나노물질의 작업장 노출 샘플링과 규명 방법에 대한 평가 리포트
[기사 발간일: 2018.08.31]
가공된 나노물질(Engineered nanomaterials, 이하 ENM)에 의한 공기오염도 모니터링은 ENM은 아니지만 나노 크기로 생성된 입자에 의한 불확실성 및 한계, 호흡 구역 측정을 위한 검증된 기구의 부족, 그리고 고려해야 할 많은 지표 때문에 절차가 복잡하다.
덧붙여서, 프랑스 국립 연구소(France’s Institut national de recherche et de sécurité, 이하 INRS)와 퀘벡 연구소(Québec’s Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail, 이하 IRSST)와 같은 일부 연구소에서는 ENM 침전물 표면 샘플의 필요성을 강조했다.
즉, 작업자 노출 위험을 더 잘 파악하기 위해서는 ENM의 샘플링과 분석하는 기존의 방법을 최적화하고 새로이 개발할 필요가 있다. 이에 따라, 프로젝트의 주목적은 ENM의 작업장 노출에 대한 보다 더 자세한 질적 및 양적 규명을 위한 혁신적인 방법론적 접근방식을 개발하는 것이다. 이 보고서는 영어와 프랑스어로도 확인할 수 있다.
이 프로젝트는 실험실 조사와 현장연구, 두 가지 상호보완적인 구성을 가지고 있다. 실험실 조사는 실험실 제어조건 하에서 Titanium dioxide 나노입자를 생성하고 다른 샘플링과 분석 장치를 연구하는 것을 포함한다. 현장연구는 퀘벡 작업자들의 나노물질 노출 정도를 측정할 수 있도록, 많은 샘플링 장치와 분석 절차를 테스트하고 다양한 작업 환경에 적용하도록 만들어진 9가지 개입으로 구성되어 있다.
연구된 에어로졸과 표면 침전물의 규명 방법은 다음과 같다:
1. 응축입자계수기(condensation particle counters, 이하 CPC), 광학입자계수기(optical particle counters, 이하 OPC), 레이저 광도계, 공기역학적 직경 분광기 및 전기 이동성 분광기와 같은 직접 판독 기구(direct-reading instruments, 이하 DRI)를 사용한 측정
2. Mini Particle Sampler® (이하 MPS) 등의 다양한 샘플링 기구를 포함한transmission electron microscopy (이하 TEM) 또는 scanning transmission electron microscopy (이하 STEM);
3. 탄소 원소 측정
4. 유도결합 플라즈마 질량 분석기 (이하 ICP-MS)
5. 라만 분광기
현장연구는 다양한 산업(예: 전자, 제조, 인쇄, 건설, 에너지, 연구 및 개발)을 포함하며, 나노물질 사용자뿐만 아니라 제조자도 포함하였다. 직업병 및 안전 연구소(The Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail, 이하 IRSST)는 조사한 현장에서 나노금속물, 금속산화물(TiO2, SiO2, zinc oxides, lithium iron, phosphate, titanate, copper oxides), nanoclays, nanocellulose 및 탄소나노 섬유(carbon nanofibers, 이하 CNF)와 탄소나노튜브(carbon nanotubes, 이하 CNT)를 발견했다.
이 프로젝트는 특정 작업과 산업 프로세스(예 : 인쇄 및 도색)를 문서화하고 nanocellulose와 같이 거의 조사되지 않은 나노물질을 연구함으로써 나노물질 작업장 평가에 대한 지식을 발전시키는데 기여했다. IRSST는 연구를 기반으로, 최소한의 사전 분석적 처리를 요구하는 방법을 사용하여 나노물질 노출을 보다 정확하게 평가하기 위한 전략을 제안하였다. 권고된 전략은 나노물질을 생산하고 사용하는 작업장에 대한 체계적인 2단계 평가이다. 1단계는 나노물질을 생산하는 작업을 명확하게 식별하기 위해 샘플을 채취 및 현미경 분석(이하 MPS+TEM/STEM) 후, DRI(예: CPC, 레이저 광도계)로 테스트 하는 것이다. 2단계는 작업장 노출이 확정되면, 검출된 ENM을 정량 하는 것이다.
다음 결과는 특히 ENM 노출의 세부적인 규명에 도움이 된다:
• 작업장에서 채취한 샘플의 금속산화물을 정량화하기 위해 ICP-MS를 사용한 첫 번째 결정적 테스트
•탄소 나노물질 합성을 위해 필요한 카본 블랙입자의 간섭현상으로부터 기인한 측정법의 한계를 입증할 수 있을 뿐만 아니라, NTC/NFC의 지표로서 원소탄소를 측정하기 위해 미국립산업안전보건원(National Actional Safety and Health, 이하 NIOSH)에 의해 권고된 다양한 샘플링 방법의 조합 가능성을 제시함
(예: 라만 분광법은 단일벽 탄소나노튜브의 경우 전자현미경의 그리드에 침전된 입자의 6% 미만을 보여줌)
• 물질의 정량화가 가능한 MPS의 명확한 장점
• 샘플링 시간이 미치는 주요 영향: 긴 샘플링 시간은 전자현미경 그리드에 과부하를 초래하고 평균 입자 덩어리 크기의 과대평가 및 입자 농도의 과소평가를 초래
• 작업장의 ENM 분산도를 평가하기 위해, 시료채취 펌프 또는 전자 현미경 그리드 쪽으로의 확산에 의한 수동 시료 채취를 이용하는 표면 샘플링의 실행 가능성과 유용성
이러한 프로젝트의 결과는 한계점과 더불어 동시에 ENM 노출을 평가하는 전도유망한 방안을 제시한다. 더불어 이 결과는 샘플링 및 분석 방법의 개선은 ENM 노출에 대한 더 나은 이해를 제공하고 직업적 노출을 최소화할 수 있는 통제 조치를 시행하고 적용하는 데 기여할 것이다.
