초록 ▼

가스상 유해화학물질 탐지기법 연구는 유사시 가스상 유해화학물질에 의한 피해를 사전에 차단하기 위해 우선적으로 요구되는 신속한 탐지와 확인에 사용되는 과학기술적 방법에 대한 연구이다. 환경부는 환경오염물질에 대한 표준화된 측정분석을 위해 환경오염공정시험기준을 고시하고 있으며 환경 중잔류에 의해 건강 및 생태계에 문제를 야기할 수 있는 다수의 화학물질에 대한 관리에 활용하고 있다. 환경오염물질의 측정분석에 사용된 방법은 대부분 흡광광도법과 크로마토그래피에 기초한 방법으로 자외선-가시광선 흡광광도기, 기체크로마토그래피(GC, Gas Ch

가스상 유해화학물질 탐지기법 연구는 유사시 가스상 유해화학물질에 의한 피해를 사전에 차단하기 위해 우선적으로 요구되는 신속한 탐지와 확인에 사용되는 과학기술적 방법에 대한 연구이다. 환경부는 환경오염물질에 대한 표준화된 측정분석을 위해 환경오염공정시험기준을 고시하고 있으며 환경 중잔류에 의해 건강 및 생태계에 문제를 야기할 수 있는 다수의 화학물질에 대한 관리에 활용하고 있다. 환경오염물질의 측정분석에 사용된 방법은 대부분 흡광광도법과 크로마토그래피에 기초한 방법으로 자외선-가시광선 흡광광도기, 기체크로마토그래피(GC, Gas Chromatography), 액체크로마토그래피(LC,Liquid Chromatography), 이온크로마토그래피(IC, Ion Chromatography), 질량분석기(MS, Mass Spectrometer) 등이 사용된다.
이러한 분석방법은 환경 잔류성을 가지고 있는 환경오염물질의 측정분석에 유용한 방법으로 환경시료의 채취, 추출, 정제, 기기분석으로 구성되어 있다. 그러나 화학사고 및 테러에 의한 가스상 유해화학물질 유출시 기존의 환경오염물질 이외에도 독가스, 화학작용제 등 다양한 유해화학물질에 대한 신속한 탐지와 확인이 요구된다. 또한 환경 중 가스상 유해화학물질의 유출과 잔류에 대한 상시적인 감시를 위해 간편하고 신속한 탐지기법의 활용이 필요하다.
본 연구에서는 가스상 유해화학물질의 간편하고 신속한 탐지를 위해 기존의 환경오염공정시험기준 이외에 식물을 이용한 탐지방법을 모색하였으며 식물의 엽록소를 구성하는 클로로필의 포피린을 기본으로 다양한 금속포피린착물을 사용한 탐지방법과 가스상 유해화학물질에 노출된 식물잎을 메탄올로 추출하여 핵자기공명분광기(NMR, Nuclear Magnetic Resonance)와 액체크로마토그래피/질량분석기(LC/MS, Liquid Chromatography/Mass Spectrometer)로 측정하여 스펙트럼의 패턴을 비교하는 탐지방법을 연구하였다. 금속포피린착물을 활용한 방법은 제작이 간편하고 신속하게 가스상 유해화학물질의 확인이 가능한 장점을 가지고 있으며 식물잎의 NMR, LC/MS 스펙트럼의 패턴비교법은 상시적인 가스상 유해화학물질의 감시에 유용할 것으로 기대된다.

Abstract ▼

Gas phase chemicals by chemical accident and terror have volatile and reactive characteristics which affect on human health and ecosystem, it is important to detect and identify the chemicals immediately as soon as possible. The ministry of environment is interested in these chemicals and prepared t

Gas phase chemicals by chemical accident and terror have volatile and reactive characteristics which affect on human health and ecosystem, it is important to detect and identify the chemicals immediately as soon as possible. The ministry of environment is interested in these chemicals and prepared the list of hazardous chemicals by accident and terror to cope with the critical situation due to the exposure of chemicals. Recently a variety of detection methods have been reported including indicator, sensor, spectrophotometer, chromatography, analyzer etc. but it is difficult to find proper detection methods because they have some limitations to detect unstable toxic gas phase chemicals considering selectivity and sensitivity. As it is needed to find out unknown chemicals released to the environment by chemical accident and terror and simultaneously perform the prevention action for the safety, we would like to propose the rapid and effective detection method for the identification of hazardous chemicals in the gas phase.
In this study we introduced two detection methods using metal porphyrin complexes which mimic molecular structure of chlorophyll in plant leaf and spectrum of 1H-NMR (Nuclear Magnetic Resonance) and MS (Mass Spectrometer) of plant leaf treated with gas phase chemicals. Metal porphyrin complex are prepared on the reverse phase silicagel plate and exposed to gas phase chemicals. Color change was observed in the metal porphyrin complex exposed to trimethylamine, phosgen, hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrogen peroxides, in addition RGB (Red Green Blue) value was calculated to confirm the difference of color change. The NMR and MS spectrum of leaf extract were compared in accordance with treated chemicals, in the case of NMR spectrum of aqueous phase of leaf extract we can find the difference of peak pattern depending on the chemicals. These results might be caused from the activity of chemicals used in the exposure experiment and could be useful to develop the method for the detection of gas phase chemicals difficult to detect with previously reported methods.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 4
• 그림목차 ... 5
• Abstract ... 6
• Ⅰ. 서 론 ... 7
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 8
• 1. 연구 배경 ... 8
• 가. 가스상 유해화학물질 탐지기법 ... 8
• (1) 가스상 유해화학물질의 특성 ... 8
• (2) 가스상 유해화학물질 탐지기법의 종류 ... 10
• 나. 식물을 이용한 탐지기법 ... 11
• (1) 엽록소를 이용한 화학적 탐지 ... 11
• (2) 식물잎을 이용한 탐지 ... 13
• 2. 연구 목표 ... 15
• 3. 연구 내용 및 방법 ... 15
• 가. 엽록소를 이용한 탐지기법 ... 15
• (1) 시약 및 초자 ... 15
• (가) 시약 ... 15
• (나) 초자 ... 16
• (2) 포피린 노출실험 ... 16
• (가) 포피린 제조 ... 16
• (나) 포피린 노출 ... 17
• 나. 식물잎을 이용한 탐지기법 ... 18
• (1) 시약 및 초자 ... 18
• (가) 시약 ... 18
• (나) 초자 ... 18
• (2) 식물잎 노출실험 ... 18
• (가) 식물잎 노출 ... 18
• (나) 핵자기공명분광기 ... 19
• (다) 질량분석기 ... 20
• 다. 환경대기 탐지기법 적용 ... 21
• (1) 환경대기 ... 21
• (2) 포피린 노출 ... 21
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 22
• 1. 가스상 유해화학물질 탐지기법 ... 22
• 가. 엽록소를 이용한 탐지기법 ... 22
• (1) 금속포피린착물 ... 22
• (2) 색변화 ... 25
• 나. 식물잎을 이용한 탐지기법 ... 25
• (1) 식물잎 노출 ... 25
• (2) 핵자기공명분광기 ... 27
• (3) 질량분석기 ... 29
• 2. 환경대기 탐지기법 적용 ... 30
• 가. 환경대기 ... 30
• 나. 금속포피린착물의 환경대기 적용 ... 31
• Ⅳ. 결 론 ... 33
• 참고문헌 ... 35
• 부록(질량스펙트럼) ... 37