The evaluation of correction methods and effect of kaolinite on quantitative analysis of quartz in respirable dust by FTIR direct-on-filter method

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직접필터법을 이용한 석영 분석시 고령석의 영향 및 보정방법 평가

The evaluation of correction methods and effect of kaolinite on quantitative analysis of quartz in respirable dust by FTIR direct-on-filter method

To establish the Fourier-Transform Infra-Red spectrophotometry(FTIR) Direct-On-Filter(DOF) technique as a useful analytical method for quartz in respirable dust samples, an influence of the kaolinite should be corrected. Respirable dust, created in a dust chamber containing the standard material of quartz and kaolinite were collected using a cyclone equipped with a 25 mm, 0.8 ㎛ pore size DM filter as a collection medium. This study was designed to compare three methods of correction for kaolinite when quantifying the content of quartz, including the least square, the optimum choice and the spectral subtraction methods.

The content of quartz in the respirable dust samples was overestimated by 6.2% when mixed with kaolinite(35.5% by weight). The content of quartz containing kaolinite(72.8% by

weight) were overestimated by 32%. The spectral subtraction method underestimated the quartz content by 1.5%, while the other two correction methods, the optimum choice and the least square method, overestimated the quartz content by 1.9% to 6.4% and 0.04 to 1.1%, respectively.

The results of this study are suggested that, when correcting for effects of kaolinite on quantitative analysis of quartz in respirable dust by FTIR direct-on-filter method, the least square method produce the most unbiased results be compared with those of other correction methods.

Quartz, Kaolinite, FTIR, Direct on Filter Method, Correction methods

Key Words : Young Gyu Phee

^‡

Dept. of Health Science, College of Health & Therapy, Daegu Haany University 피영규

^‡

대구한의대학교 보건치료대학 보건학부

접수일 : 2008년 12월 16일, 채택일 : 2009년 2월 18일

‡ 교신저자 : 피영규( 경북 경산시 유곡동 29, 대구한의대학교 보건치료대학 보건학부, Tel: 053-819-1590, Fax: 053-819-1412, E-mail: [email protected] )

Ⅰ. 서 론

석영(Quartz)은 화강암, 편마암, 석영맥, 열수광상 등에서 산출되며 지구표면의 약 12%이상을 차지하고 광물표면에 17%정도 존재하는 물질로 탄광, 주물사업장, 요업사업장 등 에서 공기중으로 노출이 가능하다(Madson et al., 1995). 고령 석(Kaolinite)은 암석에 풍부하게 존재하고 고령토(Kaolin) 또

는 중국 점토로 알려져 있으며 도자기, 세라믹, 시멘트, 제지, 화장품 산업 등에 다양하게 사용된다.

규폐(Silicosis)는 근로자가 석영이 주성분인 호흡성 분진을

흡입하였을 때 발생될 수 있으며 공기 중 석영이 발생되는

사업장으로는 광산, 석재가공, 주물, 요업, 벽돌, 유리제조 등

다양하다(Kelly, 2002; IARC, 1997). 우리나라에서 광물성 분

진의 흡입과 관련된 직업병은 모두 진폐증으로 발표되고 있

으며 2007년의 경우 업종별로 구분했을 때 광업이 86.7%(383

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명)로 대부분을 차지하고 있으나 도자기제품 제조업, 비금속 광물제품 제조업, 채석업, 건설업 등에서도 59명의 직업병자 가 발생되어 석영이 주원인이 되는 제조업 등에서 발생하는 규폐도 무시하지 못할 수준이다(노동부, 2008).

이에 국제발암연구기구(International Agency for Research on Cancer, IARC)에서는 석영 등을 포함한 결정형규산들을 인체 발암물질인 Group 1으로 분류하고 있으며(IARC, 1997), 미국 산업위생전문가협의회(American Conference of Governmental Industrial Hygienist, ACGIH)에서도 2000년부터 석영의 노출기 준을 호흡성 분진으로서 0.1 mg/m

³

에서 0.05 mg/m

³

으로 강화 하였고 발암성에 관한 분류도 1998년부터 인체 발암성 추정 물질인 A2로 엄격하게 반영하였다(ACGIH, 2000). 이런 이유 로 우리나라도 2007년 화학물질 및 물리적인자의 노출기준 에서 석영의 노출기준을 미국산업위생전문가협의회와 동일 한 수준으로 개정한 바 있다(노동부, 2007).

