Transcript 2011. 09. 06 전현우 목차 1. 요약 2. 도입 3. 재료 및 방법 4. 결과 및 논의 5.
2011. 09. 06 전 현 우
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목차 1. 요약 2. 도입 3. 재료 및 방법 4. 결과 및 논의 5. 결론
1. 요 약
이 연구의 목적은 다음과 같음 1. 섬유질을 포함하는 시멘트 지붕 슬레이트 제작과정에서 발생하는 미립자 연무제의 특성을 파악 2. 석면 시멘트와 비석면 시멘트 슬레이트의 입자 방출을 섬유질 방출과 미립자의 관점에서 비교 석면과 셀룰로스 기반 시멘트 슬레이트를 처리 과정에서 분쇄, 마찰 및 깎는 등의 과정을 비교함.
생성된 미립물질과 섬유질은 집진 장치, 공기 역학적 입자 분석기, 광입자 계수기 등의 다양한 방법으로 분 류됨.
각각의 미립자는 서로 다른 처리 과정에서 관측되었고 PM 10 ~PM total 농도 비율은 70~98%이며, PM 2.5
/ total 비 율은 20%임.
비석면 슬레이트는 분쇄 과정에서 석면 시멘트 슬레이트 보다 3배가 많은 미립자를 방출함.
비석면 슬레이트에서 발생하는 셀룰로오스 섬유질은 석면 섬유질과 비교하였을 때 농도가 1.8~13배 낮으 며, 섬유질의 길이는 1.4~1.6배 짧음.
비석면 지붕 슬레이트가 섬유질 방출의 관점에서 관측되었을 때는 위험요소가 적다고 증명되었고 입자 방 출의 측면에서는 더 위험할 수 있음.
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2. 도입
건물을 재건축하는 동안 거주자의 건강에 잠재적 위협을 주는 상당한 양의 석면함유 폐기물이 발생함.
석면 섬유질이 인간에게 다양한 질병을 유발할 수 있으며 석면 노출과 관련된 3가지 주요질병은 석면증, 폐 암, 중피종임.
선행연구는 거주 및 상업지역에서 석면 시멘트 시트를 포함한 다양한 석면 섬유질 방출과 작업자의 작업환 경에 대해 주로 연구를 수행함 4 Bridle 에 의해 실시된 연구에서는 석면 시멘트 시트 분쇄로 인한 영향을 고찰함.
Burdett은 이러한 결과를 반박했으며, 지붕 슬레이트 처리 과정 동안 섬유질 형성을 면밀하게 고찰했고, 에 어로솔의 형성 과정에서 자유 섬유질의 존재가 의미를 확인함.
석면 시멘트 시트 사용을 금지한 후 새로운 시멘트 지붕 슬레이트가 시장에 출현함.
2. 도입
셀룰로스 섬유질은 유럽연합에서 크리소타일 섬유질보다 덜 위험한 물질로 인정함.
이러한 섬유질에는 내구성이 있으며, 과도한 양을 흡입하는 경우 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있다는 과학적 증거가 존재함.
위에서 설명한 연구를 기반으로 이 연구에서는 두 가지 주요한 측면에 초점을 맞춤.
1. 섬유질뿐만 아니라 시멘트 지붕 슬레이트 공정에서 발생하는 입자의 특성을 파악을 목표로 함 2. 셀룰로스 섬유질 방출뿐만 아니라 전체 입자 및 크기로 분류한 입자와 관련하여 석면 시멘트 시트뿐만 아니라 비석면 시멘트 시트에서의 입자 방출의 특징을 파악하는 것을 목표로 함.
이 연구는 도시 공기 오염에 대한 지붕 슬레이트의 영향과 오염물질에 대한 인간 노출 평가에 있어 새로운 통찰력을 제공함.
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3. 재료 및 방법 3.1 석면 및 비 석면 시멘트 시트 샘플
첫 번째 샘플(이하 #1이라고 함)은 리모델링 현장에서 채취했으며, 약 20년 정도 된 것으로, 원형이 잘 보존 되어 있고 금이나 샘플에 침식과 같은 손상이 없음.
두 번째 샘플(#2)은 건축자재상에서 구입한 비석면 시멘트 슬레이트임.
세 번째 샘플 (#3) 은 더 큼 .
