1. 물질명 : 석면(Asbestos)
2. 물리․화학적 특성
구 분 석 면
화학식 3MgO․2SiO2․H2O(chrysotile)
CAS No. 12172-73-5(Amosite), 12001-29-5(Chrysotile), 12001-28-4(Crocidolite)
분자량 Various
비중( 25 ℃) 2.9 - 3.2
끓는점(℃)
-증기압(mmHg, 20 ℃)
-3. 노출기준
물질명 구 분 노동부고시(‘02) ACGIH('03) OSHA('93) ppm fiber/cc ppm fiber/cc ppm fiber/cc 백석면(Chrysotile) TWA - 0.1(A1) - 0.1(A1) - 0.1(Ca)
STEL/Ceiling(C) - - - 1(30분)
황석면(Amosite) TWA - 0.1(A1) - 0.1(A1) - 0.1(Ca)
STEL/Ceiling(C) - - - 1(30분)
청석면(Crocidolite) TWA - 0.1(A1) - 0.1(A1) - 0.1(Ca)
STEL/Ceiling(C) - - - 1(30분)
* Ca : Carcinogen (29CFR 1910.1001)
4. 분석방법
석면분석법에는 위상차현미경을 이용 공기 중 시료의 석면 함유량을 분석하는 정량분석 법과 편광현미경 또는 X-선 회절장치, 전자현미경 등을 이용 고체 시료를 포함한 시험 물질의 석면함유 여부를 판단하는 정성분석법 등이 있다. 본 지침은 석면의 정량분석에 사용되는 위상차현미경법과 정성분석을 중심으로 한 정성, 정량분석에 많이 사용되는 편 광현미경법에 대한 분석방법을 정한다.
4.1 위상차현미경법
○ 작성일자 : 1997. 11; 2003. 5(1차 개정) ○ 시료채취 및 분석개요
시 료 채 취 분 석 개 요 1. 채취
(1) 방법 : 여과채취
(2) 기구 및 채취제 : 여과지
(0.45 - 1.2 ㎛ Cellulose ester membrane, 25 mm; conductive cowl on cassette) (3) 시료채취 유량 : 0.5 - 16 ℓ/min (4) 총 량 :
최 소 : 400 (at 0.1 fiber/cc)
최 대 : 100 - 1300 fiber/mm2정도 채취 되도록 유량 조정
2. 운반 : 일반적인 방법 3. 시료의 안정성 : 안정함
4. 공시료 : 시료셋트당 2 -10개의 현장 공시료 필요
1. 원리 및 기기
(1) 원리 : 막여과지에 시료를 채취한 후 전처리하여 위상차 현미경으로 분석 (2) 기기 : Phase contrast light microscope (PCM)
2. 전처리
(1) 방법 : Acetone-collapse/triacetin- immersion method
(2) 효율:
3. 검량선 : 4. 정 도 :
(1) 범 위 : 100 - 1300개/mm2 (2) 정 밀 도 : 0.10 - 0.12
5. 검출한계 : 7 개/mm2
6. 적용 : 0.04 - 0.5 개/cc (1000 ℓ공기채취시) 7. 방해작용 : 석면종류의 감별 및 섬유상 물질과의 구분이 어렵다.
(1) 원리
작업환경중의 분석대상 물질을 여과지로 통과시켜 측정대상물질을 채취한 후 시료전처리 를 하여 위상차 현미경을 이용하여 길이가 5 ㎛보다 크고, 길이 대 넓이의 비가 3:1을 초 과하는 석면섬유를 직접 계수한다.
(2) 기구
(가) 채취기 : Cellulose ester membrane(CEM) filter(0.45 - 1.2㎛ pore size, 직경: 25 mm) 와 패드가 장착된 전도성 통이 있는 직경 25 mm의 3 부분 카세트(직경 37mm
의 필터 및 카세트도 사용 가능함) ※ Open face로 시료채취 할 것
① 사용하지 않은 여과지의 섬유수가 계수면적 100 시야당 5개 이상으로 오염된 것은 사용 불가.
② 카세트의 카울이 정전기를 띄지 않도록 전도성이 처리되어 있으면 정전기의 방해 작용이 없어 시료채취가 더욱 양호함.
③ 위상차 현미경 분석시 0.8 ㎛의 여과지를 사용한다. 0.45 ㎛ 여과지는 전자 현미경으로 분석시 필요하나 일반적으로는 압력강하가 커서 부적당하다.
