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문제 정의
- 이 연구는 현재 조리용 석재용구로 많이 사용되고 있는 암석들의 제반 특성과 이에 따른 중금속 원소들 의 용출 특성을 알아보고자 하였다.
- 이 연구는 현재 조리용 석재용구로 사용되고 있는 암석들의 기초 특성과 이에 따른 중금속 원소들의 용 출 특성을 알아보고자 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 구입한 각각의 원석 시료는 세척-건조후 암편과 박 편을 제작하여 육안 및 현미경 관찰을 하였고, 또한 비중, 흡수율 등과 같은 물리적 시험과 마모율, 강도 등과 같은 역학시험을 실시하였다. 그리고 원석 시료를 장경 약 0.
- 등 10 가지의 주성분 원소는 X-선 형광분석기 (XRE XRF-1700; Shimadzu)로, Cu, Pb, Zn, Cd, Co, Ci; Ni 둥 7개의미 량원소는 유도결 합플라즈마 방출분석 기 (ICP-AES, ICPS-1000IV; Shimadzu; 기기의 측정 하한값은 Cu:1 ppb, Pb: 10 ppb, Fe: 1 ppb, Co: 1 ppb, Cr: 10 ppb, Ni: 10 ppb)로 분석하였다. 또한, 950℃에서 30 분 동안 가열하여 작열감량(L.O.L; loss on ignition)을측정하였다.
- 74 mm)가 되는 것만을 선택하여 중금속 용출시험에 이용하였다(공정시험방법, 1999). 먼저 입 도 조절된 시료 20.0 g을 100 ml 용량의 메스플라스 크에 넣고 각각의 목적에 따라 탈이온수(pH 6.7)와 pH 3.0으로 조절된 용액을 100 ml씩 첨가한 다음 가 열판(hot plate)에서 일반적인 조리온도와 조리시간을 고려하여 96±3℃의 온도로 20분, 40분, 60분 동안씩 가열하였다. 또한 가열이 끝난 후에는 냉각시킨 후 가 열하는 과정 중에 증발되어 제거된 양(0.
- 메스플라스크에 탈이온수(pH 6.7)와 pH 3.0으로 조 절한 용액을 각각 100 m/씩 첨가하고 96±3℃로 가 열하면서 반응시간과 용액의 초기 pH에 따른 Cu, Pb, Fe, Co, Cr, Ni 등 6가지 원소들의 용출 특성을 알아보았다. 그 결과 Cu, Pb, Co, Cr, Ni 등의 원소는 모든 조리용구용 암석에서 모두 반응시간 및 용액 의 초기 pH에 관계없이 측정 한계값인 0.
- 7 mm 정도의 크기로 파. 분쇄하여 pH 측정 및 중금속 원소들에 대한 용출시험을 실시하였다. 조리용구용 석재에 대한 주성분 및 미량원소들 의 화학분석을 위해서는 시료의 대표성을 갖도록 파 .
- 조리용구용 암석의 pH는 파 . 분쇄한 약 0.8~4.7 mm 정도 크기의 시료 20 g을 100 ml 비이커에 취하여 증류수 50 m2를 넣고 1시간 동안 잘 교반한 후, 약 10분 이상 방치하여 부유물질을 침전시킨 다음 pH 측정기(Orion Co., Model 720A)를 이용하여 측정하였다. 이 연구에서 대상으로 하고 있는 조리용구용 석재 의 pH는 전체적으로 9.
- 현재 시판되어 사용되고 있는 조리용구용 석재들을 파 . 분쇄한 후, 일반적인 공정시험방법중 화학원소들의 용출시험을 위한 입자크기인 -4 mesh—+20 mesh (약 0.83-4.74 mm)가 되는 것만을 선택하여 중금속 용출시험에 이용하였다(공정시험방법, 1999). 먼저 입 도 조절된 시료 20.
- 슬레이크 내 구성 시험은 일정 개수의 암석 시편을 넣은 드럼을 물 속에서 일정한 속도로 회전시킬 때, 암석들간의 마찰로 연마되어 감소되는 무게감량을 계산하여 암석들의 내구 성을 판단하는 방법이다(Gamble, 1971). 이 시험에서는 시료당 각각 10개씩의 암석시편(각각 35-40 g, 총계 350-390 g)을 모서리가 깨져 나가지 않도록 둥글게 연 마한 다음, 슬레이크 내구성 시험기를 1분당 약 25회 회전하도록 조정한 후, 10분씩 회전시키는 것을 한 싸 이클(cycle)로 하여, 5 사이클을 실시하였으며 , 마지막에 는 100분 회전을 한 싸이클로 시험하였다(Eble 5).
- 이 연구에서 대상으로 하고 있는 조리용구용 석재의 광물학적 및 암석학적 특성을 알아보기 위하여 각각의 암석에 대해 박편을 제작한 후 현미경 관찰을 수행하였다. Table 1에서는 각 암석시료에 대한 모드분석 결과가 제시되었다.
