환경대기 중 유해 휘발성 유기화합물(VOCs) 시험방법 - 고체흡착법

3.2.1   열탈착장치
3.2.1.1   누출확인
각 흡착관은 분석하기 전에 누출시험을 실시한다. 이때 매우 민감한 기체검출기 (gas
leak detector)를 가지고 누출을 확인한다. 기타 방법으로서 흡착관이 부착된 열탈착
장치와 연결된 기체크로마토그래프 (GC)의 주입구를 막고, 운반기체를 모든 유로에 일
정 압력으로 흘렸을 때, 일정 시간 압력이 유지되는지를 확인한다. 만약 누출이 확인
되면 열탈착을 정지하고 누출을 막는다.
3.2.1.2   정화용 기체 (purge gas)
흡착관을 열탈착하기 전에 운반기체를 사용하여 대기온도에서 흡착관과 각 시료가 흐
르는 유로를 정화시킨다. 퍼지용 기체는 99.99 % 이상의 순도를 지닌 헬륨이나 질소와
같은 불활성기체를 사용한다 (단, GC/MS 분석에서는 헬륨을 사용한다).
3.2.1.3   저온농축트랩
시료채취관보다 작은 내경 (< 3 mm ID)을 가진 관으로 일반적으로 일정량의 흡착제
가 충전되어 있는 것을 사용하거나, 컬럼을 사용할 수도 있다. 흡착관에서 탈착된 시
료를 저온 (-30 ℃ 이하)에서 농축하고, 다시 고온에서 시료를 탈착하여 기체크로마토
그래프 (GC)의 컬럼으로 이동시키는 역할을 한다. 일반적으로 흡착관을 저온으로 유지
하기 위해서 액체질소, 액체아르곤, 드라이아이스와 같은 냉매를 사용하거나 전기적으
로 온도를 강하시킨다.
3.2.1.4   시료분할
시료의 양이 많거나 민감한 검출기를 사용할 경우, 그리고 고농도 (10 nmol/mol 이상)
시료에서 수분의 간섭으로 인한 컬럼과 검출기의 피해를 최소화하기 위해 분할
(splitting)을 실시한다. 보통 10 : 1 이상으로 분할하는 것이 바람직하다.
3.2.1.5   시료의 탈착
시료를 채취한 흡착관은 불활성의 글러브를 사용하여 테플론 형태의 마개를 제거한
후 열탈착 장치에 장착한다. 이때 흡착관 내의 수분을 제거하기 위해서 흡착관을 시료
채취 반대방향으로 헬륨 기체 30 mL/min ～ 50 mL/min로 4 분 동안 퍼지한다. 그런
다음 흡착관을 헬륨 기체 30 mL/min로 250 ℃ ～ 325 ℃로 가열하여 시료가 완전히
이송될 수 있도록 탈착하고 탈착된 시료는 –30 ℃ ～ -150 ℃의 저온농축트랩으로
이송된다. 저온농축트랩으로 이송된 시료를 다시 325 ℃ 전후로 가열탈착한 후 시료를
적당히 분할 (split)하여 컬럼의 유량을 조정하고 기체크로마토그래프로 이송한다. 저온
농축 및 열탈착 시 온도설정 조건은 사용하는 흡착제나 분석물질에 따라서 설정할 수
있다 (단, 시료탈착효율은 90 % 이상 되어야 한다).
3.2.2    컬럼
비극성 컬럼으로 유리, 실리카 재질로 된 관의 내벽에 고정상이 결합된 컬럼을 사용하
며, 컬럼의 길이는 충분한 분해능을 갖기 위해 일반적으로 30 m ～ 60 m 길이의 내경
은 0.25 mm ～ 0.53 mm인 것을 사용하는 것을 원칙으로 한다. 단, 분석물질에 따라
별도 규격제품을 사용할 수 있다.
3.2.3    검출기
목적 대상성분에 따라 검출기를 선택한다.
3.2.3.1   불꽃이온화검출기 (FID)
보통 유기분석에 가장 많이 쓰이는 검출기로 정량성이 우수하나 선택성에 한계가 있
다.
3.2.3.2   전자포획검출기 (ECD)
할로겐화합물에 고감도를 보이지만 정량범위가 좁고 할로겐 수가 2 이상인 화합물에
낮은 감도를 보이는 단점이 있다.
3.2.3.3   광이온화검출기 (PID)
방향족화합물이나 불포화탄화수소에 고감도를 보이지만 감도 변화가 큰 단점이 있다.
3.2.3.4   질량 (MS)
전반적인 휘발성유기화합물의 분포 상황의 파악과 VOCs 오염물질 등의 규명에 필수
적인 방법으로 저농도 수준에서 구조 확인 분석이 가능하며, 선택이온모드 (SIM
mode)에서는 이보다 높은 감도로 분석이 가능하다.
3.2.4    열탈착장치와 기체크로마토그래프의 연결 (thermal desorber-GC interface)
           그림 2. 열탈착 장치와 기체크로마토그래프 (GC)와의 연결.
3.2.4.1    열탈착 장치와 기체크로마토그래프 (GC)와의 연결관을 일정하게 가열한 상태
로 두어야 한다. 연결관의 누출이 없는지를 확인하고 연결관은 불활성 용융실리카
(fused silica) 또는 실코스틸 (silico steel)과 같은 재질을 사용한다 (그림 2).
3.2.4.2   컬럼을 직접 가열된 열탈착 장치와 기체크로마토그래프(GC)와의 연결관을 통
해서 연결하거나 열탈착 장치에 바로 연결한다.
3.2.5   운반기체
불활성이며, 99.999 % 혹은 그 이상의 고순도를 가진 헬륨 기체를 운반기체로 사용한
다. 산소와 유기화합물 제거를 위한 필터를 운반기체가 분석장치에 공급되는 라인에
반드시 장착하여 사용한다. 이런 필터들은 제조회사의 지침에 따라서 주기적으로 교환
하도록 한다.