사업장에서 공기 중 발생하는 호흡성 분진의 석영농도를 정량하는 방법으로 퓨리에변환적외선분광광도계법(Fourier Transform Infra-Red spectrophotometry, FTIR)은 방해물질이 존 재할 경우 분광공제법을 활용하여 보다 정확히 보정 할 수 있다는 장점으로 국내외에서 많이 활용되고 있다. 또한 FTIR 을 활용하여 석영을 분석하는 공인된 방법으로는 미국산업 안전보건연구원(National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH)의 공정시험법 7602와 광산 발생물질중 석영 을 분석하는 광산안전보건청(Mine Safety and Health Administration, MSHA) MSHA p-7 방법(MSHA, 1994)이 있다.

그러나 이 방법들은 전처리 시간이 길고 시료손실이 발생되 는 단점이 있고, 특히 방해물질로서 벽돌, 요업사업장에서 사용되는 고령석에 대한 보정방법으로서 분광공제법만 제 시하고 있다.

일부 선진외국에서는 기존의 방법 전처리 시간과 시료손 실의 단점을 보완할 수 있는 FTIR 직접필터법의 활용도가 점 점 높아지고 있는 추세이다(Madson et al., 1995; Shinohara, 1996). 그러나 FTIR 직접필터법도 NIOSH 공정시험법 7602와 같이 방해물질에 의한 오차가 생길 수 있다는 단점이 있으며 (Lorberau et al., 1990 ; Lorberau & Abell, 1995; Miles, 1999), 실제 사업장의 시료를 분석한 결과 방해물질이 석영의 결과에 영 향을 준다는 내용이 보고된 바 있지만 그 정도와 보정방법은 제시되지 않고 있다(Toffolo & Lockington, 1981; Pickard et al., 1985; Madson et al., 1995). 또한, 국내에서는 FTIR 직접필터법 을 이용하여 석영을 분석한 사례가 많지 않고 더욱이 석영 분석에 있어 고령석에 대한 영향과 보정방법에 대한 연구는 수행된 바 없다.

따라서 본 연구의 목적은 FTIR 직접필터법을 이용하여 석 영을 분석할 때 방해물질로서 고령석의 영향 정도를 파악하

고, 가장 적절히 보정할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다.

Ⅱ. 방법

1 1.. 공 공기 기중 중 표 표준 준 광 광물 물의 의 발 발생 생 및 및 포 포집 집

공기중 석영과 고령석의 발생을 위하여 광물성 분진 발생 장치를 자체 제작하여 사용하였다. 비산 매체로 N

²

가스를 활 용하였으며 원심력 발생관에서 1차로 부유시켰고 부유된 표 준물질은 고무관을 통하여 챔버로 이동되어 챔버 중앙에 있 는 원심력 발생관을 지나 챔버 벽쪽으로 부유하게 하였다.

공기중 호흡성 분진의 포집은 직경 25 mm, 공극 0.8 ㎛인 DM800 여과지(Gelman Sciences, Ahn arbor, Michigan)가 들어 있는 카세트를 10 mm Dorr-Oliver 나일론 사이클론에 장착시 켰다. 4개의 사이클론을 챔버 내에 설치하여 표준 광물을 포 집하였으며 각 사이클론은 공기시료 채취기(Model 224-52, SKC Inc, Illinois)에 연결하였다. 공기시료 포집기의 유량은 비누거품 보정계(Model 713, Gilian, W.caldwell)를 이용하여 각 각 분당 1.7 liter로 보정하였다. 고령석은 알고 있는 무게의 석 영이 포집된 여과지에 챔버를 이용하여 다시 재포집시켜 혼 합시켰다.