- 조리용구용 석재에 대한 강도특성을 알아보기 위해 각각의 암석시료를 직경 약 1.8~2.7 cm, 길이가 약 3.0-6.0 cm 정도 되는 10개씩의 코어 시편을 가지고 점하중 시험을 수행한 후, 얻은 점하중 값을 환산하여(Broch and Franklin, 1972) 일축압축강도를 계산하였다mble 6). 휘석암(JS)의 경우 평균 1, 670 kgecm2, 각력암(YC) 은 1, 262 kgf/cm2, 흑운모섬록암(CC) 은 1, 898 kgf/cn?의 평균 압축강도 값을 나타내었는데, 이는 Deer and Miller(1996)의 암석 분류방법에 따르면 모두 단단한 경암(1, 100~2, 200 kgffcn?)에 해당되었다.
- 조리용구용 석재에 대한 역학적 특성을 알아보기 위하여 슬레이크 내구성 시험(slake durability test)과 점 하중 시험 (point load test)을 수행하였다. 슬레이크 내 구성 시험은 일정 개수의 암석 시편을 넣은 드럼을 물 속에서 일정한 속도로 회전시킬 때, 암석들간의 마찰로 연마되어 감소되는 무게감량을 계산하여 암석들의 내구 성을 판단하는 방법이다(Gamble, 1971).
- 화학분석은 서울대학교 기초과학교육연 구공동기기 원에서 수행하였는더], SiO2, TiO2, AIQ3, Fe2O3(T)t MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, P2O5 등 10 가지의 주성분 원소는 X-선 형광분석기 (XRE XRF-1700; Shimadzu)로, Cu, Pb, Zn, Cd, Co, Ci; Ni 둥 7개의미 량원소는 유도결 합플라즈마 방출분석 기 (ICP-AES, ICPS-1000IV; Shimadzu; 기기의 측정 하한값은 Cu:1 ppb, Pb: 10 ppb, Fe: 1 ppb, Co: 1 ppb, Cr: 10 ppb, Ni: 10 ppb)로 분석하였다. 또한, 950℃에서 30 분 동안 가열하여 작열감량(L.
대상 데이터
- 이 연구를 위하여 현재 국내에서 육류구이와 전골 및 돌솥 비빔용 등으로 많이 사용되고 있는 석재용구 중에서 암석의 종류가 서로 다르고 산지가 알려져 있으며, 비교적 입수하기가 용이한 세 종류의 석재용구 및 원석 시료를 구입하였다. 전라북도에서 산출되는 JS 시료는 과거 조선조 때부터 사용되어온 조리용구용 석 재로서 현재는 주로 육류구이와 전골 및 돌솥 비빔용 용구로 많이 이용되고 있으며, 전라남도에서 산출되는 YC 시료는 주로 회 접시용과 돌솥 비빔 및 전골용 용 구로, 강원도에서 산출되는 CC 시료는 돌솥 비빔 및 전골용 용구로 많이 사용되고 있다.
이론/모형
- KS F 2518(석재의 흡수량 및 비중 시험 방법)에 따라 조리용구용 석재의 겉보기 비중과 흡수율을 측정하였다.
성능/효과
- 또한 이러한 조리과정은 대부분 물이 끊는 온도범위에서 이루어지며, 조리시간 도 보통 1시간 이내인 경우가 많다. 따라서 이와 같은 조건들과 조리용구용 석재의 암석학적 특성 등을 고려하여 Cu, Pb, Fe, Co, Cr, Ni 등 6가지 원소들에 대해 용출시험을 한 결과, 일반적으로 다량 섭취할 경우인체에 해를 미칠 수 있는 Cu, Pb, Co, Cr, Ni 등의 유독성 중금속 원소들은 반응시간과 용액의 초기 pH 에 관계없이 모두 측정 한계값인 0.1 ppm 이하의 낮은 용출량을 나타내었다("ble 7). 이와 반면 Fe는 용 액의 초기 pH가 각각 6.
- 1. 현재 우리 나라에서 조리용구로 많이 사용되고 있는 석재에는 휘석암과 각력암, 흑운모섬록암 등이 있으며, 이 중 유색광물이 상대적으로 많은 휘석암과 흑 운모섬록암은 비중이 3.0으로 각력암(2.5)보다 약간 더 무거운 특징을 보였고, 흡수율은 각력암이 2.9%로 가장 높았으며, 세 가지 암석의 pH는 9.7~9.9의 범위로 모두 약알칼리성을 나타내었다.
- 2. 조리용구로 사용되는 연구대상 석재중 흑운모섬 록암이 각력암이나 휘석암보다 마모에 대한 내구성과 강도가 가장 우수하여 다른 특별한 요인이 없는 한 가장 오랫동안 사용할 수 있음을 보여 주었다.
