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1 J. Korean Soc. Environ. Eng., 37(6), 371~379, 2015 Original Paper ISSN , e-issn A Study on the Characteristics of Chrysotile and Amosite by Acid and Heat Treatment 이진효 *, ** 이수현 * 강미혜 * 배일상 * 김익수 * 한규문 * 어수미 * 정권 * 구자용 **, Jin Hyo Lee*, ** Su Hyun Lee* Mi Hye Kang* Il Sang Bae* Ik Soo Kim* Kyu Mun Han* Soo Mi Eo* Kweon Jung* Ja Yong Koo**, * 서울특별시보건환경연구원대기환경연구부 ** 서울시립대학교환경공학과 *Atmospheric Research Department, Seoul Metropolitan Government Research Institute of Public Health and Environment **Department of Environmental Engineering, University of Seoul (Received May 15, 2015; Revised June 15, 2015; Accepted June 26, 2015) Abstract : This study is purposed to seek the characteristics of both asbestos in accordance with acid and heat treatment for chrysotile and amosite used mainly as building materials. Results of acid treatment, the refractive index, the elongation sign, the extinction of acid-treated chrysotile were mostly similar to those of untreated chrysotile regardless of ph, elapsed time. But the characteristics of acid-treated chrysotile were different from those of untreated chrysotile after 8 weeks, at ph 1.2 acidic solution. When chrysotile treated with acid, weight ratio (%) of O and Mg fluctuated greatly in accordance with acid treatment unlike Si. But the change of constituents ratio (%) was small as time passed after acid treatment. The refractive index, the elongation sign and the extinction of acid-treated amosite were mostly similar to those of untreated amosite regardless of ph, elapsed time. When amosite was treated with acid, weight ratio (%) of Fe slightly increased. But in case of O, a contrary tendency was seen. Results of heat treatment, the higher the temperature, the more increased the refractive index of chrysotile. When chrysotile was heated for 10 minutes at 1,100, the elongation sign of chrysotile changed from positive(+) to negative(-). The extinction of chrysotile didn't change apparently in accordance with heat treatment. Also weight ratio (%) of O and Mg fluctuated greatly in accordance with heat treatment unlike Si. The higher the temperature, the more increased the refractive index of amosite. The elongation sign and the extinction of amosite didn't change apparently in accordance with heat treatment. Also weight ratio (%) of O and Fe fluctuated greatly in accordance with heat treatment. But weight ratio (%) of Si and Mg of heated amosite were mostly similar to those of untreated amosite regardless of temperature, heating time. Key Words : Asbestos, Acid Treatment, Heat Treatment, Polarized Light Microscope (PLM), Scanning Electron Microscope (SEM) 요약 : 본연구에서는주로건축자재에많이사용된백석면과갈석면을대상으로산및열처리과정에따른두석면의특성변화를살펴보았다. 연구결과, 산처리과정에따른백석면의굴절률, 신장부호, 소광특성은대체로산처리하지않은백석면초기특성과유사하게나타났지만 ph 1.2 의강한산성용액에서 8 주경과후, 미지의입자가형성되는등백석면고유의특성이소실되었다. 산처리과정에따른백석면구성성분의중량비 (%) 는규소의경우, 크게변하진않았지만, 산소와마그네슘의경우, 중량비 (%) 가다소변동하였다. 갈석면의경우, 굴절률, 신장부호, 소광특성은 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은갈석면과동일하게나타났으며, 갈석면구성성분의중량비 (%) 는철의경우, 산처리과정에따라다소증가하는경향을보였으며, 산소는이와반대로감소하는경향을보였고, 규소와마그네슘은산처리전 후유사하게나타났다. 열처리과정에따른백석면굴절률은온도가높아질수록수평방향, 수직방향의굴절률이모두증가하였으며, 신장부호는 1,100 에서 10 분간가열했을때 (+) 에서 (-) 로변하였고, 소광특성은변하지않았다. 열처리과정에따른백석면구성성분의중량비 (%) 는규소의경우, 중량비 (%) 는크게변하진않았지만, 산소와마그네슘의경우, 온도별열처리과정에따라중량비 (%) 가크게변동하였다. 갈석면의경우, 굴절률은온도가높아질수록수평방향, 수직방향모두증가하는경향을보였으며, 열처리과정에서신장부호및소광특성은변하지않았다. 갈석면구성성분의중량비 (%) 는산소와철의경우, 온도별열처리과정에따라중량비 (%) 가크게변동하였지만, 규소와마그네슘은전반적으로온도및가열시간과상관없이열처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 주제어 : 석면, 산처리, 열처리, 편광현미경, 주사전자현미경 1. 서론 석면은섬유상형태를가지고있는 규산염광물류 로서, 석면의종류는다양하지만일반적으로널리사용된사문석계열의백석면 (Chrysotile) 과각섬석계열의갈석면 (Amosite), 청석면 (Crocidolite), 악티노라이트석면 (Actinolite asbestos), 안소필라이트석면 (Anthophylite asbestos), 트레모라이트석면 (Tromolite asbestos) 등 2계열 6종으로구분된다. 1) 석면은불에잘타지않고부식과마찰에강하며, 방음 단열효과가뛰어난물성을가지고있어서전기절연재, 방직재, 건축자 Corresponding author jykoo@uos.ac.kr Tel: Fax:

