 이내에 분석한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 분석기기의 설치 조건
설치장소는 진동이 없고 분석에 사용되는 유해물질을 안전하게 처리할 수 있으며 부식 기체나 먼지가 적고, 실온 5 ～ 35 °C, 상대습도 85 % 이하로서 직사광선이 쪼이지 않는 곳으로 한다. 분석기기에 공급되는 전원은 지정된 전력부피 및 주파수이어야 하고, 전원변동은 지정전압의 10 % 이내로서 주파수의 변동이 없는 것이어야 한다. 또한 대형변압기, 고주파가열로와 같은 것으로부터 전자기의 유도를 받지 않는 것이어야 하며 접지저항 10 Ω 이하의 접지점이 있는 것이어야 한다.
6.2 분석 전 준비
6.2.1 가스류의 배관
분석기기가 설치 된 후 운반가스의 배관을 한 다음, 기체의 누출이 없는가를 확인한다. 이때 가스통은 화기가 없는 실외의 그늘진 곳에 넘어지지 않도록 고정하여 설치한다.
컬럼의 경우 각 분석방법에 규정된 방법에 따라 분석기기에 부착한 후, 운반기체의 압력을 사용압력 이상으로 올리고, 컬럼 등의 접속부에 비눗물 등을 칠하여 누출시험을 하며 누출이 없음을 확인한다.
6.2.2 열 탈착 장치 누출확인
각 흡착관은 분석하기 전에 누출시험을 실시한다. 흡착관이 부착된 열탈착 장치와 연결된 가스크로마토그래프의 주입구를 막고, 운반기체를 모든 유로에 일정 압력으로 흘렸을 때, 일정시간 압력이 유지되는지를 확인한다. 만약, 누출이 확인되면 장치를 정지한다.
6.3 분석 시 고려 사항
6.3.1 시료 펌프의 관리
펌프 유속이 시료 채취 기간 동안 일정한 펌프 속도가 유지되었는지를 확인하기 위해 각 시료 채취가 끝날 때마다 재측정 되어야 한다. 시료 채취가 끝낼 때 측정되어진 유속은 시료 채취가 시작될 때 측정된 유속과 10 % 이내로 일치하여야 하고, 두 값의 평균값이 사용되어져야 한다.
6.3.2 시료 채취용 펌프의 유량보정
시료채취용 펌프의 유량은 1차 유량계로 보정되어야 한다. 펌프의 유량보정은 시료 채취 전 시료채취용 흡착관의 종류와 동일한 흡착관을 펌프에 장착하고 적절한 유량이 나오도록 1차 유량계를 이용하여 보정한다. 펌프의 유량보정은 시료를 채취하기 전에 바로 측정 장소에서 하는 것이 가장 바람직하고 그렇지 않을 경우, 측정지점으로 이동하기 전 오염물질이 없는 곳에서 보정되어야 한다.
6.3.2.1 비누막 유량계 설치
300 ∼ 1000 cm3의 용량을 가진 정확한 뷰렛(또는 그와 비슷한 것)을 선택한다. 튜브를 뷰렛의 바닥에 부착한 다음 뒤집어서 수직 위치로 스탠드에 단단히 고정시킨다. 혹은 상용화된 장치를 사용할 수 있다. 그림 3와 같이 연결 튜브가 장착된 시료채취펌프와 현장에서 사용되는 고체흡착관을 설치한다. 비커 혹은 페트리 접시에 물과 거품 형성에 필요한 세제의 최소량을 함께 채운다.
비누막 유량계를 연결한 다음 시스템에 누수가 있는지 확인한다. 축적된 세제를 제거하고 뷰렛 내부를 젖은 상태로 유지하기 위하여 시험 직전에 물로 뷰렛을 철저하게 헹구는 것이 좋다.
그림 3. 유량보정장치의 구성
6.3.2.2 펌프의 유량 보정 절차
(1) 펌프의 스위치를 켜고 내부 유량계에 따라서 유량을 조절한다.
(2) 물과 세제가 담긴 비커 혹은 페트리디쉬를 비누막 유량계의 바닥에 놓아 뷰렛의 전체 길이를 통과할 거품을 생성한다.
(3) 스톱워치로 거품이 튜브의 맨 끝 눈금 사이의 튜브를 가로지르는데 걸리는 시간을 정확하게 측정한다.
(4) 시간의 재현성이 좋게 될 때까지 마지막 2단계를 최소 3번 반복한다.
(5) 실제 부피 유량 qe(cm3/min)을 계산한다.
(식 2)
여기서, V : 뷰렛의 부피(cm3)
t : 거품이 튜브를 가로지르는데 걸리는 평균 시간(min)
(6) 원하는 유량이 5 % 이내에 도달할 때까지 계산을 반복한다.
6.3.3 분석기기의 안정화
열 탈착 바탕시료(blank)가 충분히 작다는 것을 입증하기 위해 일상적인 분석 파라미터를 이용하여 바탕시료를 분석한다. 인공 피크가 관심 분석물질의 전형적 면적의 10 %를 넘지 않으면 흡착관 바탕 수준은 허용된다. 만일 바탕시료가 허용 초과된다면 안정화 절차를 반복해 흡착관을 다시 안정화 시킨다. 안정화 절차를 반복한 후에도 바탕시료가 허용 초과된다면 흡착관을 교체하여야 한다.
6.3.4 시료 채취 흡착관 관리
시료 채취 흡착관이 안정적인 부피(보유부피)로 유지되기 위해서 매년 혹은 20회를 사용한 후에는 재점검되어야 한다. 만약 성능이 50 ～ 60 % 이하로 나타나면 반드시 새로운 흡착제로 재충진하고 재안정화시켜 사용하도록 한다.
또한 흡착관이 사용된 경우와 흡착관의 시료 채취 부피가 재측정 될 때마다 기록하며 흡착관의 사용경로를 명확히 기록하고 재충진 될 경우 이 기록은 수정되어야 한다. 이 외에도 시료 흡착관은 고유의 이름이 지워지지 않도록 명기되어야 하며 각 흡착관에 포함된 흡착제의 층 길이 및 양, 허용 가능한 최대 온도, 각 흡착관이 충진 된 날짜 등의 세부사항들을 기록하여야 한다.
6.3.5 파과용량 평가
흡착관의 파과용량은 Tenax-TA가 충진된 고체 흡착관 2 개를 직렬로 연결하여 50 mL/min ∼ 100 mL/min 유량으로 약 30 분간 채취하여 앞쪽과 뒤쪽의 흡착관을 분석하여 파과용양을 평가한다. 뒤쪽의 흡착관에 채취된 휘발성유기화합물의 양이 전체 채취된 양의 5 %를 넘으면 파과가 일어난 것으로 본다.
6.3.6 현장 바탕시료(field blank)
현장 바탕시료는 휘발성유기화합물 시료 채취에 사용된 것과 동일한 Tenax TA 시료 채취관 이어야 한다. 이들 관은 실제 시료 채취 기간을 제외하고는 현장에서 시료관과 동일한 취급 절차에 따른다. 현장바탕 시료는 실제 시료에 연이어 표기하고, 보관하여 분석한다. 현장바탕 시료의 개수는 측정 시 분석할 시료의 개수의 약 10 % 이어야 한다. 소수의 측정만 실시하는 경우라도, 적어도 두 개의 현장바탕 시료를 만들어 분석해야 한다.
6.3.7 현장 이중시료(field duplicate)
시험과정의 정밀도는 현장 이중시료를 이용하여 평가한다. 현장 이중시료는 동일 위치에서 동일한 조건으로 중복 채취한 시료로서 독립적으로 분석하여 비교한다. 현장 이중시료는 필요시 하루에 20 개 이하의 시료를 채취할 경우에는 1 개를, 그 이상의 시료를 채취할 때에는 시료 20 개당 1 개를 추가로 채취하며, 동일한 조건에서 측정한 두 시료의 측정값 차를 두 시료 측정값의 평균값으로 나누어 두 측정값의 상대적인 차이(RPD, relative percentage difference)를 구한다. 두 측정값의 차이는 20%가 넘지 않아야 한다.
두 측정값의 상대적인 차이(%) =
(식 3)
6.3.8 분석기기 성능 확인
MS를 이용하여 정량 분석을 할 경우, 교정의 업데이트를 위해 최소한 3개(5개 또는 7개면 더 좋음)의 농도가 다른 교정용 혼합물을 각 시료의 세트와 함께 분석해야 한다. 동위체로 치환된 화합물과 같은 내부 표준 용액은 시료 채취 및 분석 실리를 조절하는 데 사용될 수 있다.
FID를 이용하여 정량 분석을 할 경우, 시스템 성능 확인을 위해 농도가 다른 교정용 표준 혼합물 또는 적어도 단일수준(single level)의 교정용액(calibrant)을 각 시료 세트와 함께 분석해야 한다.
6.3.9 분석기기 정도 관리
분석기기는 분석 시작하기 전에 유량과 컬럼 온도, 시료주입구 온도 및 MS 이송관(transfer-line) 온도를 점검하며 MS의 경우에는 튜닝(Tuning)을 통해 감도와 MS 내의 진공 상태, 튜닝을 위한 표준물질(PFTBA : 69 m/z, 219 m/z, 502 m/z)에 대해 분석기기 제조사에서 권장하는 범위 내에서 분포 하는지 등을 확인 하고 이러한 사항을 기록하여 분석기기의 상태를 점검한다. 만약 감도와 69 m/z, 219 m/z, 502 m/z가 범위에서 벗어났을 경우에는 이온 박스를 세척하거나 검출기 부분을 점검 한다.
6.3.10 분석 기기의 회수율 평가
전처리 장치인 열탈착장치를 이용하여 시료가 주입되는 경우에는 반드시 분석기기 간에 회수율이 평가 되어야 하며, 표준물질을 흡착관에 주입한 농도와 가스크로마토그래프에 직접적으로 주입한 농도 값을 비교한다. 대상 물질은 주로 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 스틸렌이 포함되어 있어야 하며 기타 혼합 표준물질(TVOC : C6 ～C16) 이 포함 되어 있어야한다. 회수율 평가는 최소 연간 3회 이상 하도록 하며 대상 물질마다 80 ～ 120 % 범위가 되어야 한다. 범위에서 벗어날 때에는 열탈착 장치에서 가스크로마토그래프로 유입되는 가스 배관의 누출을 점검하고 흡착관의 상태를 점검 한다.
6.3.11 정밀도 평가 및 관리
정밀도는 표준물질을 반복 분석하여 머무름 시간(RT), 피크 면적(area) 또는 감응 계수(RF)의 상대표준편차(RSD %)를 이용하여 평가한다. 정밀도는 최소 연 2회 평가하며, 머무름 시간과 피크면적 혹은 감응계수의 상대표준편차가 각각 1 %, 5 % 미만으로 유지하여야 한다. 만약 범위에서 벗어 날 경우 컬럼 유량과 컬럼 상태를 점검한다.
6.3.12 정확도 평가 및 관리
표준물질을 측정값과 일치하는 정도를 계산하는 것으로 정확한 농도를 알고 있는 기준값과 농도를 실제 분석한 측정값을 비교 하며 기준값은 분석자가 시료 농도의 범위 내에서 선택한다. 이때 정확도는 정밀도 평가와 동시에 평가하며 최소 연 2회 측정 하며 분석의 정확도는 20 % 범위 내에 있어야 한다.
6.3.13 방법검출한계의 적절성 관리
방법검출한계를 결정하기 위해서는 방법검출한계에 이를 것으로 생각되는 대상물질의 농도를 7회 반복 측정한 후, 이 농도 값을 바탕으로 하여 얻은 표준편차에 3.14(7회 반복분석에 대한 99 % 신뢰구간에서의 자유도 값)를 곱한다. 방법검출한계는 최소 년 2회 측정하며 분석자는 분석기기의 방법검출한계를 숙지하고 있어야 한다.
7.0 분석절차
7.1 열탈착을 이용한 전처리
7.1.1 고체 흡착관 전처리
시료를 채취하기 전 관에 포집되어 있을 수 있는 미량의 유기 휘발성분을 제거하기 위해 비활성 가스를 50 ～ 100 mL/min로 흘려주면서 300 °C의 온도에서 10분간 미리 세척된 고체 흡착관을 안정화시킨다.
안정화 시킨 고체 흡착관은 PTFE 패럴이 장착된 금속 스크루 마개 부품으로 밀봉하고 실온에서 밀폐 용기에 보관한다. 안정화 시킨 시료 채취관은 4주 이내에 이용해야 한다. 4주 이상 보관된 관은 시료 채취 전에 다시 안정화시켜야 한다.
7.1.2 시료의 탈착
시료를 채취한 흡착관은 오염되지 않은 장갑을 사용하여 마개를 제거한 후, 열탈착 장치에 장착한다. 이때, 흡착관내의 수분을 제거하기 위해서 흡착관을 시료채취 반대방향으로 연결하여 탈착시킨다. 그런 다음 흡착관을 흡착제의 종류에 따른 운반기체 유량과 가열온도를 설정하여 시료가 완전히 이송될 수 있도록 탈착하고, 탈착된 시료는 -30 °C이하의 저온 농축관으로 이송된다. 저온 농축관으로 이송된 시료를 다시 가열탈착한 후 시료를 적당히 분할하여 컬럼의 유량을 조정하고 기체크로마토그래프로 이송한다. 저온농축 및 열탈착 시 온도설정 조건은 사용하는 흡착제나 분석대상물질에 따라서 설정할 수 있다.
그림 4. 고체흡착관의 시료채취방향과 열탈착방향의 예
7.2 분석법
7.2.1 시료 분석
휘발성유기화합물 시료는 되도록 시료 채취 시점으로부터 4주 이내에 분석한다. 현장 바탕 시료 및 적합한 표준 용액을 시료에 연이어 분석한다. 휘발성유기화합물을 MS로 식별하며 FID 또는 MS 크로마토그래프로 정량한다. 휘발성유기화합물의 식별은 순수 화합물의 질량 스펙트럼 또는 시판용 질량 스펙트럼 편람(라이브러리)과 단일 컬럼에서의 교정용 화합물의 머무름 시간과 일치 하여야 한다.
열탈착장치 |
|
탈착 온도 | 280 ～ 320 °C(흡착제에 따라) |
탈착 유량 | 30 mL/min, 15 min |
저온농축 트랩 | 흡착제(Tenax TA) |
저온농축 흡착 온도 | -10 ～ -20 °C |
저온농축 탈착 온도 | 280 °C～ 300 °C |
탈착 시간 | 15 ～ 20분 |
기체크로마토그래프 |
|
주입기 온도 | 300 °C |
운반기체 및 유량 | 순도 99.999 %의 비활성 기체, 1.0 ～ 1.5 mL/min |
컬럼 | 길이 30～60 m, 안지름 0.25 ～ 0.32 mm 두께 0.25 ～ 0.33 ㎛ 의 결합형(bonded) 100 % dimetylpolysiloxane |
온도 프로그램
| 40 °C (4 min) - 4 °C/min - 230 °C - 20 °C/min - 280 °C (10min) (모든 목표 화합물이 용리될 때 까지) |
질량분석기 |
|
인터페이스 온도 | 250 °C |
이온원 온도 | 200 °C |
이온화 방법 | 전자이온화(70eV) |
질량 범위 | 35 m/z ～ 300 m/z |
표 1. 열탈착장치 및 기체크로마토그래프/질량분석기 분석조건의 예
7.2.1.1 개별 휘발성유기화합물 분석
개별 휘발성유기화합물의 분석은 MS로 분석 할 경우 질량 분석 총이온 크로마토그램과 화합물의 유지 시간을 이용하여 시료에서 개별 휘발성유기화합물을 검출한다. 식별 방법은 총이온 크로마토그램을 순수 화합물의 질량 스펙트럼 또는 시판용 질량 스펙트럼 편람(라이브러리)과 비교한다. MS 작동에서 선택적인 이온 분석(SIM, select ion monitoring) 모드 또한 사용 가능하다. 취급자가 선택 가능한 부분으로서, 이 경우 취급자는 선택적인 이온 분석과 스캔 모드의 차이를 알고 있어야 한다.
FID를 이용하여 분석하는 경우 각각 단일 물질을 분석하여 확인하였을 경우에만 개별 휘발성유기화합물의 정량 분석이 가능하다.
개별 휘발성유기화합물의 검정곡선 작성 시 농도 범위는 최대, 최소 농도 차가 10배 이내 차이가 나야 하며 연속적으로 시료를 분석 할 때 마다 검정곡선을 작성하여 직선성은 0.999 이상 되어야 한다.
7.2.1.2 총휘발성유기화합물 분석
총휘발성유기화합물은 크로마토그램에서 헥산에서 헥사데칸까지의 범위에서 검출되는 모든 휘발성유기화합물로 표준물질 분석 시 헥산, 톨루엔, 헥사데칸이 반드시 포함되어 있어야 한다.
이때 검정곡선 작성을 위한 표준물질 농도의 범위는 최대, 최소 농도 차가 10배 이내 차이가 나야 하며 연속적으로 시료를 분석 할 때 마다 검정곡선을 작성하여 직선성은 0.999 이상 되어야 한다.
7.2.2 시료의 주입 시 고려사항
7.2.2.1 기체 시료 : 보통 기체시료 주입을 위한 전처리 장치(열탈착장치 등)를 사용하나 주사기(통상 0.5 ～ 5 mL)를 사용하여 주입할 수도 있다.
7.2.2.2 액체시료 : 시료 주입량에 따라 적당한 부피의 미량주사기(micro syringe, 1 ～ 100 μL)를 사용하여, 시료 주입구로부터 빠르게 주입한다.
7.2.2.3 고체시료 : 용매에 용해시켜 액체시료 주입방법과 동일하게 주입한다.
8.0 결과보고
8.1 개별 휘발성유기화합물의 농도계산
시료 중에 존재하는 분석 물질의 질량은 식 1에 따라 분석 물질의 감응 계수를 이용해 검출기 피크 면적으로부터 계산한다.
mA = | (AA -CA ) |
| bst |
(식 4)
여기서, mA : 시료 중의 분석 물질 양(ng)
AA : 시료의 크로마토그램에서 분석 물질의 피크 면적
bst : 검정곡선 기울기
CA : 검정곡선의 세로축 절편, 만일 검정곡선이 원점을 지나면 CA = 0
시료 채취된 공기 중에 식별된 휘발성유기화합물의 질량 농도는 다음 식으로 계산한다.
ρA = | (mA -mA0 ) |
| V(25°C, 1atm) |
(식 5)
여기서, ρA : 시료 채취된 공기 중의 분석 물질 농도(㎍/㎥)
mA : 현장시료 채취관에 존재하는 분석 물질 질량(ng)
mA0 : 바탕 시료관에 존재하는 분석 물질 질량(ng)
V(25°C, 1atm) : 환산된 시료 채취 부피(L)
채취한 공기는 다음 식에 따라 25 °C, 1기압 조건으로 보정하여 그 값을 환산하여 사용한다.
V(25°C, 1atm) = V × | T(25°C) | × | P2 |
| T2 |
| P(1atm) |
(식 6)
여기서, V(25°C, 1atm) : 25 °C, 1기압일 때 기체의 부피(L)
T(25°C) : 25 °C의 절대온도(°K) (298 °K = 273+25 °C)
P(1atm) : 1기압(atm)
V : 실제로 채취한 기체의 부피(L)
T2 : 기체를 채취할 때의 절대온도(°K) (°K=273+°C)
P2 : 기체를 채취할 때의 기압(atm)
8.2 총휘발성유기화합물(TVOC)의 농도 계산
총휘발성유기화합물(TVOC)는 n-헥산과 n-헥사데칸 사이 크로마토그램의 총면적을 고려한다. 톨루엔 감응 계수를 이용해, 면적을 톨루엔의 질량 단위로 전환한다.
mA = | (AT -CA ) |
| bst |
(식 7)
여기서, mA : 시료 중의 분석 물질 양(ng)
At : 시료의 크로마토그램에서 헥산에서 헥사데칸 사이의 분석 물질 피크 면적의 합
bst : 검정곡선 기울기
CA : 검정곡선의 세로축 절편, 만일 검정곡선이 원점을 지나면 CA = 0
식 4, 식 5와 식 6에 따라 시료 공기 중 총휘발성유기화합물 질량 농도를 계산한다.
8.3 시험결과의 정리
시험결과는 다음 사항을 정리 기재한다.
