ICP/MS를 이용한 액 요 속

분석방법 확립을 한 연구(I)

환경측정기 부 무기물질분석연구과, 측정기 연구과*

이정섭, 김 희, 박재성, 이정희*, 임태효*, 강학구, 홍은진,

조재석, 정기택, 차 석, 정 용

Establishment of analytical method for blood

and urine using ICP/MS(I)

Jung-Sub Lee, Young-Hee Kim, Jae-Sung Park, Jung-Hi Lee,

Tae-Hyo Im, Hak-Gu Kang, Eun-Jin Hong, Jae-Seok Jo,

Gi-Taeg Jeong, Jun-Seok Cha, Kwang-Yong Jung

Inorganics Analysis Research Division

Environmental Measurement Standards Department

National Institute of Environmental Research

2008

국 립 환 경 과 학 원

- i -

요약문

1. 제목

ICP/MS를 이용한 액 뇨 속 분석방법 확립을 한 연구(Ⅰ)

2. 목

액 뇨 속 분석방법으로서 ICP/MS를 이용한 분석방법을 확립

하고 재 ⌜국민 속 농도 조사연구⌟사업에서 사용되고 있는 흑연

로 원자흡 도법(GFAAS)과 비교․검토하여 향후 국민 속 생체노출 조

사 사업에 활용 가능한 시험방법과 기 자료를 제시하고자 수행하 다.

3. 연구내용 방법

가. 련자료 문헌조사

납, 카드뮴, 망간, 셀 늄 등 조사 상항목의 특성, 인체 유입․배출 경로

인체 해성을 조사하고 미국, 유럽 국내 속 생체노출 정도와 그 분

석방법을 조사하 다.

나. 액 뇨 미량 속 분석을 한 ICP/MS 분석방법의 연구

흑연로 원자흡 도법(GFAAS) 분석방법의 검출한계, 처리속도 등의 문제

을 개선하기 하여 희석법-ICP/MS을 이용해 시료의 처리 방법 기기

조건, 정확도, 재 성, 검출한계, 정량한계 등을 확인하 다. ICP/MS 분석방법

으로 실제 생체시료에 한 용성을 검토하 으며, ICP/MS 분석방법과

GFAAS 분석방법과의 측정값 편차 정도를 악하기 하여 동일 시료에 한

- ii -

비교 분석을 수행하 다.

3. 연구결과

액 뇨 미량 속 분석에 한 국내․외 분석방법과 일반인의 농도

범 를 조사하고, 시료의 처리 방법 분석 조건을 확립하 다. 한 기존

에 많이 사용하는 분석방법인 원자흡 도법(GFAAS)과 희석법-ICP/MS 분

석방법 간의 측정값 편차 정도를 확인하기 하여 동일 시료에 한 비교분석

을 수행한 결과, 다음과 같은 결과를 얻었다.

가. ICP/MS를 이용한 액 뇨 미량 속 분석방법 마이크로웨이

-ICP/MS 분석방법은 처리 과정의 긴 시간소요 등의 문제 으로 인해

미국, 유럽 등에서 인체노출평가사업의 미량 속 분석방법으로 희석법

-ICP/MS 분석방법을 채택하고 있다.

나. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 납 카드뮴의 방법검출한계는 1.14 ㎍

/L, 0.09 ㎍/L로 조사되어, GFAAS 분석방법의 방법검출한계 3 ug/L, 0.3

㎍/L 보다 약 3배정도 낮은 검출한계를 보 다. 그 외 망간, 니 , 셀

늄, 코발트의 방법검출한계는 1.53 ㎍/L, 0.55 ㎍/L, 5.42 ㎍/L, 0.10 ㎍/L

로 조사되었다.

다. 액 표 물질에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 납 카드뮴, 망간,

셀 늄의 정확도는 103.7, 105.9, 100.5, 100.3%로 조사되었으나, 니 과 코

발트의 정확도는 80.7%, 123.7%로 다소 낮게 나타났다. 동일 시료를 4회

반복하여 구한 니 의 정 도 13.6%를 제외하면 5% 이내의 재 성을 나

타내었다.

- iii -

라. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 납 카드뮴, 코발트, 망간, 니 , 셀 늄

의 방법검출한계는 0.13 ㎍/L, 0.17 ㎍/L, 0.07 ㎍/L, 0.28 ㎍/L, 0.62 ㎍

/L, 3.79 ㎍/L로 조사되었다.

마. 뇨 표 물질에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 납 카드뮴, 망간, 셀

늄, 니 의 정확도는 98.6, 106.8, 105.0, 96.29, 107.1%의 좋은 값을 나타

내었으나, 코발트는 123.7%로 다소 낮게 조사되었다. 동일 시료를 4회 반

복하여 구한 정 도 조사 상항목 모두 10% 이내의 재 성을 나타내었

다.

바. 액 뇨에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선 직선성은 조사

상 항목 모두 r2이 0.995 이상을, 검정곡선 교정계수(RSD%)는 망간, 셀

늄을 제외하고 10% 이내의 직선성을 나타내었다.

사. 매질 표 물질에 한 액 뇨 납과 카드뮴 항목의 분석방법간 유

의성 검증을 해 기존의 GFAAS와 희석법-ICP/MS 분석방법의 측정값

을 분산분석 상 성을 분석한 결과 납(p=0.97>0.05, R=0.99)과

카드뮴(p=0.99>0.05, R=0.99), 뇨 납(p=0.80>0.05, R=0.99)과 카드뮴

(p=0.92>0.05, R=0.99)을 나타내 두 분석방법의 결과 값은 유의한 차가 없

는 것으로 나타났으며, 측정값 간에도 유의한 상 계를 보 다. 장시

료에 한 유의성 검증 결과 역시 통계 으로 유의한 차를 나타내지 않

았지만 분석방법간에 측정값의 편차가 존재하 다. 측정값의 편차의 정도

를 악하기 해서는 더 많은 시료에 해 유의성 검증을 하여야 한다

고 단된다.

아. 희석법-ICP/MS 분석방법은 동시에 많은 항목을 분석할 수 있기 때문에

- iv -

GFAAS 분석방법에 비해 분석시간을 크게 단축할 수 있으며, 검출한계도

GFAAS 분석방법보다 낮은 장 이 있다. 따라서 희석법-ICP/MS 분석방

법은 분석 상 물질이 극미량으로 존재하는 액 뇨와 같은 생체시료

를 다량으로 분석해야 하는 미량 속 생체노출 조사사업의 분석방법으로

사용 가능하다고 단된다.

자. 확립한 희석법-ICP/MS 분석방법(안)은 2차년도 연구사업에서 좀더 많은

장시료에 한 용성을 검토한 후『생체시료 환경오염물질 분석 방

법』에 제공하여 국내인체노출평가사업의 분석방법으로 활용할 정임.

5. 연구결과의 활용 건의

분석방법의 국제 동등성 확보를 한 추가 연구사업을 거쳐 폐 속 산

주민건강 양조사 사업, 지역주민 환경오염 노출수 생체지표 모니터링 사

업, 국민 생체시료 유해물질 실태조사 사업과 같은 미량 속 생체노출 조사

사업의 분석방법에 활용될 것으로 사료된다.

- v -

Abstract

This study was performed to develop the analytical methods using

ICP-MS for toxic trace metals in human blood and urine. The

characteristics, fates and toxicities of target metals were reviewed and the

trends and benefits of analytical methods were also studied.

Biomonitoring of trace elements in human blood and urine samples

has become an important indicator for occupational and environmental

health. For frequently determined elements in blood, such as Pb, Cd, the

analytical methods using GFAAs (Graphite-furnace atomic absorption

spectroscopy) were well established and validated. However, the methods

have limitations of low repeatability, low sample throughput and

single-element determination. Recently, by the application of inductively

coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), the fast and accurate routine

multi-element determination in biological samples become possible.

Therefore, we have established and validated the ICP-MS methods with

HNO3-dilution pretreatment by analyzing commercially avaliable control

materials such as SERO and Lyphochek.

The method detection limits (MDLs) of the methods in blood samples

were determined as 1.14 ㎍/L for Pb and 0.09 ㎍/L for Cd, which were

around 3 times lower than those of GFAAs (3.00 ㎍/L for Pb and 0.30 ㎍

/L for Cd). For, Mn, Ni, Se and Co, the MDLs were 1.53 ㎍/L, 0.55 ㎍

/L, 5.42 ㎍/L and 0.10 ㎍/L, respectively. The MDLs of Mn and Se were

not sufficient to determine elemental background levels in human blood,

thus they will be redetermined. The accuracies of the methods in blood

- vi -

samples were 101.6~107.3%(aver. 103.7%), 100.3~109.9% (aver. 106.7%) and

80.7~123.7% for Pb, Cd and other metals, respectively. The precisions of

the methods were within 5%, except for Ni of 13.6%.

The method detection limits (MDLs) in urine samples were

determined as 0.13 ㎍/L for Pb, 0.17 ㎍/L for Cd, 0.07 ㎍/L for Co, 0.28

㎍/L for Mn, 0.62 ㎍/L for Ni and 3.79 ㎍/L for Se, respectively. All the

MDLs were sufficient to determine elemental background levels in human

urine samples. The accuracies of the methods in blood samples were

90.9~102.7%(aver. 98.6%), 87.9~133.4% (aver. 106.7%) and 95.9~104.9% for

Pb, Cd and other metals, respectively. The precision of the methods were

within 10%.

The methods were also validated with widely used analytical methods

such as GFAAs by analysing control materials and human samples. The

analytical results from two methods were in good aggrement (p=0.9>0.05)

and showed good correlations (R=0.99).

Therefore, it is considered that the established ICP-MS methods showed

good accuracies and precisions with high detection powers, which can be

possibly used in biomonitoring project in near future.

- vii -

목 차

요 약 문 ·············································································································ⅰ

Abstract ·············································································································ⅴ

목 차 ·············································································································ⅶ

표 목 차 ·············································································································ⅹ

그림목차 ·············································································································ⅻ

Ⅰ. 서 론 ··········································································································1

Ⅱ. 연구내용 방법 ·····················································································3

1. 련자료 문헌조사 ·························································································3

2. 액 뇨 미량 속 분석을 한 ICP/MS 분석방법 연구 ················3

Ⅲ. 결과 고찰 ·······································································································5

1. 련자료 문헌조사 ·························································································5

가. 조사 상물질의 특성 ·····················································································5

나. 국내·외 인체노출평가조사 황 일반인의 액과 뇨 미량 속 농도 ·······8

(1) 국내·외 인체노출 평가 사업(Biomonitoring) 황 ······························8

(2) 일반인의 액과 뇨 미량 속 농도 ···················································11

다. 액 뇨 미량 속 분석방법 ·····························································13

(1) 유도 라즈마 발 도법(ICP AES) ····················································13

(2) 흑연로 원자흡 도법(GFAAS) ···························································13

(3) 유도결합 라즈마 질량분석법(ICP/MS) ··············································15

- viii -

(가) 마이크로 분해법 - 유도결합 라즈마 질량분석법 ················18

(나) 희석법-유도결합 라즈마질량분석법 ············································19

(다) 고 분해능 유도결합 라즈마 질량분석법 ···································20

2. 희석법 - 유도결합 라즈마 질량분석방법 연구 ········································21

가. 액시료 분석방법 ·······················································································21

(1) 시료의 처리 검정곡선의 작성 ·····················································21

(2) 정확도 정 도 ·····················································································23

(3) 검출한계 정량한계 ·············································································26

(4) 장시료에 한 용성 검토 ·······························································27

(5) 분석방법간 비교 ·······················································································28

(가) 납에 한 분석방법별 유의성 검증 ·····································29

(나) 카드뮴에 한 분석방법별 유의성 검증 ·····························32

나. 뇨 시료 분석방법 ···························································································35

(1) 시료의 처리 검정곡선의 작성 ·····················································35

(2) 정확도 정 도 ·····················································································38

(3) 검출한계 정량한계 ·············································································39

(4) 장시료에 한 용성 검토 ·······························································40

(5) 분석방법간 비교 ·······················································································41

(가) 뇨 납에 한 분석방법별 유의성 검증 ·····································41

(나) 뇨 카드뮴에 한 분석방법별 유의성 검증 ·····························43

3. 액 뇨 희석법-ICP/MS 분석방법(안) QA/QC 허용범 ·············45

Ⅳ. 결 론 ········································································································51

- ix -

Ⅴ. 참고문헌 ····································································································54

부록

희석법-ICP/MS를 이용한 생체시료 미량 속 분석방법(안) ·······················57

- x -

표 목 차

표 1. 납, 카드뮴, 망간의 유입․배출 경로 해성 ···········································6

표 2. 코발트, 셀 늄, 니 의 유입․배출 경로 해성 ···································7

표 3. 국내외 인체 노출평가(biomonitoring) 사업 황 ·······································10

표 4. 국내․외 일반 국민의 액 뇨 미량 속 농도 ·····························12

표 5. 흑연로 원자흡 도법의 처리 검정곡선의 작성 ···························14

표 6. 흑연로 원자흡 도계의 기기 분석조건 ···················································14

표 7. 흑연로 원자흡 도계의 온도설정 조건 ···················································15

표 8. ICP/MS 분석방법의 항목별 동 원소 간섭원 ········································16

표 9. 액에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선 작성 ·······················22

표 10. 액에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 기기 분석조건 ···················23

표 11. 액-희석법-ICP/MS 분석방법 : 검정곡선의 교정계수 ······················24

표 12. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 정확도 정 도 ···························25

표 13. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 방법검출한계 정량한계 ···············27

표 14. 장시료에 한 액-희석법-ICP/MS 분석 결과 ·······························28

표 15. 액 표 물질에 한 납의 분석방법간 비교결과 ·································29

표 16. 액 표 물질에 한 납의 분석방법간 분산분석 결과 ·······················30

표 17. 납에 한 분석방법간 상 계 분석 결과 ···································31

표 18. 장시료에 한 분석방법별 납 분석결과 ·····································31

표 19. 액 표 물질에 한 카드뮴 분석결과 ···················································33

표 20. 장시료에 한 카드뮴의 분석방법간 비교결과 ···························34

표 21. 뇨에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선 작성 ·························35

표 22. 뇨에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 기기 분석조건 ·······················36

표 23. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법 : 검정곡선의 교정계수 ··························36

표 24. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 정확도 정 도 ·································38

- xi -

표 25. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 방법검출한계 정량한계 ···················40

표 26. 뇨 시료에 한 희석법-ICP/MS 분석 결과 ·············································41

표 27. 뇨 표 물질에 한 납의 분석방법간 비교결과 ·····································42

표 28. 뇨 표 물질에 한 카드뮴의 분석방법간 비교결과 ·······························43

표 29. 장시료에 한 뇨 카드뮴의 분석방법간 비교결과 ·······················44

표 30. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 QA/QC 허용범 ···························49

표 31. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 QA/QC 허용범 ·······························50

- xii -

그 림 목 차

그림 1. 충돌반응장치 (CRI) 방식의 간섭원 제거 방법 ·······································17

그림 2. 반응셀(DRC) 방식의 간섭원 제거방법 ······················································17

그림 3. 마이크로웨이 분해 - ICP/MS 분석방법의 처리 방법 ···················19

그림 4 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선 ············································24

그림 5. 액 표 물질에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 정확도 ······················25

그림 6. 액 표 물질에 한 납의 분석방법간 정확도 비교결과 ···················29

그림 7. 장시료에 한 납의 분석방법간 비교결과 ·································32

그림 8. 장시료에 한 카드뮴의 분석방법간 비교결과 ·························34

그림 9. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선 ·················································37

그림 10. 뇨 표 물질에 한희석법-ICP/MS 분석방법의정확도 정 도 ············39

그림 11. 뇨 표 물질에 한 납의 분석방법간 정확도 비교결과 ···················42

그림 12. 장시료에 한 뇨 카드뮴의 분석방법간 비교결과 ·····················44

- 1 -

Ⅰ. 서 론

산업의 고도화와 다양한 인간 활동으로 인하여 미량 유해 속, POPs 물

질과 같은 다양한 유해화학물질의 방출이 증가하고 있다. 특히 미량 유해 속

은 쉽게 분해되지 않기 때문에 환경 내에 오랫동안 잔류하다가 기나 음식물

을 통해 체내로 흡입, 섭취되어 면역기능의 하, 생리기능 장애 등 인체에 유

해한 향을 미친다.1)

인체가 미량 속에 노출되는 경로는 다양하며, 개인마다 흡수 사, 노

출기간 등이 매우 달라 식품 환경시료에 의한 노출량 조사만으로 생체 노

출량을 정확히 알아낸다는 것은 불가능하다. 따라서 인체의 속 노출평가

를 해서는 생물학 지표를 이용하여 보다 정확한 노출정도를 측하고

험도를 평가하는 것이 바람직하다.2)생물학 지표는 유해물질의 향을 직

받는 표 장기나 그와 연 성이 좋은 매개물질이 상이 되는데 주로 사용되

는 시료가 액, 뇨, 모발 등이다. 이러한 생물학 지표를 이용하여 인체 내

함유된 유해물질의 노출량을 조사하고, 유해물질이 인간에 미치는 향 건

강 험도를 평가하며 방수단을 강구하기 하여 많은 국가에서 생물학

모니터링(Biomonitoring) 사업을 수행하고 있다. 미국과 EU에서는 국가인체노

출평가조사 (National human exposure assessment survey, NHEXAS)와 유럽

인체모니터링(European human biomonitoring, EHB)과 같은 모니터링 사업을

통해 오래 부터 일반인에 한 유해물질 노출량을 조사하고, 방차원의 조

치를 취하고 있다.

