102-081-063

종보고

환경 염 분 장

Environmental pollution measurement and analysis

technology

거치 겸용 에 지 분산 엑스 분 개

Development of Portable ED-XRF

주 신( )

경 부

출

경부장 귀

본 보고 를 거 겸용 에 지 분산 엑스 분“

개 에 연구 과 부 탁 과 토양 염 속 량(ED-XRF) ” ( ( ) “

법 연구 데이 신뢰 에 연구XRF ”) 종보고 출합니다.

월 일2011 7 26

주 연구 명 주 신: ( )

연구책임자 헌:

연 구 원 노경원:

강인:〃

이효:〃

송병만:〃

병도:〃

:〃

부 탁연구 명 국 연구원( ) :

부 탁연구책임자 종( ) :

보고 록

사업명 차 핵심환경 개 사업 분류 실용

연구과 명거치 겸용 에 지 분산 엑스 분 (ED-XRF)

개

최종 과품 용 에 지 분산 엑스 분 거치 시스템

행

주( )

업 명( )주 신( ) 립일 1990.11. 15

주소 울 강남구 논 동 74-27

표자

장( )최 헌 연락처 02-545-7300

페이지 www.scinco.com 스 02-549-3264

연구과

개요

주 연구책임자 최헌 소속부 연구소E-mail

02-545-7300(hunchoi@scinco.com)

실 담당자 이효E-mail

042-610-7515hylee@scimco.com

참여 업 없

사업

천원( )

부출연민간부담

합계

582,000 100,000 214,000 896,000

연구 간 개월2008. 4 . 1 ~ 2011. 2. 28 (2 11 )

연구개

결과

최종목표거치 가능한 환경 용 에 지 분산 엑스 용 분

개

개 내용

결과

본 연구에 는 원 에 지 분산 검출 리- X- , , , ,

구동 검출용 자회로 구동 량용 소 트웨어로 이루,

어진 용 분 를 개 하 다X .

또한 용 분 를 스 이지가 있는 거치 에 거치- X X-Y

시 자동 로 종의 시료를 연속 로 분 할 있는 거치 겸용12

시스템 개 하 다.

용 분 개 해 원 검출 의 종류- X X

치 각도 콜리 이 의 이 내경 의 종류 께 등, ,

다각 로 고 최 연구를 통해 우 한 분해능 고 감도의, ,

능 구 하는 분 시스템 개 하 다.

본 연구를 통해 개 용 분 는 최 분해능- X 121

종의 토양 염 원소에 한 동시 분 가능eV, 26 10~100

의 검출 한계를 갖는다ppm .

용 를 여러 종류의 시료에 해 연속 분 할 있는- XRF

과 사한 장 로 활용도를 높이 해 본 연구에 는Desk-Top

용 의 거치 스 이지 최 개의 시료를 한XRF , X-Y 12

스 이지에 장착하여 연속 로 분 할 있는 시스템 구동 소

트웨어를 개 아 다.

분 의 토양 염 질 분 에의 활용 타당 검토를- X

해 학연구원에 는 상용 매 인 Desk-Top XRF Portable

를 이용하여 토양 라스틱 의 환경 해 속 분XRF

한 최 량 법 개 하여 장 에 개 하 며,

실 로 는 에 해 감도 검출 한계Portable XRF desk-Top XRF

등이 덜어지는 단 있 나 환경 규 범 내의 속의 존재

를 악할 있는 스크리닝 장 로 사용 가능함 보 다.

또한 자동차 엔진 일 의 속 이들 장 로 분- XRF

함 로써 가 토양 의 속 분 뿐만 아니라 자동차 엔진, XRF

일 등 분 하여 엔진 일의 노 도 등 구별할 있는 법

시하 다.

개 의

특징장․

본 연구에 는 존 량 입에 의존하던 용- X

분 를 국내 로 개 하 고 또한 거치 겸용 시스템도,

개 하여 다 시료의 연속 분 이 가능하도록 하 다.

개 용 를 토양 속 분 에 활용할 있는- XRF

분 법 개 하 고 개 시스템과 상용 desk-top

장 능 하여 용 도 토양 다양한XRF XRF

용에 사용 가능함 보 다.

효과

(

경 효과)

토양에 존재하는 속 원소를 장에 신속하게 분 할-

있는 분 장 분 법 개 통해 효 인 토양 염

원인 악과 처 안 강구 가능

량 입에 의존하는 용 장 의 국산 개- XRF

자 품 부품내의 속 함량 규 규 에 만- RoHS

족하는지 여부를 검사할 있는 장 로 활용 가능

용분야

토양내 속 페인트 장남감 의 해 속 검사 산업, , ,

폐 검사 자 재료 품 의 규 속 검사 합, RoHS ,

산 시멘트 산업에 의 로 스 검사 등

과학

과특허 국내 특허 출원 건3

국외 없

논

게재

SCI 건1

SCI 논 건SCI (KSCI) 3

타 포스 표 건5

사업

과

매출액

개 후 재 지 없

향후 간 매출3 억원12

시장

규모

재의 시장규모국내 억원: 60

계 억원: 2100

향후 상 는 시장규모(3 )국내 억원: 68

계 억원: 2400

시장개 후 재 지

국내 : 0 %

계 : 0 %

향후 3국내 : 17 %

계 : 0.5 %

계시장

경쟁

재 품 계시장 경쟁 0 ( 0 %)

후 품 계시장 경쟁3 8 ( 2 %)

목 차

장1 ·········································································································13

연구개 요 요1 ·······················································································13

연구개 국내외 황2 ··································································································23

연구개 상 차별3 ·························································································27

장 연구개 목 내용2 ·····································································29

연구 종목1 ················································································································29

연도별 연구개 목 평가 법2 ·········································································31

연도별 추진체계3 ················································································································34

장 연구개 결과 용계획3 ·································································37

연구개 결과 토1 ····································································································37

연구개 결과 요약2 ·······································································································142

연도별 연구개 목 달 도3 ···················································································143

연도별 연구 과 논 특허 등4 ( )․ ··················································································146

분야 여도5 ·······················································································153

연구개 결과 용계획6 ···························································································154

장 참고 헌4 ·······························································································156

부 ················································································································157

목 차

분 상 원소에 른 사용1. ··································································19

시 인 용 종 특징2. XRF ·····································································25

연구에 사용 특징3. X- ···············································································39

이송부 요 요소4. ·····························································································45

5. 탁상 시작품 분 원소 에 지 값과 값ED-XRF XRF

과 ··································································································································55

태에 른 해상도6. ···············································································57

시작품7. Portable Geometry ··············································································72

원소에 른 조건8. ········································································74

시료 분해능 복 결과9. Mn ······································································76

시작품 능10. XL3t Portable ·······························································77

에 시 토양 내 종 원소들11. EPA method 6200 26 ·······························78

국 경보존법에 시 토양 내 속 규12. ···········································79

종 원소 시작품과 상용 장 검출13. 26 Portable XRF Portable XRF

계 ·································································································································82

폴리 인증 질 실 시료 분 결과14. (PP) ························91

분 검량법15. X- ···········································································93

과 작동 조건16. Bench-top portable XRF ·······················································94

17. Variation of bench-top XRF parameters for optimum measurement

conditions of heavy metal analysis ···········································································95

18. Comparison of heavy metal analysis in soil samples ·························102

19. Variation of bench-top XRF parameters for wear metal analysis in

oil ··········································································································································110

20. Comparison of wear metal analysis in oil CRMs··································117

21. Comparison of metal analysis in engine oil samples ··························119

22. Comparison of heavy metal analysis in soil CRMs ······························121

23. Comparison of five hazardous materials in plastic CRMs ·················123

24. Comparison of hazardous material analysis in plastic samples ······126

그룹별 조 토양 인증 질과 속 함량25. ·································128

용 시작품과 토양내 증 속 원소 검출26. XRF Bench-Top XRF

계 ·······························································································································135

토양 속 원소 함량에 분 결과27. XRF ICP-AES ·····137

용 시작품 능 평가 결과28. XRF ····························································139

그 림 목 차

그림 속에 염 토양과 침출1. ·········································································13

그림 용 분2. X ·······················································································14

그림 원자 내부 에 지 이3. ·····················································································15

그림 분 법에 원소 검출 스펙트럼4. X ···············································16

그림 시스 간략 구 도5. ED-XRF ········································································17

그림 내부 구조6. X- ···························································································18

그림 그라운드 신 거 효과7. X- ·······················································18

그림 계 시장 규모 분포8. XRF ···········································································22

그림 차 시작품 체 구 도9. ED-XRF 1 ·······························································38

그림 사진10. Miniature X-Ray tube ······································································39

그림 과 가진 출 스펙트럼11. Ag Mini-X X- ·································40

그림 원 조건 입 창12. X- ···········································································41

그림 구조13. Si-PIN ······························································································42

그림 검출 작동 모식도14. Si-PIN ········································································42

그림 신 증폭 회 도15. ·····························································································43

그림 이송부16. ···············································································································44

그림 이송부 스트 벤17. ·······················································································44

그림 인컨트 러 회 도18. ·························································································46

그림 신 생 부 회 도19. ···························································································46

그림 어부 회 도20. ·····························································································47

그림 구동 모 어부 회 도21. ···························································47

그림 탁상 시작품 도면22. ED-XRF ·········································································48

그림 탁상 시작품 모델링23. XRF 3D ···································································49

그림 탁상 시작품 내부 모습24. ED-XRF ········································49

그림 압 변 에 른 차25. 1 X- ··························································50

그림 변 에 차26. 1 X- ··························································50

그림 원소27. Pure set ····························································································51

그림 종 원소 시료 결과28. 19 XRF ························································54

그림 외29. Silicon Drift Detector ············································································56

그림 내부 자인과 작동 원리30. Silicon Drift Detector ··································57

그림 타입 검출 작동 모식도31. SDD ····································································57

그림 신 처리 보드 외32. ·······················································································58

그림 컨버 회33. A/D ·································································································58

그림 연산처리 회 도34. CPU ··················································································59

그림 용 시작품 부35. ED-XRF ·····································································60

그림 용 시작품 리를 이용 원부36. ·····················································60

그림 자부 회 도37. ·······································································································61

그림 작 자 보드38. ·································································································62

그림 컨트 러 구 스크린과 임베 드 컴퓨39. PDA ( ) ················62

그림 용 시작품 체 구 도40. ED-XRF ·······················································63

그림 용 시작품 모델링41. XRF 3D ···································································64

그림 용 시작품 내부 사진42. ···············································································64

그림 용 시작품43. XRF ···············································································64

그림 엑스 이 원 조건 입 창44. ·····································································65

그림 조건 입 창45. ·······················································································66

그림 신 처리부 조건 입 창46. ·································································66

그림 량 소 트웨어 입 창47. ···················································································67

그림 각도 변 에 른 감도 변48. ·············································································68

그림 각도에 른 신 잡 변49. ·····································································68

그림 부 시료 지 거리변 에 감도 변50. X-ray tube ····················69

그림 시료에 검출 지 거리변 에 감도 변51. ·······································70

그림 사용 좌 장 에 장착 모습 우52. collimator ( ) ( ) ································70

그림 집 지름 변 에 감도 변53. X-ray tube ······························71

그림 집 지름 변 에 분해능 변54. X-ray tube ··························71

그림 실험에 사용55. ·····························································································72

그림 장착모습56. Filter ····································································································73

그림 각 에 변57. filter intensity ·························································74

그림 크 분해능 평가58. Mn (K )α ········································································75

그림 크 분해능 재 평가59. Mn (K )α ····················································75

그림 60. XL3t Mn Kα················································································76

그림 작 용액과 시료컵에 담 농도별 용액61. ···································80

그림 용액 농도별 스펙트럼62. Co XRF ···························································81

그림 시료 거 부에 장착 는 시료63. ·································································83

그림 개 시료를 거 있는 거64. 12 ························································84

그림 거 식 스 이지 통신 어회 도65. XY ·······················································85

그림 원분 모니 링 공 회 도66. / ·································································85

그림 거 식 스 이지 모 구동 드라이버 회 도67. XY ·······································86

그림 자 회 보드가 내장 자 어부 내부68. ···············································86

그림 시료 거 시스 에 장착 자 어부 모습69. ·············································87

그림 거 식 스 이지 조건 입 창70. XY ·····················································88

그림 시료 거 시스 내부 모습71. ·········································································88

그림 거 시스 외72. ·····························································································89

그림 73. Concentration difference versus X-ray tube voltage for heavy

metal analysis in soil CRMs by bench-top XRF···················································98

그림 74. Concentration difference versus measurement time for heavy

metal analysis in soil CRMs by bench-top XRF ·················································99

그림 75. Calibration curves for heavy metal analysis in soil samples ····101

그림 76. Concentration difference versus measurement time for heavy

metal analysis in soil CRMs by field-portable XRF·········································105

그림 스펙트럼 싱 과77. ··················································································108

그림 78. The relation of concentration difference versus measurement

time for the analysis of wear metals in oil CRMs by bench-top XRF ··112

그림 79. The relation of concentration difference vs. measurement time

for the analysis of wear metals by soil mode of portable XRF ················114

그림 80. The relation of concentration difference vs. measurement time

for the analysis of wear metals by plastic mode of portable XRF·············115

그림 시료 스펙트럼81. G 1-1 ·····································································129

그림 시료 검량82. Group 1 Fe, Ag, Ti, As, Sr ·····························129

그림 스펙트럼83. G 2-1 ···············································································130

그림 시료 검량84. Group 2 Cu, Se, Ca, V, Th ······························130

그림 스펙트럼85. G3-1 ·················································································131

그림 시료 검량86. Group 3 Zn, Rb, Mo, Cr ········································131

그림 스펙트럼87. G4-1 ···················································································132

그림 시료 검량88. Group 4 Sb, K, Hg, Mn ·······································132

그림 스펙트럼89. G 5-1 ·················································································133

그림 시료 검량90. Group 5 Ba, Sn, Ni, Tl ········································133

그림 스펙트럼91. G 6-1 ···············································································134

그림 시료 검량92. Group 6 Pb, Zr, Cd, Co ·······································134

그림 토양 종 원소를 용 시작품 분 스펙트럼93. 26 XRF ·······136

그림 폴리 내 해 속 용 분 스펙트럼94. XRF ··········138

그림 용 에 시험95. XRF ··································································141

장1

연구개 요 요1

토양 염 실태1.