8.3.1 시험일
8.3.2 장치명
8.3.3 조작자 명
8.3.4 시료명 및 시료주입량(μL 또는 mL)
8.3.5 운반기체의 종류 및 유량(mL/min) 또는 유속(cm/sec)과 컬럼 입구압력(㎏/㎠)
8.3.6 컬럼의 재질, 내경(㎜) 및 길이(m), 컬럼 온도(°C)
8.3.7 시료주입구 및 기타 필요한 부분의 온도(°C)
8.3.8 질량분석기 조작조건
8.3.8 방법검출한계
8.3.10 측정결과의 표기
실내공기 중 농도의 경우 소수점 첫째자리까지 표기하며, 건축자재에서 방출되는 농도는 소수점 셋째자리까지 표기한다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 16000-6 "실내공기-제6부 : 흡착제 Tenax TA상에서의 활성 시료 채 취, 열 탈착 및 MS/FID를 이용한 가스크로마토그래피에 의한 실내 및 체임버 공 기 중의 휘발성유기화합물 측정", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경기술심의회, 서울, (2004)
10.0 부록
10.1 실내 및 건축자재에서 방출되는 화합물의 예
화 합 물 | CAS No. | 끓는점 (°C) |
Aromatic hydrocarbons |
|
|
1,2,3-Trimethylbenzene | 526-73-8 | 176 |
1,2,4,5-Tetramethylbenzene | 95-93-2 | 197 |
1,2,4-Trimethylbenzene | 95-63-6 | 169 |
1,3,5-Trimethylbenzene | 108-67-8 | 165 |
1,3-Diisopropyl benzene | 99-62-7 | 203 |
1,4-Diisopropylbenzene | 100-18-5 | 203 |
1-Methyl-2-propylbenzene | 1074-17-5 |
|
1-Methyl-3-propylbenzene | 1074-43-7 | 175 |
1-Propenylbenzene | 637-50-3 | 175 |
2-Ethyltoluene | 611-14-3 | 165 |
3-Ethyltoluene/4-Ethyltoluene | 620-14-4/622-96-8 | 162 |
2-Phenyloctane | 777-22-0 | 123 |
4-Phenylcyclohexene | 4994-16-5 | 251(1) |
5-Phenyldecane | 4537-11-05 |
|
5-Phenylundecane | 4537-15-9 |
|
α-Methylstyrene | 98-83-9 | 165 |
Benzene | 71-43-2 | 80 |
Ethylbenzene | 100-41-4 | 136 |
Ethylylbenzene/Ethynylbenzene | 536-74-3 | 144 |
Isopropylbenzene | 98-82-8 | 152 |
m/p-Methylstyrene | 100-80-1/622-97-9 | 168/169 |
m/p-Xylene | 108-38-3/106-42-3 | 139/138 |
Naphthalene | 91-20-3 | 218 |
n-Butylbenzene | 104-51-8 | 183 |
n-Propylbenzene | 103-65-1 | 159 |
o-Methylstyrene | 611-15-4 | 171 |
o-Xylene | 95-47-6 | 144 |
표 2. 실내 및 건축자재에서 방출되는 화합물의 예
화 합 물 | CAS No. | 끓는점 (°C) |
Styrene | 100-42-5 145 |
|
Toluene | 108-88-3 111 |
|
Aliphatic hydrocarbons n-C6 to n-C16 |
|
|
1-Decene | 872-05-9 | 171 |
1-Octene | 111-66-0 | 121 |
2,2,4,6,6-Pentamethylheptane | 13475-82-6 | 178 |
2,4,6-Trimethyloctane | 62016-37-9 |
|
2-Methylhexane | 591-76-4 | 90 |
2-Methylnonane | 871-83-0 | 167 |
2-Methyloctane | 3221-61-2 | 143 |
2-Methylpentane | 107-83-5 | 60(2) |
3,5-Dimethyloctane | 15869-93-9 | 159 |
3-Methylhexane | 589-34-4 | 92 |
3-Methyloctane | 2216-33-3 | 143 |
3-Methylpentane | 96-14-0 | 63(2) |
4-Methyldecane | 2847-72-5 | 189 |
Isododecane | 31807-55-3 | 216 |
n-Decane | 124-18-5 | 174 |
n-Dodecane | 112-40-3 | 216 |
n-Heptane | 142-82-5 | 98 |
n-Hexadecane | 544-76-3 | 287 |
n-Hexane | 110-54-3 | 69 |
n-Nonane | 111-84-2 | 151 |
n-Octane | 111-65-9 | 125 |
n-Pentadecane | 629-62-9 | 271 |
n-Tetradecane | 629-59-4 | 254 |
n-Tridecane | 629-50-5 | 235 |
n-Undecane | 1120-21-4 | 196 |
Cycloalkanes |
|
|
1,4-Dimethylcyclohexane | 589-90-2 | 124 |
1-Methyl-4-methylethylcyclohexane(cis/trans) | 6069-98-3 /1678-82-6 | 167 |
Cyclohexane | 110-82-7 | 81 |
(표 계속)
화 합 물 | CAS No. | 끓는점 (°C) |
Methylcyclohexane | 108-87-2 | 101 |
Methylcyclopentane | 96-37-7 | 72 |
Terpenes |
|
|
β-Caryophyllene | 87-44-5 | 129 |
α-Pinene | 80-56-8 | 156 |
β-Pinene | 18172-67-3 | 164 |
3-Carene | 13466-78-9 | 167 |
a-Cedrene | 469-61-4 | 262 |
Camphene | 79-92-5 | 158 |
Limonene | 138-86-3 | 176 |
Longifolene | 475-20-7 | 254 |
Turpentine | 8006-64-2 | 150 ∼ 180 |
Alcohols |
|
|
1-Butanol | 71-36-3 | 118 |
1-Hexanol | 111-27-3 | 158 |
1-Octanol | 111-87-5 | 194 |
1-Pentanol | 71-41-0 | 137 |
1-Propanol | 71-23-8 | 97 |
2-Ethyl-1-hexanol | 104-76-7 | 182 |
2-Methyl-1-propanol(isobutanol) | 78-83-1 | 108 |
2-Methyl-2-propanol | 75-65-0 | 82 |
2-Propanol | 67-63-0 | 82 |
BHT(2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol) | 128-37-0 | 265 |
Cyclohexanol | 108-93-0 | 161 |
Phenol | 108-95-2 | 182 |
2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol isobutyrate | 25265-77-4 | 244 |
Glycols/Glycol ethers |
|
|
1-Methoxy-2-propanol | 107-98-2 | 118 |
2-Butoxyethanol | 111-76-2 | 171 |
2-Butoxyethoxyethanol | 112-34-5 | 231 |
2-Ethoxyethanol | 110-80-5 | 136 |
2-Methoxyethanol | 109-86-4 | 125 |
(표 계속)
화 합 물 | CAS No. | 끓는점 (°C) |
2-Phenoxyethanol | 122-99-6 | 245 |
3-Phenyl-1-propanol | 6180-61-6 | 235 |
2-(2-Butoxyethoxy)ethanol | 112-34-5 | 230 |
Dimethoxyethane | 110-71-4 | 85 |
Dimethoxymethane | 109-87-5 | 42(2) |
Propyleneglycol | 57-55-6 | 189 |
Aldehydes |
|
|
2-Butenal | 123-73-9 | 104 |
2-Decenal | 2497-25-8 |
|
2-Ethylhexanal | 123-05-7 | 163 |
2-Furancarboxaldehyde | 1998-01-01 | 162 |
2-Heptenal(cis/trans) | 57266-86-1/18829-55-5 | 90 ∼ 91 at 50 mmHg |
2-Nonenal | 2463-53-8 | 100 ∼ 102 at 16 mmHg |
2-Pentenal | 1576-87-0 | 115 ∼ 125 |
2-Undecenal | 1337-83-3 |
|
Acetaldehyde | 75-07-0 | 21(2) |
Benzaldehyde | 100-52-7 | 179 |
Butanal | 123-72-8 | 76 |
Decanal | 112-31-2 | 208 |
Heptanal | 111-71-7 | 153 |
Hexanal | 66-25-1 | 129 |
Nonanal | 124-19-6 | 190 |
Octanal | 124-13-0 | 171 |
Pentanal | 110-62-3 | 103 |
Propanal | 123-38-6 | 49(2) |
Ketones |
|
|
2-Butanone | 78-93-3 | 80 |
2-Methylcyclohexanone | 583-60-8 | 163 |
2-Methylcyclopentanone | 1120-72-5 | 139 |
3-Methyl-2-butanone | 563-80-4 | 95 |
4-methyl-2-pentanone | 108-10-1 | 117 |
3,5,5-Trimethylcyclohex-2-enone | 78-59-1 | 214 |
(표 계속)
화 합 물 | CAS No. | 끓는점 (°C) |
Acetone | 67-64-1 | 56(2) |
Acetophenone | 98-86-2 | 202 |
Cyclohexanone | 108-94-1 | 155 |
Cyclopentanone | 120-92-3 | 130 |
Methylethylketone | 78-93-3 | 80 |
Methylisobutylketone | 108-10-1 | 118 |
Halocarbons |
|
|
1,1,1,2-Tetrachloroethane | 630-20-6 | 130 |
1,1,2,2-Tetrachloroethane | 79-34-5 | 146 |
1,1,1-Trichloroethane | 71-55-6 | 74 |
1,1,2-Trichloroethane | 79-00-5 | 114 |
1,2-Dichloroethane | 107-06-2 | 84 |
1,4-Dichlorobenzene | 106-46-7 | 173 |
Carbontetrachloride | 56-23-5 | 76 |
Chlorobenzene | 108-90-7 | 131 |
Dichloromethane | 1975-09-02 | 40(2) |
Tetrachloroethene | 127-18-4 | 121 |
Trichloroethene | 1979-01-06 | 87 |
Acids |
|
|
2,2-Dimethylpropanoicacid | 75-98-9 | 164 |
Aceticacid | 64-19-7 | 118 |
Butyricacid | 107-92-6 | 163 |
Heptanoicacid | 111-14-8 | 223 |
Hexadecanoic acid | 1957-10-03 | 350 |
Hexanoicacid | 142-62-1 | 202 |
Isobutyricacid | 79-31-2 | 153 |
Octanoicacid | 124-07-2 | 240 |
Pentanoicacid | 109-52-4 | 186 |
Propanoicacid | 1979-09-04 | 141 |
Esters |
|
|
2-Ethoxyethylacetate | 111-15-9 | 156 |
2-Ethylhexylacetate | 103-09-3 | 198 |
(표 계속)
화 합 물 | CAS No. | 끓는점 (°C) |
2-Methoxyethylacetate | 110-49-6 | 145 |
Butoxyethylacetate | 112-07-2 | 192 |
Butylacetate | 123-86-4 | 126 |
Butylformate | 592-84-7 | 107 |
Ethylacetate | 141-78-6 | 77 |
Ethylacrylate | 140-88-5 | 100 |
Isobutylacetate | 110-19-0 | 118 |
Isopropylacetate | 108-21-4 | 90 |
Linaloolacetate | 115-95-7 | 220 |
Methylacrylate | 96-33-3 | 81 |
Methylmethacrylate | 80-62-6 | 100 |
Propylacetate | 109-60-4 | 102 |
2,2,4-Trimethylpentanedioldiisobutyrate | 6846-50-0 | 424 |
Vinylacetate | 108-05-4 | 72(2) |
Phthalates |
|
|
Alkyl phthalates |
|
|
Dibutylphthalate | 84-74-2 | 340 |
Dimethylphthalate | 131-11-3 | 284 |
Other |
|
|
1,4-Dioxane | 123-91-1 | 101 |
1-Methyl-2-pyrrolidinone | 872-50-4 | 202 |
2-Pentylfuran | 3777-69-3 | > 120 |
Aniline | 62-53-3 | 184 |
Caprolactam | 105-60-2 | 267 |
Indene | 95-13-6 | 182 |
Nitrobenzene | 98-95-3 | 211 |
Pyridine | 110-86-1 | 116 |
Tetrahydrofuran | 109-99-9 | 67(2) |
주(1) 1-phenylcyclotexene의 값 (2) 이 규격에 따른 시료 채취관 크기 및 시료 채취 부피를 이용할 경우, 헥산 이하의 끓는점을 갖는 화합물은 Tenax TA에 의해 정량적으로 지탱되지 않는다. |
|
|
비고 1. 유기 화합물 증기에 대한 안전시료채취 부피는 부록 10.2 에 나와 있다. 2. n-헥산 이전에 용리되는 VOCs를 분석 할 경우 KS I ISO 1607-1에서 주어진 보충 흡착제를 이용할 수 있다. |
|
|
(표 계속)
10.2 Tenax TA에 시료 채취된 유기 화합물에 대한 안전 시료 채취 부피(SSV, safe sampling volumes)
표 3. Tenax TA에 시료 채취된 유기 화합물에 대한 안전 시료 채취 부피
유기 화합물 | 끓는점 °C | 증기압 kPa (25 °C) | 머무름 부피 L | 안전시료채취부피 (SSV) L | 그램당 안전시료 채취부피 L/g | 탈착온도 °C |
Hydrocarbons |
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|
Hexane | 69 | 16 | 6.4 | 3.2 | 16 | 110 |
Heptane | 98 | 4.7 | 34 | 17 | 85 | 130 |
Octane | 125 | 1.4 | 160 | 80 | 390 | 140 |
Nonane | 151 | 0.5 | 1400 | 700 | 3500 | 150 |
Decane | 174 | 0.13 | 4200 | 2100 | 1.0×104 | 160 |
Undecane | 196 | 0.14 | 2.5×104 | 1.2×104 | 6.0×104 | 170 |
Dodecane | 216 | 0.04 | 1.26×105 | 6.3×104 | 3.0×105 | 180 |
Benzene | 80 | 10.1 | 13 | 6.2 | 31 | 120 |
Toluene | 111 | 2.9 | 76 | 38 | 190 | 140 |
Xylene | 138∼144 | 0.67∼0.87 | 600 | 300 | 1500 | 140 |
Ethylbenzene | 136 | 0.93 | 360 | 180 | 900 | 145 |
Propylbenzene | 159 | 0.3 | 1700 | 850 | 4000 | 160 |
Isopropylbenzene | 152 | 0.4 | 960 | 480 | 2400 | 160 |
Ethyltoluene | 162 | — | 2000 | 1000 | 5000 | 160 |
Trimethylbenzene | 165∼176 | 0.15∼0.2 | 3600 | 1800 | 8900 | 170 |
Styrene | 145 | 0.88 | 600 | 300 | 1500 | 160 |
Methylstyrene | 167 | 0.3 | 2400 | 1200 | 6000 | 170 |
Chlorinated hydrocarbons |
|
|
|
|
|
|
Carbontetrachloride | 76 | 12 | 12 | 6,2 | 31 | 120 |
1,2-Dichloroethane | 84 | 8.4 | 11 | 5.4 | 27 | 120 |
1,1,1-Trichloroethane | 74 | 2.7 | Tenax TA 상에서 권장하지 않음 |
|
|
|
1,1,2-Trichloroethane | 114 | 2.5 | 68 | 34 | 170 | 120 |
1,1,1,2-Tetrachloroethane | 130 | 0.6∼0.7 | 160 | 78 | 390 | 150 |
1,1,2,2-Tetrachloroethane | 146 | 0.67 | 340 | 170 | 850 | 150 |
Trichloroethylene | 87 | 2.7 | 11.2 | 5.6 | 28 | 120 |
Tetrachloroethylene | 121 | 1.87 | 96 | 48 | 240 | 150 |
Chlorobenzene | 131 | 1.2 | 52 | 26 | 130 | 140 |
Esters and glycol ethers |
|
|
|
|
|
|
Ethylacetate | 71 | 9.7 | 7.2 | 3.6 | 18 | 120 |
(표 계속)
유기 화합물 | 끓는점 °C | 증기압 kPa (25 °C) | 머무름 부피 L | 안전시료채취부피 (SSV) L | 그램당 안전시료 채취부피 L/g | 탈착온도 °C |
Propylacetate | 102 | 3.3 | 36 | 18 | 92 | 140 |
Isopropylacetate | 90 | 6.3 | 12 | 6 | 31 | 120 |
Butylacetate | 126 | 1.9 | 170 | 85 | 420 | 150 |
Isobutylacetate | 115 | 2,7 | 265 | 130 | 650 | 130 |
t-Butyl acetate | 98 | — | Tenax TA 상에서 권장하지 않음 |
|
|
|
Methylacrylate | 81 | 9∼11 | 13 | 6.5 | 32 | 120 |
Ethylacrylate | 100 | 3.9 | 48 | 24 | 120 | 120 |
Methyl methacrylate | 100 | 3.7 | 55 | 27 | 130 | 120 |
Methoxyethanol | 125 | 0.8 | 6 | 3 | 15 | 120 |
Ethoxyethanol | 136 | 0.51 | 10 | 5 | 25 | 130 |
Butoxyethanol | 170 | 0.1 | 70 | 35 | 170 | 140 |
Methoxypropanol | 118 | 1.2(20°C) | 27 | 13 | 65 | 115 |
Methoxyethylacetate | 145 | 0.27 | 16 | 8 | 40 | 120 |
Ethoxyethyl acetate | 156 | 0,16 | 30 | 15 | 75 | 140 |
Butoxyethylacetate | 192 | 0.04 | 300 | 150 | 750 | 160 |
Aldehydes and ketones |
|
|
|
|
|
|
Methylethylketone | 80 | 10.3 | 6.4 | 3.2 | 16 | 120 |
Methylisobutylketone | 118 | 0.8 | 52 | 26 | 130 | 140 |
Cyclohexanone | 155 | 0.45 | 340 | 170 | 850 | 150 |
3,5,5-Trimethylcyclohex-2-enone | 214 | 0.05 | 11000 | 5600 | 28000 | 90 |
Furfural | 162 | 0.5 | 600 | 300 | 1500 | 200 |
Alcohols |
|
|
|
|
|
|
n-Butanol | 118 | 0.67 | 10 | 5 | 25 | 120 |
Isobutanol | 108 | 1,6 | 5.6 | 2.8 | 14 | 120 |
t-Butanol | 83 | 1,17 | Tenax TA 상에서 권장하지 않음 |
|
|
|
Octanol | 180 | <0.1 | 2800 | 1400 | 7000 | 160 |
Phenol | 182 | 0,03 | 480 | 240 | 1200 | 190 |
Others |
|
|
|
|
|
|
Pyridine | 116 | 16 | 8 | 40 | 150 | — |
Aniline | 184 | 0,09 | 440 | 220 | 1100 | 190 |
10.3 Tenax TA 흡착관상에서 유기화합물의 보관 회수율
표 4. Tenax TA 흡착관상에서 유기화합물의 보관 회수율
유기화합물 | 도입량 | 기간 = 5개월 |
| 기간 = 11개월 |
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| μg | 평균 회수율(1)% | 정밀도 CV % | 평균 회수율(1)% | 정밀도 CV % |
Hydrocarbons |
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|
Hexane | 7.8 | 93.6 | 17.9 | 100.8 | 26.1 |
Heptane | 8.4 | 99.5 | 2.1 | 100.0 | 1.3 |
Octane | 8.6 | 100.1 | 1.8 | 100.0 | 0.5 |
Nonane | 12.0 | Nd | Nd | 101.0 | 0.4 |
Decane | 9.2 | 100.4 | 1.5 | 100.2 | 0.5 |
Undecane | 9.1 | 100.7 | 1.5 | 100.2 | 0.2 |
Dodecane | 9.9 | 10.8 | 1.5 | 101.5 | 0.4 |
Benzene | 11.0 | 98.7 | 2.0 | 98.6 | 0.8 |
Toluene | 10.9 | (100.0) | 1.8 | (100.0) | 0.6 |
p-Xylene | 5.3 | 99.9 | 1.7 | 99.8 | 0.7 |
o-Xylene | 11.0 | 100.0 | 1.7 | 98.8 | 0.7 |
Ethylbenzene | 10.0 | 99.6 | 0.4 | 97.9 | 1.3 |
Propylbenzene | 10.5 | 99.7 | 1.5 | 98.5 | 0.7 |
Isopropylbenzene | 10.9 | 98.9 | 1.8 | 97.2 | 1.3 |
m+p-Ethyltoluene | 10.5 | 98.8 | 1.7 | 96.9 | 1.2 |
o-Ethyltoluene | 5.4 | 100.1 | 1.6 | 98.9 | 0.7 |
1,2,4-Trimethylbenzene | 10.8 | 100.1 | 1.3 | 99.1 | 0.5 |
1,3,5-Trimethylbenzene | 10.7 | 100.0 | 1.5 | 99.1 | 0.5 |
Trimethylbenzene | 10.2 | 101.6 | 0.5 | 101.3 | 0.8 |
Esters and glycol ethers |
|
|
|
|
|
Ethylacetate | 10.3 | 97.6 | 1.0 | 100.0 | 2.5 |
Propylacetate | 10.9 | 100.5 | 1.7 | 99.1 | 0.8 |
Isopropylacetate | 9.4 | 97.0 | 0.4 | 100.0 | 1.4 |
Butylacetate | 10.8 | 100.3 | 1.6 | 99.9 | 0.6 |
Isobutylacetate | 10.7 | 100.2 | 1.4 | 99.8 | 0.7 |
Methoxyethanol | 8.9 | 87.3 | 5.7 | 93.1 | 1.6 |
(표 계속)
유기화합물 | 도입량 | 기간 = 5개월 |
| 기간 = 11개월 |
|
| μg | 평균 회수율(1)% | 정밀도 CV % | 평균 회수율(1)% | 정밀도 CV % |
Ethoxyethanol | 10.4 | 97.6 | 2.5 | 97.2 | 3.3 |
Butoxyethanol | 10.0 | 100.6 | 4.1 | 100.1 | 3.0 |
Methoxypropanol | 10.4 | 95.3 | 3.6 | 99.0 | 1.2 |
Methoxyethylacetate | 12.5 | 100.6 | 1.4 | 98.9 | 1.4 |
Ethoxyethylacetate | 11.4 | 99.8 | 2.2 | 98.7 | 2.6 |
Butoxyethylacetate | 11.5 | 101.3 | 1.3 | 99.9 | 1.1 |
Aldehydes and ketones |
|
|
|
|
|
Methylethylketone | 9.2 | 97.4 | 0.8 | 99.1 | 0.6 |
Methylisobutylketone | 9.3 | 100.7 | 0.6 | 100.7 | 0.5 |
Cyclohexanone | 10.9 | 102.4 | 1.2 | 100.7 | 0.6 |
2-Methylcyclohexanone | 10.7 | 101.1 | 0.5 | 101.1 | 1.3 |
3-Methylcyclohexanone | 10.5 | 103.6 | 1.0 | 103.0 | 0.7 |
4-Methylcyclohexanone | 10.6 | 103.6 | 1.4 | 102.7 | 0.6 |
3,5,5-Trimethylcyclohex- 2-enone | 10.6 | 101.4 | 0.9 | 97.7 | 1.2 |
Alcohols |
|
|
|
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|
Butanol | 9.0 | 94.8 | 3.0 | 96.9 | 1.2 |
Isobutanol | 8.9 | 93.6 | 3.5 | 96.4 | 1.0 |
주(1) 톨루엔 100으로 정규화 되어있다. |
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10.4 휘발성유기화합물 표준물질의 크로마토그램의 예
피크번호 | 휘발성유기화합물 종류 | 피크번호 | 휘발성유기화합물 종류 |
1 | Hexane | 23 | o-Xylene |
2 | Chloroform | 24 | n-Nonane |
3 | 1,2-dichloroethane | 25 | alpha-Pinene |
4 | 2,4-Dimethylpentane | 26 | m-Ethyltoluene |
5 | 1,1,1-trichloroethane | 27 | p-Ethyltoluene |
6 | n-Butanol | 28 | 1,3,5-trimethylbenzene |
7 | Benzene | 29 | o-Ethyltoluene |
8 | Carbon tetrachloride | 30 | beta-Pinene |
9 | 1,2-dichloropropane | 31 | 1,2,4-trimethylbenzene |
10 | Bromodichloromethane | 32 | n-Decane |
11 | Trichloroethylene | 33 | 1,4-dichlorobenzene |
12 | Isooctane | 34 | 1,2,3-trimethylbenzene |
13 | n-Heptane | 35 | D-Limonene |
14 | Methyl Isobutyl Ketone | 36 | Nonanal |
15 | Toluene | 37 | n-Undecane |
16 | Dibromochloromethane | 38 | 1,2,4,5-Tetramethylbenzene |
17 | n-Butyl acetate | 39 | Decanal |
18 | n-Octane | 40 | n-Dodecane |
19 | Tetrachloroethylene | 41 | n-Tridecane |
20 | Ethylbenzene | 42 | n-Tetradecane |
21 | m,p-Xylene | 43 | n-Pentadecane |
22 | Styrene | 44 | n-Hexadecane |
그림 5. 가스크로마토그래프를 이용한 휘발성유기화합물 표준물질의 크로마토그램의 예
실내공기질공정시험기준 | ES 02701.1 |
실내 공기 중 총부유세균 측정방법 - 충돌법 | 2010 |
(determination of total airborne bacteria in indoor by the impactor) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중 부유하고 있는 배양 가능한 세균의 총부유농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 세균배양용 배지가 장착된 채취기를 이용하여 실내 공기 채취 시 공기 중 미생물이 배지에 충돌하는 원리를 이용하여 실내 공기 중 총부유세균를 채취하고 농도를 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
이 시험기준은 실내 공기 중 총부유세균의 농도 측정을 위한 주시험방법으로 사용된다.
