초록 ▼

□ 연구개요
여러 분야에서 다양한 시료들에 존재하는 미량 원소들에 대한 정밀하고 정확한 분석은 매우 중요하다. 최근에 여러 분야에서 원소들의 서로 다른 화학종들이 독성의 특성이 다르고 생화학적으로 서로 다른 작용을 한다는 것이 밝혀지면서 원소화학종들에 대한 관심이 매우 높아 졌다. 그래서 이 연구의 목적은 시료 중에 있는 원소들의 정량 뿐 만 아니라, 한 원소의 서로 다른 화학종들을 정확하게 분석할 수 있는 분석법들을 개발하는 것이다. 이는 원소 화학종들의 분석을 정확히 해야 하기 때문에 매우 힘들고 어려운 과정이다. 따라서

□ 연구개요
여러 분야에서 다양한 시료들에 존재하는 미량 원소들에 대한 정밀하고 정확한 분석은 매우 중요하다. 최근에 여러 분야에서 원소들의 서로 다른 화학종들이 독성의 특성이 다르고 생화학적으로 서로 다른 작용을 한다는 것이 밝혀지면서 원소화학종들에 대한 관심이 매우 높아 졌다. 그래서 이 연구의 목적은 시료 중에 있는 원소들의 정량 뿐 만 아니라, 한 원소의 서로 다른 화학종들을 정확하게 분석할 수 있는 분석법들을 개발하는 것이다. 이는 원소 화학종들의 분석을 정확히 해야 하기 때문에 매우 힘들고 어려운 과정이다. 따라서 모체효과 또는 시료 pH에 따른 화학종들의 변환과 같은 다양한 연구가 선행되어야 한다. 지금까지 이러한 원소화학종에 대한 분석 결과가 나오고 있지만 방해인자들의 존재와 기기적 문제 때문에 그 분석 결과들에 대한 신뢰도는 매우 낮다. 따라서, 본 연구에서는 새로운 분석기법들을 개발하여 이러한 화학종 연구에 적용하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
◎ 분석법 개발
1. 본 연구에서는 컬럼 또는 SPE(Solid Phase Extraction) 멤브레인 필터를 이용하여 비소 원소 화학종들을 분리한 후에 LIBS로 분석하는 새로운 분석법을 개발하는 것이 목표였다. Si-Cl anion exchange membrane disk를 이용하여 시료 중의 As⁺⁵를 분리 및 흡착시켜 LIBS로 분석하고, 필터를 통과한 As⁺³는 과산화수소를 이용하여 As⁺⁵로 산화시킨 후에 다시 필터에 분리 및 흡착시킨 후 LIBS로 분석함으로써 정확히 다른 무기비소를 분리 및 정량할 수 있고, 동시에 총 무기비소의 양을 측정 할 수 있었다.
2. 주입되는 시료는 각 화학종에 따라 분리되어야 하므로 크로마토그래피의 기법이 필요하다. 따라서 정확한 비소화학종의 분석을 위하여 Ion Exchange Column (이온 교환 컬럼)과 Reversed Phase Column(역상 컬럼)을 이용하여 비소화학종을 분리하고 분광학적인 방법으로 검출할 수 있는 분석법을 개발하였다.
3. 본 연구에서는 이온 교환 컬럼을 이용하여 쌀에 포함된 비소화학종을 정확하게 분석할 수 있는 새로운 분석법을 개발하였다. 이 결과는 기존의 다른 분석법들에 비해 쌀에 대하여 가장 우수한 회수율과 정밀도를 보였다.

□ 연구개발결과의 중요성
무기비소 화학종인 As(Ⅲ)와 As(Ⅴ)를 이온 교환 멤브레인을 이용하여 분리하고, LIBS로 측정하였다. 흡착된 As(Ⅴ)의 회수율은 100.3 %로 전량에 가깝게 회수되었고, 통과한 As(Ⅲ)를 정량하기 위하여 과산화수소를 이용하여 As(Ⅴ)로 산화시킨 후 다시 이온 교환 멤브레인에 통과시켜보았을 때, 그 회수율은 94.9 %이다. 이로써 무기비소 화학종의 분리 및 분석이 가능함을 확인하였다.
Sang-Ho Nam, Seul-Woo Kwon & Yonghoon Lee, 2018, 『Feasibility of Separation and Quantification of Inorganic Arsenic Species Using Ion-Exchange Membranes and Laser-Induced Breakdown Spectroscopy』, Analytical Letters, VOL : 51, NO : 17, PAGE : 2833-2846
본 연구에서 개발된 쌀에 포함된 비소화학종을 정확하게 분석할 수 있는 새로운 분석법은 다른 분석법들에 비해 쌀에 대하여 가장 우수한 회수율과 정밀도를 보였다. 그 결과가 우수한 논문에 발표되었고, 특허 출원된 상태이다. Seong Hun Son, Won Bae Lee, Donghun Kim, Younghoon Lee, Sang Ho Nam, 2019, 『An alternative analytical method for determining arsenic species in rice by using ion chromatography and inductively coupled plasma-mass spectrometry』, Food Chemistry, 270, PAGE : 353-358

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 이온 교환 컬럼을 이용한 쌀에 함유된 비소 화학종 분석법 개발 ... 4
• (2) 이온 교환 멤브레인과 LIBS를 이용한 무기 비소 화학종의 분리 및 검출 ... 6
• (3) 이온 교환 멤브레인과 LA-ICP-MS를 이용한 비소 화학종의 분리 및 검출 ... 7
• (4) 이온 교환 멤브레인을 이용한 식품 시료에 함유된 비소 화학종 분석 ... 10
• (5) 이온 교환 멤브레인과 LIBS를 이용한 총 무기 셀레늄의 분리 및 검출 ... 11
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• (1) 이온 교환 멤브레인과 LIBS를 이용한 무기 비소 화학종의 분리 및 검출 ... 12
• (2) 이온 교환 컬럼을 이용한 쌀에 함유된 비소 화학종 분석법 개발 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 30