산업과 생산 동이 증가함에 라 각종 해 질이 토양에 주입 어 각종 식 특히 농산 이 해

질 함 이것 취 는 인간이나 동 에게 해를 끼 고 토양 리 질․

지도 변질시키고 있다 이러 토양 염 간 이고 만 이며 개 어 움이라는 가지 특. , ,

가지고 있다 즉 토양이 염 면 그 속에 들어 살고 있는 토양생 들과 지 염 야.

시키고 이는 인간에게 해를 주어 간 인 향 주게 다 아울러 토양 염 부분 경 염.

처럼 번 염 면 그 개 이 어 우면 도 나 질에 해 훨씬 시간과 많 경 자

를 요 다는 특징 가지고 있다 이러 이 부는 부 토양 망 실태 조사. 1987

를 실시 고 있 며 인 페놀, Cd, Cu, As, Hg, Pb, Cr+6, Zn, Ni, F, , PCB, CN, , , TCE,

항목에 해 매 국 인 염 상황 통계 리 고 있다PCE, pH .

그림 1 속에 염 토양과 침출.

카드뮴 경우 산 포함 많 식품에 해 용해 며 이 같이 용해 카드뮴 인체 내에, ,

는데 그 신장에 간에 다 만 카드뮴 독 단 뇨 신뇨 상 변1/3 1/6 . ,

사구체 주 포 침 가 고 칼슘 진시 골연 증 병시키며 신 원인이,

다고 알 있다 충남 천군 장항 구 장항 소 인근 농경지가 인체에 명 인 속 염에.

노출 사실이 알 지면 월 재 벼를 모 폐 처분 있 며 해당 주민들2006 11 ,

번 암 생과 토양 카드뮴 염과 역 계를 조사 고 있다 이처럼 토양 속 염 매.

우 험 여 철 게 어야 며 이를 해 주요 속 염원 지속 인 리가 요구,

어진다고 있다.

속에 토양 염 법 장 장 개 요2.

월에 해 공포 고2003 2 WEEE(Waste Electrical and Electronic Equipment)

월 일에 효 경우 자 품 내2006 7 1 RoHS , Cd, Hg, Pb, Cr6+, PBB, PBDE

가지 원소에 해 엄격 게 규 고 있다 이는 럽 뿐 아니라 미국 일본 국 등 부분 국6 . , , ,

가에 진행 고 있 며 우리나라 역시 법안이 월 규 개 원회를 통과 여 시행, 2006 9

이 고 있다1.

가지 속 토양 내 속등 여 리 해 는 다양 분 법이RoHS 6

가능 다 이 가장 법 도 결합 라즈마 분 도계법 이며. ICP-AES ( ) , Cr6+

경

우는 분 도법 자외 가시 분 도법 가능 다 가스 크UV-Vis ( - ) . GC/MS(

마토그래 질량분 법 를 이용 여 양 있다 그러나 이러 법들- ) PBB, PBDE .

모 장에 가능 지 않고 실험실에 만 가능 며 시료 복잡 처리과, ,

분 질이 회손 가능 이 있다는 계가 있다 이는 실시간 토양 염 모니 링에는 합 지.

않아 보다 간편 게 이를 고 리 있는 분 법 장 요 이 었다.

분 법 같이 고X (X-Ray Fluorescence Spectroscopy, XRF) ICP-AES

결과를 얻 는 없 나 구조가 간단 고 시료 처리 과 이 요 없거나 매우 간단,

여 른 실험 결과를 얻 있 며 원소 주 상 보통 황 부 우라늄 지, (S, 16) (U, 92)

특별 보조 장 없이 이 가능 므 가지 속 이 가능 다 근RoHS 6 . RoHS

규 가 계 법 면 산업 각 분야에 장에 속 리가 요 게 었

고 이에 라 장에 이동 면 실시간 분 이 가능 용 가 시 어 보 이, X

진행 이다 그러나 업체마다 데이 가 상이 고 실험실에 데이 큰 차이 보이는 단 이.

있어 데이 신뢰 향상시 야 는 과 를 안고 있다.

그림 2 용 분. X

분 법 원리3. X (XRF)

가 원리. XRF

질이 단 장 이나 감마 에 노출 었 질울 구 는 분 원자 이 가 일어X- ,

난다 이 는 나 그 이상 자가 원자에 나가는 것 말 며 원자가 이 에 지보.

다 큰 에 지에 노출 었 에 일어난다 과 감마 단단히 붙들 있는 원자 안쪽 궤. X-

도 자를 출시키 에 충분 에 지이다 이런 이나 감마 에 자 궤도 이탈 원. X-

자 자 구조를 불안 게 고 높 궤도에 있는 자가 낮 궤도에 있는 채우 해 에, (

지를 안 시키 해 떨어진다 그 자 태 에 지가 출 다 이런 에 지는 궤) . , .

도 사이 에 지 차 같다 그러므 질에 출 는 그들 질 원자가 가지고 있는.

질 에 지를 가지고 있 며 이는 각각 원자는 특 에 지 자 궤도를 가지고 있 미 다.

이러 상이 일어날 있는 경우 는 그림 에 보여 지는 것과 같다 주 이는 다 과 같3 .

이름 불린다 이는 통 라고 고 이는 이는 등. L K K , M K K , M L L→ α → β → α

부른다 이러 각각 이는 궤도 종 궤도 에 지 차이 같 특 에 지.

자를 생 다 사는 에 지 분산 분 법 이나 장 분. (Energy dispersive analysis)

산 분 법 분 다(Wavelength dispersive analysis) 2-4 그림 는 분 를 이용해. 4 XRF

얻어진 스펙트럼 보여 다.

그림 3 원자 내부 에 지 이.

그림 4 분 법에 원소 검출 스펙트럼. X

나 장 과 단. XRF

분 분 법 가벼운 원소들 이외 거 모든 원소를 신속 고 량X-

분 있는 분 법 나이다 스펙트럼 단 여 스펙트럼 해가.

일어날 가능 타 장 에 해 편이다 이 법 분 법이므 시료에.

손상 거 주지 않 므 그림 골동품 보 등 질 분 는데 사용 있 며, , ,

시료 크 에 큰 약 지 않는다 다른 장 는 처리 과 이 요 없거나 단.

며 신속 게 다원소 분 이 가능 다, .

분 법 단 는 일 인 분 법 보다는 감도가 좋지 않아 검출 계X

는 도 이다 통상 인 검출 농도 범 는 약 이다 이ppm . 0.01~100% .

법 는 가벼운 원소를 가 쉽지 않 데 이는 부분 는 출이라고Auger

는 경쟁과 이 를 감소시키 이다.

다 장. XRF

분 분 는 부분장 를 다양 게 조합 여 가지 태 즉X- ,

장 분산 분 에 지 분산 분X (WD-XRF) X (ED-XRF)

작 있다 본 보고 에 는 개 과 인 계 이 장 작에. ED-XRF

요 부분장 들에 해 소개 고자 다.

는 시편 노출장 도체 검출 에 지 식별 해 요ED-XRF X- , , ,

여러 가지 자 공 장 들 구 어 있다 장 에 해 장. ED-XRF WD-XRF

가 간단 고 평행 장 결 회 장 가 없 며 검출 가 시료 가 이, ,

있어 검출 에 도달 는 에 지가 크다는 이다 이러 특징 낮 출 과. X

같 약 원 사용 있 므 가격도 해지고 시료가 에 해 손상X

가능 도 어진다 간략 구 그림 같 며 각 장 에 해 간. ED-XRF 5

략히 명 면 아래 같다.

(1) X-

보통 이라고도 함 열 자를 출시키는 스 라 트X- ( Coolidge )

극과 속 과 질인 양극 구 고진공 이다 일 양극 과(Target) .

질 는 등 사용 다 용 이 높고 열 도W, Cr, Cu, Mo, Pt, Ag, Fe, Rh . W

도가 커 냉각 식히 가 용이 고 거운 원소 가 큰 차 스펙트럼 낼 뿐1

아니라 내열 이나 계 인 질이 매우 좋고 높 압 큰 용량 걸어 있어,

원자 번 가 큰 거운 원소들 특 생에 당 원 이용 다X- . Rh

단 장에 장 장 지 큰 연속 내므 과 신 많이 사용 고 있다 라X- W Cr .

트를 가열 는 가열회 는 출 를 조 있 며 자를 과 가속시X- ,

키는 가속 를 통해 에 지 즉 장 결 다, .

(2) X-

일 에 출 는 에 지 과 과 질 특X- X- X- X-

포함 범 이다 이러 과 부 나 는 산란 질X- .

부 나 는 크 겹쳐 원 는 신 를 감소 시킬 있다 는 이러 낮 에 지.

여 원소 신 잡 를 향상 시키는 역 다X- .

를 들면 그림 에 보이는 것 처럼 양극 과 질 가 납7 Ag ED-XRF

는 경우 납 특 크가 과 질 산란 큰 그라운드 신 겹쳐X-

X-ray Source

Sample

Detector

Electronics Computer

X-ray Source

Sample

Detector

Electronics Computer

그림 시스 간략 구 도5. ED-XRF

신 잡 가 낮지만 알루미늄 를 사용 경우 이러 그라운드 신 를 거,

여 깨 크를 얻 있다X- .

일 는 고자 는 원소 특 크에 라 합 를 택 여

사용 며 일 께 알루미늄 구리 라듐 몰리 덴 스25 um~300 um , , , ,

등 이루어진 를 많이 사용 다.

그림 내부 구조6. X-

그림 그라운드 신 거 효과7. X-

원소에 른 사용 들 조 회사나 장 들에 라 약간씩 다르며 에는, 1

사에 시 탁상 사용시 합 검출 원소에 른 사용 를Thermo ED-XRF

시 다.

검출(3)

에 는 검출 에 자가 들어 면 이 자 에 지를 압 는 도ED-XRF

소자를 일 사용 다 이 신 는 다채 분 에 해 처리 고 스펙. (MCA) ,

트럼 생 다 일 많이 사용 는 검출 는 검출 검출. Si(Li) , Si-PIN ,

검출 를 이용 검출Silicon drift (SDD) HgI2, CZT (Cadminum-zinc telluride)

등이 있다.

검출 는 께 실리 합 태 다이 드 그것 통과Si(Li) 3-5 mm p-i-n

는 이어스 이루어진다 앙 부분 도-1000 V . Lithiium-drifted - i-

이루어 있다 자가 통과 그것 자 공 리를 시키고 이는 압. X- , - ,

펄스를 생 다 충분 도 과 좋 해상도를 얻 해 검출 는 드시 액체 질소.

를 이용해 지 어야 다 약간 해상도 손실이 르지만 편리 펠티어 냉. ,

각 식도 사용 있다.

검출 는 약 도 께 실리 만들어지며 극 냉각이 요Si-PIN 300 um

없는 작고 능이 우 검출 이다 재 검출 는 검출 고. Si(Li) Si-PIN

있는 상황이다.

검출 는 보다 높 계 속도를 보이는 검출 검출Silicon drift (SD) Si-PIN

면에 평행 게 걸어진 장에 해 에 해 이 이 이 검출 안X-ray

극 어 간다 이러 장 실리 웨이퍼 면에 동심원 태.

많 극에 해 며 결과 검출 가격이 높아지게 다.

종사용 압

(kV)분 상 원소

No filter 10 Al, Si, Mg, P, Br, W, Na

Cellulose 15 S, Ti, Sn, Sb, Cl, K, Ca, Ba, Pb, Mo

Aluminum 20 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ba

Pd Thin 30 Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn

Pd Thick 40Zr, Nb, Pb, Zn, Cu, Fe, Co, Ni, Bi, Br, Rb, Sr, Y,

Ga, Ge, As, Se, Hg, Mo, Hf, Ta, W

Cu Thin 50 Sn, Ba, Cd, Sb, Mo, La

분 상 원소에 른 사용1.