2.0 용어정의
2.1 배지
미생물의 증식이나 생존능의 유지를 돕기 위한 천연 및/또는 합성 성분을 함유하는 액체, 반고체, 고체상의 물질 제제
2.2 완성배지
완성된 형태로 용기(예를 들면 페트리 접시)에 포장되어 공급되는 배지
2.3 상업용 건조 제제로 준비한 배지
즉시 사용이 불가능한 건조 형태의 배지(예를 들면 분말, 과립, 동결 건조된 제품)로, 증류수(필요에 따라 다른 성분 추가)를 가하여 멸균하여 사용해야 한다.
2.4 군체 형성 단위(CFU, colony forming unit)
배양할 수 있는 세균이나 진균의 수를 나타내는 기본 단위
3.0 분석기기 및 기구
3.1 부유세균 측정 장비
실내 공기중의 총부유세균의 농도를 파악하기 위해서는 실내 공기를 채취할 수 있는 채취장치의 사용이 필수적이다. 이러한 장치는 여러 종류가 상용화되었고, 각각의 고유한 채취한계를 갖고 있다. 일반적인 총부유세균의 측정은 충돌방식을 이용한 채취장비(bio air sampler)로 가능하다. 400 개의 구멍(hole)을 가지는 충돌방식의 채취장비 혹은 이와 동등한 성능의 장비가 일반적으로 사용된다.
3.1.1 충돌법 측정원리
3.1.1.1 실내 공기를 부유세균 측정 장비(bio air sampler)로 일정량을 흡입하여 장비 내에 미리 장착된 배지에 충돌시켜 공기 중의 부유세균을 채취한다. 부유세균이 흡착된 배지를 배양기에서 배양하여 증식된 균의 집락(colony)수를 세어 채취한 공기의 단위 체적 당 집락수(CFU/m3)로 산출한다.
3.1.1.2 충돌법을 이용한 시료채취장비는 기본적으로 배지 등에 충돌하는 유량이 대략 1 μm 이하의 부유세균을 채취할 수 있을 정도로 충분히 크고, 부유세균의 덩어리를 파손하거나 손상을 피하면서 부유세균의 생존을 보장할 수 있을 정도로 충분히 낮아야 한다. 또한 채취량은 매우 낮은 농도의 부유세균을 검출할 수 있고 부유세균이 배지의 건조 등 물리적 변화에 따른 영향을 받지 않아야 한다.
그림 1. 충돌법 기기 원리의 예
(참고: Andersen Type, Tisch Environmental, Inc.)
3.2 흡인펌프(모터)
흡인펌프는 사용목적에 맞는 펌프를 사용하는 것을 원칙으로 한다.
3.3 유량계
유량계는 시료를 흡인할 때의 유량을 측정하기 위한 것으로 적산유량계 또는 순간유량계 및 질량 유량 제어장치(MFC, mass flow controller)를 사용할 수 있다.
3.4 배지
총부유세균 측정에 사용되는 한천배지는 TSA(tryptic soy agar)배지, 카제인대두소화한천배지(casein soybean digest agar)를 사용한다.
3.5 페트리 접시
지름 약 9 cm, 높이 약 1.5 cm의 유리제품이나 1회용 플라스틱 제품으로 멸균된 것을 사용한다.
3.6 배양기
배양기는 별도로 규정하지 않는 한, 온도가 ±1 °C 이내의 범위에서 안정하고 고른 온도 분포를 유지할 수 있는 챔버(chamber)로 구성된다.
3.7 고압 증기 멸균기(autoclave)
고압 증기 멸균기는 미생물의 파괴라는 관점에서 최소한 121 °C의 포화 증기 온도를 얻을 수 있는 장치이다.
4.0 시약 및 표준용액
4.1 배지
가급적 상용화된 제품을 사용하며, 배지의 조제는 제품의 설명서를 따른다. 직접 조제시에는 배지 제조 지시서에 따라 제조하고자 하는 양만큼 제조한다.
4.1.1 완성배지
완성된 형태로 멸균되어 용기에 포장되어 공급되는 배지
4.1.2 상업용 건조 제제로 준비한 배지
두 가지의 준비 과정이 있다.
(1) 건조 또는 건조되지 않은 상태의 기본적인 원료를 이용한 준비
(2) 건조된 완전한 상태의 배지로부터 준비
[주 1] 건조된 기본적인 원료 또는 건조된 완전한 배지가 들어 있는 병은 제조사가 밝힌 온도의 건조한 장소에서 차광 상태로 보관해야 한다.
[주 2] 정해진 유효 기간(저장 기간)을 초과해서 사용하지 않아야 한다.
[주 3] 건조된 성분과 배지는 흡습성이 있으므로, 채취 후에는 신속하고 주의 깊게 병을 닫는 것이 필수적이다. 흡습, 고체화 또는 응고(caking)의 징후를 나타내는 건조 배지는 사용하지 않고 폐기한다.
4.1.2.1 Tryptic Soy Agar 상업용 건조 제제로 준비한 배지 성분 및 조성
성 분 | 조 성 |
approximate formula per liter pancreatic digest of casein | 15.0 g |
enzymatic digest of soybean meal | 5.0 g |
염화나트륨(sodium chloride, NaCl) | 5.0 g |
한천[Agar, (C12H18O9)n] | 15.0 g |
표 1. 총부유세균용 배지(TSA 배지) 조성의 예 1
1 : Tryptic Soy Aga( DifcoTM, 236950) 또는 이와 동등하다고 인정되는 상용화된 제품
4.1.2.2 Tryptic Soy Agar 배지조제
상업용 건조 제제로 준비한 배지를 예시로 들어 설명하여 보면 다음과 같다.
(1) 증류수 1 L에 4.1.2.1의 배지 제조 지시서에 따라 조성대로 넣어준다.
(2) 교반기에서 1분 이상 교반하여 완전히 녹인다.
(3) 고압 멸균기에서 끓어 넘칠 수 있으므로, 500 mL 플라스크에 제조한 배지 300 mL를 넣고 플라스크 입구를 마개로 막은 후 호일로 감싼다.
(4) 121 °C에서 15 분간 고압증기멸균 한다.
(5) 멸균이 끝난 후 실험을 시작 시 미리 자외선램프를 켜둔 클린벤치로 옮겨 60 ～ 70 °C로 식힌다.
(6) 플라스크 입구를 화염버너(알콜 램프)로 멸균하며 페트리 접시에 약 20 mL씩 붓는다.
(7) 페트리 접시에 부은 배지는 클린벤치에서 자외선 살균하며 응고 시킨다.
(8) 일단 만들어진 배지는 3 개월을 넘겨서 저장하지 않도록 하고, 고체배지는 랩으로 밀봉하여 4 °C 저온 보관을 한다.
[주 4] 페트리 접시의 배지 양이 너무 적으면 보존 중에 건조하여 사용불가능한 상태가 되기 쉽고, 양이 너무 많으면 페트리 접시의 뚜껑에 배지가 접촉되어 오염될 염려가 있으므로 적절하게 양을 조절한다.
5.0 시료채취 및 관리
5.1 시료채취
5.1.1 채취하고자하는 지점에서 20분 이상 간격으로 3 회 연속 측정한다.
↑ | 최소 20분 간격 | ↑ | 최소 20분 간격 | ↑ |
시료채취
|
| 시료채취
|
| 시료채취
|
그림 2. 실내 공기 중 총부유세균 채취 방법
5.1.2 시료채취장치에 적절한 배지를 장착하고 흡인펌프를 이용하여 실내공기가 배지에 접촉하게 한다. 시료는 일반적인 방법으로 채취되어야 하며 이동 및 저장 상태와 기간을 명시하여 오염되지 않은 운반용기에 넣는다.
5.1.3 실험 전 배지는 물기가 생기지 않게 주의 하며, 배지의 온도를 시험소 온도와 평형화시키는 것이 바람직하다.
5.1.4 구체적인 시험절차는 다음과 같다.
(1) 원하는 시료채취 위치로 이동하여, 120 ～ 150 cm 높이로 장비를 설치한다.
(2) 시료 채취기의 뚜껑과 내부를 70 % 에탄올 또는 소독제로 적신 솜이나 기타 적합한 재질의 것으로 소독한 후 수분을 완전히 제거한다.
(3) 페트리 접시 뚜껑에 시험 정보(날짜, 시험 장소, 코드 등)를 기록한다.
(4) 실험 기기의 뚜껑을 제거한 후 즉시 미리 준비한 배지가 담긴 페트리 접시(agar plate)를 신속하게 올려놓는다.
(5) 기기를 재결합한다.
(6) 시작 버튼을 눌러 자동 샘플링을 시작한다. 측정에 영향을 미칠 수 있는 시작 시간, 샘플링 시간, 시험 현장 또는 기타 조건이나 관찰 결과를 기록한다.
(7) 20 분후 (2)번부터 절차를 다시 시작하여 다음의 시료를 채취한다.
5.2 채취유량 선정
5.2.1 시료채취장치(bio air sampler)의 시료채취유량은 채취장치의 제조회사에서 제시한 유량으로 한다.
5.2.2 시료채취 전후 1차 유량계를 이용하여 시료채취장치의 유량이 정확한지 확인한다.
5.2.3 일반적인 실내에서 총 공기채취량은 250 L이하가 적정하다. 총 공기채취량이 많을 경우(예 : 500 L)일 때는 그보다 적은 유량일 때 보다 총부유세균이 낮은 농도로 평가될 가능성이 있다. 단, 측정장소의 총부유세균의 농도 수준에 따라 총 공기채취량은 다르게 설정할 수 있다. 낮은 농도의 장소에서는 총 공기채취량을 증가시키거나, 높은 농도의 장소에서는 감소시켜 적절한 공기채취량이 되도록 조절하여야 한다.
[주 5] 총 공기채취량이 많으면 여러 개의 세균이 하나의 홀에 겹쳐 하나의 집락으로 계수되므로 실제 농도보다 낮게 평가된다. 한 배지 안에 집락수가 적절하도록 시료채취의 유량을 조절하여야 한다. 다중이용시설의 특성에 따라 총부유세균의 농도는 달라지므로 현장예비실험을 하여 적정 공기채취량을 판단할 수 있다.
5.3 이동 및 보관
5.3.1 채취가 끝나면 페트리 접시의 뚜껑을 덮고 파라필름으로 밀봉한다.
5.3.2 밀봉한 시료는 직사광선을 피해 실온에서 보관·운반한다. 온도차이로 인해 물기가 생기지 않게 주의한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 현장 바탕시료(field blank)
배지의 오염 여부를 확인하기 위하여 전체 시료 개수의 10 % 이상(최소 2개 이상)을 실험에 이용한 배지와 동등한 조건의 배지를 실험 장소에 가지고가서 개봉하지 않고 실험한 배지와 함께 보관한 후 실험실로 가지고와 현장 바탕시료로 한다.
6.2 시료의 채취
(1) 채취방법을 명시한다. 가능하다면 이용한 규격의 일련번호나 명칭을 표기한다.
(2) 측정 장치에 대해서 기술한다.
(3) 시료를 포집한 측정 대상 실내공간을 가능한 도면과 함께 제시한다.
(4) 측정 대상 실내공간의 거주현황과 시료를 채취하는 동안 이루어진 활동 등을 명시한다.
(5) 시료채취 장소, 일시, 시간, 기간 및 온․습도 조건을 표시한다.
6.3 시료 채취용 펌프의 유량 보정
펌프의 유량 보정은 1차 유량계를 이용하여 시료를 채취하기 전과 후에 바로 측정 장소에서 하는 것이 가장 바람직하다. 그렇지 않을 경우, 측정지점으로 이동하기 전과 측정이 끝난 후 오염물질이 없는 곳에서 보정되어야 한다.
6.4 시료의 배양
(1) 배양조건과 기간을 명시한다.
(2) 사용한 채취방법에서 결과에 영향을 줄 수 있는 변수를 기록해둔다.
(3) 정량적인 측정이 수행되었다면, 결과는 적절한 단위를 사용하여 표시한다.
(4) 배양을 완료한 일시와 측정을 실시한 기관명을 표기한다.
(5) 배양 담당자의 성명과 확인을 표시한다.
6.5 배지의 보관
보관 조건, 유효 기간(저장 기간) 및 사용 등 모든 경우에서 제조사의 지침서를 따른다.
6.5.1 건조 배지 및 보조제의 품질관리
배지는 일반적으로 상업적인 제조사로부터 구입한다. 배지는 밀봉 용기에 포장된 건조 분말 또는 과립상으로 제공되며, 다른 선택성 보조제나 진단용 물질은 동결 건조되거나 액체 상태로 공급된다. 건조 배지 및 보조제는 오래 보관하지 않고 사용하는 것이 바람직하므로 항상 재고 현황을 파악하고 먼저 들어온 제품을 우선적으로 사용해야한다. 효과적으로 재고 목록을 유지하기 위해서 보다 추가적인 검사는 다음을 포함해야 한다.
6.5.1.1 밀봉의 재확인, 최초 개봉 날짜, 개봉한 용기 내용물의 육안 평가
6.5.2 상업적으로 공급되는 완성 배지
보관 조건, 유효 기간(저장 기간) 및 사용에 관해서는 제조사의 지침서를 따른다.
6.5.3 상업용 건조 제제 및 개별 기본 성분으로 준비한 배지
배지 종류의 유효 기간은 다양하다. 따라서 준비한 배지의 보관을 위한 일반적 제품 수명을 말하기는 어렵다. 특정 국제규격 또는 국가규격은 특정 조건 및 유효 기간을 규정할 수도 있다. 즉시 사용하지 않는 시약 및 평판, 또는 병에 분주된 멸균 배지는 건조 상태로 유지해야 하며, 빛으로부터 보호되어야 한다.
유효 기간이 정해지지 않았거나, 국제규격에 규정되지 않은 경우, 예를 들면 사용 직전 최종 성분을 가하는 멸균 부분 완전 배지는 그 성분이 변형되는 것을 방지하는 조건하에서 3 개월 미만으로 냉장보관하거나 상온(18 °C ～ 23 °C)에서 1 개월 미만으로 보존해야 한다. 그러나 변하기 쉬운 선택 보조제를 가한 배지는 제조당일 사용하도록 권고한다. 화학적으로 반응성이 있거나 또는 변하기 쉬운 물질을 포함하는 고체 배지는 재 용해를 목적으로 벌크 상태로 보관해서는 안 된다.
미생물 성장 또는 증발/건조의 징후인 색 변화를 관찰한다. 이러한 변화를 나타내는 배지의 배치(batches)는 사용하지 않아야 한다. 사용 전 또는 추가적인 가열 전에 배지를 상온과 평형한 온도로 만들 것을 권고한다.
6.6 배양기 사용 주의사항
6.6.1 배양기의 벽면은 직사광선으로부터 보호되어야 한다. 어떤 형식(강제 대류식 또는 기타)의 배양기를 사용하더라도 배지는 온도 평형을 이루는 데 장시간이 필요하므로 배양기는 한 번의 단일 작업 시 가능한 한 가득 채우지 않아야 한다.
6.6.2 배양기에 페트리 접시나 시험관을 넣을 경우, 이들은 배양기의 내벽에서 25 mm 이내에 위치하지 않아야 하며 공기 순환에 주의를 기울여야 한다. 페트리 접시는 6개를 초과하여 적층하여서는 안 되며, 최소한 25 mm는 띄어 놓아야 한다.