2 2.. 시 시료 료분 분석 석

중량분석을 위한 여과지는 포집과 분석 전에 항습기에서 건조시킨 후 사용하였고 정전기 제거장치(Model 4000464, Simco, Hatfield)를 이용하여 포집 전·후에 정전기를 제거하 였다. 중량분석은 0.001 ㎎의 감도를 가진 천평기(Model 4503 MP6, Sartorius, Germany)를 사용하였고 5회 반복하여 무게를 칭량한 후 최대값과 최소값을 제거한 평균값을 사용하였다.

직접필터법을 이용한 표준석영 및 고령석의 분석은 FTIR(Model FTS-155, Bio Rad, Cambridge) 을 이용하였다. 표준 물질이 포집된 여과지는 자체 제작한 25 mm 여과지형판에 고정시킨 후 FTIR 기기 내에 장착하였다. 검색대상 주사범위 는 3000 cm

^-1

~300 cm

^-1

이었으며 형판에 고정된 여과지는 120°

씩 3회전시켜 측정한 흡광도의 평균값을 사용하였다.

공여과지에 대한 분광도 보정을 기본으로 하였으며 정량

분석을 위해 사용된 표준 석영(Min-U-Sil 5, U.S. Silica

Company, Washington, D.C.)의 특징적인 피크는 799cm

^-1

,

779cm

^-1

, 694 cm

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이었으며 표준 고령석((P/N 004-16819-00, Lot

19672-31, Micromeritics, Fair Lawn)은 914cm

^-1

, 938cm

^-1

, 795 cm

^-1

이었다.

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3 3.. 고 고령 령석 석의 의 보 보정 정

석영을 정량분석 할 때 고령석의 영향을 가장 적절하게 보 정하는 방법을 찾기 위하여 최적피크선별법, 분광공제법, 최 소자승법을 시행하였다. 최적피크선별법은 고령석이 혼재 할 경우 석영의 3종류 특징피크(799, 779, 695 cm

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)중 고령석 의 피크에 가급적 영향을 받지 않는 피크의 흡광도를 이용하 여 정량하는 방법이며, 분광공제법은 석영과 고령석이 혼합 된 분광도에서 고령석의 특징적인 피크인 913cm

^-1

의 흡광도 를 이용하여 고령석의 대표적인 분광도로 공제하는 방법이 다. 석영의 정량분석에 사용되는 799 cm

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피크에 방해물질로 서 고령석이 혼합되면 800 cm

^-1

주변의 흡광도가 상승되며 이 로 인해 양의 편의가 발생된다. 따라서 고령석이 799 cm

^-1

피 크에 영향을 주는 정도를 분리정량이 가능한 913 cm

^-1

의 피크 를 이용하여 존재하는 고령석의 양을 다중회귀곡선으로 추 정한 후 석영의 피크로부터 간섭이 예상된 양에 상응하는 것 을 수학적으로 보정하는 최소자승법도 수행하였다.

4 4.. 통 통계 계분 분석 석

실험결과에 의하여 얻어진 자료는 SAS(Ver 6.12) 통계프로 그램을 이용하였으며, 보정방법중 최소자승법을 적용함에 있어 석영과 고령석에 대해 다중회귀분석을 수행하여 두 변 수간의 모델을 산출하였다.

Ⅲ. 결 과

1 1.. 표 표준 준검 검량 량곡 곡선 선

3개의 석영피크는 흡광도와 석영무게에 대해 직선성을 보 였다(Fig. 1). 695 cm

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는 다른 피크에 비해 흡광도치가 낮고 상 관계수도 0.9452로서 가장 낮았다. 흡광도가 큰 799, 779 cm

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피크와 석영 무게간 상관계수는 각각 0.9963, 0.9973으로 석 영을 정량함에 있어 가장 적당한 피크였다. 고령석은 938 cm

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과 914 cm

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피크에서 강력한 흡광도를 보였으며 상관계수는 각각 0.9954와 0.9951로 높았다. 석영의 고유피크인 799 cm

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에 인접한 795 cm

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피크에서도 발생되었으나 흡광도의 강도 는 그다지 높지 않았으며, 695 cm

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피크에서도 흡광도가 일정 하게 나타나 고령석이 존재할 경우 799 cm

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나 695 cm

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피크 를 이용한 석영정량은 간섭영향을 받을 수 있는 것으로 나타 났다.

