관련 제품명 : Mobile GC/MS

Mobile GC/MS – 실시간 실내외 공기 모니터링

최근 「실내공기질관리법」에서 공공시설의 유해물질 관리를 강화하는 등 많은 부분이 개정되어 시행되었다.

현대인들은 하루의 절반 이상 많게는 80% 이상을 실내에서 생활하고 있다.

게다가 환경 유해물질을 유발하는 건축자재의 사용, 건물의 밀폐화 증가로 실내 환경이 인체 건강에 미치는 영향은 매우 크다.
 

현재 시장에서 사용되는 센서는 다양한 화학 물질의 "fingerprint(지문)"를 분리해 냄으로써 화학적 위협을 확인한다.

그러나 이 센서는 온도 및 습도 등 다양한 외부 요인에 따라 결과값이 변하여 오 탐지율이 높다.

궁극적으로 센서는 복잡한 화합물을 구별하지 못하고, 잘못된 결과를 나타낼 수 있다.

이 기술적 한계를 거짓 긍정 경보(false positive alarm)라고 하며, 실제 위협이 없을 때 경보가 작동한다.

(그 예로 센서는 무해한 향수, 자동차 배기가스, 디젤 연료 또는 일상에서 발견되는 일반 화학 물질일 때도 화학적 위협을 감지한다)
 

질량분석기는 이러한 일반 센서보다 높은 선택성을 갖는다.

즉, 복잡한 혼합물에서 유사한 화합물을 구별할 수 있는 장점을 가지며, 외부 환경에 대해 영향을 거의 받지 않는다.

이는 질량 분석기가 샘플 전체뿐만 아니라 개별 물질을 물리적으로 식별할 수 있기 때문이다.
 

Griffin G460 Mobile GC/MS는 복합쇼핑몰, 지하역사, 공연장, 사무실, 공원 등 실내 및 실외 공기를 24시간 모니터링할 수 있는 최적의 질량분석기이다.

일상적으로 공기를 모니터링 하기 위해 가장 중요한 것은 24시간 연속적으로 공기 질을 측정하는 것이다.

Griffin G460의 통합 이중 튜브(Tenax TA/Carboxen 1017 Dual Bed) 샘플링 시스템은 연속적인 샘플링을 제공하고, 신속한 응답 시간을 보장한다.

Griffin Mobile GC/MS 특장점

• 미국 국방성 군사 표준 규격 MIL-STD-810G 획득
   - 열악한 환경 및 차량 이동 중 분석 가능
• 현장에서 실험실에 이르기까지 누구나 사용 가능
• 빠른 안정화 시간 (30분 미만)
• 다양한 샘플링 도구로 전처리 단계가 거의 불필요
   - 24시간 동안 공기 질을 모니터링 할 수 있는 Air Sampling Adaptor
   - 휴대용 공기 샘플러인 X-Sorber (Plug and Play 방식)
• 매우 저렴한 샘플당 비용
• 간단한 유지관리로 가동 중단 시간(Downtime) 최소화
• MS/MS 식별을 통한 표준 화학 물질 분석

<그림1>은 실험실의 연속적인 실내 공기 데이터를 나타낸다.

D5(decamethylcyclopentasiloxane) 신호는 실험실에 사람들이 들어서기 시작한 오전 6시 19분경부터 나타났다.

D5는 무색 무취의 물질로 화장품, 개인 위생용품 및 드라이클리닝 액에 일반적인 성분으로 사용된다.

오후 6시 32분경, 실험실을 떠나는 저녁 시간이 되자 D5 신호가 거의 없어졌다.

그보다 앞선 오후 4시 50분에는 한 직원이 실험실과 인접한 사무실에서 오렌지를 먹었을 때 Limonene이 감지되었다.

Limonene은 감귤류에서 발견되는 무색의 물질이며, 3시간 동안 지속적해서 나타났다. (오렌지의 물리적 향기가 소멸한 후에도 지속)

Cyclohexane 및 Hexane 신호는 오후 6시 30분경 직원이 초음파 분쇄기에서 일부 기계 부품을 씻기 위해 Cyclohexane을 사용했을 때 크게 증가했다.

Hexane의 휘발성은 Limonene 보다 더 커서 Limonene 보다 검출 시간이 짧았다.
<그림 2>는 전문가를 위한 Griffin 시스템 소프트웨어 (GSS) Level II의 사용자 인터페이스 화면이다.

