작업환경측정 박 동 욱

노출평가 과정 예비조사 및 위해도 평가 시료채취(유량보정) 시료운반, 분석 자료처리 및 노출평가

예비조사의 내용 작업장과 공정특성 근로자의 작업 특성 유해인자의 특성

예비조사의 목적 유사노출그룹(HEG)의 설정 시료채취전략 수립

유사노출그룹의 정의와 설정 A D B 측정대상 전체 (모집단) 유사한 노출특성 (동일노출그룹) 임의 표본 추출 (시료채취)

유사노출그룹 설정 단계 조직(작업장·회사·공장) 공정(process) 작업범주 작업특성(업무)

위치에 따른 시료채취방법 개인시료(personal sample) : 호흡기 노출 추정 지역시료(area sample) : 지역과 공간에서의 농도 추정

여재 펌프

모니터링 방법 고체흡착관 : 유기용제가 흡착제에 흡착(adsorption)되어 채취됨. 활성탄관 : 비극성 유기용제 실리카겔 : 극성 유기용제

모니터링 방법 2. 여과지 : 입자상 물질을 필터(여과지)로 여과(filtration)하여 채취. PVC : 먼지, 유리규산 등 MCE : 석면, 각종 금속 등

모니터링 방법 3. 임핀저 (impinger) : 액체에 공기 중 가스상 물질을 흡수하여 채취. 버블러. : 액체에 공기 중 가스상 물질을 흡수하여 채취. 버블러. 채취원리 : 충돌, 흡수, 용해

공시료(Blank) : 채취 공기에 노출되지 않은 시료. 채취 공기에 노출되지 않게 하고 다른 모든 과정은 현장시료와 동일  목적 : 채취 이외의 과정에서 오염된 양을 보정

공시료 / 현장시료 비교 공시료 현장시료 준비·포장·현장이동 등 동일하게 취급 공기에 노출시키지 않음 측정대상 공기채취 시료의 포장·운반·분석 등 동일하게 취급

시료운반 : 시료의 특성이 변하지 않도록 포장운반 흡착관 : 냉장 운반 액체시료 : 별도의 용기에 옮겨 포장 고체시료 : 공기시료와 분리하여 운반, 분석방법에서 권고한 조건대로 운반

시료의 분석 : 채취된 여재에서 조사하고자 하는 유해인자의 양을 알아내는 과정

검출한계(Limit of Detection; LOD) : 분석기기가 검출(분석) 할 수 있는 가장 낮은 양 LOD가 낮다 = 분석기기의 감도가 좋다

정량한계(Limit of Quantitation; LOQ) : 분석기기에 의해 분석한 결과가 신뢰성을 가질 수 있는 양 시료 채취 시 반드시 고려

검량선(calibration graph) : 알고 있는 농도와 분석기기의 반응간의 관계곡선

노출평가 : 유해물질에 대한 근로자의 노출이 적정한가를 판정 측정된 농도의 통계적인 평가 전문가의 판단

표준구분 1. 1차 표준(Primary standard) : 물리적 차원인 공간의 부피를 직접 측정할 수 있는 표준기준. 비누거품미터, 표준용액 등

표준구분 2. 2차 표준(2ndary standard) : 주기적으로 1차 표준기구에 보정해야 하는 기구 펌프, 소음계, 분석기구 등

표준구분 2차 표준기구 1차 표준기구 보정 : 펌프, 소음계, 분석기구 등 : 비누거품미터, 표준용액 등

펌프의 보정 : 펌프(로타미터)의 채취유량(L/분)을 비누거품미터에 맞춤  비누방울이 뷰렛 안에서 이동하는 속도측정

펌프 채취유량 보정 비누거품미터를 이용한 펌프의 보정 : 뷰렛  호스  여재(필터, 흡착관 등) 호스  펌프

공기 채취 유량 계산 유량(L/분) = 비누거품이 통과한 용량(L) 비누거품이 통과한 시간(분)

예 제 Q . 1,000ml뷰렛을 비누거품이 이동하는데 걸린 시간은 평균 33초였다. 이 펌프의 채취 유량(L/분)은?

