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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
나노입자 측정기술 고도화 연구(Ⅱ)
- 연구책임자
- 이나루 외 3명
- 수 행 연 도
- 2018년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- ,1. 연구 배경 현재 정부와 국제기구에서는 제조나노입자를 측정하고 평가하기 위한 표준화된 방법을 갖고 있지 않고, 여러 방법을 보완하여 사용하는 프로토콜을 사용하고 있다. 더불어 작업장의 나노물질 노출을 정확하게 평가하려는 연구와 노력이 계속되고 있다. 본 연구에서는 나노입자를 측정하는 직독식 장비, ELPI, SMPS 및 OPC의 측정값이 나노물질 측정시 서로 일치하는지 평가하고, ELPI 임팩터 각 단에 포집된 입자의 모양과 크기를 전자현미경으로 관찰하여 ELPI 임팩터 각 단에 포집되는 입자의 특성을 조사하였다. 자기상관성을 가지는 직독식 측정값에 대해 시계열 분석방법을 이용하여 통계적 분석을 수행하여 의미있는 결과를 도출하고자 하였다. 2. 주요 연구내용 - 연구결과 기본입자 20 ㎚인 은 나노입자와 다중벽탄소나노튜브를 사용하여 공기 중에 비산시키고, 챔버에서 여러 장비를 이용하여 입자를 포집하였다. 은 나노 0.7 g과 탄소나노튜브 0.3 g을 각각 분진피더에 넣어 입자를 발생시킨 결과, 전체적으로 은 나노 입자 농도가 탄소나노튜브 농도보다 높게 나타났다. 은 나노입자는 입자 수 농도가 증가하다가 다시 감소하는 추세로 나타났다. 탄소나노튜브는 낮은 농도이나 은 나노입자 보다 오래 동안 농도가 유지되었다. 은 나노입자와 탄소나노튜브 입자 모두 중화장치 부착 유무에 따른 ELPI, SMPS 및 OPC 측정값의 차이는 없었다. 은 나노입자의 ELPI와 SMPS 측정 결과를 비교했을 때, ELPI 측정 결과가 조금 높게 나타났다. 기본입자 크기가 20 ㎚인 은 입자의 크기는 200㎚ 부터 1000 ㎚ 범위에서 전체적으로 ELPI 결과가 조금 높으나, 전체적인 총 입자 수 농도 차이는 크지 않았다. 은 나노입자에 대해 ELPI와 OPC 결과를 비교했을 때, ELPI 입자 수 농도가 높게 나타났고, 차이도 크게 나타났다. 탄소나노튜브를 비산시킨 결과, 은 나노입자 농도보다 전체적으로 낮은 농도로 나타났다. SMPS 측정값이 모든 입자 크기 영역에서 ELPI 측정값보다 높게 나타났다. 탄소나노튜브의 ELPI와 OPC 결과를 비교했을 때, ELPI입자 수 농도가 높게 나타났고, 차이도 크게 나타났다. 투과전자현미경으로 ELPI 임팩터 각 단의 입자를 관찰해 보면, 각 단에 여러 형태와 크기의 입자가 존재하였다. 구형의 은 나노입자의 경우 비교적 일정한 모양과 크기의 입자들이 ELPI 임팩터 각 단에서 관찰되었다. 탄소나노튜브의 경우 은 나노와 완전히 다른 섬유형태와 크기의 입자가 ELPI 임팩터 각 단에서 관찰되었다. ELPI 임팩터 각 단에서 다양한 섬유다발과 섬유가닥을 봤을 때, ELPI나 SMPS가 섬유에 대해 어떻게 입자를 계수하는 지 알 수 없었다. ELPI와 OPC는 1초에 1개의 측정값을 생성하는데, 측정값들에 대해 자기상관성을 평가한 결과 자기상관성이 높았다. SMPS 측정값은 40개 미만이어서 시계열분석을 할 수 없었다. ARIMA 회귀 분석 모델을 이용하면 반복 측정값에 대해 평균 차이를 검정한 결과 두 값이 통계적으로 차이가 없었다. - 시 사 점 탄소나노튜브에 대한 SMPS와 ELPI 측정값이 차이가 많이나고, ELPI 각 단에 포집된 입자를 투과전자현미경으로 관찰했을 때 다양한 크기의 응집입자가 존재한다. 섬유형태의 입자를 직독식 장비로 계수하거나 임팩터를 이용한 분리는 현재는 신뢰하기 힘들다고 판단된다. 섬유형태의 나노물질 노출 평가에는 질량농도기반 노출 평가가 권고된다. 3. 연구 활용방안 - 제 언 섬유형태의 나노물질 노출 평가 방법에 대한 연구가 지속적으로 필요하며,입자 수 농도 평가를 위한 직독식 장비의 신뢰성과 정확도가 우선적으로 검증되어야 한다. - 활 용 제조나노물질 노출 평가 프로토콜을 개발할 때 연구 결과를 활용할 수 있으며, 사물인터넷의 발전으로 직독식 장비의 활용이 늘어나는데 직독식 장비의 자료 해석에 본 연구 결과 활용이 가능하다. 4. 연락처 - 산업안전보건연구원 산업화학연구실 이나루
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- 연구기획부
- 제유리
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