[논문]절연유 중 폴리염화비페닐류의 정량법 비교

김교근

절연유 중 폴리염화비페닐류의 정량법 비교
Comparison the quantification method of PCBs in waste transformer oils 원문보기

분석과학 = Analytical science & technology, v.18 no.3, 2005년, pp.206 - 215

초록
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1929년부터 상업적으로 사용되기 시작한 폴리염화비페닐류(PCBs)는 Aroclor (미국), Kanechlor (일본), Sovol (러시아) 등 다양하게 상업적으로 시판되었다. PCBs는 209종의 동족체로 구성되어 있으며 변압기, 축전기의 절연유, 윤활유, 가소제, 도료, 복사지 등의 여러 용도로 사용되어 온 산업용 화학물질이다. 본 연구에서는 시판되는 PCBs Aroclor 제품을 구입하여, 표준물질을 사용하여 피크패턴법에 의한 정량방법과 계수비교법에 의한 정량방법을 비교하고, 시료에 적용하여 분석하였다. 분석대상 시료의 피크패턴은 Aroclor 1242:1254:1260의 세 종류가 혼합된 경우와, Aroclor 1242:1254, Aroclor 1254:1260이 혼합된 경우 그리고 Aroclor 1242, 1254 및 1260이 혼합된 시료가 다양한 비율로 검출되었다. 또한, 두 정량법에 따른 분석 결과는 혼합된 PCBs 제품의 종류가 한 종류인 경우 보다 여러 종류일수록 두 정량값의 차이가 없는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Polychlorinated biphenyls (PCBs) were commercially produced as complex mixtures beginning in 1929. The PCBs manufactured commercially are known by a variety of trade names including; Aroclor (USA), Phenoclor (France), Kaneclor (Japan), Sovol (USSR) and so on. PCBs are a class of 209 congeners that were widely used in a wide variety of applications, including dielectric fluid in transformers and large capacitors; heat transfer fluids; hydraulic fluids; lubricating and cutting oils; and as additives in pesticides, paints, adhesives, sealants, and plastics. The quantification methods of peak matching and coefficient comparison were compared using the Aroclor 1242, 1248, 1254, 1260 standards. Also, six transformer oils were analyzed as a main source of polychlorinated biphenyls (PCBs) emission into the environment. The transformer oils contained the pure and mixed of Aroclor 1242, Aroclor 1254, and Aroclor 1260. The analytical results using two quantification methods showed the little difference between the measured results.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

페기물공정시험방법"을 제시하고 있는 방법검출한계 의 확인을 위해서 시료와 동일 매질에 PCBs 표준용액을 본 시험법에서 제시한 유효측정농도 0.05 mg/J의 5~10 배 농도를 스파이크하여 시료와 동일한 순서로 전처리 하여, 피크/잡음 비가 2.5:1 이 되는 농도를 계산하여 제시 하였으며, 회수율은 절연유 중에 십염화비페닐(IUPAC No.209)을 100ng/mL PCBs를 함유하지 않은 절연유(신유)에 주입하여 회수율이 75〜120%를 만족하는지 확인하였다.
그러므로, 본 연구에서는 2004년도에 개정된 폐기물 공정시험법의 피크패턴 정량법과 일본의 계수비교법에 의한 정량방법을 검토하고, 변압기 절연유 시료에 적용 하여 두 정량 결과를 비교 . 고찰하였다.
두 정량 방법의 검토를 위해 Aroclor 1242, 1248, 1254, 1260 표준물질은 PCBs Free 절연유에 스파이크하여 우리나라 폐기물공정시험방법 제 14항 나의 액상폐기물 중 PCBs 분석 방법11.15으로 Fig. 1과 같이 전처리 하여 Table 1의 분석조건으로 GC/ECD로 분석하였다.
피크패턴법은 시료 농축액을 GC에 주입해서 m로마 토그램을 구한 다음, PCBs의 표준액을 적절히 혼합해서 같은 방법으로 GC에 주입하여 시료용액의 피크패턴 과 유사한 크로마토그램을 비교하여, PCB 표준품의 종류와 혼합비율을 산정한다. 시료용액으로부터 얻은 크 로마토그램의 피크패턴에 가장 유사한 패턴을 나타내는 PCBs 혼합 표준액을 농도별로 조제하여 각각의 크로마 토그램을 구하여, 각 피크의 높이(또는 피크면적)를 구하여 이들의 합으로 검량선을 작성한다.
시판되는 PCBs Aroclor 제품을 구입하여, 표준물질을 사용하여 피크패턴법에 의한 정 량방법과 계수비교법에 의한 정량방법을 비교하고, 시료에 적용하여 분석하였 다. 분석대상시료의 피크패턴은 Aroclor 1242:1254:1260의 세종류가 혼합된 경우와, Aroclor 1242:1254, Aroclor 1254:1260이 혼합된 경우 그리고 Aroclor 1242, 1254 및 1.
그러므로 개정 폐기물공정시험 방법에서는 이를 감안하여 국제적인 논리성을 확보하고 단계별로 명확하게 제시하기 위해서 개선되어 보완되었다. 특히, 가장 많이 사용된 전기기기의 절연유 중에 함유된 PCBs의 패턴은 기존에 분석된 결과에 의하면, 주로 Aroclor 1242, 1254 및 1260이 배출되는 것으로 나타나, 이들 혼합제품을 사용하여 피크패턴법 및 계수비교법을 검토하였다.
피크패턴법 및 계수비교법을 사용하여 정량한 값의 결과를 확인하고자 PCBs 함유 시료를 두 정량 방법으로 정량하였다. 피크패턴법은 앞에서 언급한 바와 같이 우리나라 폐기물공정시험방법에 제시된 정량방법으로 분석하였으며, 계수비교는 CBo을 이용하여 K 값을 구한 후 시료 중의 CB2을 산정하였다.
피크패턴법 및 계수비교법을 사용하여 정량한 값의 결과를 확인하고자 PCBs 함유 시료를 두 정량 방법으로 정량하였다. 피크패턴법은 앞에서 언급한 바와 같이 우리나라 폐기물공정시험방법에 제시된 정량방법으로 분석하였으며, 계수비교는 CBo을 이용하여 K 값을 구한 후 시료 중의 CB2을 산정하였다.

