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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
능동시료채취기와 수동시료채취기의 유기용제 측정효율 비교 연구(Ⅱ)
- 연구책임자
- 장재길
- 수 행 연 도
- 2014년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- , 1. 연구제목 : 능동시료채취기와 수동시료채취기의 유기용제 측정효율 비교 2 2. 연구 필요성 및 목적 국내 작업환경측정 시장에서는 사용의 편리성과 근로자의 요구 때문에 수동 시료채취기의 사용이 증가하고 있으나 이의 사용과 관련해서는 뚜렷한 기준이 마련되어 있지 못하다. 미국에서는 국립직업안전보건연구원(NIOSH)이 톨루엔 1종에 대해서만 공정 시험분석방법(NMAM)을 제시하고 있으며, 직업안전보건청(OSHA)의 경우 13종의 단일물질만을 대상으로 수동시료채취기 사용을 규정하여 감독관들이 제한적으로 사용하고 있다. 1970년대에 최초 개발 이후 수동시료채취기에 대해서는 성능과 현장 적용성에 대한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다. 대표적으로 성능에 영향을 주는 인자는 채취기의 모양, 시료채취율, 기류, 습도 등이다. 수동시료채취기에 대한 국내연구는 1990년대에 일부 대학을 중심으로 이루어지기 시작하였으며 현장 적용성에 대한 평가도 제한적으로나마 추진되었다. 하지만 다양한 작업현장의 조건에서는 활성탄관과 시료채취 펌프를 사용하는 능동시료채취 방법에 비해 저평가된 결과가 도출될 우려가 있는 것으로 지적되어 왔다. 본 연구는 작업환경측정에 가장 보편적으로 사용되고 있는 활성탄관을 이용하는 능동시료채취 방법과 수동시료채취 방법 간의 유기용제 측정효율 등을 2013년도의 실험실적 평가에 이어 현장평가를 중심으로 그 차이를 확인하고 이를 통해 관련 기준마련을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 실시되었다. 3. 연구 내용 및 방법 ○ 국내외 직업환경분야 학회지와 단행본 및 웹을 통해 연구에 필요한 기초자료를 수집 ○ 실험실 평가 시는 2013년도에 시행하지 못한 10℃의 온도 조건에서 톨루엔, 크실렌. 메틸에틸케톤(MEK) 및 메틸이소부틸케톤(MIBK) 4종 물질을 대상으로 노출기준의 0.1배, 0.5배, 1.0배 및 2.0배의 농도, 30%, 50% 및 80%의 상대습도, 그리고 0.2, 1.0, 2.0 및 4.0 m/sec(톨루엔과 크실렌) 또는 0.2, 0.4, 0.8, 1.5 m/sec(MEK와 MIBK)의 기류 조건 하에서 실험을 실시하되, 상업용 제품 1종(OVM-3500, 3M)을 대상으로 연구를 실시 ○ 30여개의 작업현장을 대상으로 수동시료채취와 능동시료채취 방법의 차이를 확인하되 대상물질은 미국직업안전보건청이 프로토콜로 인정한 13개 물질을 중심으로 추진 ○ 실험실 및 현장평가 결과를 바탕으로 수동시료채취기에 대한 온도, 습도 및 기류의 영향을 보정할 수 있는 방안을 고려하여 제시 ○ 조사/실험 자료의 정리 및 통계처리는 SPSS 및 Sigma Plot 등 통계패키지를 활용하였고, 수동시료채취기 국내 사용 및 개선에 대한 방향을 종합적으로 검토하여 제시함. 4. 연구결과 ○ 10℃의 저온조건에서 톨루엔, 크실렌, MEK 및 MIBK 4종의 물질에 대해 실험실의 이상적인 조건에서 실험한 결과 20℃와 30℃에 비해 수동시료채취기의 채취효율이 현저하게 낮아지는 것으로 나타났다. 특히 일부물질에 대해서는 낮은 농도에서의 효율저하가 두드러지는 것으로 판명되었다. ○ 10℃ 저온에서의 수동시료채취기에 대한 기류에 영향은 고온에서와 유사하게 높은 기류일수록 채취효율을 증가시키는 것으로 나타났으며 습도의 영향은 물질에 따라 다르지만 대체로 크지 않은 것으로 조사되었다. ○ 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 노말부틸아세테이트에 대한 현장평가의 경우 능동시료채취법인 활성탄관법에 비해 수동시료채취법은 결정계수가 3M 및 SKC 제품에서 0.9000이상의 대체로 양호한 선형관계를 보였다. 또한 두 수동시료채취기 간에도 0.9000 이상의 양호한 결정 계수를 나타내었다. ○ 메틸에틸케톤(MEK)과 메틸이소부틸케톤(MIBK)의 경우에는 능동시료채취방법과 비교하여 수동시료채취법의 효율이 비교적 편차가 큰 것으로 나타났다. 다만 두 수동시료채취기 간의 결정계수는 0.9500 이상으로 일치도는 우수하였다. ○ 벤젠의 경우도 활성탄을 이용하는 능동시료채취방법과 비교하여 수동시료채취법은 양호하지 못한 선형관계를 나타내었다. 3M사 제품의 결정계수는 0.7822였고 SKC사에 대한 결정계수는 0.7766이었다. 유효한 비교값의 수가 비교적 적은 것도 한가지 원인이 될 수 있었다. 두 회사의 수동시료채취기 간에도 일치도가 낮았다(R2=0.6848). 수동시료채취방법이 활성탄관에 비해 다소 높은 측정값을 줄 수 있는 것으로 판명되었다. ○ 스티렌과 트리클로로에틸렌(TCE)의 경우에는 유효한 측정자료의 수가 아주 적고 측정범위도 좁아서 판단의 결정력은 매우 낮은 편이었으나 두 수동시료채취기 간에는 결정계수가 0.9800 이상이었다. ○ 퍼클로로에틸렌(일명 테트라클로로에틸렌, PCE)의 경우 활성탄에 비해 수동시료채취법은 양호한 선형관계(R2=0.9303 및 0.9562)를 보였다. 