2 372 J. Korean Soc. Environ. Eng. 이진효 이수현 강미혜 배일상 김익수 한규문 어수미 정권 구자용 재등다양한제품으로전세계에서광범위하게사용되어왔다. 2) 국내에서도석면은 1960년대경제개발과함께산업사회에서광범위하고대량으로사용되기시작하였으며 3), 건설관련사업이활발하게이루어졌던 70년대부터는공공건물, 학교, 다중이용시설등의건축물에도석면이널리사용되었다. 4) 하지만국제암연구소 (IARC, International Agency for Research on Cancer) 에서 1급발암물질로 (Group 1) 규정하고있는석면이공기중으로방출되었을경우, 석면입자는주로호흡기경로를통해체내로들어와폐포의대식세포 (Macrophage, ph 4~4.5) 에섭취되어점액섬모에의해몸밖으로배출되기도하지만, 반대로폐조직깊숙이이동하거나, 일부는림프계조직, 위 (Gut, ph 1.2) 등으로넘어가는등 5) 복잡한메커니즘에따른오랜잠복기를거쳐폐암 (Lung Cancer), 석면폐증 (Asbestosis) 및중피종 (Mesothelioma) 등의악성질병을발생시키는것으로보고되고있다. 6,7) 또한석면은앞서언급했듯이다양한건축물곳곳에서사용되었기때문에노후화, 주거환경정비등에따른재개발 재건축사업장, 각종화재및재난현장에서건축물의파괴시필연적으로석면이함유된비산먼지가발생되는등석면에의한건강피해는사회적인문제가되고있다. 8) 특히화재및재난현장에서석면은열에의해변성되는데, 그결과정성분석이어렵고, 따라서현장주변에서생활하는시민들과현장에출동한소방대원들이석면을포함한독성물질에직 간접적으로노출됨으로써사고이후후유증을호소하고있다는연구결과도있다. 9) 이처럼석면은생체내유입될경우, 물리화학적특성과생체내구성성분이달라질수있으며, 또한화재등으로인해석면이변성되었을경우, 정성분석이어렵고따라서신뢰할수있는즉각적인해결방안을기대할수없다. 따라서본연구에서는석면의특성변화에따른분석오류및이를통해발생할수있는석면의위험성을줄이고자주로건축자재에많이사용된백석면과갈석면을대상으로산및열처리과정에따른두석면의특성변화를살펴봄으로써, 다양한환경조건에서도신속하고정확하게석면을분석하여향후서울시석면관리를위한기초자료를제공하고자하였다. 2. 연구방법 2.1. 시료준비 본연구는석면분석용표준물질 (six common samples, HSL 037) 의백석면, 갈석면을이용하여산및열처리에따른특성변화를관찰하였다. 산처리의경우, 염산 (35~37% HCl) 을증류수 50 ml에첨가하여 ph 4.5와 ph 1.2 산성용액을각각제조하였고, 각용액에백석면, 갈석면표준시료를 3 mg 씩넣고, 1주후, 4주후, 8주후에각시험물질의광학적특성과구성성분변화를관찰하였다. 그리고열처리는백석면의경우 500 이하에서는큰변화가없기때문에온도 Fig. 1. Asbestos reference standards. Table 1. Details of acid treatment condition ph Type Time (week) 4.5 Chrysotile Amosite Chrysotile Amosite Table 2. Details of heat treatment condition Temp( ) Type Time (min) Amosite Chrysotile 1, , 조건을 800~1,100 의범위에서, 갈석면의경우백석면보 다낮은온도조건에서도어느정도반응이일어나기때문에 400~700 의범위에서열처리를하였다. 열처리시간은각 온도에서 10, 30, 60분간열처리를하였다 분석방법본연구에서는 폐기물공정시험기준( 방법 ), ES 석면-편광현미경법 10) 에따라각 ph 조건에서산처리된그리고각온도와시간에서회화된시료에대해편광현미경 (polarized light microscope, PLM) 을이용하여굴절률, 신장부호, 소광현상등의광학적변화를살펴보았으며, 특히산처리된시료의경우, 입체현미경 (stereoscopic microscope, SM) 으로백석면, 갈석면의형태적변화를육안상으로관찰하였다. 동시에주사전자현미경 (scanning electron microscope, SEM) 을이용하여 PLM에서분석된백석면, 갈석면의형태및화학적조성을분석하였다. 본연구에서사용된편광현미경 (DM2500P, Leica, Germany) 은 100~400배의배율을갖고있으며, 대물렌즈, 접안렌즈, 십자선접안렌즈, 분산염색대물렌즈, 보정판, 재물대, 상 하부편광판등으로구성되어있으며, 입체현미경 (S6D, Leica, Germany) 은 6.3~40배의배율을갖고있다. 또한주사전자현미경 (SS-500, Shimadzu, Japan) 으로시료의미세구조적특징을관찰하기위해서각 Journal of KSEE Vol.37, No.6 June, 2015

산처리하지않은백석면초기굴절률은수평방향에서 1.550, 수직방향에서 1.548로나타났다. 그리고산처리된백석면의굴절률은수평방향 1.550~1.555, 수직방향 1.547~1.552로나타나는등대체로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은백석면과유사하게나타났다. 하 지만 ph 1.