고시 원문의 표기·오탈자·조판 잔재를 고치지 않고 그대로 옮겼습니다.

표 3. 열탈착 장치 운전조건 (전자냉각장치 사용 시)의 예시
열탈착 단계                     제어변수       조건
흡착관 정화단계                   온도         25 ℃
(Sample Sweep Mode)        유량         50 mL/min
시간         1 min
온도         350 ℃
흡착관 탈착 단계                  유량         50 mL/min
(Sample Trap Desorb Mode) 시간          1 min
저온 농축트랩 온도 -30 ℃
예열시간       2 min
초저온 농축트랩 탈착 단계             온도         340 ℃
(Cryo Trap Desorb Mode)    유량         16.5 mL/min
시간         10 min
분할비        10 : 1
흡착관 안정화                    온도         380 ℃
유량
(Sample Trap Conditioning) 시간         50 mL/min
10 min
콕 온도(Valve Oven)           온도         150 ℃
이송관(Transfer Line)         온도         130 ℃
기체크로마토그래프 컬럼 유량                       1.5 mL/min

고시 원문의 표기·오탈자·조판 잔재를 고치지 않고 그대로 옮겼습니다.

표 4. 기체크로마토그래프 (GC) 및 질량검출기 (MS) 시스템 조건의 예시
제어변수            기체크로마토그래프 (GC) 조건
컬럼              컬럼 DB-1 (50.0 m × 320 μm × 5.0 μm)
운반기체            헬륨
컬럼 유량           1.5 mL/min
검출기             MS 조건
상승온도 온도 정지시간
(℃/min) (℃)         (min)
오븐 온도 프로그램            초기
1 단계                   -30      0
2 단계         3         170      0
3 단계         6         200     8.33
총 작동시간                 80 min
EL 조건           70 ev
질량 범위           35 ～ 300 amu

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