선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 이 두 방법간의 비교를 단순히 표준시료를 이용한 검량결과의 차이로 평가하기에는 어느 정도 한계가 따른다. 따라서 본 연구에서는 휘발성 유기화합물과 유기지방산이 혼합되어 있는 임의의 기체상 시료를 조제하고, 동일한 시료를 두가지 방법으로 각각 분석하고자 하였다. 이와 같이 임의의 기체시료를 각 분석방법으로 정량하여, 각 방법으로 산출한 농도를 비교하는 식으로 양자의 차이를 평가하였다.
- 본 연구에서는 유기지방산 성분에 대한 분석기법의 개선을 위한 노력의 일환으로 저온농축열탈착법을 연계한 GC/FID 분석방법을 심층적으로 연구하고자 하였다. 이를 위하여, (1) 시료채취에 사용하는 고체흡착관의 충진 물질을 5가지 타입으로 구분하여 최적의 흡착물질을 파악하고자 하였다.
- 본 연구에서는 유기지방산의 분석방법 중, 기존의 시험방법의 대안방법으로 제시한 저온농축열탈착법을 최적화시키고자 여러 각도에서 체계적으로 검정하였다. 저온농축열탈착법을 유기지방산의 분석에 적용할 경우, 휘발성유기화합물을 동시에 분석할 수 있다는 점을 감안하여, 4가지 유기지방산 및 9가지 휘발성유기화합물을 포함하는 13가지 성분을 분석하였다.
- 본 연구에서는 흡착제별 유기지방산의 분석특성을 평가하기 위해, 저온농축열탈착법에 기초하여 휘발성 유기화합물 및 유기지방산의 분석을 동시에 시도하였다. 이를 위해, Table 1에 제시한 바와 같이 13가지 성분의 개별 시약(95% 이상)을 각각 구매하여, 이를 혼합 및 희석하는 방법으로 작업용 표준시료(WS-A)를 조제하였다.
- 5 cm에 해당한다. 이때, 휘발성 유기화합물 및 유기지방산을 동시 분석한다는 점을 감안하여, 고체흡착관의 충진물질에 따른 각 성분들의 검량감도를 평가해보고자 하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 5가지 종류의 고체흡착소재를 비교대상으로 준비하였다.
- 임의의 기체시료를 분석하기 전, 정확한 농도를 산출하기 위해 두 분석법에 따른 검량선을 확보하고자 하였다. 따라서 액상 작업용 표준시료(WS-B)를 이용하여, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법에 맞게 4점검량(37, 109, 202, 435 ng)을 진행하였다.
- 그러나 기존의 공정시험법으로 제시하고 있는 알칼리흡수법과의 비교평가를 통하여 두 분석법간의 차이를 평가하는 것이 중요하다. 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법은 시료를 처리하는 방법의 차이 등과 같이 여러가지 이질적 요소를 감안하여 동일한 임의의 기체시료에 두 가지 방식을 동시에 적용하고 평가하고자 하였다.
제안 방법
- 이를 위하여, (1) 시료채취에 사용하는 고체흡착관의 충진 물질을 5가지 타입으로 구분하여 최적의 흡착물질을 파악하고자 하였다. (2) 그리고 유기지방산을 분석하는 방법의 특성을 평가하기 위해 기존의 알칼리용액 흡수법과 저온농축열탈착법을 대상으로 두 가지 분석방법의 비교를 시도하였다.
- 1.5 mL 바이얼에 원표준시료를 각각 95~120 µL 만큼 주입하여, 13가지 성분의 농도가 대략 60,000 µg mL−1농도대가 되도록 1차 작업용 표준시료를 조제하였다(이렇게 조제한 1차 작업용 표준시료는 추후 기체상 표준시료를 조제할 때마다 사용하였다).
- 13가지 성분들의 농도가 개별적으로 차이는 있으나, propionic acid를 기준으로 37, 109, 202, 435 ng µL−1가 되도록 조제하여 사용하였다(Table 2B).
- 1차 작업용 표준시료(1,000 ng µL−1: 10 mL)를 조제하기 위하여, 성분별로 (1) 앰플타입의 표준시료인 benzene, toluene, p-xylene, o-xylene을 혼합한 group A, (2) methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, styrene, isobutyl alcohol, butyl acetate을 혼합한 group B, (3) propionic acid를 위시한 4가지 유기지방산을 포함한 group C로 구분한 후, methanol로 희석 조제하였다.
- 2차 작업용 표준시료의 조제는 1 mL 용량의 vial에 1차 작업용 표준시료인 group A, B, C를 각각 10, 20, 40, 100, 200 µL씩 주입하고 메탄올을 채우는 방식으로 조제하였다.
