소형방출챔버를 이용하여 반응조건(시료량, 온도, 환기횟수)에 따라 방향제에서 방출되는 휘발성 유기화합물의 배출특성을 조사하였다. 시료부하량($1.4{\sim}551.0g/m^2$)에 따라 방향제에서 방출되는 TVOC 방출량은 방출시험 5시간 후 $0.7{\sim}64.4mg/m^2{\cdot}hr$로 나타났다. Limonene, ${\alpha}$-pinene과 linalool 등 방향제에서 방출된 주요 휘발성 유기화합물은 온도와 환기횟수가 클수록 방출량이 증가한 것으로 나타났다. 이들 연구결과는 방향제와 같은 생활용품의 오염물질 방출시험방법 및 방출기준을 정립하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 생각된다.
소형방출챔버를 이용하여 반응조건(시료량, 온도, 환기횟수)에 따라 방향제에서 방출되는 휘발성 유기화합물의 배출특성을 조사하였다. 시료부하량($1.4{\sim}551.0g/m^2$)에 따라 방향제에서 방출되는 TVOC 방출량은 방출시험 5시간 후 $0.7{\sim}64.4mg/m^2{\cdot}hr$로 나타났다. Limonene, ${\alpha}$-pinene과 linalool 등 방향제에서 방출된 주요 휘발성 유기화합물은 온도와 환기횟수가 클수록 방출량이 증가한 것으로 나타났다. 이들 연구결과는 방향제와 같은 생활용품의 오염물질 방출시험방법 및 방출기준을 정립하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 생각된다.
This study investigated the emissions characteristics of air freshener using small emission chamber method. The emission of VOCs from air freshener were determined in the small chambers in the temperature (25, $30({\pm}1)^{\circ}C$), relative humidity ($50{\pm}5%$), ventilation...
This study investigated the emissions characteristics of air freshener using small emission chamber method. The emission of VOCs from air freshener were determined in the small chambers in the temperature (25, $30({\pm}1)^{\circ}C$), relative humidity ($50{\pm}5%$), ventilation rate (0.3, 0.5, ($0.8({\pm}0.005)/hr$), and sample loading factor ($1.4{\sim}551.0g/m^2$) in this study. The emission tests from air freshener for sample loading factor resulted in TVOC emission rates of $0.7{\sim}64.4mg/m^2{\cdot}h$ after 5 hours. For most target VOCs such as limonene, ${\alpha}$-pinene and linalool, higher temperature and ventilation rate levels exhibited increased emission rates.
This study investigated the emissions characteristics of air freshener using small emission chamber method. The emission of VOCs from air freshener were determined in the small chambers in the temperature (25, $30({\pm}1)^{\circ}C$), relative humidity ($50{\pm}5%$), ventilation rate (0.3, 0.5, ($0.8({\pm}0.005)/hr$), and sample loading factor ($1.4{\sim}551.0g/m^2$) in this study. The emission tests from air freshener for sample loading factor resulted in TVOC emission rates of $0.7{\sim}64.4mg/m^2{\cdot}h$ after 5 hours. For most target VOCs such as limonene, ${\alpha}$-pinene and linalool, higher temperature and ventilation rate levels exhibited increased emission rates.
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제안 방법
검량선은 44종의 액상표준물질(Japanese indoor air standards mix, Supelco)을 흡착관에 함침하여 만든 5단계 농도 수준(20, 60, 100, 200, 500 ng)의 표준시료를 분석하여 작성하였다. Toluene, d-limonene, α-pinene 등 주요 VOCs의 검량곡선의 결정계수(R2)는 0.
방출시험챔버는 외부공기와 기밀성 유지가 매우 중요하므로, 챔버의 몸체와 닿는 뚜껑의 안쪽면에는 테프론 재질을 이용하여 기밀성을 유지하였다. 또한, 챔버 내부에서 발생될 수 있는 챔버 유입공기의 난류방지와 완전혼합을 위하여 챔버 하단 부분에 다공판을 설치하였다. 온도 및 습도는 일주일간 항온항습을 가동하여 측정한 결과 25±1℃, 50±5%로 일정하였다.
