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 본 연구에서는 석면의 특성변화에 따른 분석오류 및 이를 통해 발생할 수 있는 석면의 위험성을 줄이고자 주로 건축자재에 많이 사용된 백석면과 갈석면을 대상으로 산및 열처리 과정에 따른 두 석면의 특성변화를 살펴봄으로써, 다양한 환경조건에서도 신속하고 정확하게 석면을 분석하여 향후 서울시 석면관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
- 본 연구에서는 생체 내 유입, 건축물 화재 등 다양한 환경 조건에서 석면이 변성되었을 경우, 정성분석이 어렵고, 따라서 신뢰할 수 있는 즉각적인 해결방안을 기대할 수 없기 때문에 이러한 문제를 해결하고자 주로 건축자재에 많이 사용된 백석면과 갈석면을 대상으로 산 및 열처리에 따른 두 석면의 특성변화를 살펴보았으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
가설 설정
- 8) 열처리 된 갈석면의 화학성분 변화는 백석면과 마찬가지로 일어나지 않았다. 원소의 중량비(%)는 산소의 경우, 10분간 가열 시, 온도가 증가할수록 다소 증가하다가, 700℃에서는 크게 감소하였으며, 1시간 가열 시에는 온도변화에 따른 일정한 경향을 찾아볼 수 없었다.
제안 방법
- 그리고 열처리는 백석면의 경우 500℃ 이하에서는 큰 변화가 없기 때문에 온도 조건을 800~1,100℃의 범위에서, 갈석면의 경우 백석면보다 낮은 온도조건에서도 어느 정도 반응이 일어나기 때문에 400~700℃의 범위에서 열처리를 하였다.
- 동시에 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)을 이용하여 PLM에서 분석된 백석면, 갈석면의 형태 및 화학적 조성을 분석하였다.
- 또한 주사전자현미경(SS-500, Shimadzu, Japan)으로 시료의 미세구조적 특징을 관찰하기 위해서 각각의 시료를 탄소테이프가 부착된 지지대(stub) 위에 올려놓고, 약 8~12 nm 정도의 두께로 백금도금(platinum coating)한 다음 주사전자현미경으로 15 kV에서 관찰하였다.
- 본 연구는 석면분석용 표준물질(six common samples, HSL 037)의 백석면, 갈석면을 이용하여 산 및 열처리에 따른 특성변화를 관찰하였다.
- 본 연구에서는 『폐기물공정시험기준(방법), ES 06305.1 석면-편광현미경법』10)에 따라 각 pH 조건에서 산처리된 그리고 각 온도와 시간에서 회화된 시료에 대해 편광현미경(polarized light microscope, PLM)을 이용하여 굴절률, 신장부호, 소광현상 등의 광학적 변화를 살펴보았으며, 특히 산처리된 시료의 경우, 입체현미경(stereoscopic microscope, SM)으로 백석면, 갈석면의 형태적 변화를 육안상으로 관찰하였다.
- 산처리 과정에 따른 백석면의 형태 및 화학적 조성을 주사전자현미경을 통해서 살펴보았다. 일반적으로 석면은 천연의 결정형 섬유상 수화규산마그네슘 광물(fibrous hydrated magnesium silicate mineral)로서, 이 중 사문석 계열의 백석면의 화학식은 Mg3Si2O5(OH)4이다.
- 산처리의 경우, 염산(35~37% HCl)을 증류수 50 mL에 첨가하여 pH 4.5와 pH 1.2 산성용액을 각각 제조하였고, 각 용액에 백석면, 갈석면 표준시료를 3 mg 씩 넣고, 1주 후, 4주 후, 8주 후에 각 시험물질의 광학적 특성과 구성성분 변화를 관찰하였다.
- 열처리 과정에 따른 갈석면의 형태 및 화학적 조성을 주사전자현미경을 통해서 살펴보았다. 가열하지 않은 갈석면의 모양은 Fig.