- 5가지 농도대로 조제한 작업용 표준시료(WS-A)는 고체흡착관에 직접 주사하는 방식으로 주입한 후, 분석하였다. 본 연구에서 사용한 고체흡착관은 길이 9 cm, 내경 0.
- 5가지 흡착제에 대한 정도관리의 일환으로 분석재현성(relative standard error, RSE) 및 검출한계(method detection limit, MDL)를 동시에 산출하였다. 그 결과, TA를 제외한 4가지 고체흡착관에서는 유기지방산의 RSE 값이 5% 이내의 값을 보이면서 분석재현성이 상대적으로 안정하게 나타났다.
- 2. Chromatogram of 13 target compounds using liquid working standard in this study (Peak number means compound information in Table 1).
- 1. Schematic diagram of two analytical methods used for the analysis of VOC and organic acid in this study.
- 유기지방산의 분석방법으로는 이미 공정시험법에서 제시한 알칼리용액 흡수법(또는 알칼리함침필터법)이 잘 알려져 있다. 그러나 본 연구에서는 이미 휘발성유기화합물의 분석방법으로 활용중인 저온농축열탈착방법을 유기지방산의 분석에 적용하고자 하였다. 따라서 저온농축열탈착법과의 비교대상으로, 알칼리흡수법을 이용하여 표준시료를 동시에 시도하였다.
- 5 mL 바이얼에 원표준시료를 각각 95~120 µL 만큼 주입하여, 13가지 성분의 농도가 대략 60,000 µg mL−1농도대가 되도록 1차 작업용 표준시료를 조제하였다(이렇게 조제한 1차 작업용 표준시료는 추후 기체상 표준시료를 조제할 때마다 사용하였다). 그리고 1차 작업용 표준시료를 methanol과 혼합해주는 방식으로 2차 작업용 표준시료(WS-B)를 조제하였다. 13가지 성분들의 농도가 개별적으로 차이는 있으나, propionic acid를 기준으로 37, 109, 202, 435 ng µL−1가 되도록 조제하여 사용하였다(Table 2B).
- 저온농축열탈착법으로 시료를 분석하기 위해 CX를 300 mg 충진한 고체흡착관에 임의의 시료를 총 5 L 만큼 흡착시킨 후, 분석을 진행하였다. 그리고 알칼리흡수법으로는 임의의 시료를 총 50 L 만큼 0.1 N NaOH 수용액에 흡수시킨 뒤, 분석을 진행하였다. 이때 고체흡착관과 알칼리용액에 흡수시켜준 유기지방산 및 휘발성유기화합물의 절대량은 Table 6과 같다.
- 흡착제로는 휘발성 물질의 분석에 많이 사용하는 다공성의 Tenax TA (60/80 mesh), 탄화수소 계열성분의 분석에 많이 사용하는 graphitized carbon black (GCB) 계열의 Carbopack B (60/80 mesh), GCB중에서 유일하게 다공성으로 강한 흡착력을 보이는 Carbopack X(40/60 mesh)를 선정하였다. 그리고 이들을 단일물질로 300 mg 만큼 고체흡착관에 넣거나, 두가지 또는 세가지 물질을 섞어서 고체흡착관에 넣어주는 방식으로 5가지 종류의 고체흡착관을 제조하였다(Table 3). 이렇게 제조한 고체흡착관은 사용하기 전에 컨디셔너를 이용하여 깨끗한 blank 상태로 준비해두었다.
- 1A). 그리고 휘발성유기화합물 및 유기지방산은 flame ionization detector (FID)를 장착한 GC (Model: GC-450, Varian, USA) 시스템으로 분석하였다. 시료의 분리를 위하여 WAX column (Length: 60 m, ID:0.
- 기체상 표준시료를 조제하기 위해 1차 작업용표준시료(60,000 µg mL−1)를 액상용 시린지를 이용하여 1 µL 채취한 다음, 초순수 N2를 0.3 L 만큼 채운 1 L 테들러백에 주입하였다.
- 깨끗한 상태의 고체흡착관 전단에는 초순수 질소(99.999%)를 채운 10 L 테들러 백을 연결하고, 후단에는 미니펌프(Σ-30, SIBATA, Japan)를 연결하였다.
- 두 분석방법간의 농도차이를 쉽게 확인하기 위하여, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법의 검량결과(RF)를 T/S 비(TD/SPME)로 제시하였다(Table 6). 그 결과, 휘발성유기화합물은 비율이 작게는 1.
- 두 분석방법에 대한 정도관리의 일환으로 RSE 값과 MDL 값을 각각 산출하였다. 그 결과, 유기지방산의 RSE값은 두 분석방법 모두에서 5% 이내로 안정적인 결과를 보였다(Table 5B).