국․내외에서 생체시료에 한 미량 속 분석방법으로 흑연로원자흡

분석기(Graphite furnace atomic absorption spectrometry, GFAAS)를 이용한

분석방법이 오랜 기간동안 사용되어 왔으나 높은 검출한계와 긴 분석시간, 낮

은 재 성, 조작의 어려움 등으로 인해 모니터링 분석방법으로 사용하기에는

- 2 -

부분 인 제한 이 있다. 따라서 흑연로 원자흡 도법(GFAAS)의 안으로

낮은 검출한계와 다항목 동시분석이 가능한 유도결합 라즈마 질량분석기

(Inductively coupled plasma/mass spectrometry, ICP/MS)의 사용이 증가하

고 있다. 최근들어, ICP/MS를 이용한 액3)4) 뇨5)6)7) 분석방법에 한 많

은 연구가 수행되고 있으며, 2000년 이후 미국과 유럽에서는 모니터링 분석방

법으로 ICP/MS 분석방법을 채택하여 GFAAS 분석방법과 함께 운 하고 있

다.

우리나라의 경우 액 뇨에 한 속 분석방법에 한 연구는 많이

이루어지지 않았으며, 산업체 근로자, 산단 지역 거주자 등과 같이 소규모 집

단을 상으로 하는 인체노출량 조사가 실시되어 왔다. 일반인을 상으로 하

는 규모의 노출량 조사사업은 2005년 「국민 의 속 농도 조사연구」

를 시작으로 일반인에 한 생체 모니터링 사업을 수행하고 있으나, 속에

해서는 납, 카드뮴, 망간, 수은, 비소에 해서만 조사가 이루어지고 있고,

분석방법도 GFAAS나 수은분석기를 이용하는 흡 도법만을 인정하고 있다.

그러나 인체 내 함유된 유해물질의 노출량, 인간에 미치는 향 건강 험

도를 평가하고 방수단을 강구하기 해서 조사 상 항목 상자의 수 등

모니터링 사업의 규모가 확 되어야 한다.

따라서 본 연구는 검출한계가 낮으며, 여러 항목을 동시에 분석할 수 있

는 ICP/MS를 이용한 분석방법(안)을 마련하고 미량 속 생체노출 평가 조사

사업에 자료를 제시하고자 수행되었다.

- 3 -

Ⅱ. 연구내용 방법

액 뇨에 한 미량 속 분석은 특정 작업장 등 산업보건 분야에서

오래 부터 GFAAS를 이용하여 카드뮴, 납, 수은 등의 특정 항목에 한 조사

가 이루어져 왔다. 그러나 최근 들어 오염에 노출되지 않은 일반 국민의 건강

상태를 악하고 방 책을 강구하기 한 생체모니터링 사업이 수행됨에

따라 조사 상자의 수와 항목이 크게 증가하고 있다. 이에 따라 보다 많은 항

목을 빠른 시간 내에 낮은 농도까지 분석할 수 있는 분석방법이 요구되고 있

다. 본 연구에서는 2000년 이후 선진외국에서 모니터링 분석방법으로 도입․

운 인 희석법-유도결합 라즈마 질량분석법(ICP/MS)을 검토하여 국내 생

체모니터링 분석방법으로 도입하기 한 선행 연구로 연구사업을 수행하 다.

1. 련자료 문헌조사

노동부25)26)와 미국 질병 리본부(Centers for Disease Control,

CDC)18)22)23)24) 등의 국내․외 문헌 자료에서 납, 카드뮴, 셀 늄 등 조사 상

항목의 특성, 인체 유입․배출 경로 인체 해성에 한 자료를 수집하

다. 한 미국의 인체노출평가조사 (NHEXAS)4), 국민 생체시료 유해물질 노

출조사15) 등에서 국내․외 인체모니터링 사업 황과 련 분석방법2)5)6)20)21) 등

에 한 자료를 조사․정리하 다.

2. 액 뇨 미량 속 분석을 한 ICP/MS 분석방법의 연구

흑연로 원자흡 도법(GFAAS) 분석방법의 검출한계, 처리속도 등의 문제

을 개선하기 하여 희석법-ICP/MS을 이용해 시료의 처리 방법 기기

조건, 정확도, 재 성, 검출한계, 정량한계 등을 확인하 다. ICP/MS 분석방법

으로 실제 생체시료에 한 용성을 검토하 으며, ICP/MS 분석방법과

- 4 -

GFAAS 분석방법과의 측정값 편차 정도를 악하기 하여 동일 시료에 한

비교 분석을 수행하 다.

- 5 -

Ⅲ. 결과 고찰

1. 련자료 문헌조사

가. 조사 상 물질의 특성

환경에 존재하는 납, 카드뮴과 같은 속 성분은 화산폭발, 산불, 풍화와

같은 자연 인 오염에 의해서 기, 수질, 토양 등에 배출되어 잔류하게 된다.

그러나 사회의 속한 산업화에 따라 속에 한 요구, 에 지 소비 등이

기하 수 으로 증가하면서 제련, 화력발 등 인 인 오염원으로 인해 환경

내 부하가 크게 증가하고 있다.

한 번 환경 내로 방출된 속은 분해가 되지 않아 다양한 형태로 생태계

에 존재하다 기, 음식물, 식수 등을 통해 인체 내로 유입되어 다양한 질병을

유발할 수 있다. 부분의 경우 속 인체유입 경로는 호흡기, 경구, 피부를

통해서 이루어지며, 체내 유입정도는 흡수율에 따라 다르게 나타날 수 있다.

속이 인체에 유입되는 가장 주요한 경로는 호흡기를 통해서이다. 일반인은

주로 기를 통해 속에 노출되나, 고농도 노출군의 경우 작업장 내 흄

(Fume) 는 분진에 의해서 노출된다. 음식물 등 경구를 통한 유입은 장내 흡

수율이 비교 낮기 때문에 유입된 속 많은 양이 체내에 잔류하지 않

고 변이나 뇨로 배출된다. 그러나 호흡기를 통해 유입된 속은 폐포 내

구와 결합하여 체내로 흡수되기 때문에 경구를 통한 흡수보다 훨씬 많은

양이 체내로 유입된다. 따라서 많은 국가에서 작업장에 한 허용기 을 설정

하여 리하고 있다.

미량 속은 인체의 향정도에 따라 납, 카드뮴과 같이 독성을 나타내는 독

성 속(Toxic element)과 셀 늄, 코발트와 같이 생리활성에 향을 미치는 필

수 속(Essential trace element)으로 나 수 있다. 본 연구에서 수행한 납, 카

드뮴, 셀 늄 등 조사 상물질의 노출원, 해성, 리기 등은 표 1, 2와 같다.

- 6 -

표 1 . 납, 카드뮴, 망간의 유입․배출 경로 해성

납 (Pb) 카드뮴 (Cd) 망 간 (Mn)

노 출 원

○납 석 채굴, 납 제련,

납 땜, 용 , 유리 착색,

페인트, 도자기 제조

○카드뮴 합 , 코 , 제련,

정련 과정

○담배 한 개비: 1～2㎍

(이 10%체내에 흡수 )

○망간 석 채굴, 아연

제련, 약품 제조 시 노출

○ 음식물, 음용수

유입

배출경로

○유입경로 : 호흡기(30～85

%), 소화기(10～15 %)

○입자 크기, 용해도, 호흡

량에 따라 흡수정도 다름

○배출경로: 소변, 변, 땀

이나 젖, 체모, 상피세포

○유입경로: 부분 호흡기,

소화기(5～8 %)

○체내 철분 부족시 흡수량

증가

○생물학 반감기:16～38년

○배출경로: 소변, 변 등

○유입경로: 호흡기 노출이

소화기 노출의 2.5배

○체내 철분 부족시, 간장

질환시 흡수량이 증가

○장내 흡수율 : 3～5%

○배출경로: 변(90%)

해 성

○ 성 독 : 신장계 이상

복통, 경련, 구토, 메스

꺼움 등의 증상

○만성 독 : 빈 , 권태감,

체 감소, 근육통, 떨림,

신근마비, 환각이나 흥분

등 신경장애의 증상

○ 성 독 : 구토, 복통 의

증상이 빠르게 나타남. 기

침, 두통, 폐손상의 증상

○만성 독 :만성 호흡기질

환, 신장염, 의 연화, 심

계 장애의 증상

○ 성 독 : 식욕감퇴, 철

흡수 장애, 폐 기능 하

○만성 독 : 킨슨씨유사

병 (수면장애, 집 력부족,

근육경련, 말 신경 마비,

언어장애, 자세이상 등)

기

○국내 산업안 노출기

- TWA :0.05 mg/m3

- 산업안 보건법의 특수

건강진단제도 생물학

노출기

: 납 40 ㎍/㎗ ,

: 요 납 150 ㎍/g

○국외 작업환경 노출기

- 미국 ACGIH-TWA

: 0.05 mg/m3

- ACGIH-BEI

: 액 30 ㎍/dL,

: 뇨 150 ㎍/g 미만

○국내 산업안 노출기

- TWA :0.05 mg/m3

- 산업안 보건법의 특수

건강진단제도 생물학

노출기

: 카드뮴 5 ㎍/L ,

: 요 카드뮴 5 ㎍/g

○국외 작업환경 노출기

- 미국 ACGIH-TWA

: 0.01 mg/m3

- ACGIH-BEI

: 액 5 ㎍/L,

: 뇨 5 ㎍/g 미만

○국내 산업안 노출기

-TWA :5.0 mg/m3(분진)

-TWA :1.0 mg/m3(흄)

○국외 작업환경 노출기

- 미국 ACGIH-TWA

: 0.01 mg/m3

- 독일 TWA: 0.5 mg/m3

- 국 TWA: 0.5 mg/m3

- 랑스TWA:0.2 mg/m3

⇒국내 노출기 과 큰 차

이를 보이고 있음

주1) TWA : Time weighted average, 1일 작업시간 동안의 시간가 평균 노출기

주2) ACGIH : American conference of government industrial hygienists

주3) BEI : Biological exposure indicator

- 7 -

표 2. 코발트, 셀 늄, 니 의 유입․배출 경로 해성

코발트 (Co) 셀 늄 (Se) 니 (Ni)

노 출 원

○합 공정, 유리 세라

믹 공장, 도자기, 자석

제조

○음식물, 음용수

○반도체 공정, 지나 약품

제조, 고무 경화제, 안료제조

○음식물, 음용수

○동 이, 철 화합물, 보석

등과 같은 니 도 물

질, 비 , 기름, 담배연기

○음식물, 음용수

유입

배출경로

○유입경로: 부분 음식물

호흡기(작업장)

* 흡수율은 비타민B12의 합

성과 분해에 의해 크게

좌우 됨

○배출경로: 주로 소변, 소

량은 담즙으로 배출

○유입경로 : 음식물(일반 ),

호흡기(작업장)

*항산화. 항암 효과로 인해

양보충제로 섭취로 인한

과다복용 문제유발

○성인 몸에 약 12mg정도존재

○배출경로: 소변 60%(주로 24

시간 안에 배출),섭취가 많을

시 호흡으로도 배설 됨

○유입경로: 음식물(5%만

흡수), 흡연시 니 카르

보닐 형태로 흡입

○화학 형태에 따라 흡수

정도 다름

○배출경로: 소변(체내),

변(흡수되지 않은 니 ),

땀, 젖, 체모, 상피세포

해 성

○ 성 독 :메스꺼움, 구토

증상

○만성 독 : 출 성 심근

증, 사지마비, 청각장애,

다 구증, 폐섬유증 등

○ 성 독 :재채기, 기침, 충

, 어지러움, 두통, 호흡곤

란, 피부발진 증상

○만성 독 : 복통, 신경통,

색소성 빈 증, 머리카락

치아 빠짐, 손톱 발톱 변화

○ 성 독 :두통, 기증,

구토, 불면증, 과민성, 호

흡곤란, 청색증 증상

○만성 독 : 만성 기 지

염, 폐기종, 폐활량 감소

등 호흡기 질환 증상

기

○국내 산업안 노출기

-TWA:.0.05mg/m3(흄, 분진)

○국외 작업환경 노출기

-미국ACGIH TLV-TWA

: 0.02mg/m3( 속 흄,분진)

: 0.1mg/m3(코발트카르보닐)

-일본, 스웨덴 TWA

: 0.05 mg/m3

- 캐나다, 호주 TWA

: 0.02mg/m3( 속 흄,분진)

○국내 산업안 노출기

- TWA : 0.2 mg/m3

* 부분 경구에 의한 노출이

기 때문에 작업장 노출 기

을 정한 나라는 많지않음

○국내 산업안 노출기

-TWA : 1.0mg/m3( 속니 )

-TWA : 0.1 mg/m3

(수용성 무기화합물)

○국외 작업환경 노출기

- 미국 ACGIH-TWA

: 1.5 mg/m3( 속니 ),

: 0.1mg/m3

(수용성무기화합물)

- 독일TWA : 0.5 mg/m3

( 속, 수용성 니 화합물)

- 8 -

나. 국내·외 인체노출 평가 사업 황 일반인의 액과 뇨 미량

속 농도

(1) 국내·외 인체노출 평가 사업 (Biomonitoring) 황

생체지표를 이용한 국가 인체노출평가 사업은 많은 국가에서 이미 이루어

지고 있다.(표 3) 미국의 경우 주요 질병의 유병율과 험요인 건강지표들

의 국가 분포를 악하기 하여 질병통제 리본부(CDC)에서는 1971년부터

1994년까지 3단계에 걸쳐 국민의 식이조사, 임상 검진, 설문조사를 실시하

다. 그리고 생체시료(blood, urine, serum) 미량 속, 잔류농약, PAH 등

100여개 항목을 분석하는 국민건강 향조사(National human and nutrition

examination survey, NHANES,)8) 사업을 수행하여 ‘99년부터 「환경화학물질 노

출에 한 국가보고서」를 작성하여 제공하고 있다. 한 1995년부터 EPA 주

으로 질병 리본부 내 국립환경보건원(National institute of environmental

health, NIEHS)과 국립환경보건센터(National center for environmental

health, NCEH)에서 공동으로 섭취내역이나 일일 생활사, 인구 사회 통계에

한 설문을 실시하고, 생체시료( 액, 뇨, 모발) 속 농약류 등 120개

항목을 분석하여, 지역사회 지역 수 에서 다양한 화학물질로부터 래

되는 건강 해성 복합 화학물질에 한 노출을 종합 으로 평가하고 역학

조사에 사용할 수 있는 노출평가 모델을 마련하기 하여 국가인체노출평가조

사(NHEXAS) 사업을 수행하고 있다. 국가인체노출평가조사 사업의 1단계 사

업은 연구기획 세부 진행계획에 한 평가이고, 2단계 사업은 일반 국민의

유해물질 노출 수 (Reference value)을 알아보기 해 비노출군 2,200명을

상으로 조사하 으며, 3단계는 심화연구로 유해물질에 높은 농도로 노출되어

있는 집단이나 민감 집단 등을 선정하여 노출원 노출경로를 악하는 연구

로 진행되고 있다.

- 9 -

유럽의 경우 유럽 원회(EU)에 의해 유럽의 환경보건 략의 보건 역을

환경 정책에 심을 두고 통합하는 방법을 제안한 2004년 『환경과 보건실행

계획(The european environment and health action plan 2004 - 2010)』에 따

라 당사국간의 한 력을 통한 인체 모니터링 사업을 수행하고 있다.9) 이

사업의 목 은 환경오염 수 과 건강 향의 상 계 규명을 하여 오염수

과 분포, 노출요인의 시공간 특성, 유 감수성 잠재 계에 을

맞춘 생물지표(bio-marker)를 사용하여 사람의 활동을 모니터링 하는 방법을

사용한다.