7.0 분석절차
7.1 배양
7.1.1 페트리 접시를 뚜껑이 아래로 가게 뒤집어 배양기에 넣어 배양한다.
7.1.2 시료를 채취한 배지는 35 °C ± 1 °C에서 48 시간 동안 배양기에서 배양한다.
7.2 계수
7.2.1 배양 중 증식되는 세균의 확산으로 인해 계수가 곤란할 수 있으므로 24 시간 단위로 증식 상태를 관찰하고 집락수를 세어 놓는다.
[주 6] 배지에 증식한 집락수는 세균집락이 형성된 시료채취장치 뚜껑의 구멍(positive hole) 수를 이용하여 센다. 세균의 집락수는 시료채취장치 뚜껑의 구멍 수보다 많을 수 없다.
7.2.2 하나의 지점에서 사용한 배지가 여러 개일 경우에는 각 배지의 집락수를 센 후 평균집락수를 구하여 측정 대상 실내공간의 총부유세균 수로 한다.
7.2.3 400 개의 구멍을 가진 시료 채취 장비를 사용하여 시료 채취 후 계수 시, 총 집락수는 399 이하가 되어야 한다.
7.2.4 만약 배양한 배지 표면에 400 개의 구멍 위치에서 모두 집락이 생성되었다면 너무 많은 공기를 채취하여 농도를 산출할 수 없는 경우이므로, 동일한 지점에서 총 공기채취유량을 줄여 시료를 다시 채취하여 재시험한다.
7.3 집락수의 보정
400 개의 구멍을 가지는 충돌방식의 채취 장비를 사용한 경우는 10.1의 집락 계수 환산표(positive hole conversion table)(예시)를 사용하여 계수한 총 부유세균의 집락수를 보정하고, 보정된 집락수를 이용하여 공기 중 농도를 계산하는데 사용한다. 각 채취장비(bio air sampler) 제조사에서 제시하는 집락 계수 환산표를 사용하여 보정한다.
8.0 결과보고
8.1 농도계산
8.1.1 시료채취 유량은 시료채취 기간의 평균유량으로 한다.
(식 1)
여기서, Qave : 시료채취기간의 평균유량(L/min)
Q1 : 시료채취 시작 시의 유량(L/min)
Q2 : 시료채취 종료 시의 유량(L/min)
8.1.2 채취한 공기의 총 부피는 식 2에 따라 계산한다.
(식 2)
여기서, V : 채취한 공기의 총부피(m3)
Qave : 시료채취기간의 평균유량(L/min)
T : 시료채취시간(min)
8.1.3 채취한 공기는 식 3에 따라 25 °C, 1기압 조건으로 보정하여 환산한다.
V(25°C, 1atm) = V × | T(25°C) | × | P2 |
| T2 |
| P(1atm) |
(식 3)
여기서, V(25°C, 1atm) : 25 °C, 1기압일 때 기체의 부피(m3)
T(25°C) : 25 °C의 절대온도(°K), (298 °K = 273+25 °C)
P(1atm) : 1기압(atm)
V : 실제로 채취한 기체의 부피(m3)
T2 : 기체를 채취할 때의 절대온도(°K), (°K=273+°C)
P2 : 기체를 채취할 때의 기압(atm)
8.1.4 총부유세균의 농도 계산(CFU/m3)
실내 공기 중 총부유세균의 농도는 식 4에 따라 계산한다.
C = | CFU |
| V(25°C, 1atm) |
(식 4)
여기서, C : 실내 공기 중 총부유세균의 농도(CFU/m3)
CFU : 보정된 집락수
V(25°C, 1atm) : 환산된 채취공기량(m3)
8.2 결과의 표시
시험결과는 소수점 첫째자리까지 표기한다.
9.0 참고자료
9.1 KS P 6111, "세균 배양기", 한국표준협회, 산업표준심의회 의료기부회, 서울, (2006)
9.2 KS I ISO 16000-1, "실내공기 제 1부 : 샘플링 전략의 일반적 측면", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.3 KS J ISO 11133-1, "식물 및 동물 사료의 미생물학-배지의 준비 및 생산에 관한 지침-제1부 : 실험실에서의 배지 준비를 위한 품질보증에 대한 일반 지침", 산업표준심의회 식료품부회, 서울, (2007)
9.4 KS B ISO 8573-7, "압축공기-제 7부 : 생육 가능한 미생물 오염 물질 함량의 시험 방법", 산업표준심의회 일반산업기계부회(2005)
9.5 KS Q ISO 9001, "품질경영시스템 - 요구사항", 산업표준심의회 사회․경영시스템기술심의회, 서울, (2007)
9.6 KS J ISO 7218, "식품 및 동물사료의 미생물학-미생물시험 일반원칙", 산업표준심의회 식료품부회, 서울, (2007)
9.7 ASTM E 884-82, "Standard Practice for Sampling Airborne Microorganisms at Municipal Solid Waste Processing Facilities", American Society for Testing Materials International, West conshohocken, PA19428-2959, United States, (2006)
9.8 Tisch Environmental, Inc, "Cascade Impactor Series 10-8XX Viable (Microbial) Particle Sizing Instruments", (1998)
9.9 발효배지의 오염 테스트 공정, 제6조 작업방법 및 실시절차, 한국생물공학회 http://www.ksbb.or.kr/home/kor/sop/test.asp
10.0 부록
10.1 충돌방식 시료채취기의 집락계수 환산표(positive hole conversion table)
r | Pr | r | Pr | r | Pr | r | Pr | r | Pr | r | Pr | r | Pr | r | Pr |
1 | 1 | 51 | 55 | 101 | 116 | 151 | 190 | 201 | 279 | 251 | 395 | 301 | 559 | 351 | 840 |
2 | 2 | 52 | 56 | 102 | 118 | 152 | 191 | 202 | 281 | 252 | 398 | 302 | 563 | 352 | 848 |
3 | 3 | 53 | 57 | 103 | 119 | 153 | 193 | 203 | 283 | 253 | 400 | 303 | 567 | 353 | 857 |
4 | 4 | 54 | 58 | 104 | 120 | 154 | 194 | 204 | 285 | 254 | 403 | 304 | 571 | 354 | 865 |
5 | 5 | 55 | 59 | 105 | 122 | 155 | 196 | 205 | 287 | 255 | 406 | 305 | 575 | 355 | 874 |
6 | 6 | 56 | 60 | 106 | 123 | 156 | 198 | 206 | 289 | 256 | 409 | 306 | 579 | 356 | 883 |
7 | 7 | 57 | 61 | 107 | 124 | 157 | 199 | 207 | 292 | 257 | 411 | 307 | 584 | 357 | 892 |
8 | 8 | 58 | 63 | 108 | 126 | 158 | 201 | 208 | 294 | 258 | 414 | 308 | 588 | 358 | 902 |
9 | 9 | 59 | 64 | 109 | 127 | 159 | 203 | 2029 | 296 | 259 | 417 | 309 | 592 | 359 | 911 |
10 | 10 | 60 | 65 | 110 | 128 | 160 | 204 | 210 | 298 | 260 | 420 | 310 | 597 | 360 | 921 |
11 | 11 | 61 | 66 | 111 | 130 | 161 | 206 | 211 | 300 | 261 | 423 | 311 | 601 | 361 | 931 |
12 | 12 | 62 | 67 | 112 | 131 | 162 | 208 | 212 | 302 | 262 | 426 | 312 | 606 | 362 | 942 |
13 | 13 | 63 | 69 | 113 | 133 | 163 | 209 | 213 | 304 | 263 | 429 | 313 | 610 | 363 | 952 |
14 | 14 | 64 | 70 | 114 | 134 | 164 | 211 | 214 | 306 | 264 | 432 | 314 | 615 | 364 | 963 |
15 | 15 | 65 | 71 | 115 | 136 | 165 | 213 | 215 | 308 | 265 | 434 | 315 | 620 | 365 | 974 |
16 | 16 | 66 | 72 | 116 | 137 | 166 | 214 | 216 | 311 | 266 | 437 | 316 | 624 | 366 | 986 |
17 | 17 | 67 | 73 | 117 | 138 | 167 | 216 | 217 | 313 | 267 | 440 | 317 | 629 | 367 | 998 |
18 | 18 | 68 | 75 | 118 | 140 | 168 | 218 | 218 | 315 | 268 | 443 | 318 | 634 | 368 | 1010 |
19 | 19 | 69 | 76 | 119 | 141 | 169 | 220 | 219 | 317 | 269 | 447 | 319 | 639 | 369 | 1023 |
20 | 21 | 70 | 77 | 120 | 143 | 170 | 221 | 220 | 319 | 270 | 450 | 320 | 644 | 370 | 1036 |
21 | 22 | 71 | 78 | 121 | 144 | 171 | 223 | 221 | 322 | 271 | 453 | 321 | 649 | 371 | 1050 |
22 | 23 | 72 | 79 | 122 | 146 | 172 | 225 | 222 | 324 | 272 | 456 | 322 | 654 | 382 | 1064 |
23 | 24 | 73 | 81 | 123 | 147 | 173 | 227 | 223 | 326 | 273 | 459 | 323 | 659 | 373 | 1078 |
24 | 25 | 74 | 82 | 124 | 148 | 174 | 228 | 224 | 328 | 274 | 462 | 324 | 664 | 374 | 1093 |
25 | 26 | 75 | 83 | 125 | 150 | 175 | 230 | 225 | 331 | 275 | 465 | 325 | 670 | 375 | 1109 |
26 | 27 | 76 | 84 | 126 | 151 | 176 | 232 | 226 | 333 | 276 | 468 | 326 | 675 | 376 | 1123 |
27 | 28 | 77 | 86 | 127 | 153 | 177 | 234 | 227 | 335 | 277 | 472 | 327 | 680 | 377 | 1142 |
28 | 29 | 78 | 87 | 128 | 154 | 178 | 236 | 228 | 338 | 278 | 475 | 328 | 686 | 378 | 1160 |
29 | 30 | 79 | 88 | 129 | 156 | 179 | 237 | 229 | 340 | 279 | 478 | 329 | 692 | 379 | 1179 |
30 | 31 | 80 | 89 | 130 | 157 | 180 | 239 | 230 | 342 | 280 | 482 | 330 | 697 | 380 | 1198 |
31 | 32 | 81 | 91 | 131 | 159 | 181 | 241 | 231 | 345 | 281 | 485 | 331 | 703 | 381 | 1219 |
32 | 33 | 82 | 92 | 132 | 160 | 182 | 243 | 232 | 347 | 282 | 488 | 332 | 709 | 382 | 1241 |
33 | 34 | 83 | 93 | 133 | 162 | 183 | 245 | 233 | 349 | 283 | 492 | 333 | 715 | 383 | 1263 |
34 | 36 | 84 | 94 | 134 | 163 | 184 | 246 | 234 | 352 | 284 | 495 | 334 | 721 | 384 | 1288 |
35 | 37 | 85 | 96 | 135 | 165 | 185 | 248 | 235 | 354 | 285 | 499 | 335 | 727 | 385 | 1314 |
36 | 38 | 86 | 97 | 136 | 166 | 186 | 250 | 236 | 357 | 286 | 502 | 336 | 733 | 386 | 1341 |
37 | 39 | 87 | 98 | 137 | 168 | 187 | 252 | 237 | 359 | 287 | 505 | 337 | 739 | 387 | 1371 |
38 | 40 | 88 | 99 | 138 | 169 | 188 | 254 | 238 | 362 | 288 | 508 | 338 | 746 | 388 | 1403 |
39 | 41 | 89 | 101 | 139 | 171 | 189 | 256 | 239 | 364 | 289 | 513 | 339 | 752 | 389 | 1438 |
40 | 42 | 90 | 102 | 140 | 172 | 190 | 258 | 240 | 367 | 290 | 516 | 340 | 759 | 390 | 1476 |
41 | 43 | 91 | 103 | 141 | 174 | 191 | 260 | 241 | 369 | 291 | 520 | 341 | 765 | 391 | 1518 |
42 | 44 | 92 | 105 | 142 | 175 | 192 | 262 | 242 | 372 | 292 | 524 | 342 | 772 | 392 | 1565 |
43 | 45 | 93 | 106 | 143 | 177 | 193 | 263 | 243 | 374 | 293 | 527 | 343 | 779 | 393 | 1619 |
44 | 47 | 94 | 107 | 144 | 179 | 194 | 265 | 244 | 377 | 294 | 531 | 344 | 786 | 394 | 1681 |
45 | 48 | 95 | 108 | 145 | 180 | 195 | 267 | 245 | 379 | 295 | 535 | 345 | 793 | 395 | 1754 |
46 | 49 | 96 | 110 | 146 | 182 | 196 | 269 | 246 | 382 | 296 | 539 | 346 | 801 | 396 | 1844 |
47 | 50 | 97 | 111 | 147 | 183 | 197 | 271 | 247 | 384 | 297 | 543 | 347 | 808 | 397 | 1961 |
48 | 51 | 98 | 112 | 148 | 185 | 198 | 273 | 248 | 387 | 298 | 547 | 348 | 816 | 398 | 2127 |
49 | 52 | 99 | 114 | 149 | 186 | 199 | 275 | 249 | 390 | 299 | 551 | 349 | 824 | 399 | 2427 |
50 | 53 | 100 | 115 | 150 | 188 | 200 | 277 | 250 | 392 | 300 | 555 | 350 | 832 | 400 | - |
(1) All holes must be clean and open (2) Indicates quantitative limits of state (approx 2628 particles) is exceeded (3) r=Number of colony forming units counts on 90 mm Petridish, Pr=Probable statistical total (4) This table is based upon the principles that as the number of viable particles being impinged on a given plate increases, the probability of the next particle going into an "empty hole" decrease. (5) The values in the table are calculated from the basic formula (Feller, 1950) |
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[Andersen viable samplers(USA), 400 holes] |
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실내공기질공정시험기준 | ES 02901.1 |
실내 공기 중 라돈 연속측정방법 | 2010 |
(determination of indoor radon by continuous radon monitor) |
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1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 라돈-222(Rn-222, 이하 라돈) 농도의 단기 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 실내 공기 중 라돈을 측정 기간 동안 농도 변동치를 확인 할 수 있는 연속자동측정기를 이용하여 실내 공기 중의 라돈 방사능 농도(이하 라돈 농도)를 연속 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 라돈 농도 측정을 위한 부시험방법으로 사용된다.
1.2.2 이 시험기준은 이용한 실내 공기 중 라돈 농도 측정은 단기 측정으로 2일 이상 90일 이하의 측정시간을 필요로 한다.
1.2.3 이 시험기준은 장기 측정 방법에 비해 연평균 라돈 농도 평가를 위해 사용하기에 적절하지 못하다.
2.0 용어정의
2.1 라돈-222(Rn-222)
라듐-226(Ra-226)이 방사성 붕괴할 때 생성되는 불활성 원소로서 3.823 일의 반감기를 갖는 무색, 무취의 방사성 기체다. 흙이나 암석 등 자연계에서 생성되는 천연 라돈은 3개의 동위원소(Rn-222, 220, 219)가 있으며 천연 방사능 붕괴계열이 함유된 우라늄-238(U-238), 토륨-232(Th-232), 우라늄-235(U-235) 방사성 붕괴 계열에서 각각 생긴 것들이다. 이 시험기준은 라돈은 U-238이 연속 붕괴하며 생성된 Rn-222에 대한 것이다.
2.2 라돈붕괴생성물(radon decay product)
라돈이 붕괴되면서 차례로 생성되는 생성물을 말한다. 라돈붕괴생성물은 폴로늄-218(Po-218), 비스무스-214(Bi-214), 폴로늄-214(Po-214), 납-210(Pb-210)로 방사성을 띄며 알파, 베타 또는 감마선을 방출한다.
2.3 방사능(activity)
주어진 물질 내에서 단위시간 동안 일어나는 원자핵 붕괴의 수. 방사능은 대상 원소의 원자 수와 아래의 식으로 관계되어 있다.
(식 1)
여기서, A : 방사능 (Bq)
λ : 붕괴상수 (s-1), λ = ln2/T ≒ 0.693/T
N : 관련 원소의 원자 수
T : 관련 방사성 원소의 반감기 (s)
2.4 방사능 농도(activity concentration)
단위 부피에 포함된 해당 원소의 방사능으로 Bq · m-3의 단위를 사용한다.
2.5 베크렐(Bq, becquerel)
방사성 원자핵이 방사선을 방출하며 붕괴하는 비율을 나타내는 단위로 1 초 동안에 물질 중 하나의 방사성 핵종이 붕괴되어 다른 핵종으로 바뀔 때 1 Bq이라고 한다.
※ 퀴리(Ci) : 과거에 사용하던 방사능 단위, 1 pCi/L = 37 Bq/m3
2.6 연속라돈측정기(CRM, continuous radon monitors)
측정기간 동안에 라돈 농도 변동치를 모니터링할 수 있는 기기로 일부 장치에서는 전원이 필요하다. 측정원리는 섬광셀, 이온화상자, 실리콘검출기 방식으로 구분된다.
3.0 분석기기 및 기구
연속라돈측정기에는 주로 다음의 세 가지 검출 방식이 이용 된다.
3.1 섬광셀(scintillation cell)
여과지를 거친 후, 자연확산 또는 동력펌프를 통해 셀 내로 유입된 라돈과 셀 내부에서 생성된 라돈붕괴생성물에서 방출되는 α입자에 ZnS(Ag)가 반응하여 나온 섬광을 광증배관으로 증폭하여 계수한다.
3.2 이온화상자(ionization chamber)
이온화상자 방식은 여과지를 거친 후, 자연확산 또는 동력펌프를 통해 이온화상자 내로 유입된 라돈과 이온화상자 내부에서 생성된 라돈붕괴생성물에서 방출되는 α-입자가 고전기장에서 만든 이온화의 전기적 신호를 계수한다.
3.3 실리콘검출기(silicon detector)
실리콘검출기 방식은 여과지를 통하여 측정용기로 유입된 공기 중 라돈 및 라돈붕괴생성물이 붕괴할 때 방출하는 알파입자를 실리콘 반도체 검출기를 이용하여 계수한다.
4.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
5.0 시료 채취 및 관리
5.1 측정 절차
5.1.1 다중이용시설의 일반적인 운영조건에서 다음 단계의 측정절차를 실시한다.
5.1.2 실내 라농 농도 측정 전 제조사의 지침에 따라 측정기를 안정화시킨다.
5.1.3 실내 측정기가 안정화된 후 최소 48시간 이상 측정한다.
[주 1] 실내 라돈 농도 저감을 위한 시설 설치의 필요성을 판단하는 목적으로 하는 측정하는 경우에는 실내 라돈 농도를 측정하기 전 최소 12시간 전에 외부로 통하는 문과 창문을 모두 닫는다. 이 경우 측정은 가능한 외부로 통하는 건물의 모든 창문과 문을 닫은 채 실시한다. 건물 내 공기를 내부 순환시키는 냉난방 설비는 가동하여도 무방하다. 다만, 외부 공기를 유입하는 팬이나 기타 설비는 가동하지 않도록 한다. 측정기간동안 짧은 시간동안 배기팬을 작동하여도 실내 라돈농도가 감소할 수 있다.
[주 2] 측정기간동안 일상적이지 않은 매우 강한 바람이나 폭풍 등이 발생하거나, 측정 지점의 급격한 환경 변화가 예상될 경우 라돈 측정을 수행해서는 안 된다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 교정
연속라돈측정기의 교정시설은 교정의 목적을 달성하기에 적합한 조건을 갖추고 있는지를 확인해야 한다. 교정시설 내의 환경조건(온도, 습도, 라돈농도, 공기 흐름 등)은 교정인자에 영향을 줄 수 있기 때문에 연속라돈측정기의 교정시설은 온도, 습도 등 환경조건을 안정하게 유지할 수 있어야 한다. 교정은 12개월에 1회 이상 실시해야 하며, 적어도 3개 이상의 서로 다른 라돈 농도(148 Bq · m-3 이상)에서 이루어져야 하며 수리 후에는 바로 교정하여야 한다. 교정은 공인기관에서 수행하도록 하며, 적어도 교정에 필요한 기준값은 일차측정표준(또는 국가측정표준)에 소급하여야 한다.