- 따라서 임의의 기체상 표준시료를 조제하여, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법으로 동시에 분석하고 얻은 결과를 비교하는 방식으로 진행하였다. 두 분석법에 적합한 검량선을 작성하고, 임의의 기체시료를 동시에 분석하고 비교하였다. 그 결과, 저온농축열탈착법으로 분석한 유기지방산의 결과가 알칼리흡수법에 비해 상대적으로 낮은 농도대로 나타났다.
- 두가지 유기산 분석방법의 비교 연구를 위하여, 알칼리흡수법을 이용한 실험은 새로이 조제한 2차 작업용 표준시료(WS-B)를 이용하여 분석을 시도하였다. 이때, 저온농축열탈착법은 2.
- 따라서 2차 작업용 표준시료(WS-A)에서 13 가지 성분들의 농도는 개별적으로 차이는 있으나, 10, 20, 40, 100, 200 ng µL−1농도에 근접하게 조제하였다(Table 2A).
- 임의의 기체시료를 분석하기 전, 정확한 농도를 산출하기 위해 두 분석법에 따른 검량선을 확보하고자 하였다. 따라서 액상 작업용 표준시료(WS-B)를 이용하여, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법에 맞게 4점검량(37, 109, 202, 435 ng)을 진행하였다. 4점 검량결과, 저온농축열탈착법에서는 13가지 성분 모두에서 r 값이 0.
- 저온농축열탈착법을 이용한 유기지방산의 분석법을 새로운 방법으로 적용하기 위해서는 기존의 분석법(알칼리흡수법)과 비교평가하는 것이 필요하다. 따라서 임의의 기체상 표준시료를 조제하여, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법으로 동시에 분석하고 얻은 결과를 비교하는 방식으로 진행하였다. 두 분석법에 적합한 검량선을 작성하고, 임의의 기체시료를 동시에 분석하고 비교하였다.
- 그러나 본 연구에서는 이미 휘발성유기화합물의 분석방법으로 활용중인 저온농축열탈착방법을 유기지방산의 분석에 적용하고자 하였다. 따라서 저온농축열탈착법과의 비교대상으로, 알칼리흡수법을 이용하여 표준시료를 동시에 시도하였다. 본 연구에서는 앞서 제시한 흡착제에 따른 유기지방산의 분석평가(Exp 1)와는 개별적으로, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법간의 비교연구(Exp 2)를 진행하였다.
- 바이얼 내부의 유기산을 headspace 공간으로 용출시키기 위하여, 37% HCl을 50 µL만큼 바이얼 내부에 주입하여 바이얼 내부 용액의 pH를 1에 근접하도록 하였다.
- 따라서 저온농축열탈착법과의 비교대상으로, 알칼리흡수법을 이용하여 표준시료를 동시에 시도하였다. 본 연구에서는 앞서 제시한 흡착제에 따른 유기지방산의 분석평가(Exp 1)와는 개별적으로, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법간의 비교연구(Exp 2)를 진행하였다. 따라서두 분석법간의 비교연구를 위해서, Exp 2 단계에서는 작업용 표준시료를 새로이 조제하여 사용하였다.
- 유기지방산은 성분자체가 워낙 불안정하고 흡착력이 강한 성질로 인하여, 표준시료를 기체상태로 확보하는 것이 매우 어렵다. 본 연구에서는 이러한 점을 감안하여, 고농도의 액상표준시료를 이용하여 이를 기화시키는 방법으로 기체상 표준시료를 준비하였다. 기체상 표준시료를 조제하기 위해 1차 작업용표준시료(60,000 µg mL−1)를 액상용 시린지를 이용하여 1 µL 채취한 다음, 초순수 N2를 0.
- 8,9 그러나 이 두가지 방법도 전처리 과정 및 분석법이 복잡하기 때문에, 여러 가지 대체방법에 대한 모색이 이루어지고 있다. 본 연구진은 본 연구의 선행연구를 통해 저온농축열탈착법을 이용한 유기지방산의 분석을 시도하였다.10
- 알칼리흡수법에서는 유기지방산만이 제대로 된 검량선 작성이 가능함을 감안하여, 두 분석법간의 비교 평가는 유기지방산 4가지 성분만을 대상으로 비교하였다. 저온농축열탈착법에서는 RF 값이 isovaleric acid(121) > valeric acid (120) > butyric acid (104) > propionic acid (80) 순으로 높게 나타났다.
- 유기지방산에 대한 새로운 분석법의 일예로 저온농축열탈착법의 적용 가능성을 평가하기 위해, 표준시료를 이용하여 검량선 작성을 검토하였다. 그러나 기존의 공정시험법으로 제시하고 있는 알칼리흡수법과의 비교평가를 통하여 두 분석법간의 차이를 평가하는 것이 중요하다.