신 처리 장(4)

분 계 증폭 부 나 는 신 는 증폭 가지 증가 시킬 있는X 10,000

른 감 증폭 가 사용 다 그 결과 도 크 를 갖는 압 펄스가 만들어 진다 이 압. 10V .

펄스는 펄스 높이 택 펄스 높이 분 를 이용 여 체 에 지 스펙트럼 얻게 다.

펄스 높이 택 는 약 이 펄스를 거 는 식별 가 어 변 증폭 잡0.5 V

감소시킨다 요즘 장 들 식별 신 미리 해진 소 이 높이는 가지는 펄스.

이상 높이를 가지는 펄스를 거 있는 펄스 높이 택 를 사용 다.

펄스 높이 분 는 에 지 스펙트럼 얻 있는 법 열 어 있는 개 이상 펄스 높

이 택 이루어 있다 보통 단일 채 분 는 약 이상 압 범 에. 10V 0.1~0.5 V

창 가진다 다 채 분 는 보통 천개 개별 채 가지고 있 며 이들 각각 압이 다른. ,

창에 해당 는 단일 채 작동 다 각 채 부 나 신 는 채 에 지에 해당 는 분.

장 에 축 므 동시에 계 어 체 스펙트럼 있게 다.

라 분 법.

량 분(1)

일 분 다 채 분 각 채 들어 는 신 를 에 지 산KeV

여 해당 에 지 감도를 함 써 각 원소 존재 를 검 게 다 각 원소 략.

인 농도는 다 계식 통해 량 분 법 통해 얻 있다.

Px = Ps Wx

여 는 해진 시간당 계 상 인 상 인 이고 는 시료 분 원Px , Wx

소 게 분 이다 는 가 일 같 계 조건에 찰 는 상 이며 이값. Ps Wx 1 ,

원소 는 조 아는 시료를 이용 여 다.

량 분(2)

분 도를 높이 해 는 체 리 조 이 사 검 검 곡,

작 여 량 다 지만 시료 질과 조 이 알 지지 않았 는 법 통해.

량 분 행 다.

가 검 곡( )

질 이용 여 알고 있는 함량에 를 고 이 를 함량에 여X-

검량 작 다 를 시 몇 가지 법 는데 직 해당원소. X- ,

원소 해당원소 는 모든 시료 미지 시료에 일 량씩 첨가 여 당X- ,

원소 등 여 계산 다X- ..

나 법( )

실험 계 법 과 본매개변 법 이 있다 실험 계(Empirical method) (Fundamental method) .

법 원소에 공존 는 다른 원소들이 매트릭스 향 시 여 주는 계 를 질에

실험 구 다 이 계 를 시료에 용 여 함량 계산 다.

본 매개 변 법 실험 계 를 구 는 것이 아니라 에 미 는 변 들 즉 질X- ,

량 계 득 등과 같 매개 변 들 부 매트릭스 향 보 는 법이다.

마 시료 조.

고체 시료(1)

상이나 상시료는 시료 용 에 여 단 등 사용 여 당 크 만든 후 X-

조사면 연마 평 고 매 럽게 마 리 다 특히 분 원소 장이 경우 면 거.

도에 라 가 격히 변 다X- .

분말 시료(2)

입자 크 가 고체 경우 마찬가지 면 거 가 요 다 도 시료를 채취 여 분쇄. 5g

에 분쇄 여 보통 도 다 시료는 시료 용 에 놓든지 펠 만들어 사용300 mesh .

다.

라스 드(3)

불균일 거나 매트릭스 향 차이가 큰 고체나 분말시료를 붕사 등과 같 함께 용 여

리 구슬 만들어 사용 는 법 보통 붕사 에 시료 어 도가니에7g 1 3g～

어 에 용 다 용 여 라스 드를 만들게 면 시료가 균일 게 는 것1,100 .℃

분 시료나 시료에 분자 결합 상태가 달라도 조 만 슷 면 거 다 슷 상태

에 이 인 차이를 보 여 다X- .

액체 시료(4)

거 균일 상태 어 있고 용액도 쉽게 만들 있어 이상 인 시료 태 생각 다 그.

러나 고체 시료를 녹여 액체 시료 만들 는 시간과 경 가 소요 다는 단 이 있다 시료를 당량.

취 여 액체용 시료 용 에 어 를 다X- .

산업 경 면에 용 국산 개 요4. / XRF

용 경우 함 경 공 라스틱 목재 고철 고고 등 다양 산업분X , , , , , ,

야에 사용 고 있고 규 에 해 앞 도 속 보 이 상 다 월, RoHS . 2006 9

행 시장 분 과 망 보고 에 르면 용 시장 약 장, SDi , XRF 2006 70 %

해 억 천만 달러 에는 약 억 달러 시장 고 있는 것 알 있다1 7 , 2010 2 .

장 속도는 약간 어들겠지만 앞 도 매 자리 장 이룰 것이라 망 고 있다,5

자.

품 출 주 산업 구조를 가지고 있는 우리나라 역시 해외 규 에 여 보RoHS XRF

이 진행 이고 산업 규모 악 경우 국내 용 시장 규모는 략, GDP , XRF

억원 상 다70 .

그림 계 시장 규모 분포8. XRF

그러나 부분 분 마찬가지 용 역시 입에 존 고 있 며 향후 시XRF 100% ,

장 가능 고 국산 가 시 실 이다 용 경우 실험실용 보다는. , XRF

상 나 만 원 이상 가격 여 여 히 일 보 에는 어 운 실4000

이다 특히 실 장에 가장 많이 사용 여야 소 업체에 는 쉽게 구매 어 운 실이라.

고 있다.

연구개 국내외 황2

해외 개 동향시장1. ․

계 시장 거 억달러 시장 고 있 며 약 여개 업체에XRF 2010 7 30

품 공 고 있다 이 용 시장 체 시장 도를 여 약 억 달러. XRF 30% 2

도 시장이 어 있 며 앞 시장 계속 장 망이다 용 시장 장, .

럽 연합 해 질 규 자 품(Regulation of Hazardous Substances (RoHS))

폐 규 에 주 인 고 있다 이(Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) ) .

러 규 들 품 납 카드뮴 크롬 롬 양 고 있어 이들 질 신속 분, , ,

해 용 요가 증 었다 많 속들 희소 이 증 어 국 러시아 인XRF . , ,

도 등지 산 산업에 도 용 가 요 게 었다 이외에도 용 는 에 지 우주 항XRF . XRF ,

공 속 지질 등 분야에 탁상 에 해 분 이 르고 범 원소를 쉽게 검출, , XRF

있어 스크리닝 장 도 각 고 있다.

용 는 미국 미국 국 부루XRF Thermo Scientfic( ), Innov-X ( ), Oxford instrument ( ),

커 독일 등 업체에 시 는 장 들이 시장 주도 고 있는 상황이다 공통 장 경량( ) .

데이 처리 편 고 여 나 임베 드 컴퓨 시PDA (Personal Digital Assistant)

스 탑재 품들이 출시 고 있 며 이들 상용 품들 다 과 같 특징 가지고 있다, .

가. Thermo Scientific (NITON)

XL3p, XL3t XLi 300/700/800

원 동 원소를 사용XLp –

원 사용XLt x-–

원 동 원소를 사용 소 모델XLi ,–

납 검출용300 series –

경 분700 series –

합 분800 series –

XL3p, XL3t RoHS compliance, PDA .–

납 용 검출용 외 나 지 모델 모 검출 를 사용 고 있고 원만 다르Si-PIN ,

다 원에 라 검출 있는 분자 개 나 종 가 달라진다. .

나. Innov-X-systems

Classic, Inspector, Lead Guard, Import Guard Ultra Rugged

는 원 모 사용 고 있다 각각 모델 특징 아래 같고Innov X x- . ,

경우 입품 검사용 특 시스 이다 를 외 모Import Guard . Ultra Rugged

델 를 사용 고 있다PDA .

원소 분 가능Classic : 25

종 원소 분 가능Inspector : 11

입품 규Import Guard :

납 분Lead Guard :

자체Ultra Rugged : Classic + LCD

Vacuum : Light element (Si, Mg, Al, P)

다. Oxford Instruments

용X-MET3000TXR+ : RoHS

속 분 용X-MET3000TXS+ :

속 합 분 용X-MET3000TX+ : ,

라. Bruker

검출 사용 주 철 니 트 구리 등 합 타 속 분S1 sorter: SiPIN , , , ,

용

검출 사용 속 합 외 마그 슘 알루미늄 실리 등 가S1 TURBOSD: Silicon Drift , , ,

벼운 원소 분 가능

각 회사 품 본 연구에 개 고자 는 품과 사 능 보이는 인

장 들 결과는 같다2 .

업체

특징

Thermo Scientific

(XL3t)Innov-X (Classic)

oxford instruments

(X-MET3000TXR)

Bruker

(S1 TURBO)

품 크

(LxHxW)

244x230x95.5

mm- 325x260x125 mm 300X280X100

검출 분해능 - 이230eV - 150eV

검출 범원소25

(Ti ~ U)

개 원소20

(P ~ Bi)(S ~ U) 원소29

검출 계 100 ~ 5 ppm 100 ~ 10 ppm 100 ~ 10 ppm 10~100ppm

연속사용

가능시간

일 사용시간:

시간8~12시간4 시간3 ~ 4 시간6

검출 Si-PIN Si-PIN Si-PIN SDD

원 엑스 이튜 엑스 이튜 엑스 이튜 엑스 이튜

시 인 용 종 특징2. XRF

S1 SorterS1 TURBOSD

국내 개 동향시장2. ․

재 국내에 는 이상 가 외산 장 이며 국내 는 탁상 가 주 아이에스90% XRF , XRF ( )

에 개 어 매 고 있다 이 회사에 개 품 가지 태 해 질 검사.

도 께 용 장 이다(iEDX-100A) (iEDX-200AT) .

해 질 검사 는 타입 과 가진 원 사용 며 검ED-XRF Rh X Si-PIN

출 가 어 있다 검출 원소는 부 지 분 가능 다 주 용 분야는. Na U . RoHS, WEEE

규 속 장난감 귀 속 등에 포함 해 질 경 염 질 등 분 에 주 용6 , ,

있도 소 트웨어가 공 다.

도 께 는 자부품 자동차 귀 속 등 도 께를 법, ,

있는 장 스 과 가진 원과 용도에 라 검출 검출 를X- SD Si-PIN

사용 있다.

아이에스 해 질 검사

연구개 상 차별3

국내 경우 탁상용 가 개 매 고 있 나 근 시장 용 시장이, XRF , , XRF XRF

격히 증가 고 있 며 실험실용 경우 존 계 과 업체들이 시장 장악, ED-XRF

고 있어 마 면에 매우 큰 용과 시장 진입 노 이 요구 다 라 용 개, . XRF

연구는 시 다고 있다.

존 입 경우 데이 신뢰 에 많 부분 안고 있 나 공식XRF , ,

장 를 검증 는 연구는 시도 가 없다 본 연구에 는 국 연구원 분XRF .

공동 자체 개 용 시작품 존 시 는 용 고 능 실험실용XRF XRF

데이 검증 연구를 통해 데이 신뢰 보 고자 다ED-XRF .

용 공통 특징 사용 고 에 지 분산 검출 를 사용 다는 이다 능XRF X , .

면에 보면 존 품들 경우 검출 분해능 이며 본 연구가 료, (FWHM) 230 eV

근 시 에 장 들이 출시 고 있는 상황이다 본 연구에 는 실험실용 거150 eV . XRF

사 분해능 높여 각 분 사이 간 이고 보다 데이 를 획득150 eV ,

있도 계 고 능 얻 있도 다.

존 용 장 들 실험실 내에 사용가능 도 거 식 사용이 가능 다 그러나.

부분 단 게 거 에 르고 있 며 시료 시 인 에 해 시료를 분 장 에 놓

아야 는 번거 움이 있다 라 본 연구에 는 거 이 에 스 이지를 장착 고 자. X-Y

동 시료를 움직일 있다면 공간 인 염 분포 분 이 가능 도 작 있 것 단,

며 본 연구에 는 시료 자동 이송 분 이 가능 스 이지 구동 소 트웨어를 개 다.

장 연구개 목 내용2

연구 종목1

본 연구 종 목 는 거 가능 경 용 에 지 분산 엑스 용 분

를 개 는 것이다 이를 주 주 신 과 탁 연구 목 는 아래 같. (( ) )

다.

주 용 개1. : ED-XRF(Energy Dispersive X-ray Fluorescence)

분류 특징 구분 연구개 의 최종 목표

용

ED-XRF

개

품 크 크 소 개300x120x250 mm (HxWxD)

튜X- 이 원 어장 개4W X-

검출 분해능 고 분해능 개150 eV

검출 계 검출 계 능 가지는 개100~10 ppm

검출 원소 가지 다 원소 분 이 가능 개25

베 리 시간 연속사용이 가능 개4

스 이 소 트웨어 개PDA

거

크크 실험실용 거600x600x600 mm(HxWxD)

스 이지 계 작X-Y

소 트

웨어

개 시료에 자동 시퀀스 분 이 가능 소 트웨어 개10

자부를 포함 에 지 분산 검출 데이 획득Pre-Amplifier

아날 그 회 개

구부 주요 부품 작 품 작

부 구조 계 작

탁 용 데이 신뢰 연구2. : ED-XRF

분류 구 분 연구개 의 최종 목표

데이

신뢰

연구

분 법

알고리즘토양 등 경 시료 량 분 법 알고리즘 개,

신뢰 보용 데이 검증 통Bench-Top XRF XRF

신뢰 보

실용 평가개 과 토양 염 등 경 시료 가능RoHS

평가

연도별 연구개 목 평가 법2

구분 연구개 의 목표 연구개 의 내용 고

차 도1

원 어장 개X-

워 모듈 작1. X-

워 컨트 러 작2.