독일의 경우는 1985년부터 일반국민을 상으로 양조사와 연계하여 환경

조사10) (German environmental survey, GerES,)를 실시하고 있으며, 사업의

목 은 체 국민 는 가장 문제가 되는 민간집단의 생체 내 오염물질의 노

출수 을 악하고, 이 결과를 토 로 오염물질의 노출경로 노출원을 악

하여 차단하기 해서이다. 사업 수행은 1단계(‘85 - ’86년) 는 일반 성인 2,731

명, 2단계(‘90 - ’92) 는 일반 성인 4,287명과 어린이 812명, 3단계(‘98년)는 일

반 성인 4,822명, 4단계(’03)는 일반 성인 어린이를 상으로 액, 모발, 소

변을 분석하고, 개인의 실내환경 지역사회 등을 조사하 다. 조사된 결과는

DB로 구축되어 국가 평균 오염값 (Reference value) 도출 각각의 환경매질

이 신체부하율에 미치는 기여율 평가와 노출 평가 모델의 개발에 이용된다.

포루투칼은 ProVEpAs라는 사업을 통해 고형 쓰 기 소각장 배출물에 의

한 생체폭로 유형을 조사하기 하여 상인원을 신생아, 산모, 어린이, 성인

으로 나 어 모니터링을 실시하고 이와 동시에 속, 다이옥신 그 유사

물질 등을 조사하고 있다. 덴마크는 ChildrenGeno Network는 사업을 통해 태

아, 신생아를 상으로 유 자 독성물질, 환경오염물질, 담배 등과 유 자와의

상호작용을 악하기 하여 세포유 학 생체 지표를 조사하고 있다.

- 10 -

표 3. 국내외 인체 노출평가(biomonitoring) 사업 황

국가 사업명 내용

미국

NHANES

CDC 주 의 국민건강 향 조사로 나이, 성별,

인종 등 설문조사외 환경화학물질 노출량조사,

속등 148개 항목

NHEXAS

EPA 주 의 인체노출평가 조사로 환경오염물질

해물질의 잠재 인체노출 해도에 한

노출평가

유럽연합 EHB

ESBIO에서운 , 오염수 과 분포, 노출요인의

시공간 특성, 환경노출과 질병과의 상 성

규명

독일 GerES오염물질 노출로 인한 인체부담의 결정요인

분석과 분포를 조사

포루투칼 ProVEpAs고형쓰 기 소각장 배출물 생체폭로 유형과

공간 시간조사, 잠재 공 보건 향분석

덴마크ChildrenGenoNetwork

유 자 독성물질 노출과 공해를 포함한

환경요인 평가를 해 태아, 신생아, 유아기

동안의 유 자와 환경상호 작용연구

한국

국민 의속 농도

조사연구(2005)

보건복지부의 국민건강 향 조사와 연계, 국

20세 이상의 성인을 2,000명을 상으로

납, 수은, 카드뮴의 농도를 조사

국민 생체시료유해물질

실태조사(2007-2008)

인체내 축 된 오염물질의 오염원과 오염경로를

악하기 하여 환경부 단독으로 매년 약

2000명의 성인을 상으로 납, 수은, 카드뮴,

망간 농약, VOCs 등을조사

주4) NHANES : National human and nutrition examination survey

주5) NHEXAS : National human exposure assessment survey

주6) EHB : European human biomonitoring

주7) GerES : German environmental survey

- 11 -

국내의 경우 산단지역 는 폐 지역 주민 등 오염우려 지역 주민을 상

으로 하는 사업11)12)13)14)은 오래 부터 수행되어 왔으나, 일반 국민을 상으

로 하는 모니터링 사업15)16)은 2005년도 보건복지부의 국민건강 향조사와 연

계하여 국 20세 이상의 성인 2,000명을 상으로 환경부에서 조사한 『국민

의 속 농도 조사연구』가 처음으로 납, 수은, 카드뮴의 농도를

조사하 다. 그 후 인체 내 축 된 오염물질의 오염원과 오염경로를 악하기

하여 환경부 단독으로 매년 약 2000명의 성인을 상으로 납, 수은, 카드뮴,

망간 농약, VOCs 등을 조사하는 「국민 생체시료 유해물질 실태조사」

사업을 수행하고 있으나 외국의 모니터링 사업과 비교할 때 조사 상자의 규

모 조사 항목이 미흡한 실정이다.

(2) 국내·외 일반인의 액 뇨 미량 속의 농도

상 매질의 분석방법 확립을 해 우선 으로 고려하여야 하는 은 분석

상 시료의 검출농도 수 으로 분석방법을 용할 수 있어야 한다는 이다.

일반 주민에 한 생체 모니터링 사업에 사용할 분석방법을 마련하기 해서

일반인의 액 뇨 미량 속의 농도수 을 조사하여 다음의 표 4에 정리

하 다.

액 뇨 납에 한 산업안 생물학 노출기 은 우리나라의 경우

각각 40 ㎍/dL, 150 ㎍/L, 미국의 ACGIH-BEI는 30 ㎍/dL, 150 ㎍/g crea.미만

으로 규정하여 리하고 있다. 정상인에 한 권고기 은 WHO의 경우 납

은 10 ㎍/dL 이하이고, 독일의 인체노출평가사업은 액 뇨에 하여 15 ㎍

/dL, 150 ㎍/g 이하로 규정하고 있으나, 많은 나라에서는 이러한 기 을 갖고

있지 않다. 우리나라 일반 국민의 납 농도는 2007년도 조사결과 1.72 ㎍

/dL로 나타났는데 이는 미국의 1.56 ㎍/dL 보다는 높은 값을 나타내었으나, 독

일의 3.07 ㎍/dL보다는 낮은 값을 보 으며, 2005년도 조사결과인 2.66 ㎍/dL

보다 낮은 값을 보 다.

- 12 -

표 4. 국내․외 일반 국민의 액 뇨 미량 속 농도 (단 :㎍/L)

항목 시료

기 값 한국 미국 유럽

WHO GHBM 2005 2007NHANES III(’99-’02)

GerES III (’98)

PbBlood < 100 < 150 26.6 17.2 15.6 30.7

Urine - 0.71) - 2.90 ( 0.75 ) -

CdBlood

0.3-1.20.6-3.9

< 1.0 1.52 1.02 0.47 1.0

Urine < 2 < 0.8 - 0.38 1.36 ( 0.27 ) 0.8

MnBlood 20 - 11.8 4 - 12 4.8 - 182)

Urine 2 - - 0.1 – 1.5 0.07 – 0.522)

SeBlood - - 95 - 174 85 – 182

2)

Urine - 33.741)

7.9 - 55 1 - 1402)

CoBlood - - < 1.0 0.19

2)

Urine - 1.371) < 1.0, 0.337 0.03 - 3.12)

NiBlood - - 1.32 0.025 – 0.8

2)

Urine - - 0.4 - 4.0 0.0301 – 3.52)

CrBlood - - < 1.0 -

Urine - - < 1.0 0.06 – 0.472)

액 뇨 카드뮴의 생물학 노출기 은 우리나라와 미국 모두 각각

5 ㎍/L, 5 ㎍/g 이하로 규정하고 있다. WHO의 권고기 은 카드뮴은 비

흡연자의 경우 0.3 ～ 1.2 ㎍/L, 흡연자의 경우 0.6 ～ 3.9 ㎍/L 이하로, 뇨

카드뮴의 경우 WHO나 독일의 인체노출평가사업에서 2 ㎍/g 이하로 규정하

고 있다. 우리나라의 경우 카드뮴 농도 수 은 략 1 ～ 2 ㎍/dL로 조

- 13 -

사되었는데, 이는 미국의 0.47 ㎍/dL보다는 2배 정도 높은 값을 나타내지만

독일과는 유사한 값을 보 다. 그 외 망간, 코발트, 셀 늄, 니 , 크롬의 경우

생물학 노출기 권고기 은 국내․외 으로 설정되어 있지 않기 때문에

미국과 독일 자료 등 연구논문을 참고로 정상인의 액 뇨 농도수 을

악하 다.

다. 액 뇨 미량 속 분석방법

(1) 유도결합 라즈마 발 도법(ICP AES)

유도결합 라즈마 발 도법(ICP AES)은 과거 산업보건 분야에서 직업

노출된 사람을 상으로 조사할 때 사용한 방법으로 검출한계(1㎍/dL)가 비교

높고, 처리 단계가 복잡하며, 많은 양의 시료를 필요로 하기 때문에 지

은 많이 사용하지 않는다. NIOSH1) 8005 분석법은 액 조직 내 미량 속

을 분석하기 한 분석방법으로 액 뇨 시료 10 mL에 내부표 물질로 이

트륨(Yttrium)을 넣은 후 질산, 과염소산, 황산의 혼합액 10 mL을 넣고 110℃

에서 2시간 가열, 분해 한 후 열 의 온도를 올려 250℃로 하여 시료의 양이

1 mL가 되도록 농축한 다음 ICP로 정량한다. 정량을 한 검정곡선은 검

정 곡선법(External standard method)이나 내부표 법(Internal standard

method)으로 작성한다.

(2) 흑연로 원자흡 도법(GFAAS)

흑연로 원자흡 도법(GFAAS)는 재 산업보건 분야 생체모니터링 분

석방법으로 국내․외에서 가장 많이 사용되는 방법으로 우리나라뿐만 아니라

미국 질병 리본부와 독일, EU에서 채택하고 있는 시험방법이다.

GFAAS 분석방법은 시료를 희석액으로 희석한 후 시료자동주입기를 사용

1) NIOSH(National institute for occupational safety and health) : 미국의 국립직업안 건강연구소

- 14 -

하여 희석한 시료 약 20 ul를 GFAAS에 장착된 흑연 에 주입한 후 흑연로의

온도를 변화시켜 시료를 건조하고, 유기물을 회화시켜 제거한 후 상물질을

원자화시켜 흡 도를 측정하는 방법이다. 시료의 희석에 사용하는 희석액의

조성 시료의 희석배수는 연구자와 분석항목에 따라 다소 차이가 있으나 표

5와 같이 0.2% triton X-100을 사용하여 시료를 10 - 20배 희석한 후 분석하

며, 정량을 한 검정곡선은 매질의 차이를 보완하기 하여 표 물 첨가법

(Standard addition method)으로 작성한다. GFAAS의 분석기기 조건은 표 6,

7과 같다. CDC 분석방법에 기술된 GFAAS 분석방법의 항목별 검출한계는

액의 경우 납 0.3 ㎍/dL, 카드뮴 0.3 ㎍/L이고, 뇨의 경우 크롬과 니 은 0.3

㎍/L, 1.5 ㎍/L이다.17)

표 5 . 흑연로 원자흡 도법(GFAAS)의 처리 검정곡선의 작성

구분 Blank Add 1 Add 2 Add 3 Add 4 Add 0 시료

검정곡선

희석액(uL) 20 9 8 5 2 10 10표 용액(uL) - 1 2 5 8 - -

표 시료(uL) 10 10 10 10 10 -

시료(uL) - - - - - - 10

처리

- 희 석 액 : Triton X-100 2ml , (NH4)2 2g --> DW로 1000 mL

- 표 용액 : Pb(10 ㎍/dL), Cd(20 ㎍/L), Mn(10 ㎍/L)

- 표 시료 : Biorad -1를 희석액으로 10배 희석

- 시 료 : 시료를 희석액으로 10배 희석

표 6 . 흑연로 원자흡 도계의 기기 분석조건

구 분 Pb Cd Mn

측정 장(nm) 283.3 228.8 279.5

측정방식 피크면 피크면 피크면

램 에 지 10 mA 4 mA 20mA

슬릿 폭 0.7 0.7 0.2

- 15 -

표 7. 흑연로 원자흡 도계 온도설정 조건

항목 진행단계 설정온도 (℃) 승온시간 (sec) 유지시간 (sec)

Pb

건조 100 5 20

회화450 15 10

600 10 1

원자화 2000 0 3세척 2300 1 3

Cd

건조 100 5 20

회화450 15 10500 10 20

원자화 1500 0 5세척 2450 1 3

Mn

건조 100 5 20

회화450 15 10600 10 1

원자화 1900 0 5

세척 2450 1 3

(3) 유도결합 라즈마 질량분석법(ICP/MS)

유도결합 라즈마 질량분석법(ICP/MS)은 액 뇨 시료를 처리 (산

분해, 는 희석)한 후 ICP/MS에 도입하여 유도 라즈마에 의해 이온화된 조

사 상물질의 이온을 질량분리기(Quadro poll, magnetic sector)를 이용하여

분리한 후 검출기로 정량하는 방법이다. 이는 GFAAS를 사용한 분석방법보다

검출한계가 낮고, 동시에 여러 항목을 측정할 수 있어 분석시간이 빠르다는

장 을 가진다. 그러나 액과 뇨와 같은 생체시료에 존재하는 다량의 공존원

소(Ca, Cl, P, Na, K, C, S)와 매질에 존재하는 산소, 질소 라즈마 생성에

사용되는 알곤 이온에 의한 동 간섭(Isobaric interference) 매질 차이에서

오는 간섭이 크게 나타날 수 있다18).

매질에 따른 간섭은 내부표 법, 표 물 첨가법, 동 원소 희석법으로 사용

하여 보정할 수 있으나, 동 간섭은 측정원소와 거의 같은 질량을 갖는 원자

이온 분자이온에 의한 것이기 때문에 검량곡선의 선택만으로는 해결할 수

- 16 -

표 8. ICP/MS 분석방법의 항목별 동 원소 간섭원

항목 m/z존재비(%)

간섭원 항목 m/z존재비(%)

간섭원

Cr

50 4.35 Ti, V, 34SO

Se

74 0.9 Ge, 40Ar34S, 37Cl2,

52 83.79ArC, ArO, ClOH,

36S16O, ClO

76 9.0 Ge,40Ar36Ar,

53 9.5037ClO,

40Ar13C 77 7.6 Ar

37Cl,

54 2.36 Fe, ArN,37ClOH 78 23.5 Kr,

40Ar38Ar,

Mn 55 100 ArNH,39K16O, ClO 80 49.6 Kr,

40Ar2, Ar Ca

Ni

58 68.27 Fe,40Ar18O, 82 9.4 Kr,

34S16O3

60 26.1044CaO,

12C16O3

Cd

106 1.25 Pd, ZrO

61 1.13 ScO 108 0.89 Pd, ZrO, MoO

62 3.59 48CaO, 23Na216O, 110 12.49 Pd, ZrO, MoO

64 0.91Zn, 32S2, ArC2, TiO,CaO, 23Na2

16O111 12.80 ZrO, MoO

Co 59 100 CaO

112 24.13 Sn, ZrO, MnO

113 12.22 In, MoO

114 27.73 Sn, MoO

116 7.49 Sn, MoO

없다. 동 원소에 의한 간섭은 간섭이 없는 다른 동 원소를 선택하거나 소수

자리까지 질량을 구분할 수 있는 고분해능 유도 라즈마질량분석기(Sector

field inductively coupled plasma/mass spectrometry, SF-ICP/MS)를 사용하

여 피할 수 있으며, 그 지 못할 경우 시료를 처리하여 간섭원을 제거하거

나, hydride 생성법 등 특수한 시료 주입장치를 사용하여 측정원소와 공존원

소를 분리하여야 한다. 이외에 간섭원 제거 장치인 충돌반응장치(Collision

reaction interface, CRI)나 반응셀(Dynamic reaction cell, DRC)이 있는 분석

장비를 사용하여 간섭원을 제거할 수 있다.

- 17 -

그림 2. 충돌반응장치(CRI)의 간섭원 제거 방법

그림 3. 반응셀(DRC) 방식의 간섭원 제거방법

- 18 -

간섭원 제거장치 충돌반응장치(CRI)는 수소, 헬륨과 같은 반응성이 낮

은 기체를 다 극자로 이루어진 셀에 주입하여 생성된 다원자 이온들과 충돌

시켜 간섭원을 제거하는 방식이며, 반응셀(DRC)은 암모니아, 메탄, 산소와 같

은 반응성이 큰 기체를 사 극자가 들어있는 셀 내에 주입하여 방해성분을

성의 화학종 는 분석 질량과 겹치지 않는 화학종으로 변환시켜 간섭원을

제거하는 방법이다.

(가) 마이크로 분해-유도결합 라즈마 질량분석법 (Microwave digestion-ICP/MS)

마이크로 분해-유도결합 라즈마 질량분석법(Microwave digestion-ICP/MS)

은 시료에 존재하는 유기물의 탄소와 알곤 라즈마에 의해 생성되는 알곤탄

소(ArC)의 간섭을 제거하기 하여 액 뇨 시료에 질산을 넣고 마이크로

웨이 를 사용하여 고온, 고압을 가해 시료 에 존재하는 유기물질을 제거한

후 ICP/MS로 시료의 농도를 측정하는 방법으로, 시료와 표 용액에 동일하게

넣어 내부표 물질(Internal standard)과 분석 상 항목의 반응비로 시료의

농도를 구한다. 검정곡선은 외부검량선법(External calibration method)19)이나

표 물첨가법(Standard addition method)으로 작성한다.