- 이렇게 조제한 기체상 표준시료가 흡착 등으로 손실되지 않는다면(개별성분마다 차이가 있으나), propionic acid를 기준으로 약 20 ppm의 농도대로 추정할 수 있다(그러나 실제 상당수준으로 흡착손실이 일어나므로 이와 같은 계산을 단순히 추정에 불과하다). 이를 100 L 테들러백을 이용하여, 20 ppm 농도대의 기체상 표준시료 200 mL 주입하고, 초순수 N2를 99,800 mL 채워 넣어주는 방식으로 약 40 ppb (propionic acid 기준)가 되도록 조제하였다. 이렇게 조제한 기체상 표준시료는 미지시료로 간주하여 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법으로 각각 분석하였다.
- 본 연구에서는 유기지방산 성분에 대한 분석기법의 개선을 위한 노력의 일환으로 저온농축열탈착법을 연계한 GC/FID 분석방법을 심층적으로 연구하고자 하였다. 이를 위하여, (1) 시료채취에 사용하는 고체흡착관의 충진 물질을 5가지 타입으로 구분하여 최적의 흡착물질을 파악하고자 하였다. (2) 그리고 유기지방산을 분석하는 방법의 특성을 평가하기 위해 기존의 알칼리용액 흡수법과 저온농축열탈착법을 대상으로 두 가지 분석방법의 비교를 시도하였다.
- 본 연구에서는 흡착제별 유기지방산의 분석특성을 평가하기 위해, 저온농축열탈착법에 기초하여 휘발성 유기화합물 및 유기지방산의 분석을 동시에 시도하였다. 이를 위해, Table 1에 제시한 바와 같이 13가지 성분의 개별 시약(95% 이상)을 각각 구매하여, 이를 혼합 및 희석하는 방법으로 작업용 표준시료(WS-A)를 조제하였다. 그러나 방향족 성분 중, benzene, toluene, pxylene, o-xylene은 2,000 ng µL−1의 농도로 미리 조제한 앰플타입의 표준시료(Supelco, USA)를 구매하여 사용하였다.
- 저온농축열탈착법을 이용한 유기지방산 및 휘발성유기화합물의 분석방법을 체계적으로 파악하기 위하여, 고체흡착관의 소재별 분석특성에 대한 평가를 1차적으로 시도하였다. 이를 위해, 총 5가지 종류의 고체 흡착관을 준비하고, 5가지 농도대의 액상 작업용 표준시료(WS-A)를 주입하는 방식으로 검량선을 작성하였다. 분석결과 휘발성유기화합물과 유기지방산을 포함하는 13가지 성분이 모두 분리되어 검출하였다(Fig.
- 따라서 본 연구에서는 휘발성 유기화합물과 유기지방산이 혼합되어 있는 임의의 기체상 시료를 조제하고, 동일한 시료를 두가지 방법으로 각각 분석하고자 하였다. 이와 같이 임의의 기체시료를 각 분석방법으로 정량하여, 각 방법으로 산출한 농도를 비교하는 식으로 양자의 차이를 평가하였다.
- 이때, 이미 조제한 작업용 표준시료(WS-A)는 액상시린지를 이용하여 1 µL만큼 고체흡착관 전단에 주입하였다. 작업용 표준시료를 주입한 후에는 용매제인 methanol의 간섭을 최소화하기 위하여, 5분간 질소를 총 1 L 만큼 통과시켜주었다. 작업용 표준시료를 흡착시킨 고체 흡착관은 저온농축열탈착기(thermal desorber (TD), model: Unity 2, Markes, UK)에 장착하고, 300 ℃의 온도로 시료를 탈착하는 방식으로 분석을 진행하였다 (Fig.
- 작업용 표준시료를 주입한 후에는 용매제인 methanol의 간섭을 최소화하기 위하여, 5분간 질소를 총 1 L 만큼 통과시켜주었다. 작업용 표준시료를 흡착시킨 고체 흡착관은 저온농축열탈착기(thermal desorber (TD), model: Unity 2, Markes, UK)에 장착하고, 300 ℃의 온도로 시료를 탈착하는 방식으로 분석을 진행하였다 (Fig. 1A). 그리고 휘발성유기화합물 및 유기지방산은 flame ionization detector (FID)를 장착한 GC (Model: GC-450, Varian, USA) 시스템으로 분석하였다.
- 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법에 따른 검량선을 각각 확보한 후에, 임의의 기체시료를 두가지 분석방법으로 동시에 분석하였다. 이를 위해, 유기지방산 및 휘발성유기화합물이 포함된 13가지 성분이 최대 40ppb 수준의 기체상 시료를 100 L 테들러백으로 준비하였다.