3 J. Korean Soc. Environ. Eng. 373 Fig. 2. Stereoscopic Microscope, Polarized light microscope, Scanning light. 각의시료를탄소테이프가부착된지지대 (stub) 위에올려놓고, 약 8~12 nm 정도의두께로백금도금 (platinum coating) 한다음주사전자현미경으로 15 kv에서관찰하였다. 3. 결과및고찰 3.1. 산처리과정에따른백석면및갈석면특성 백석면광학적특성산처리과정에따른백석면의굴절률변화를 Fig. 3과 4 에나타내었다. 산처리하지않은백석면초기굴절률은수평방향에서 1.550, 수직방향에서 1.548로나타났다. 그리고산처리된백석면의굴절률은수평방향 1.550~1.555, 수직방향 1.547~1.552로나타나는등대체로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은백석면과유사하게나타났다. 하 지만 ph 1.2 산성용액에서 8주경과후의백석면을편광현미경으로관찰했을때, 분산염색색깔이수평방향, 수직방향모두노란색으로나타나는등백석면의굴절률을도출할수없었다. 일반적으로산처리등인위적인영향을받지않은백석면고유의신장부호와소광현상은각각 (+), 완전및평행소광을한다. 우선산처리과정에따른백석면의신장부호변화를살펴보면, ph 4.5 산성용액에서는모든시료에서신장부호가 (+) 로나타났지만 (Fig. 5), 반면에 ph 1.2 산성용액에서 8주간산처리한경우에는불완전한신장부호 ( 파란색, 노란색등고유색깔이뚜렷하게나타나지않음 ) 등백석면고유의신장부호를뚜렷하게관찰할수없었다 (Fig. 6). 하지만 Fig. 7에서보듯이소광현상변화를살펴보면, ph 1.2 산성용액에서 8주간의시간을보내도각실험단계에서소광특성은변하지않았다. Fig. 3. Refractive index (n ) of acid-treated chrysotile. Fig. 4. Refractive index (n ) of acid-treated chrysotile. Fig. 5. Chrysotile that is not treated with acid ( 100). Fig. 6. Acid-treated chrysotile to ph 1.2 for 8 weeks ( 100). Fig. 7. Acid-treated chrysotile to ph 1.2 for 8 weeks ( 100). 대한환경공학회지제 37 권제 6 호 2015 년 6 월

374 J. Korean Soc. Environ. Eng. 이진효 이수현 강미혜 배일상 김익수 한규문 어수미 정권 구자용 3.1.2. 백석면형태및화학적조성일반적으로백석면의형태는굴곡이많고구불구불하며, 섬유다발의끝이분산되어있는굴곡진형태를보이고있다. 본연구에서입체현미경으로산처리에따른백석면의형태적변화를살펴보면, 산처리하지않은백석면의형태와거의동일하게관찰되었다.

일반적으로석면은천연의결정형섬유상수화규산마그네슘광물 (fibrous hydrated magnesium silicate mineral) 로서, 이중사문석계열의백석면의화학식은 Mg 3Si 2O 5(OH) 4 이다. 우선백석면의형태를살펴보면, Fig. 10과같이산처리하지않은백석면의형태는가늘고부드러운솜모양을띠고있었지만, 앞서언급한것처럼 ph 1.

산처리했을때, 화학성분의변화는일어나지않았지만, 원소의중량비 (%) 변화를살펴보면규소의경우, ph 1.2 산성 용액에서 8주경과후, 16.41% 로중량비 (%) 가크게감소하였다. 하지만이를제외하고는대체로산처리과정에따라중량비 (%) 가크게변하진않았다 (25.40~30.39%). 이와달리산소와마그네슘의경우, 산소의중량비 (%) 는다소줄어들었으며 (ph 4.

이처럼산처리과정에서백석면의화학적조성의비율이변하고, 특히 ph 1.2 산성용액에서 8주간산처리한경우에는더욱더강하게산과의반응으로백석면주위에미지의입자들이생성되었기때문에그결과굴절률, 분산염색색깔, 신장부호등백석면고유의광학적특성이변한것으로판단된다. 3.1.3. 갈석면광학적특성산처리과정에따른갈석면의굴절률변화를 Fig. 14와 15 에나타내었다.