방출시험을 실시하기전 시험챔버에서의 바탕 시료를 채취하여 TVOC 배경농도 수준을 ISO 16000-9 및 실내공기질 공정시험방법에서 정한 배경농도 기준인 TVOC 20 μg/m3 이하 및 폼알데하이드 5μg/m3 이하로 유지되도록 하였다.
방출시험챔버의 실험조건을 Table 1에 나타냈다. 방출실험 전 시험챔버의 청정조건을 유지하기 위해서 챔버와 금속부분을 260℃에서 15분간 가열하여 세척을 실시하고, 테프론 재질은 80℃에서 60분간 세척을 실시하였다.
방향제에서 방출된 휘발성 유기화합물을 TDS-GC/MSD로 분석한 총이온크로마토그램을 Fig. 3에 나타냈으며, Table 3에는 44종의 표준물질과 NIST05, WILEY 275 library로 확인하여 정성한 결과를 다른 연구결과와 비교하여 나타냈다. 정성결과, n-hexane의 머무름 시간보다 짧은 ethanol, ethyl acetate과 같은 저분자량의 휘발성이 강한 화합물, eucalyptol, dihydromycernol, terpineol, linalool 등 알코올류, pentanal, octanal, decanal, citral 등 알데하이드류, ethyl propionate, ethyl butyrate, ethyl-2-butyrate, ehtyl isovalerate, benzyl acetate, isobornyl acetate, citronelly acetate 등 에스테르류, α-pinene, 2-β-pinene, camphene, d-limonene, terpinene, teripinolene 등 터르펜류로 27개 물질이 검출된 것으로 확인되었다.
본 연구에서는 소형방출챔버를 이용하여 반응조건(시료량, 온도, 환기횟수)에 따라 방향제에서 방출되는 휘발성 유기화합물의 배출특성을 조사하였다.
0145 m2이다. 샤알렛 받침대는 스테인레스 재질로 크기는 가로 185 mm, 세로 100 mm, 높이 90 mm로 소형챔버 하단으로 유입되는 공기가 샤알렛의 노출면 위에 균일하게 흐르도록 하였다. 휘발성 유기화합물은 Tenax-TA가 충진된 고체흡착관(Supelco, USA, 7 inch)을 이용하여 방출챔버에서 130 mL/min의 유량으로 5분간 채취하였다.
소형방출챔버를 이용하여 방향제에서 방출되는 휘발성 유기화합물의 배출 특성을 조사하고자 챔버의 시험조건(시료량, 온도, 환기횟수)을 변경하여 시험시간경과에 따른 휘발성 유기화합물의 방출량을 분석하였다. 연구대상시료인 액상-휘산형 방향제에서 방출되는 주요 휘발성 유기화합물은 terpinene, α-pinene, camphene 등의 terpene류 탄화수소와 오존과 반응하여 폼알데하이드와 같은 2차 오염물질을 생성하는 것으로 알려진 d-limonene, dihydro-myrcenol, linalool, terpineol, citral 등이다.
시료 측정 시 배경농도의 영향을 최소화하기 위해 시료 방출 시험장치에 공급하는 공기는 수분 및 유기물 등을 최소화시켜주는 oil-less type의 공기공급장치(SAC-300, Top Trading, Korea)에 공기정화용 다단계 필터 시스템을 설치하였다. 공기공급장치에서 배출된 공기는 charcoal과 silicagel 및 molecular-sieve가 단계적으로 채워진 필터를 통과시켜 정제한 후 시험챔버로 공급되었다.
시료부하율은 ISO 16000-11, KS M 1998-1 및 IAQ ES method에서 규정하고 있는 페인트, 접착제와 같은 액상건축자재 시료 부하율인 300±50 g/m2의 조건을 기준으로 하여 실험을 실시하였다.