워 어 결과 검증3.

주

에 지분산 검출 모듈 개

개1. Pre-Amplifier

개 원소를 동시에 분2. 25

가능 소 티채 분

개

주

인 컨트 러 개마이컴 지 회 개1.

구동 소 트웨어 개2.주

실험실 데이X

획득용 장 개용 이 단계1. X

데이 획득 장 작주

상용 매 인 용 장XRF

신뢰 연구

질 통 데이1.

검증

데2. Bench-Top ED-XRF

이

탁

토양 경 분 용 량 법

개

해외 헌 조사1.

를 이용2. Bench-Top ED-XRF

주요 토양 염 속 량

법 개

탁

구분 연구개 의 목표 연구개 의 내용 고

차 도2

내부 각 모듈 소 계

리 모듈 작 통 워1.

모듈 소 계 작

계 집2. ,

소 를 통

시스 소 계 작

불 요 소자 거 소3. IC

칩 이용 자 어부

소 계 작

주

리 모듈 작시간 연속 사용이 가능1. 4

충 식 리 모듈 작주

구동 소 트웨어 개PDA

이용1. VB/VC PDA

량 소 트웨어 개

인 컨트 러2. PDA

통신 드라이버 개

통신 모듈 개3.

연구

주

소 차 시작품 작1소 작 각 트 시스1.

통합 차 시작품 작1주

장 조건 량 법 개

1. 장에 검량

매트릭스 거 보 법 개/

시료 분야별 검량 소 트웨어2.

모듈 신뢰 검증

탁

차 시작품 능 검증1

장에 채취 토양내1.

속 량 실험

차 시작품 능과2. 1

장Bench-Top

검증

경쟁사 품과 검증3.

탁

구분 연구개 의 목표 연구개 의 내용 고

차 도3

고분해능 고감도 용, XRF

분 개

크 폭 이1. (FWHM) 150

이 고분해능 개eV

검출 계2. 10~100 ppm

달

종 다원소 가능3. 25

주

종 품 계 작

종 품 모델링1. 3D

품 사출 계2.

작

리 구동 용 품 개3.

주

거 식 스 이지 장착X-Y

이 작 구동 소 트웨어

개

모 구동1. Step X-Y

스 이지 작

개 시료 자동 분 용2. 10

시퀀스 소 트웨어 개

실험실 경에 사용가능3.

분 소 트웨어PC

개

주

량 소 트웨어 개PDA

장 용 량 법 결1.

신 처리 법 개 통2.

노이즈감소 감도 향상

량 소 트웨어 공동 개3.

주

/

탁

종 품 능 검증

종 품 계 작1.

등에 효 검증

질 용 종2.

품 능 검증

장 조건에 종3.

품 능 실험 효

검증

용 라스틱4. RoHS

시료 실험

시험 작5.

탁

연도별 추진체계3

차 도1. 1

가 차 도 연구목. 1

다 분 동시 핵심 부품 모듈 계 량 법 연구ED-XRF

나 차 도 연구내용. 1

주 연구< >

단 계 내 용

단계1

원 사용 는 타겟 질 결 에 연구- X-

이 압 결 에 연구- 4W

압 어 시스 계 검증-

단계2

검출 이를 증폭 개- Pre-Amplifier

이 검출 분해능 갖는 검출 모듈 계- 150eV

작

단계3원과 검출 를 포함 데이 획득- X-

장 계 작

단계4데이 획득 소 트웨어 개-

개 소 트웨어를 통 데이 검증-

탁연구< >

단 계 내 용

단계1 질 통 데이 검증-

단계2 데이- Bench-Top ED-XRF

단계3 토양 등 경 시료용 다 원소 동시 량 법 연구-

차 도2. 2

가 차 도 연구목. 2

소 시스 통합 시스 작 장 조건에 량 알고리즘 개

나 차 도 연구내용. 2

주 연구< >

단 계 내 용

단계1

계를 통 이송부 소 계-

시간 연속 사용이 가능 리 모듈 개 통- 4

부 소 계

불 요 소자 거 소 칩 이용 자 어부- IC

소 계

단계2소 부 부 자 어부를 통합 차 시작- , , 1

품 작

단계3

인 컨트 러 통신 드라이버 개- PDA

구동 소 트웨어 개 통 차 시작품- PDA 1

어 검증

량 소 트웨어 개 통 여 소 차- PDA 1

시작품 데이 획득

단계4 소 차 시작품- 1

탁연구< >

단 계 내 용

단계1

장에 채취 토양내 속 량 실험-

장에 검량 매트릭스 거 보 법 개-

단계2 시료 분야별 검량 소 트웨어 모듈 신뢰 검증-

단계3

차 시작품 능과 장 검증- 1 Bench-Top

통 능 검증

경쟁사 품과 검증 통 소 차 시작품- 1

능 검증

차 도3. 3

가 차 도 연구목. 3

용 품 작 종 능 평가XRF

나 차 도 연구내용. 3

주 연구< >

단 계 내 용

단계1

크 폭 이 이 고분해능 개- (FWHM) 150 eV

검출 계 달- 10~100 ppm

종 다원소- 25

단계2

종 품 모델링- 3D

품 사출 계 작-

리 구동 용 품 개-

단계3

모 를 이용 크 스 이지- Step 600x600mm X-Y

작

개 시료를 차 분 있는 시퀀스 소 트- 10

웨어 개

단계4 스 이지를 장착 이 거 식 이 작- X-Y

단계5

신 처리 법 개 통 노이즈 감소 감도가 향상 소 트웨-

어 개

장 용 량 소 트웨어 개- PDA

단계6 종 품 작 료-

탁연구< >

단 계 내 용

단계1장 용 량 법 결-

종 품 계 작 등에 효 검증-

단계2

질 용 실험실 조건에 실험 통 종-

품 능 검증

장 조건에 종 품 능 실험 효 검증-

용 라스틱 시료 실험 통 종- RoHS

품 능 검증

단계3 종 품 시험 작-

장 연구개 결과 용계획3

연구개 결과 토1

본 연구 종 목 는 용 개 시료 거 개 용 를ED-XRF XRF

개 해 주 신 연구원에 는 아래 같 차 연구를 행 다( ) .

차 도에 는 개 에 요 부품 과 이들 부품들 어 데이1 ED-XRF

획득 컨트 러 데이 획득 모듈 개 우 행 다 이 개 통해.

차 시작품 탁상 품 태 작 여 능 얻 실험 조건들 조사1

다 연구원에 는 용 장 신뢰 평가를 해 상용 탁상. XRF

용 질 사용 여 실험 행 며(Bench-Top) XRF XRF ,

토양 속 일 시료 속 질 량 법도 개 다, .

차 도에는 차 시작품 용 품 개 연구를 진행 고 이를 해2 1

각 부품 모듈 소 계 리 모듈 작 내장 컴퓨 를 이용 구동 소 트웨어, ,

들 개 는데 었 며 개 용 시작품 이용 여 속 질 량 계,

분해능 등 조사 고 장 조건에 량 법를 개 여 토양 내 종 속 질26

고감도 동시 분 있 보 다.

차 도에는 용 시작품 고 능 를 실 해 각 부품 모듈3

여러 조건들 변경 면 고 능이 나 있는 조건 립 며 용,

시작품 거 시 여러 시료들 차 분 있도 시료 스 이지 구동X-Y

데이 획득 소 트웨어를 개 다 종 품 용 여 라스틱 속 분 이 가.

능함 보여 이 장 를 사용 여 도 가능함 보 다 각 도에 행 연구 내RoHS .

용 아래에 자 히 다.

차 도 연구 내용 토1. 1

가 탁상 시작품 개. ED-XRF

분 시스 구(1) ED-XRF

본 연구에 개 분 장 는 크게 원부 이송부 검출부 구 다X , , .

원부는 타겟 질 를 사용 는 과 에 원(target) Ag X- (X-ray tube) X-

공 는 원부 원부 압 를 조 는 원 어장 구 어X-

있 며 고자 는 시료에 직 조사 는 차 만들어내는 역 다, 1 X .

이송부는 에 해 생 차 이 시료에 조사 어 시료 구 원소들에X- 1 X-

해 생 이 검출 지 도달 는 경 를 말 며X- X- , X-

이 검출 지 도달 게 여 원부 집 원부 검출, (collimator), ,

부 집 를 사용 다.

검출부는 검출 지 도달 에 지 벨에 라 자볼트 단 변X-

여 시료 에 지 스펙트럼 얻게 해 다 그림 는 분 시스 체 구. 9 X-

도를 나타내고 있다.

XX--RayRay tubetube

Filter wheelFilter wheel

DetectorDetector

CollimatorCollimator

Digital pulse processDigital pulse processH.V Power SupplyH.V Power SupplySMPSSMPS

Main Main ControllerController

Sample HolderSample Holder

Power & ControllerPower & Controller Optic moduleOptic module

DC PowerDC PowerDataData

ControlControl

DataDataControlControl

광원부광원부

검출부검출부

광광 송부송부

그림 차 시작품 체 구 도9. ED-XRF 1

원부(2)

근 사용자들 사 동 원소 사용에 우 부 여러 가지 약 에 시

장 이 어가는 주요 회사들 - Thermo Scientific, Bruker, Innov-X, Oxford

등 원 사능 질에 존 지 않는 사용Instruments - X-

고 있다.

본 과 에 는 이러 고 여 원 Miniature X-Ray tube (Mini-X,

를 사용 며 그림 주요40KV/100uA, Ag target, AMPTEK Inc.) ( 10) X-

특징 과 같다3

연구에 사용 특징3. X-

Target Material Ag

Target Thickness 1.5㎛

Tube Voltage 10 to 40kV

Tube Current 5 min./ 200 max.㎂ ㎂

Window material Beryllium (window at ground)

Window thickness 500㎛

Leakage radiation 0.1 uSv/h max.

Max. Power 4W

Cooling Air Cooled

Leakage Radiation <100 nSv/h

Input Voltage 9 VDC

택 고 이 이며 식 이다X- 4W , end-window X- .

식 식보다 얇 를 사용 있 므end-window side-window beryllium window

식보다 차 효 높일 있는 장 이 있다 이, side-window 1 X- . X-

에 출 는 인 스펙트럼 그림 과 같다X- 11 .

그림 사진10. Miniature X-Ray tube

그림 과 가진 출 스펙트럼11. Ag Mini-X X-

원부는 원공 원공 어장 구 며 원공 는X- , , , X-

에 에 압과 에 를 공 는 역 다 원소들10kV 40kV 5 200 .㎂ ㎂

고 이상에 여 므 에 공 는 압 시료에absorption edge X-

고자 는 원소를 여 시키는 역 다 에 공 는 는 여 원소. X-

강도 를 결 는 주요 요인 작용 다 그 에 원공 에 사용(intensity) .

자가 원 는 압과 를 택 있도 여 원공 어장 는 원공

출 압과 를 어 는 역 다 원부 짐 꺼짐 압 조 등. ,

어를 해 아래 그림 같이 인 소 트웨어에 어가 가능 도 작, 12

다.

그림 원 조건 입 창12. X-

검출부는 시료 부 검출부 도달 는 는 역 며 집 검X- , ,

출 앞단 증폭 지 펄스 모듈 구 다, (pre-amplifier), .

집 는 이고 시료 부 사 만이 검출 에 도달 도stray X- , X-ray

여 사용 다 집 에 해 걸러진 는 검출 에 여 입. X-ray (detector)

사 과 동등 크 변 다 택 장X- (electric charge) .

능 결 는 요 요소이다.

검출 는 등 가 많이 사용 며 각Si-PIN, SDD, Si(Li), CdTe ,

타입마다 분해능과 검출 역이 다르다 차 시작품에 는 이 에 지 역에. 1 40keV

좋 분해능 가지는 를 사용 며 에 지 역에 분해능과 검출Si-PIN ,

능 높이 여 께 를 사용 를 택 다12.5 (0.5mil) Be window .㎛

검출 는 열잡 에 향 많이 에 소자를 이용TEC

식 이용 여 열잡 에 향 다 그림thermoelectric cooling . 13

구조를 나타내고 있다 검출 작동 원리는 그림 같다Si-PIN . Si-PIN 14 .

즉 는 양극과 극이 평행 법 열 어 있 며 일 장이, ,

극사이에 걸리게 다 이 들어 게 면 원자는 이 어 자 생. X- Si -

다 장 캐리어를 해당 는 극 운송 여 일시 인 펄스를 함 써.

