선택적다중이온질량분석기를 활용한 플라스틱 기원 휘발성 유기화합물 배출 특성 연구

Abstract

플라스틱에서 배출되는 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)의 인체위해성과 환경 및 기후 변화에 미치는 잠재적인 영향에 대한 연구의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 선택적다중이온질량분석기(Selected Ion Flow Tube Mass Spectrometry, SIFT-MS)를 활용하여 플라스틱 기원 VOCs 분석기법을 정립하고, 플라스틱 유형 및 풍화도에 따른 VOCs 배출특성을 연구하였다. 사용량이 많은 5종의 플라스틱 펠릿을 소형 챔버에서 20°C부터 80°C 까지 10°C 간격으로 1시간씩 가열했을 때, 주로 배출되는 VOCs는 단량체와 중합 물질과 같은 잔류화합물이었으며, 이들의 종류와 양은 각 플라스틱의 물리, 화학적 특성을 반영하였다. 부분최소제곱법을 이용하여 각 플라스틱 유형별로 배출되는 화합물의 배출 특성을 규명한 결과를 바탕으로 최적의 분석방법을 제안하였다. 야외에 15일, 1개월, 3개월, 6개월 동안 노출시킨 플라스틱 펠릿 5종의 화학구조와 표면 분석 결과 각 유형의 광산화 속도와 표면 변화는 다르지만 대부분 6개월 이내에 광분해에 의한 배출특성의 변화가 확인되었다. 질량스펙트럼 분석결과 피크 수와 크기 변화는 물리화학적인 변화와 일부 유사한 경향을 보였다. 주로 산화된 VOCs가 배출되었고 농도는 대체로 선형적으로 증가하였으나, 일부는 지수 함수적으로 증가하는 경향이 나타나기도 하였다. 본 연구를 기반으로 실사용 플라스틱 제품 및 플라스틱 쓰레기에서 방출되는 VOCs의 환경 내 배출량을 산정할 예정이다.