마이크로 분해-유도 라즈마 질량분석법은 마이크로 를 이용해 유기물

을 제거하여 간섭원이 고 균질화된 시료를 분석기기에 주입할 수 있다는 장

이 있다. 그러나 마이크로 를 이용하여 시료를 분해 후 시료의 산 농도가

높아 분석기기에 향을 미칠 수 있기 때문에 열 에서 과잉의 산을 휘산시켜

제거하는 과정이 요구된다. 이 과정에서 많은 시간 소요(약 2 - 3시간)와 교차

오염의 문제를 유발할 수 있다. 따라서 시료의 요구량이 비교 많고, 처리

단계의 복잡성에 의한 시간소요 교차오염의 문제 등으로 인해 다량의 시료

를 분석해야 하는 생체모니터링 분석방법으로 용하는 데는 제약이 있다.

- 19 -

그림 3. 마이크로웨이 분해 - ICP/MS 분석방법의 처리 방법

(나) 희석법-유도결합 라즈마 질량분석법(Dilution-ICP/MS)

희석법-유도결합 라즈마 질량분석법(Dilution-ICP/MS)은 미국, EU 등 많

은 국가에서 액 뇨에 한 미량 속 생체모니터링분석방법으로 채택하고

있는 분석방법으로20)21) 소량의 시료를 희석액으로 희석한 후 ICP/MS에 직

주입하여 분석한다. 사용하는 희석액의 조성과 희석배수는 연구자마다 다르나

희석액은 액의 경우 시료 내 구를 괴시켜 분석 상물질을 용출시키기

해 소량의 triton X-100 ( 0.05 ～ 0.1%)을 주로 사용하며, 용출된 분석 상

물질의 안정화를 해서 소량의 질산(0.1%～0.5%)을 넣어주거나, 시료와 표

용액의 유기물 함량비율을 보정하기 하여 1% Butanol 이나 1% TMAH

(Tetramethyl ammonia hydroxide)를 소량 넣어주기도 한다. 뇨의 경우 1% 질

- 20 -

산용액을 주로 희석액으로 사용한다. 특별히 시료를 분해하는 처리 방법을

사용하지 않기 때문에 매질에 따른 물리 인 간섭이 매우 크다. 이러한 이유

로 표 물첨가법으로 검정곡선을 작성하여 보정하며, 화학 간섭(동 원소에

의한 간섭)은 간섭이온 제거장치(CRI, DRC)를 사용하여 제거한다. 시료의 정

량은 표 용액 시료에 동일농도로 표지한 내부표 물질과의 반응비로 구한

다. 이 방법은 희석 이외에는 특별한 처리를 하지 않기 때문에 검정곡선 작

성에 사용하는 기 시료(pooled whool blood, base urine)는 분석시료와 동일

하거나, 특성이 유사한 시료를 사용하여야 한다. 기 시료는 여러 개의 용기에

소량씩 분주하여 냉동 보 하며 분석할 때 마다 이를 사용하여 검정곡선을 작

성하는 것이 좋다. 기 시료를 바꿀 경우 분석시료와의 동일성을 확인하여야

한다. 기 시료의 조건은 미국 CDC의 경우 납은 20 ㎍/L, 카드뮴 0.5 ㎍/L

이하의 액으로, base Urine는 납 0.75 ㎍/L, 카드뮴과 코발트는 0.25 ㎍/L

이하의 뇨로 규정하고 있다.

미국 CDC에서 제시한 희석법-유도결합 라즈마 질량분석법의 검출한계는

액의 경우 납 0.25 ㎍/L, 카드뮴 0.075 ㎍/L로 기존의 GFAAS의 분석방법에

제시된 납과 카드뮴의 검출한계 3 ㎍/L, 0.3 ㎍/L 보다 훨씬 낮은 값을 제시

하고 있다. 이는 일반인의 카드뮴의 농도가 1 ㎍/L 내․외인 을 고려

할 때 낮은 농도의 일반인을 상으로 하는 모니터링 분석방법으로 더 유용하

게 사용될 수 있다. 뇨의 경우 희석법-유도결합 라즈마 질량분석법의 검출한

계는 납 0.22 ㎍/L, 카드뮴 0.09 ㎍/L, 망간 0.24 ㎍/L, 코발트 0.10 ㎍/L을 제

시하고 있다.

(다) 고분해능 유도 라즈마 질량분석법 (SF-ICP/MS)

고분해능 유도 라즈마 질량분석법 (SF-ICP/MS)은 시료 시약에서 오는

다양한 간섭(spectral and non-spectral interference)의 방해요인을 제거하기

해서 고분해능 유도 라즈마 질량분석기를 이용하여 액 뇨를 분석하는

- 21 -

방법으로 분해능이 높아 동종간섭의 향을 받지 않아 이온 선택성은 좋으나

고비용 조작의 어려움, 청정 환경의 요구(1,000 class의 clean room 요구)

등의 제약으로 인해 모니터링 분석방법으로는 거의 사용되지 않고 주로 연구

용이나 매질 표 시료(control material), 인증표 물질(Certified reference

material, CRM) 등의 인증값 분석에 주로 이용된다. 분석방법은 소량의 시료

를 취해 산을 넣어 마이크로웨이 로 분해하거나, 고압 회화법 (high-Pressure

ashing) 등의 처리 후 시료를 10 ～ 30배 정도 희석하고 SF-ICP/MS의 낮은

기기 검출한계를 이용하여 시료를 정량한다.

2. 희석법-유도결합 라즈마 질량분석방법 연구

미국 CDC의 시험 차지침(laboratory procedure manual), 독일의

『Essential biomonitoring method』, 국내 의과학 연구소 등 국내․외 문헌자

료를 검토하고, 희석 후 침 물의 생성 유무, 분석기기 도입 시 분무 상태 등

을 고려하여 희석방법 희석배수와 같은 처리 방법을 설정하 다. 한

매질 표 물질을 사용하여 정확도 재 성을 확인하 으며, 분석기기

(PerkinElemer DRC II)의 분석조건을 확립하 다. 실험에 사용된 매질 표 물

질은 액의 경우 SeronormⓇtrace elements whole blood control level 1 ～

3 (Sero AS, billingstad, norway)과 LyphochekⓇquantitative whole blood 1

～ 3 (Bio-Rad laboratories, irvine, CA, USA) 이었고, 뇨는 SeronormⓇtrace

elements urine, urine blank (Sero AS, billingstad, norway)와 LyphochekⓇ

quantitative urine 1( Bio-Rad laboratories, irvine, CA, USA)을 사용하 다.

가. 액시료 분석방법

(1) 시료의 처리 검정곡선의 작성

시료의 처리 방법 확립을 해 희석배수 희석액의 조성, 분석기기의

- 22 -

조건 등에 한 정확도 정 도 실험을 통해 시료를 30배 희석하여 분석하

는 방법을 선택하 다.

액시료 액 표 물질(blood control material)의 희석에 사용할 희석

액은 산으로 세척한 1L 용량 라스크에 3차 증류수 500 mL를 넣고 triton

X-100 (Sigma-aldrich, seelze, germany) 0.5 mL와 고순도 질산용액 1 mL를

넣은 후 내부표 물질로 로듐(Rhodium)을 최종농도가 5 ㎍/L 가 되도록 표지

하여 량이 1L가 되도록 표선을 맞추었다.

검정곡선 작성을 해 1000 mg/L 다원소 표 용액(Multi-element stock

solution)을 0.1% 질산용액으로 단계 희석하여 1, 3, 6, 9, 30, 60, 90, 300, 600

㎍/L 가 되도록 9개의 표 용액을 조제하 다. 검정곡선 작성을 해 Sero

whole blood 1을 기 액(pooled whole blood)으로 사용하 고, 시료 표

용액의 희석방법, 분석기기의 조건은 표 9, 10과 같다. 검정곡선은 내부표

물질과 분석 상물질의 감응비를 구하여 표 물첨가법으로 작성한 후 외부검

정곡선법으로 환시켰다.

정량에 사용된 이온 질량은 자연계 존재비가 가장 큰 질량을 선택하 으

며, 분석 항목별 정량 이온의 질량은 납은 208, 카드뮴 114, , 코발트 59, 망간

55, 셀 늄 80 이었고, 니 의 경우 액에 많이 존재하는 철(Fe) 이온의 간섭

을 배제하기 하여 60을 선택하 다.

표 9. 액에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선 작성 ( mL )

구분검정곡선

시료Blank Add 0 Add 1 Add 2 Add n

희석액 14 14 14 14 14 14표 용액 1 - - 0.5 - -

표 용액 2 - - 0.5 - -

표 용액 n - - - - 0.5 -0.1% 질산 0.5 0.5 - - - 0.5

증류수 0.5 - - - - -기 액 - 0.5 0.5 0.5 0.5 -

시 료 - - - - - 0.5

- 23 -

표 10 . 액에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 기기 분석조건

구 분 설정 조건

Nebulizer gas flow rate 1.1 L/min

Auxiliary Gas Flow 1.2 L/min

Plasma Gas Flow 20 L/min

Ion Lens voltage Auto lens ( 6 voltage )

RF power 1.5 KW

DRC mode Se methane gas : 1.5 mL/min,RPq : 0.8

Standard mode Pb, Cd, Mn, Ni, Co RPq : 0.25

그림 4와 같이 납, 카드뮴, 망간, 코발트는 1 ～ 90 ㎍/L, 니 , 셀 늄은 9

～ 600 ㎍/L 범 에서 조사 상 항목 모두 검정곡선의 결정계수

(Determonation coefficient), r2이 0.995 이상의 좋은 직선성을 나타내었다. 한

표 11과 같이 표 물질의 농도와 기기 감도간의 평균비인 검정곡선의 교정계수

(Calibration factor, CF)의 상 표 편차(Relative standard deviation, RSD)는 망

간 25%를 제외하고 10% 이내의 값을 보여 검정곡선 사용에 유효하다고 알려진

15% 이내의 값을 보 다.22) 검정곡선 교정계수의 상 표 편차가 높게 나타난

망간에 해서는 2차년도 연구에서 추가로 재산정할 계획이다.

(2) 정확도 정 도

분석방법의 정확도 정 도를 확인하기 하여 액표 물질(Blood

control material) 2개사 6종에 해 시료와 동일한 방법으로 처리 측정

하여 인증값에 한 회수율과 허용범 로 정확도를 평가하 으며, 정 도는

동일 시료를 4회 측정하여 그 표 편차를 농도로 나 상 표 편차(RSD%)로

구하 다.

- 24 -

표 11. 액-희석법-ICP/MS 분석방법 : 검정곡선의 교정계수

표 용액

(㎍/L)Pb Cd Mn Se Ni Co

1 4.0E-3 1.8E-3 2.7E-3 3.7E-3

3 3.4E-3 1.8E-3 2.4E-3 4.1E-3

6 3.7E-3 1.8E-3 3.0E-3 3.6E-3

9 3.8E-3 1.7E-3 3.2E-3 7.6E-4 3.8E-3

30 3.4E-3 1.7E-3 4.4E-3 1.6E-4 8.9E-4 3.8E-3

60 3.4E-3 1.6E-3 4.3E-3 1.3E-4 8.8E-4 3.8E-3

90 3.4E-3 1.7E-3 4.4E-3 1.5E-4 8.6E-4 3.9E-3

300 3.5E-3 1.7E-3 4.7E-3 1.6E-4 9.1E-4 4.1E-3

600 3.5E-3 1.7E-3 4.7E-3 1.6E-4 4.0E-3

Mean 3.6E-3 1.7E-3 3.7E-3 1.5E-4 8.6E-4 3.9E-3

SD 2.0E-4 4.6E-5 9.1E-4 1.2E-5 5.9E-5 1.6E-4

RSD 5.44 2.66 24.98 7.53 6.86 4.13

그림 5. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선

- 25 -

표 12. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 정확도 정 도

항목 액표 물질농도 ( ㎍/L ) 정확도

(%)정 도(%)인증값 측정값

Pb Seronorm WB 1 27.6 ± 1.4 28.6 ± 0.64 103.7 2.2

Cd Seronorm WB 1 0.74 ± 0.06 0.78 ± 0.04 105.9 4.7

Mn Seronorm WB 1 10.6 ± 0.6 10.7 ± 0.49 100.5 4.6

Co Seronorm WB 1 0.15 ± 0.05 0.19 ± 0.03 123.7 0.2

Ni Seronorm WB 1 1.60 ± 0.6 1.29 ± 0.18 80.7 13.6

Se Seronorm WB 2 79.8 ± 5.4 80.0 ± 5.4 100.3 2.7

Seronorm사 액 표 물질에 한 항목별 정확도와 정 도는 표 12와 그

림 5와 같다. 납 카드뮴 등 조사 상 항목 모두 정확도는 표 물질의 허용

범 내에서 측정되었으며, 정 도 역시 니 을 제외하고 5%이하의 우수한 재

성을 보 다.

그림 6. 액표 물질에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 정확도

- 26 -

정확도 실험에 사용한 3～5종의 액표 물질의 분석결과 셀 늄을 제외하

고 모든 항목에서 정확도 허용범 인 80 - 120%를 만족하 다. 셀 늄 항목의

경우 제일 고농도인 Sero-3에서만 허용범 를 과하 다.

(3) 검출한계 정량한계

검출한계를 구하기 해서는 정량한계 부근의 농도를 가진 시료를 이용하

여 분석해 구하여야 하나, 생체 시료의 경우 시료에 함유되어 있는 농도로 인

해 이 조건을 만족하는 시료를 구하기 어렵다. 따라서 납과 카드뮴, 셀 늄은

장시료 가장 낮은 농도의 시료로, 그 외 다른 항목은 액 표 물질

가장 낮은 농도 값을 갖는 Sero-1 으로 검출한계 값을 구하 다. 방법검출한계

는 동일 시료를 7회 분석하여 구한 표 편차에 99% 신뢰구간의 T 값인 3.14

를 곱하여 구하 으며, 정량한계는 10을 곱하여 구하 다.

납과 카드뮴의 방법검출한계(정량한계)는 1.14 ㎍/L (3.6 ㎍/L), 0.089 ㎍

/L, (0.28 ㎍/L)를 나타내었고, 이는 CDC의 GFAAS의 방법검출한계 3 ㎍/L,

0.3 ㎍/L 보다 3배 이상 좋은 감도를 나타내었으며, ICP/MS법의 0.25 ㎍/L,

0.075 ㎍/L 보다는 높은 값을 나타내었다. 셀 늄, 코발트의 방법검출한계(정

량한계)는 5.42 ㎍/L (17.3 ㎍/L), 0.10 ㎍/L (0.32㎍/L)로 조사되었으며, 이는

일반인의 함유량인 셀 늄(85 - 182 ㎍/L), 코발트 (1 ㎍/L 이하)를 고려하여

볼 때 충분히 분석방법으로 용 가능 할 것으로 단된다. 그러나 망간, 니

의 방법검출한계는 1.53, 0.55 ㎍/L로 나타나 일반인의 농도값인 망간 4

～ 18 ㎍/L, 니 1.32 ㎍/L을 고려하면 검출한계 값이 비교 높게 조사되어

검출한계를 낮추기 하여 2차년도 연구에서 추가로 방법검출한계를 재 산정

할 계획이다.

- 27 -

표 13. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 방법검출한계 정량한계

Pb Cd Mn Se Ni Co

평균 17.49 0.42 10.66 139.54 1.292 0.186

표 편차 0.36 0.03 0.487 1.73 0.176 0.032

검출한계 1.14 0.089 1.53 5.42 0.55 0.10

정량한계 3.6 0.28 4.87 17.3 1.76 0.32

(4) 장시료에 한 용성 검토

액-희석법-ICP/MS 시험방법의 장시료 용성을 검토하기 하여 조사

연구사업 수행을 해 확보․보 하던 시료 폐기 정인 액시료에서 10건

에 시료를 확보하 다. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 분석결과는 표 12와

같이 납, 카드뮴의 평균 농도는 각각 25.85 ㎍/L, 1.24 ㎍/L로 2005년도 환경

부 조사결과(26.6㎍/L, 1.52㎍/L) 나 국․내외 연구에서 제시한 직업 으로 노

출되지 않은 일반인의 농도수 과 비슷한 값을 보 다.