두 수동시료채취기 간에도 결정계수가 0.9269로 일치도가 뛰어난 것으로 나타났다. 다만 측정된 결과값의 수가 적어서 결정력은 낮은 것으로 보인다. ○ 이소부틸아세테이트(일명 이소초산부틸, iso-BA), 2차부틸아세테이트(일명 초산 2-부틸, sec-BA) 및 3차부틸아세테이트(일명 초산 3-부틸, tert-BA) 경우도 측정결과의 수가 적어 판단이 어려우나 능동 및 수동시료채취법 간의 결정계수는 비교적 낮았으며, 두 수동시료 채취기 간의 결정계수는 각각의 물질에 대해 0.7555, 0.9239 및 0.7688로 나타났다. ○ 미국 직업안전보건 정부기관에 의해 측정분석법이 지정되어 있지 않은 아세톤의 경우에도 농도의 범위가 100 ppm 이내로 좁고 유효 측정값의 수도 적어 결정력은 낮지만 활성탄에 비해 수동시료채취법의 결정계수는 0.8308(3M) 및 0.8824(SKC)로 나타났다. 농도범위는 좁았지만 두 수동시료채취기 간의 결정계수는 0.9851로 우수하였다. ○ 역시 미국 기관에 의해 측정분석법이 지정되어 있지 않은 노말헥산의 경우에도 농도의 범위가 20 ppm 이내로 좁고 유효 측정값의 수도 적어 판단의 결정력은 낮았다. 능동시료채취방법에 비해 수동시료채취법의 결정계수는 0.7381(3M) 및 0.7710(SKC)으로 나타났으나 10 ppm 근처의 한 측정값에 크게 영향을 받았다. 두 수동시료채취기 간의 결정계수는 0.9007이었다. ○ 실험실에서 4가지 물질의 종류에 대해 농도, 온도, 습도, 기류의 변수를 적용하여 실시된 실험 결과를 바탕으로 보정계수를 제안하였다. 수동시료채취기의 채취효율에는 온도와 기류의 영향이 가장 큰 것으로 판명되었으며 습도의 영향은 상대적으로 적게 나타났다. ○ 미국에서 제안된 측정평가 방법을 바탕으로 13종의 물질에 대해 국내 작업환경측정 적용을 제안하였으며 현장평가 결과를 이용하여 2개 수동시료채취기 제품에 대한 보정계수를 제안하였다. ○ 수동시료채취기의 국내 적용성을 확인하기 위해서는 작업측정현장에서의 평가를 비롯하여 다양한 변수를 고려한 실험실 연구가 지속적으로 실시될 필요성이 있다. 실험실 연구의 경우 다양한 형태의 혼합물질을 대상으로 하는 실험을 포함시켜 물질간의 상호 영향도 확 인하여야 한다. 현장평가를 통해서는 추가적인 자료를 확보함으로써 수동시료채취기의 사용에 따른 신뢰도를 확보할 필요가 있다. 5. 활용 및 기대효과 본 연구는 국내 작업환경측정에서 수동시료채취기 사용이 근로자 노출평가에 적합한지에 대한 타당성을 기류, 습도, 기온, 농도 등의 환경조건 하에서의 실험실 검증과 함께 현장평가를 통해 확인하여 이를 통해 근로자의 건강관리와 관련제도의 정착에 기여할 목적으로 수행되었다. 6. 중심어 ○ 수동시료채취기, 능동시료채취기, 활성탄관, 유기용제, 채취효율, 시료채취율 7. 참고문헌 및 연락처 가) 참고문헌 고용노동부. 화학물질 및 물리적 인자의 노출기준, 2012. 박미진, 윤충식, 백남원. 확산 포집기를 이용한 공기 중 유기용제 포집에 관 한 연구. 한국산업위생학회지, 1994;4(2):208-223 변상훈, 박천재, 오세민 등. 활성탄 섬유를 이용한 확산포집기의 공기중 유기 용제 포집효율에 대한 연구. 한국산업위생학회지, 1996;6(2):187-201 백남원, 윤충식. 유기용제 측정을 위한 국산 수동식 시료채취기의 현장평가. 한국산업위생학회지, 1998;8(1):124-132 조숙자, 백남원. 공기중 유기용제 측정에 있어서 국산 확산포집기와 활성탄관 의 비교 연구. 한국산업위생학회지, 1997;7(1):33-48 장재길, 박해동 등. 능동시료채취기와 수동시료채취기의 유기용제 측정효율 비교, 한국산업안전보건공단 산업안전보건연구원, 2013. Committee European de Normalization(CEN). Workplace atmospherediffusive samplers for the determination of gases and vapour-Requirements and test methods (EN 838). Committee European de Normalization, Brussels, Belgium, 1995. United Kingdom-Health and Safety Executive. Methods for the determination of hazardous substances. Protocol for assessing the performance of a diffusive sampler, MDHS 27, London, HSE,1994. United States-Occupational Safety and Health Administration. Development of a protocol for laboratory testing for diffusive sampler, OSHA, 1996. 나) 연락처 - 한국산업안전보건공단 산업안전보건연구원 직업환경연구실 장재길 연구위원
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