2 2.. 고 고령 령석 석이 이 석 석영 영의 의 정 정량 량에 에 미 미치 치는 는 영 영향 향

고령석은 석영 정량에 대표적인 방해물질이며, 석영의 측 정점에서 하나 또는 그 이상으로 중첩되어 정량분석에 영향 을 줄 수 있으므로 각 피크에서 방해작용에 대한 영향을 조 사하였다. 고령석이 6.0% 혼합될 때 석영은 1.7% 정도의 양 의 편의가 발생되며 고령석과 석영의 혼합비율이 유사할 때 (석영 64.5%, 고령석 35.5%)는 석영의 무게가 약 6.2% 과평가

Fig. 1. Calibration curves of quartz and kaolinite

(A) : quartz peaks at 695, 779 and 799 cm^-1(B) : kaolinite peaks at 914, 938, 795 cm^-1

0 50 100 150 200 250

Weight(μg) 0.10

0.08

0.06

0.04

0.02

0.00

695cm^-1, R=0.9452 779cm^-1, R=0.9974 799cm^-1, R=0.9963 Reg curve

Absorbance

0 50 100 150 200 250

Weight(μg) 0.14

0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00

695cm^-1, R=0.9740 754cm^-1, R=0.9879 795cm^-1, R=0.9854 914cm^-1, R=0.9951 938cm^-1, R=0.9954

Absorbance

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되었다. 석영에 고령석이 많이 혼합될수록 정량 시 더욱 과 평가되는데 혼합물중 고령석이 72.8%라면 실제 석영무게에 31.9%를 과평가시키게 된다(Table 1).

고령석은 석영의 특징피크와 겹치지 않는 913 cm

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피크가 가장 높은 흡광도를 보이고 938 cm

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피크가 왼쪽에 어깨 피크 로 나타나 혼합물을 분리 정량하는데 유용하게 이용될 수 있 다(Fig. 2). 고령석이 혼합된 분광도에서 특징적인 것은 779 cm

^-1

피크가 점점 사라지는 것을 볼 수 있는데 고령석의 특유 피크인 754 cm

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피크가 어깨피크로 강하게 생성되기 때문인 것으로 보인다. 특히 고령석의 함량이 80% 이상 되면 석영의 특징피크인 799, 779 cm

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피크가 통합되며 695 cm

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피크는 고 령석의 함량이 증가할수록 커지는 경향을 보였다. 따라서 695 cm

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와 779 cm

^-1

의 피크는 석영 정량분석에 이용하는 것은 적합하지 않은 것으로 판단하여 최적피크선별법은 799 cm

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피크를 이용하여 정량하였다. 또한 석영중 고령석의 혼합율 이 높아질수록 석영 정량시 방해작용으로 인한 영향이 증가 하는 경향을 보이고 있다(Fig. 3).

3 3.. 고 고령 령석 석의 의 영 영향 향에 에 대 대한 한 보 보정 정방 방법 법의 의 평 평가 가

Fig. 4는 석영과 고령석이 섞인 혼합물에서 고령석의 913 cm

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피크를 이용하여 분광공제하는 과정을 도식화 하였다. A 곡선은 석영과 고령석의 총분광도, B 곡선은 고령석 분광도 공제 후 나타난 석영의 분광도, C 곡선은 분광공제에 사용한 고령석의 분광도이다.

