환경 측정을 위한 기기 분석

환경 관리를 위하여 샘플을 측정하고 농도와 양을 확인하는 것은 기본이다. 여러 가지 기본 용어와 측정 방법 등을 기본적으로 숙지하는 것이 환경 관리를 위해 필수적이다. 기본적인 사항들을 숙지한 다음에는 측정하는 기기에 대해서 알아야 한다. 측정기기 중에서 가스크로마토그래프법과 이온크로마토그래프법을 알아보고자 한다.

 

가스크로마토그래프법

위의 시험 방법은 기체시료나 기화한 액체, 고체시료를 운반가스를 사용하여 분리관 내부로 전개시킨다. 기체상태에서 분리되는 각 성분을 크로마토그래피적으로 분석하는 방법이다. 일반적으로 무기물이나 유기물의 대기오염 물질에 대한 정성이나 정량 분석에 사용한다. 운반가스는 시료 도입부부터 분리관, 검툴기를 통하여 외부로 방출이 된다. 시료 도입부토 유입된 시료는 운반가스에 의하여 분리관으로 운반된다. 유입된 성분은 충전물에 의하여 이동속도가 각각 다른 상태로 검출기를 통과하게 된다. 검출기에서는 성분의 양과 일정한 관계가 있는 전기적 신호로 변환시킨 다음에 기록계로 측정 값을 전송한다. 기록계에서는 성분별로 대응하는 피크가 되는 크로마토그램을 얻을 수 있다. 분리관에 유입되는 시료는 기체는 그대로 도입하고 액체와 고체는 가열기화 시킨 다음 유입시킨다. 분리관에 충전된 충전물의 흡착성이나 용해성에 따라서 분리관 내에서 이동 속도가 달르게 나타난다. 시료를 분리관에 도입시킨 후 기록지에서 피크가 나타날 때까지의 시간을 보유시간이라고 한다. 보유 시간에 운반가스의 유량을 곱한 값을 보유용량이라고 한다. 보유 시간을 측정할 때에는 3회를 측정하여 평균값을 구한다. 가스 유료계는 유량조절부와 분리관 유로로 분류가 된다. 시료 도입부는 주사기를 사용 할 경우에는 실리콘 고무 같은 탄성체격막이 있는 시료 기화실로 온도를 유지할 수 있는 가열 기구가 있어야 한다. ,가스 시료 도입부는 보통 가스계량관과 유료변환기구로 구성이 된다. 가열오븐은 분리관 오븐과 검출기 오븐으로 나눌 수 있다. 검출기는 열전도도검출기, 수소염이온화검출기, 염광광도검출기, 전자포획형검출기 등이 있다. 열전도도검출기는 벤젠 등을 분석하고 운반가스는 수소나 헬륨을 사용한다. 수소염이온화검출기는 벤젠, 페놀, 탄화수소 등을 분석하며 질소나 헬륨을 운반가스로 사용한다. 염광광도검출기는 황화탄소를 분석하며 질소와 헬륨가스를 운반가스로 사용한다. 전자포획형검출기는 할로겐화합물과 벤조피렌을 분석하며 헬륨가스를 운반가스로 사용한다. 자유 전자를 포획하는 성질이 있어 유기화학물의 분석에 많이 사용한다. 피크의 높이와 넓이를 측정하여 정량분석을 실시한다. 정량법으로는 절대 검량선법, 넓이 백분율법, 보정넓이 백분율법, 내부표준법, 피검성분 추가법 등이 있다.

 

이온크로마토그래프법

이동하는 액체시료를 이온교환수지가 충전되어 있는 분리관 내부로 통과시켜 시료성분의 용출상태를 검출하여 농도를 정량하는 방법이다. 강수나 대기먼지, 하천수 중의 이온성분을 분석하는데 이용한다. 이온크로마토그래피는 용리액조, 송액펌프, 시료 주입장치, 분리관, 서프레서, 검출기와 기록계로 구성이 된다. 시료주입장치는 일정량의 시료를 밸브 조작을 통해 분리관으로 넣는 루프주입방식이 일반적이다. 분리관은 표층피복형, 표층박막형, 전다공성 미립자형이 있다. 재질은 폴리스틸렌계, 실라카계 등을 사용한다. 분리관의 재질은 에폭시 수지관이나 유리관을 사용한다. 검출기의 종류는 일반적으로 사용하는 전기전도도검출기와 자외선 및 가시선 흡수검출기, 전기화학적 검출기 등이 있다. 용리액조는 이온성분이 용출되지 않는 재질로 경질유리나 폴리에틸렌을 사용한다. 송액펌프는 맥동이 적고, 유량조절이 가능하며 용리액의 교환이 가능한 것을 사용한다. 서프레서는 전해질 성분을 제거하기 위해 사용한다. 분리관 뒤에 직렬로 접속시킨다. 전해질을 물이나 저전도도의 용매로 전화시켜주어 목적이온의 성분을 고감도로 검출할 수 있도록 해준다.