6.2 정확도 관리
교정 등을 통하여 나타나는 기준값으로부터 벗어나는 오차(RPE, relative percentage error)는 연속라돈측정기의 정확도와 교정인자가 제대로 설정되어 있는지를 판단할 수 있는 지표다. 연속라돈측정기를 라돈농도(148 Bq · m-3 이상)가 알려진 챔버 내에 노출시킨 후 RPE를 다음 식으로 계산하고 15 % 이내로 유지하는 것을 목표로 한다.
RPE(%) = [ (MV - RV) / RV ] x 100 (식 1)
여기서,
RPE : 기준값으로부터 벗어나는 오차(relative percentage error)
MV : 라돈측정기를 라돈 농도가 알려진 라돈 챔버 내에 노출시킨 후의 지시값
RV : 라돈 챔버 내 라돈농도의 기준값
산출한 각 RPE는 차트를 작성하고 연속라돈측정기의 정확도를 관리하여야 한다. 범위를 벗어나는 경우 사용을 중단하고 수리한다. 수리 후 반드시 교정을 다시 해야 한다.
6.3 바탕 농도 관리
연속라돈측정기의 바탕 농도를 확인하기 위하여 라돈이 포함되지 않은 질소나 포함된 라돈이 충분히 붕괴될 수 있도록 충분한 기간이 지난 공기를 이용하여 측정 및 관리하여야 한다. 기기의 바탕 농도 측정은 측정 전에 반드시 이루어져야 하여 배경 농도가 관리 이력의 범위를 현격히 벗어나게 높은 경우에는 점검 및 수리를 통하여 개선 후 측정에 사용한다.
7.0 분석절차
"내용 없음"
8.0 결과보고
연속라돈측정기를 이용하여 라돈 방사능 농도를 측정하였을 경우 결과 보고에는 다음과 같은 내용이 포함되어야 한다.
8.1 기기 사양
기기의 제조사, 모델명, 제조일, 고유(일련)번호 등이 있어야 하며 기기 점검 및 교정에 대한 사항이 기록되어야 한다.
8.2 측정 장소 및 조건
측정 날짜 및 시간, 측정 기간, 측정 장소가 포함된 건물의 형태, 측정 지점(도면상에 표시), 제반 환경(온도, 습도, 밀폐 여부, 환기 장치, 가습기 가동 여부, 흡연 등)이 포함되어야 한다.
8.3 측정결과
라돈 농도(Bq · m-3)는 소수점 첫째자리까지 표기한다.
9.0 참고자료
"내용 없음"
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02902.1 |
실내 공기 중 미세먼지(PM10) 연속측정방법 - 베타선흡수법 | 2010 |
(continuous measurement methods of particulate matter(PM10) in indoor using the beta attenuation monitor) |
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1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 미세먼지(PM10) 농도의 연속 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 실내 공기 중 미세먼지(PM10)를 여과지에 채취하고 여과지에 베타선을 투과시켜 흡수되는 베타선의 정도를 이용하여 미세먼지(PM10)의 중량농도를 연속적으로 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 미세먼지(PM10) 농도 측정을 위한 부시험방법으로 사용된다.
1.2.2 이 시험기준 사용 시 주시험방법인 ES 02302.1 "실내 공기 중 미세먼지 (PM10) 측정방법"과 비교한 보정계수 적용이 필요하다.
2.0 용어정의
2.1 미세먼지(PM10)
PM10 이라 통칭되는 미세먼지는 공기역학적으로 직경이 10 μm 이하의 먼지입자(particulate matter)를 뜻한다.
3.0 분석기기 및 기구
3.1 작동원리
공기흡인부에는 분립장치가 설치되어 있어 10 μm 이상의 입자물질을 제거하며 설정유량으로 공기를 흡인하여 여과지위에 10 μm 이하의 먼지를 채취한다. 채취된 먼지의 양은 베타선 광원으로부터 방출된 베타선이 먼지가 채취된 테이프 여과지를 통과할 때 흡수 소멸된 나머지가 감지부에 도달되어 연산장치 또는 기록부에 감지된 양으로 입자상물질의 농도를 계산하게 된다. 즉, 새로운 테이프 여과지 부분이 측정부분으로 이동하면 공기는 흡인관을 통해 시료채취관으로 들어가게 된다. 공기 중의 먼지입자들은 여과지에 채취되고 분석을 위해 그대로 남아있게 된다. 베타선은 먼지가 축적된 여과지층을 통과하는데, 먼지가 많을수록 투과하는 베타선의 양이 줄어들고 검출기는 이에 따라 먼지를 정량하게 된다.
(식 1)
여기서, I : 여과지에 포집된 분진을 투과한 베타선 강도
Io : 초기베타선의 강도
μ : 분진에 의한 베타선의 감쇄계수(cm2/mg)
X : 단위면적당 포집된 분진의 질량(mg/cm2)
여기서 Io는 먼지가 포집되지 않은 여과지를 통과한 베타선 강도이며 μ는 상수로써 먼지의 성분에 무관하다. 먼지농도는 단위면적당 포집된 먼지의 질량에 의한 베타선의 흡수량으로 결정되어 진다.
(식 2)
여기서, C : 먼지 농도(mg/m3)
S : 먼지가 포집된 여과지의 면적(cm2)
V : 흡입된 공기량(m3)
△t : 포집시간(min)
3.2 베타선 흡수법(β-Ray absorption method) 기기 장치의 구성
3.2.1 공기흡인부
3.2.2 분립장치
3.2.3 유량조절부
3.2.4 테이프 여과지
3.2.5 교정부
3.2.6 시료 채취 시간 조정부
3.2.7 베타선 광원
3.2.8 베타선 감지부
3.2.9 연산장치
그림 1. 베타선 흡수법 장치구성의 예
3.3 기능
3.3.1 측정 광원부
광원과 수광부 등으로 구성되어 있어야 하며, 빛이 새지 않는 구조 이어야 한다.
3.3.2 입경분리장치
3.3.2.1 입경분리장치는 10 μm를 초과하는 부유입자를 제거할 수 있어야 한다.
3.3.2.2 입경분리장치 입경분리기준 기준점인 10 μm에서 그 효율이 50 % 이상이어야 한다.
그림 2. 채취효율곡선의 예
3.3.3 시료흡입관
시료채취 필터와 수직이고 직관을 이루며, 스테인리스강으로 만들며 채취된 입자상 물질을 필터로 운반하는 역할을 한다. 흡입관은 입자상 물질이 필터에 도달하기 전에 손실되는 것을 막을 수 있도록 설계되어야 한다.
3.3.4 교정장치
지시부의 오차를 용이하게 교정할 수 있는 장치가 있어야 한다.
3.3.5 유량계측부
실내공기의 시료채취 유량을 정확히 측정할 수 있어야 한다.
4.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
5.0 시료채취 및 관리
5.1 측 정
5.1.1 측정기의 사용법
측정기의 사용설명서를 따른다. 다음과 같은 순차로 작동된다.
(1) 바탕여과지의 베타선 흡수량을 측정한다.
(2) 시료채취 시간을 선택한다.
(3) 입자상 물질을 포집하기 위하여 테이프 여과지를 통해 정해진 양의 공기를 채취한다.
(4) 시료채취구간이 끝나는 시점이나 시료채취 동안에 입자상 물질이 채취된 테이프 여과지의 베타선 흡수량을 측정한다.
(5) 교정계수를 이용하여 총질량을 교정한다. 채취된 공기의 부피체적에 포함되어 있는 입자상 물질의 농도를 계산한다.
5.1.2 측정기의 교정
전원을 연결한 후 측정기가 예열이 되면 기기별 제시한 교정방법에 따라 교정을 행한다.
5.1.3 측정기의 검정 및 주의사항
측정기에 사용하고 있는 베타선 광원은 100 μCi 이하로 밀봉되어 있어 안전하나 취급관리에 주의를 하여야 하며 분립장치의 분진청소, 상대 감도의 확인, 흡인유량 등을 수시로 점검한다. 일반적으로 시료채취 후 농도값은 1시간 간격으로 나타내나, 농도가 먼지의 0.01 mg/m3 이하의 저농도일 경우는 시료채취 시간을 연장하여 측정한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 자동측정기기 소모품 관리사항
(1) 여과지(Glass Fiber Filter(roll))는 한 달 사용 후 체크한다.
(2) 흡인펌프는 약 1 년간 사용 후에는 날개(blade)를 교환한다.
(3) 교체주기가 1 년 이상인 소모품은 부품 교체 내역을 기록하여 둔다.
(예; 유량센서, Touch Panel, 흡인 펌프)
6.2 측정기의 유량 정도관리
6.2.1 유량 교정
측정기는 설계유량의 정확한 유지가 필요하다. 유량조절장치는 주기적으로(연 1회) 표준 유속계를 이용하여 교정되어야 하며, 설계유량이 확인되어야 한다. 측정기의 유속 교정은 동작 유속에서 측정값의 ±2 % 이내의 정확성을 가져야 한다.
유속 교정에 사용되는 표준 유속계의 유속 측정범위는 측정기 동작 유속 측정범위에 적절해야 하고 측정표준 소급성이 유지되어야 한다.
6.3 보정계수 적용
베타선 흡수법은 미세먼지의 중량을 측정하는 직접적인 방법이 아니고 입자상물질을 일정시간 여과지위에 채취하여 베타선을 투과시켜 물질의 중량농도를 연속적으로 측정하는 방법이다. 입자성분 사이의 상호작용, 습도(수분)의 영향 등으로 농도 차이를 나타낼 수 있으므로, 미세먼지(PM10) 주시험방법인 중량법(ES 02302.1)과 비교하여 보정계수 적용이 필요하다.
보정계수 산출을 위해서는 베타선 흡수법을 이용하여 실내 공기 중 미세먼지(PM10) 농도를 조사하고자 하는 지역과 동일한 공간에 중량법을 이용하여 베타선 흡수법과 동시에 공기 중 미세먼지(PM10) 농도를 측정한다. 10회 이상 반복측정하여 베타선 흡수법을 이용한 농도값과 중량법을 이용한 농도값의 상관을 확인한다.
베타선 흡수법의 농도값과 중량법으로 측정한 농도값의 상관을 확인한 후 식 3과 식 4와 같이 보정계수를 구하여 베타선 흡수법을 이용하여 구한 농도를 보정한다.
보정계수 = | 중량법 측정농도 값 | (식 3) |
| 베타선 흡수법 측정농도 값 |
|
보정값 = | 측정값 × 보정계수 | (식 4) |
7.0 분석절차
"내용 없음"
8.0 결과보고
8.1 결과의 표시
공기 중 미세먼지 농도는 소수점 첫째자리까지 표시한다.
8.2 기록 사항
매 채취시료마다 채취장소, 채취일, 여과지번호, 채취시작 및, 종료시간, 기타 성적에 참고가 될 만한 기상요소(일기, 온도, 습도, 풍향, 풍속 등) 및 시료채취자의 성명을 기록해 놓는다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 16000-1, "실내공기 제 1부 : 샘플링 전략의 일반적 측면", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.2 KS I ISO 10473, "대기-필터매체에 채취된 입자상 물질의 질량 측정-베타선 흡수법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경기술 심의회, 서울, (2008)
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02903.1 |
실내 공기 중 오존 측정방법 - 자외선 광도법 | 2010 |
(determination of ozone in indoor by ultraviolet photometer) |
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1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 오존 농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 특정 파장의 자외선을 흡수하는 오존의 특성을 이용하여 실내 공기 중 오존 농도를 연속 자동 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 오존 농도를 측정하기 위한 주 시험방법이다
1.2.2 이 시험기준의 측정범위는 약 0 ∼ 1 ppm이며, 방법검출한계는 0.001 ppm 이다.
1.3 간섭 물질
입자상물질, 질소산화물, 이산화황, 톨루엔, 습도가 공기 중 오존농도를 측정하는 데 간섭물질로 작용할 수 있다. 간섭이 의심되는 물질의 영향을 막기 위해서는 각 물질에 해당하는 여과지 및 스크러버를 사용하여야 한다.
1.3.1 입자상 물질
시료 도입부에서 여과지에 의해 제거되지 않는 경우 시료 배관과 분석부에 축적되어 오존 측정에 대해 무시할 수 없는 영향을 미칠 수 있다.
1.3.2 질소 산화물
0.5 ppm에서의 이산화질소 농도에 대한 등가의 오존에서 약 2 μg/m3(1 × 10-9)의 영향을 받게 된다.
1.3.3 이산화황
0.5 ppm에서의 이산화황 농도에 대한 등가의 오존에서 약 8 μg/m3(4 × 10-9)의 영향을 받게 된다.
1.3.4 톨루엔
휘발성 유기화합물(VOCs, volatile organic compounds) 중 톨루엔의 오존 생성 기여율이 가장 큰 것으로 나타났다.
1.3.5 습도
시료 공기 중의 습도 변화로 인해 자외선 광원 램프의 내부 석영창 표면의 빛 분산에 무시할 수 없는 변동을 초래하게 된다.
2.0 용어정의
2.1 측정기기 교정가스
측정기기 교정에 사용하는 가스로서 제로가스, 스팬가스 등 눈금 교정용 가스의 총칭
2.2 제로가스(zero gas)
측정기기의 제로값을 교정하는데 사용하는 가스
2.3 스팬가스(span gas)
측정기기의 스팬값을 교정하는데 사용하는 가스
2.4 제로 드리프트(zero drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 영점에 대한 지시값의 변동
2.5 스팬 드리프트(span drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 스팬에 대한 지시값의 변동
3.0 분석기기 및 기구
3.1 오존 측정장치
그림 1. 전형적인 오존 측정장치 구성도
3.1.1 시료 도입부
3.1.1.1 시료 채취구 및 배관
(1) 채취구 끝의 모양은 먼지, 빗물 등의 혼입이 적은 구조로 한다.
(2) 구조와 크기는 유량, 기계적 강도, 펌프의 능력, 청소의 용이함 등을 고려한다.
(3) 재질은 오존에 대해 비활성 물질로 만든 것을 사용한다.
(4) 먼지 등의 혼입 방지를 위하여 채취관의 적당한 위치에 여과지를 넣는다.
(5) 배관을 청소하거나 교체 시에는 배관 안쪽의 응축을 막기 위해 주위 조건과 평형을 유지하기 위한 시간이 필요하다.
3.1.1.2 입자상 여과지(inlet particulate filter)
여과지는 유로의 막힘과 시료 셀의 오염에 의한 측정 오차의 발생 등, 분석기의 성능에 영향을 미칠 수 있는 모든 입자상 물질을 제거하기 위해 필요하다. 유리솜 여과지, PTFE(polytetrafluoroethylene)수지 또는 셀룰로오스 섬유제의 원통 및 원판 여과지를 사용한다.
3.1.1.3 유량 및 압력 조절기(orifice)
분석부로 들어가는 시료공기의 유량 및 압력을 일정하게 조절하고 유지하기 위한 것으로서, 시료에 접촉하는 부분에는 오존에 대해 비활성 물질로 만든 것을 사용한다.
3.1.1.4 흡인펌프(pump)
시료 셀을 통해 필요한 시료 흐름을 흡입하기 위한 것으로 여과지에 분진이 부착되어 통기 저항이 증가하여도 측정기기에 알맞은 유량이 유지되도록 흡인력에 여유가 있는 펌프를 사용한다.
3.1.2 시료 분석부
3.1.2.1 시료 셀(absorption cell)
시료 공기 중의 오존에 의해서 254nm 부근의 자외선을 흡수시키기 위한 셀이다. 탄화불소 중합체, 붕규산염 유리, 용융 실리카 또는 탄화불소 피막 금속과 같은 오존에 대한 비활성 물질로 구성된 것이어야 한다. 셀 안의 공기 온도와 압력 및 유량을 측정할 수 있도록 만들어야 한다.
3.1.2.2 자외선 광원 램프(UV lamp)
광원은 약 254 nm 부근에서 휘선 스펙트럼을 갖는 저압 수은 증기 램프를 사용한다.
3.1.2.3 자외선 검출기(detector)
자외선 검출기는 정량적으로 254 nm 방사의 99.5 %는 감지해야한다. 분석기가 필요한 성능 규격을 만족시키도록 검출기의 센서와 그것에 관련된 전자 장치의 반응은 충분히 안정되어야 한다.
3.1.2.4 측광부
측광부는 오존에 의한 자외선의 흡수를 전기 신호로 변환하는 것으로서, 254 nm 부근에 검출 감도를 가진 광전관, 광전자 증배관, 반도체 검출기 등을 사용한다.
3.1.2.5 디지털기록계
디지털기록계는 분석된 오존 농도를 디지털로 표시 및 저장한다.
3.1.2.6 성능
자외선광도법 측정기기는 오존 분석을 위한 다음의 최소 성능 사양에 적합해야 한다.
(1) 측정범위 : 0 ～ 1 ppm 이하
(2) 분해능 : 0.001 ppm 이하
(3) 재현성(반복성) : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(4) 제로 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(5) 스팬 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(6) 직선성(지시오차) : 최대 눈금값의 ± 5 % 이내
(7) 응답시간 : 2분 30초 이하
(8) 간섭성분 영향 : 최대 눈금값의 ± 5 %이하
(9) 온도변화의 안정성 : 최대눈금치의 ± 2 % 이내
(10) 오존 스크러버 효율 : 99.5 %이상
(11) 전압변동에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 1 % 이내
(12) 유량변화에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 5 % 이내
(13) 내전압은 이상이 없어야 한다. 단, 전지내장형의 경우에는 적용하지 않는다.
(14) 절연저항은 2MΩ 이상이어야 한다. 단, 전지내장형의 경우에는 적용하지 않는다.
3.2 교정 장치
제로가스 및 스팬가스를 이용하여 측정기기의 교정이 가능하여야 하며, 지시부의 오차를 교정할 수 있어야 한다.
3.2.1 방향전환 밸브(three-way valve)
시료 공기의 유로를 오존 스크러버로 변환시키는 밸브로서, 전자 전환 밸브 등을 사용한다.
3.2.2 오존 스크러버(ozone scrubber)
오존 스크러버는 방향전환 밸브의 조작으로 들어온 시료공기 중의 오존을 분해하여 오존을 포함하지 않은 제로가스를 흘려보내게 된다.
3.2.3 오존 발생기(ozone generator)
오존 발생기는 수은 방전관을 사용하여 일정 농도의 오존을 발생시킬 수 있는 것으로서, 오존 발생에 사용하는 공기는 4.1.1에서 규정한 제로가스를 사용한다.
4.0 표준가스
4.1 측정기기 교정가스(calibration gases)
표시농도의 ± 2 % 범위의 정확도를 가져야 하며, 검사대행자를 통해 검증을 받아 합격한 것이어야 한다.
4.1.1 제로가스(zero gas)
고압 용기에 든 고순도 공기 또는 활성탄 및 소다석회 등을 통과시켜 정화된 대기를 이용하며 함유되는 질소 산화물(NOx) 성분이 0.01 ppm이하여야 한다.
4.1.2 스팬가스(span gas)
오존발생기에서 일정하게 발생되는 오존량을 적정하여 발생시킨 교정가스로서, 측정기기 최대 눈금값의 80 ～ 90 % 농도를 사용한다.
5.0 시료채취 및 관리
시료채취조작은 다음과 같이 한다.
(1) 여과지의 상태, 입력시간 및 날짜를 확인한다.
(2) 측정지점이 여러 곳일 경우에는 미리 장소별로 고유번호를 부여하여 측정 시 기록 등을 구별한다.
(3) 시료 도입부에서 시료 공기의 누출 여부와 측정기기의 유량과 압력을 확인한다.
(4) 시료 공기의 온도와 압력을 기록한다.
(5) 전원을 넣어 오존 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(6) 측정기기의 여러 가동 수치를 바르게 조절하기 위해 제조사의 취급 설명서를 따른다.
(7) 시료 공기를 채취하여 적당한 기록장치(차트, 데이터 다운로드 등)로 농도를 기록한다.
(8) 시료채취 및 측정 중간에도 측정기기의 상태를 확인하여 고장 등 긴급한 상황 발생 시에는 신속한 조치를 취해야 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 환경조건
(1) 주위 온도는 5 ～ 35 °C 사이의 임의 온도로서 변화폭은 5 °C 이내일 것
(2) 습도는 상대 습도 65 % ± 20 % 이내일 것
(3) 대기압은 95 ～ l06 kPa의 압력으로서 변화폭은 ± 0.5 % 이내일 것
(4) 전원 전압은 정격 전압의 ± 10 %로 한다.
(5) 예열 시간은 각 측정기기의 취급 설명서를 따른다.