Fig 5는 고령석의 특징피크인 795 cm

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과 913 cm

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사이에 흡 광도의 상관성과 회귀직선을 나타낸 것으로 상관계수는 0.9868이었으며, 913 cm

^-1

피크를 이용하여 795 cm

^-1

피크를 추 정하기 위한 회귀계수는 0.1584이었다. 따라서 χ(abs)

¹

=0.8932 Υ(abs)-0.1621χ(abs)

³

-0.0065의 회귀식을 이용하여 최소자승 법을 수행하였다. 고령석이 16.4% 혼합된 석영(83.6%)에 대 해 799 cm

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의 피크를 이용한 최적피크선별법은 90.0%로 실 제 석영함량보다 6.4% 높게 평가가 되며, 분광공제법은 82.1%로 1.5% 낮게, 최소자승법도 역시 0.9% 낮게 평가되었 다(Table 2). 전체적으로 고령석 방해물질에 대한 보정결과 최

(A) : Quartz (79.6%) + Kaolinite (20.4%) (B) : Quartz (45.8%) + Kaolinite (54.2%) (C) : Quartz (17.7%) + Kaolinite (82.3%)

Fig. 2. Infrared spectrum of a sample containing quartz and kaolinite.

Fig. 3. The absorbance for mixtures of quartz and kaolinite analyzed at 799 cm

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.

100 950 900 850 800 750 700 650 600

0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02

Absorbance

Wavenumber (cm^-1)

0 20 40 60 80 100

0.10

0.08

0.06

0.04

0.02

0.00

Absorbance

Quartz(%) Quartz

Quartz+Kadinite

Quartz

(㎍) (%)

Kaolinite Mixtures

(㎍) (%) (㎍)

Absorbance

Quartz Kaolinite Mixtures

218.8 89.0 81.0 54.0

218.8

89.0

81.0

54.0 Table 1. Effect of kaolinite on quartz analysis

(5)

적피크선별법에서는 혼합수준에 따라 1.9~6.4%로 가장 편 의 된 결 과 를 나 타 나 며 , 상 대 적 으 로 최 소 자 승 법 은 0.04%~1.1%로 가장 편의 없는 결과를 보였다.

Ⅳ. 고 찰

우리나라에서는 2005년 분진으로 인한 직업병 유소견자 128명중 76명(59.4%)을 광물성 분진이 원인인 것으로 보고하 고 있다(노동부, 2006). 따라서 광물성 분진중 석영의 정확한 분석은 직업병 사전 예방 차원에서 중요한 의미를 지니고 있

다. 산업안전보건법에서는 광물성 분진이 작업환경측정대 상이며 석영에 대해서도 호흡성 분진으로서 0.05 mg/m

³

을 노 출기준으로 규정하고 있지만 작업환경측정기관에서는 석영 을 측정하고 있지 않은 것으로 보인다.

석영 농도를 분석한 연구로는 요업사업장(Cooper et al., 1993; Dosemeci et al., 1995; 오세민 등, 1994; 김현욱 등, 1999)과 주물사업장(Oudiz et al., 1983; 피영규 등, 1997; 김현욱 등, 1998) 등을 대상으로 수행되었지만 방해물질이 석영의 분석 에 영향을 줄 수 있다는 내용과 필요성을 고찰에 간략히 언 급했을 뿐이다. 실제 주물사업장에서는 고령석, 산화철, 크 리스토바라이트가 방해물질로 석영정량시 영향을 줄 수 있

Fig. 4. Infra-red spectrum of spectral subtraction of kaolinite.

1000 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500

0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00

Absorbance

Wavenumber (cm^-1)

(A) : Mixtures of quartz and kaolinite (B) : After spectral subtraction of kaolinite (C) : Spectrum of kaolinite

* : Coefficient of variance

Fig. 5. Correlation of absorbance between 795 cm

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and 913 cm

^-1

peaks of kaolinite.