망간은 7.27 ㎍/L로 국민 생체시료 유해물질 실태조사의 11.8 ㎍

/L 보다는 낮은 수 을 보 으나 미국 국민의 건강 양조사(4 ～ 12 ㎍/L)와

독일 환경조사(4.8 ～ 18 ㎍/L)에서 제시하는 일반인의 농도 범 내에 있었

다. 코발트는 개인간의 농도 차이는 거의 없었으며, 평균 0.25 ㎍/L으로

조사되어 외국의 조사 결과와 유사한 값을 보 다. 그러나 셀 늄과 니 항

목은 장시료 분석결과 일반인의 농도 수 에 비해 비정상 으로 높은 측정

값을 나타내, 분석방법으로 제시하기 해서는 추가 인 연구가 필요하며, 2차

년도에 추진할 계획이다.

- 28 -

표 14. 장시료에 한 액-희석법-ICP/MS 분석 결과 (단 : ㎍/L)

시 료 Pb Cd Mn Co

A 27.44±0.41 1.02 ± 0.04 - 0.30±0.10

B 29.59±0.48 0.80 ± 0.09 8.99±0.60 0.20±0.04

C 36.57±0.55 2.30 ± 0.17 6.55±0.16 0.19±0.01

D 14.88±0.69 0.74 ± 0.05 8.53±0.91 0.29±0.04

E 27.77±0.38 1.37 ± 0.04 3.47±19.1 0.20±0.01

F 27.13±0.22 0.93 ± 0.03 10.16±0.07 0.21±0.04

G 22.92±0.21 0.95 ± 0.04 3.94±0.49 0.21±0.06

H 21.78±0.37 1.01 ± 0.12 9.91±0.52 0.35±0.05

J 27.74±0.09 1.10 ± 0.26 7.26±0.25 0.23±0.05

K 33.86±0.25 2.18 ± 0.06 6.63±0.53 0.32±0.01

평균 25.85 1.24 7.27 0.25

(5) 분석방법간 비교

액-희석법-ICP/MS 분석방법을 모니터링 분석방법으로 사용하기 해

서는 GFAAS 분석방법과의 측정값의 편차 여부 등 분석방법간 유의성을 검증

하여야 한다. 분석방법간의 측정값의 편차 여부를 악하기 하여 국내에서

모니터링 되고 있으며, GFAAS 시험방법이 있는 납과 카드뮴, 뇨 카

드뮴에 하서만 분석방법간 비교분석을 하 다. 유의성 검증을 해 액 표

물질과 10건의 장시료를 상으로 GFAAS, 희석법-ICP/MS, 마이크로웨이

분해-ICP/MS 분석방법으로 납과 카드뮴을 각각 분석한 후, 그 결과를 분

산분석 상 분석을 통하여 분석방법간의 유의성을 검증하 다.

- 29 -

(가) 납에 한 분석방법별 유의성 검증

5종의 액 표 물질에 한 납의 분석방법별 측정값은 표 15와 같으며,

Sero-3에 한 GFAAS의 분석값을 제외하고 모든 분석결과가 인증값 범 내

에서 분석되었다. 분석방법간 측정값의 비교를 하여 5종의 액표 물질의

인증값에 한 회수율로 정확도를 비교한 결과 3가지 분석방법 모두 제시된

정확도 허용범 80 ～ 120%를 만족하고 있으며, 3가지 분석방법 희석법

-ICP/MS 분석방법이 정확도 정 도에서 가장 우수한 것으로 나타났다(그

림 6).

표 15. 액표 물질에 한 납의 분석방법간 비교결과 (㎍/L)

control

materials

GFAAS Dilution-ICP/MS Microwave-ICP/MS

인증값 측정값 인증값 측정값 인증값 측정값

Sero-1 21±4 23.2±0.4 27.6±1.4 28.6±0.64 27.6±1.4 27.1±0.8

Sero-2 396±100 381.0±9.0 393±21 386.6±21.0 393±21 417.6±4.6

Sero-3 437±25 530.7±7.1 503±19 472.7±6.9 503±19 454.7±9.1

BioRad-1 - - 99±20 115.9±2.0 99±20 86.3±0.8

BioRad-2 - - 290±60 333.6±2.1 290±60 232.3±2.0

BioRad-3 - - 530±110 570.0±32 530±110 -

그림 7. 액 표 물질에 한 납의 분석방법간 정확도 비교결과

- 30 -

표 16. 액표 물질에 한 납의 분석방법간 분산분석 결과

분석방법 인자 측수 합 평균 분산

GFAAS 1 3.00 934.9 311.6 67994.6

Dilution-ICP/MS 2 6.00 1906.3 317.7 43523.9

Microwave-ICP/MS 3 5.00 1218.0 243.6 36644.6

비교자료변동의

요인제곱합 자유도 제곱 평균 F 비 P-값 F 기각치

1 vs 2

처리 74 1 74 0.0015 0.97 5.59

잔차 353609 7 50516

계 353683 8

2 vs 3

처리 14982 1 14982 0.3702 0.56 5.12

잔차 364198 9 40466

계 379181 10

1 vs 3

처리 8676 1 8676 0.1842 0.68 5.99

잔차 282568 6 47095

계 291244 7

각각의 분석방법의 분석결과를 일원배치법에 의한 분산분석 상 성 분

석한 결과는 표 16, 17과 같다. GFAAS와 희석법-ICP/MS 분석방법간에는 유

의한 차가 없는 것으로 나타났으며(p=0.97>0.05), 측정값과는 유의한 상 계

(R=0.99)를 보 다. 한 희석법-ICP/MS와 마이크로웨이 분해-ICP/MS

(p=0.56>0.05, R=0.97), GFAAS와 마이크로웨이 분해-ICP/MS (p=0.68>0.05,

R=0.98) 분석 값에서도 유사한 결과를 보 으나, GFAAS 분석방법과 보다 유

의한 상 성을 나타내는 ICP/MS 분석방법은 희석법-ICP/MS 분석방법으로

나타났다.

1 : GFAAS , 2 : Dilution-ICP/MS, 3 : Microwave-ICP/MS

- 31 -

표 18. 장시료에 한 분석방법별 납 분석결과 ( ㎍/L )

시료명 GFAAs Dilution-ICP/MS Microwave-ICP/MS

A 23.87±0.85 27.44±0.41 25.9±0.12

B 26.73±1.25 29.59±0.48 29.4±0.02

C 33.34±0.83　 36.57±0.55 36.33±1.06

D 8.36±1.26 14.88±0.69 18.59±0.01

E 23.2±0.74　 27.77±0.38 -

F 24.22±0.82　 27.13±0.22 25.51±0.25

G 19.69±2.12 22.92±0.21 24.42±0.16

H 17.19±2.10　 21.78±0.37 23.86±0.55

I 　- 14.67±0.07 16.72±0.26

J 26.11±1.53 27.74±0.09 30.26±0.89

K 36.05±3.46　 33.86±0.25 33.34±0.25

Mean 23.88 25.85 26.43

표 17. 납에 한 분석방법간 상 계 분석 결과

구분 분석방법 GFAAs Dilution-ICP/MS Microwave-ICP/MS

control

material

GFAAs 1.000 - -

Dilution-ICP/MS 0.994 1.000 -

Microwave-ICP/MS 0.977 0.967 1.00

시료

GFAAs 1.00 - -

Dilution-ICP/MS 0.962 1.00 -

Microwave-ICP/MS 0.927 0.976 1.00

10건의 장시료에 한 분석방법별 분석결과는 표 18과 같다. 분석방법별

유의성 분석을 한 분산분석 상 성 분석결과는 GFAAS와 희석법

-ICP/MS는 p=0.43>0.05, R=0.96, 희석법-ICP/MS와 마이크로웨이 -ICP/MS

(p=0.84>0.05, R=0.98), GFAAS와 마이크로웨이 -ICP/MS는 p=0.23>0.05,

R=0.93으로 control material 분석결과와 유사한 경향을 보 다.

- 32 -

그림 8. 장시료에 한 납의 분석방법간 비교결과

액 표 물질 장시료에 한 납의 측정값은 3가지 분석방법 모두 통

계 으로 유의한 차가 나타나지 않았으나, 희석법-ICP/MS 분석방법이

GFAAS 분석방법과 보다 유의한 상 성을 나타내며, 처리 과정이 보다 간

편하여 납 분석을 한 모니터링 분석방법으로 사용할 수 있다고 단된

다.

(나) 카드뮴에 한 분석방법별 유의성 검증

3종의 액표 물질에 한 카드뮴의 분석방법별 측정값은 표 19와 같으

며, Sero-3에 한 GFAAS의 분석값을 제외하고 모든 분석결과가 정확도 허용

범 를 만족하 으며, 희석법-ICP/MS 분석방법이 정확도 정 도에서 가장

우수한 것으로 나타났다.

카드뮴에 한 분석방법간 상호 유의성 검증을 하여 분석방법별 분

석 결과를 일원배치법에 의한 분산분석 상 성 분석을 실시하 다. 액

표 물질의 카드뮴에 한 GFAAS와 희석법-ICP/MS 분석방법 간에는 유의한

차가 없는 것으로 나타났으며(p=0.988>0.05), 측정값 간에는 유의한 상 계

- 33 -

(R=0.99)를 보 다. 한 희석법-ICP/MS와 마이크로웨이 -ICP/MS

(p=0.69>0.05, R=1.00), GFAAS와 마이크로웨이 -ICP/MS (p=0.68>0.05,

R=1.00) 분석 값에서도 유사한 결과를 보 다. 납의 경우와 같이 카

드뮴에서도 GFAAS 분석방법과 더 유의한 상 성을 나타내는 ICP/MS 분석

방법은 희석법-ICP/MS 분석방법으로 나타났다.

표 19. Control material에 한 카드뮴의 분석방법간 비교결과

control

materials

GFAAS dilution-ICP/MS Microwave-ICP/MS

인증값 측정값 인증값 측정값 인증값 측정값

Sero-1 0.7±0.3 0.84±0.07 0.74±0.06 0.71±0.04 0.74±0.06 -

Sero-2 5.1±2.3 6.51±0.09 6.0±0.4 5.7±0.13 6.0±0.4 5.75±0.19

Sero-3 8.9±0.6 10.96±0.21 10.8±0.5 11.7±0.16 10.8±0.5 10.17±0.22

10건의 장시료에 한 분석방법별 측정결과는 표 20과 같다. 분석방법별

분산분석 상 성 분석결과는 GFAAS와 희석법-ICP/MS는 p=0.75>0.05,

R=0.97로 액표 물질의 분석결과와 유사한 결과를 보 다. 그러나 희석법

-ICP/MS와 마이크로웨이 -ICP/MS (p=0.07>0.05, R=0.79), GFAAS와 마이크

로웨이 -ICP/MS는 p=0.08>0.05, R=0.83으로 분석방법간에 유의성이 비교

낮게 조사되었다. 그러나 액-희석법-ICP/MS 분석방법을 카드뮴의 모니

터링 시험방법으로 사용하기 해서는 조 더 많은 장시료에 한 시험방

법간 비교가 필요하다고 단된다.

- 34 -

표 20. 장시료에 한 분석방법별 카드뮴 분석결과 ( ㎍/L )

시료 GFAAs Dilution-ICP/MS Microwave-ICP/MS

A 0.802 ± 0.14 1.02 ± 0.04 0.504 ± 0.02

B 0.822 ± 0.10 0.80 ± 0.09 0.174 ± 0.01

C 2.170 ± 0.03 2.30 ± 0.17 1.34 ± 0.05

D 0.655 ± 0.06 0.74 ± 0.05 0.14 ± 0.01

E 1.465 ± 0.05 1.37 ± 0.04 1.380 ± 0.01

F 0.996 ± 0.03 0.93 ± 0.03 1.198 ± 0.01

G 0.950 ± 0.02 0.95 ± 0.04 0.492 ± 0.01

H 0.927 ± 0.10 1.01 ± 0.12 0.501 ± 0.01

J 1.012 ± 0.04 1.10 ± 0.26 0.309 ± 0.01

K 1.837 ± 0.19 2.18 ± 0.06 1.612 ± 0.01

Mean 1.16 1.24 0.77

그림 9. 장시료에 한 카드뮴의 분석방법간 비교결과

- 35 -

표 21 . 뇨에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선 작성 (mL)

구분검정곡선

시료Blank Add 0 Add 1 Add 2 Add n

희석액 8 8 8 8 8 8

표 용액 1 - - 1 - -

표 용액 2 - - 1 - -

표 용액 n - - - - 1 -

1% 질산 1 1 - - - 1

증류수 1 - - - - -

기 뇨 - 1 1 1 1 -

시 료 - - - - - 1

나. 뇨 시료 분석방법

(1) 시료의 처리 검정곡선의 작성

뇨 뇨 표 물질의 희석에 사용할 희석액은 산으로 세척한 1L 용량 라

스크에 3차 증류수 500 mL를 넣은 후 고순도 질산용액 10 mL을 넣고 내부표

용액으로 로듐(Rhodium)을 표지하여 최종농도가 5㎍/L 가 되도록 표지한

후 표선을 맞추었다.

검정곡선 작성을 해 1000 mg/L 다원소 표 원액(Multi-element stock

solution)을 사용하여 1% 질산용액으로 단계 희석하여 1, 3, 6, 9, 30, 60, 90

㎍/L 가 되도록 7개의 표 용액을 조제하 다. 검정곡선 작성을 한 Blank

urine은 Sero urine blank을 사용하 으며, 분석기기의 조건 조제방법은 아

래와 같다. 검정곡선은 내부표 물질과 분석 상물질의 감응비를 구하여 표

물첨가법으로 작성한 후 외부 검정곡선법으로 환시켰다.

- 36 -

표 23. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법 : 검정곡선의 교정계수

항목

농도Pb Cd Mn Se Ni Co

1 - 8.0E-3 4.9E-3 - - 3.8E-2

3 - 7.6E-3 5.2E-3 - - 3.6E-2

6 4.9E-2 7.4E-3 5.3E-3 - 9.5E-3 3.6E-2

9 4.2E-2 7.4E-3 5.3E-3 1.1E-4 8.0E-3 3.5E-2

30 3.9E-2 7.8E-3 5.3E-3 1.0E-4 8.4E-3 3.6E-2

60 3.8E-2 7.6E-3 5.3E-3 1.2E-4 8.3E-3 3.6E-2

90 3.8E-2 7.5E-3 5.3E-3 1.1E-4 8.0E-3 3.6E-2

평균 4.1E-2 7.6E-3 5.2E-3 1.1E-4 8.4E-3 3.6E-2

표 편차 4.9E-3 2.3E-4 1.4E-4 5.2E-6 6.1E-4 9.4E-4

상 표 편차 11.8 3.07 2.6 4.7 7.2 2.6

표 22. 뇨에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 기기분석 조건

구 분 설정 조건

Nebulizer gas flow rate 1.1 L/min

Auxiliary Gas Flow 1.2 L/min

Plasma Gas Flow 20 L/min

Ion Lens voltage Auto lens ( 6 voltage )

RF power 1.5 Kw

DRC mode Se,Mn methane gas : 1.5 mL/min,RPq : 0.8

Standard mode Pb, Cd, Ni, Co RPq : 0.25

정량에 사용된 이온 질량은 카드뮴을 제외하고 자연계 존재비가 가장 큰

질량을 선택하 으며, 분석 항목별 정량 이온의 질량은 납은 208, 카드뮴 111,

코발트 59, 망간 55, 셀 늄 80 이다.

- 37 -

그림 9와 표 23과 같이 납, 카드뮴 등 조사 상 항목 모두 1 ～ 90 ㎍/L

셀 늄(1～120㎍/L) 범 에서 검정곡선의 결정계수 r2이 0.995 이상의 좋은 직

선성을 나타내었고, 표 물질의 농도와 기기 감도간의 평균비인 검정곡선의

교정계수(CF)의 상 표 편차(RSD)는 납의 11.8%를 제외하고 10% 이내의 값

을 보 으며, 조사 상 항목 모두 검정곡선 사용에 유효하다고 알려진 15% 이

내의 값을 보 다.

그림 10 . 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선

- 38 -

표 24. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 정확도 정 도

항목 Control materials

농도 ( ㎍/L )

정확도(%) 정 도(%)인증값 측정값

Pb Sero Urine blank 0.75 ± 0.05 0.74 ± 0.04 98.6 5.6

Cd Sero Urine 4.6 ± 0.4 4.91 ± 0.26 106.8 5.4

Mn Sero Urine blank 1.2 ± 0.4 1.26 ± 0.09 105.0 7.2

Co Sero Urine blank 0.28 ± 0.05 0.19 ± 0.03 123.7 0.2

Ni Sero Urine blank 2.4 ± 0.6 2.57 ± 0.20 107.1 7.7

Se Sero Urine blank 21.7 ± 2.8 20.9 ± 1.21 96.29 5.8

(2) 정확도 정 도

분석방법의 정확도 정 도를 확인하기 하여 뇨 표 물질 2개사 3종에

해 시료와 동일한 방법으로 처리 측정하여 인증값에 한 회수율과 허

용범 로 정확도를 평가하 으며, 정 도는 동일 시료를 4회 측정하여 그 표

편차를 농도로 나 상 표 편차(RSD %)로 구하 다.