대상 데이터

Supelco사의 Aroclor 1242, 1248, 1254, 1260의 표준 물질을 구입하여 피크패턴법 “ 및 계수비교법 '5에 의한 정량법에 사용하였다.

성능/효과

4-7의 크로마토그램의 두 정량방법을 이용하여 분석한 결과, 한종류의 PCBs Aroclor 제품을 함유한 경 우가 한 종류 이상의 PCBs 제품을 함유한 경우에 비해 미미한 분석결과의 차이를 나타내었다. 두 정 량법에 따 른 분석 결과는 혼합된 PCBs 제품의 종류가 한 종류 인 경우 보다 여러 종류 일수록 두 정 량값의 차이가 없 는 것으로 나타났다. 이는 계수비교시 사용된 PCBs 제 품은 Aroclor 1242:1248:1254:1260(1:1:1:1)의 혼합표준 액을 이용하여 농도를 산정하였기 때문인 것으로 생각 되며, 계수비교시 모든 피크를 정량하므로 다소 검출농도가 피크패턴법 에 의한 정량값보다 약간 높게 나타났다.
그림에서 보는 바와 같이 분석된 시료 크로마토그램 중 일부 시료의 경우 PCBs 피크로 확인되는 부분 이외의 앞부분에 일부 확인되지 않은 피크들을 볼 수 있는데 이는 확인 결과 탄화수소류 및 일부 불순물인 것으로 나타났다. 또한 PCBs 제품이 혼합된 경우에 혼합비율이 시료에 따라 Aroclor 1242:1254:1260=7:10:7, Aro 1242:1254= 1:2, Aroclor 1254:1260=2:1 등으로 나타나 Qitble 3), 동일한 혼합제품이 사용된 경우에도 다양한 비율을 나타내고 있음을 알 수 있었다. 그러므로 피크패턴법에 의한 정량시에 는 다양한 종류의 혼합표준액을 제조하여 검량선을 작성.
05 mg/L로 나타났다. 또한, 고염 화물의 비율이 상대적으로 높은 Aroclor 1260은 0.02 mg/L로 나타나, 현행 폐기물공정시험방법에서 제시하고 있는 유효측정농도 0.05 mg/L을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
260이 혼합된 시료가 다양한 비율로 검출되어, 정량시 다양한 종류의 혼합표준액을 제조하여 검 량해야하는 것 이 다소 복잡한 것으로 판단되었다. 또한, 두 정량법에 따른 분석 결과는 혼합된 PCBs 제품의 종류가 한 종류인 경우 보다 여러 종류 일수록 두 정 량값의 차이가 없 는 것으로 나타났다. 이는 계수비교법으로 정량하는 경우 시료 중에 검출된 피크를 모두 정량하므로 일부 인덱스 피크만을 정량하는 피크패턴법에 의한 정량값보다 높게 나타나는 것으로 판단되어지나, 충분한 PCBs 함유 절연유를 확보하기가 어려워 추가적인 시료 분석 후에야 더 정확한 이유의 규명이 가능할 것으로 판단되어 진다.
시판되는 PCBs Aroclor 제품을 구입하여, 표준물질을 사용하여 피크패턴법에 의한 정 량방법과 계수비교법에 의한 정량방법을 비교하고, 시료에 적용하여 분석하였 다. 분석대상시료의 피크패턴은 Aroclor 1242:1254:1260의 세종류가 혼합된 경우와, Aroclor 1242:1254, Aroclor 1254:1260이 혼합된 경우 그리고 Aroclor 1242, 1254 및 1.260이 혼합된 시료가 다양한 비율로 검출되어, 정량시 다양한 종류의 혼합표준액을 제조하여 검 량해야하는 것 이 다소 복잡한 것으로 판단되었다. 또한, 두 정량법에 따른 분석 결과는 혼합된 PCBs 제품의 종류가 한 종류인 경우 보다 여러 종류 일수록 두 정 량값의 차이가 없 는 것으로 나타났다.
그러므로 피크패턴법에 의한 정량시에 는 다양한 종류의 혼합표준액을 제조하여 검량선을 작성.분석해야하므로 혼합표준액 중의 계수를 사용하 는 계수비교법에 의해 분석하는 경우보다 다소 복잡한 것으로 생각되어졌다.
시료 중에 십염화비페닐을 주입하여 회수율을 확인한 결과 시료 모두 75%~120%을 만족하는 것으로 나타났으며, Aroclor 1242 및 Aroclor 1260을 0.5 ppm의 농도로 신유에 넣어 조제한 후 방법검출한계를 확인한 결과 Aroclor 1242는 0.05 mg/L로 나타났다. 또한, 고염 화물의 비율이 상대적으로 높은 Aroclor 1260은 0.
피크패턴법으로 분석한 6개의 시료 중 배출패턴은 Aroclor 1242:1254:1260의 세 종류가 혼합된 경우와, Aroclor 1242:1254, Aroclor 1254:1260이 혼합된 경우 그리고 Aroclor 1242, 1254 및 1260이 혼합된 시료가 검출되었으며, 시료 중 검출된 피크패턴은 다음의 Fig. 4, 5, 6 및 7에 나타내었다. 그림에서 보는 바와 같이 분석된 시료 크로마토그램 중 일부 시료의 경우 PCBs 피크로 확인되는 부분 이외의 앞부분에 일부 확인되지 않은 피크들을 볼 수 있는데 이는 확인 결과 탄화수소류 및 일부 불순물인 것으로 나타났다.