(나) 개인시료 채취용 펌프
(다) 위상차현미경 : 대안렌즈(10x), 대물렌즈(40 - 45x), 총배율(약 400배), 구경수차 (numerical aperture; 0.65 - 0.75)
(라) 슬라이드글라스 : 25 x 75 mm
(마) 커버글라스 : 22 x 22 mm, No. 1 - ½ (바) 라커나 메뉴큐어
(사) 수술용칼 : # 10 (아) 핀셋
(자) 마이크로피펫 : 5 - 500 ㎕
(차) 현미경계수자 : Walton-Beckett graticule, Type G-22, 시야면적 : 0.00785 mm2 (카) Stage micrometer(0.01 mm division)
(타) 아세톤 증기화 장치
삼각플라스크(200 - 250 ㎖)에 유리관(길이 16 - 22 cm)이 연결된 고무마개를 끼 운다.(마개에 구멍을 뚫어 유리관을 플라스크안으로 10 - 12 cm정도 들어가게 하고, 고 무관 밖의 유리관(8-10 cm)은 알코올 램프를 사용하여 수평으로 20 - 30도가 되도록 구부 린다. 또는 제품으로 나와 있는 슬라이드 글라스 투명화 ‘가열 알루미늄 블록(heated aluminium block)'을 사용해도 된다.
(3) 시약 (가) 아세톤
(나) Triacetin(glycerol triacetate) : 시약등급
(4) 채취 및 처리
(가) 시료채취
① 각 시료채취 펌프를 보정한다(시료채취시와 동일한 연결 상태에서).
② 카세트는 근로자의 호흡위치(코로부터 반경 30cm 이내)에 위치하도록 하고 상단부 뚜껑을 열어 공기가 흡입되는 쪽을 열린면으로 하고 바닥으로 향하도록 한다.
③ 2개 이상(또는 총시료의 10%이상)의 공시료를 준비하는데 공시료 카세트 상단부 의 작은 뚜껑을 제거하고 마개와 카세트를 깨끗한 장소(상자나 가방)에 보관한다.
④ 시료는 0.5 - 16ℓ/분의 유량으로 채취한다. 계수정밀도를 높이기 위해 섬유밀 도가 100 - 1300개/mm2가 되도록 유량과 채취시간을 조정한다
㉮ 먼지가 많지 않고 섬유농도가 0.1개/cc 정도에서는 1 - 4ℓ/분의 유량으로 8시 간 동안 시료를 채취하는 것이 좋다. 그러나 먼지가 많은 환경에서는 공기채취 량을 보다 적게한다.(< 400 ℓ)
㉯ 석면농도가 높고 먼지가 많은 곳에서는 여과지를 여러번 바꿔 연속 시료 채취 하는 것이 좋다.
㉰ 간헐적으로 폭로되는 경우에는 고유량(7 - 16ℓ/분)으로 짧은 시간동안 채취 하는 것이 좋다.
㉱ 비교적 깨끗한 대기에서 석면의 농도가 0.1개/cc보다 작으면 정량가능한 양이 채취 되도록 충분한 공기량(3000 - 10000 ℓ)을 채취한다. 그러나 여과지 표면 적의 50% 이상이 먼지로 덮이지 않도록 하는데 먼지의 과대채취는 오차를 유발 하기 때문이다.
㉲ 시료가 손상을 입히지 않도록 알루미늄 호일에 싼채로 용기에 넣어 충전물질을 충분히 채운다음 분석실로 운반한다.(폴리스티렌폼은 정전기 때문에 섬유의 손 실을 유발하므로 이를 충전물질로 사용해서는 안된다)
(나) 시료의 전처리
① 슬라이드글라스와 커버글라스를 깨끗이 닦는다.
② 아세톤증기화 장치안에 아세톤을 40 - 60 ㎖를 넣은 후 60 - 70 ℃정도로 가열한다.
③ 아세톤 증기화 장치를 서서히 가열하여 아세톤을 끓인다. 이 때 아세톤 증기는 유리관을 통해 나오며 폭발위험이 있으므로 불꽃이 없는 가열판을 사용하도록 하 고 반드시 흄후드 내에서 실험을 하도록 한다. 아세톤의 끓는점은 58 ℃이다.