6.2 측정기기 교정방법
측정기기 교정은 측정기기의 안정성 또는 오존 스크러버 효율에서의 모든 변화를 감지하기 위해 필요하다.
(1) 측정기기 및 교정 장치의 전원을 넣어 오존 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(2) 제로가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 제로 조정을 한다.
(3) 스팬가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 스팬 조정을 한다.
[주 1] 오존은 독성 가스이기 때문에 직접적인 흡입을 피해야하므로 활성탄 스크러버를 통하거나 후드 배기를 이용하여 측정기기의 기체 유입구로부터 멀리 떨어진 외부로 배출해야 한다.
6.2.1 교정 주기
(1) 분석기를 처음 구매했을 때
(2) 감응 특성에 영향을 주는 유지 보수를 했을 때
(3) 각 시료 채취의 전과 후 또는 분석기를 연속적으로 사용하는 경우에는 정기적으로 제로와 스팬 교정을 수행
(4) 제로드리프트와 스팬드리프트가 허용범위를 초과할 때
6.3 측정기기 성능평가방법
6.3.1 제로 드리프트(zero drift)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 연속 측정한다. 그 사이에 눈금값과 제로가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 제로 드리프트를 구한다.
(식 1)
여기서, d = 제로가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.2 스팬 드리프트(span drift)
측정기기에 스팬가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 내에 1시간 이상 간격으로 3회 이상 측정한다. 그 사이에 눈금값과 스팬가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 스팬 드리프트를 구한다.
(식 2)
여기서, d = 스팬가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.3 재현성(reproducibility)
측정기기에 동일한 제로가스와 스팬가스를 설정 유량으로 도입하여 각각 최종값을 기록한다. 위 조작을 3회 반복하여 제로값 및 스팬값에 대한 편차를 구한다. 이 사이에서 초기 지시값과의 변동폭으로 재현성을 구한다.
6.3.4 직선성(linearity)
제로교정, 스팬교정을 실시한 후 기지농도의 중간점 가스를 도입하여 지시 기록한다. 이 지시값과 표준가스의 농도 표시값과의 변동폭으로 직선성을 구한다.
6.3.5 응답시간(response time)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 지시값이 안정된 후, 유로를 스팬가스로 바꾼다. 이때의 지시기록에 있어서 스팬가스의 도입시점으로부터 최종 지시값의 90 % 값에 도달하기까지의 시간을 측정하여 응답시간으로 한다.
6.4 보수 점검
정확한 오염도 측정을 위한 정도를 유지하기 위하여 각 장치에 대해 각 정기점검을 실시하여야 한다.
6.4.1 입자상 여과지
여과지 위의 과도한 입자상 축적은 유량 이상 또는 시료공기로부터 오존 손실을 일으킬 수 있기 때문에 약 1주일 단위로 점검, 교체해야 한다.
6.4.2 자외선 광원 램프
자외선 광원 램프는 측정기기가 올바르게 동작할 수 있도록 충분한 양의 빛의 강도를 낼 수 있어야 한다. 램프 강도의 감소는 아주 느리지만, 약한 램프는 불안정한 측정의 원인이 된다. 약 1년 단위로 점검, 교체해야 한다.
6.4.3 오존 스크러버
오존 스크러버가 오존과 순수 공기에만 노출될 경우에는 영구적으로 사용할 수 있지만, 공기 중에 포함된 다른 요소들에 노출됨으로써 수명에 영향을 받게 된다. 불량 오존 스크러버는 불안정한 측정의 원인이 된다. 약 1년 단위로 점검, 교체해야 한다. 스크러버 효율을 구하는 방법은 10.0 부록에 나타내었다.
6.4.4 아날로그 기록 시스템
차트 속도 설정, 게인(gain) 조절 설정, 잉크 공급, 종이 공급, 과도한 잡음, 분석기의 작동 상태 등의 스트립 차트 기록기(strip chart recorder)를 점검한다.
6.4.5 디지털 기록계
사용 설명서에 나온 대로 점검을 수행한다.
7.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
8.0 결과보고
8.1 유효숫자 자릿수 표기
부피농도(vol ppm)의 경우 소수점 이하 셋 째 자리까지 표기한다.
(단, 측정기기의 분해능이 그 이상이면 넷째 자리에서 반올림하여 표기한다.)
※ 단위 환산
O3 : 1 ppm = 1.960 mg/m3(25 °C, 1 atm)
8.2 측정결과의 기록
측정일, 측정기기명, 측정성분, 측정기기의 조작조건, 측정자명, 기타 필요한 사항 등을 기록한다.
9.0 참고자료
9.1 KS B 5643, "대기 중의 옥시던트 자동 계측기", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2003)
9.2 KS I ISO 13964, "대기질－대기 중의 오존 측정 방법 (자외선 광도법)", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2004)
9.3 ASTM D5156－02, "Standard Test Methods for Continuous Measurement of Ozone in Ambient, Workplace, and Indoor Atmospheres(Ultraviolet Absorption)", American Society for Testing Materials International, West conshohocken, PA19428-2959, United States, (2008)
10.0 부록
10.1 오존 스크러버 효율 계산
오존 발생장치에 의해서 발생시킨 약 1 ppm 농도의 오존가스를 가습기에 의해서 상대 습도 50 % 이상으로 가습하여 검사를 마친 오존 자동 측정기기에 도입하고 소정의 유량으로 오존 스크러버에 24시간 이상 연속 통과시킨다. 오존 스크러버의 입구농도 및 출구농도를 2방향 콕으로 방향 전환하여 오존 자동 측정기기로 측정하고, 다음 식으로 오존 분해 효율을 산출하여 그 평균값을 구한다.
(식 3)
여기서, ROZ = 오존 분해 효율(%)
A = 오존 스크러버의 입구 농도(vol ppm)
B = 오존 스크러버의 출구 농도(vol ppm)
(발생 농도 점검라인)
그림 2. 오존 스크러버의 효율 시험 장치의 예
실내공기질공정시험기준 | ES 02904.1 |
실내 공기 중 이산화질소 측정방법 - 화학발광법 | 2010 |
(determination of nitrogen dioxide in indoor by chemiluminescence method) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 이산화질소 농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 일산화질소(NO)와 오존(O3)과의 반응으로 생긴 이산화질소(NO2)로부터 발생하는 발광현상을 이용하여 실내 공기 중 이산화질소 농도를 연속 자동 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 이산화질소 농도를 측정하기 위한 주 시험방법이다.
1.2.2 이 시험기준의 측정범위는 약 0 ～ 10 ppm이며, 방법검출한계는 0.00784 ppm이다.
1.3 간섭 물질
입자상 물질 등이 공기 중 이산화질소를 측정하는데 간섭물질로 작용할 수 있다. 간섭이 의심되는 물질의 영향을 막기 위해서는 각 물질에 해당하는 여과지 및 스크러버를 사용하여야 한다.
1.3.1 입자상 물질
시료 도입부에서 여과지에 의해 제거되지 않는 경우 시료 배관과 분석부에 축적되어 이산화질소 측정에 대해 무시할 수 없는 영향을 미칠 수 있다.
1.3.2 기타 간섭 물질
암모니아, 아민, 질산, 무기 또는 질산과산화 아세틸(PAN, peroxy acetyl nitrate), 그리고 유기 아질산염, 질산염 등이 있다. 또한 컨버터에서 황 화합물 및 카르보닐에 의한 촉매독으로 인하여 측정이 영향을 받을 수도 있다.
2.0 용어정의
2.1 측정기기 교정가스
측정기기 교정에 사용하는 가스로서 제로가스, 스팬가스 등 눈금 교정용 가스의 총칭
2.2 제로가스(zero gas)
측정기기의 제로값을 교정하는데 사용하는 가스
2.3 스팬가스(span gas)
측정기기의 스팬값을 교정하는데 사용하는 가스
2.4 제로 드리프트(zero drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 영점에 대한 지시값의 변동
2.5 스팬 드리프트(span drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 스팬에 대한 지시값의 변동
3.0 분석기기 및 기구
3.1 이산화질소 측정장치
그림 1. 전형적인 이산화질소 측정장치 구성도
3.1.1 시료 도입부
3.1.1.1 시료 채취구 및 배관
(1) 채취구 끝의 모양은 먼지, 빗물 등의 혼입이 적은 구조로 한다.
(2) 구조와 크기는 유량, 기계적 강도, 펌프의 능력, 청소의 용이함 등을 고려한다.
(3) 재질은 이산화질소에 대해 비활성 물질로 만든 것을 사용한다.
(4) 먼지 등의 혼입 방지를 위하여 채취관의 적당한 위치에 여과지를 넣는다.
(5) 배관을 청소하거나 교체 시에는 배관 안쪽의 응축을 막기 위해 주위 조건과 평형을 유지하기 위한 시간이 필요하다.
3.1.1.2 입자상 여과지(inlet particulate filter)
여과지는 유로의 막힘과 시료 셀의 오염에 의한 측정 오차의 발생 등 분석기의 성능에 영향을 미칠 수 있는 모든 입자상 물질을 제거하기 위해 필요하다. 유리솜 여과지, PTFE(polytetrafluoroethylene)수지 또는 셀룰로오스 섬유제의 원통 및 원판 여과지를 사용한다.
3.1.1.3 방향전환 밸브(three-way valve)
채취하여 바로 들어온 시료공기(NO+NO2)와 변환기를 통과한 시료공기(NO+NO)가 시료 셀에서 오존과 순차적으로 반응하도록 유로를 변환시켜준다.
3.1.1.4 유량 및 압력 조절기(orifice)
분석부로 들어가는 시료공기의 유량 및 압력을 일정하게 조절하고 유지하기 위한 것으로서, 시료에 접촉하는 부분에는 이산화질소에 대해 비활성 물질로 만든 것을 사용한다.
3.1.1.5 흡인펌프(pump)
시료 셀을 통해 필요한 시료 흐름을 흡입하기 위한 것으로 여과지에 분진이 부착되어 통기 저항이 증가하여도 측정기기에 알맞은 유량이 유지되도록 흡인력에 여유가 있는 펌프를 사용한다.
3.1.1.6 오존 스크러버(ozone scrubber)
시료 분석부로부터 배출되는 기체 중의 오존은 활성탄(activated charcoal)을 통과하여 제거되어야 한다. 이것은 근접한 대기 오염을 방지하며 시료채취 펌프를 보호한다.
3.1.2 시료 분석부
3.1.2.1 시료 셀(absorption cell)
일산화질소와 오존과의 반응으로 생긴 이산화질소로부터 발생하는 발광도를 측정하기 위한 셀이다. 이산화질소에 대한 비활성 물질로 구성되고 진공상태여야 한다. 셀 안의 공기 온도와 압력 및 유량을 측정할 수 있도록 만들어야 한다.
3.1.2.2 이산화질소 변환기(converter)
변환기는 300 °C 이상의 일정한 온도로 가열되어야 하며, 스테인리스강, 구리, 몰리브덴, 텅스텐 또는 분광학적으로 순수한 탄소 성분으로 만들어진다.
3.1.2.3 오존 발생기(ozone generator)
오존 발생기는 자외선 또는 고압 무음 전기 방전(high voltage silent electric discharge)에 의해 공기 중의 산소를 오존으로 변환시킨다. 생성된 오존의 농도는 측정할 질소산화물의 최고 농도보다 더 높아야 한다. 오존 발생기에 들어가는 공기 또는 산소의 유속은 일정하게 유지되어야 한다.
3.1.2.4 광학 필터
이 광학필터는 600 nm 이하의 파장에서 모든 복사선을 제거하여야 한다. 그러므로 이 파장에서 방출하는 불포화 탄화수소와의 화학 발광 반응에 의하여 나온 어떠한 간섭도 피할 수 있다.
3.1.2.5 광전자 증배관(photomultiplier)
분석 장치의 출력은 광전자 증배관의 특성에 의해 밀접하게 영향을 받는다. 주위의 원하지 않는 잡음(background noise)과 온도 변화의 영향을 줄이기 위하여 튜브는 보통 자동 온도 조절이 되는 냉각된 용기에 내장되어야 한다.
3.1.2.6 디지털 기록계
디지털 기록계는 분석된 이산화질소 농도를 디지털로 표시 및 저장한다.
3.1.2.7 성능
화학발광법 측정기기는 이산화질소 분석을 위한 다음의 최소 성능 사양에 적합해야 한다.
(1) 측정 범위 : 0 ～ 2 ppm 이하
(2) 분해능 : 0.001 ppm 이하
(3) 재현성(반복성) : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(4) 제로 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(단, 측정범위가 0 ～ 1 ppm인 경우에는 ± 4 × 10-9이내)
(5) 스팬 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(6) 직선성(지시오차) : 최대 눈금값의 ± 4 % 이내
(7) 측정기기의 응답시간 : 1분 이하
(8) 컨버터 효율 : NO2를 NO로 변환하는 효율이 95 % 이상
(9) 간섭성분 영향 : NH3 1 ppm이 NO로 변화되는 변환효율이 5 % 이하
(10) 온도변화의 안정성 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(11) 전압변동에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 1 % 이내
(12) 유량변화에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(13) 내전압은 이상이 없어야 한다. 단, 전지내장형의 경우에는 적용하지 않는다.
(14) 절연저항은 2MΩ 이상이어야 한다. 단, 전지내장형의 경우에는 적용하지 않는다.
3.2 교정 장치
제로가스 및 스팬가스로 교정이 가능하여야 하며, 이산화질소 변환기의 효율성 확인을 통하여 지시부의 오차를 교정할 수 있다.
3.2.1 자외선 램프
산소로부터 오존의 생산량을 변화시킬 수 있도록 램프창의 크기를 변화시킬 수 있는 것
3.2.2 화학 발광 분석 장치
이산화질소 변환기의 온도 조절이 가능한 것
3.2.3 화학 발광 분석기의 보정 장치
이산화질소와 일산화질소의 요구되는 농도를 산출하기 위한 전형적인 시스템
3.2.4 공기 유량 조절 장치와 유량계
유량을 ± 1 %까지 측정하고 유지할 수 있는 것
3.2.5 밸브
제로가스 흐름과 스팬가스 흐름을 조정하는 것과 이산화질소 표준가스가 변환기를 통하여 흐르도록 조정하는 것이 필요하다.
4.0 표준가스
4.1 측정기기 교정가스(calibration gases)
표시농도의 ± 2 % 범위의 정확도를 가져야 하며, 검사대행자를 통해 검증을 받아 합격한 것이어야 한다.
4.1.1 제로가스(zero gas)
질소산화물 또는 측정기기에 영향을 주는 성분이 검출되지 않는 가스로 질소 또는 고순도의 공기를 사용한다.
4.1.2 스팬가스(span gas)
보통 이산화질소와 질소의 두 성분 혼합가스로서, 측정기기 최대 눈금값의 80 ～ 90 % 농도를 사용한다.
5.0 시료채취 및 관리
시료채취조작은 다음과 같이 한다.
(1) 여과지의 상태, 입력시간 및 날짜를 확인한다.
(2) 측정지점이 여러 곳일 경우에는 미리 장소별로 고유번호를 부여하여 측정 시 기록 등을 구별한다.
(3) 시료 도입부에서 시료 공기의 누출 여부와 측정기기의 유량과 압력을 확인한다.
(4) 시료 공기의 온도와 압력을 기록한다.
(5) 전원을 넣어 이산화질소 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(6) 측정기기의 여러 가동 수치를 바르게 조절하기 위해 제조사의 취급 설명서를 따른다.
(7) 시료 공기를 채취하여 적당한 기록장치(차트, 데이터 다운로드 등)로 농도를 기록한다.
(8) 시료채취 및 측정 중간에도 측정기기의 상태를 확인하여 고장 등 긴급한 상황 발생 시에는 신속한 조치를 취해야 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 환경조건
(1) 주위 온도는 5 ～ 35 °C 사이의 임의 온도로서 변화폭은 5 °C 이내일 것
(2) 습도는 상대 습도 65 % ± 20 % 이내일 것
(3) 대기압은 95 ～ l06 kPa의 압력으로서 변화폭은 ± 0.5 % 이내일 것
(4) 전원 전압은 정격 전압의 ± 10 %로 한다.
(5) 예열 시간은 각 측정기기의 취급 설명서를 따른다.
6.2 측정기기 교정방법
측정기기 교정은 측정기기의 안정성 등 모든 변화를 감지하기 위해 필요하다.
(1) 측정기기 및 교정 장치의 전원을 넣어 이산화질소 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(2) 제로가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 제로 조정을 한다.
(3) 스팬가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 스팬 조정을 한다.
6.2.1 교정 주기
(1) 분석기를 처음 구매했을 때
(2) 감응 특성에 영향을 주는 유지 보수를 했을 때
(3) 각 시료 채취의 전과 후 또는 분석기를 연속적으로 사용하는 경우에는 정기적으로 제로와 스팬 교정을 수행
(4) 제로드리프트와 스팬드리프트가 허용범위를 초과할 때
6.3 측정기기 성능평가방법
6.3.1 제로 드리프트(zero drift)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 연속 측정한다. 그 사이에 눈금값과 제로가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 제로 드리프트를 구한다.
(식 1)
여기서, d = 제로가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.2 스팬 드리프트(span drift)
측정기기에 스팬가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 내에 1시간 이상 간격으로 3회 이상 측정한다. 그 사이에 눈금값과 스팬가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 스팬 드리프트를 구한다.
(식 2)
여기서, d = 스팬가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.3 재현성(reproducibility)
측정기기에 동일한 제로가스와 스팬가스를 설정 유량으로 도입하여 각각 최종값을 기록한다. 위 조작을 3회 반복하여 제로값 및 스팬값에 대한 편차를 구한다. 이 사이에서 초기 지시값과의 변동폭으로 재현성을 구한다.
6.3.4 직선성(linearity)
제로교정, 스팬교정을 실시한 후 기지농도의 중간점 가스를 도입하여 지시 기록한다. 이 지시값과 표준가스의 농도 표시값과의 변동폭으로 직선성을 구한다.
6.3.5 응답시간(response time)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 지시값이 안정된 후, 유로를 스팬가스로 바꾼다. 이때의 지시기록에 있어서 스팬가스의 도입시점으로부터 최종 지시값의 90 % 값에 도달하기까지의 시간을 측정하여 응답시간으로 한다.
6.4 보수 점검
정확한 오염도 측정을 위한 정도를 유지하기 위하여 각 장치에 대해 각 정기점검을 실시하여야 한다.
6.4.1 입자상 여과지
여과지 위의 과도한 입자상 축적은 유량 이상 또는 시료공기로부터 이산화질소 손실을 일으킬 수 있기 때문에 약 1주일 단위로 점검, 교체해야 한다.
6.4.2 이산화질소 변환기
이산화질소를 일산화질소로 환원시키는 역할로 이산화질소의 측정을 제어하기 때문에 매우 중요하다. 약 2년 단위로 점검, 교체해야 한다. 변환기 효율을 구하는 방법은 10.0 부록에 나타내었다.
6.4.3 오존 스크러버
변환되어진 일산화질소와 셀에서 반응 후 남은 오존 가스는 밖으로 배출되는데, 펌프의 신뢰성을 유지하기 위하여 필요하다. 약 6개월 단위로 점검, 교체해야 한다.
[주 1] 오존은 독성 가스이므로 활성탄 스크러버를 통하거나 후드 배기를 이용하여 시료 채취구로부터 멀리 떨어진 외부로 배출해야 한다.
6.4.4 아날로그 기록 시스템
차트 속도 설정, 게인(gain) 조절 설정, 잉크 공급, 종이 공급, 과도한 잡음, 분석기의 작동 상태 등의 스트립 차트 기록기(strip chart recorder)를 점검한다.
6.4.5 디지털 기록계
사용 설명서에 나온 대로 점검을 수행한다.
7.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
8.0 결과보고
8.1 유효숫자 자릿수 표기
부피농도(vol ppm)의 경우 소수점 이하 셋 째 자리까지 구하여 표기한다.
(단, 측정기기의 분해능이 그 이상이면 넷 째 자리에서 반올림하여 표기한다.)
※ 단위 환산
NO2 : 1 ppm = 1.88 mg/m3(25 °C, 1 atm)
8.2 측정결과의 기록
측정일, 측정기기명, 측정성분, 측정기기의 조작조건, 측정자명, 기타 필요한 사항 등을 기록한다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 7996, "대기－질소산화물의 질량농도 측정 (화학 발광법)", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2006)
9.2 KS B 5360, "대기 중의 질소 산화물 자동 계측기", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2006)
10.0 부록
10.1 이산화질소 변환기(converter) 효율 계산
KS B 5360(질소산화물 자동계측기)의 부속서에 따라 시험한다.