4 374 J. Korean Soc. Environ. Eng. 이진효 이수현 강미혜 배일상 김익수 한규문 어수미 정권 구자용 백석면형태및화학적조성일반적으로백석면의형태는굴곡이많고구불구불하며, 섬유다발의끝이분산되어있는굴곡진형태를보이고있다. 본연구에서입체현미경으로산처리에따른백석면의형태적변화를살펴보면, 산처리하지않은백석면의형태와거의동일하게관찰되었다. 하지만 Fig. 9에서보듯이 ph 1.2 산성용액에서 8주경과후의백석면의형태를살펴보면, 섬유다발의끝이서로엉키면서마치입자처럼형성되어백석면주위에생기는것을볼수있었다. 산처리과정에따른백석면의형태및화학적조성을주사전자현미경을통해서살펴보았다. 일반적으로석면은천연의결정형섬유상수화규산마그네슘광물 (fibrous hydrated magnesium silicate mineral) 로서, 이중사문석계열의백석면의화학식은 Mg 3Si 2O 5(OH) 4 이다. 우선백석면의형태를살펴보면, Fig. 10과같이산처리하지않은백석면의형태는가늘고부드러운솜모양을띠고있었지만, 앞서언급한것처럼 ph 1.2 산성용액에서 8주경과후의백석면의형태는백석면주위에미지의입자들이생성되는것을관찰할수있었다 (Fig. 11). 산처리과정에따른화학적조성변화를 Fig. 12와 13에나타내었다. 우선산처리하지않았을때, 백석면의중량비 (%) 는산소 60.70%, 마그네슘 9.32%, 규소 29.98% 로나타났다. 산처리했을때, 화학성분의변화는일어나지않았지만, 원소의중량비 (%) 변화를살펴보면규소의경우, ph 1.2 산성 용액에서 8주경과후, 16.41% 로중량비 (%) 가크게감소하였다. 하지만이를제외하고는대체로산처리과정에따라중량비 (%) 가크게변하진않았다 (25.40~30.39%). 이와달리산소와마그네슘의경우, 산소의중량비 (%) 는다소줄어들었으며 (ph 4.5, 4주경과, 최소 38.31%), 동시에이와비례하여마그네슘중량비 (%) 는크게증가하였다 (ph 1.2, 8주경과, 최대 35.30%). 이러한결과는백석면이각섬석계열의석면에비하여 ph 변화에따라마그네슘변화율이심하다는결과 11) 와어느정도일치한다. 하지만산처리후시간경과별구성성분의변화는작게나타났다. 이처럼산처리과정에서백석면의화학적조성의비율이변하고, 특히 ph 1.2 산성용액에서 8주간산처리한경우에는더욱더강하게산과의반응으로백석면주위에미지의입자들이생성되었기때문에그결과굴절률, 분산염색색깔, 신장부호등백석면고유의광학적특성이변한것으로판단된다 갈석면광학적특성산처리과정에따른갈석면의굴절률변화를 Fig. 14와 15 에나타내었다. 산처리하지않은갈석면초기굴절률은수평방향에서 1.691, 수직방향에서 1.674로나타났다. 한편산처리된갈석면의굴절률은수평방향 1.698~1.700, 수직방향 1.681~1.682로나타나는등대체로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 백석면과마찬가지로산처리등인위적인영향을받지않 Fig. 8. Chrysotile that is not treated with acid ( 25). Fig. 9. Acid-treated chrysotile to ph 1.2 for 8 weeks ( 25). Fig. 10. Chrysotile that is not treated with acid ( 500). Fig. 11. Acid-treated chrysotile to ph 1.2 for 8 weeks ( 2,000). Fig. 12. Acid-treated chrysotile for 7 days. Fig. 13. Acid-treated chrysotile for 8 weeks. Journal of KSEE Vol.37, No.6 June, 2015

$Refractive index (n ) of acid-treated amosite. Fig. 15.$ $Refractive index (n ) of acid-treated amosite. Fig. 16.$ 2 for 8 weeks ( 100). Fig. 18. Acid-treated amosite to ph 1.2 for 8 weeks ( 100). 은갈석면고유의신장부호와소광현상은각각 (+), 완전및평행소광을한다.

2 for 8 weeks ( 100). Fig. 18. Acid-treated amosite to ph 1.2 for 8 weeks ( 100). 은갈석면고유의신장부호와소광현상은각각 (+), 완전및평행소광을한다.

2 산성용액에서 8주간의시간을보내도각실험단계에서신장부호는 (+) 로일정하게나타났으며, 소광특성또한변하지않았다 (Fig. 18). 3.1.4.

본연구에서입체현미경으로산처리에따른갈석면의형태적변화를살펴보면, 산처리하지않은갈석면의형태와동일하게관찰되었다.

21에서보듯이날카롭고가는바늘모양의뾰족한형태를띠고있으며, 또한산처리과정을거친후에도모양이크게변화되지않았음을확인할수있었다 (Fig. 22). Fig. 19.