뇨 표 물질에 한 항목별 정확도와 정 도는 표 24와 그림 10과 같다.

정확도는 조사 상 항목 모두 표 물질 허용범 내에서 측정되었으며, 정

도는 10% 이내의 좋은 재 성을 보 다. 그러나 카드뮴의 경우 뇨 표 물질

가장 낮은 농도를 나타낸 Seronorm urine blank에 한 정 도(상 표

편차)가 16.1%로 비교 높은 값을 나타내었으나, 다른 2종류의 뇨 표 물질

에 한 정 도는 조사 상 항목 모두 10% 이내의 양호한 값을 보 다.

- 39 -

그림 11. 뇨 표 물질에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 정확도 정 도

뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 정확도는 농도, 간농도, 고농도의 값을

갖는 3종의 뇨 표 물질에 해서 조사 상 항목 모두 정확도 허용범 인 80

- 120%를 만족하 다.

(3) 검출한계 정량한계

검출한계 정량한계를 구하기 하여 뇨 표 물질 가장 낮은 농도

값을 갖는 Sero urine blank를 사용하여 정확도 분석에 사용된 사용한 방법과

동일한 방법으로 희석하여 7개의 시료를 만든 후 측정하 다. 방법검출한계는

동일 시료를 7회 분석하여 구한 표 편차에 99% 신뢰구간의 T value 값인

3.14를 곱하여 구하 으며, 정량한계는 10을 곱하여 구하 다.

표 25와 같이 납, 카드뮴, 코발트의 방법검출한계(정량한계)는 0.13 ㎍/L

(0.43 ㎍/L), 0.17 ㎍/L, (0.53 ㎍/L), 0.07 ㎍/L (0.22 ㎍/L)로 조사되었는데 이

는 CDC의 ICP/MS법의 방법검출한계인 0.1, 0.06, 0.07 ㎍/L와 유사하거나 다

소 높은 값을 나타내었다. 셀 늄, 납, 카드뮴, 코발트의 방법검출한계는 표 4

- 40 -

표 25. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 방법검출한계 정량한계 (㎍/L)

구분 Pb Cd Mn Se Ni Co

평균 0.76 0.33 1.26 20.89 2.57 0.29

표 편차 0.04 0.05 0.09 1.21 0.20 0.02

방법검출한계 0.13 0.17 0.28 3.79 0.62 0.07

정량한계 0.43 0.53 0.90 12.06 1.97 0.22

에 제시한 일반인의 농도 수 을 고려할 때 충분히 분석할 수 있을 정도로 낮

게 조사되었으나, 망간, 니 의 방법검출한계는 0.28 ㎍/L, 0.62 ㎍/L로 높게

산정되어 모니터링 시험방법으로 사용하기 해서 2차년도 사업에 더 낮은 농

도의 시료로 방법검출한계를 재 산정할 계획이다.

(4) 장시료에 한 용성 검토

뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 장시료 용성을 검토하기 하여 10건의

뇨에 한 분석결과는 표 26와 같다. 뇨 납 카드뮴의 평균 농도는 1.79

㎍/L, 0.75 ㎍/L을, 코발트, 망간, 셀 늄은 0.48 ㎍/L, 0.83 ㎍/L, 35.3 ㎍/L로

조사되었다. 용성 검토를 한 10건의 장시료는 니 항목을 제외하고

국․내외 연구에서 제시된 직업 으로 노출되지 않은 일반인의 농도수 과 비

슷한 값을 보 다.

- 41 -

표 26. 뇨 시료에 한 희석법-ICP/MS 분석 결과 (㎍/L)

시료 Pb Cd Mn Se Co Ni

A 2.60±0.11 0.49 ± 0.06 0.76±0.03 43.2±1.61 0.74±0.04 8.16±0.28

B 1.11±0.04 1.06 ± 0.04 0.69±0.05 41.9±2.70 0.64±0.04 4.51±0.19

C 0.93±0.07 0.58 ± 0.06 0.50±0.07 21.6±1.88 0.17±0.02 0.54±0.14

D 1.50±0.04 0.80 ± 0.04 0.84±0.05 27.6±1.72 0.39±0.03 3.47±0.29

E 0.89±0.05 0.21 ± 0.02 0.45±0.03 14.3±2.28 0.24±0.04 0.70±0.13

F 2.06±0.06 1.32 ± 0.03 0.91±0.02 69.8±0.92 0.62±0.03 6.74±0.35

G 1.60±0.04 0.66 ± 0.03 0.65±0.04 35.6±1.47 0.49±0.05 4.30±0.30

H 2.19±0.10 0.62 ± 0.03 1.63±0.02 36.5±1.53 0.60±0.04 9.94±0.18

J 2.20±0.07 0.50 ± 0.07 0.78±0.07 36.5±2.48 0.36±0.02 5.21±0.28

K 2.85±0.09 1.27 ± 0.07 1.08±0.14 26.2±1.97 0.57±0.04 7.74±0.40

평균 1.79 0.75 0.83 35.3 0.48 5.13

(5) 분석방법간 비교

뇨-희석법-ICP/MS 분석방법과 GFAAS 분석방법 간의 유의성 검증은 액

의 경우와 동일하게 뇨 표 물질과 10건의 뇨 장시료에 하여 GFAAS 분

석방법과 희석법-ICP/MS 분석방법으로 납과 카드뮴 항목에 해 각각 분석한

후, 그 결과를 분산분석 상 분석을 통하여 분석방법간의 유의성을 검증하

다.

(가) 뇨 납에 한 분석방법별 유의성 검증

3종의 뇨 표 물질에 한 뇨 납의 분석방법별 측정값은 표 27과 같으

며, Sero-3에 한 GFAAS의 분석값을 제외하고 모든 분석결과가 인증값 범

내에서 분석되었다.

- 42 -

표 27. 뇨 표 물질에 한 납의 분석방법간 비교결과

뇨 표 물질GFAAS 희석법-ICP/MS

인증값 측정값 인증값 측정값

Sero urine blank - - 0.75±0.05 0.74±0.04

Sero-2 40.3±2.6 37.4±3.49 40.3±2.6 44.3±1.01

BioRad-1 13.5±2.7 10.2±1.85 13±2.6 14.84±0.20

그림 12. 뇨 표 물질에 한 납의 분석방법간 정확도 비교결과

분석방법간 측정값의 비교를 하여 3종의 뇨 표 물질의 인증값에 한

회수율로 정확도를 비교한 결과 GFAAS와 희석법-ICP/MS 분석방법 모두 정

확도 허용범 인 80 ～ 120%를 만족하고 있으며, 희석법-ICP/MS 분석방법이

정 도에서 가장 우수한 것으로 나타났다.(그림 11)

분석방법 간 상호 유의성 검증을 하여 GFAAS와 희석법-ICP/MS 분석방

법별 분석결과를 일원배치법에 의한 분산분석 상 성을 분석한 결과 분석

방법간에는 유의한 차가 없는 것으로 나타났다(p=0.80>0.05). 10건의 장시료

에 한 분석방법간 유의성 비교는 GFAAS 분석방법의 검출한계가 6.8 ㎍/L

- 43 -

표 28. 뇨 표 물질에 한 카드뮴의 분석방법간 비교결과

뇨 표 물질

GFAAS 희석법-ICP/MS

인증값 측정값 인증값 즉정값

Sero urine blank 0.31±0.05 0.32±0.05 0.31±0.05 0.33±0.05

Sero urine 4.6±0.4 4.52±0.05 4.6±0.4 4.91±0.26

BioRad-1 9.6±1.9 9.31±0.24 9.2±1.9 10.2±0.08

로 높아 장시료의 농도를 분석할 수 없어 비교를 할 수 없었다.

(나) 뇨 카드뮴에 한 분석방법별 유의성 검증

3종의 뇨 표 물질에 한 카드뮴의 분석방법별 측정값은 표 28과 같이

두 분석방법 모두 뇨 표 물질에서 요구하는 정확도 허용범 를 만족하 으

며, 정 도 역시 양호한 결과를 나타내었다.

카드뮴에 한 분석방법간 상호 유의성 검증 결과 뇨 표 물질에 해서는

GFAAS와 희석법-ICP/MS 분석방법간에 유의한 차가 없는 것으로 나타났으며

(p=0.916>0.05), 측정값 간에는 유의한 상 계(R=0.999)를 보 다. 뇨 장시

료의 경우도 뇨 표 물질과 같이 분석방법간에는 유의한 차가 없는 것으로 나

타났으며(p=0.458>0.05), 측정값 간에는 유의한 상 계(R=0.96)를 보 다. 따

라서 보다 많은 장시료에 한 비교실험 후 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법을

GFAAS 분석방법과 병행하여 사용할 수 있는 것으로 나타났다.

- 44 -

표 29. 장시료에 한 뇨 카드뮴의 분석방법간 분석결과 (㎍/L)

시료명 GFAAs Dilution-ICP/MS

A 0.38 ± 0.08 0.51 ± 0.08

B 0.83 ± 0.02　 1.17 ± 0.05

C 0.37 ± 0.01　 0.54 ± 0.05

D 0.75 ± 0.02　 0.97 ± 0.09

E 0.21 ± 0.03　 0.29 ± 0.04

F 1.35 ± 0.07　 1.29 ± 0.10

G 0.44 ± 0.10　 0.68 ± 0.08

H 0.46 ± 0.09　 0.63 ± 0.05

J 0.35 ± 0.02　 0.51 ± 0.02

평균 0.57 0.69

그림 13. 장시료에 한 뇨 카드뮴의 분석방법간 비교결과

- 45 -

3. 액 뇨 희석법-ICP/MS 분석방법(안) QA/QC 허용범

QA/QC 허용기 항목은 2005년도 6월 국립환경과학원 규에 고시된

『환경오염공정분석방법 제정체계 표 화 지침』에 따라 방법검출한계 정

량한계, 검정곡선의 검증, 정 도와 정확도 항목에 한 차를 검토하 다.

허용기 을 도출하기 해 사용된 통계 차는 EPA 분석방법 1625 개발에

사용된 실험실 비교실험 결과로부터 유도된 것이다.23)24) 이번 연구에서는 매

질 표 물질 장시료에 한 분석방법간 유효성 검증이 이루어진 카드뮴

납과 망간, 셀 늄 항목에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 QA/QC 결과

를 바탕으로 QA/QC 허용범 를 제시하고자 한다.

검정곡선의 작성을 해 분석하고자 하는 시료의 농도를 고려하여 5개 이

상의 표 용액을 사용하는 5 point calibration으로, 내부표 물질을 이용한 상

검정곡선법으로 작성한다. 검정곡선의 직선성에 한 허용기 은 RSDCAL

(RSDCAL, max)로 아래의 차에 따라 산정하 다.

․작성된 검정곡선으로부터 표 용액에 의해 산출된 평균 감도계수( Response

factor, RF)를 구한다.

RF = ( CPSSTD/CPSI.S)/표 용액의 농도 (식 1)

평균교정계수 RF = (RF1 + RF2 + RF3 + ․․․ + RFn)/n (식 2)

여기서, CPS STD : 표 용액의 CPS

CPS I.S : 내부표 물질의 CPS

․구한 평균 감도계수와 표 편차로부터 상 표 편차(RSD)를 구한다.

RSDCAL = 상 표 편차(SD) / 감도계수(RF) × 100 (식 3)

- 46 -

․검정곡선 직선성의 최 허용 RSD 값은 아래의 식에 의하여 구하며, 계산

된 RSDCAL,max 가 35% 이상이면 허용 가능한 최 값을, 35% 그 이하면 계산

된 값을 사용한다.

RSDCAL,max = Minimin ( 35%, k RSDCAl ) (식 4)

여기서, k : 검정곡선 point 수에 해당하는 자유도의 95% F 분포값의 제곱근

( n=5, k=2.5)

본 연구에서는 조사된 검정곡선의 RSDCAL에 검정곡선 작성에서 사용된 표

용액의 수가 5 일 때의 k값 2.5를 곱하여 RSDCAL,max를 구하 다. 액-희석

법-ICP/MS 분석법으로 구한 항목별 검정곡선 상 표 편차(RSDCAL)는 납

5.44%, 카드뮴 2.66%, 망간 24.98%, 셀 늄 7.53%에 k값을 곱하여 13.6%,

6.7%, 62.5%, 18.8%로 계산되었다. 안 도 표기 자릿수 등을 고려하여 납은

15%, 카드뮴 10%, 셀 늄 20%를, 망간은 최 허용치를 용하여 35%를 액

-희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선의 직선성 허용기 으로 제시하 다(표

30). 액과 동일한 방법으로 구한 뇨에 한 항목별 검정곡선 상 표 편차

(RSDCAl)는 납 29.5%, 카드뮴 7.7%, 망간 6.5%, 셀 늄 11.8%로 나타났으나 뇨

-희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선의 직선성 허용기 으로 납 30%, 카드뮴

10%, 망간 10%, 셀 늄 15%을 제시하 다(표 30). 비교 높은 값을 보인

망간과 셀 늄, 뇨 납에 해서는 2차년도 사업에서 재산정할 계획이다.

방법검출한계 정량한계는 도출된 방법검출한계와 정량한계를 용하여

안 계수를 고려하여 제시하 다. 액에 한 항목별 방법검출한계와 정량한

계는 납 1.14 ㎍/L와 3.6 ㎍/L, 카드뮴은 0.09 ㎍/L와 0.28 ㎍/L, 망간 1.53 ㎍

/L와 4.87 ㎍/L, 셀 늄은 5.42 ㎍/L와 17.3 ㎍/L로 조사되었으나, 안 계수

- 47 -

표기의 편리성을 해 표 30과 같이 제시하 다. 뇨에 한 항목별 방법검

출한계와 정량한계는 납 0.13 ㎍/L와 0.43 ㎍/L, 카드뮴 0.17 ㎍/L와 0.53 ㎍

/L, 망간 0.28 ㎍/L와 0.90 ㎍/L, 셀 늄 1.21 ㎍/L와 3.79 ㎍/L로 조사되었으

나, 안 계수 표기의 편리성을 해 표 31과 같이 제시하 다. 망간의

방방검출한계는 1.53 ㎍/L로 일반인의 농도수 ( 4 - 18 ㎍/L)을 고려하면 비

교 높게 조사되어 방법검출한계에 한 재산정이 필요하다. 방법바탕시료(시

료 blank)는 액 뇨 분석방법 모두 정량한계 미만을 허용기 으로 제시하

다.

정 도와 정확도는 매질 표 물질 에서 가장 낮은 농도의 시료를 선택하

여 회수율 회수율에 한 상 표 편차(RSDIPR)를 구하여 구하 다. 정

도는 회수율의 상 표 편차의 3배를, 정확도 허용범 는 평균회수율과 회수

율의 표 편차에 5.3을 곱하여 구한 값을 ± 하여 산정하 다.

․ 정 도(RSDIPR,max) = 3.0 RSDIPR

․ 정확도 허용기 (%) = X ± 5.3 × SD

여기서, X = control material에 한 회수율

액 표 물질에 한 항목별 정 도에 3을 곱하여 구한 정 도 허용기

은 납과 카드뮴은 6.68%와 14.1%를, 망간 셀 늄은 13.8%와 8.1%로 조사되

었으나, 안 도와 표기의 편리성을 해 납과 셀 늄은 10%를, 카드뮴과 망간

은 15%를 액에 ICP/MS 시험방법의 정 도 허용기 으로 제시하 다. 뇨에

한 정 도 허용기 은 액과 동일한 방법으로 계산하 을 때 납과 카드뮴

은 16.8%와 16.2%를, 망간 셀 늄은 21.6%와 17.4%로 조사되었으나, 조사

상 항목 모두 뇨에 ICP/MS 시험방법의 정 도 허용기 으로 20%를 제시하

다.

- 48 -

액에 한 정확도 허용범 는 납과 카드뮴은 92 ～115.4%, 81～ 130.8%

로, 망간과 셀 늄은 76.1 ～ 124.9%, 86. ～ 114.6%로 계산되었으나 상하편차

를 고려하여 표 31과 같이 액에 한 ICP/MS 분석방법의 항목별 정확도

허용기 제시하 다. 뇨에 한 정확도 허용범 는 납과 카드뮴은 68.9 ～

128.34%, 78.2～ 135.4%로, 망간과 셀 늄은 66.8 ～ 143.2%, 65.6 ～ 127.0%로

계산되었으나 상하편차를 고려하여 표 32와 같이 뇨에 한 ICP/MS 분석방

법의 항목별 정확도 허용기 을 제시하 다. 그러나 뇨에 한 정확도 허용기

범 가 생체시료 분석매뉴얼의 정확도 허용범 (75 ～ 125%)를 과하고

있어, 2차년도 사업에서 정확도 허용범 를 확인, 재 산정할 계획이다.