10.1.1 기상적정법
(1) 오존발생기의 동작을 멈추고 측정기기를 일산화질소 측정 쪽에 설정한다.
(2) 일산화질소 표준가스 및 정제공기를 흘려서 측정기기의 지시값이 측정 범위의 약 80 %를 지시하도록 유량을 조정한다. 이때의 지시기록의 지시값을 A로 한다.
(3) 오존 발생기를 작동시켜 발생하는 오존으로 일산화질소를 산화한다. 이때 디지털기록계의 지시값이 측정 범위의 약 10 %를 지시하도록 오존 발생기를 조정한다. 이 때 디지털기록계의 지시값을 B로 한다.
(4) 측정기기의 유로변환을 하여 질소산화물 측정유로(변환기 경유)로 하고 이 때 지시 기록계의 지시값을 C로 한다.
(식 3)
실내공기질공정시험기준 | ES 02905.1 |
실내 공기 중 이산화탄소 측정방법 - 비분산적외선법 | 2010 |
(determination of carbon dioxide in indoor by non-dispersive infrared spectrometer) |
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1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 이산화탄소 농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 이산화탄소의 특정 파장의 적외선을 흡수하는 특성을 이용하여 실내 공기 중 이산화탄소 농도를 연속자동 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 이산화탄소 농도를 측정하기 위한 주 시험방법이다.
1.2.2 이 시험기준의 측정범위는 약 0 ～ 5,000 ppm이다.
1.3 간섭 물질
1.3.1 입자상 물질
시료 도입부에서 여과지에 의해 제거되지 않는 경우 시료 배관과 분석부에 축적되어 이산화탄소 측정에 대해 무시할 수 없는 영향을 미칠 수 있다.
2.0 용어정의
2.1 비분산적외선(NDIR, non dispersive infrared)
적외선을 프리즘 회절격자와 같은 분산소자에 의해 분산하지 않는 것
2.2 측정기기 교정가스
측정기기 교정에 사용하는 가스로서 제로가스, 스팬가스 등 눈금 교정용 가스의 총칭
2.3 제로가스(zero gas)
측정기기의 제로값을 교정하는데 사용하는 가스
2.4 스팬가스(span gas)
측정기기의 스팬값을 교정하는데 사용하는 가스
2.5 제로 드리프트(zero drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 영점에 대한 지시값의 변동
2.6 스팬 드리프트(span drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 스팬에 대한 지시값의 변동
3.0 분석기기 및 기구
3.1 이산화탄소 측정장치
그림 1. 전형적인 이산화탄소 측정장치 구성도
3.1.1 시료 도입부
3.1.1.1 시료 채취구 및 배관
(1) 채취구 끝의 모양은 먼지, 빗물 등의 혼입이 적은 구조로 한다.
(2) 구조와 크기는 유량, 기계적 강도, 펌프의 능력, 청소의 용이함 등을 고려한다.
(3) 재질은 이산화탄소에 대해 비활성 물질로 만든 것을 사용한다.
(4) 먼지 등의 혼입 방지를 위하여 채취관의 적당한 위치에 여과지를 넣는다.
(5) 배관을 청소하거나 교체 시에는 배관 안쪽의 응축을 막기 위해 주위 조건과 평형을 유지하기 위한 시간이 필요하다.
3.1.1.2 입자상 여과지(inlet particulate filter)
여과지는 유로의 막힘과 시료 셀의 오염에 의한 측정 오차의 발생 등, 분석기의 성능에 영향을 미칠 수 있는 모든 입자상 물질을 제거하기 위해 필요하다. 유리솜 여과지, PTFE(polytetrafluoroethylene)수지 또는 셀룰로오스 섬유제의 원통 및 원판 여과지를 사용한다.
3.1.1.3 유량 및 압력 조절기(orifice)
분석부로 들어가는 시료공기의 유량 및 압력을 일정하게 조절하고 유지하기 위한 것으로서, 시료에 접촉하는 부분에는 이산화탄소에 대해 비활성 물질로 만든 것을 사용한다.
3.1.1.4 흡인펌프(pump)
시료 셀을 통해 필요한 시료 흐름을 흡입하기 위한 것으로 여과지에 분진이 부착되어 통기 저항이 증가하여도 측정기기에 알맞은 유량이 유지되도록 흡인력에 여유가 있는 펌프를 사용한다.
3.1.2 시료 분석부
3.1.2.1 시료 셀(absorption cell)
시료공기 중의 이산화탄소에 의해서 하나의 특정 파장에서의 적외선만을 흡수시키기 위한 셀이다. 이산화탄소에 대한 비활성 물질로 구성된 것이어야 한다. 셀 안의 공기 온도와 압력 및 유량을 측정할 수 있도록 만들어야 한다.
3.1.2.2 적외선 광원
광원은 원칙적으로 니크롬선, 탄화규소 등 저항체에 전류를 흘려 가열한 것을 사용한다.
3.1.2.3 적외선 검출기(detector)
검출기는 적외선을 흡수하고 시료공기 중의 이산화탄소 성분 농도에 대응하는 신호를 발생한다.
3.1.2.4 증폭기
증폭기는 검출기로부터의 아주 작은 신호를 증폭하는 것으로서, 지시계를 동작시키고 또는 전송에 필요한 레벨까지 증폭할 수 있는 것이어야 한다.
3.1.2.5 디지털기록계
디지털기록계는 분석된 이산화탄소 농도를 디지털로 표시 및 저장한다.
3.1.2.6 성능
비분산적외선 분석기는 이산화탄소 분석을 위한 다음의 최소 성능 사양에 적합해야 한다.
(1) 측정범위 : 0 ～ 5,000 ppm 이하
(2) 분해능 : 1 ppm 이하
(3) 재현성(반복성) : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(4) 제로 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(5) 스팬 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(6) 직선성(지시오차) : 최대 눈금값의 ± 5 % 이내
(7) 측정기기의 응답시간 : 30초 이하
(8) 온도변화의 안정성 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(9) 전압변동에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 1 % 이내
(10) 유량변화에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(11) 내전압은 이상이 없어야 한다. 단, 전지내장형의 경우에는 적용하지 않는다.
(12) 절연저항은 2MΩ 이상이어야 한다. 단, 전지내장형의 경우에는 적용하지 않는다.
3.2 교정 장치
제로가스 및 스팬가스를 이용하여 측정기기의 교정이 가능하여야 하며, 지시부의 오차를 교정할 수 있어야 한다.
3.2.1 방향전환 밸브(three-way valve)
시료 공기의 유로를 혼합 챔버로 변환시키는 밸브로서, 전자 전환 밸브 등을 사용한다.
3.2.2 혼합 챔버
혼합 챔버는 이산화탄소 표준가스를 희석하여 교정 농도를 만드는 경우에 필요하다.
3.2.3 유량 조절기
유량 조절기는 교정가스로부터의 유량을 조정하고 조절할 수 있는 어떤 장치 (밸브)라도 상관없다. 교정하는 데 희석 방법을 사용하고자 한다면 두 개의 장치가 필요하다.
희석하는 데 쓰이는 조절기는 ± 1 % 안에서 조절할 수 있어야 한다.
4.0 표준가스
4.1 측정기기 교정가스(calibration gases)
표시농도의 ± 2 % 범위의 정확도를 가져야 하며, 검사대행자를 통해 검증을 받아 합격한 것이어야 한다.
4.1.1 제로가스(zero gas)
질소 또는 공기 중의 이산화탄소 함유량 0.2 ppm 이하의 것을 사용한다.
4.1.2 스팬가스(span gas)
고순도 이산화탄소 표준 가스로서, 측정기기 최대 눈금값의 80 ～ 90 % 농도를 사용한다.
5.0 시료채취 및 관리
시료채취조작은 다음과 같이 한다.
(1) 여과지의 상태, 입력시간 및 날짜를 확인한다.
(2) 측정지점이 여러 곳일 경우에는 미리 장소별로 고유번호를 부여하여 측정 시 기록 등을 구별한다.
(3) 시료 도입부에서 시료공기의 누출 여부와 측정기기의 유량과 압력을 확인한다.
(4) 시료 공기의 온도와 압력을 기록한다.
(5) 전원을 넣어 이산화탄소 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(6) 측정기기의 여러 가동 수치를 바르게 조절하기 위해 제조사의 취급 설명서를 따른다.
(7) 시료 공기를 채취하여 적당한 기록장치(차트, 데이터 다운로드 등)로 농도를 기록한다.
(8) 시료채취 및 측정 중간에도 측정기기의 상태를 확인하여 고장 등 긴급한 상황 발생 시에는 신속한 조치를 취해야 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 환경조건
(1) 주위 온도는 5 ～ 35 °C 사이의 임의 온도로서 변화폭은 5 °C 이내일 것
(2) 습도는 상대 습도 65 % ± 20 % 이내일 것
(3) 대기압은 95 ～ l06 kPa의 압력으로서 변화폭은 ± 0.5 % 이내일 것
(4) 전원 전압은 정격 전압의 ± 10 %로 한다.
(5) 예열 시간은 각 측정기기의 취급 설명서를 따른다.
6.2 측정기기 교정방법
측정기기 교정은 측정기기의 안정성 등 모든 변화를 감지하기 위해 필요하다.
(1) 측정기기 및 교정 장치의 전원을 넣어 이산화탄소 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(2) 제로가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 제로 조정을 한다.
(3) 스팬가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 스팬 조정을 한다.
6.2.1 교정 주기
(1) 분석기를 처음 구매했을 때
(2) 감응 특성에 영향을 주는 유지 보수를 했을 때
(3) 각 시료 채취의 전과 후 또는 분석기를 연속적으로 사용하는 경우에는 정기적으로 제로와 스팬 교정을 수행
(4) 제로드리프트와 스팬드리프트가 허용범위를 초과할 때
6.3 측정기기 성능평가방법
6.3.1 제로 드리프트(zero drift)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 연속 측정한다. 그 사이에 눈금값과 제로가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 제로 드리프트를 구한다.
(식 1)
여기서, d = 제로가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.2 스팬 드리프트(span drift)
측정기기에 스팬가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 내에 1시간 이상 간격으로 3회 이상 측정한다. 그 사이에 눈금값과 스팬가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 스팬 드리프트를 구한다.
(식 2)
여기서, d = 스팬가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.3 재현성(reproducibility)
측정기기에 동일한 제로가스와 스팬가스를 설정 유량으로 도입하여 각각 최종값을 기록한다. 위 조작을 3회 반복하여 제로값 및 스팬값에 대한 편차를 구한다. 이 사이에서 초기 지시값과의 변동폭으로 재현성을 구한다.
6.3.4 직선성(linearity)
제로교정, 스팬교정을 실시한 후 기지농도의 중간점 가스를 도입하여 지시 기록한다. 이 지시값과 표준가스의 농도 표시값과의 변동폭으로 직선성을 구한다.
6.3.5 응답시간(response time)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 지시값이 안정된 후, 유로를 스팬가스로 바꾼다. 이때의 지시기록에 있어서 스팬가스의 도입시점으로부터 최종 지시값의 90 % 값에 도달하기까지의 시간을 측정하여 응답시간으로 한다.
6.4 보수 점검
정확한 오염도 측정을 위한 정도를 유지하기 위하여 각 장치에 대해 각 정기점검을 실시하여야 한다.
6.4.1 입자상 여과지
여과지 위의 과도한 입자상 축적은 유량 이상 또는 시료공기로부터 이산화탄소 손실을 일으킬 수 있기 때문에 약 1주일 단위로 점검, 교체해야 한다.
6.4.2 아날로그 기록 시스템
차트 속도 설정, 게인(gain) 조절 설정, 잉크 공급, 종이 공급, 과도한 잡음, 분석기의 작동 상태 등의 스트립 차트 기록기(strip chart recorder)를 점검한다.
6.4.3 디지털 기록계
사용 설명서에 나온 대로 점검을 수행한다.
7.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
8.0 결과보고
8.1 유효숫자 자릿수 표기
부피농도(vol ppm)의 경우 일의 자리까지 구하여 표기한다.
(단, 측정기기의 분해능이 그 이상이면 소수점 이하 첫째 자리에서 반올림하여 표기한다.)
※ 단위 환산
CO2 : 1 ppm = 1.80 mg/m3(25 °C, 1 atm)
8.2 측정결과의 기록
측정일, 측정기기명, 측정성분, 측정기기의 조작조건, 측정자명, 기타 필요한 사항 등을 기록한다.
9.0 참고자료
9.1 KS I 2208, "대기 중의 이산화탄소 측정 방법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2008)
9.2 KS I 2217, "비분산 적외선 가스 분석계", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2008)
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02906.1 |
실내 공기 중 일산화탄소 측정방법 - 비분산적외선법 | 2010 |
(determination of carbon monoxide in indoor by non-dispersive infrared spectrometer) |
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1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 일산화탄소 농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 일산화탄소의 특정 파장의 적외선을 흡수하는 특성을 이용하여 실내 공기 중 일산화탄소 농도를 연속 자동 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 일산화탄소 농도를 측정하기 위한 주 시험방법이다.
1.2.2 이 시험기준의 측정범위는 약 0 ～ 100 ppm이며, 방법검출한계는 0.05 ppm 이다.
1.3 간섭 물질
입자상 물질, 수증기, 이산화탄소 등이 간섭물질로 작용할 수 있다. 간섭이 의심되는 물질의 영향을 막기 위해서 각 물질에 해당하는 여과지, 스크러버를 사용하여야 한다.
1.3.1 입자상 물질
시료 도입부에서 여과지에 의해 제거되지 않는 경우 시료 배관과 분석부에 축적되어 일산화탄소 측정에 대해 무시할 수 없는 영향을 미칠 수 있다.
1.3.2 수증기
주요한 방해 요소는 수증기이고, 습도가 높은 측정지점에서는 실리카겔과 같은 건조제에 공기 시료를 통과시켜 영향을 최소화할 수 있다.
1.3.3 이산화탄소
대기 중 이산화탄소 방해 영향은 그다지 크지 않다. 600 mg/m3(333 ppmv at 25℃, 1atm)의 이산화탄소는 0.2 mg/m3(0.11 ppmv)에 해당하는 값의 영향을 주게 된다. 소다석회를 사용하여 영향을 줄일 수 있다.
1.3.4 탄화수소
대기 중 탄화수소는 보통 방해 요인이 되지 않는다. 325 mg/m3(500 ppmv at 25℃, 1atm)의 메탄은 0.6 mg/m3(0.9 ppmv)에 해당하는 값의 영향을 주게 된다.
1.3.5 기타 간섭물질
이산화황, 질소산화물 등도 주요 간섭 물질들이다.
2.0 용어정의
2.1 비분산적외선(NDIR, non dispersive infrared)
적외선을 프리즘 회절격자와 같은 분산소자에 의해 분산하지 않는 것
2.2 측정기기 교정가스
측정기기 교정에 사용하는 가스로서 제로가스, 스팬가스 등 눈금 교정용 가스의 총칭
2.3 제로가스(zero gas)
측정기기의 제로값을 교정하는데 사용하는 가스
2.4 스팬가스(span gas)
측정기기의 스팬값을 교정하는데 사용하는 가스
2.5 제로 드리프트(zero drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 영점에 대한 지시값의 변동
2.6 스팬 드리프트(span drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 스팬에 대한 지시값의 변동
3.0 분석기기 및 기구
3.1 일산화탄소 측정장치
그림 1. 전형적인 일산화탄소 측정장치 구성도
3.1.1 시료 도입부
3.1.1.1 시료 채취구 및 배관
(1) 채취구 끝의 모양은 먼지, 빗물 등의 혼입이 적은 구조로 한다.
(2) 구조와 크기는 유량, 기계적 강도, 펌프의 능력, 청소의 용이함 등을 고려한다.
(3) 재질은 일산화탄소에 대해 비활성 물질로 만든 것을 사용한다.
(4) 먼지 등의 혼입 방지를 위하여 채취관의 적당한 위치에 여과지를 넣는다.
(5) 배관을 청소하거나 교체 시에는 배관 안쪽의 응축을 막기 위해 주위 조건과 평형을 유지하기 위한 시간이 필요하다.
3.1.1.2 입자상 여과지(inlet particulate filter)
여과지는 유로의 막힘과 시료 셀의 오염에 의한 측정 오차의 발생 등, 분석기의 성능에 영향을 미칠 수 있는 모든 입자상 물질을 제거하기 위해 필요하다. 유리솜 여과지, PTFE(polytetrafluoroethylene)수지 또는 셀룰로오스 섬유제의 원통 및 원판 여과지를 사용한다.
3.1.1.3 유량 및 압력 조절기(orifice)
분석부로 들어가는 시료공기의 유량 및 압력을 일정하게 조절하고 유지하기 위한 것으로서, 시료에 접촉하는 부분에는 일산화탄소에 대해 비활성 물질로 만든 것을 사용한다.
3.1.1.4 흡인펌프(pump)
시료 셀을 통해 필요한 시료 흐름을 흡입하기 위한 것으로 여과지에 분진이 부착되어 통기 저항이 증가하여도 측정기기에 알맞은 유량이 유지되도록 흡인력에 여유가 있는 펌프를 사용한다.
3.1.2 시료 분석부
3.1.2.1 시료 셀(absorption cell)
시료공기 중의 일산화탄소에 의해서 하나의 특정 파장에서의 적외선만을 흡수시키기 위한 셀이다. 일산화탄소에 대한 비활성 물질로 구성된 것이어야 한다. 셀 안의 공기 온도와 압력 및 유량을 측정할 수 있도록 만들어야 한다.
3.1.2.2 적외선 광원
광원은 원칙적으로 니크롬선, 탄화규소 등 저항체에 전류를 흘려 가열한 것을 사용한다.
3.1.2.3 적외선 검출기(detector)
검출기는 적외선을 흡수하고 시료공기 중의 일산화탄소 성분 농도에 대응하는 신호를 발생한다.
3.1.2.4 증폭기
증폭기는 검출기로부터의 아주 작은 신호를 증폭하는 것으로서, 지시계를 동작시키고 또는 전송에 필요한 레벨까지 증폭할 수 있는 것이어야 한다.
3.1.2.5 디지털기록계
디지털기록계는 분석된 일산화탄소 농도를 디지털로 표시 및 저장한다.
3.1.2.6 성능
비분산적외선 측정기기는 일산화탄소 분석을 위한 다음의 최소 성능 사양에 적합해야 한다.
(1) 측정범위 : 0 ～ 100 ppm 이하
(2) 분해능 : 0.1 ppm 이하
(3) 재현성(반복성) : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(4) 제로 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(5) 스팬 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(6) 직선성(지시오차) : 최대 눈금값의 ± 5 % 이내
(7) 응답시간 : 2분 30초 이하
(8) 간섭성분의 영향 : 1 ppm 이하
(단, 측정기기의 최대 눈금값이 10 ppm이하일 경우에는 0.5 ppm이하)
(9) 온도변화에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(10) 전압변동에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 1 % 이내
(11) 유량변화에 대한 안정성 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(12) 내전압은 이상이 없어야 한다. 단, 전지내장형의 경우에는 적용하지 않는다.
(13) 절연저항은 2MΩ 이상이어야 한다. 단, 전지내장형의 경우에는 적용하지 않는다.
3.2 교정 장치
제로가스 및 스팬 표준가스로 교정이 가능하여야 하며, 지시부의 오차를 교정할 수 있어야 한다.
3.2.1 방향전환 밸브(three-way valve)
시료 공기의 유로를 일산화탄소 변환기로 변환시키는 밸브로서, 전자 전환 밸브 등을 사용한다.
3.2.2 일산화탄소 변환기(converter)
변환기는 방향전환밸브의 조작으로 들어온 시료공기 중의 일산화탄소를 이산화탄소로 바꾸어 일산화탄소를 포함하지 않은 제로가스를 흘려보내게 된다. 약 90 °C로 가열한 백금(platinum)이나 팔라듐(palladium) 여과지를 사용한다.
3.2.3 혼합 챔버
혼합 챔버는 일산화탄소 표준 가스를 희석하여 교정 농도를 만드는 경우에 필요하다.
3.2.4 유량 조절기
유량 조절기는 교정가스로부터의 유량을 조정하고 조절할 수 있는 어떤 장치(밸브)라도 상관없다. 교정하는 데 희석 방법을 사용하고자 한다면 두 개의 장치가 필요하다.