5 J. Korean Soc. Environ. Eng. 375 Fig. 14. Refractive index (n ) of acid-treated amosite. Fig. 15. Refractive index (n ) of acid-treated amosite. Fig. 16. Amosite that is not treated with acid ( 100). Fig. 17. Acid-treated amosite to ph 1.2 for 8 weeks ( 100). Fig. 18. Acid-treated amosite to ph 1.2 for 8 weeks ( 100). 은갈석면고유의신장부호와소광현상은각각 (+), 완전및평행소광을한다. 산처리과정에따른갈석면의신장부호및소광현상변화를살펴보면, Fig. 16과 17에서보듯이 ph 1.2 산성용액에서 8주간의시간을보내도각실험단계에서신장부호는 (+) 로일정하게나타났으며, 소광특성또한변하지않았다 (Fig. 18) 갈석면형태및화학적조성일반적으로갈석면의형태는백석면과달리바늘과같이 날카롭고곧은직선형이며굴곡이거의없는특징을보이고있다. 본연구에서입체현미경으로산처리에따른갈석면의형태적변화를살펴보면, 산처리하지않은갈석면의형태와동일하게관찰되었다. 각섬석계열의석면인갈석면의화학식은 (Fe 2+,Mg) 5Si 8O 22 (OH) 2 이다. 본연구에서갈석면의형태는 Fig. 21에서보듯이날카롭고가는바늘모양의뾰족한형태를띠고있으며, 또한산처리과정을거친후에도모양이크게변화되지않았음을확인할수있었다 (Fig. 22). Fig. 19. Amosite that is not treated with acid ( 25). Fig. 20. Acid-treated amosite to ph 1.2 for 8 weeks ( 25). Fig. 21. Amosite that is not treated with acid ( 500). Fig. 22. Acid-treated amosite to ph 1.2 for 8 weeks ( 500). 대한환경공학회지제 37 권제 6 호 2015 년 6 월

376 J. Korean Soc. Environ. Eng. 이진효 이수현 강미혜 배일상 김익수 한규문 어수미 정권 구자용 Fig. 23. Acid-treated chrysotile for 7 days. 산처리과정에따른화학적조성변화를 Fig. 23과 24에나타내었다. 우선산처리하지않았을때, 갈석면의중량비 (%) 는산소 31.95%, 규소 28.

반면에규소와마그네슘은대체로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 이와같이갈석면은산처리과정에따른광학적특성과형태등이산처리하지않을때와크게차이가보이지않는등전반적으로백석면보다산에좀더안정한것으로판단된다. 3.2. 열처리과정에따른백석면및갈석면특성 3.2.1. 백석면광학적특성각온도와열처리시간에따른백석면의굴절률변화를 Fig. 24.

6 376 J. Korean Soc. Environ. Eng. 이진효 이수현 강미혜 배일상 김익수 한규문 어수미 정권 구자용 Fig. 23. Acid-treated chrysotile for 7 days. 산처리과정에따른화학적조성변화를 Fig. 23과 24에나타내었다. 우선산처리하지않았을때, 갈석면의중량비 (%) 는산소 31.95%, 규소 28.01%, 철 35.00%, 마그네슘 5.04% 로나타났다. 산처리했을때, 화학성분의변화는일어나지않았지만, 원소의중량비 (%) 는철의경우, 산처리과정에따라다소증가하는경향을보였으며 (ph 1.2, 8주경과, 최대 58.32%), 이와반대로산소는감소하는경향을보였다 (ph 1.2, 8주경과, 최소 16.60%). 반면에규소와마그네슘은대체로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 이와같이갈석면은산처리과정에따른광학적특성과형태등이산처리하지않을때와크게차이가보이지않는등전반적으로백석면보다산에좀더안정한것으로판단된다 열처리과정에따른백석면및갈석면특성 백석면광학적특성각온도와열처리시간에따른백석면의굴절률변화를 Fig. 24. Acid-treated chrysotile for 8 weeks. Fig. 25와 26에나타내었다. 가열하지않은백석면초기굴절률은수평방향에서 1.550, 수직방향에서 1.548로나타났다. 하지만 Fig. 25와 26에서보듯이, 가열된백석면의굴절률은수평방향, 수직방향모두증가하는경향을보였다. 즉, 온도가높아질수록수평방향, 수직방향의굴절률이모두증가하였으며, 특히 1,000 와 1,100 에서 10분간열처리했을때굴절률이수평방향은각각 0.018, 0.025, 수직방향은각각 0.018, 0.029로급격히증가하는것을볼수있었다. 하지만 10분이후에는온도에상관없이굴절률변화가거의없었다. 따라서열처리과정에따른백석면의굴절률변화는 1,000 이상의고온에서 ( 최소 900 가넘는고온에서 ) 가열후 10분이전에결정된다고판단된다. 앞서언급했듯이일반적으로열처리등인위적인영향을받지않은백석면고유의신장부호와소광현상은각각 (+), 완전및평행소광을한다. 우선열처리과정에따른백석면의신장부호변화를살펴보면, 1,000 에서 60분간가열했을때도신장부호는 (+) 로나타났지만 (Fig. 27) 백석면을 1,100 Fig. 25. Refractive index (n ) of heated chrysotile. Fig. 26. Refractive index (n ) of heated chrysotile. Fig. 27. Chrysotile that is not heat-treated ( 100). Fig. 28. Chrysotile heated to 1,100 for 10 minutes ( 100). Fig. 29. Chrysotile heated to 1,100 for 60 minutes ( 100). Journal of KSEE Vol.37, No.6 June, 2015

J. Korean Soc. Environ. Eng. 377 에서 10분간가열했을때수직방향의굴절률은 1.577로, 수평방향의굴절률은 1.575로나타나는등신장부호가 (+) 에서 (-) 로바뀌었다 (Fig. 28). 하지만 Fig. 29에서보듯이백석면의소광현상변화를살펴보면, 1,100 에서 60분간가열했을때까지각실험단계에서소광특성은변하지않았다. 3.2.2. 백석면형태및화학적조성열처리과정에따른백석면의형태및화학적조성을주사전자현미경을통해서살펴보았다.