- 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법의 최종 분석단계는 기본적으로 GC/FID 방식 등에 의존한다, 그러나 두가지 분석법의 전처리 단계는 각각 TD와 SPME를 적용하였다. 따라서 이 두 방법간의 비교를 단순히 표준시료를 이용한 검량결과의 차이로 평가하기에는 어느 정도 한계가 따른다.
- 이를 위해, 유기지방산 및 휘발성유기화합물이 포함된 13가지 성분이 최대 40ppb 수준의 기체상 시료를 100 L 테들러백으로 준비하였다. 저온농축열탈착법으로 시료를 분석하기 위해 CX를 300 mg 충진한 고체흡착관에 임의의 시료를 총 5 L 만큼 흡착시킨 후, 분석을 진행하였다. 그리고 알칼리흡수법으로는 임의의 시료를 총 50 L 만큼 0.
- 본 연구에서는 유기지방산의 분석방법 중, 기존의 시험방법의 대안방법으로 제시한 저온농축열탈착법을 최적화시키고자 여러 각도에서 체계적으로 검정하였다. 저온농축열탈착법을 유기지방산의 분석에 적용할 경우, 휘발성유기화합물을 동시에 분석할 수 있다는 점을 감안하여, 4가지 유기지방산 및 9가지 휘발성유기화합물을 포함하는 13가지 성분을 분석하였다.
- 저온농축열탈착법을 이용한 유기지방산 및 휘발성유기화합물의 분석방법을 체계적으로 파악하기 위하여, 고체흡착관의 소재별 분석특성에 대한 평가를 1차적으로 시도하였다. 이를 위해, 총 5가지 종류의 고체 흡착관을 준비하고, 5가지 농도대의 액상 작업용 표준시료(WS-A)를 주입하는 방식으로 검량선을 작성하였다.
- 저온농축열탈착법을 이용한 유기지방산의 분석기법을 평가하기 위해, 총 5 가지 흡착소재를 준비하여 고체흡착관의 충진물질에 대한 적합성을 평가하였다. 그 결과, 유기지방산에서 Carbopack X를 충진한 고체흡착관의 response factor (RF)가 가장 높게 나타나면서, 유기지방산과 휘발성유기화합물의 동시분석에 Carbopack X가 가장 적절한 흡착소재인 것으로 확인하였다.
대상 데이터
- 그러나 방향족 성분 중, benzene, toluene, pxylene, o-xylene은 2,000 ng µL−1의 농도로 미리 조제한 앰플타입의 표준시료(Supelco, USA)를 구매하여 사용하였다.
- 5가지 농도대로 조제한 작업용 표준시료(WS-A)는 고체흡착관에 직접 주사하는 방식으로 주입한 후, 분석하였다. 본 연구에서 사용한 고체흡착관은 길이 9 cm, 내경 0.5 cm에 해당한다. 이때, 휘발성 유기화합물 및 유기지방산을 동시 분석한다는 점을 감안하여, 고체흡착관의 충진물질에 따른 각 성분들의 검량감도를 평가해보고자 하였다.
- 2절에 제시한 방법과 동일하게 진행하였다. 알칼리흡수법을 이용한 분석을 위해서, 우선 유기산성분을 흡수할 수 있는 알칼리용액을 준비하였다. 알칼리용액으로는 수산화나트륨(NaOH) 0.
- 이때, 휘발성 유기화합물 및 유기지방산을 동시 분석한다는 점을 감안하여, 고체흡착관의 충진물질에 따른 각 성분들의 검량감도를 평가해보고자 하였다. 이를 위해, 본 연구에서는 5가지 종류의 고체흡착소재를 비교대상으로 준비하였다. 흡착제로는 휘발성 물질의 분석에 많이 사용하는 다공성의 Tenax TA (60/80 mesh), 탄화수소 계열성분의 분석에 많이 사용하는 graphitized carbon black (GCB) 계열의 Carbopack B (60/80 mesh), GCB중에서 유일하게 다공성으로 강한 흡착력을 보이는 Carbopack X(40/60 mesh)를 선정하였다.
- 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법에 따른 검량선을 각각 확보한 후에, 임의의 기체시료를 두가지 분석방법으로 동시에 분석하였다. 이를 위해, 유기지방산 및 휘발성유기화합물이 포함된 13가지 성분이 최대 40ppb 수준의 기체상 시료를 100 L 테들러백으로 준비하였다. 저온농축열탈착법으로 시료를 분석하기 위해 CX를 300 mg 충진한 고체흡착관에 임의의 시료를 총 5 L 만큼 흡착시킨 후, 분석을 진행하였다.