가 르게 다 검출 에 여 변 는 앞단 증폭 에. X-

여 압 변 며 그림 는 앞단 증폭 회 도를 보이고 있다 압 변, 15 .

데이 는 지 펄스 모듈 송 다 압(Digital pulse processer) .

변 지 펄스 모듈에 변 후 펄스 높이 분 통X- ADC

여 각 에 지 벨에 라 어 장 써 스펙트럼 얻게count , X-

다.

그림 구조13. Si-PIN

그림 검출 작동 모식도14. Si-PIN

그림 신 증폭 회 도15.

이송부 구(4)

이송부는 그림 과 같이 에 시료를 거쳐 검출 지 도달 는16 X- X-

경 를 말 다 이송부에 요 요소는 에 시료 지 차 이 도달 는. X- 1 X-

거리 시료에 검출 지 시료 이 도달 는 거리 에 시료 지, X- , X-

입사각 그리고 시료에 검출 지 사각 검출 데이 강도 를 결, (intensity)

는 요 요소이다.

XX--Ray Ray tubetube

Filter wheelFilter wheel

DetectorDetector

CollimatorCollimator

Sample HolderSample Holder

광광 송부송부

XX--Ray Ray tubetube

Filter wheelFilter wheel

DetectorDetector

CollimatorCollimator

Sample HolderSample Holder

광광 송부송부

그림 이송부16.

이러 요소들 결 원 거리조 검출 거리조 시료부 거리 각도, ,

를 조 있도 검출 모듈 거 를 작 다 그림 이 스트 벤 를 사( 17).

용 여 부 지 거리를 이 해X-ray tube sample , X-ray tube, filter,

구 품들 함 써 시스 소 를 달collimator, sample

있었다 이 거 는 샘 부 검출 지 거리를 조 있 며. , X-ray tube

거 장착과 아울러 각도 샘 과 거리를 조 있도 여 부품들,

다양 각도 거리들 조 함 써 조건 구조를 실험 있도 다, .

다 분 동시 분 능 장 고 여 신 를 얻 여S/N

거리를 실험 결 며 이를 에 나타내었다, 4 .

그림 이송부 스트 벤17.

Geometry 값

입사각(incident angle) 63〫

사각(take-off angle) 63〫

에 시료 지 거리X-

(source to sample distance)40mm

시료에 검출 지 거리

(sample to detector distance)20mm

이송부 요 요소4.

인 컨트 러 개(5)

본 과 에 개 인 컨트 러는 원 압 어부 구동X- ,

모 어부 이루어 다 타 보다 데이 처리속도가 른.

이용 여 인 컨트 러를 구 함 써 차 도 목 인 지 펄스TMS320C6416 , 2

개 용이 게 다 그림 개 인 컨트 러 주요 회 도를. 18~21

나타내고 있다.

그림 과 를 이용18 TMS320C6416 SDRAM EMIF(External Memory InterFace)

여 연결 회 도 고 지 장 있도 고안 다 그림 는 신 생128Mb . 19

부 회 도를 나타내고 있 며 외부장 들과 인 컨트 러 사이 신 를 연결(CPLD) ,

해 주는 역 다 그림 어부 회 도 어 여. 20 X-

회 를 이용 여 압 분해능DAC(Digital to Analog Convert) 0~5V 12bit

출 며 공 는 인 컨트 러 아날 그 신 를 아, X- 0~5V

압 출 게 다 그림 공 앞단에 사용0~40KV 0~200uA . 21 X-

는 를 자동 구동시키 스 모 구동회 도이다.

그림 인컨트 러 회 도18.

그림 신 생 부 회 도19.

그림 어부 회 도20.

그림 구동 모 어부 회 도21.

탁상 시작품 작(6) ED-XRF

앞 명 내용들 탕 분 장 차 시작품 작 며 그림X- 1 ,

에 도면 모델링 실 장 모습 나타내었다22-24 , 3D .

그림 탁상 시작품 도면22. ED-XRF

그림 탁상 시작품 내부 모습24. ED-XRF

그림 탁상 시작품 모델23. XRF 3D

링

나 탁상 시작품 능 평가. EX-XRF

(1)

원 압 어 능 타당 검증 여 각각 를X- , 1) 100㎂

고 시킨 상태에 압 변 시키며 에 사 차 검출, X- 1 X-

며 압 고 시킨 상태에 를 변 시키며 에 사, 2) 20kV , X-

차 검출 다 그림 에 보는 같이 압 증가시킬1 X- . 25

는 차 가 증가함 알 있다 그리고 그림 에 보는1 X- energy range . , 26

같이 를 증가시킬 고 강도는 작아지지만 이상부 는 가 증가함에, 25keV

라 차 강도가 증가함 알 있다1 X- .

0 20 40 60 80 100 120 140

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Cou

nts

Energy (keV)

10kV 20kV 30kV 40kV

그림 압 변 에 른 차25. 1 X-

0 20 40 60 80 100 120 140

0

10000

20000

30000

40000

Cou

nts

Energy (keV)

50uA 100uA 150uA 200uA

그림 변 에 차26. 1 X-

원소 시료를 사용 평가(2)

본 연구에 개 차 시작품 이용 여 그림 에 보인 같 종XRF 1 27 19

원소 시료를 함 써 그 결과를 근거 장 타당 검증 다 각 시.

료는 를 에 인가 고 동안 여 스펙트럼 그림40kV, 100uA X- 60 ,

에 도시 며 각 원소 이 는 값 각 원소 에 지28 , peak energy

값과 다.

그림 과 를 통해 원자번 인 부 원자번 인 지 값과 거 일28 5 16 S 82 Pb

는 장에 각 원소들이 는 것 인 있 며 원소 시, L line ,

원자번 가 높 원소들 지 가능 것 상 다.

0 5 10 15 20 25 30

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

S Ka : 2.31 keV

Cou

nts

Energy (keV)

S

0 5 10 15 20 25 30

0

100

200

300

400

500

600

700

Cd Lb : 3.34 keV

Cd La : 3.13 keVCd Kb : 26.11 keV

Cd Ka : 23.19 keV

Cou

nts

Energy (keV)

Cd

그림 결과28-1. S 그림 결과28-2. Cd

그림 원소27. Pure set

0 5 10 15 20 25 30

0

20

40

60

80

100

120

140

K Ka : 3.31 keV

Cou

nts

Enegry (keV)

KBr

0 5 10 15 20 25 30

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Br Kb : 13.30 keV

Br Ka : 11.92 keV

Co

un

ts

Enegry (keV)

KBr

그림 결과28-3. K 그림 결과28-4. Br

0 5 10 15 20 25 30

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Sn Ka : 25.26 keV

Sn Lb : 3.68 keV

Sn La : 3.44 keV

Co

un

ts

Energy (keV)

Sn

0 5 10 15 20 25 30

0

200

400

600

800

1000

1200

Ca Ka : 3.69 keV

Ca Kb : 4.02 keV

Cou

nts

Energy (keV)

Ca

그림 결과28-5. Sn 그림 결과28-6. Ca

0 5 10 15 20 25 30

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Cou

nts

Energy (keV)

Ti

Ti Kb : 4.93 keV

Ti Ka : 4.51 keV

0 5 10 15 20 25 30

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Ba

C

Ba

Ba Lb : 4.83 keV

Ba La : 4.46 keV

그림 결과28-7. Ti 그림 결과28-8. Ba

0 5 10 15 20 25 30

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Mn Kb : 6.49 keV

Mn Ka : 5.90 keV

Co

un

ts

Energy

Mn

0 5 10 15 20 25 30

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Cr Kb : 5.94 keV

Cr Ka : 5.41 keV

Cou

nts

Energy (keV)

Cr

그림 결과28-9. Mn 그림 결과28-10. Cr

0 5 10 15 20 25 30

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Cou

nts

Energy (keV)

Fe

Fe Kb : 7.06 keV

Fe Ka : 6.40 keV

0 5 10 15 20 25 30

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Cou

nts

Energy (keV)

Ni

Ni Kb : 8.27 keV

Ni Ka : 7.48 keV

그림 결과28-11. Fe 그림 결과28-12. Ni

0 5 10 15 20 25 30

0

500

1000

1500

2000

2500

W Lb : 9.67 keV

W La : 8.39 keV

Cou

nts

Energy (keV)

W

0 5 10 15 20 25 30

0

2000

4000

6000

8000

Zn Kb : 9.58 keV

Zn Ka : 8.64 keV

Cou

nts

Energy (keV)

Zn

그림 결과28-13. W 그림 결과28-14. Zn

0 5 10 15 20 25 30

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

Pt Lb : 11.08 keV

Pt La : 9.43 keV

Co

un

ts

Energy (keV)

Pt

0 5 10 15 20 25 30

0

50

100

150

200

250

Au Lb : 11.44 keVAu La : 9.71 keV

Co

un

ts

Energy (keV)

Au

그림 결과28-15. Pt 그림 결과28-16. Au

0 5 10 15 20 25 30

0

500

1000

1500

2000

Pb Lb : 12.62 keV

Pb La : 10.54 keV

Co

un

ts

Energy (keV)

Pb

0 5 10 15 20 25 30

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Mo Kb : 19.65 keV

Mo Ka : 17.48 keV

Co

un

ts

Energy (keV)

Mo

그림 결과28-17. Pb 그림 결과28-18. Mo

0 5 10 15 20 25 30

0

50

100

150

200

250

Ag Kb : 24.93 keV

Ag Ka : 22.17 keV

Cou

nts

Energy (keV)

Ag

그림 결과28-19. Ag

탁상 시작품 분 원소 에 지 값과 값과5. ED-XRF XRF

원자번 원소값 (KeV) 값 (KeV)

Kα Kβ Lα Lβ Kα Kβ Lα Lβ

16 S 2.31 2.307

19 K 3.31 3.312

20 Ca 3.69 4.02 3.690 4.012

22 Ti 4.51 4.93 4.508 4.931

24 Cr 5.41 5.94 5.411 5.947

25 Mn 5.90 6.49 5.895 6.492

26 Fe 6.40 7.06 6.400 7.059

28 Ni 7.48 8.27 7.472 8.265

30 Zn 8.64 9.58 8.631 9.572

35 Br 11.92 13.30 11.907 13.296

42 Mo 17.48 19.65 17.443 19.633

47 Ag 22.17 24.93 22.183 24.997

48 Cd 23.19 26.11 3.13 23.109 26.143 3.133

50 Sn 25.26 3.44 25.193 28.601 3.444 3.662

56 Ba 4.46 32.065 36.553 4.467 4.828

78 Pt 9.43 11.08 66.246 76.131 9.441 11.069

79 Au 9.71 11.44 68.185 78.372 9.711 11.439

82 Pb 10.54 12.62 74.228 85.357 10.549 12.611

차 도 연구 내용 토2. 2

가 용 시작품 개.

용 시작품 개 원부는 차 작시 동일1 bench-top Ag target

를 사용 나 검출 능 분해능 향상시키 해 검출 그에X-ray tube

른 신 처리부는 새 도입 여 용 시스 에 사용 있도 개 다.

검출부(1)

용 시작품에 사용 검출부는 차 시작품에 사용 검출 보다 감도1 Si-PIN

해상도가 우 검출 를 사용 다SDD(Super Silicon Drift) type, AMPTEK Inc.) .

그 외 아래 그림 같 며 내부 구조는 그림 과 같다 주요구29 , 30 .

신 를 신 처리부에 처리 있는 신 범 증폭해주는 증폭회 (Preamplifier.

신 검출 시 생 는 열 외부 시 주는 열AMPTEK Inc), (Heat Sink)

어 있다.

는 그림 에 보이는 같이 편평 극 사용 지만 양극 매우 작 며SDD 31

일 극 러싸여 있다 는 원통 구조를 가 양극에 는 작 원 함. SDD

써 에 해 생 이 들 동심원 그린다 이 극들 자를 검출 안X- .

내 는 장 고 이 자들 양극에 모이게 다 나 지 신 처리 회 법.

검출 사 다 작 면 양극 매우 작 용량 지 며 자Si-PIN .

잡 여 다,.

타입 장 일 인 검출 보다 훨씬 낮 용량 가지고 있어 자SDD

잡 이 작고 아래 에 볼 있듯이 다른 태 보다 향상 해상도를 가지, 6

고 있어 보다 엑스 분 있다.

그림 외29. Silicon Drift Detector

태 해상도(Resolution)

Si-PIN 180-200eV at 5.9KeV

SDD (Silicon Drift Detector) 130-160eV at 5.9KeV

CdTe 300eV at 5.9KeV

태에 른 해상도6.

그림 내부 자인과 작동 원리30. Silicon Drift Detector

그림 타입 검출 작동 모식도31. SDD

신 처리부(2)

용 시작품 해 개 신 처리부 외 아래 그림 같다 신32 .

처리부는 검출부에 획득어진 신 를 지 다 펄스 처리 계, ,

처리 분 처리 등 작업 통해 분 에 미있고 합 데이 변, X-

해주는 역 다.

주요 구 다 채 통해 신 지 를 해주는 컨버 그림 각종 연A/D ( 33),

산 처리를 는 연산처리 그림 어 있다( 34) .