④ 여과지의 25% 정도를 수술용 칼로 찢어지지 않도록 구르듯이 잘라 먼지가 있는 면이 위로 가도록 슬라이드글라스 위에 놓는다.
⑤ 깨끗이 닦아 놓은 슬라이드글라스위에 절단한 여과지를 분진이 위로 향하도록
올려놓는다.
⑥ 슬라이드글라스 위의 여과지를 아세톤 증기가 발생되는 곳에서 약 1 -2 cm정도 앞에서 2 - 5초간 증기를 쪼이면 여과지가 투명하게 된다.
* 유리관을 통하여 아세톤 증기가 충분히 나오는지 확인하기 위해서는 슬라이드 글라스의 여과지가 없는 부위를 대어보면 된다. 2 - 3 cm의 응축반점이 생기면 증기가 충분하므로 여과지를 투명화 시키면 된다. 여과지가 휘어지면 증기가 충분 하지 않은 상태이다. 투명화시키는 과정에서 아세톤이 여과지로 떨어지지 않도록 주의하고 유리관 구멍을 주기적으로 닦아준다.
⑦ 마이크로 피펫을 사용해서 3 - 3.5 ㎕의 트리아세틴을 떨어뜨린다.
⑧ 커버글라스를 기포가 생기지 않도록 비스듬하게 여과지 위에 얹는다.
* 과량의 트리아세틴이 커버글라스 아래에 있는 여과지 가장자리에 있으면 섬유 의 이동이 일어날 수 있다.
⑨ 커버글라스의 가장자리를 라카나 메뉴큐어로 칠하여 밀봉한다.
* 투명화가 느리게 진행되면 빨리되도록 50 ℃ 정도의 열판위에서 15분 이상 슬 라이드를 가열한다. 이때 기포가 생기지 않도록 주의한다.
(5) 분석과정(석면섬유의 계수)
(가) 석면계수자가 삽입된 현미경의 대물대에 투명화 된 시료를 넣고 여과지 표면에 초점을 맞춘다.
(나) 다음 2가지 계수규정 중 하나를 선택해서 400 배율 또는 450 배율에서 계수한다.
① A 규정
㉮ 길이가 5 ㎛ 보다 크고 길이 대 넓이의 비가 3:1 이상인 섬유만 계수한다.
㉯ 섬유가 계수면적 내에 있으면 1개로, 섬유의 한쪽 끝만 있으면 1/2개로 계수한다.
㉰ 계수면적 내에 있지 않고 밖에 있거나 계수면적을 통과하는 섬유는 세지 않는다.
㉱ 100개의 섬유가 계수되도록 충분한 시야수를 계수한다. 최소한 20개 이상의 시야 수를 관찰하고 섬유수에 관계없이 100개 시야에서 중단한다.
㉲ 섬유다발뭉치는 각 섬유의 끝단이 뚜렷이 보이지 않으면 1개로 계수한다.
㉳ 계수면적의 이동은 여과지의 한 끝에서 수평으로 반대 끝까지 간 다음, 수직 으로 약간 움직여 다시 수평으로 이동시키면 된다.
② B 규정(유리섬유 같은 비석면 계수시 적당하다)
㉮ 섬유의 끝만을 계수하며 각 섬유의 길이가 5 ㎛ 이상이고 직경이 3 ㎛보다 작아야 한다.
㉯ 길이 대 넓이의 비가 5:1 이상인 것만 계수한다.
㉰ 계수면적 내에 있는 각 섬유의 끝을 한 개로 계수한다.
㉱ 섬유덩어리는 끝의 구분이 가능할 때 최대한 10개의 끝으로 계수할 수 있다.
㉲ 200개의 끝이 계수될 때 까지 시야수를 관찰한다. 최소한 20개의 시야를 관찰 한다. 100 시야에서 멈춘다.
㉳ 섬유가 다른 입자에 붙어 있을 때에는 다른 입자의 크기에 관계없이 구별이 가능한 끝을 계수한다.
㉴ 전체 끝의 수를 2로 나눈 값이 섬유수에 해당한다.
㉵ 계수면적의 이동은 여과지의 한 끝에서 수평으로 반대 끝까지 간 다음, 수직 으로 약간 움직여 다시 수평으로 이동시키면 된다.