가열했을때, 화학성분의변화는일어나지않았으며, 원소의중량비 (%) 변화를살펴보면규소의경우, 온도별열처리과정에따라중량비 (%) 는크게변하지않았다 (22.16~ 34.17%). 이와달리산소와마그네슘의경우, 800, 900 에서산소의중량비 (%) 가줄어들었으며 (1시간가열시, 50.40 %, 47.

7 J. Korean Soc. Environ. Eng. 377 에서 10분간가열했을때수직방향의굴절률은 1.577로, 수평방향의굴절률은 1.575로나타나는등신장부호가 (+) 에서 (-) 로바뀌었다 (Fig. 28). 하지만 Fig. 29에서보듯이백석면의소광현상변화를살펴보면, 1,100 에서 60분간가열했을때까지각실험단계에서소광특성은변하지않았다 백석면형태및화학적조성열처리과정에따른백석면의형태및화학적조성을주사전자현미경을통해서살펴보았다. 가열하지않은백석면의모양은 Fig. 30에서보듯이가늘고부드러운솜모양을띠고있으며, 또한열처리과정을거친후에도모양이크게변화되지않았음을확인할수있었다 (Fig. 31). 열처리과정에따른화학적조성변화를 Fig. 32와 33에나타내었다. 우선가열하지않았을때, 백석면의중량비 (%) 는산소 60.70%, 마그네슘 9.32%, 규소 29.98% 로나타났다. 가열했을때, 화학성분의변화는일어나지않았으며, 원소의중량비 (%) 변화를살펴보면규소의경우, 온도별열처리과정에따라중량비 (%) 는크게변하지않았다 (22.16~ 34.17%). 이와달리산소와마그네슘의경우, 800, 900 에서산소의중량비 (%) 가줄어들었으며 (1시간가열시, %, 47.51%), 동시에이와비례하여마그네슘중량비 (%) 는크게증가하였다 (1시간가열시, 27.44%, 28.98%). 하지만 1,000, 1,100 의고온으로올라가게되면다시처음의화학적조성과유사하게변화되는등 (1시간가열시, 10.22%, 10.89%) 다른원소에비해열처리과정에따라마그네슘변화율이심하였다. 반면열처리시간에따른구성성분변화는작게나타났다 갈석면광학적특성각온도와열처리시간에따른갈석면의굴절률변화를 Fig. 34와 35에나타내었다. 가열하지않은갈석면초기굴절률은수평방향에서 1.691, 수직방향에서 1.674로나타났다. 하지만가열된갈석면의굴절률은백석면과마찬가지로수평방향, 수직방향모두증가하는경향을보였다. 즉, 온도가높아질수록수평방향, 수직방향의굴절률이모두증가하였으며, 특히, 700 에서 10분간열처리했을때굴절률이수평방향은 0.014, 수직방향은 0.019로급격히증가하는것을볼수있었다. 또한 60분간열처리했을경우에도, 굴절률은계속해서수평방향 0.016, 수직방향 0.027까지증가하는등백석면과달리 10분이후에도굴절률이어느정도증가하는것으로나타났다. 백석면과마찬가지로열처리등인위적인영향을받지않은갈석면고유의신장부호와소광현상은각각 (+), 완전및평행소광을한다. 열처리과정에따른갈석면의신장부호및소광현상변화를살펴보면, Fig. 36과 37에서보듯이 700 에서 60분간가열했을때까지각실험단계에서신장부호는 (+) 로일정하게나타났으며, 소광특성또한변하지않았다 (Fig. 38). Fig. 30. Chrysotile that is not heat-treated ( 500). Fig. 31. Chrysotile heated to 1,100 for 60 minutes ( 500). Fig. 32. Chrysotile heated by temperature for 10 minutes. Fig. 33. Chrysotile heated by temperature for 60 minutes. Fig. 34. Refractive index (n ) of heated amosite. Fig. 35. Refractive index (n ) of heated amosite. 대한환경공학회지제 37 권제 6 호 2015 년 6 월

378 J. Korean Soc. Environ. Eng. 이진효 이수현 강미혜 배일상 김익수 한규문 어수미 정권 구자용 Fig. 36. Amosite that is not heat-treated ( 100). Fig. 37.

갈석면형태및화학적조성열처리과정에따른갈석면의형태및화학적조성을주사전자현미경을통해서살펴보았다. 가열하지않은갈석면의모양은 Fig. 39에서보듯이날카롭고가는바늘모양의뾰족한형태를띠고있으며, 또한열처리과정을거친후에도모양이크게변화되지않았음을관찰할수있었다 (Fig. 40).

열처리했을때, 화학성분의변화는일어나지않았지만, 원소의중량비 (%) 는산소의경우, 10분간가열시, 온도가증가할수록다소증가하다가 (32.61~34.36%), 700 에서는크게감소하였으며 (22.

반면에규소와마그네슘은전반적으로온도및가열시간과상관없이열처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 4.