4(b)~(d)에 나타냈다. 실내공기질 공정시험방법에서 제시하고 있는 소형챔버법을 이용한 액상시료의 방출 오염물질 시험방법의 시험조건을 기준으로 시험하였다. Fig.
액상시료를 샤알렛에 각각 (20, 40, 200 μL), (2, 4, 8 mL)를 주입한 후 소형챔버 뚜껑을 닫은 후 25℃, 30℃의 온도와 0.3/hr, 0.5/hr, 0.8/hr 의 환기횟수에서 각각 방출시험을 실시하였다.
휘발성 유기화합물의 분석은 열탈착장치(TDS)를 이용하여 열탈착 전처리를 하였으며, 기체크로마토그래프/질량분석기(GC/MSD)를 이용하여 분석하였다. TDS-GC/MSD의 분석조건을 Table 2에 나타냈다.
대상 데이터
방출시험장치는 공기공급장치, 공기청정장치, 습도조절장치, 항온조, 20 L 소형챔버, 자동유량조절장치(MFC: Mass Flow Controller)로 구성되어 있다.
방출시험을 실시하기전 시험챔버에서의 바탕 시료를 채취하여 TVOC 배경농도 수준을 ISO 16000-9 및 실내공기질 공정시험방법에서 정한 배경농도 기준인 TVOC 20 μg/m3 이하 및 폼알데하이드 5μg/m3 이하로 유지되도록 하였다. 방출챔버 부피는 20 L이고 TVOC와 폼알데하이드의 흡착 반응을 최소화하기 위해 SUS 304 재질을 전해연마 처리하여 제작되었다. 뚜껑과 몸체는 분리형으로 하단 부분에는 청정한 공기의 공급을 위한 급기구가 설치되어 있고, 뚜껑에는 TVOC와 폼알데하이드의 측정 및 챔버 내 온도와 습도 등을 측정할 수 있는 배기구가 설치되어 있다.
방향제에서 방출되는 휘발성 유기화합물의 채취는 자동 유량조절장치 MFC(mass flow controller)가 장착된 시료채취용 펌프(MP-Σ30, Sibata, Japan)를 이용하여 방출챔버 내로 유입되는 총 유량의 80% 이하로 채취하였다.
시판되고 있는 방향제는 액체형, 분무형, 플러그형, 겔형과 고체형 등 다양한 형태의 제품으로 판매되고 있으며, 주로 가정용, 자동차 실내용으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 이들 중 액체-휘산형 방향소취제로 오렌지향의 천연소취성분을 함유하고 있는 제품을 선정하였다. 이 제품은 식물정유, 향료, 계면 활성제(비이온, 음이온) 등의 성분으로 구성되어있고 용량은 400 mL였다.
연구대상시료인 액상-휘산형 방향제에서 방출되는 주요 휘발성 유기화합물은 terpinene, α-pinene, camphene 등의 terpene류 탄화수소와 오존과 반응하여 폼알데하이드와 같은 2차 오염물질을 생성하는 것으로 알려진 d-limonene, dihydro-myrcenol, linalool, terpineol, citral 등이다.
본 연구에서는 이들 중 액체-휘산형 방향소취제로 오렌지향의 천연소취성분을 함유하고 있는 제품을 선정하였다. 이 제품은 식물정유, 향료, 계면 활성제(비이온, 음이온) 등의 성분으로 구성되어있고 용량은 400 mL였다.
샤알렛 받침대는 스테인레스 재질로 크기는 가로 185 mm, 세로 100 mm, 높이 90 mm로 소형챔버 하단으로 유입되는 공기가 샤알렛의 노출면 위에 균일하게 흐르도록 하였다. 휘발성 유기화합물은 Tenax-TA가 충진된 고체흡착관(Supelco, USA, 7 inch)을 이용하여 방출챔버에서 130 mL/min의 유량으로 5분간 채취하였다.
성능/효과
채취한 시료의 분석한 결과, 챔버온도가 30℃일 때(Fig. 4(c))가 가장 많은 TVOC가 검출되었으며, 검출된 봉우리의 피크높이는 챔버온도가 25℃ (Fig. 4(b)에 비해 약 4.