#2 와 비슷한 비석면 슬레이트 이며 , #2 와 비교해 볼 때 셀룰로스 섬유질이 더 잘 보이고 , 모든 시트는 무색이며, 실험하기 전에 각 시트를 세척함. 이는 결과에 방해가 될 수 있는 모든 먼지를 제거하 기 위한 것임.
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3. 재료 및 방법 3.2 실험시스템 및 작업
7 실험실 내부는 실험실 벽에 정전기를 예방하기 위해 접지 알루미늄 호일을 둘렀음.
3. 재료 및 방법
각 작업 후, 알루미늄 호일 띠를 제거하고 새로운 알루미늄 호일 띠로 교체했음.
수동으로 일련의 시트 처리 작업을 시행할 수 있도록 양 측면구멍에 밀폐 고무 장갑을 배치했음.
깨끗한 공기가 공급될 수 있도록 실험실 상단 구멍에 헤파필터를 장착했으며, 샘플 입자와 함께 샘플링 튜브 를 사용하여 실험실에서 공기를 추출함.
실험실 공기 기류의 이동은 solidWorks 시뮬레이션 소프트웨어를 사용해 모델링 되었고 , 이는 공기 흐름 기류 와 공기 기류의 낮은 속도가 동일하게 분포되도록 함 .
석면 및 비 석면 지붕 슬레이트 샘플을 4가지 다른 작업으로 처리함.
a) 망치로 분쇄 b) 하나의 시트를 다른 시트에 마찰시키기 c) 서류철로 긁기 d) 금속 브러시로 문지르기 이러한 작업은 슬레이트 폐기물 제거 또는 청소 과정에서 발생하는 일반적인 활동을 나타내기 때문에 선택됨.
8 각 샘플링 실행 시간은 5분이며, 30분간의 휴식 후 슬레이트 샘플을 30분 간격으로 작업하고, 그 후 “처리-휴 식” 사이클을 3번 더 반복 했음.
3. 재료 및 방법 3.3 PM 샘플 수집 및 입자 크기 분포 측정
9 유량계가 장착된 3개의 공기 펌프를 사용하여 원하는 샘플 수집 흐름 속도를 유지했으며, 에어로솔화된 먼 지와 섬유질로 혼합된 셀룰로스는 에스테르필터에서 수집함.
필터는 샘플 수집 후 함. 24 시간 동안 20±1 ℃에서 보관했으며, 전체 108개의 미립자 필터 샘플이 추출 및 분석 PM의 섬유질의 방출 계수는 측정된 데이터를 기반으로 했으며, 작업 사이의 입자 방출 계수를 충분히 비교 하기 위해서 입자 방출 표면 면적을 각 작업마다 측정함.
분쇄 작업의 경우, 균열길이를 측정하였고, 비비기, 긁기, 문지르기의 경우, 줄 또는 금속 브러시 각각으로 메 인 시트와 다른 시트 사이의 접촉면을 계산함.
시트의 모든 모서리에 표시를 하고 작업 후 시트 조각을 모아 균열의 길이를 측정했으며, 비비기, 긁기, 문지 르기 작업을 하는 동안 영향을 받은 표면적을 동일하게 측정함.
3. 재료 및 방법 3.4 섬유질 계산
에어로솔의 섬유질 농도 계산을 위한 샘플은 샘플링 펌프를 사용하여, 이온막필터를 통해 공기를 추출해 수집함.
에어로졸화된 섬유질은 전도성이 있는 폴리프로필렌으로 만들어진 섬유질 수집용 특수 필터를 사용해 수집함.
필터는 샘플 수집 후 됨. 24 시간 동안 20±1 ℃에서 보관했으며, 전체 108개의 미립자 필터 샘플이 추출 및 분석 이 방법을 사용하여 길이 5µm, 너비 3µm인 섬유질 수 농도를 측정함.
10 C=(A · N)/(a · n · r · t) - C = 농도 - A = 필터 영역 - N = 섬유질의 총 수 - a = 계수선의 카운팅 면적 - n = 검사한 계수선 면적의 수 - r = 필터를 통과한 공기의 흐름 속도 - t = 단일 샘플 지속성
4. 결과 및 논의 1. 다양한 작업 동안의 입자 방출 특성 설명
이 연구의 목적 중 하나는 시멘트 시트에서의 전체 PM 방출을 평가하는 것이며, 다양한 종류의 시트 및 작 업에 대해서 입자 배출을 측정하고 비교함.