예제풀이 유량(L/분) = = = 1.82 (L/분) 비누거품이 통과한 용량(L) 비누거품이 통과한 시간(분) 1,000 ml 33ch / 60(초/분)

보정의 예 소음계를 음향 보정기에 측정 전에 보정 분석기기의 표준용액의 반응에 대한 보정(검량선)

가스상 물질의 성질 가스 : 상온, 상압에서 기체 증기 : 상온, 상압에서 액체나 고체 유기용제(아세톤, 벤젠, 톨루엔 등)

연속시료 채취 방법 고체흡착관 액체채취법(임핀저) : 액체(흡수액)에 가스상 물질을 용해시켜 채취

흡착관의 채취 원리 기체나 액체의 특정성분이 내부 표면적이 큰 다공질 고체 표면에 농축, 흡착되는 현상 - 흡착 : 반데르발스결합 - 쉽게 탈착

흡착관의 종류 활성탄관 : 비극성 실리카겔관 : 극성 크로모조브 등 유해물질별 흡착관의 선택  NIOSH 방법 이용

고체 흡착관의 구조 두 층으로 구분 - 앞층 : 100mg - 뒷층 : 50mg 유해물질에 따라 다른 크기의 흡착제를 사용하기도 함

활성탄관의 구조 Q. 고체 흡착관의 앞층과 뒷층이 왜 구분되어 있을까? 유리섬유 앞층 뒷층 우레탄 폼

파과(breakthrough) : 흡착관에 흡착된 유해물질이 탈착되어 흡착관을 빠져 나가는 현상 뒷층에서 앞층의 양을 비교하여 파과 여부를 결정

임핀저(흡수액) 고체 흡착관으로 채취가 불가능한 경우 액체를 이용하여 채취 개인시료채취와 시료보관 및 운반의 어려움

크로마토그래피 분석원리 : 고정상과 이동상 사이에서 일어나는 혼합 유해물질의 분리

크로마토그래피 : 유해물질의 양을 알아내는 과정(정량) 종류 : GC, HPLC, IC 동일한 점 : 기기의 구성 체계 다른 점 : 이동상, 분리관, 검출기

GC/질량분석기 : 유해물질의 성분(정성)과 양을 알아내는 과정(정량)

크로마토그램 : 시료의 성분 별로 분리관에서 분리되어 검출기에서 검출된 성분들의 전기적인 신호

Retention Time : 머무름시간(Retention Time). 시료를 주입한 후 분리성분이 검출기에 도달한 시간

고정상, 이동상 고정상(stationary phases) : 분리시스템으로서 시료를 지체시키는 상 이동상(mobile phase) : 주입된 시료를 이동시키는 상

GC의 구성 : 이동상(mobile phase), 주입구(injector), 분리관(column), 검출기(detector)

크로마토그래피의 구성 주입구 분리관(컬럼) 검출기

GC 검출기 : 분석하고자 하는 화합물에 선택적으로 반응하여 크로마토그램으로 나타냄 종류 : 불꽃이온화검출기 (FID) 열전도도검출기 (TCD) 전자포획검출기 (ECD) 질소인검출기 (NPD)

액체크로마토그래피(HPLC) 이동상 : 액체 대상 : 끓는점이 높거나 휘발성이 낮은 물질

이온크로마토그래피(IC) 이동상 : 액체 대상 : 이온성 물질, 아민염 등

질량분석기 : 물질의 성분을 알아내는(정성) 기기 이온화 장치 : 분자 이온화 질량분리실 : 이온이 질량 대 전하의 비로 분리 검출기 : 데이터베이스에 저장된 분광학적 자료와 비교하여 성분을 알아냄

입자상물질(aerosol) : 공기 중에 부유하고 있는 고체나 액체의 미립자(particle) 종류 : 먼지, 미스트, 흄(fume), 스모크, 바이오 에어로졸, 섬유

먼지(dust) : 고체물질이 공정에 의해 공기 중으로 발생, 비산된 미세한 고체 미립자 분쇄, 마찰, 연삭, 운송, 굴착 등 1차 먼지, 2차 먼지 등

미스트(mist) : 공기 중에 부유하고 있는 작은 알갱이의 액체 미립자 물리적인 공정(교반, 뿌림, 끓임 등) 증기의 응축

흄(fume) : 공기 중에 형성된 고체(금속) 미립자 예) 용접, 용해 등 생성기전 고열에 의한 금속의 증기화 증기물이 공기중의 산소에 의해 산화물 형성 산화물이 온도차이로 응축

입자상 물질의 호흡기 침착 : 입자상 물질의 크기와 화학성분이 영향을 미침 영향을 미치는 요소: 화학적성분 : 용해도 입자의 크기 : 흡입성, 흉곽성, 호흡성

