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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(1)
- 연구책임자
- 이나루 외 4명
- 수 행 연 도
- 2017년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구배경 공기 중 제조나노물질 노출 평가에서 나노입자의 특성을 파악하기 위해, 질량 농도, SMPS , ELPI, 전자현미경 분석 등을 사용하고 있으나 작업장 현장에서 이를 활용하기는 어렵다. SMPS, ELPI 등의 장비는 고가이며 휴대와 장비운영이 어렵다. 또, 전자현미경 분석에서 입자 모양과 크기, 응집 상태 등은 확인이 가능하나 제조나노물질이 응집되어 있는 경우 계수하기가 어렵다. 실험실 연구를 통해 노출 평가에서 사용하는 여러 측정 장비와 방법에 대해 정확도 비교 및 제한점에 대한 연구가 필요하다. 2. 주요 연구내용 - 연구결과 1) ELPI 캐스캐이드 임팩터를 이용하여 측정한 탄소나노튜브 질량 농도 기준의 입자-크기 분포에서 질량농도중위값(MMAD)가 0.4223 ㎛, 1.8405 ㎛, 1.7879 ㎛ 로 나타났다. 질량 농도가 높을수록 MMAD가 크게 나타났다 ELPI 캐스캐이드 임팩트를 이용하여 측정한 은 질량 농도 기준의 입자-크기 분포에서 MMAD가 1.4071 ㎛, 1.5465 ㎛, 1.4042 ㎛ 로 나타났으며 농도에 따른 MMAD의 변화는 없었다. 2) 공기 중 탄소나노튜브에 대한 투과전자현미경 분석 결과, 공기 중 탄소나노튜브는 짧은 한 가닥, 긴 한 가닥, 다양하게 엉켜 있는 가닥 응집체 등 다양한 형태를 보였다. 3) ELPI로 측정한 탄소나노튜브의 입자수 중위농도(CMD)는 9.21 ㎚, 77.18 ㎚, 17.27 ㎚로 나타났다. 동일한 실험 내에서 싸이클 간의 재현성은 좋았으나 반복 실험에서는 CMD가 큰 차이를 보였다. 은의 경우도 동일한 실험 내에서 싸이클 간의 재현성은 좋았으나, 반복 실험에서는 큰 차이를 보였다. 다만, 은 CMD의 기하표준편차(GSD)가 3이하인 반면, 탄소나노튜브 CMD의 GSD가 3이상으로 탄소나노튜브의 입자 크기가 더 다양하게 나타났다. 4) 입자 크기 5 ㎚ ∼ 350 ㎚ 범위에서, ELPI에서 높은 농도를 나타내는 입자 크기 범위에서, SMPS는 일정 농도 이상의 입자 수 농도를 측정하지 못하였다. 특히 SMPS의 가장 작은 입자 단과 ELPI의 가장 작은 입자 단의 농도 차이가 크게 나타났다. 그러나 은의 경우는 반대의 양상을 보였다. SMPS가 높은 농도를 보일 때, ELPI는 일정 농도 이상은 입자 수 농도를 측정하지 못하였다. 5) 탄소나노튜브에 대한 OPC와 ELPI 측정 결과, 모든 입자 크기 범위에서 ELPI 입자 수 농도가 높았다. 은의 경우에는 OPC와 ELPI 측정 결과 가장 작은 입자 단에서는 OPC 입자 수 농도가 높았으나 그 외의 측정된 입자 크기 범위에서는 ELPI 입자 수 농도가 높았다. 6) SMPS와 휴대용 CPC의 총 입자 수 농도를 비교하기 위해, 실험에 Long DMA를 장착하여 10 ∼1000 ㎚ 입자 수 농도를 측정한 결과, 휴대용 CPC 총 입자 수 농도가 SMPS 측정 결과보다 낮게 나타났다. - 시 사 점 탄소나노튜브 및 은은 공기 중에 다양한 크기로 존재하는 것을 질량농도, 입자 수 농도 및 전자현미경 분석을 통해 확인하였다. 실시간으로 입자 수 및 입자-크기를 측정하는 장비들은 장비들 간에 차이를 보여 주고 있어, 이들 장비 측정에 영향을 주는 입자의 특성 및 농도에 대한 연구가 추후 필요하다. 3. 연구 활용방안 - 제언 공기 중 나노입자의 동태 및 나노입자 측정 장비에 대한 정확도 및 정밀도에 대한 연구가 지속적으로 필요하다. - 활용 한국산업보건학회 2018년 동계학술대회 및 학술지 발표. 나노입자 및 에어로졸 관련 학술지 발표 4. 연락처 - 산업안전보건연구원 산업화학연구실 이나루
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문의처
- 연구기획부
- 제유리
- 052-703-0814