그림 컨버 회33. A/D

그림 신 처리 보드 외32.

그림 연산처리 회 도34. CPU

시스 소(3)

용 시작품 개 시스 태 시작품 개 시 얻어진Bench-Top

장 를 새 도입 검출 능 를 해 집 내

부 께 거리 등 용 시작품에 맞도 를 행 여 결 다, , .

즉 용 시작품 검출 를 용 고, EDXRF SDD(silicon drift detector) ,

집 사이에 여 부 샘 지 거리를 소X-ray tube , X-ray tube

있는 구조를 용 시작품에 용 다 그림( 35).

원부 소 작(4)

용 시작품에 는 장에 사용 해 리를 주 원 공 원 사용 다.

리 모듈 작 해 리튬 폴리 차 지 개를 직 연결3.7V/4000mAh - 2 3

여 압 생시키는 모듈 만들고 용 시작품 시간 연속사용 여11.1V , 4

압모듈 개를 병 연결 여 용량 리 모듈 작 다 그11.1V 3 12000mAh .

림 용 시작품 손잡이 부분에 리를 장착 있도 작 리 모듈36

보 다 실 베 리를 장 에 장착 고 모 실험 해본 결과 시간 연속사용이 가능. , 4

다.

그림 용 시작품 리를 이용 원부36.

그림 용 시작품 부35. ED-XRF

부는 베 리 부 공 는 압 는 부 공 는11.1V AC-DC Adapter

압 각 자부품에 요 압 변 여 공 는 역 다12V DC . ,

자 어부는 부 구동 어 며 검X-ray tube Digital pulse process ,

출 부 검출 신 를 지 여 스 이부 송 는 역 담당 다.

그림 용 시작품에 사용 자부 회 도를 나타내었 며 그림 종 개37 , 38

자보드 차 도에 개 자보드에 불 요 소자들 거 고 소1

주 사용 여 크 개 었다SMD chip set , 100x70mm .

용 시작품에 인 컨트 러 연결 구동과 데이 획득 처리를 PDA

시스 그림 같이 소 임베 드 컴퓨 스 이부 구 어 있다 스39 .

이부는 3.5 inch mini-single board computer 6 inch LCD panel touch screen

장착 여 크 를 이고 쉽게 구동 그램 사용 있도 다 사용자.

는 추가 외부 포트를 이용 여 모니 장 있도 구 다 임베RGB , .

드컴퓨 에는 용량 를 장착 며 장Mini-single board 1G SDRAM memory ,

구동소 트웨어를 인스톨 고 데이 를 장 있도 용량, 4G CF card

를 장 공간 사용 다 사용자는 개 외부 포트를 이용(compact flash card) . 2 USB

그림 자부 회 도37.

여 린 모리 장 들과 연결 여 데이 린트 데이 를 쉽, , USB ,

게 이동 있다.

그림 작 자 보드38.

그림 컨트 러 구 스크린과 임베 드 컴퓨39. PDA ( )

본 과 종목 인 용 시작품 작 체 구 도를 아래 그림ED-XRF

에 도시 다 구 원 공 는 리 모듈 분 어를 담당 는40 . ,

자 어부 검출 구 부 장 구동 데이 처리를 소, X-ray tube ,

트웨어가 포함 컨트 러 구 어 있다PDA .

리 모듈사용과 부 자부 소 를 탕 당 목 ,

크 소 용 시작품 개 있었 며 그림300x120x250mm ED-XRF ,

종 용 시작품 모델링과 시작품 모습이41-43 ED-XRF 3D

다.

그림 용 시작품 체 구 도40. ED-XRF

그림 용 시작품 모델링41. XRF 3D 그림 용 시작품 내부 사진42.

그림 용 시작품43. XRF

나 구동 소 트웨어 구. PDA

본 연구에 작 소 트웨어는 앞 작 시스 에 구동 며PDA , X-ray

원 출 압 를 조 있는 조건 입 창 원소별 를,

있는 창 검출 조건 있는 입 창 데이 집용 창

그리고 얻어진 데이 량 시료 종 농도 입 창 등이다 그림. 44-47

에 각 소 트웨어 면 보 다.

그림 엑스 이 원 조건 입 창44.

그림 조건 입 창45.

그림 신 처리부 조건 입 창46.

그림 량 소 트웨어 입 창47.

다 용 시작품 능 평가. XRF

원과 검출부 평가(1)

용 구 시 우 분해능과 높 감도를 얻 해 시료에 원과XRF X-

검출 각도 시료 근 거리 집 지름 께에 향 아래 같이, ,

체계 조사 다.

가 각도에 향( )

그림 과 그림 는 입사각과 사각 에 지 변 시키면48 49 35° 75° Mn

결과를 나타내고 있다 입사각 사각이 근처 근처에 가장 높 감. 40° 65°

도를 보이며 근처에 신 잡 가 가장 좋 알 있다, 65° .

그림 각도에 른 신 잡 변49.

그림 각도 변 에 른 감도 변48.

라 원과 검출 각도를 도 고 시키고 원과 검출 시료X- 65

거리에 향 조사 다.

나 거리에 향( )

신 감도를 높이 실험 검출 가 없는 상황에collimator X-ray

부 샘 지 거리 샘 부 검출 지 거리를 변 시키며tube , Mn

다 실험조건 는 입사각 도 사각 도 압. 65 , 65 , 2 mil Mo filter, x-ray tube

는 를 용 다28keV/141uA .

그림 과 에 보인 같이 샘 지 거리가 가 워질 감도가50 51 Mn peak

증가함 볼 있다 지만 샘 부 거리가 계이상 가 워 경우 검출. ,

입 는 양이 과다 게 증가 여 이 증가 게 고 이 인X-ray dead time rate ,

해 실 검출 는 양 감소 는 것 볼 있다Mn peak .

그림 부 시료 지 거리변 에 감도 변50. X-ray tube

그림 시료에 검출 지 거리변 에 감도 변51.

다 에 향 평가( ) Collimator

감도를 지 면 분해능 높이 안 께 지름, collimator

변 시키며 에 감도 변 에 실험 실시 다, collimator .

아래 그림 는 검출 에 사용 이들 장 에 장착 모52 X-ray tube collimator

습 보이고 있 며 는 지름 에 변, X-ray tube collimator hole 2mm 5mm

시키고 검출 는 높이를 에 변 시키며 실험 실시, collimator 5mm 40mm

다.

그림 과 는 집 지름 변 시키며 결과를 나53 54 X-ray tube Mn

타내고 있다 집 지름이 작아질 감도는 감소 지만 분해능이 좋. Mn peak ,

그림 사용 좌 장 에 장착 모습 우52. collimator ( ) ( )

아짐 알 있다 라 감도 분해능 고 집 지름. , x-ray tube

검출 에 사용 집 높이 에 값 얻 있었다2mm 10mm . 7

실험들 토 구 시작품 이다Portable Geometry .

그림 집 지름 변 에 감도 변53. X-ray tube

그림 집 지름 변 에 분해능 변54. X-ray tube

시작품7. Portable Geometry

입사각 65°

사각 65°

에 샘 지 거리X-ray tube 12 mm

샘 에 검출 지 거리 15 mm

집 지름 2 mm∅

라 각 원소에( )

검출 원소 신 잡 분해능 향상시키 안 사용peak filter

에 실험 진행 다 원소 구 를 사용 여 실험 진. Al, Mo, Ag, Cu filter

행 며 그림 는 실 사용 이고 그림 앞단에 실, 55 filter , 56 X-ray tube filter

를 장착 모습 보이고 있다.

그림 실험에 사용55.

효과를 여 구 부에 를 용 고Filter , Al, Mo, Ag, Cu filter ,

에 를 인가 여 를 스펙트럼 아래 그X-ray tube 40kV blank sample(DI water)

림 에 나타내었고 를 용 지 않고 스펙트럼과57 , filter blank sample

다.

를 사용 지 않고 시 나타나는 스펙트럼 실 원소Filter blank sample

들이 포함 샘 나타나며 각 원소 에, background , energy level

이러 를 일 있는 를 택 여 사용 는 것이 원소background filter

신 잡 분해능 향상 시킬 있는 법이다.

그림 장착모습56. Filter

0 10 20 30 40

0

5

10

15

20

25

30

35

Inte

nsity

(cp

s)

Energy (keV)

NoFilter-40 Al250-40 Mo25-40 Ag25-40 Cu25-40

그림 각 에 변57. filter intensity

그림 에 보면 스펙트럼 즉57 Al, Mo, Ag, Cu filter ,

가 감소 는 것 볼 있다 원소 에background intensity . energy level

를 소 있는 를 사용 는 것이 요 다 에 각background filter .

별 스펙트럼 참조 여 각 원소 시 를 다 각filter , filter .

원소를 압 원소 를 실험 통absorbtion edge 2~2.5

여 며 는 압에 를 지 않는, Max. 4W

다 에 각 원소에 조건 나타내었다. 8 .

원소에 른 조건8.

모드

조건

원소압(kV)

(mA) 종 께(um)

Low Za 18 198 - - Al-Ka, Si-Ka, P-Ka, S-Ka

Low Zb 20 198 Al 25 K-Ka, Ca-Ka, Ti-Ka, V-Ka, Ba-La

Mid Za 30 132 Mo 25Cr-Ka, Mn-Ka, Fe-Ka, Co-Ka,

Ni-Ka, Cu-Ka

Mid Zb 35 113 Ag 25Zn-Ka, As-Ka, Se-Ka, Rb-Ka,

Hg-La, Tl-La, Pb-La

High Za 40 98 Cu 75Sr-Ka, Zr-Ka, Mo-Ka, Ag-Ka,

Cd-Ka, Sn-Ka, Sb-Ka

분해능 재 평가(2)

용 시작품 능 평가 여 질 다 간XRF Mn . 60

회에 걸쳐 복 며 그림 스펙트럼이며 회10 , 58 Mn , 8 10

복 결과값 나타내고 있다 그림 에 라인 에. 58 Mn K 5.9keV Mn Kα

라인 에 나타나고 있 며 에 폭 이 평균6.4KeV , 5.9keV (FWHM) 147.3eVβ

개 목 인 보다 좋 분해능 나타내었 며 그림 에 보이는150eV , 59 9

같이 회 복 에 도 매우 좋 재 나타내었다10 .

2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

0

1000

2000

3000

FW HM : 147 eV

K b : 6 .4 9 K e V

Cou

nts

E n e rg y (K e V )

M n

K a : 5 .9 0 K e V

그림 크 분해능 평가58. Mn (K )α

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

FWHM

Mn Kb : 6.49 KeV

Mn Ka : 5.90 KeV

Cou

nts

Energy (KeV)

1 st 2 nd 3 rd 4 th 5 th 6 th 7 th 8 th 9 th 10 th

그림 크 분해능 재 평가59. Mn (K )α

시료 분해능 복 결과9. Mn

회FWHM

(eV)

Centroi

d

(KeV)

Peak

Intensity

(count)

1 148 5.90 3073

2 147 5.90 3009

3 148 5.90 2994

4 148 5.90 2913

5 147 5.90 2899

6 146 5.90 3093

7 147 5.90 2959

8 148 5.90 2959

9 147 5.90 2979

10 147 5.90 2994

평균 147.3 5.90 2981.8

그림 에 상용 품인 사 스펙트럼과 데이, 60 Thermo XL3t Mn

를 에 나타내었다 에 알 있듯이 에 해 시작품 분해능10 . XL3t portable

감도 능이 좋 알 있다.

그림 60. XL3t Mn Kα

시작품 능10. XL3t Portable

XL3t 시작품Portable

background(cps) 1.44743 3.72

center(keV) 5.90 5.90

FWHM(keV) 0.16995 0.147

peak

Intensity(cps)414.219 1196.79

검출 계 실험

차 도 목 인 용 시작품 이용 토양 내 속 량 법2 XRF

개 연구 에 시 가지 원소 참조 를EPA method 6200 26 ( 11 )

도결합 라즈마 분 용액 사용 여 농도별 샘 작 다(ICP) .

내 원소에는 질 가지 원소가 포함EPA method 6200 RoHS Cr, Cd, Hg, Pb 4

어 있 며 국 경보건법에 시 토양 내 속 질, Cr, Ni, Cu, Zn, As, Cd,

가지 원소가 포함 어 있어 통 량 법Hg, Pb 8 EPA method 6200

개 는 것 토양 경보존법 질 함께 분 있는 장 가지고 있다RoHS .

는 국 토양 경보존법에 시 토양 내 속 원소들과 검출 계를 보이고 있12

다.

에 시 토양 내 종 원소들11. EPA method 6200 26

α

국 경보존법에 시 토양 내 속 규12.