* A 규정이나 B 규정으로 계수시 주의점
(가) 첫 계수면적을 선정시 렌즈로부터 잠깐 눈을 돌린 후 대물대를 이동시켜 이를 선정한다.
(나) 섬유 덩어리가 계수면적의 1/6을 차지하면 그 계수 면적은 버리고 다른 것을 선정한다. 버린 계수면적은 총 계수 면적에 포함 시키지 않는다.
(다) 계수면적을 옮길 때 계속해서 미세조정 손잡이로 초점을 맞추면서 여과 지에 묻혀 있는 미세한 섬유를 측정한다. 작은 직경의 섬유는 매우 희미 하게 보이나 전체 석면 계수에 큰 영향을 미친다.
(6) 농도계산
(가) 다음 식에 의하여 섬유 밀도를 계산한다.
E = (F/nf - B/nb
Af
E : 개/mm2
F : 시료의 계수 섬유수(개) nf : 시료의 계수 시야수
B : 공시료의 평균 계수 섬유수(개) nb : 공시료의 계수 시야수
Af : 석면계수자 시야면적, 0.00785 mm2 (나) 공기중 석면(섬유) 농도
위에서 계산한 섬유밀도를 이용하여 다음과 같이 계산한다.
C =
(E)(Ac) V․103
C : 개/cc
E : 단위 면적당 섬유 밀도
Ac : 여과지의 유효 면적(25 mm 여과지인 경우 385 mm2) V : 시료공기 채취량(ℓ)
(7) 기타분석방법
여과채취 후 전자현미경을 이용하는 방법3)
참고문헌
1. National Institute of Occupational Safety and Health(NIOSH): Method 7400. In NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards and Other Databases(DHHS [NIOSH]) Pub. No 2000 -130). Cincinnati, Ohio: NIOSH, 2000.
2. 백남원, 박동욱, 윤충식 : 作業環境測定 및 評價, 신광출판사, 서울(2002).
3. National Institute of Occupational Safety and Health(NIOSH): Method 7402. In NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards and Other Databases(DHHS [NIOSH]) Pub. No 2000 -130). Cincinnati, Ohio: NIOSH, 2000.
4.2 편광현미경법
(1) 원리 및 구성
편광 현미경은 빛이 한쪽 방향으로 투과하는 편광을 이용하여 투과되는 유기 및 무기물질의 광학적 성질을 이용하여 관찰하는 기기로써 시료인 박편을 사이에 두 고 상하부의 편광판을 통해 빛이 투과하면 한 방향으로만 진동하게 되며 2개의 편
광 판에 의한 빛의 굴절에 따라 물질특성 및 성분을 구별하는 방법으로 대안렌즈, 상부 편광판, 대물렌즈, 회전 재물대, 수렴 렌즈, 하부 편광판, 조리개, 반사거울 등 으로 구성되어 있다.
(2) 주요 용어
(가) “굴절률(Refractive Index)”이라 함은 물질(시료)에 빛의 투과시 빛의 속도와 진공에서 빛의 속도 비를 말하며 이는 파장과 온도에 따라 변한다.
(나) “색(Color)”이라 함은 편광현미경 분석에서 섬유나 미립자의 색을 말한다.
(다) “다색성(Pleochroism)”이라 함은 재물대를 회전시켰을 때 회전각에 따라 나타 나는 섬유나 미립자 색의 변화를 말한다.
(라) “형태(Morphology)”라 함은 섬유나 미립자의 모양, 결정구조, 길고 짧음 등을 말한다.
(마) “ 갈라짐 또는 방향성(Cleavage)”이라 함은 원자들의 결합이 약해서 일정한 방 향으로 쪼개지거나 갈라지는 성질을 말한다.
(바) “간섭색(Interference color)”일 함은 상광선과 이상광선의 상호작용에 의해서 나타나는 색으로 광물 자체의 색은 아니다.
(사) “간섭상(Interference figure)”이라 함은 conoscope 장치(Bertrand lense를 넣었 을 때)를 했을 때 빛의 간섭이 나타나는 현상으로, 광축의 수량에 따라 일축성 과 이축성으로 나눌 수 있고, 각각 결정의 광학적 방향성에 따라 positive(+) 또는 negative(-)의 간섭상으로 나누어진다.
(3) 일반사항
이 시험지침의 원칙을 규정하는데 있어 다음 사항은 고려한다.