[논문]뱃지형 단기이산화질소 passive sampler 개발 및 평가

김선규; 임봉빈; 정의석; 김선태; 장영기

[국내논문] 뱃지형 단기이산화질소 passive sampler 개발 및 평가
Development and Evaluation of a Badge-type Passive Sampler for the Measurement of Short-term Nitrogen Dioxide in Ambient Air 원문보기

김선규 ((주)엔버스 부설기술연구소) , 임봉빈 ((주)엔버스 부설기술연구소) , 정의석 ((주)엔버스 부설기술연구소) , 김선태 (대전대학교 환경생명공학과) , 장영기 (수원대학교 환경공학과)

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문제 정의

그러나, 이러한 측정 방법은 숙련된 기술과 고가 장비가 필요하며 일부 제한된 지점에서만 측정이 가능하다는 단점을 가지고 있어, 광범위한 지역에 대한 이산화질소 오염 현상을 규명하기 어렵다’ 따라서, 전원 및 기타 장비, 기술 등이 필요치 않아 상대적으로 간편하며, 경제적이고, 광범위한 지역에 대한 동시 측정이 가능한 passive samplers(PSs) 법이 주목받고 있다. 이에 본 연구에서는 tube-type에 비해 시료 채취율과 감도가 좋은 것으로 알려진 badge-type PSs(BPSs)에 Sulfanilic acid, NT-naphthylethylendiamine(NEDA), Phosphoric acid 등의 존재하에서 이산화질소가 반응하여 붉은 계열의 Azo 색소를 생성하는 원리를 적용하여, 일반 환경 대기 중의 이산화질소 농도를 단기간에 측정할 수 있는 sampler를 개발하고 평가하고자 한다.

제안 방법

BPSs를 활용하여 채취된 이산화질소의 량을 대기 중의 농도와 비교하기 위한 Reference 측정은 국내 대기오염 공정 시험방법에서 규정하고 있는 화학 발광법을 활용한 이산화질소 자동측정 기 (Advanced Pollution Instrumentation INC., API, mod이 200A)> 사용하였으며, 실시간 측정자료를 5분간격으로 저장하여 사용하였다. 이산화질소가 선택적으로 흡수된 여지는 시료채취 종료「후 바로 샘플러로부터 꺼내어 유리병으로 옮긴 후 발색액을 주입하여 분석 시료를 준비하였다.
이산화질소가 선택적으로 흡수된 여지는 시료채취 종료「후 바로 샘플러로부터 꺼내어 유리병으로 옮긴 후 발색액을 주입하여 분석 시료를 준비하였다. 붉은색의 분석시료는 홉광광도계 (Spectrophotometer, Hitachi U-1800)를 활용하여 파장 540 nm에서 흡광 광도를 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 BPSs는 그림 1에 나타낸 것 같이 high density polyethylene (HDPE>으로 만들어졌으며, 매우 가볍고(약 29 g) 다루기 쉬운 재질로 제작되었다. 이산화질소 흡수를 위해 여지에 코팅하는홉수액은 샘플러를 제작하기 전에 Triethanolamine(TEA) 용액을 초순수로 희석하여 사용하였으며, 채취된 시료의 발색액은 Sulfanilic acid 5 g, NEDA 50 mg, 그리고 Phosphoric acid 30 mL를 초순수에 녹여 최종액량을 1 L로 하여 사용하였다.

성능/효과

PSs의 제작과정에서 이산화질소를 흡수하는 역할을 수행하는 여지의 세척 및 건조는 표 1과 같은 다양한 방법을 활용하여 평가하였으며, 그림 2와 같이 물과 초음파를 이용하여 세척한 후 진공데시게이터에서 건조하는 것이 가장 우수하였다.
제작 후 일정 기간 보관한 공 시료의 평가를 통해 BPSs의 평균 공시료 값은 2.3±0.4 ppb 수준이며, 1.3 ppb 수준의 방법검출한계를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 이 측정 방법의 검출한계는 3.
3 ppb로 결정되었다. BPSs의 재현성 평가(n=114)를 실시한 결과, 동일측정 시료간 상관계수가 0.994로 나타났으며, 전체측정 결과의 편차가 15% 미만으로 나타나 passive sampling 참값에 대한 평가 기준인 25%를 만족하는 것으로 나타났다. BPSs의 정밀도 평가를 위해 수행한 급간상관계수 계산 결과, 95% 신뢰구간이 0.
994로 나타났으며, 전체측정 결과의 편차가 15% 미만으로 나타나 passive sampling 참값에 대한 평가 기준인 25%를 만족하는 것으로 나타났다. BPSs의 정밀도 평가를 위해 수행한 급간상관계수 계산 결과, 95% 신뢰구간이 0.992 ~ 0.996이고, 추정치가 높은 정밀도를 의미하는 1에 가까운 0.994인 것으로 나타났다. 또한, reference 측정법과 함께 실시한 BPSs의 정확성 평가 결과를 활용하여 paired t-test를 수행하였으며, 95% 오차 신뢰구간이 0(zero) 값을 포함하는 -1.

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