이들 3가지 물질은 연구에 사용된 오렌지향을 함유하고 있는 액상 방향제의 향을 나타내는 물질로 확인되었다. 8가지 물질 중 camphene의 감소비가 가장 급격하게 감소하는 것으로 나타났으며, 시료 부하량이 137.7 g/m2일 때 방출시간 30분 후에 초기방출량의 80%가 제거된 것으로 나타났다. 이에 비해 dehydromycenol은 방출시간 4시간 후에나 초기 방출량의 40%만 감소된 것으로 나타났다.
챔버내 온도를 30℃로 높였을 경우는 각 물질의 방출량 감소비가 완만한 것으로 나타났다. Camphene을 제외한 나머지 5가지 물질은 방출시간 5시간 경과한 후에도 초기 방출량의 50% 미만이 감소하는 것으로 나타났다. linalool의 경우는 방출시간 5시간 경과 후 초기 방출량의 10% 밖에 감소하지 않은 것으로 나타났다.
그러나 방출시험 5시간 후의 TVOC 방출량은 0.6~0.7 mg/m2· hr으로 나타났다.
방출시험 10분후 시료의 TVOC 방출량은 0.3, 0.5, 0.8/hr의 환기횟수일때 TVOC방출량은 각각 1.1, 2.2, 4.2 mg/m2· hr으로 환기횟수가 클수록 많이 방출되는 것으로 나타났다.
방출시험 1일 후의 TVOC 방출량은 25℃일 때는 6.5 mg/m2 · hr, 30℃일 때는 80.1 mg/m2 · hr로 각각 초기방출량의 99%, 89.1%가 감소한 것으로 나타났다.
방출시험 5시간 후에 채취한 시료의 TVOC 방출량은 137.7 g/m2일 때 9.1 mg/m2 · hr로 나타났으며, 이에 비해 10배 낮은 13.8 g/m2의 시료부하량으로 시험한 결과는 48.3 mg/m2 · hr로 약 5.3배 높은 방출량을 나타냈으며, 100배 낮은 1.4 g/m2의 시료부하량에 대해서는 0.7 mg/m2 · hr로 약 13배 낮은 방출량을 나타냈다.
방향제에서 방출된 주요 8가지 휘발성 유기화합물의 시간에 따른 방출량 변화를 분석해 본 결과, 물질에 따라 차이는 있었으나 8가지 물질 중 camphene의 감소비가 가장 급격하게 감소하는 것으로 나타났으며, dihydro-myrcenol은 방출시간 4시간 후에나 초기 방출량의 40%만 감소된 것으로 나타났다. 시험조건에 대해서는 온도 25℃, 환기횟수 0.
8 g/m2로 방향제 시료 20, 40, 200 uL를 주입한 후 방출시험한 결과이다. 시간에 따른 TVOC 방출량은 시료부하량에 따라 차이는 있었 으나 대부분 방출시간 5시간 후에 초기방출량(방출시험 10분 후에 채취하여 분석한 TVOC 방출량)에 비해 48.5~98.5% 감소하는 것으로 나타났다. 방출시험 5시간 후에 채취한 시료의 TVOC 방출량은 137.
시간에 따른 TVOC 방출량은 시료부하량에 따라 차이는 있었으나 대부분 방출시 5시간 후의 초기방출량(방출시험 10분 후에 채취하여 분석한 TVOC 방출량)에 비해 48.5~98.5% 감소하는 것으로 나타났다. 챔버온도가 25℃였을 때 방출시 5시간 후의 TVOC 방출량은 초기방출량의 98.
방향제에서 방출된 주요 8가지 휘발성 유기화합물의 시간에 따른 방출량 변화를 분석해 본 결과, 물질에 따라 차이는 있었으나 8가지 물질 중 camphene의 감소비가 가장 급격하게 감소하는 것으로 나타났으며, dihydro-myrcenol은 방출시간 4시간 후에나 초기 방출량의 40%만 감소된 것으로 나타났다. 시험조건에 대해서는 온도 25℃, 환기횟수 0.5/hr, 시료 부하량이 137.7 g/m2일 때의 시험조건에서 방출시험 5시간 후에는 초기방출량의 79.1~99.3%가 감소된 것으로 나타났다.