- 49 -

표 35. 액-희석법-ICP/MS 분석방법의 QA/QC 허용범

항목 구분 QA/QC 결과 QA/QC 허용범

Pb

방법검출한계 1.14 ㎍/L 1.5 ㎍/L

정량한계 3.6 ㎍/L 5 ㎍/L

검정곡선의 직성성평균 RSD 5.44%( r2= 0.999 )

15%(5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 2.2% 10%

정확도 평균 103.7%, 표 편차 2.2% 85 ～ 115 %

Cd

방법검출한계 0.09㎍/L 0.1 ㎍/L

정량한계 0.28㎍/L 0.3 ㎍/L

검정곡선의 직성성평균 RSD 2.66%( r2= 0.999 )

10%(5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 4.7% 15%

정확도 평균 105.9%, 표 편차 4.7% 75 ～ 125%

Mn

방법검출한계 1.53 ㎍/L 1.5 ㎍/L

정량한계 4.87 ㎍/L 5.0 ㎍/L

검정곡선의 직성성평균 RSD 24.98%( r2= 0.999 )

10%(5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 4.6% 15%

정확도 평균 103.7%, 표 편차 4.6% 75 ～ 125 %

Se

방법검출한계 5.42 ㎍/L 6.0 ㎍/L

정량한계 17.3 ㎍/L 20.0 ㎍/L

검정곡선의 직성성평균 RSD 7.53%( r2= 0.999 )

20%(5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 2.7% 10%

정확도 평균 106.7%, 표 편차 2.7% 85 ～ 115%

- 50 -

표 36. 뇨-희석법-ICP/MS 분석방법의 QA/QC 허용범

항목 구분 QA/QC 결과 QA/QC 허용범

Pb

방법검출한계 0.13 ㎍/L 0.2 ㎍/L

정량한계 0.43 ㎍/L, 0.5 ㎍/L

검정곡선의 직성성평균 RSD 11.8%( r2= 0.999 )

30% (5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도 (n=4) 5.6% 20%

정확도 평균 98.6%, 표 편차 5.6% 70 ～ 130%

Cd

방법검출한계 0.17 ㎍/L 0.2 ㎍/L

정량한계 0.53 ㎍/L 0.5 ㎍/L

검정곡선의 직성성 평균 3.07%,( r2= 0.999 )

10% (5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 5.4% 20%

정확도 평균 106.8%, 표 편차 5.4% 70 ～ 130%

Mn

방법검출한계 0.28 ㎍/L 0.3 ㎍/L

정량한계 0.90 ㎍/L, 1.0 ㎍/L

검정곡선의 직성성평균 RSD 2.60%( r2= 0.999 )

10% (5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도 (n=4) 7.2% 20%

정확도 평균 105.0%, 표 편차 7.2% 60 ～ 140%

Se

방법검출한계 3.79 ㎍/L 4.0 ㎍/L

정량한계 12.06 ㎍/L 15.0 ㎍/L

검정곡선의 직성성 평균 4.70%,( r2= 0.999 )

15% (5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 5.8% 20%

정확도 평균 96.3%, 표 편차 5.8% 70 ～ 130%

- 51 -

Ⅳ. 결 론

액 뇨 미량 속 분석에 한 국내․외 분석방법과 일반인의 농도

범 를 조사하고, 시료의 처리 방법 분석 조건을 확립하 다. 한 기존

에 많이 사용하는 분석방법인 GFAAS와 희석법-ICP/MS 분석방법간의 측정값

편차 정도를 확인하기 하여 동일 시료에 한 비교분석 결과, 다음과 같은

결과를 얻었다.

1. ICP/MS를 이용한 액 뇨 미량 속 분석방법 마이크로웨이

-ICP/MS 분석방법은 처리 과정의 긴 시간소요 등의 문제 이 있어 미

국, 유럽 등에서 인체노출평가사업의 미량 속 분석방법으로 희석법

-ICP/MS 분석방법을 채택하고 있다.

2. 액에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 납 카드뮴의 방법검출한계는

1.14 ㎍/L, 0.09 ㎍/L로 조사되어, GFAAS 분석방법의 방법검출한계 3 ㎍

/L, 0.3 ㎍/L 보다 약 3배정도 낮은 검출한계를 보 다. 그 외 망간, 니

, 셀 늄, 코발트의 방법검출한계는 1.53 ㎍/L, 0.55 ㎍/L, 5.42 ㎍/L,

0.10 ㎍/L로 조사되었다.

3. 액 표 물질에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 납 카드뮴, 망간, 셀

늄의 정확도는 103.7, 105.9, 100.5, 100.3%로 조사되었으나, 니 과 코발

트의 정확도는 80.7%, 123.7%로 다소 낮게 나타났다. 동일 시료를 4회 반

복하여 구한 니 의 정 도 13.6%를 제외하면 5% 이내의 재 성을 나타

내었다.

- 52 -

4. 뇨에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 납 카드뮴, 코발트, 망간, 니 ,

셀 늄의 방법검출한계는 0.13 ㎍/L, 0.17 ㎍/L, 0.07 ㎍/L, 0.28 ㎍/L,

0.62 ㎍/L, 3.79 ㎍/L로 조사되었다.

5. 뇨 표 물질에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 납 카드뮴, 망간, 셀

늄, 니 의 정확도는 98.6, 106.8, 105.0, 96.29, 107.1%의 좋은 값을 나타내

었으나, 코발트는 123.7%로 다소 낮게 조사되었다. 동일 시료를 4회 반복

하여 구한 정 도 조사 상항목 모두 10% 이내의 재 성을 나타내었다.

6. 액 뇨에 한 희석법-ICP/MS 분석방법의 검정곡선 직선성은 조사

상 항목 모두 r2이 0.995 이상을, 검정곡선 교정계수(RSD%)는 망간, 셀

늄을 제외하고 10% 이내의 직선성을 나타내었다.

7. 매질 표 물질에 한 액 뇨 납과 카드뮴 항목의 분석방법간 유

의성 검증을 해 기존의 GFAAS와 희석법-ICP/MS 분석방법 측정값의

분산분석 상 성을 분석한 결과 납(p=0.97>0.05, R=0.99)과 카드

뮴(p=0.99>0.05, R=0.99), 뇨 납(p=0.80>0.05, R=0.99)과 카드뮴

(p=0.92>0.05, R=0.99) 모두 두 분석방법의 결과 값에 유의한 차가 없는

것으로 나타났으며, 측정값 간에도 유의한 상 계를 보 다. 장시료에

한 유의성 검증 결과 역시 통계 으로 유의한 차를 나타내지 않았지만

분석방법간에 측정값의 편차가 존재하 다. 측정값의 편차의 정도를 악

하기 해서는 더 많은 시료에 해 유의성 검증을 하여야 한다고 단된

다.

- 53 -

8. 희석법-ICP/MS 분석방법은 동시에 많은 항목을 분석할 수 있기 때문에

GFAAS 분석방법에 비해 분석시간을 크게 단축할 수 있으며, 검출한계도

GFAAS 분석방법보다 낮은 장 이 있다. 따라서 희석법-ICP/MS 분석방

법은 분석 상 물질이 극미량으로 존재하는 액 뇨와 같은 생체시료

를 다량으로 분석해야 하는 미량 속 생체노출 조사사업의 분석방법으로

사용 가능하다고 단된다.

9. 확립한 희석법-ICP/MS 분석방법(안)은 2차년도 연구사업에서 좀 더 많은

장시료에 한 용성을 검토한 후『생체시료 환경오염물질 분석 방

법』에 제공하여 국내인체노출평가사업의 분석방법으로 활용할 정이다.

- 54 -

Ⅴ. 참고문헌

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13) 국립환경과학원, 2007, 지역주민 환경오염 노출수 생체지표 모니터링

(울산) 보고서

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24) CDC, Agency for Toxic Substance and Disease Registry, 2003,

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25) 노동부, 박정덕, 2005, 카드뮴

26) 노동부, 박정덕, 2005, 니

- 57 -

생체시료 시험

금 - 희 - 결합플라즈 질량 2009

Metals in Biological Fluid - dilution-ICP/MS

1.0 개요

1.1 적

이 시험방법은 생체시료( 액 뇨) 의 미량 속을 정량하기 하여 사

용한다. 생체시료를 한 희석액을 사용하여 희석한 후 유도결합 라즈

마에서 분석 상 물질을 이온화하여 질량분리기(quadropole)에 도입․분리

한 후 질량검출기로 정량하는 방법이다.

1.2 적용

1.2.1 이 방법은 액(Whool blood)과 뇨(urine) 시료에 존재하는 납, 카드뮴,

셀 늄, 망간 등의 속원소 측정에 용한다.

1.2.2 이 방법에 의한 생체시료 속원소의 방법검출한계 (MDL, method

detection limit)와 정량한계(정량범 )는 표 1과 같다.

1.3 간 물질

1.3.1 동중원 간

다른 원소의 동 원소(isotope)가 1가 는 2가로 이온화되면서 측정하려는

원소의 질량과 동일한 경우 발생하는 간섭으로, 간섭을 갖지 않는 동 원

소의 질량을 선택하여 간섭효과(interference effect)의 향을 배제할 수 있

다..

- 58 -

표 1. 액 뇨 납과 카드뮴의 ICP/MS 시험방법의 방법검출한계 정량한계

구 분 액 (ug/L) 뇨 (ug/L)

납방법검출한계 1.5 0.2정량한계 5 0.5

정량범 2 - 600 0.2 - 100

카드뮴

방법검출한계 0.1 0.2

정량한계 0.3 0.5정량범 0.1- 600 0.2- 100

망간

방법검출한계 1.5 0.3

정량한계 5 1.0정량범 2 - 600 0.3 - 100

셀 늄방법검출한계 6.0 4.0정량한계 20.0 15.0

정량범 6 - 600 4.0- 100

1.3.2 다량민감

다량민감도(abundance effect)는 한 피이크의 일부가 다른 피이크에 향을

주는 정도를 말하며 작은 피이크가 큰 피이크 에 첩되어 발생한다. 최

한 분리능을 높여 간섭을 일 수 있다.

1.3.3 동중 다원 온간

측정하려는 원소의 질량과 동일한 다원소로 구성된 이온에 의해 발생하는

간섭을 말한다. 특히 액과 뇨와 같은 생체시료의 경우 시료에 존재하는

다량의 공존원소(Ca, Cl, P, Na, K, C, S)와 매질에 존재하는 산소, 질소

알곤 이온에 의해서 발생한다. 동 간섭을 배제하기 해서는 간섭이 없

는 다른 동 원소를 선택하거나, 소수 자리까지 질량을 구분할 수 있는

ICP/SFMS를 사용하여 피할 수 있다. 그 지 못할 경우 시료를 처리하여

간섭원을 제거하거나, hydride 생성법 등 특수한 시료 주입장치를 사용하

여 측정원소와 공존원소를 분리하여야 한다. 이외에 간섭원 제거 장치인

CRI (Collision Reaction Interface)나 DRC (Dynamic Reaction Cell)가 있는

분석 장비를 사용하여 분석할 수 있다.

- 59 -

1.3.4 물 적 간

시료의 라즈마로 달, 이온화, 질량분석기로 연결 과정 등의 물리 인

과정에 의해 발생하는 간섭을 의미한다. 이는 검량곡선용 표 물질을 측정

할 때와 시료를 측정할 때 기기 반응도의 차이로 인해 발생하며, 내부표

법, 표 물 첨가법, 동 원소 희석법으로 사용하여 보정할 수 있다.

1.3.5 과

먼 측정한 시료에 있는 원소의 동 원소가 다음 시료의 분석에 향을

주어 간섭하는 것을 의미한다. 메모리효과(memory effect)는 주로 측정장비

내에 침착되어 발생하는데 라즈마로 달, 이온화, 질량분석기로 연결 과

정 등의 물리 인 과정에 의해 발생하는 간섭을 의미한다. 이 간섭은 정기

으로 세척시간을 두어 방지할 수 있다.

2.0 용어정

2.1 온렌즈(Ion Lens)

질량분석부로 유입된 이온화된 각 원소가 흩어지지 않고 질량분리기로 들어갈 수

있도록 focusing을 해주는 역할을 담당한다. 한 라즈마의 빛 에 지가 검출기로

유입될 경우 검출기를 손상시킬 수 있으므로 이를 제거하기 하여 러스 압과

마이 스 압을 이용하여 라즈마의 빛 에 지와 이온화된 시료를 분리해주는 역

할을 수행하는 장치

2.2 질량 기(Mass Filter)

이온화된 시료의 각 원소를 Matheu equation의 원리를 통해 원자량별로 분리

해주는 장치로, 일반 으로 ICP/MS에서는 사 극자방식의 질량분리기를 가장

많이 사용한다. 사 극자방식의 질량분리기는 4개의 막 에 러스 압과 마

이 스 압을 마주보는 한 에 걸어주어 기장을 형성시키고, 압을 연속

으로 변화시켜 각 원자량에 맞는 기장을 연속 으로 형성시키게 된다. 시

- 60 -

료로부터 원하는 원자량별로 분리시켜 통과시키고, 다른 원자는 여과하는 역

할을 수행하므로 질량분리기라고 한다.

3.0 기기 기

3.1 시료 전처 장치 및 기구

3.1.1 용 저울

0.1 mg 단 까지 측정 가능한 울

3.1.2 용 갑

손으로 인한 오염 방지 유독한 부식성 물질 을 막기 한 PVC 재

질의 일회용 장갑

3.1.3 흄 드

시료의 처리 과정에서 발생할 수 있는 각종 해성 증기 배기 장치

3.1.4 액채취용기

액은 Heparine Tube 혹은 항응고제(EDTA)가 포함되어 있는 채취용기를

사용한다.

3.1.5 뇨 채취용기

질산으로 세척한 라스틱 용기를 사용한다.

3.2 시료 용 기

3.2.1 플라즈 질량 계 (ICP-MS)

5 % 피이크 높이를 세어 1 amu의 최소 분리능을 갖고 5 - 250 amu의 질

량 범 에서 측정할 수 있는 것이어야 한다.

3.2.2 아 곤 가스

액화 는 압축 아르곤(Ar)으로써 99.999 % 이상의 순도를 갖는 것이어야

한다.

- 61 -

4.0 시약 표준 용액

4.1 시약

4.1.1 바탕시료는 시약등 (reagent grade)의 정제수를 사용하며, 바탕시료

분석 결과는 반드시 방법검출한계 이하여야 한다.

4.1.2 질산 (HNO3, nitric acid, 분자량 : 63.02)

순도 70 % 이상의 속 분석용으로 Ultra Pure 등 을 사용한다.

4.1.3 Triton X-100

속 등 불순물을 포함하지 않은 시약으로 고순도 등 을 사용한다.

4.1.4 1.0 % 질산용액

고순도 (Ultra-Pure) 등 의 질산을 18 mega-ohm 이상의 증류수로 희석하

여 1.0 % 농도로 만든다.

4.1.5 0.1 % 질산용액

고순도 (Ultra-Pure) 등 의 질산을 18 mega-ohm 이상의 증류수로 희석하

여 0.1 % 농도로 만든다.

4.1.6 혈액 기준시료(Base Whole Blood sample)

시료의 매질차이를 보완하기 하여 표 물 첨가법으로 검정곡선을 작성할

때 사용하는 액으로 분석 상물질의 농도가 비교 낮은 액이나, 상업

으로 매하는 낮은 농도의 액 표 물질을 구매하여 사용한다.

4.1.7 뇨 기준시료(Base Urine sample)

시료의 매질차이를 보완하기 하여 표 물 첨가법으로 검정곡선을 작성할

때 사용하는 요로 분석 상물질의 농도가 비교 낮은 요나, 상업 으로

- 62 -

매하는 낮은 농도의 뇨 표 물질을 구매하여 사용한다.

4.1.8 희석액(Diluent Solution)

4.1.8.1 혈액 시료 희석용

액분석에 사용할 희석용액의 함유량은 5 μg/L의 로듐(Rhodium), 0.1 %

질산, 0.05 % Triton X-100 가 되도록 조제한다. 조제방법은 미리 질산과 2

차 증류수로 세척하여 건조한 1 L 용량 라스크에 2차 증류수를 일부 취

하고, 여기에 고순도 등 의 질산 1 mL, Triton X-100 0.5 mL, 내부표 용

액(Rh 1000 μg/L) 5 mL 를 넣은 후 까지 증류수로 채워서 잘 혼합한

다.

