개념 한 쪽
작업환경 측정에서는 측정 대상 물질의 성상에 따라 포집매체와 분석법을 일치시켜야 한다. 기체상 유해물질은 흡착제나 시료백으로 포집하고, 입자상 물질은 여과지로 포집한다는 원리를 기본으로 한다. 포집매체 선택 시에는 물질의 극성, 흡습성, 분석법 적합성 등을 고려해야 한다는 점을 기억한다.
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출제기준 단원 「작업환경 측정의 흐름도」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| VOCs 포집·분석 매칭 | 1 | 휘발성 유기화합물의 포집매체와 분석법 조합을 고르기 |
| 시료채취백 적용상 주의점 | 1 | 시료채취백의 관리 항목과 현실적 한계를 판별하기 |
| 포집매체의 극성별 선택 | 1 | 극성 물질에 적합한 흡착제 선택을 판단하기 |
휘발성 유기화합물(VOCs)인 톨루엔과 자일렌은 상온에서 기체 상태로 존재하는 특성이 있어 기체 포집용 흡착제나 활성탄관을 이용해 포집하는 것이 일반적이다. 포집된 기체상 시료는 성분별 분리와 정량이 가능한 가스크로마토그래피(GC)로 분석하는 것이 표준이다. 원자흡광도법은 금속 분석용이고, 중량분석법은 분진 농도 측정에 적합하므로 기체상 VOCs 분석에 부적합하다는 점을 구별한다.
시료채취백은 공기 시료를 담아 운반하는 용기이며 재질의 반응성, 누출 검사, 치환 세정 절차가 중요하다. 시료채취백은 벽면 흡착 등으로 회수율이 100% 유지되기 어렵기 때문에 완전한 회수율을 전제로 하는 설명은 부적절하다고 본다. 따라서 시료 보관과 운반 조건을 관리하여 시료 변질을 최소화해야 한다.
포집매체의 선택은 시료의 극성 여부에 따라 달라진다. 극성 물질과 산류는 실리카겔(실리카겔관)을 사용하여 포집하고, 비극성 유기용제는 활성탄관을 사용하여 포집한다는 규칙을 적용한다. 입자상 물질의 포집에는 적절한 여과지를 사용하며, 여과지 재질별 특성(흡습성, 산용해성, 투명성)을 분석 목적과 맞춰 선택한다.
MCE(혼합셀룰로오스에스테르) 막여과지는 산에 용해되어 금속 분석(AAS)에 유리하고 현미경 관찰이 용이한 투명성을 지니나 흡습성이 있어 중량분석에는 부적합하다. PVC 여과지는 함수율이 낮아 중량분석에 적합하다는 점을 대비하여 기억한다. 여과 포집의 기전은 관성충돌, 중력침강, 확산, 정전기적 침강, 차단 등이 중심이며 흡착은 주로 기체상 물질 포집에 해당한다고 본다.
휘발성 유기화합물 관련 문제에서는 'VOCs = 활성탄관 + GC'라는 연결고리를 적용한다. 예를 들어 톨루엔 측정에서는 활성탄관으로 포집하고 가스크로마토그래피로 분석한다는 조합을 선택한다. 극성 유기용제나 산의 포집에서는 실리카겔관을 선택하고, 비극성 용제는 활성탄관을 선택하는 판단을 예시로 든다. 입자상 물질의 경우 금속 분석과 현미경 관찰이 요구되면 MCE를 선택하되, 중량분석 목적이라면 흡습성이 적은 유리섬유나 PVC 여과지를 고려하는 식으로 적용한다.
Toluene, Xylene 등의 유기용제 측정시 흔히 사용되는 시료채취법과 분석법은?
정답 ③ · 문항은 휘발성 유기용제(톨루엔, 자일렌 등) 측정에 적합한 시료채취법과 분석법을 묻고 있다. 휘발성 유기화합물은 기상 상태로 포집하므로 활성탄관으로 흡착 포집하고 가스크로마토그래피로 분리·정량하는 방법이 표준적이다.
톨루엔 등 휘발성 유기화합물은 기체 상태이므로 활성탄관으로 포집하고, 분리 분석에는 가스크로마토그래피를 사용한다.
직접채취방법에 사용되는 시료채취백의 적용상 주의점으로 거리가 먼 것은?
정답 ④ · 문제는 직접채취법에 사용하는 샘플백 적용상 주의점 중 부적절한 것을 묻고 있다. 샘플백은 재질의 반응성 여부 검토, 누출검사, 내부 오염물 제거를 위한 치환 등이 필수 절차이다.
시료채취백은 재질 반응성, 누출 검사, 치환 과정이 중요하지만, 회수율 100% 유지는 현실적으로 불가능하므로 주의점에서 거리가 멉니다.
극성류의 유기용제, 산등과 같은 시료를 채취하는데 가장 적합한 포집매체는?
정답 ② · 실리카겔(Silica gel)은 강한 극성을 띠는 흡착제로, 물에 잘 녹고 극성이 큰 유기용제나 산(acid) 등 극성류 물질의 시료 채취에 가장 적합한 포집매체입니다. 반면, 비극성 유기용제는 주로 활성탄관을 사용하여 포집하며, 막여과지는 주로 분진이나 훈 등 입자상 물질을 채취할 때 사용됩니다.
극성(친수성) 유기용제나 산은 흡착제인 실리카겔을 사용하여 포집하며, 비극성 용제는 활성탄을 사용합니다.
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