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.020

0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006 0.004 0.002 0.000

Absorbance

Absorbance913cm⁴

Y=0.1584X R=0.9868

Sample Mixtures (%)

Correction methods Optimum

choice

CV*

(%)

Spectral subtraction

CV (%)

Least square

CV (%) Quartz

Kaolinite Quartz Kaolinite

Quartz Kaolinite

83.60 16.40 64.49 35.51 45.81 54.19 39.78 60.22

90.02 9.98 66.36 33.64 52.19 47.81 44.80 55.20

82.11 17.89 67.09 32.91 46.59 53.41 41.83 58.17

1.66

1.89

2.11

4.22 82.72 17.28 63.57 36.43 46.93 53.07 39.82 60.18

1.52

0.41

0.54

3.08 Table 2. Comparison of performance of three correction methods on quantifying quartz in mixtures of

quartz and kaolinite

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으며(Toffolo & Lockington, 1981; Pickard et al., 1985), 요업사업 장에서는 고령석이 주로 방해작용을 일으킨다(Lorberau, 1990; Madson et al., 1995). 따라서 본 연구결과에서 나타난 것 과 같이 고령석은 석영 농도에 영향을 주기 때문에 이를 보 정하지 않았다면 결과의 편의가 발생되었을 가능성이 높다.

Lorberau(1989)는 고령석 방해물질연구에서 혼합비율이 낮 은 석영시료는 석영평가에 있어서 20%의 오류를 보인다고 하였으며 본 연구결과 고령석 간섭영향도 저 농도의 석영 (27.2%)에서 31.9% 정도의 양의 편의가 발생되어 다소 차이 는 있었지만 고령석이 혼합되면 오류가 생기는 것을 알 수 있었으며 그 혼합물의 양이 증가할수록 정량 시 더욱 과평가 되는 것을 확인 할 수 있었다.

세계적으로 많이 이용되고 있는 NIOSH 공정시험법 7602 와 MSHA 공정시험법 p-7 방법에서는 고령석 등의 방해물질 에 대해서 분광공제법으로 보정하도록 하고 있다. 그러나 본 연구에서는 방해물질의 영향을 수학적으로 보정할 수 있는 다중회귀분석을 이용한 최소자승법과 기존에 제안되었던 보정방법인 최적피크선별법과 분광공제법을 동시에 수행하 여 가장 보정을 정확히 할 수 있는 방법을 확인하였다.

최적피크선별법은 방해물질이 혼재할 경우 석영의 특징 적 799, 779, 695 cm

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3 종류 피크중에서 방해물질의 피크에 가급적 겹침을 받지 않는 피크의 흡광도를 이용하여 정량하 는 방법이다. 사실 석영의 분광도를 보면 470, 516, 1100, 1175 cm

^-1

피크에서도 석영의 흡수층이 존재하지만 다른 규산염들 에서도 나타나기 때문에 정량에 이용하는 것은 적절하지 않 다. Toffolo와 Lockington(1981), 최호춘 등(1987)은 석영정량시 방해물질에 가장 영향을 받지 않는 피크는 695 cm

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이며 방해 물질이 존재하는 경우 이 피크를 이용하여 석영을 정량분석 하는 것이 바람직하다고 하였다. 그러나 본 연구결과 695 cm

^-1

피크는 직선성에서 799, 779 cm

^-1

피크에 비해 상관계수 값이 낮고 더욱이 방해물질로서 고령석의 함량이 증가할수록 영 향을 받게 되어 다른 피크에 비해서 흡광도가 약해 정량시 가장 오차가능성이 큰 것으로 나타났다. 또한 779 cm

^-1

피크는 고령석이 혼합될 경우 799 cm

^-1

피크와 통합되어 석영 정량이 불가능하게 된다. 따라서 석영의 정량분석에 있어서는 799 cm

^-1

피크가 최적의 피크임을 확인하였다. 분광공제법은 석영 과 고령석이 혼합된 분광도에서 고령석의 특징적인 피크인

913, 938 cm

^-1

흡광도를 기준으로 혼합물 분광도에서 방해물

질의 대표적인 분광도를 이용해서 공제하는 방법으로 Toffolo와 Lockington(1981), Lorberau(1990), Pickard 등(1995)은 사업장 시료에 대해 일부 방해물질을 분광공제법을 이용하 여 보정하였으나 결과에 대한 정확성은 확인할 수 없었다.

