선박도료 기인 미세플라스틱의 푸리에 변환 적외선분광(FTIR-ATR) 및 에너지 분산형 분광(EDS) 특성 분석

Abstract

미세플라스틱에 의한 환경오염으로 인해 다양한 분야에서 많은 연구가 수행되고 있다. 하지만 페인트 기인 미세플라스틱, 그 중에서도 선박 페인트 기인 미세플라스틱에 관한 연구는 부족한 실정이다. 국제해사기구(IMO)의 선박부착생물 지침서 제7장에서는 수중 청소(In-water cleaning) 및 유지관리 중 발생하는 도료 입자의 관리 필요성에 관해 강조하고 있으며, 국제자연보전연맹(IUCN)은 선박의 선체 긁힘, 해양 코팅 및 방오시스템을 해양으로 유입되는 미세플라스틱의 잠재적인 원천으로 보고했다. 따라서 선박의 운항, 선체의 청소 및 유지관리 중 발생하는 선박 기인 미세플라스틱에 대한 실태 파악이 필요한 상황이다. 환경 중 잔류하는 선박도료 기인 미세플라스틱을 식별하고 분석하기 위해서는 입자를 구성하는 폴리머의 특성 파악과 특성 정보 라이브러리 구축이 선행되어야 한다. 이를 위해 선박에 주로 사용하는 도료를 그 기능 및 작용원리에 따라 총 9종(Primer 2종, Tie-Coat 2종, Top-Coat 5종)을 선정하였다. Top-Coat는 기능에 따라 선저부에 칠하는 방오도료와 갑판에 칠하는 갑판도료로 나뉘는데, 방오도료는 작용원리에 따라 SPC(Self-Polishing Copolymer), CDP(Controlled Depletion Polymer), FR(Foul Release)로 구분하여 각각 대표 도료를 선정하였고, 갑판도료는 기능에 따라 Epoxy 도료와 Urethane 도료를 선정하였다. 각 페인트는 파편 형태로 만들어 상온에서 건조하였고 이 중 일부는 환경 중 시료를 모사하기 위해 막자사발과 액체 질소를 이용하여 미세플라스틱 형태로 분쇄하였다. 에너지 분산형 분광분석법(EDS)을 이용하여 각 도료 내 원소의 구성비와 특이 부분에서의 분포비를 정성, 정량 분석하였다. Top-Coat 중 SPC와 CDP에서는 Biocide로 포함된 Cu, Zn 등이 주로 검출되었고, FR에서는 Si 성분이 주로 검출됐다. 푸리에 변환 적외선 분광법의 감쇠 전반사 기법(FTIR-ATR)을 이용하여 각 도료 스펙트럼 피크의 Bending & Stretching, Absorption, Appearance를 분석한 후 라이브러리를 구축하였다. 파편 형태와 미세플라스틱 형태의 스펙트럼은 대체로 유사했다. 라이브러리 구축 후 블라인드 시료를 분석했을 때, 구축된 스펙트럼과는 평균적으로 96.0% 이상의 매칭률을 나타내었다. 선박도료의 에너지 분산형 분광분석을 통한 도료의 구성 원소 정보와 적외선 감쇠 전반사 분광 스펙트럼은 환경 시료 내에서 검출되는 도료 기인 미세플라스틱을 식별하고, 위해성 평가에 필요한 정량 분석에 기여할 것이다.