단 : ppm

토양 내 속 원소 검출 계

　 　 RoHS 토양 염우 토양 염 책

　 　 가지역 나지역 가지역 나지역

토양 내

염

질 and

RoHS

Cd(48) 100 1.5 12 4 30

Cu(29) 　 50 200 125 500

As(33) 　 6 20 15 50

Hg(80) 1000 4 16 10 40

Pb(82) 1000 100 400 300 1000

Cr+6(24) 1000 4 12 10 30

PBB (Br)(35) 1000 　 　 　 　

P B D E

(Br)(35)

1000 　 　 　 　

Zn(30) 　 300 800 700 2000

Ni(28) 　 40 160 100 400

F(9) 　 400 800 800 2000

CN 　 2 120 5 300

인 합 　 10 30 - -

페놀 　 4 20 10 50

폴리클 리 이

티드페닐

　 - 12 - 30

BTEX 　 - 80 - 200

TPH 　 500 2000 1200 5000

TCE 　 8 40 20 100

PCE 　 4 24 10 60

용 시작품에 각 원소들 농도별 과 검출 계를 악 해 도결합

라즈마 분 용액 희 시(ICP) 1000ppm, 500ppm, 250ppm,

농도 농도별 시료 용액 작 다 그림100ppm, 50ppm, 10ppm ( 61).

스트는 그림 농도별 스펙트럼에 보는 같이 각 농도에62 Co

스펙트럼 얻어 이를 이용해 각 크 높이 검량 작 고 검출 계는 크

신 잡 가 이상 농도를 검출 계 다3 .

5 6 7

0.0

0.4

0.8

co

unt (I

nte

nsity)

keV (Energy)

Co10-1 Gauss of count

Equation y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-xc)/w)^2)

Adj. R-Square 0.33333

Value Standard Error

count y0 0.05546 0.01725

count xc 6.94648 0.02005

count w 0.17262 0.0606

count A 0.01903 0.00866

count sigma 0.08631

count FWHM 0.20324

count Height 0.08796

5 6 7

0.0

0.4

0.8

co

un

t (I

nte

nsity)

keV (Energy)

Co10-1 Gauss of count

Equation y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-xc)/w)^2)

Adj. R-Square 0.33333

Value Standard Error

count y0 0.05546 0.01725

count xc 6.94648 0.02005

count w 0.17262 0.0606

count A 0.01903 0.00866

count sigma 0.08631

count FWHM 0.20324

count Height 0.08796

그림 스펙트럼 그림 스펙트럼62-1. Co 10ppm 62-2. Co 50ppm

그림 작 용액과 시료컵에 담 농도별 용액61.

6.5 7.0 7.5

0.0

0.4

0.8

cou

nt (I

nte

nsity

)

keV (Energy)

Co50-1 Gauss of count

Equation y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-xc)/w)^2)

Adj. R-Square 0.8504

Value Standard Error

count y0 0.07061 0.01487

count xc 6.92249 0.00613

count w 0.15916 0.01503

count A 0.07682 0.00812

count sigma 0.07958

count FWHM 0.18739

count Height 0.38513

6.0 6.6 7.2 7.8

0.0

0.5

1.0

coun

t (I

nte

nsi

ty)

keV (Energy)

Co100-1 Gauss of count

Equation y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-xc)/w)^2)

Adj. R-Square 0.9669

Value Standard Error

count y0 0.04569 0.01416

count xc 6.9216 0.00274

count w 0.15954 0.0068

count A 0.15825 0.00763

count sigma 0.07977

count FWHM 0.18784

count Height 0.79144

그림 스펙트럼 그림 스펙트럼62-3. Co 100ppm 62-4. Co 250ppm

6.4 6.8 7.2

0.0

0.9

1.8

coun

t (I

nte

nsi

ty)

keV (Energy)

Co250-1 Gauss of count

Equation y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*exp(-2*((x-xc)/w)^2)

Adj. R-Square 0.97504

Value Standard Error

count y0 0.06987 0.02854

count xc 6.91904 0.00239

count w 0.16417 0.00587

count A 0.40028 0.01603

count sigma 0.08208

count FWHM 0.19329

count Height 1.94543

6.4 6.8 7.2

0

1

2

3count (I

nte

nsi

ty)

keV (Energy)

Co500-1 Gauss of count

Equation y=y0 + (A/(w*sqrt(PI/2)))*e

xp(-2*((x-xc)/w)^2)

Adj. R-Square 0.99301

Value Standard Error

count y0 0.05332 0.027

count xc 6.91974 0.00126

count w 0.16531 0.0031

count A 0.72219 0.01522

count sigma 0.08265

count FWHM 0.19463

count Height 3.48582

그림 스펙트럼 그림 스펙트럼62-5. Co 500ppm 62-6. Co 1000ppm

같이 각 원소 농도별 스펙트럼 상용 용 용XRF (Thermo XL3t)

시작품에 각각 얻 후 검출 계를 조사 결과를 에 보 다 품 모XRF 13 .

거 모든 원소에 해 검출 계를 보 다10~100 ppm . V, Ni, As, Se, Zr, Sn, Sb

등 원소에 해 는 용 시작품이 상용품 보다 우 검출 계를 보 며 Ba,

경우 상용품에 검출 지 않 원소도 용 시작품에 검출이 가능 다Tl .

종 원소 시작품과 상용 장13. 26 Portable XRF Portable XRF

검출 계

원소번 명칭XL3t (AA

standard)시작품Portable

19 K Potassium 100 100

20 Ca Calcium 100 10

22 Ti Titanium 100 100

23 V Vanadium 50 10

24 Cr Chromium 100 100

25 Mn Manganese 100 100

26 Fe Iron 100 100

27 Co Cobalt 50 80

28 Ni Nickel 100 80

29 Cu Copper 50 100

30 Zn Zinc 50 100

33 As Arsenic 100 80

34 Se Selenium 100 80

37 Rb Rubidium 50 100

38 Sr Strontium 50 50

40 Zr Zirconium 100 80

42 Mo Molybdenum 10 80

47 Ag Silver 10 80

48 Cd Cadmium 50 50

50 Sn Tin 100 20

51 Sb Antimony 50 10

56 Ba Barium N.D. 80

80 Hg Merury 50 50

81 Tl Thallium x 80

82 Pb Lead 50 80

차 도 연구 내용 토3. 3

가 시료 거 시스 개.

시료 거 시스 크게 시료 향 구동부 구 시료 거 부 시료X-Y

거 부를 어 는 자 어부 나 다 각 부분 를 사용 여 손쉽게 어. software

있도 작 었다.

시료 거 부(1)

시료 거 부는 용 를 안 게 거 시킨 후 개 시료를 자동ED-XRF 12

있도 작 었다 시료 크 는 가 크. 180mm, 140 mm

개 시료 컵 장착 있도 각 지름 구 뚫린 알루미늄12 XRF 32mm

작 다 시료 를 이송 는 시료 스 이지는 스 모 구동 며 축 모. X, Y-

이송거리를 가지며 이송 속도는 이다 그림 에 시료가 장착250 mm , 5mm/ . 63

시료 그림 에 거 에 장착 모습 보 다64 .

그림 시료 거 부에 장착 는 시료63.

자 어부(2)

자동이송 장 각 부분에 원 분 통신과 거 향 이송 해XY

장착 스 모 어를 해 그림 과 같이 스 이지 통신65-67 XY

어를 자 회 원 분 모니 링 공 어를 자 회, / ,

스 이지 모 구동 드라이버 회 를 계 작 고 이 회 보드XY ,

들이 내장 자 어부 모습과 자 어부를 계 고 그림 에 자회68

가 내장 자 어부 모습과 그림 에 시료 거 시스 에 장착 모습 보69

다.

그림 개 시료를 거 있는 거64. 12

그림 원분 모니 링 공 회 도66. /

그림 거 식 스 이지 통신 어회 도65. XY

그림 거 식 스 이지 모 구동 드라이버 회 도67. XY

그림 자 회 보드가 내장 자 어부 내부68.

시료 거 에 장착 개 원소를 자동 차 분 해 아래 같이 분12 ,

원 는 시료를 택 있 며 택 시료에 해 는 이미 입 조건 자동,

택 체 시료가 분 이동 면 자동 분 시작 이 있도XRF ,

그림 과 같 소 트웨어를 작 다Visual Basic 70 .

이 같 과 통해 종 거 시스 실 모양 그림 같다 시71, 72 .

스 크 는 이며 시스 외부는 외부 출600X600X580 mm( HXWXD) , X-ray

막 해 납이 함 이 라 있 며 시료가 분 이동, XRF

는지 찰 카 라가 장착 어 컴퓨 면 내부 모습 볼 있CCD

므 사용자가 시스 열어 인 요가 없 며 안 상 험 해소 다.

그림 시료 거 시스 에 장착 자 어부 모69.

습

그림 거 식 스 이지 조건 입 창70. XY

그림 시료 거 시스 내부 모습71.

그림 거 시스 외72.

탁 과 차 도 연구 결과 토4. 1

가. 상용 매 인 용 장 신뢰 연구XRF

본 사업 종 목 인 거 겸용 개 여 재 상용“ ED-XRF ”

매 인 용 장 규격 검토Innov-X, Oxford Thermo Niton ED-XRF

구입 가격 인증 질 실 시료를 분 여 가장 합 장 를 구, CRM( )

입 주 인 주 신 다( ) .

용 장 분 여 사용 인증 질 럽공동체XRF RoHS(

자 부품에 함 특 해 질 사용 지 경규 법에 규 고 있는 특)

해 속인 가 농도Pb, Cd, Cr, Hg (Pb, Cr, Hg : 150 ppm, Cd : 15 ppm)∼ ∼

고농도 함 폴리(Pb, Cr, Hg : 1000 ppm, Cd : 100 ppm) (PP)∼ ∼

국 과 연구원에 공 아 사용 며 실 시료 는 폐 사용, PCB

다.

폴리 인증 질 해 속인 농도는 도 라즈마Pb, Cd, Cr, Hg

출분 법(ICP-AES) 를Bench-Top ED-XRF 이용 여 분 며 재 상용 매,

인 용 장 를 이용 여 분 결과Innov-X, Oxford Thermo Niton ED-XRF

상 다 폴리 인증 질 원소분 결과( 14). C, H, N, S,

함량 각각 이었 며 분 결과 폴리 이 주O 85.45, 14.57, 0, 0, 0.24% , IR

분인 것 인 었다.

폴리 인증 질 실 시료를 각 회ICP-AES, Bench-Top ED-XRF

사 분 장 분 결과 용 가Portable XRF Thermo Niton ED-XRF

가장 합 것 단 어 이 장 를 구입 다.

폴리 인증 질 실 시료 분 결과14. (PP)

나 토양 경 염 속 량 법 헌 조사.

토양 주 암 풍 산 에 여 이루어 있 므 조 암 과 슷

며 지각에 포함 어 있는 모든 원소는 부분 토양 에 포함 어 있다 그러나 자연계에, .

있는 많 원소들 에 불과 개 원소 가10 (O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, Ti, P, H)

를 차지 고 있 며 이 에 산소가 약 차지 고 부분 다른 원소들과99% ,

합 고 있어 산 태 존재 고 있다.

토양 경 시료 속 분 법 고 인 습식 분 분 도계를 이용 는

법 등 를 이용 는 법이 있다 이러 법들 시, AA, ICP-AES ICP-MS .

료를 분해 여 용액 태 꾸는 복잡 처리 과 이 요 에 장에 직

이 불가능 며 시료 처리 과 분 질이 회손 가능 이 있다는 계,

가 있다 라 이러 법 실시간 토양 경 염 모니 링에는 합 지 않.

며 보다 간편 게 속 고 리 있는 분 법 장 요 이,

었다.

분 법 같이 고 결과를 얻 는 없 나X- ICP-AES ,

장 구조가 간단 고 시료 처리 과 이 요 없거나 매우 간단 여 원소를Na U∼

른 시간 내에 동시분 이 가능 다 근 규 가 계 법 면. RoHS

산업 각 분야에 장에 속 리가 요 게 었고 이에 라 장에 이,

동 면 실시간 분 이 가능 용 분 법 연구가 히 진행 고 있X-

다.

분 법에 시료 량분 에는 시료를 있는 시험편X- 1)

작 분 원소 당 출 택 여 그 를 를 원소, 2) , 3)

농도 변 시키는 가지 주요 과 이 있다 일 원소 농도3 . (C 에 있)

어 도에 향 주는 요인 분 구조 작동 조건 인자 K, X- I, 원

소 상 간 향 M 시험편 불균일, S이며 이들 간 계식, C=K.I.M.S

다.

분 법에 검량 작 에 미 는 요인 검출 분해능 스펙트럼X- 1)

해 시료 매트릭스 향 검량 과 합 시료, 2) , 3) , 4)

태 균일 시료 등이 있다 일 분 에 있어, 5) . X-

검량 작 법 Empirical calibration FP(Fundamental parameters) calibration

별 다.