석영에 방해물질로서 고령석이 혼합된 시료에서 분광공제 법을 이용하여 보정한 결과 석영을 평가함에 있어 차이를 보

이지 않았으며(Lorberau, 1989) 본 연구결과는 고령석이 16.4% 혼합된 석영(83.6%)에서 분광공제법은 1.5% 정도 낮게 평가된 바 있다. 그러나 우리나라 석영의 노출기준이 50 ㎍ /m

³

인 것을 감안한다면 1.5%의 오류는 그다지 영향을 미치지 않을 것으로 생각되어 분광공제법도 유효한 것으로 생각된 다.

전체적으로 고령석 방해물질에 대한 보정결과 최적피크 선별법은 혼합율에 따라 1.9~6.4%로 가장 편의된 결과를 나 타내며, 최소자승법은 0.04%~1.1%로 가장 편의가 낮았다.

따라서 고령석이 혼합된 물질에 대해 석영에 대한 정량분석 에 있어 정확한 보정방법은 분광공제법과 최소자승법로 판 단된다.

Ⅴ. 결 론

호흡성 분진내 석영분석은 고령석의 함유량에 따라 농도 가 변하게 되므로 정량분석시 그 영향을 보정하는 것이 필요 하다. 본 연구는 여과지에 포집된 분진시료내 석영함량을 직 접 분석하는 FTIR 직접필터법을 이용할 때 고령석의 간섭정 도를 보정하는 방안을 제시함으로서 석영에 대한 정확한 평 가방법을 확립하고자 하였다. FTIR 직접필터법을 이용하기 위해 광물성 표준물질을 발생시킬 수 있는 챔버를 제작하여 호흡성 크기의 석영과 고령석 포집한 후 영향 정도를 파악하 였으며 흡광도를 보정할 수 있는 최적피크선별법, 분광공제 법, 최소자승법을 수행하여 고령석의 영향을 가장 적절히 보 정할 수 있는 방법을 선정하였다.

본 연구 결과는 다음과 같았다.

1. 고령석이 혼합되면 779 cm

^-1

피크는 799 cm

^-1

피크와 통합 되어 779cm

^-1

피크를 이용한 석영 정량은 불가능하였다. 따라 서 석영의 정량분석은 799 cm

^-1

피크가 최적피크로 확인되었 다.

2. 고령석(35.5%)과 석영의 혼합비율이 유사할 때 석영의 무게가 약 6.2% 과평가 되었고 저농도의 석영(27.2%)에서 31.9% 양의 편의가 발생되었다. 따라서 고령석이 많이 혼합 될수록 더욱 과평가 되는 것으로 나타났다.

3. 석영을 분석할 때 고령석을 보정함에 있어 분광공제법 을 이용하여 보정한 결과 1.5%정도, 최적피크선별법은 혼합 수준에 따라 1.9~6.4%로 가장 편의된 결과를 나타내었으며, 최소자승법은 0.04%~1.1%로 가장 낮았다. 따라서 고령석이 혼합된 석영에서 가장 정확한 보정방법은 최소자승법이었 고 그 다음으로 분광공제법인 것으로 확인되었다.

이상의 결과로 FTIR 직접필터법을 이용하여 호흡성 분진

내 석영을 정량분석할 때 고령석의 양을 달리하여 실험한 결

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과 석영의 흡광도가 증가되는 것을 확인하였다. 따라서 석영 을 정량할 경우 고령석 혼합 여부는 파악되어야 하고 석영에 대한 정확한 평가를 위해서 최소자승법 등의 보정과정은 반 드시 수행되어야 한다.

REFERENCES

노동부. 화학물질 및 물리적인자의 노출기준(고시 제 2007- 25호) 2007.(32쪽.)

노동부. 2005년 근로자 건강진단 실시결과 2006.(266쪽.) 노동부. 2007 산업재해분석. 2008.(200-2005쪽.)

김현욱, 노영만, 피영규, 원정일, 김용우. 제조업체에서 발생 하는 호흡성분진중 XRD와 FTIR을 이용한 결정형 유리 규산 농도의 비교분석 제1부-주물사업장. 한국산업위생 학회지 1998;8:50-66.