- 3. 조리용구용 석재를 대상으로 조리온도와 조리시간 및 조리상황 등을 고려하여 용출시험을 수행한 결과 Cu, Pb, Co, Cr, Ni 등의 유독성 중금속 원소들은 연구대상 암석에서 모두 반응시간 및 용액의 초기 pH 에 관계없이 모두 측정 한계값인 0.1 ppm 이하로 낮 았으나, 철 (Fe)은 암석의 종류 및 용출 조건에 따라 다소간의 용출량 차이를 보였는데, 대체로 중성보다는 산성용액을 첨가하였을 경우에 약 L8~31배정도 더 높은 용출량을 나타내었고, 반응용액이 중성인 조건에 서는 각력암에서, 산성인 경우에는 흑운모섬록암에서 가장 높은 철(Fe)의 용출량을 보여 주었다.
- 0으로 조 절한 용액을 각각 100 m/씩 첨가하고 96±3℃로 가 열하면서 반응시간과 용액의 초기 pH에 따른 Cu, Pb, Fe, Co, Cr, Ni 등 6가지 원소들의 용출 특성을 알아보았다. 그 결과 Cu, Pb, Co, Cr, Ni 등의 원소는 모든 조리용구용 암석에서 모두 반응시간 및 용액 의 초기 pH에 관계없이 측정 한계값인 0.1 ppm보다 낮은 값을 나타내었다(Table 7). 그러나 Fe의 경우에는 반응시간과 용액의 초기 pH 조건에 따라 용출되어 나오는 Fe의 함량게 다소 차이를 보였는데, 대체로 중 성에 가까운 탈이온수를 넣었을 때보다 초기 pH가 3.
- 5 ppm보다 낮은 값을 나타내었다. 또한 Pb와 Cr의 함량은 조리용구용 석재로 이용되는 세 가지 암석에서 모두 지각 중의 평균함량보다 높은 값을 보여 주었다(Table 4).
- 2). 또한 반응시간이 경 과됨에 따라 용출되는 Fe의 함량도 점차 증가하는 경향을 나타내었는데, 용액의 초기 pH가 낮은 산성인 경우 처음에는 급격히 증가하다가 점차 서서히 증가 또는 감소되는 반면에, pH가 중성에 가까운 경우에는처음부터 서서히 조금씩 증가하는 경향을 보였으며, 대 체로 함철 유색광물이 많이 함유된 흑운모섬록암(CC) 과 휘석암(JS)에서 좀 더 많은 Fe의 용출량을 나타내었다(Eble 1, 7; Fig. 2).
- 9의 범위로 약알칼리성을 나타내었다. 또한 조리용구용 석재중 흑 운모섬록암이 각력암이나 휘석암보다 마모에 대한 내구성과 강도가 가장 우수하여 다른 특별한 요인이 없는 한 가장 오 랫동안 사용할 수 있음을 나타내었다. 용출시험 결과, Cu, Pb, Co, Ce Ni 등의 유독성 중금속 원소들은 연구대상 암석에서 모두 반응시간 및 용액의 초기 pH에 관계없이 모두 측정 한계값인 01 ppm 이하로 낮았으나, 철 (Fe)은 암석의 종류 및 용출 조건에 따라 다소간의 용출량 차이를 보였는데, 대체로 중성보다는 산성용액을 첨가하였을 경우에 약 1.
- 49로 세 가지 조리용구용 석 재중 가장 낮은 값을 보였다(Eble 2). 또한 흡수율은 퇴적암인 각력암(YC)이 화성암인 휘석암(JS)과 흑운모 섬록암(CC)보다 상대적으로 높은 2.90%를 나타내었다(Table 2).
- 슬레이크 내구성 시험 결과에서 보면, 시험 진행후 20분이 경과될 때(2번째 싸이클)까지는 각력암(YC)이 상대적으로 마모에 대한 내구성이 가장 좋았으나, 시간이 경과됨에 따라 흑운모섬록암(CC)이 상대적으로 가장 우수한 것으로 나타났다(Eble 5; Fig. 1).
