(주)센텀테크가 "2023 KOREA LAB" 전시기간 중 발표한 'Online GC 및 GC/MS를 이용한 대기 및 수질의 실시간 분석 기술 소개'의 세미나 내용은 다음과 같다.
1. 개요
VOCs(Volatile Organic Compounds)란 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물을 칭하는 말이다. VOCs 중에서 특히 환경오염과 인간에게 나쁜 영향을 주는 물질들이 있으며, 환경부는 그러한 VOCs 중에 인간에게 유해함과 동시에 환경오염에도 악영향을 미치는 VOCs 37종을 규제 대상으로 지정하였다. 이러한 규제물질들을 인간이 직접적, 간접적으로 노출되었을 때 끼치는 위해성은 굉장히 다양하다. 이 중에는 발암 물질도 있으며 그 밖에도 현기증 두통 구토 설사 호흡곤란 등 굉장히 다양한 증상을 유발시킨다. 따라서 VOCs 물질들에 관한 실시간 관리 체계의 구축이 시급한 상황이다.
그래서 VOCs가 빈번히 발생하는 오염원에서 바로 분석을 할 수 있게끔 옥외, 공장이나 도로 혹은 기타 대기오염물질들이 발생 빈도가 높은 곳에 설치해서 실시간으로 어떤 오염 물질들이 어떤 농도로 검출되는지 분석하고자 할 때 이러한 상황들을 고안해서 현장용으로 제작된 것이 Chromatotec 사의 실시간 Online 대기 모니터링 시스템이다. 실내에서 분석하는 것뿐 아니라 대기오염 측정소나 이동 측정 차 내부에 설치하여 실시간으로 VOC 물질의 정성 및 정량 분석이 가능하다.
2. 실시간 온라인 모니터링 시스템
그림 1. 실시간 Online GC 모니터링 시스템
그림에서 볼 수 있듯이 Turnkey System으로 다양하게 장비를 구성할 수 있다. 공간 활용에 유용하고 장비를 간편하게 운반할 수 있다. 장비 안에 내장되어 있는 컴퓨터를 통해 전용 프로그램을 통하여 데이터 처리가 가능하며 온라인 통신 소프트웨어를 통하여 실시간으로 데이터 전송이 가능하다. 또한 GC/GC-MS 특성에 맞게 시료의 정성 분석과 정량 분석이 가능하다. 기본적으로 GC의 경우 PPB부터(Part-Per-Billion) 측정이 가능하고, 여기에 MS를 장착할 경우 PPT(Part-Per-Trillion) 단위부터 측정이 가능하다.
3. 실시간 온라인 GC/GC-MS의 구성
3.1 Gas Generator
3.1.1. H2 generator
그림 2. 수소 발생기(Hydroxychrom)
통상 수소는 이론 단수가 가장 높은 물질이기 때문에 분리능이 높아 Gas Chromatography에서 Carrier Gas로서 이상적인 물질이다. 하지만 Gas Cylinder 이용 시 고압으로 인한 폭발의 위험성이 존재한다. Hydroxychrome은 압력이 약 60psi 정도인 H2 Generator 이기 때문에 고압으로 인한 폭발에 대해 안전하고, 주기적으로 Gas Cylinder를 교체할 필요가 없다.
3.1.2. Air Generator
Calibration 과정 중 희석 시 필요한 Air를 발생시키는 용도이다. Compact한 사이즈이기 때문에 공간 활용에 유용하다.
3.2 Calibration
그림 3. autoCAL
일반적으로 실험실에서 GC 혹은 GC-MS를 사용하는 경우 일일이 모든 STD 물질에 대한 Calibration을 설정했을 것이다. 이러한 과정은 시간이 오래 걸리고 번거롭다.
Chromatotec 사의 Online GC/GC-MS에서는 Full Automated Calibration System을 이용함으로서 번거로운 과정을 줄였다.
그 비밀은 바로 Permeation Tube에 있다. Permeation Tube 안에 STD 물질을 미리 농축한다.(STD 물질은 연구자가 직접 설정할 수 있다.) 그 후 시스템에 희석 배수를 설정하면 Permeation Tube가 알아서 정해진 희석 배수대로 희석하여 Calibration을 설정한다. 여기에 STD 물질의 농도에 비례하여 장비 자체에 설정된 Calibration 상수를 통해 나머지 Target Compound의 Calibration을 설정한다. 때문에 모든 Target Compound의 Calibration을 설정하지 않아도 된다.
그림 4. Permeation Tube
3.3 Gas Chromatography
장비 내부에 TD가 내장되어 있어 시료를 한번 농축시켜 감도와 재현성이 높아지는 장점이 있다.
또한 Target Compound가 무엇인지에 따라 GC Model을 다양하게 선택할 수 있다.
그림 5. airmoVOC C2-C6
그림 6. airmoVOC C6-C12
대표적으로 두 개의 Model을 가져왔다. 그림5는 Target Compound가 C2-C6인 경우, 그림6은 Target Compound가 C6-C12인 경우이다. Detector는 FID Detector가 기본으로 장착되어 있다. 이러한 장비들은 Application에 맞게 장비를 구성할 수 있다.
3.4 Mass Spectrometer
Quadripole MS이고 EI(Electron Ionization) 방식을 이용한다. 장착 시 PPT 단위까지 측정이 가능하며, Target Compound의 정량 분석이 가능하다.
4. 실시간 모니터링 시스템 결과 예시
그림 7. Online GC Data
가로축이 Retention Time, 세로축은 Intensity이다. 각 Cycle 별로 데이터를 겹쳐서 볼 수 있어, 해당 RT에 나타나는 Compound의 확인 및 Intensity의 차이를 확인할 수 있다(Chromatotec Brochure).
<2023 KOREA LAB 신제품·우수제품 발표 세미나 현장 사진>
'Online GC 및 GC/MS를 이용한 대기 및 수질의 실시간 분석 기술 소개'에 관한 궁금한 내용은 본 원고자료를 제공한 (주)센텀테크을 통하여 확인할 수 있다(Chromatotec Brochure).
Reference(참고문헌): Chromatotec Brochure, chromatotec brochure Online Gas Analyzer Experts(Online GC/GC-MS) 1-4 page
Model Name(모델명): Auto GC866 analyzer
The Person in Charge(담당자): Oh SungWook
Maker(제조사): Chromatotec
Country of Origin(원산지): France
Mail inquiry: cttech@centumtech.co.kr
Data Services(자료제공): Centum-Tech Co., LTd.
<이 기사는 사이언스21 매거진 2023년 9월호에 게재 되었습니다.>
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