이는 정상 근무 시간 (06:00~18:00) 동안 실험실에서 수집한 실내 공기의 크로마토그래프(2a), 질량 스펙트럼 결과(2b) 및 라이브러리 매치(2c)를 보여준다.

그림 상 (2a) 라고 표시된 크로마토그래프는 4.67 분의 RT에서 Main Peak를 보여주며, 이 Peak는 decamethylcyclopentasiloxane ("D5")을 나타낸다.
 

※ 단순한 데이터 결과를 제공하는 GSS Level I 인터페이스도 제공된다.
 

<그림 1>과 <그림 2>의 데이터는 Griffin GC/MS가 화학 실험실의 공기와 같은 복잡한 대기에서 수많은 화학 물질을 구별하고 식별 할 수 있다는 중요한 증거를 보여준다.

복잡한 공기 샘플은 센서에 간섭을 일으켜, 특정 화학 물질을 정확하게 탐지하는데 어려움을 준다. 하지만 이 데이터는 Griffin GC / MS가 복합한 공기 매트릭스에서 여러 화학 물질을 확실하게 식별할 수 있음을 증명한다.

또한, D5는 무색 · 무취이기 때문에 확인 또는 경보 장비로 사용되는 질량 분석기의 기능이 매우 중요하다. 건물 시설 전체에 여러 GC/MS 장비를 활용하면 화학적 위협에 대해 지속해서 모니터링하는 시스템 네트워크를 구축할 수 있다. 그리고 이 데이터는 위험 물질이 건물에 노출되었을 때 중요한 조기 경보 시스템을 제공할 수 있다.

<그림 4>는 실험실 공기에서 D5의 농도가 가장 낮을 때인 자정에 수집된 시료의 데이터이다. 실내, 실외에서 수집된 D5에 대한 크로마토그래피 및 질량 스펙트럼 결과의 비교를 보여주며, 실외 공기에서의 D5 농도는 실내 공기에 비해 훨씬 낮다. 이 데이터는 Griffin GC/MS가 농도가 낮고, 통제되지 않은 환경에서도 무색/무취의 화학 물질을 식별할 수 있음을 입증한다.
추가로 실외 공기 모니터링 연구를 3일 동안 진행하였다. (그림 5)는 3일 모니터링 기간 동안 탐지된 Naphathalenes을 보여준다. 온도가 높거나 화창한 날에 Naphathalenes의 농도가 더 높은 것이 확인된다. 이는 아스팔트가 가열됨에 따라 대기 중으로 나프탈렌이 높은 강도로 배출되기 때문이라 예상된다.

<그림 6>는 동일한 3일의 모니터링 기간 동안 검출된 Toluene 및 Xylenes을 나타내는 데이터이다. Naphathalenes과 달리 Toluene과 Xylenes의 농도는 온도와 기상조건(햇볕이나 비)에 영향을 받지 않는다. 대신 Toluene과 Xylenes의 농도는 주말보다 근무일(월요일)에 더 높다. 이는 교통량이 많은 근무일에 Toluene과 Xylenes의 배출원인 자동차 배기가스의 배출이 많기 때문이라 예상된다.
 

CONCLUSION

이 분석 결과로 Griffin G460 GC/MS 시스템이 실내 및 실외의 복잡한 공기 샘플에서 여러 화학 물질을 성공적으로 모니터링하고 식별할 수 있다는 것을 확인하였다. 실내 공기 데이터는 실험실과 사무실에서 일어나는 사건과 관련이 있었다. 반면, 실외 데이터는 물질과 기상 조건 및 교통 활동과의 상관관계를 반영하였다.
 

Griffin G460 시스템의 이중 튜브 농축 장치(preconcentrator) 시스템은 전체 범위의 샘플링, 연속 공기 모니터링을 허용한다. 또한, Griffin Mobile GC / MS는 모든 성상의 시료 범위에서 분석 유연성을 제공한다. 이 장비는 액체, 고체 및 공기 모니터링을 위한 멀티 모듈 샘플링 기능을 갖추고 있다. 복잡한 화학 환경에서 미량의 화학 물질을 차별화하고 식별할 수 있는 완전한 "MS / MS"(다차원) 분석을 수행한다.