온도 및 습도는 일주일간 항온항습을 가동하여 측정한 결과 25±1℃, 50±5%로 일정하였다.
이들 중 d-limonene이 가장 많이 방출되었으며, 라벤다향을 나타내는 linalool, 레몬향을 나타내는 citral도 높은 농도로 방출되었다. 이들 3가지 물질은 연구에 사용된 오렌지향을 함유하고 있는 액상 방향제의 향을 나타내는 물질로 확인되었다. 8가지 물질 중 camphene의 감소비가 가장 급격하게 감소하는 것으로 나타났으며, 시료 부하량이 137.
7배 높게 나타났다. 이들 결과를 통해 온도와 환기횟수가 높을수록 방출량이 많아지는 것을 확인할 수 있었다.
7 mg/m2· hr으로 나타났다. 이들 결과를 통해 환기횟수가 클수록 초기방출량은 많으나 방출속도도 빠르게 감소하는 것을 확인할수 있었다.
8가지 주요 휘발성 유기화합물들은 terpinene, α-pinene, camphene 등의 terpene류 탄화수소와 오존과 반응하여 폼알데하이드와 같은 2차 오염물질을 생성하는 것으로 알려진 d-limonene, dihydro-myrcenol, linalool, terpineol, citral 등이다. 이들 중 d-limonene이 가장 많이 방출되었으며, 라벤다향을 나타내는 linalool, 레몬향을 나타내는 citral도 높은 농도로 방출되었다. 이들 3가지 물질은 연구에 사용된 오렌지향을 함유하고 있는 액상 방향제의 향을 나타내는 물질로 확인되었다.
연구대상시료인 액상-휘산형 방향제에서 방출되는 주요 휘발성 유기화합물은 terpinene, α-pinene, camphene 등의 terpene류 탄화수소와 오존과 반응하여 폼알데하이드와 같은 2차 오염물질을 생성하는 것으로 알려진 d-limonene, dihydro-myrcenol, linalool, terpineol, citral 등이다. 이들 중 d-limonene이 방출량이 가장 많았으며, 라벤다향을 나타내는 linalool, 레몬향을 나타내는 citral도 방출량이 많은 것으로 확인되었다.
정성결과, n-hexane의 머무름 시간보다 짧은 ethanol, ethyl acetate과 같은 저분자량의 휘발성이 강한 화합물, eucalyptol, dihydromycernol, terpineol, linalool 등 알코올류, pentanal, octanal, decanal, citral 등 알데하이드류, ethyl propionate, ethyl butyrate, ethyl-2-butyrate, ehtyl isovalerate, benzyl acetate, isobornyl acetate, citronelly acetate 등 에스테르류, α-pinene, 2-β-pinene, camphene, d-limonene, terpinene, teripinolene 등 터르펜류로 27개 물질이 검출된 것으로 확인되었다.
5% 감소하는 것으로 나타났다. 챔버온도가 25℃였을 때 방출시 5시간 후의 TVOC 방출량은 초기방출량의 98.5%감소한데 비해 30℃였을 때는 24.4%로 소폭 감소한 것으로 나타났다. 환기횟수가 클수록 초기방출량은 많은 것으로 나타났으나 방출시 5시간 후의 TVOC 방출량은 0.
초기방출량(방출시험 10분 후에 채취한 시료의 TVOC 방출량)은 25℃일 때는 624.9 mg/m2 · hr, 30℃일 때는 604.6 mg/m2 · hr로 유사하게 나타났으나 방출시험 5시간 후의 TVOC 방출량은 25℃일 때는 9.1 mg/m2· hr로 초기방출량에 비해 98.5% 감소한 것으로 나타났다.
linalool의 경우는 방출시간 5시간 경과 후 초기 방출량의 10% 밖에 감소하지 않은 것으로 나타났다. 환기횟수 0.8/hr일 때는 camphene와 r-tepinene은 방출시간 5시간 경과 후 초기 방출량의 80%가 감소하는 것으로 나타났으나, dihydro-myrcenol과 linalool은 20% 정도만 감소한 것으로 나타났다.