- 또한 조리용구용 석재중 흑 운모섬록암이 각력암이나 휘석암보다 마모에 대한 내구성과 강도가 가장 우수하여 다른 특별한 요인이 없는 한 가장 오 랫동안 사용할 수 있음을 나타내었다. 용출시험 결과, Cu, Pb, Co, Ce Ni 등의 유독성 중금속 원소들은 연구대상 암석에서 모두 반응시간 및 용액의 초기 pH에 관계없이 모두 측정 한계값인 01 ppm 이하로 낮았으나, 철 (Fe)은 암석의 종류 및 용출 조건에 따라 다소간의 용출량 차이를 보였는데, 대체로 중성보다는 산성용액을 첨가하였을 경우에 약 1.8~31배 정도 더 높은 용출량을 나타내었고, 반응용액이 중성인 조건에서는 각력암에서, 산성인 경우에는 흑운모섬록암에서 가장 높은 철(Fe)의 용출량을 보여 주었다. 석재를 인체에 해가 없는 고기능성 조리용구로 이용하기 위해서는 인체에 영향을 미 칠 수 있는 중금속 및 다량 무기질 원소들에 대한 용출함량 기준이 먼저 마련되어야 하며, 또한 보다 많은 종류의 조리용 구용 석재와 화학원소들을 대상으로 좀 더 체계적인 무기화학적 특성에 다한 연구가 필요할 것으로 생각한다.
- , Model 720A)를 이용하여 측정하였다. 이 연구에서 대상으로 하고 있는 조리용구용 석재 의 pH는 전체적으로 9.70~9.86의 범위로 약알칼리성 의 특징을 보여 주었다(Table 4).
- 일반적으로 암석의 비중은 암석의 암질이나 풍화정도 등에 따라 정해지는 암석 고유의 특성이라 할 수 있는데, 이 연구에서 사용한 흑운모섬록암(CC)과 휘석 암(JS)의 겉보기 비중은 각각 평균 2.98과 2.96이었으 며 각력암(YC)은 평균 2.49로 세 가지 조리용구용 석 재중 가장 낮은 값을 보였다(Eble 2). 또한 흡수율은 퇴적암인 각력암(YC)이 화성암인 휘석암(JS)과 흑운모 섬록암(CC)보다 상대적으로 높은 2.
- 주성분 원소중 SiO2, no2, Na20, K2O, P2O5 등은휘석암(JS)에서 가장 높을 값을 보여 주었으며,Fe2O3(T), MnO, MgO, CaO 등의 원소는 각력암(YC)에서, AI2O3는 흑운모섬록암(CC)에서 가장 높은 값을 나타내었다(Eble 3). 이러한 원소들의 함량분포는 암 석의 모드(mode)와 밀접하게 관련되어 있다고 할 수 있다.
- p data-page="1">현재 우리 나라에서 조리용구로 많이 사용되고 있는 석재에는 휘석암과 각력암, 흑운모섬록암 등이 있으며, 이 중 유색 광물이 상대적으로 많은 휘석암과 흑운모섬록암은 비중이 3.0으로 각력암(2.5)보다 약간 더 무거운 특징을 보였고, 흡수율 은 각력암이 2.9%로 가장 높았으며, pH는 모두 9.7~9.9의 범위로 약알칼리성을 나타내었다. 또한 조리용구용 석재중 흑 운모섬록암이 각력암이나 휘석암보다 마모에 대한 내구성과 강도가 가장 우수하여 다른 특별한 요인이 없는 한 가장 오 랫동안 사용할 수 있음을 나타내었다.
후속연구
- 4. 석재를 인체에 해가 없는 고기능성 조리용구로 이 용하기 위해서는 인체에 영향을 미칠 수 있는 중금속 및 다량 무기질 원소들에 대한 용출함량 기준이 먼저 마련되어야 하며, 또한 보다 많은 종류의 조리용구용 석재와 화학원소들을 대상으로 좀 더 체계적인 무기화 학적 특성에 대한 연구가 필요할 것으로 생각한다.
- 이와 같이 철(Fe)을 비롯한 많은 무기질 원소들이 인체로 유입될 경우 여러가지 유익하거나 또는 나쁜 영향을 미칠 수 있는데, 특히 석재용구로부터 용출되는 무기질 원소들이 인체에 영향을 줄 수 있는 기준값 에 대해서는 아직까지 명확하게 규정되어 있지 않다. 따라서 석재를 인체에 해가 없는 고기능성 조리용구로 이용하기 위해서는 인체에 영향을 미칠 수 있는 중금 속 및 다량 무기질 원소들에 대한 용출함량 기준이 먼저 마련되어야 하며, 또한 보다 많은 종류의 조리용구 용 석재와 화학원소들을 대상으로 좀 더 체계적인 무 기화학적 특성에 대한 연구가 필요할 것으로 생각한다.
- 8~31배 정도 더 높은 용출량을 나타내었고, 반응용액이 중성인 조건에서는 각력암에서, 산성인 경우에는 흑운모섬록암에서 가장 높은 철(Fe)의 용출량을 보여 주었다. 석재를 인체에 해가 없는 고기능성 조리용구로 이용하기 위해서는 인체에 영향을 미 칠 수 있는 중금속 및 다량 무기질 원소들에 대한 용출함량 기준이 먼저 마련되어야 하며, 또한 보다 많은 종류의 조리용 구용 석재와 화학원소들을 대상으로 좀 더 체계적인 무기화학적 특성에 다한 연구가 필요할 것으로 생각한다.
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