다음과같은결론을도출하였다. 1) 산처리된백석면의굴절률, 신장부호및소광특성은대체로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은백석면과유사하게나타났다. 하지만 ph 1.

8 378 J. Korean Soc. Environ. Eng. 이진효 이수현 강미혜 배일상 김익수 한규문 어수미 정권 구자용 Fig. 36. Amosite that is not heat-treated ( 100). Fig. 37. Amosite heated to 700 for 60 minutes ( 100). Fig. 38. Amosite heated to 700 for 60 minutes ( 100) 갈석면형태및화학적조성열처리과정에따른갈석면의형태및화학적조성을주사전자현미경을통해서살펴보았다. 가열하지않은갈석면의모양은 Fig. 39에서보듯이날카롭고가는바늘모양의뾰족한형태를띠고있으며, 또한열처리과정을거친후에도모양이크게변화되지않았음을관찰할수있었다 (Fig. 40). 열처리과정에따른화학적조성변화를 Fig. 41과 42에나타내었다. 우선열처리하지않았을때, 갈석면의중량비 (%) 는산소 31.95%, 규소 28.01%, 철 35.00%, 마그네슘 5.04% 로나타났다. 열처리했을때, 화학성분의변화는일어나지않았지만, 원소의중량비 (%) 는산소의경우, 10분간가열시, 온도가증가할수록다소증가하다가 (32.61~34.36%), 700 에서는크게감소하였으며 (22.80%), 1시간가열시에는온도변화에따른일정한경향을찾아볼수없었다 (26.73~35.26%). 하지만철은온도및가열시간과상관없이열처리했을때, 대체로증가하는경향을보였다 (700, 10분가열시, 최대 44.63%). 반면에규소와마그네슘은전반적으로온도및가열시간과상관없이열처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 4. 결론 본연구에서는생체내유입, 건축물화재등다양한환경조건에서석면이변성되었을경우, 정성분석이어렵고, 따라서신뢰할수있는즉각적인해결방안을기대할수없기때문에이러한문제를해결하고자주로건축자재에많이사용된백석면과갈석면을대상으로산및열처리에따른두석면의특성변화를살펴보았으며, 다음과같은결론을도출하였다. 1) 산처리된백석면의굴절률, 신장부호및소광특성은대체로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은백석면과유사하게나타났다. 하지만 ph 1.2 산성용액에서 8주간산처리한경우에는섬유다발의끝이서로엉키면서마치입자처럼형성되어백석면주위에생기는등백석면의형태가변하였으며, 불완전한신장부호등백석면고유의신장부호를뚜렷하게관찰할수없었다. 2) 산처리된백석면의화학성분변화는일어나지않았다. 원소의중량비 (%) 는규소의경우, 크게변하진않았지만, 산소와마그네슘의경우, 산소의중량비 (%) 가다소줄어들 Fig. 39. Amosite that is not heat-treated ( 500). Fig. 40. Amosite heated to 700 for 60 minutes ( 500). Fig. 41. Amosite heated by temperature for 10 minutes. Fig. 42. Amosite heated by temperature for 60 minutes. Journal of KSEE Vol.37, No.6 June, 2015

