관련 제품명 : Thermo Desorption System 

서론

카펫, 바닥제 접착을 위한 용매성 접착제는 노동자안전규제 강화로 90년대 초 이후 수용성 접착제로 대체 사용되고 있다.

기술적인 면에서 이러한 진보는 methanol이나  toluene과 같은 저비등점의 용매 사용을 지양하고 phenoxy ethanol이나 glicolether와 같은 고비등점의 화합물을 사용하였다는 데서 알 수 있다.

이러한 화합물들은 용매로서의 기능을 갖고 있지만, 용매의 정의(비등점 < 200 ℃)에 의해 고비등점과 극성 성질을 가진 비용매성 화합물로 분류된다.

이러한 화합물들은 카펫용 접착제의 원료로 사용되는데, 이로 인해 실내공기의 오염문제가 대두되고 있다.

고비등점을 갖는다는 것은 기화가 천천히 일어난다는 의미로, 접착화합물들은 카펫에서 매우 천천히 휘발, 확산이 일어나며 따라서 오랫동안 실내공기의 오염원으로 작용한다.

또한 접착제들은 고비등점의 다양한 화합물들을 함유하고 있으며, <표 1>은 접착제 종류별로 포함하고 있는 휘발성유기화합물들에 대해 소개하고 있다.  

실내공기에 포함된 휘발성유기화합물의 분석을 위해서는 수집방법도 다양하고, 또한 <그림 1>처럼 사용할 수 있는 흡착튜브도 다양하다.

따라서 목적으로 하는 화합물의 종류에 따라 시료의 수집이나 흡착튜브도 달리해야 한다.

일반적인 휘발성유기화합물의 분석을 위해서는 활성탄튜브(Activated charcoal)를 사용한다<표 2>.

그러나 수용성 glycol이나 glycolether와 같은 고비등점 극성 화합물의 흡착에는 적합하지 않다.

<그림 2>는 실내공기의 분석에 있어서 활성탄 튜브를 사용할 경우 얼마나 잘못된 분석결과를 보여주는지, 분석결과에 따라 얼마나 잘못된 정보를 줄 수 있는 지 잘 보여주고 있다.

이러한 결과로 보아 실내공기의 분석, 특히 가정용접착제에 포함된 휘발성유기화합물의 실험을 위해서는 Tenax TA 튜브가 적합하며, 분석을 위해서 열탈착분석 장비와 GC/MS <그림 3>를 이용하였다.

이 방법은 비등점과 극성이 다른 휘발성 화합물의 광범위한 분석을 위해 적합한 방법이다.

＜실험방법＞

- 탈착장비 : GERSTEL TDS 2, TDS, Autosampler, CIS 4

- 분석장비 : Agilent 6890 GC

- 검출기 : Agilent 5973 MSD

- 실험조건

응용분석 

위에서 이미 살펴본 바와 같이, 이러한 고비등점을 가진 극성 화합물들은 검출이 어려울 뿐만 아니라 실내공기에 악영향을 미치는 화합물들이라고 할 수 있다.

저비등점화합물과 비교하여 이러한 화합물들은 접착제에서 천천히 직물로 흡수되며 대기중으로 확산되는 속도도 느리다. 

<그림 4>는 실험용 상자에 순수 접착제를 넣은 후 상자내 공기를 분석한 크로마토그램이고, <그림 5>는 동일한 접착제를 사용한 카펫을 실험용 상자에서 7일간 방치한 후 분석한 크로마토그램이다.

<그림 6>은 접착제에서의 장기간 확산을 조사하기위해 실험용 상자에 카펫을 접착하여 <그림7>100일동안 조사한 값이다.

카펫을 설치한 첫 날부터 휘발이 시작되었고 오랫동안 천천히 공기 중으로 확산되어가는 것을 알 수 있다.

실제 건물에서의 휘발성물질의 양을 시간에 따라 조사한 결과를 <그림 8>에서 볼 수 있다.

Phenoxy ethanol과 같은 고비등점 화합물은 처음에는 발견되지 않았지만, 시간이 지남에 따라 점차 검출되었다.

이러한 고비등점 화합물의 시간경과에 따른 대기중으로의 확산 데이터를 보면 사무실을 신축하거나, 수리를 한 후 9개월간 사무원에게 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.

<그림 9>는 실내에 bromophenol의 성분이 없는 바닥제나 접착제를 사용한 실내공기를 조사한 것이다.

그렇지만 실내공기에서 bromophenol이 검출되었다.

카펫과 접착제의 조합은 bromophenol을 형성하며, 카펫에 존재하다가 열탈착과정 <그림 7> 실험용 상자에서 악취로 분석되어 검출된다.

결론

현재 수용성 접착제는 고비등점 극성 성질을 가진 휘발성유기화합물을 사용하고 있다.

이러한 접착제를 내장제로 사용했을 때는 실내공기의 주오염원으로 작용한다.

고비등점 극성 화합물은 느리게 확산하는 성질을 갖고 있어서 실내에서 사용시, 설치자보다 실내거주자나 사용자가 그 영향을 많이 받게 된다. 

본 실험의 결과에서 보는 바와 같이 거주자들은 장기간동안 접착제 성분의 영향을 받아왔지만, 그 동안 분석기술의 오류로 인하여 실내공기 오염실태가 아주 저평가되어 왔다고 할 수 있다.

이러한 상황을 고려할 때 접착제에서의 장기간 동안 접착제에서의 확산을 분석할 수 있는 새로운 방법이 개발되어야 한다.

Gerstel사의 TDS 시스템과 Agilent 5973 MSD는 실내공기의 오염원 분석에 있어서 실내공기 오염 휘발성 물질의 완전한 분리와 함께 고감도 분석이 가능한 솔루션을 제공하고 있다.