- 이를 위해, 본 연구에서는 5가지 종류의 고체흡착소재를 비교대상으로 준비하였다. 흡착제로는 휘발성 물질의 분석에 많이 사용하는 다공성의 Tenax TA (60/80 mesh), 탄화수소 계열성분의 분석에 많이 사용하는 graphitized carbon black (GCB) 계열의 Carbopack B (60/80 mesh), GCB중에서 유일하게 다공성으로 강한 흡착력을 보이는 Carbopack X(40/60 mesh)를 선정하였다. 그리고 이들을 단일물질로 300 mg 만큼 고체흡착관에 넣거나, 두가지 또는 세가지 물질을 섞어서 고체흡착관에 넣어주는 방식으로 5가지 종류의 고체흡착관을 제조하였다(Table 3).
- 따라서두 분석법간의 비교연구를 위해서, Exp 2 단계에서는 작업용 표준시료를 새로이 조제하여 사용하였다. 흡착제의 차이를 조사하기 위한 1단계 실험에 사용한 표준시료(WS-A)와는 개별적으로, 두 분석법간의 비교연구(Exp 2)에 사용한 표준시료 WS-B를 조제하기 위해서, Table 1에 제시한 13가지 성분의 개별 원표준시료(95% 이상)를 준비하였다. 1.
이론/모형
- 이를 100 L 테들러백을 이용하여, 20 ppm 농도대의 기체상 표준시료 200 mL 주입하고, 초순수 N2를 99,800 mL 채워 넣어주는 방식으로 약 40 ppb (propionic acid 기준)가 되도록 조제하였다. 이렇게 조제한 기체상 표준시료는 미지시료로 간주하여 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법으로 각각 분석하였다.
성능/효과
- 따라서 액상 작업용 표준시료(WS-B)를 이용하여, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법에 맞게 4점검량(37, 109, 202, 435 ng)을 진행하였다. 4점 검량결과, 저온농축열탈착법에서는 13가지 성분 모두에서 r 값이 0.99 이상으로 안정된 검량결과를 확보할 수 있었다. 반면, 알칼리흡수법에서는 4가지 유기지방산의 성분만이 제대로 된 검량선을 보였다.
- 2). 검량선을 작성한 결과, 유기지방산의 검량결과는 휘발성유기화합물에 비해 분석감도(response factor, RF)가 약 30~40%대로 상대적으로 낮게 나타났다(Table 5A). 그리고 5가지 고체흡착관 모두에서 검량선의 직선성 (r)은 대부분이 0.
- 충진제 및 충진방법을 다르게 한 5가지 고체흡착관을 이용하여 검량 및 정도관리 결과를 검토한 결과, 유기지방산과 휘발성유기화합물의 동시분석에는 CX 흡착제가 가장 효율적으로 사용 가능한 것을 확인하였다. 결과 적으로 Tenax TA를 제외한 대부분의 흡착제는 유기산 분석에 적용 가능한 것으로 사료된다.
- 5가지 흡착제에 대한 정도관리의 일환으로 분석재현성(relative standard error, RSE) 및 검출한계(method detection limit, MDL)를 동시에 산출하였다. 그 결과, TA를 제외한 4가지 고체흡착관에서는 유기지방산의 RSE 값이 5% 이내의 값을 보이면서 분석재현성이 상대적으로 안정하게 나타났다. 그러나 TA 흡착제를 충진한 고체흡착관에서 유기지방산의 RSE 값이 9~15%로, 5%가 넘는 불안정한 결과 값을 보이면서, 유기지방산 분석에 가장 적합하지 않은 것을 확인하였다(Table 5A).
- 저온농축열탈착법을 이용한 유기지방산의 분석기법을 평가하기 위해, 총 5 가지 흡착소재를 준비하여 고체흡착관의 충진물질에 대한 적합성을 평가하였다. 그 결과, 유기지방산에서 Carbopack X를 충진한 고체흡착관의 response factor (RF)가 가장 높게 나타나면서, 유기지방산과 휘발성유기화합물의 동시분석에 Carbopack X가 가장 적절한 흡착소재인 것으로 확인하였다. 그러나 기본적으로 Tenax TA를 제외하고 대부분의 조합이 유사한 성능을 유지하였다.
- 두 분석방법에 대한 정도관리의 일환으로 RSE 값과 MDL 값을 각각 산출하였다. 그 결과, 유기지방산의 RSE값은 두 분석방법 모두에서 5% 이내로 안정적인 결과를 보였다(Table 5B). 그러나 MDL 값은 저온 농축열탈착법에서 0.
- 두 분석법에 적합한 검량선을 작성하고, 임의의 기체시료를 동시에 분석하고 비교하였다. 그 결과, 저온농축열탈착법으로 분석한 유기지방산의 결과가 알칼리흡수법에 비해 상대적으로 낮은 농도대로 나타났다. 이러한 두 분석법의 결과 차이는 안정적인 기체상 표준시료의 확보와 같은 전제조건이 중요하다는 것을 시사한다.