4.1.8.2 뇨 시료 희석용

뇨 분석에 사용할 희석용액은 함유량은 5 μg/L의 로듐(Rhodium), 1.0 %

질산으로 조제한다. 조제방법은 미리 질산과 2차 증류수로 세척하여 건조

한 1 L 용량 라스크에 2차 증류수를 일부 취하고, 여기에 고순도(Ultra

Pure) 등 의 질산 10 mL, 내부표 용액(Rh 1000 μg/L) 5 mL 를 넣은 후

까지 증류수로 채워서 잘 혼합한다.

4.1.9 세척용액 (Rinse Solution)

4.1.9.1 혈액시료 세척용

액시료 분석을 해 시료 사이에 세척을 해 사용될 세척용액의 조성

은 0.1 % 질산, 0.1 % 과산화수소수, 0.05 % Triton X-100가 되도록 조제한

다. 조제방법은 미리 질산과 증류수로 세척하여 건조한 1 L 용량 라스크

에 2차 증류수를 일부 취하고, 여기에 Ultra Pure 등 의 질산 1 mL, 고순

도 등 의 과산화수소수 1 mL, Triton X-100 0.5 mL를 넣은 후 까지

증류수로 채워서 잘 혼합한다.

4.1.9.2 뇨시료 세척용

뇨 시료 분석을 해 시료 사이에 세척을 해 사용될 세척용액의 조성은

2.0 % 질산을 조제한다. 조제방법은 미리 질산과 증류수로 세척하여 건조

한 1 L 용량 라스크에 2차 증류수를 일부 취하고, 여기에 Ultra Pure 등

- 63 -

의 질산 20 mL를 넣은 후 까지 증류수로 채워서 잘 혼합한다.

4.2 검정곡 용 표준용액

4.2.1 내 표준용액

4.2.1.1 로듐 표준원액(Rhodium 100 mg/L)

시 되는 ICP-MS용 로듐 표 용액을 구매하여 사용한다.

4.2.1.2 로듐 표준용액(Rhodium 1 mg/L)

로듐 표 원액(Rhodium 100 mg/L) 1 mL을 100 mL 용량 라스크에 넣은 후

0.1% 질산으로 표선까지 채워서 조제한다.

4.2.2 납 표준용액

4.2.2.1 납 표준원액(100 mg Pb/L)

질산납 0.1599g을 1 L 용량 라스크에 넣고 약간의 정제수를 넣은 다음 고

순도 질산 10 mL를 가해 완 히 녹여 후 정제수로 표선까지 맟추어 제

조하여 사용하거나, 시 하는 ICP-MS용 납 표 용액을 구매하여 사용한다.

4.2.2.2 납 표준용액(5 mg Pb/L)

액 분석을 한 표 용액으로 납 표 원액(100 mg Pb/L) 5 mL을 100 mL

용량 라스크에 넣은 후 0.1% 질산으로 표선까지 채워서 조제한다.

4.2.2.3 납 표준용액(500 ug Pb/L)

뇨 분석을 한 표 용액으로 납 표 원액(10 mg Pb/L) 5 mL을 100 mL 용

량 라스크에 넣은 후 1% 질산으로 표선까지 가하여 조제한다.

4.2.3 드뮴 표준용액

4.2.3.1 드뮴 표준원액(10 mg Cd/L)

속카드뮴(순도 99.99% 이상) 0.01g을 1 L 용량 라스크에 넣고 약간의 정

제수를 넣은 다음 고순도 질산 10 mL를 가해 완 히 녹여 후 정제수로

표선까지 맞추어 제조하여 사용하거나, 시 하는 ICP-MS용 카드뮴 표 용

액을 구매하여 사용한다.

- 64 -

4.2.3.2 드뮴 표준용액(500 ug Cd/L)

카드뮴 표 원액(10 mg Cd/L) 5 mL을 100 mL 용량 라스크에 넣은 후

0.1% 질산( 액 분석시) 는 1% 질산(뇨 분석시)으로 표선까지 가하여 조제

한다.

4.2.4 망간 표준용액

4.2.4.1 망간 표준원액(10 mg Mn/L)

속망간(순도 99.99%) 0.01g을 1 L 용량 라스크에 넣고 약간의 정제수를

넣은 다음 고순도 질산 10 mL를 가해 완 히 녹여 후 정제수로 표선까

지 맞추어 제조하여 사용하거나, 시 하는 ICP-MS용 망간 표 용액을 구

매하여 사용한다.

4.2.4.2 망간 표준용액(500 ug Mn/L)

망간 표 원액(10 mg Mn/L) 5 mL을 100 mL 용량 라스크에 넣은 후 0.1%

질산( 액 분석시) 는 1% 질산(뇨 분석시)으로 표선까지 가하여 조제한다.

4.2.5 레 표준용액

4.2.5.1 레 표준원액(10 mg Se/L)

이산화셀 늄(SeO2, 표 시약용) 0.0145g을 1 L 용량 라스크에 넣고 약간

의 정제수를 넣은 다음 고순도 질산 10 mL를 가해 완 히 녹여 후 정제

수로 표선까지 맞추어 제조하여 사용하거나, 시 하는 ICP-MS용 셀 늄

표 용액을 구매하여 사용한다.

4.2.5.2 레 표준용액(500 ug Se/L)

셀 늄 표 원액(10 mg Se/L) 5 mL을 100 mL 용량 라스크에 넣은 후 0.1%

질산( 액 분석시) 는 1% 질산(뇨 분석시)으로 표선까지 가하여 조제한다.

4.2.6 납, 드뮴, 레 , 망간 합표준용액1)

검정곡선 작성을 한 농도별 표 용액의 조제를 해 납, 카드뮴 등 각각

의 표 용액을 사용하여 아래와 같이 취한 후 50mL 용량 라스크에 넣은

- 65 -

후 0.1% 질산( 액 분석시) 는 1% 질산(뇨 분석시)으로 표선까지 가하여

조제한다1).

Standard표 용액

농도(μg/L)

표 용액

사용량(mL)

최종 용량

(mL)

작업표 용액

농도(μg/L)

STD 1 500 0.100 50 1

STD 2 500 0.300 50 3

STD 3 500 0.500 50 5

STD 4 500 1.000 50 10

STD 5 500 2.500 50 25

STD 6 500 5.000 50 50

STD 7 500 10.000 50 100

5.0 시료채취

5.1 액

5.1.1 액 시료는 채 부 를 70% 이소 로필알코올로 소독한 다음 1회용

스텐인 스 스틸 주사바늘을 이용하여 채 한 후 Heparine tube(green cap)

는 항응고제(EDTA)가 포함되어 있는 채취용기에 채취한 후 한다.

5.1.2 한 채취용기 내 항응고제와 액이 잘 섞이도록 4-6회 상하로 교

반한다. 채취한 시료는 가능한 한 빨리 분석하여야 하며, 분석 시 상온 유지

후 시료의 균질성을 확보하기 해 1시간 이상 Roller Mixer를 사용하여 혼합

한다.

5.1.3 채취한 시료를 분석 시 까지 -20 ℃이하에서 동결 보 한다.

5.2 뇨

5.2.1 뇨 시료는 미리 세척된 라스틱 용기에 채취한 후 질산 1 mL를 첨가하

여 한다.

5.2.2 채취한 시료는 분석할 때까지 -20 ℃로 동결 보 한다. 분석 시 상온

유지 후 시료의 균질성을 확보하기 해 충분히 혼합한다.

- 66 -

5.2.3 시료를 분취할 때 침 물이 있는 경우 시료를 따뜻하게 하여 녹여

후 분취한다. 만약 침 물이 녹지 않을 경우 잘 흔들어 최 한 균질화 시킨

후 분취한다.

6.0 정 보증/정 (QA/QC)

6.1 탕시료

바탕시료 분석은 정제수를 분석 차에 따라 측정하며 이때 납 카드뮴은 방

법검출한계 이하이어야 한다. 바탕시료의 측정은 매회 시험시마다 한 개의 시

료군 (batch)에 하여 1회 실시한다.

6.2 검출한계 정량한계

정량하한값과 비슷한 농도의 액 뇨 시료나 매질 표 물질을 각각 처리

하여 7개 이상의 시료를 비하여 측정한 후 측정값의 표 편차를 구하고 여

기에 3.14를 곱한 값은 방법검출한계(Method detection limit, MDL)로, 10을

곱한 값은 정량한계(Minimum detection limit, MQL)로 하여 농도 값을 구한

다. 이와 같이 구한 방법검출한계 정량한계 값은 표 1과 같다. 방법검출한

계 정량한계의 측정은 시험자 는 시험조건이 변경된 경우에는 다시 측정

하여야 하며, 조건이 변경되지 않은 경우라도 최소 년 1회 이상 실시하여야

한다.

6.3 실험실 정 정

실험실의 정확도(Recovery) 정 도(Precision)는 본 시험방법 분석과정이

유효한 것을 검증하기 해 실시한다. 일정량의 표 물질을 첨가한 시료(정량

한계의 5 -10배), 는 유사한 매질의 인증표 물질(CRM)을 시료를 4개 이상

비하여 이를 분석 차에 따라 측정하여 평균값과 표 편차를 구한다.

정확도는 첨가한 표 물질의 농도 혹은 인증표 물질의 인증값에 한 측정

평균값의 상 백분율(%) 는 회수율(%)로 나타내며 정 도는 측정값의 상

- 67 -

표 편차(% RSD)로 산출한다. 정 도와 정확도의 측정은 3개월을 주기로 실

시하거나 필요시 마다 실시한다. 정 도와 정확도는 아래와 같이 계산한다.

정 도 = % RSD = 100 S/x' (식 1)

여기서, x' : 평균측정값

S : 표 편차

정확도 (%) = 100 x' / xi (식 2)

여기서, xi : 제조농도 는 이론농도

x' : 평균측정값

와 같이 측정하 을 때에 정확도 정 도는 표 4에 제시한 허용범 내에

있어야 한다.

6.5 검정곡 직

검정곡선 작성을 해 정량범 내에서 5개 이상의 농도로 표 용액을 제조하

여 7.3항의 차에 따라 작성한다. 얻어진 검정곡선의 직선성 결정계수(r2)가

0.995 이상 는 감도계수1)의 상 표 편차(%RSD)는 표 4의 허용범 이내

이어야 하며, 허용범 를 벗어나면 재작성하여야 한다.

7.0 절차

7.1 전처

7.1.1 액

7.1.1.1 액 시료 0.5 mL를 15mL 폴리 로필 재질의 원심분리 에 취한

후, 0.1% 질산용액 0.5 mL와 액용 내부표 물질이 포함되어 있는 희석액을

- 68 -

9 mL을 정확히 취해 넣어 10 mL로 한다.

7.1.1.2 검정곡선 작성 시 사용되는 기 시료의 처리는 기 시료(Base

whole blood) 0.5 mL를 폴리 로필 재질의 원심분리 에 취한다. 검량선 작

성을 한 혼합표 용액은 농도별로 0.5 mL씩 각각 취한 후, 내부표 물질이

포함되어 있는 희석액을 9 mL을 정확히 취해 넣어 10 mL로 한다.

7.1.1.3 공시료는 증류수 0.5 mL, 희석용액 9 mL, 0.1 % 질산용액 0.5 mL를

첨가한다. 이 시료를 분석하여 바탕선을 보정한다.

7.1.1.4. 모든 시료를 조제한 후 다시 회 혼합기(Roller Mixer)를 사용하여

충분히 균일화 해 다.

7.1.2 뇨

7.1.2.1 뇨 시료 1.0 mL를 15mL 폴리 로필 재질의 원심분리 에 취한

후, 1.0 % 질산용액 1.0 mL와 뇨용 내부표 물질이 포함되어 있는 희석액을 8

mL을 정확히 취해 넣어 10 mL로 한다.

7.1.2.2 표 물 첨가법으로 검정곡선 작성 시 사용되는 기 시료의 처리

는 기 시료(Base Urine) 1.0 mL을 폴리 로필 재질의 원심분리 에 취한

다. 검량선 작성을 한 혼합표 용액은 농도별로 1.0 mL씩 각각 취한 후, 내

부표 물질이 포함되어 있는 희석액을 8 mL을 정확히 취해 넣어 10 mL로 한

다.

7.1.2.3 공 시료는 증류수 1.0 mL, 희석액 8 mL, 1.0 % 질산용액 1.0 mL를

첨가한다. 이 시료를 분석하여 바탕선을 보정한다.

7.1.2.4 모든 시료를 조제한 후 다시 회 혼합기(Roller Mixer)를 사용하여

충분히 균일화 해 다.

7.2 시험

7.2.1 ICP-MS를 작동한 후, 진공도(10-6Torr)를 확인한 후 기기 매뉴얼에 따

른 Daily check를 수행하여 기기 상태를 검한다.

7.2.2 분석을 한 method을 작성한 후 시료를 ICP/MS로 측정한다.

- 69 -

7.2.3 검정곡선으로부터시료 항목별 속농도를산출한다.

7.2.4 분석이 완료되면 세척액으로 10분 정도 흘려보내 충분히 세척한 후

line을 비운다.

7.3 검정곡

매질차이를 보정하기 하여 표 물첨가법으로 검정곡선을 작성하되 반응치는

내부표 법으로 산정한다.

7.3.1 액

7.3.1.1 표 용액은 4.2.4항에 따라 농도별로 납, 카드뮴 혼합표 용액을 각각

비한다.

7.3.1.2 검정곡선 작성을 한 시료의 처리는 7.1.1.2 - 7.1.1.3에 따라

비하고, 비된 시료는 ICP/MS로 분석한다.

7.3.1.3 각 표 용액의 반응치( 상물질의 CPS/내부표 물질의 CPS)를 구

하고 각각 표 용액 농도와의 계선을 작성한다.

7.3.1.4 시료의 반응치를 구하여 7.3.1.3에서 작성된 계식으로부터 농도를

계산한다.

7.3.2 뇨

7.3.2.1 표 용액은 4.2.4항에 따라 농도별로 납, 카드뮴 혼합표 용액을 각각

비한다.

7.3.2.2 검정곡선 작성을 한 시료의 처리는 7.1.2.2 - 7.1.2.3에 따라

비하고, 비된 시료는 ICP/MS로 분석한다.

7.3.2.3 각 표 용액의 반응치( 상물질의 CPS/내부표 물질의 CPS)를 구

하고 각각 표 용액 농도와의 계선을 작성한다.

7.3.2.4 시료의 반응치를 구하여 7.3.2.3에서 작성된 계식으로부터 농도를

계산한다.

- 70 -

8.0 결과보고

8.1.1 검정곡선은 표 용액의 농도에 한 반응치1)로 작성한다. 시료의 농도

는 표 용액의 반응치에 한 시료의 반응치를 비교하여 계산한다.

농도 (ug/L) = (시료의 Cps/내부표 물질의 Cps) / 검정곡선의 기울기

8.1.2 분석결과는 유효숫자 2자리까지 보고하고 그 이하는 버린다.

9.0 참고 료

9.1 CDC, 2004, Laboratory Procedure Manual ; Blood lead, cadmium, Mercury

ICPDRCMS

9.2 CDC, 2004, Laboratory Procedure Manual ; Urine Multi-Element

ICPDRCMS

10.0 록

- 71 -

표 2. 액-희석법-ICP/MS 시험방법의 처리 분석기기 조건( )

그림 14. 액 표 물질에 한 희석법-ICP/MS 시험방법의 정확도( )

- 72 -

표 3. 뇨-희석법-ICP/MS 시험방법의 처리 분석기기 조건( )

그림 2. 뇨 표 물질에 한 희석법-ICP/MS 시험방법의 정확도 정 도

- 73 -

표 4. 희석법-ICP/MS 분석방법의 QA/QC 허용범

항목 구분 액 뇨

Pb

방법검출한계 1.5 ug/L 0.2 ug/L

정량한계 5 ug/L 0.5 ug/L

검정곡선의 직선성15%(5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

30% (5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 10% 20%

정확도 85 ～ 115 % 70 ～ 130%

Cd

방법검출한계 0.1 ug/L 0.2 ug/L

정량한계 0.3 ug/L 0.5 ug/L

검정곡선의 직선성10%(5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

10% (5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 15% 20%

정확도 75 ～ 125% 70 ～ 130%

Mn

방법검출한계 1.5 ug/L 0.3 ug/L

정량한계 5.0 ug/L 1.0 ug/L

검정곡선의 직선성10%(5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

10% (5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 15% 20%

정확도 75 ～ 125 % 60 ～ 140%

Se

방법검출한계 6.0 ug/L 4.0 ug/L

정량한계 20.0 ug/L 15.0 ug/L

검정곡선의 직선성20%(5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

15% (5 point calibration)( r2= 0.995 이상 )

바탕시료 정량한계 미만 정량한계 미만

정 도(n=4) 10% 20%

정확도 85 ～ 115% 70 ～ 130%