미세먼지 분석데이터의 상호 활용을 위한 XRF 분석 방법 연구

Abstract

미세먼지 내 중금속은 매우 미량(<1%)이긴 하지만, 만성 중금속 중독 등 인체에 영향을 줄 만큼 심한 오염이다. 또한, 미세먼지 내 중금속 함유 입자는 발원지 특성을 잘 보존하고 있어, 중금속 분석을 통해 국가별, 지역별, 산업별 오염원 규명이 가능하므로 구체적 기원을 추적할 수 있다. 국내 각 분석 연구팀은 유/무기 분석을 위한 세계적인 수준의 분석 인프라 및 전문성을 갖추고 있으나, 분석 기술별로 개별적 분석이 이루어지고 있어 미세먼지의 물리, 화학, 결정학적 특성을 종합적으로 이해하기 어렵고, 연구팀에 따라 미세먼지 포집 방법, 사용하는 필터, 분석 방법 등이 달라 상호 데이터 활용이 어렵다. 본 연구에서는 특히 XRD, SEM 등 다른 분석 장비와 연계하여 미세먼지의 종류, 형상 및 오염원 간의 상관관계 규명 등 종합적인 미세먼지 분석을 고려한 XRF 분석 방법을 제시하고자 하였다. 미세먼지 포집에는 대표적으로 silica, PTFE, PC, Nitrocellulose 등의 소재와 fiber 또는 membrane 형태의 필터가 사용되고 있다. 필터별로 WD-XRF 및 ED-XRF, XRD, SEM 분석에 적용했을 때의 문제점을 확인하였고, 가능한 모든 장비에서 영향을 최소화할 수 있는 필터를 선정하였다. 미량 무기성분에 대한 XRF 정량분석 표준시료를 구축하고, 동일한 미세먼지 포집 시료의 연계 분석을 위한 필터 홀더 개발 및 분석 장비의 사양 선정, 분석 절차 등을 제안하였다. 또한 실제 24시간 단위로 미세먼지를 포집하여 XRF와 SEM-EDS, ICP 등을 활용하여 원소 함량을 비교 분석하였다.