생성된 에어로졸의 전체 질량에서 상당한 변화를 확인할 수 있으며, 이러한 변화는 각 PM 부분와 다른 작업 사이에 나타남.
샘플 #1 긁기 , #2 비비기 , #3 문지르기 , 분쇄가 섬유질을 가장 많이 방출하는 작업으로 보였으며 , 모든 검사 시 트에서 섬유질 농도가 가장 높았음 .
11 #2 시트의 경우, 비율은 0.88, 0.84, 0.98, 0.88
#3의 경우, 각각 0.76, 0.85, 0.92, 0.71
4. 결과 및 논의
12 #2 시트의 경우 , 비율은 0.14, 0.31, 0.31, 0.25
#3 의 경우 , 모든 작업에 대해 각각 0.14, 0.40, 0.16, 0.15 임 .
이러한 결과는 상당한 양의 미세 에어로솔 입자가 생성되었고, 만일 흡입하는 경우 호흡기의 가장 깊은 곳까 지 들어가 건강상의 영향을 미칠 수 있음을 보여줌.
농도로 표현된 입자 방출은 두 가지 유형으로 APS와 OPC를 사용해 평가함.
질량 농도와 유사하게 분쇄 작업 동안 가장 높은 방출 계수가 나왔으며(표1), 가장 적은 방출량은 샘플 #1의 비비기 작업 동안 나왔음.
이러한 결과는 비석면 시멘트 시트가 모든 작업 동안 더 많은 양의 에어로솔 입자를 방출했음을 나타냄.
4. 결과 및 논의
분쇄 작업 동안 방출량은 비 석면 시멘트에서 2~3배 더 높았으며, 비비기 및 긁기의 경우, 그 차이가 더 큼.
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4. 결과 및 논의 4.2 다양한 작업 동안 생성된 에어로솔의 입자 크기 및 분포의 특성 설명
입자 크기는 장치를 활용하여 생성된 에어로솔의 입자 크기 및 분포의 특성을 규정할 수 있음.
14 그림 2는 APS 및 OPC에서 나온 데이터를 사용하여 구성된, 석면 시멘트 샘플(#1)의 분쇄 작업 동안 에어로 졸의 수 농도를 계산하여, 입자 크기 분포를 보여줌.
4. 결과 및 논의
1. 모드는 OPC에 의해 0.3~0.5µm으로 측정되었고, ASP에 의해서는 0.6~0.8µm으로 측정됨.
2. 모드는 각각 2.5~5µm 및 2.5~5µm에 위치함. 분쇄 작업 동안 석면 시멘트 샘플의 질량 농도을 기반한 입자 크기 분포는 그림 3 과 같으며 , 이는 ASP 및 공기 역학적 분리기 , 에서 나온 데이터를 사용해 확인됨 .
15 그림 4 와 5 는 ASP 로 측정하여다양한작업 동안 3 가지테스트시트에서생성된에어로졸의 PSD 를 비교함 .
4. 결과 및 논의
16 분쇄 작업 동안 샘플 #1과 유사하게 비석면 시트 샘플은 수 농도와 관련하여 두 가지 단일 모드 PSD를 나타냄.
두 가지 비석면 시트 샘플의 경우, 입자가 다소 유사한 패턴으로 분포되었지만, PSD 모양은 석면 시멘트 샘 플의 모양과 다름.
석면 샘플의 긁기 작업의 경우, 모드 값은 0.777이었지만 비석면 시트의 경우, 2.129µm #3 샘플 문지르기 1.868µm, 최소 값은 샘플 #3 비비기 작업 값과 동일함.
질량 농도에서 샘플 #1의 분쇄작업의 최대값은 5.147µm이고, 샘플#3의 비비기 작업의 최소값은 2.971µm로 나타남.
4. 결과 및 논의
이러한 결과는 석면 및 비석면 지붕 슬레이트에 대한 기계적 작업으로 사람의 기관지에 침투할 수 있으며, 건강상에 해를 가할 수 있는 양의 미세 에어로솔 입자가 생성된다는 것을 보여줌.