희석하는 데 쓰이는 조절기는 ± 1 % 안에서 조절할 수 있어야 한다.
4.0 표준가스
4.1 측정기기 교정가스(calibration gases)
표시농도의 ± 2 % 범위의 정확도를 가져야 하며, 검사대행자를 통해 검증을 받아 합격한 것이어야 한다.
4.1.1 제로가스(zero gas)
질소 또는 공기 중의 일산화탄소 함유량 0.09 ppm 이하의 것을 사용한다.
4.1.2 스팬가스(span gas)
보통 일산화탄소와 질소 두 성분의 혼합가스로서, 측정기기 최대 눈금값의 80 ～ 90 % 농도를 사용한다.
5.0 시료채취 및 관리
시료채취조작은 다음과 같이 한다.
(1) 여과지의 상태, 입력시간 및 날짜를 확인한다.
(2) 측정지점이 여러 곳일 경우에는 미리 장소별로 고유번호를 부여하여 측정 시 기록 등을 구별한다.
(3) 시료 도입부에서 시료공기의 누출 여부와 측정기기의 유량과 압력을 확인한다.
(4) 시료 공기의 온도와 압력을 기록한다.
(5) 전원을 넣어 일산화탄소 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(6) 측정기기의 여러 가동 수치를 바르게 조절하기 위해 제조사의 취급 설명서를 따른다.
(7) 시료 공기를 채취하여 적당한 기록장치(차트, 데이터 다운로드 등)로 농도를 기록한다.
(8) 시료채취 및 측정 중간에도 측정기기의 상태를 확인하여 고장 등 긴급한 상황 발생 시에는 신속한 조치를 취해야 한다.
[주 1] 담배의 연소과정에서도 일산화탄소가 발생하므로 흡연 장소를 피하여 측정위치를 선정하여야 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 환경조건
(1) 주위 온도는 5 ～ 35 °C 사이의 임의 온도로서 변화폭은 5 °C 이내일 것
(2) 습도는 상대 습도 65 % ± 20 % 이내일 것
(3) 대기압은 95 ～ l06 kPa의 압력으로서 변화폭은 ± 0.5 % 이내일 것
(4) 전원 전압은 정격 전압의 ± 10 %로 한다.
(5) 예열 시간은 각 측정기기의 취급 설명서를 따른다.
6.2 측정기기 교정방법
측정기기 교정은 측정기기의 안정성 등 모든 변화를 감지하기 위해 필요하다.
(1) 측정기기 및 교정 장치의 전원을 넣어 일산화탄소 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(2) 제로가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 제로 조정을 한다.
(3) 스팬가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 스팬 조정을 한다.
[주 2] 일산화탄소는 독성이 있는 가연성 기체이기 때문에 직접적인 흡입을 피해야하며, 화재 및 폭발의 위험성이 있으므로 스팬가스를 다룰 때에는 주의해야 한다.
6.2.1 교정 주기
(1) 분석기를 처음 구매했을 때
(2) 감응 특성에 영향을 주는 유지 보수를 했을 때
(3) 각 시료 채취의 전과 후 또는 분석기를 연속적으로 사용하는 경우에는 정기적으로 제로와 스팬 교정을 수행
(4) 제로드리프트와 스팬드리프트가 허용범위를 초과할 때
6.3 측정기기 성능평가방법
6.3.1 제로 드리프트(zero drift)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 연속 측정한다. 그 사이에 눈금값과 제로가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 제로 드리프트를 구한다.
(식 1)
여기서, d = 제로가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.2 스팬 드리프트(span drift)
측정기기에 스팬가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 내에 1시간 이상 간격으로 3회 이상 측정한다. 그 사이에 눈금값과 스팬가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 스팬 드리프트를 구한다.
(식 2)
여기서, d = 스팬가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.3 재현성(reproducibility)
측정기기에 동일한 제로가스와 스팬가스를 설정 유량으로 도입하여 각각 최종값을 기록한다. 위 조작을 3회 반복하여 제로값 및 스팬값에 대한 편차를 구한다. 이 사이에서 초기 지시값과의 변동 폭으로 재현성을 구한다.
6.3.4 직선성(linearity)
제로교정, 스팬교정을 실시한 후 기지농도의 중간점 가스를 도입하여 지시 기록한다. 이 지시값과 표준가스의 농도 표시값과의 변동폭으로 직선성을 구한다.
6.3.5 응답시간(response time)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 지시값이 안정된 후, 유로를 스팬가스로 바꾼다. 이때의 지시기록에 있어서 스팬가스의 도입시점으로부터 최종 지시값의 90 % 값에 도달하기까지의 시간을 측정하여 응답시간으로 한다.
6.4 보수 점검
정확한 오염도 측정을 위한 정도를 유지하기 위하여 각 장치에 대해 각 정기점검을 실시하여야 한다.
6.4.1 입자상 여과지
여과지 위의 과도한 입자상 축적은 유량 이상 또는 시료공기로부터 일산화탄소 손실을 일으킬 수 있기 때문에 약 1주일 단위로 점검, 교체해야 한다.
6.4.2 일산화탄소 변환기(converter)
변환기는 보통 0 ～ 200 ppm 농도의 일산화탄소를 0.1 ppm 보다 낮게 변환시킨다. 교정 주기마다 점검하여 0.2 ppm 보다 초과되면 교체해야 한다.
6.4.3 아날로그 기록 시스템
차트 속도 설정, 게인(gain) 조절 설정, 잉크 공급, 종이 공급, 과도한 잡음, 분석기의 작동 상태 등의 스트립 차트 기록기(strip chart recorder)를 점검한다.
6.4.4 디지털 기록계
사용 설명서에 나온 대로 점검을 수행한다.
7.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
8.0 결과보고
8.1 유효숫자 자릿수 표기
부피농도(vol ppm)의 경우 소수점 이하 첫째 자리까지 표기한다.
(단, 측정기기의 분해능이 그 이상이면 둘째 자리에서 반올림하여 표기한다.)
※ 단위 환산
CO : 1 ppm = 1.14 mg/m3(25 °C, 1 atm)
8.2 측정결과의 기록
측정일, 측정기기명, 측정성분, 측정기기의 조작조건, 측정자명, 기타 필요한 사항 등을 기록한다.
9.0 참고자료
9.1 KS B 5358, "대기 중의 일산화탄소 자동계측기", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2007)
9.2 KS I 2217, "비분산 적외선 가스 분석계", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2008)
9.3 KS I ISO 4224, "대기－일산화탄소 측정－비분산 적외선 분광법", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2006)
9.4 ASTM D3162-94, "Standard Test Method for Carbon Monoxide in the Atmosphere(Continuous Measurement by Nondispersive Infrared Spectrometry)", American Society for Testing Materials International, West conshohocken, PA19428-2959, United States, (2005)
10.0 부록
"내용 없음"
실내공기질공정시험기준 | ES 02906.2 |
실내 공기 중 일산화탄소 측정방법 - 전기화학식센서법 | 2010 |
(determination of carbon monoxide in indoor by electrochemical sensor method) |
|
1.0 개요
1.1 목적
1.1.1 이 시험기준은 실내 공기 중의 일산화탄소 농도 측정 방법을 규정한다.
1.1.2 일산화탄소 분자의 전기적 산화 환원 반응 시에 발생하는 전자의 양을 감지하여 실내 공기 중 일산화탄소 농도를 연속 자동 측정하는 방법이다.
1.2 적용범위
1.2.1 이 시험기준은 실내 공기 중 일산화탄소 농도를 측정하기 위한 부 시험방법이다.
1.2.2 이 시험기준의 측정범위는 약 0 ～ 200 ppm이며, 방법검출한계는 0.1 ppm 이다.
1.3 간섭 물질
간섭성분은 밀폐된 기류에 많이 존재하는데, 여기에는 입자상 물질, 수증기, 이산화황, 질소산화물, 이산화탄소, 수소 및 탄화수소류가 있다. 의심되는 물질의 영향을 막기 위해서는 각 물질에 해당하는 스크러버를 사용하여야 한다.
2.0 용어정의
2.1 측정기기 교정가스
측정기기 교정에 사용하는 가스로서 제로가스, 스팬가스 등 눈금 교정용 가스의 총칭
2.2 제로가스(zero gas)
측정기기의 제로값을 교정하는데 사용하는 가스
2.3 스팬가스(span gas)
측정기기의 스팬값을 교정하는데 사용하는 가스
2.4 제로 드리프트(zero drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 영점에 대한 지시값의 변동
2.5 스팬 드리프트(span drift)
어느 일정기간동안 측정기기의 스팬에 대한 지시값의 변동
3.0 분석기기 및 기구
3.1 일산화탄소 측정장치
3.1.1 시료 도입부
보통 별도의 흡인펌프 없이 공기의 확산에 의하여 시료채취를 한다.
3.1.2 시료 분석부
3.1.2.1 전기화학식 센서 원리
그 구조는 측정물질의 산화가 일어나는 감응전극(sensing electrode), 감응전극에 외부로부터 전압을 걸어줄 때 기준이 되는 기준전극(reference electrode), 감응전극에서 흐르는 전류만큼의 대응 전류를 흘려줌으로써 평형을 유지시키는 상대전극(counter electrode)으로 구성된다.
시료 공기 중의 일산화탄소 성분이 센서의 내부 감응전극에 확산되어 도달하면, 식 1과 같이 전극 표면에서 CO가 CO2로 산화되고, 그 결과 전자가 발생한다.
CO + H2O → CO2 + 2H++ 2e- (식 1)
(1/2)O2 + 2H++ 2e- → H2O (식 2)
이때, 상대전극에서는 식 2와 같이 감응전극의 반응과 평형을 유지하기 위하여 공기 중에 포함된 산소를 물로 환원시키는 반응을 수행한다. 결국, 센서는 일산화탄소 농도에 비례하는 전기적 신호(전류)를 발생하므로 이 전류를 측정하면 일산화탄소의 농도를 알 수 있게 된다.
3.1.2.2 성능
전기화학식 측정기기는 다음의 최소 성능 사양에 적합해야 한다.
(1) 측정범위 : 0 ～ 100 ppm 이하
(2) 분해능 : 0.1 ppm 이하
(3) 제로 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 2 % 이내
(4) 스팬 드리프트 : 최대 눈금값의 ± 4 % 이내
(5) 응답시간 : 2분 30초 이하
3.1.2.3 디지털기록계
디지털기록계는 분석된 일산화탄소 농도를 디지털로 표시 및 저장한다.
3.2 교정 장치
제로가스 및 스팬 표준가스로 교정이 가능하여야 하며, 지시부의 오차를 교정할 수 있어야 한다.
3.2.1 일산화탄소 변환기(converter)
변환기는 시료공기 중의 일산화탄소를 이산화탄소로 바꾸어 일산화탄소를 포함하지 않은 제로가스를 흘려보내게 된다. 약 90 °C로 가열한 백금(platinum)이나 팔라듐(palladium) 여과지를 사용한다.
3.2.2 혼합 챔버
혼합 챔버는 일산화탄소 표준 가스를 희석하여 교정 농도를 만드는 경우에 필요하다.
3.2.3 유량 조절기
유량 조절기는 교정가스로부터의 유량을 조정하고 조절할 수 있는 어떤 장치(밸브)라도 상관없다. 교정하는 데 희석 방법을 사용하고자 한다면 두 개의 장치가 필요하다.
희석하는 데 쓰이는 조절기는 ± 1 % 안에서 조절할 수 있어야 한다.
4.0 표준가스
4.1 측정기기 교정가스(calibration gases)
표시농도의 ± 2 % 범위의 정확도를 가져야 하며, 검사대행자를 통해 검증을 받아 합격한 것이어야 한다.
4.1.1 제로가스(zero gas)
질소 또는 공기 중의 일산화탄소 함유량 0.09 ppm 이하의 것을 사용한다.
4.1.2 스팬가스(span gas)
보통 일산화탄소와 질소 두 성분의 혼합가스로서, 측정기기 최대 눈금값의 80 ～ 90 % 농도를 사용한다.
5.0 시료채취 및 관리
시료채취조작은 다음과 같이 한다.
(1) 기기의 상태, 입력시간 및 날짜를 확인한다.
(2) 측정지점이 여러 곳일 경우에는 미리 장소별로 고유번호를 부여하여 측정 시 기록 등을 구별한다.
(3) 시료 공기의 온도와 압력을 기록한다.
(4) 전원을 넣고 일산화탄소 농도 지시값을 확인하여 충분한 안정화 시간을 갖는다.
(5) 측정기기의 여러 가동 수치를 바르게 조절하기 위해 제조사의 취급 설명서를 따른다.
(6) 적당한 기록장치(차트, 데이터 다운로드 등)로 농도를 기록한다.
(7) 측정 중간에도 측정기기의 상태를 확인하여 고장 등 긴급한 상황 발생 시에는 신속한 조치를 취해야 한다.
[주 1] 담배의 연소과정에서도 일산화탄소가 발생하므로 흡연 장소를 피하여 측정위치를 선정하여야 한다.
6.0 정도보증/정도관리(QA/QC)
6.1 환경조건
(1) 주위 온도는 5 ～ 35 °C 사이의 임의 온도로서 변화폭은 5 °C 이내일 것.
(2) 습도는 상대 습도 65 % ± 20 % 이내일 것.
(3) 대기압은 95 ～ l06 kPa의 압력으로서 변화폭은 ± 0.5 % 이내일 것.
(4) 전원 전압은 정격 전압의 ± 10 %로 한다.
(5) 예열 시간은 각 측정기기의 취급 설명서를 따른다.
6.2 측정기기 교정방법
측정기기 교정은 측정기기의 안정성 등 모든 변화를 감지하기 위해 필요하다.
(1) 측정기기 및 교정 장치의 전원을 넣어 일산화탄소 농도의 지시값이 안정될 때까지 충분히 예열한다.
(2) 제로가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 제로 조정을 한다.
(3) 스팬가스를 설정 유량으로 흐르게 하고, 농도의 지시값이 안정되는 것을 확인한 후, 측정기기의 스팬 조정을 한다.
[주 2] 일산화탄소는 독성이 있는 가연성 기체이기 때문에 직접적인 흡입을 피해야하며, 화재 및 폭발의 위험성이 있으므로 스팬가스를 다룰 때에는 주의해야 한다.
6.2.1 교정 주기
(1) 분석기를 처음 구매했을 때
(2) 감응 특성에 영향을 주는 유지 보수를 했을 때
(3) 각 시료 채취의 전과 후 또는 분석기를 연속적으로 사용하는 경우에는 정기적으로 제로와 스팬 교정을 수행
(4) 제로드리프트와 스팬드리프트가 허용범위를 초과할 때
6.3 측정기기 성능평가방법
6.3.1 제로 드리프트(zero drift)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 연속 측정한다. 그 사이에 눈금값과 제로가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 제로 드리프트를 구한다.
(식 3)
여기서, d = 제로가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.2 스팬 드리프트(span drift)
측정기기에 스팬가스를 설정유량으로 도입하여 8시간 내에 1시간 이상 간격으로 3회 이상 측정한다. 그 사이에 눈금값과 스팬가스 초기 지시값과의 최대 변동폭을 구하고 다음 식에 따라 스팬 드리프트를 구한다.
(식 4)
여기서, d = 스팬가스 초기 지시값으로부터 최대 편차
6.3.3 재현성(reproducibility)
측정기기에 동일한 제로가스와 스팬가스를 설정 유량으로 도입하여 각각 최종값을 기록한다. 위 조작을 3 회 반복하여 제로값 및 스팬값에 대한 편차를 구한다. 이 사이에서 초기 지시값과의 변동폭으로 재현성을 구한다.
6.3.4 직선성(linearity)
제로교정, 스팬교정을 실시한 후 기지농도의 중간점 가스를 도입하여 지시 기록한다. 이 지시값과 표준가스의 농도 표시값과의 변동폭으로 직선성을 구한다.
6.3.5 응답시간(response time)
측정기기에 제로가스를 설정유량으로 도입하여 지시값이 안정된 후, 유로를 스팬가스로 바꾼다. 이때의 지시기록에 있어서 스팬가스의 도입시점으로부터 최종 지시값의 90 % 값에 도달하기까지의 시간을 측정하여 응답시간으로 한다.
6.4 보수 점검
정확한 오염도 측정을 위한 정도를 유지하기 위하여 각 장치에 대해 각 정기점검을 실시하여야 한다.
6.4.1 센서의 수명 및 교체
센서는 공기에 접촉하는 것만으로도 열화가 진행되는데, 이러한 현상은 측정기기를 사용하지 않더라도 발생하며, 일정한 기간이 경과하면 사용이 불가능하게 된다. 그 수명은 접촉한 공기에 포함된 일산화탄소의 농도와 접촉 시간에 따라 다르게 나타나지만, 일반적인 환경에서는 약 2 년 단위로 점검, 교체해야한다.
6.4.2 입자상 여과지
여과지 위의 과도한 입자상 축적은 유량 이상 또는 시료공기로부터 일산화탄소 손실을 일으킬 수 있기 때문에 약 1주일 단위로 점검, 교체해야 한다.
6.4.3 일산화탄소 변환기(converter)
변환기는 보통 0 ～ 200 ppm 농도의 일산화탄소를 0.1 ppm 보다 낮게 변환시킨다. 교정 주기마다 점검하여 0.2 ppm 보다 초과되면 교체해야 한다.
6.4.4 아날로그 기록 시스템
차트 속도 설정, 게인(gain) 조절 설정, 잉크 공급, 종이 공급, 과도한 잡음, 분석기의 작동 상태 등의 스트립 차트 기록기(strip chart recorder)를 점검한다.
6.4.5 디지털 기록계
사용 설명서에 나온 대로 점검을 수행한다.
7.0 시약 및 표준용액
"내용 없음"
8.0 결과보고
8.1 유효숫자 자릿수 표기
부피농도(vol ppm)의 경우 소수점 이하 첫째 자리까지 표기한다.
(단, 측정기기의 분해능이 그 이상이면 둘째 자리에서 반올림하여 표기한다.)
※ 단위 환산
CO : 1 ppm = 1.14 mg/m3(25 °C, 1 atm)
8.2 측정결과의 기록
측정일, 측정기기명, 측정성분, 측정기기의 조작조건, 측정자명, 기타 필요한 사항 등을 기록한다.
9.0 참고자료
9.1 KS I ISO 12039, "고정 오염원－일산화탄소, 이산화탄소 및 산소의 측정 － 자동화 측정 시스템의 성능 특성과 교정", 한국표준협회, 산업표준심의회 환경부회, 서울, (2006)
9.2 NIOSH Manual of Analytical Methods 6604, "Carbon Monoxide", National Institute for Occupational Safety and Health, Education and Information Division, Cincinnati, Ohio 45226, (1996)
9.3 ASTM D3162-94, "Standard Test Method for Carbon Monoxide in the Atmosphere (Continuous Measurement by Nondispersive Infrared Spectrometry)", American Society for Testing Materials International, West conshohocken, PA19428-2959, United States, (2005)
10.0 부록
"내용 없음"
부 칙
(개정 2009.9.17)
① (시행일) 이 고시는 고시한 날부터 시행한다.
②(재검토기한) 「훈령·예규 등의 발령 및 관리에 관한 규정」(대통령훈령 제248호)에 따라 이 고시 발령후의 법령이나 현실여건의 변화 등을 검토하여 이 고시의 폐지, 개정 등의 조치를 하여야 하는 기한은 2012년 9월 16일까지로 한다.
부 칙
(개정 2010.3.5)
① (시행일) 이 고시는 고시한 날부터 시행한다.
제정자 : 환경부장관 제정 : 2004년 6월 5일 환경부장관 고시 제 2004-80호 최종개정 : 2010년 3월 05일 환경부장관 고시 제 2010-24호 원안작성자 : 국립환경과학원장 |
이 규격에 대한 의견제시 또는 질문은 국립환경과학원 기후대기연구부 실내환경연구팀(전화 032-560-7370) 또는 홈페이지 www.nier.go.kr로 하십시오 |
[1] 일반적인 판매되는 벌크(bulk) 석면 시료로서 백석면, 갈석면, 청석면과 복합유리섬유로 구성된 세트(set)
[2] 일반적으로 판매되지 않는 석면 시료로서, 안소필라이트, 트레몰라이트, 악티노라이트로 구성된 세트.(set)
[3] 백석면
[4] 고농도의 백석면과 중간농도의 갈석면이 홉합된 셀룰로오스 에스터 여과지