- 열처리 과정에 따른 백석면의 형태 및 화학적 조성을 주사전자현미경을 통해서 살펴보았다. 가열하지 않은 백석면의 모양은 Fig.
- 열처리 시간은 각 온도에서 10, 30, 60분간 열처리를 하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 편광현미경(DM2500P, Leica, Germany)은 100~400배의 배율을 갖고 있으며, 대물렌즈, 접안렌즈, 십자선 접안렌즈, 분산염색 대물렌즈, 보정판, 재물대, 상·하부 편광판 등으로 구성되어 있으며, 입체현미경(S6D, Leica, Germany)은 6.3~40배의 배율을 갖고 있다.
성능/효과
- 1) 산처리 된 백석면의 굴절률, 신장부호 및 소광특성은 대체로 pH 및 경과시간과 상관없이 산처리하지 않은 백석면과 유사하게 나타났다.
- 2) 산처리 된 백석면의 화학성분 변화는 일어나지 않았다. 원소의 중량비(%)는 규소의 경우, 크게 변하진 않았지만, 산소와 마그네슘의 경우, 산소의 중량비(%)가 다소 줄어들었으며, 동시에 이와 비례하여 마그네슘 중량비(%)는 크게 증가하였다.
- 3) 산처리 된 갈석면의 굴절률, 소광특성은 백석면과 마찬가지로 pH 및 경과시간과 상관없이 산처리하지 않은 갈석면과 유사하게 나타났다. 또한 신장부호는 백석면과 달리 pH 1.
- 4) 산처리 된 갈석면의 화학성분 변화는 백석면과 마찬가지로 일어나지 않았다. 원소의 중량비(%)는 철의 경우, 산처리 과정에 따라 다소 증가하는 경향을 보였으며, 산소는 이와 반대로 감소하는 경향을 보였다.
- 5) 열처리된 백석면의 굴절률은 온도가 높아질수록 수평방향, 수직방향의 굴절률이 모두 증가하였으며 특히, 1,000 ℃와 1,100℃에서 10분간 열처리했을 때 굴절률이 수평방향, 수직방향 모두 급격히 증가하는 것을 볼 수 있었다.
- 6) 열처리 된 백석면의 화학성분 변화는 일어나지 않았다. 원소의 중량비(%)는 규소의 경우, 크게 변하진 않았지만, 산소와 마그네슘의 경우, 800℃, 900℃에서 산소의 중량비(%)가 줄어들었으며, 동시에 이와 비례하여 마그네슘 중량비(%)는 크게 증가하였다.
- 7) 열처리된 갈석면의 굴절률은 백석면과 마찬가지로 수평방향, 수직방향 모두 증가하는 경향을 보였으며, 특히 700℃에서 10분간 열처리했을 때 굴절률이 수평방향, 수직방향 모두 급격히 증가하는 것을 볼 수 있었다.
- 열처리 과정에 따른 백석면의 형태 및 화학적 조성을 주사전자현미경을 통해서 살펴보았다. 가열하지 않은 백석면의 모양은 Fig. 30에서 보듯이 가늘고 부드러운 솜 모양을 띠고 있으며, 또한 열처리 과정을 거친 후에도 모양이 크게 변화되지 않았음을 확인할 수 있었다(Fig. 31).
- 또한 60분간 열처리했을 경우에도, 굴절률은 계속해서 수평방향 0.016, 수직방향 0.027까지 증가하는 등 백석면과 달리 10분 이후에도 굴절률이 어느 정도 증가하는 것으로 나타났다.
- 또한 신장부호는 백석면과 달리 pH 1.2 산성용액에서 8주간의 시간을 보내도 각 실험단계에서 (+)로 일정하게 나타났으며, 형태 또한 산처리하지 않은 갈석면의 형태와 거의 동일하게 관찰되었다.