9 J. Korean Soc. Environ. Eng. 379 었으며, 동시에이와비례하여마그네슘중량비 (%) 는크게증가하였다. 하지만산처리후시간경과별구성성분의변화는작게나타났다. 3) 산처리된갈석면의굴절률, 소광특성은백석면과마찬가지로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 또한신장부호는백석면과달리 ph 1.2 산성용액에서 8주간의시간을보내도각실험단계에서 (+) 로일정하게나타났으며, 형태또한산처리하지않은갈석면의형태와거의동일하게관찰되었다. 4) 산처리된갈석면의화학성분변화는백석면과마찬가지로일어나지않았다. 원소의중량비 (%) 는철의경우, 산처리과정에따라다소증가하는경향을보였으며, 산소는이와반대로감소하는경향을보였다. 반면에규소와마그네슘은대체로 ph 및경과시간과상관없이산처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 5) 열처리된백석면의굴절률은온도가높아질수록수평방향, 수직방향의굴절률이모두증가하였으며특히, 1,000 와 1,100 에서 10분간열처리했을때굴절률이수평방향, 수직방향모두급격히증가하는것을볼수있었다. 신장부호는 1,000 에서 60분간가열했을때까지 (+) 로나타났지만 1,100 에서 10분간가열했을때 (+) 에서 (-) 로바뀌었다. 반면형태및소광특성은각실험단계에서변하지않았다. 6) 열처리된백석면의화학성분변화는일어나지않았다. 원소의중량비 (%) 는규소의경우, 크게변하진않았지만, 산소와마그네슘의경우, 800, 900 에서산소의중량비 (%) 가줄어들었으며, 동시에이와비례하여마그네슘중량비 (%) 는크게증가하였다. 하지만 1,000, 1,100 의고온으로올라가게되면다시처음의화학적조성과유사하게변화되었다. 반면열처리시간에따른구성성분변화는작게나타났다. 7) 열처리된갈석면의굴절률은백석면과마찬가지로수평방향, 수직방향모두증가하는경향을보였으며, 특히 700 에서 10분간열처리했을때굴절률이수평방향, 수직방향모두급격히증가하는것을볼수있었다. 하지만백석면과달리 10분이후에도굴절률이어느정도증가하는것으로나타났다. 신장부호는 700 에서 60분간가열했을때까지 (+) 로일정하게나타났으며, 형태및소광특성또한변하지않았다. 8) 열처리된갈석면의화학성분변화는백석면과마찬가지로일어나지않았다. 원소의중량비 (%) 는산소의경우, 10분간가열시, 온도가증가할수록다소증가하다가, 700 에서는크게감소하였으며, 1시간가열시에는온도변화에따른일정한경향을찾아볼수없었다. 하지만철은대체로증가하는경향을보였다. 반면에규소와마그네슘은전반적으로온도및가열시간과상관없이열처리하지않은갈석면과유사하게나타났다. 최근학교및학원건물, 어린이집, 공원이나하천의조경석등석면과관련된사건들이언론매체를통해보도되면서일상생활중석면노출로인한석면의심각성이강조되고, 건강피해에대한우려가높아지고있다. 무엇보다아직까지석면함유자재를사용한건축물이상당수남아있기때문에이에따른석면에의한건강피해는사회적인문제가될 것이다. 특히이러한석면이생체내유입될경우, 물리화학적특성과구성성분이달라질수있으며, 또한각종화재및재난현장에서건축물의파괴시, 열에의해석면의고유성질이변하기때문에, 정확한석면분석이이루어지지않아신뢰할수있는즉각적인해결방안을기대하기어렵다. 결국석면을포함한독성물질이현장주변에서생활하는시민들과현장에출동한소방대원들에게직 간접적으로노출될위험성이더욱높아지게될것이다. 따라서본연구처럼산및열처리과정에따른석면의특성변화에관한연구등을활용함으로써다양한환경조건에서도신속하고정확하게석면을분석함으로써궁극적으로석면으로인한시민건강피해예방및불안감을해소시킬수있을것이다. References 1. Korea Occupational Safety and Health Agency, How to manage asbestos-containing building, (2012). 2. Kim, H. W., Asbestos Content in Friable Sprayed-on Surface Material and Airborne Fiber Concentrations in Commercial Buildings, Korean Ind. Hyg. Assoc. J., 5(2), 137~146(1995). 3. Oh, S. M., Shin, Y. C., Park, D. Y., Park, D. U. and Chung, K. C., A Study on Worker Exposure Level and Variation to Asbestos in Some Asbestos Industries, Korean Ind. Hyg. Assoc. J., 3(1), 100~109(1993). 4. Kim, G. Y., Kim, S. Y., Hwang, J. H. and Lee, E. Y., Airborne Fiber Concentrations in Asbestos Removal Work by Building Materials Types, In Proceeding of the 46th Meeting of KOSAE, KOSAE, Seoul, p. 542(2008). 5. Oze, C. and Solt, K., Biodurability of chrysotile and tremolite asbestos in simulated lung and gastric fluids, Am. Mineral., 95, 825~831(2010). 6. Artvinii, M. and Bais, Y. I., Malignant mesotheliomas in a small village in the Anatolian region of Turkey, An Epidemiol. Study JNCI, 63, 17~22(1979). 7. Christopher, B. M., Val, V. and Brooke, T. M., Diseases caused by asbestos: mechanisms of injury and disease development, Int. Immunopharmacol., 2, 191~200(2002). 8. Lee, J. H., Lee, S. H., Kim, J. Y., Kim, J. H., Chung, S. N., Kim, J. A., Oh, S. R., Kim, I. S., Shin, J. H., Eo, S. M., Jung, K. and Lee, J. S., A Study on the Efficient Measurement of Airborne Asbestos Concentrations at Demolition Sites of Asbestos Containing Buildings, etc. in Seoul, J. Korean Soc. Occup. Environ. Hyg., 24(2), 113~121(2014). 9. Robert, P. N., Malcolm, R., Gordon, L. N., Charles, W. A., Jeffrey, P. O., Stanislav, G. D., Bertram, P. and Richard, W., Risk Assessment for Asbestos-Related Cancer from the 9/11 Attack on the World Trade Center, J. Occup. Environ. Med., 47, 817~825(2005). 10. Ministry of Environment, Official Waste Test Method, (2011). 11. Chung, Y. H. and Han J. H., Assessment of Acid Solubility Test on Korean Asbestos by Transmission Electron Microscope Equipped with Energy Dispersive X-ray Spectrometer, J. Korean Soc. Occup. Environ. Hyg., 24(2), 146~151(2014). 대한환경공학회지제 37 권제 6 호 2015 년 6 월

<303828B1E2BCFAC0DAB7E1292E687770>

<303828B1E2BCFAC0DAB7E1292E687770> J. Korean Soc. Environ. Eng., 38(9), 528~533, 2016 Technical Information http://dx.doi.org/10.4491/ksee.2016.38.9.528 ISSN 1225-5025, e-issn 2383-7810 QGIS를활용한서울시소유석면건축물분포지도제작에관한연구 A Study on the Distribution