흡입성 먼지(IPM) : 호흡기의 어느 부위에 침착하더라도 유해한 입자상 물질 목재분진(참나무 등), 크롬미스트 등 상기도에 영향을 미치는 물질

흉곽성 먼지(TPM) : 기도나 폐포(하기도)에 침착하여 독성을 나타냄 평균입경(D50) : 10 um 기관지계에 영향을 주는 물질

호흡성 먼지(RPM) : 폐포에 침착하여 독성을 나타냄 평균입경(D50) : 4 um 진폐증, 폐기종, 폐포염 등을 나타내는 물질

흡입성·흉곽성·호흡성 입자상물질

여과이론 여과지에 입자상 물질이 채취되는 주요 기전 3가지 : 차단, 관성충돌, 확산

입자상 물질의 크기별 채취방법 총먼지 : 카세트 호흡성 먼지 : 사이클론 입자 크기별(흡입성, 흉곽성, 호흡성) : 직경분립충돌기

막여과지에서의 여과원리

사이클론을 이용한 호흡성먼지 채취 원리

충돌에 의한 입자 크기별 채취 직경분립 충돌기(cascade impactor) : 입자의 관성력에 의해 충돌기의 표면에 충돌하여 채취

여과지의 종류 : MCE, PVC MCE - 특성 : 산에 쉽게 용해되고 표면에 침착, 수분 흡수 - 금속이나 석면 채취에 적정하나 무게 분석에는 부적당 PVC - 흡습성이 적고 가벼움 - 무게 분석에 적당

중량법 : 필터의 무게를 재서(칭량) 입자상 물질을 농도로 환산 카세트, 사이클론, 직경분립충돌기 주의사항 : - 비흡습성 여과지(PVC) 사용 - 항온항습 유지

입자상 물질의 분석 입자상물질의 무게 입자상물질의 성분분석 추가분석 중량분석 금속: 원자흡광광도계

금속의 분석 전처리(preparation) : 금속화합물만 남기고 다른 기질은 제거 금속정량 : 원자흡광광도계(AA), 유도결합플라스마 (ICP)

시료의 전처리 1단계 : 입자상 물질의 용해 2단계 : 기질의 분해 3단계 : 금속화합물 용해 강산 입자상물질 가열 여과지 여과지와 금속 외 입자상물질 제거 여과지 금속화합물 용해

시료의 전처리 1단계 : 입자상 물질의 용해 2단계 : 기질의 분해 3단계 : 금속화합물 용해 여과지에 채취된 입자상 물질을 강산으로 용해 2단계 : 기질의 분해 여과지, 다른 입자상 물질 등 3단계 : 금속화합물 용해 - 용매인 강산을 모두 증발 - 금속화합물을 용해, 추출

표준용액 준비와 검량선 작성 알고 있는 농도(표준용액)와 분석기기(원자흡광광도계) 반응간의 관계 곡선

원자흡광분석기(AA) 원리 : 광원에서 발생된 복사선이 원자층을 통과하면 원자마다 특정 파장 흡수 - 흡수된 양은 농도에 비례

원자흡광광도계의 모식도

원자발광분석기(ICP) 원리 : 고온의 플라스마에 의해 들뜬 원자들이 낮은 에너지상태로 되돌아오면서 방출하는 고유한 빛의 세기를 측정

AA와 ICP비교 AA ICP 원리 원자의 에너지 흡수파장 원자의 방출에너지 파장 장점 간편 감도가 높고 방해물질의 영향이 적음 저렴한 가격 여러 개의 금속 동시 분석 단점 감도가 낮음 고가의 가격 시료 양이 많이 소모 고가의 유지비용

검량선 작성 표준용액의 농도와 기기반응(흡광도)관계 - 표준용액의 단계별 농도 : X축 - 흡광도 : Y축

농도계산 농도 - 분자 : 여재 중의 유해물질 양 (ug) - 분모 : 공기 채취량 (L) - 공시료, 회수율 보정

예 제 Q . 납 축전지 제조공정에서 264L의 공기를 MCE에 채취하였다. AA로 분석하니 시료는 5.5 ppm, 공시료는 0.09 ppm이었다. 회수율은 98%였다. 납농도(mg/㎥)는?

예제풀이 농도(㎎/㎥) = = 0.02 (5.5 X 10 – 0.09 X 10), ug 264 X 0.98, L

유해인자 노출평가 (exposure assessment) 예비조사 위험성 평가 보정 노출량 모니터링

노출평가 : 유해인자에 대한 노출 타당성을 결정 노출평가 : 유해인자에 대한 노출 타당성을 결정

예비조사 공정, 작업, 유해인자의 특성을 바탕으로 유사 노출그룹(SEG) 설정

위험성 평가 (risk assessment) 노출되는 유해인자에 대한 위험의 크기를 결정 - 노출지수 - 위해성 지수 - 위험성평가 결정변수

위험성 평가 결정 변수 1. 노출지수 : 유해인자 노출 정도 결정 - 과거 노출자료, 노출 모델, 전문가 판단 2. 위해성 지수 : 유해인자의 독성 3. 위험성 평가 결정 변수 : 노출과 위해성 변수 외에 평가목적에 따라 다른 변수(노출근로자 수 등)를 추가할 수 있음

위해도 순위 결정