- 본 연구에서 갈석면의 형태는 Fig. 21에서 보듯이 날카롭고 가는 바늘 모양의 뾰족한 형태를 띠고 있으며, 또한 산처리 과정을 거친 후에도 모양이 크게 변화되지 않았음을 확인할 수 있었다(Fig. 22).
- 본 연구에서 입체현미경으로 산처리에 따른 갈석면의 형태적 변화를 살펴보면, 산처리하지 않은 갈석면의 형태와 동일하게 관찰되었다.
- 본 연구에서 입체현미경으로 산처리에 따른 백석면의 형태적 변화를 살펴보면, 산처리하지 않은 백석면의 형태와 거의 동일하게 관찰되었다.
- 산처리했을 때, 화학성분의 변화는 일어나지 않았지만, 원소의 중량비(%)는 철의 경우, 산처리 과정에 따라 다소 증가하는 경향을 보였으며(pH 1.2, 8주 경과, 최대 58.32%), 이와 반대로 산소는 감소하는 경향을 보였다(pH 1.2, 8주 경과, 최소 16.60%).
- 우선 산처리 과정에 따른 백석면의 신장부호 변화를 살펴보면, pH 4.5 산성용액에서는 모든 시료에서 신장부호가 (+)로 나타났지만(Fig. 5), 반면에 pH 1.2 산성용액에서 8주간 산처리한 경우에는 불완전한 신장부호(파란색, 노란색 등 고유 색깔이 뚜렷하게 나타나지 않음) 등 백석면 고유의 신장부호를 뚜렷하게 관찰할 수 없었다(Fig. 6).
- 12와 13에 나타내었다. 우선 산처리하지 않았을 때, 백석면의 중량비(%)는 산소 60.70%, 마그네슘 9.32%, 규소 29.98%로 나타났다. 산처리했을 때, 화학성분의 변화는 일어나지 않았지만, 원소의 중량비(%) 변화를 살펴보면 규소의 경우, pH 1.
- 우선 열처리하지 않았을 때, 갈석면의 중량비(%)는 산소 31.95%, 규소 28.01%, 철 35.00%, 마그네슘 5.04%로 나타났다.
- 원소의 중량비(%)는 산소의 경우, 10분간 가열 시, 온도가 증가할수록 다소 증가하다가, 700℃에서는 크게 감소하였으며, 1시간 가열 시에는 온도변화에 따른 일정한 경향을 찾아볼 수 없었다.
- 이와 달리 산소와 마그네슘의 경우, 800℃, 900℃에서 산소의 중량비(%)가 줄어들었으며(1시간 가열 시, 50.40%, 47.51%), 동시에 이와 비례하여 마그네슘 중량비(%)는 크게 증가하였다(1시간 가열 시, 27.44%, 28.98%).
- 즉, 온도가 높아질수록 수평방향, 수직방향의 굴절률이 모두 증가하였으며, 특히 1,000℃와 1,100℃에서 10분간 열처리했을 때 굴절률이 수평방향은 각각 0.018, 0.025, 수직방향은 각각 0.018, 0.029로 급격히 증가하는 것을 볼 수 있었다.
- 즉, 온도가 높아질수록 수평방향, 수직방향의 굴절률이 모두 증가하였으며, 특히, 700℃에서 10분간 열처리했을 때 굴절률이 수평방향은 0.014, 수직방향은 0.019로 급격히 증가하는 것을 볼 수 있었다.
후속연구
- 결국 석면을 포함한 독성물질이 현장 주변에서 생활하는 시민들과 현장에 출동한 소방대원들에게 직․간접적으로 노출될 위험성이 더욱 높아지게 될 것이다. 따라서 본 연구처럼 산 및 열처리 과정에 따른 석면의 특성변화에 관한 연구 등을 활용함으로써 다양한 환경조건에서도 신속하고 정확하게 석면을 분석함으로써 궁극적으로 석면으로 인한 시민건강 피해 예방 및 불안감을 해소시킬 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.