- 두 분석방법간의 농도차이를 쉽게 확인하기 위하여, 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법의 검량결과(RF)를 T/S 비(TD/SPME)로 제시하였다(Table 6). 그 결과, 휘발성유기화합물은 비율이 작게는 1.17, 크게는 1194만큼 나타났다. 이러한 결과는 저온농축열탈착법이 VOC를 분석하는데 적합한 방법인 반면, 알칼리흡수법은 휘발성유기화합물의 흡수효율이 떨어지기 때문에 나타나는 차이로 볼 수 있다.
- 3). 그 외, Carbopack B (CB)와 2개 이상의 흡착제를 충진한 고체흡착관 (TA-CB-CX와 TA-CB)에서도 CX와 비슷한 수준의 RF 값을 보이면서 유기지방산의 분석감도에 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 그러나 Tenax TA (TA) 단일물질을 이용한 유기지방산의 검량결과에서는 RF 값이 108 (propionic acid)~183 (isovaleric acid)으로, 5가지 흡착제 중 가장 낮은 분석감도를 보였다(Fig.
- 그 결과, TA를 제외한 4가지 고체흡착관에서는 유기지방산의 RSE 값이 5% 이내의 값을 보이면서 분석재현성이 상대적으로 안정하게 나타났다. 그러나 TA 흡착제를 충진한 고체흡착관에서 유기지방산의 RSE 값이 9~15%로, 5%가 넘는 불안정한 결과 값을 보이면서, 유기지방산 분석에 가장 적합하지 않은 것을 확인하였다(Table 5A). 휘발성유기화합물은 5가지 흡착제 모두에서 RSE 값이 5% 이내로 유사하게 안정적인 결과를 보였다.
- 휘발성유기화합물의 검량결과는 5가지 종류의 고체흡착관에서 모두 RF값이 비슷하게 나타났다. 그러나 TA-CB-CX와 TA-CB와 같이 혼합흡착제를 사용한 RF 값은 단일흡착제(CX, CB, TA)를 사용한 결과 값의 80~90%에 해당하는 수준으로 낮게 나타났다.
- 검량선을 작성한 결과, 유기지방산의 검량결과는 휘발성유기화합물에 비해 분석감도(response factor, RF)가 약 30~40%대로 상대적으로 낮게 나타났다(Table 5A). 그리고 5가지 고체흡착관 모두에서 검량선의 직선성 (r)은 대부분이 0.99 이상으로 상당히 높은 직선성을 보였다. 유기지방산의 검량결과에서는 Carbopack X (CX)를 충진한 고체흡착관의 결과에서 RF가 140 (propionic acid)~198 (valeric acid)으로 다른 흡착제에 비해 상대적으로 높은 결과 값을 보였다(Fig.
- 05) 순으로 나타났다. 따라서 두가지 분석방법 모두에서 propionic acid의 분석감도가 가장 낮은 것을 확인하였다(Fig. 4).
- 이는 NaOH 수용액안에 존재하는 유기지방산 성분이 headspace로 용출하는 과정에서 어느 정도 오차가 발생하는 것으로 사료된다. 또한 두가지 분석방법 중, 같은 절대량을 주입한 결과에서도 저온농축열탈착법의 RF 값이 많게는 100배 이상 높게 나타났다. 이러한 차이는 일부 VOC성분들에 대해 알칼리흡수법에서의 흡수효율이 현저히 낮아서 생기는 오차로도 간주할 수 있다.
- 본 연구의 결과, 유기지방산의 분석법으로 기존의 공정시험법에 제시된 알칼리흡수법 대신 저온농축열 탈착법으로 분석이 가능한 것을 확인하였다. 저온농축 열탈착법을 이용할 경우, 유기지방산뿐 아니라 휘발성유기화합물의 분석도 함께 하는 것이 큰 장점으로 사료된다.
- 이를 위해, 총 5가지 종류의 고체 흡착관을 준비하고, 5가지 농도대의 액상 작업용 표준시료(WS-A)를 주입하는 방식으로 검량선을 작성하였다. 분석결과 휘발성유기화합물과 유기지방산을 포함하는 13가지 성분이 모두 분리되어 검출하였다(Fig. 2). 검량선을 작성한 결과, 유기지방산의 검량결과는 휘발성유기화합물에 비해 분석감도(response factor, RF)가 약 30~40%대로 상대적으로 낮게 나타났다(Table 5A).
- 반면, 알칼리흡수법에서는 4가지 유기지방산의 성분만이 제대로 된 검량선을 보였다. 유기지방산의 검량결과, r 값이 0.97 이상으로 안정한 검량결과를 보였지만, 저온농축열탈착방법보다는 상대적으로 불안정한 검량선을 나타냈다(Fig. 4). 이는 NaOH 수용액안에 존재하는 유기지방산 성분이 headspace로 용출하는 과정에서 어느 정도 오차가 발생하는 것으로 사료된다.