환기횟수가 클수록 초기방출량은 많은 것으로 나타났으나 방출시 5시간 후의 TVOC 방출량은 0.6~0.7 mg/m2 · h로 나타나 방출속도도 빠르게 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
ISO 16000-11, KS M1998-1, IAQ ES method 등에서 규정하고 있는 액상건축자재(접착제)의 시료부하량은 300±50 g/m2이다. 본 연구에서 시험한 액상-휘산형 방향제의 경우는 점도가 있는 접착제와 물성이 달라 비교하는 데는 무리가 있으나 액상형태의 방향제에서 방출되는 오염물질의 방출시험법의 정립에 있어서 이들 결과가 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
향후 다양한 형태(분무형, 겔형, 고체형 등)의 방향제를 대상으로 여러 시험조건에 대해 방출량 특성연구를 추가적으로 수행할 계획이며, 이들 연구결과는 방향제와 같은 생활용품의 오염물질 방출시험방법 및 방출기준을 정립하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
실내공간에서 가구, 전기 · 전자제품, 방향제, 세정제, 방충제, 살충제 등 다양한 생활용품 사용으로 인해 방출될 수 있는 유해 물질에는 무엇이 있는가?
실내공간에서 가구, 전기 · 전자제품, 방향제, 세정제, 방충제, 살충제 등 다양한 생활용품이 사용되는데, 이들 제품의 사용에 의해 휘발성 유기화합물(VOCs)과 폼알데하이드 (HCHO) 등과 같은 유해물질이 다량으로 방출되고 있다.1) 이들 중 방향제(air fresheners)는 실내공간의 냄새 탈취 및 향기성분에 의한 마스킹효과 등의 목적으로 무분별하게 사용되고 있으며, 매년 4.
방향제는 어떤 목적으로 사용되고 있는가?
실내공간에서 가구, 전기 · 전자제품, 방향제, 세정제, 방충제, 살충제 등 다양한 생활용품이 사용되는데, 이들 제품의 사용에 의해 휘발성 유기화합물(VOCs)과 폼알데하이드 (HCHO) 등과 같은 유해물질이 다량으로 방출되고 있다.1) 이들 중 방향제(air fresheners)는 실내공간의 냄새 탈취 및 향기성분에 의한 마스킹효과 등의 목적으로 무분별하게 사용되고 있으며, 매년 4.4~8.
무분별한 방향제 사용은 우리에게 심각한 해를 끼치고 있다. 이에 EU에서는 어떻게 제재하고 있는가?
9) 방향제는 메틸알코올과 폼알데하이드의 함량 검사시험만 받고 있는데, 2004년 소비자안전센터의 조사결과에 의하면 내분비계장애물질로 의심되는 다이 에틸프탈레이트(DEP)가 최고 67 ppm까지 검출된 것으로 보고되었을 뿐만 아니라 방향제가 알레르기 반응을 일으키는 것으로 보고되고 있다. EU에서는 접촉성 알레르기가 있는 24종의 향기물질의 사용을 금지하고 있으며, 그 외 다른 여러 나라에서 향을 새로운 유형의 대기오염으로 분류하고, 공공장소에서의 사용을 금지하려는 움직임도 있다. 방향제에서 방출되는 휘발성 유기화합물이 인체 위해성을 나타내는 것으로 알려져 있음에도 불구하고 방향제, 세정제, 살충제 등의 생활용품에서 방출되는 오염물질의 방출기준 및 시험방법이 정립되어 있지 않기 때문에 이에 대한 실태 조사 및 인체 노출평가 등에 관한 연구가 전무한 실정이다.
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