김현욱, 피영규, 노영만, 원정일, 김용우. 제조업체에서 발생 하는 호흡성분진중 XRD와 FTIR을 이용한 결정형 유리 규산 농도의 비교분석 제2부-요업, 석재, 콘크리트, 유리, 연탄 및 기타사업장. 한국산업위생학회지 1999;9:99-111.

오세민, 신용철, 박동욱, 이나루, 박승현, 이광용, 문영한. 일 부 요업사업장의 분진, 결정형유리규산 및 납의 폭로에 관한 연구. 한국산업위생학회지 1994:4;168-179.

최호춘, 천용희, 윤영노, 김해정. 태백 및 강릉지역 석탄광의 호흡성 분진과 석영농도에 관한 조사. 예방의학회지 1987;20:261-269.

피영규, 노영만, 이광묵, 김형아, 김현욱. 주물사업장 주공정 별 발생하는 분진의 석영함유량 및 크기분포 연구. 한국 산업위생학회지 1997;7:196-208.

American Conference of Governmental Industrial Hygienists : 2000 threshold limit values for chemical substances and physical agents and biological exposure indices. ACGIH, 2000.p.157.

Cooper TC, Gressel MG, Froehlich PA, Caplan PE, Mickelsen RL, Valiante D, Bost P. Successful reduction of silica exposures at a sanitary ware pottery. Am Ind Hyg Assoc J 1993;54:600-606 Dosemeci M, McLanghlin JK, Chen JQ, Hearl F. Historical total and

respirable silica dust exposure levels in mines and pottery factories in China. Scan J Work Environ Health 1995;21(Suppl 2):39-43

International Agency for Research on Cancer. IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risks to humans: Silica, some silicates, coal dust and para-aramid fibrils. Vol 68. Lyon, France:

World Health Organization, IARC, pp 49, 51, 1997. p.460-465.

Kelly RJ. Particulates. In : Plug BA, Niland J, Quinlan PJ, editors.

Fundamentals of industrial hygiene, 4th ed, by B.A. Plog, Itasca, Illinois, National Safety Council, 2002.p.172-173 Lorberau CD. Investigation of the determination of respirable quartz

on filter media using fourier transform infrared spectrophotometry. Division of physical sciences and engineering. NIOSH, 1989.p.56-57

Lorberau CD, Carsey TP, Fischbach TJ, Mulligan KJ. Evaluation of direct-on-filter methods for the determination of respirable α- quartz. Appl Occup Environ Hyg 1990; 5:27-35

Lorberau CD. Investigation of the determination of respirable quartz on filter measuring fourier transform infrared spectrophotometry. Appl Occup Environ Hyg 1990;5:348-350 Lorberau CD, Abell MT. Methods used by the united states national

institute for occupational safety and health to monitor crystalline silica. Scand J Work Environ Health 1995;21(suppl 2):.25-38 Madson FA, Rose MC, Cee R. Review of quartz analytical

methodologies: present and future needs. Appl Occup Environ Hyg 1995;10:991-1001

Miles WJ. Issues and controversy: The measurement of crystalline silica; Review papers on analytical methods. Am Ind Hyg Assoc J 1999;60:396-402

Mine Safety and Health Administration : Infrared determination of quartz in respirable coal mine dust, Quartz analytical method.

1994.p.1-5

National Institute for Occupational Safety and Health : NIOSH manual of analytical methods, 4th silica, crystalline by IR, 1994 p.1-12

Oudiz J, Brown JW, Ayer HE, Samuels S. A report on silica exposure levels in United States foundries. Am Ind Hyg Assoc J 1983;44:374-376

Pickard KJ, Walker RF, West NG. A comparison of x-ray diffraction and infrared spectrophotometric methods for the analysis of α- quartz in airborne dusts. Ann Occup Hyg 1985;29:149-167 Shinohara Y. Direct quantitative analysis of respirable cristobalite on