후속연구

이는 계수비교법으로 정량하는 경우 시료 중에 검출된 피크를 모두 정량하므로 일부 인덱스 피크만을 정량하는 피크패턴법에 의한 정량값보다 높게 나타나는 것으로 판단되어지나, 충분한 PCBs 함유 절연유를 확보하기가 어려워 추가적인 시료 분석 후에야 더 정확한 이유의 규명이 가능할 것으로 판단되어 진다. 그러므로 향후 두 정량 방법의 차이를 정확하게 확인하고자 추가의 PCBs 함유 절연유 시료를 확보 하여 GC/ECD 및 HRGC/MS 등의 기기를 활용하여 보완 할 필요가 있다고 판단된다.
또한, 두 정량법에 따른 분석 결과는 혼합된 PCBs 제품의 종류가 한 종류인 경우 보다 여러 종류 일수록 두 정 량값의 차이가 없 는 것으로 나타났다. 이는 계수비교법으로 정량하는 경우 시료 중에 검출된 피크를 모두 정량하므로 일부 인덱스 피크만을 정량하는 피크패턴법에 의한 정량값보다 높게 나타나는 것으로 판단되어지나, 충분한 PCBs 함유 절연유를 확보하기가 어려워 추가적인 시료 분석 후에야 더 정확한 이유의 규명이 가능할 것으로 판단되어 진다. 그러므로 향후 두 정량 방법의 차이를 정확하게 확인하고자 추가의 PCBs 함유 절연유 시료를 확보 하여 GC/ECD 및 HRGC/MS 등의 기기를 활용하여 보완 할 필요가 있다고 판단된다.

참고문헌 (15)

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M. D. Erickon, Analytical Chemistry of PCBs, Lewis Publishers, New York, 1997
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상세보기
G. M. Frame, J. W. Cochran and S. S. Boewadt, Complete PCB congener distribution for 17 Aroclor mixtures determined by 3HRGC systems optimized for comprehensive, quantitative, congener-specific analysis, Journal of High Resolution Chromatography, 19, 657-668(1996)

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UNEP Chemicals, 2000, Survey of urrently Available Non-Incineration PCB Destruction Technologies, UNEP
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상세보기
환경부, 폐기물공정시험방법, 2004
日本環境測定分析協會, 産業廢棄物分析マニュアル, 1997
독일 DIN EN 61619 (VDE 0371 Teil 8), Verunreinigung durch PCBs, 1998
캐나다 EPS1/RM/31, Reference Method for the Analysis of PCBs, 1998
국립환경연구원, PCBs 함유폐기물의 적정관리 방안에 관한 연구, 2003

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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