중금속을 함유한 미세먼지에서 전자현미경 단일입자 분석법을 통한 발생원 규명

Abstract

대기오염과 미세먼지가 1급 발암물질로 분류되며 실효성 있는 미세먼지 저감 대책 마련이 중요해졌고 이를 위해선 미세먼지 특성 파악 및 발생원 추적을 통한 부문별 대책 마련이 우선시 되어야 한다. 일반적으로 미세먼지 분석시 대기입자 전체를 대상으로 하는 전량분석법(Bulk Analysis)이 사용된다. 하지만 미세먼지 입자 대부분은 지각 광물로 구성된 자연 발생적인 것이라 인위적으로 발생한 중금속 미세먼지의 특징을 구별하기 매우 어렵다. 이에 반하여 전자현미경을 이용한 단일입자 분석법(Single Particle Analysis)은 인위적으로 발생된 미세먼지 중 특정 중금속을 함유한 미세먼지를 구별해 물리적 형상, 화학조성 및 결정구조 분석 등을 통한 발생원 규명이 가능하다.본 연구에서는 2007~2008년 대전시 지질자원연구원 옥상에서 건식침적(Dry Deposition) 방식으로 포집된 미세먼지 시편을 EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)가 장착된 FIB (Focused Ion Beam)를 이용하여, 토양 기원 입자를 배제하고 인위적으로 형성된 중금속을 함유한 미세먼지 입자만 개별적으로 특정하고 내부 단면 구조를 확인한 후 TEM (Transmission electron Microscope) 분석을 진행하였다. EDS mapping으로 미세먼지를 구성하고 있는 모든 입자들의 화학 성분과 분포를 파악하였으며, 회절 분석을 통해 구성 입자의 상분석을 실시하였다. 그 결과 PbCrO4, K2Zn4O(CrO4)4.3H2O, BaSO4, Fe3O4 등의 결정상이 확인되었으며, 오염 예상원과 교차검증을 통해 중금속 미세먼지 발생원을 규명하였다.