작업 동안 비석면 시트에서 생성된 에어로솔 농도가 더 높아 섬유질 방출량을 평가하지 않았으며, 시멘트 입 자에 대한 노출과 관련해 잠재적으로 더 위험할 수 있음.
4.3.1 섬유질 배출 특성 설명
초기 연구에서는 시멘트 입자가 석면 섬유질과 결합해 공기역학적으로 변함.
````
공기역학적 분류기를 사용해 기계적 석면 처리 동안 방출된 섬유질을 분류하는 것이 목표임.
`````
석면 섬유질 농도, 길이, 방출계수에 대한 평가는 측정과 카운팅 결과를 기반으로 했음.
````
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4. 결과 및 논의
18 전체 PM 배출량과 유사하게 높은 섬유질 농도는 석면 시멘트 시트 분쇄 동안 나타남(표3).
섬유질의 가장 낮은 방출량 계수는 비비기 작업 동안 나왔으며, 분쇄작업 계수보다 100배 더 낮음.
4. 결과 및 논의
Bridle 및 Stone은 석면-시멘트 시트의 모든 크리소타일이 화학적, 구조적으로 교체되어 더 이상 순수한 크 리소타일로 간주되지 않는다고 주장함.
19 Pastuszka는 분쇄과정를 수행하는데 필요한 에너지에 따라 석면 섬유질 방출량 계수를 표현함.
4. 결과 및 논의
위에서 언급한 연구와 비교하기 위해서 분쇄 작업에 대한 방출량 계수를 산정하여 슬레이트 표면적에 망치 에 의해 가해지는 힘의 영향을 측정함.
표면 방출률 평균값은 5µm보다 높았음.
4.3.2 석면 대 비석면의 섬유질 배출
이 연구의 주요 과제 중 하나는 석면 시멘트와 비석면 시멘트 시트에서의 섬유질 배출을 비교하는 것임.
현재 셀룰로오스 섬유질을 장기간 흡입하는 것은 인체 건강에 미치는 영향에 대한 데이터는 거의 존재하지 않음.
사람 호흡기에 대한 셀룰로스 섬유질의 잠재적인 위험이 석면의 위험보다 상당히 낮은 것으로 간주되지만 유전병학적 연구에 활용할 수 있는 방출 요인을 확인하기 위해 비석면 시멘트 시트의 섬유질 방출을 연구함.
이러한 결과는 셀룰로스 섬유질 방출량이 석면 섬유질 방출량보다 비교적 낮다는 것을 증명함.
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4. 결과 및 논의
분쇄 작업 동안 섬유질 방출량은 샘플 #2와 비교해 3.2배 더 높았고 샘플 #3과 비교해 7.4배 더 높았음.
비비기 작업의 경우 , 농도 비율은 3.5
와 1.5
였으며 , 긁기는 4.3
과 13, 문지르기는 3.5
와 1.8
로 각각 나타남 .
평균적으로 셀룰로스 섬유질 길이는 석면 섬유질 보다 짧음.(표4) 21 평균적인 섬유질길이는 샘플 #2와 #3의 경우 대략 1.4, 1.6배 낮았으며, 비석면 시멘트 시트에 대한 처리 작 업 동안 상당한 양의 셀룰로스 섬유질이 주변 공기로 방출됨.
이러한 결과를 바탕으로 작업자의 건강에 대한 비석면 시트의 잠재적인 위험에 대한 결론을 이끌어 내는 것 은 어려움.
5. 결론
석면 및 비석면 시멘트 지붕 시트를 크기 별로 분류하고, 분쇄, 비비기, 긁기, 문지르기 작업 과정에서 섬유질 에어로솔의 방출량을 비교함.
테스트된 기계적 작업 중 분쇄가 가장 많은 입자를 방출하는 것으로 나타난 반면, 가장 낮은 방출량은 비비 기 작업에서 나옴.
비석면 시트에서의 셀룰로스 섬유질의 방출량은 석면 섬유질 배출량과 비교해 1.8~13배 낮음.
22 확보한 데이터는 향후 유행병학적 연구에 사용하여, 인체 건강에 대한 셀룰로오스 섬유질의 잠재적인 영향 을 평가할 수 있음.