- 99 이상으로 상당히 높은 직선성을 보였다. 유기지방산의 검량결과에서는 Carbopack X (CX)를 충진한 고체흡착관의 결과에서 RF가 140 (propionic acid)~198 (valeric acid)으로 다른 흡착제에 비해 상대적으로 높은 결과 값을 보였다(Fig. 3). 그 외, Carbopack B (CB)와 2개 이상의 흡착제를 충진한 고체흡착관 (TA-CB-CX와 TA-CB)에서도 CX와 비슷한 수준의 RF 값을 보이면서 유기지방산의 분석감도에 큰 차이가 없음을 알 수 있었다.
- 이때 고체흡착관과 알칼리용액에 흡수시켜준 유기지방산 및 휘발성유기화합물의 절대량은 Table 6과 같다. 이 시료를 분석한 결과, 저온농축열탈착법에서는 13가지 성분 모두 정량이 가능하였다. 유기지방산의 경우, 이론적으로 계산한 농도값의 9% (valeric acid)~34%(isovaleric acid)에 해당하면서 상당히 낮게 나타났다.
- 15(propionic acid) ng)로 다른 흡착제에 비해 낮은 MDL을 보여, 상대적으로 높은 분석감도를 보였다. 충진제 및 충진방법을 다르게 한 5가지 고체흡착관을 이용하여 검량 및 정도관리 결과를 검토한 결과, 유기지방산과 휘발성유기화합물의 동시분석에는 CX 흡착제가 가장 효율적으로 사용 가능한 것을 확인하였다. 결과 적으로 Tenax TA를 제외한 대부분의 흡착제는 유기산 분석에 적용 가능한 것으로 사료된다.
- 저온농축 열탈착법을 이용할 경우, 유기지방산뿐 아니라 휘발성유기화합물의 분석도 함께 하는 것이 큰 장점으로 사료된다. 특히, Carbopack X를 사용하였을 때 분석결과가 가장 양호하게 타나났다. 그러나 유기지방산에 대한 기존의 분석법인 알칼리흡수법 등과의 비교연구를 통해, 본 연구에서 제시한 저온농축열탈착법을 보다 안정적으로 적용할 수 있는 분석조건을 찾는 연구가 필요한 것으로 판단된다.
- 3). 휘발성유기화합물의 검량결과는 5가지 종류의 고체흡착관에서 모두 RF값이 비슷하게 나타났다. 그러나 TA-CB-CX와 TA-CB와 같이 혼합흡착제를 사용한 RF 값은 단일흡착제(CX, CB, TA)를 사용한 결과 값의 80~90%에 해당하는 수준으로 낮게 나타났다.
후속연구
- 따라서 저온농축열탈착법에 대한 체계적인 검량기준을 확보하기 위해, 표준시료와 미지시료의 성상을 동일하게 처리하는 것이 중요하다. 그러나 알칼리흡수법에서도 낮은 분석감도 및 안정적인 유기지방산의 용출조건을 보다 명확히 검토하는 추가연구가 필요하다. 또한 전처리과정이 저온농축열탈착법에 비해 복잡한 만큼, 분석자의 숙련도 향상이 중요하다.
- 특히, Carbopack X를 사용하였을 때 분석결과가 가장 양호하게 타나났다. 그러나 유기지방산에 대한 기존의 분석법인 알칼리흡수법 등과의 비교연구를 통해, 본 연구에서 제시한 저온농축열탈착법을 보다 안정적으로 적용할 수 있는 분석조건을 찾는 연구가 필요한 것으로 판단된다. 이러한 방법의 안정화가 이루어지면, 낮은 검출한계 및 휘발성유기화합물의 동시분석이 가능하다는 점에서 유기지방산의 분석법으로 권장할 수 있는 방법이라 사료된다.
- 이러한 방법의 안정화가 이루어지면, 낮은 검출한계 및 휘발성유기화합물의 동시분석이 가능하다는 점에서 유기지방산의 분석법으로 권장할 수 있는 방법이라 사료된다. 따라서 저온농축열탈착법과 알칼리흡수법간의 추가적인 비교연구를 통해서 유기지방산의 분석법을 향상시키기 위한 여러 가지 방안을 지속적으로 모색하는 것이 중요한 과제로 사료된다.
- 따라서 유기지방산의 분석을 보다 명확히 판단하기 위해서, 안정적인 기체상 표준시료를 확보하는 것이 1차적으로 중요하다. 이러한 전제조건을 충족한 상태에서 두 분석법간의 비교평가 연구를 추가적으로 더 조사하는 것이 필요한 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.