Empirical calibration Fundamental parameters calibration

Site samples must be collected for

use as standards and must be certified

by independent laboratory methods

Must know or estimate 100% of

sample composition including

unmeasured balance

High costs associated with collection

and analysis of site samples and

significant time to receive data back

from the laboratory

Pure elements and/or really available

certified reference materials may be

used as standards

XRF must be calibrated with

site-specific standards prior to project

initiation

No site-specific calibration is

required; should be applicable to any

site with same sample type

A large number of standards may be

required to model and correct for

matrix effects

All elements are included in the FP

quantitation algorithm; concentration in

standards need not bracket the levels

at the site

Results based on a good calibration

model will be accurate and directly

comparable to laboratory analysis

FP model may require initial

"fine-tuning" using certified reference

materials

분 검량법15. X-

다. 용 를 이용 토양 속 량 법 연Bench-Top ED-XRF ED-XRF

구개

인증 질 시료 분 해 사용(CRM, Certified Reference Material)

는 미국 사 모델 사용 며bench-top ED-XRF Thermo ARL QUANT'X ,

용 는 미국 사 모델 각 분 조건 과 같XRF Thermo-NITON XL3t 16

다 용 모드는 모드 구 어 있 며 각 모드. XRF soil, plastic alloy ,

마다 다른 알고리즘 사용 고 가능 원소도 다르다 개 가 장착 어 있. 3

며 모드 원소에 라 개 지 사용 는 가 다르다, 1 3 .∼

과 작동 조건16. Bench-top portable XRF

Bench-Top XRF Portable XRF

Model Thermo ARL QUANT'X Thermo NITON XL3t

Voltage 4 50 kV∼ 50 kV max.

Current 0.02 1.98 mA∼ 40 A max.μ

Collimator 8.8 mm

Detector High performance Si(Li) High performance semiconductor

Target Rh Au

Filter

- Vacancy

- Cellulose

- Cu 0.35, 0.83 mm

- Al 0.13 mm

- Pd 0.025, 0.05, 0.125 mm

- main

- low

- high

Atmosphere Air, He, Vacuum Air

Element Na U∼ 32 elements from S to U

분 시료 분 법(1)

토양 시료 속 분 검량 작 에는 등 종Cr, As, Se, Hg, Pb, Cd 6

해 속 원소를 농도 범 염시킨 종 인증 질0 1500 ppm 6 (JSAC-0461,∼

일본 분 회에0462, 0463, 0464, 0465, 0466 polluted soil, brown forest soil)

구입 여 사용 다 여러 가지 속이 다른 농도 포함 어 있는 토양 시료.

는 미국 사에 구입RCT CRM-025, CRM-027, CRM-042, CRM-051 soil,

등 시료 사용 다CRM-044 chalky loam, CLN-3 CLN-5 clean clay .

분 용 시료 컵에 토양 인증 질 는 토양 시료를X- (JSAC 0461 0466)∼

가득 채워 고 법 법 상태에 소 회bench-top ED-XRF EM FP 6

이상 복 여 분 다 등 종 원소에. Cr, As, Se, Hg, Pb, Cd 6

분 조건 립 여 압 시간 등 라 를 변 시XRF

가면 다 립 분 조건에 각각 속농도가 다른 종 토. 6

양 사용 여 검량 작 며 토양 시료 분 여 상CRM , CRM

다.

용 경우에는 모드에 동일 법ED-XRF soil bench-top ED-XRF

다 모드는 등 개 를 간격 자동 꾸면. Soil main, low, high 3 15

시료당 소 간 므 시간 변 시 가면 분 조건45

립 다 립 분 조건에 토양 시료 분 여 결과. CRM bench-top

상 다.

17. Variation of bench-top XRF parameters for optimum measurement

conditions of heavy metal analysis

ConditionVoltage

(kV)Filter Atmosphere

Time

(sec)Element

Low Za 11~13 Al Air 30~300 Cr

Mid Zc 26~35 Pd thick Air 30~300 As, Se, Hg, Pb

High Zb 45~50 Cu thin Air 30~300 Cd

분 조건(2) Bench-top XRF

일 분 를 이용 여 원소를 량 분 는 법 는 법X- EM

법이 주 사용 다 법 시료 동일 거나 사 매트릭스를 갖는 질들FP . EM

사용 여 검량 작 고 작 검량 부 실 고자 는 시료를 분,

다 그러나 시료 매질과 동일 거나 사 질 구 가 어 고 매우 고가.

이며 검량 얻어야만 원 는 량 데이 를 얻 있다 법 원소, . FP

나 그에 상 는 검증 질 가지고 결과에 각종 라 변 를 용,

이 계산 여 분 는 법이다 즉 질 없이 쉽고 간편 게 원소 함량. ,

분 있 나 도가 떨어지며 모든 원소 체 함량 가 고, 100%

계산 므 시료에 보들이 많아야 보다 분 값 얻 있다.

본 연구에 사용 는 종 사용 에 라 가지bench-top ED-XRF 8

조건이 있 며 분 는 시료 원소에 라 압 분 등이 각각 다르, filter, , ,

다 즉 과 같이 분 를 사용 고 에 며. , 16 Cr Al 11 13 kV , As, Se,∼

는 는 이다 라Hg, Pb Pd thick 26 35 kV, Cd Cu thick 45 50 kV .∼ ∼

법에 토양 속 함량 분 조건 립 여 종EM 6

속이 각각 농도 포함 어 있는 인증 질 사용0 1500 ppm JSAC 0461 0466∼ ∼

여 압 시간 변 시 가면 분 다 압 시간에.

른 각 원소 인증값과 값 차이 분 결과는 각각 그림(D) 73 74

같다.

압 씩 변 면 각 원소 농도별 분 그림 에1 kV D 73

보는 같이 인증 질 외 면 모든 압에 큰 차이를 보이지JSAC-0461

않 며 낮 농도에 높 농도 갈 모든 원소 분 이 감소함 알 있다, D .

즉 에 는 에 가장 낮 분 나타내었다 는, Cr 12 kV , Cd 50 kV D . As Se

각각 단 값 략 인 에 가장 낮 분11.863 12.652 keV 2 26 kV D

나타내며 는 각각 에 가장 낮 분 보여주고 있다, Hg Pb 29 kV, 32 kV D .

편 분 조건 각 원소에 합 압 는 것이 보다 데이,

를 얻 있 나 실 는 각 원소마다 조건 다르게 는 없다 라, . Cr

는 는 같 조건 분 여야 므12 kV, Cd 50 kV, As, Se, Hg, Pb

를 조건 다28 kV .

시간 등 변 시키면 각 원소30 , 70 , 100 , 200 , 300

농도별 분 그림 에 보는 같이 인증 질 외 면D 74 JSAC-0461

시간에 라 감소 는 경향 알 있다 즉 를 외 각 속 원소 함량이 낮. , Hg

인증 질 에 는 이상에 분 이 이 이나 각JSAC-0461 0463 200 D 10% ,∼

속 원소 함량이 높 인증 질 이상에 분JSAC-0465, 0466 100 D

이 이 큰 차이를 나타내지 않았다 라 토양 시료 경우 이상10% . 200

시간이 요함 알 있었다 그러나 는 각 인증 질에 다른 원소들에 해. Hg

도 낮 함량 염 어 있어 다른 원소들에 해 분 이 상 큰1/10 D

것 사료 다.

Cr

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

11 12 13

kV

Dif

fere

nce (

%)

Cd

-200

-100

0

100

200

300

400

45 46 47 48 49 50kV

Dif

fere

nce (

%)

As

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35kV

Diffe

rence (

%)

-

Se

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

250

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35kV

Diffe

rence (

%)

Hg

-5500

-4500

-3500

-2500

-1500

-500

500

1500

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35kV

Diffe

renc

e (

%)

-

Pb

-10

-5

0

5

10

15

20

25

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35kV

Diffe

rence

(%

) -

Fig. 73. Concentration difference versus X-ray tube voltage for heavy metal analysis

in soil CRMs by bench-top XRF. (×: JSAC-0461, : JSAC-0462, : JSAC-0463,◇ ＊

: JSAC-0464, : JSAC-0465, : JSAC-0466)● △ ■

Cr

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

30 70 100 200 300Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Cd

-200

-100

0

100

200

300

400

30 70 100 200 300

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

As

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

30 70 100 200 300

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Se

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

30 70 100 200 300

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Hg

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

30 70 100 200 300

Time (sec)]

Diffe

rence (

%)

Pb

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

30 70 100 200 300Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Fig. 74. Concentration difference versus measurement time for heavy metal analysis

in soil CRMs by bench-top XRF. (×: JSAC-0461, : JSAC-0462, : JSAC-0463,◇ ＊

: JSAC-0464, : JSAC-0465, : JSAC-0466)● △ ■

법 법에(3) EM FP 시료분

본 연구에 립 용 분 조건에 각 속원소bench-top XRF XRF

농도가 다른 인증 질 여 얻 각 원소별 검량 그림 같다 종75 . 6

속 원소 검량 모 좋 직 나타내며 각 원소 검량 상 계, R2역

시 Cr = 0.9995, As = 0.9999, Se = 0.9999, Hg = 0.9992, Pb = 0.9996, Cd =

우 상 계를 나타내고 있다 본 검량 이용 여 분 값 즉0.9999 . ,

법에 토양시료 각 원소 값 인증값과 함께 에 고EM 15 , FP

법 용 법에 값들과 상 다XRF .

토양 시료에는 가지 원소들 외에 다른 원소들도 많이 포함 어 있 나 인증 질6

인증값과 해 등 가지 원소에 해 만 나타내었Cr, As, Se, Hg, Pb, Cd 6

다 시료는 매트릭스가 동일 인증 질 작 검량 이용. JSAC JSAC

에 개 원소 거 모든 농도 범 에 인증값에 거 근 값과 를 외6 Hg 5

개 원소에 이 상 편차를 나타냈다 토양 구입 과3.8% . Blank CLN-3

시료는 개 원소 함량이 극미량이어 모든 분 검출 분CLN-5 6 X-

에 합 지 않았다 다른 토양 시료는 체 인증값과 사 값 이. 5%

내 상 편차를 나타냈 나 등 경우 몇가지 시료에 값과 상, Cr, As, Hg

편차가 좋지 않았다 이는 같 토양 시료임에도 불구 고 매질 효과나 다른 간.

상 등에 향이라 사료 다.

법 데이 는 부 지 검출 원소들 체 함량ED-XRF FP Na U

규 시킨 값이다 그러나 실 토양100% . SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, CaO

등 이루어 있 며 이 외에 다른 원소들이 있 라도 산소 결합 태 존재 다, .

라 분 토양시료 원소분 결과를 참고 여 데이 에 함량EDS O

임 어주고 각 원소들 함량 보 계산 다 에 보는 같이 법, . 18 FP

에 각 시료 속원소 값들 법 용 법 값과 사EM XRF

경향 나타내나 상 편차가 후 큼 알 있다 특 시료 경우10% .

특 원소 농도 값과 인증값이 큰 차이를 보 다.

그림 75. Calibration curves for heavy metal analysis in soil samples.

Cr R2 = 0.9995

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 100 200 300 400 500 600 700Concentration (ppm)

Inte

nsity (

cps/m

A)

CdR2 = 0.9999

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 100 200 300 400 500 600Concentration (ppm)

Inte

nsity (

cps/m

A)

As R2 = 0.9999

0

200

400

600

800

1000

1200

0 100 200 300 400 500 600Concentration (ppm)

Inte

nsity (

cps/m

A)

Se

R2 = 0.9999

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 200 400 600 800 1000Concentration (ppm)

Inte

nsity (

cps/m

A)

Hg R2 = 0.9992

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25Concentration (ppm)

Inte

nsity (

cps/m

A)

PbR2 = 0.9999

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 100 200 300 400 500Concentration (ppm)

Inte

nsity (

cps/m

A)

18. Comparison of heavy metal analysis in soil samples

Samples ElementsCertified

value(ppm)

Empirical method FP method Portalbe XRF

RSD(%) RSD(%) RSD(%)

JSAC

0461

Cr 97 100 3.3 98 5.7 127 11.7

As 22 23 16.7 22 7.0 27 19.2

Se 0.4 ND - ND ND -

Cd 0.3 ND - ND ND -

Hg 0.1 ND - ND ND -

Pb 24 24 13.3 26 11.0 32 16.0

JSAC

0462

Cr 150 156 3.8 154 4.3 205 8.9

As 72 74 1.5 60 8.0 84 9.2

Se 72 74 1.0 70 2.1 87 3.4

Cd 74 70 2.8 48 20.9 41 16.4

Hg 7.3 6 32.4 6 14.6 ND -

Pb 74 75 3.0 87 6.1 89 9.6

JSAC

0463

Cr 244 253 1.1 228 4.6 289 9.4

As 138 143 1.6 114 8.1 156 4.1

Se 142 149 1.1 142 0.8 164 2.9

Cd 147 145 2.0 102 16.9 99 9.6

Hg 15 15 15.1 13 23.2 16 14.2

Pb 152 149 1.7 180 7.5 162 9.3

JSAC

0464

Cr 499 503 1.3 463 3.2 576 2.0

As 271 285 1.2 217 9.6 300 6.4

Se 292 300 0.6 286 1.5 323 2.3

Cd 301 290 1.1 210 16.6 214 2.8

Hg 29 26 5.7 28 6.3 17 13.9

Pb 303 298 1.8 370 8.0 320 5.1

JSAC

0465

Cr 738 754 0.8 670 4.1 819 5.2

As 550 560 0.8 425 11.5 606 1.6

Se 587 593 0.3 565 1.7 658 2.1

Cd 607 581 0.8 430 15.9 463 1.6

Hg 58 56 6.4 54 11.8 29 13.1

Pb 612 590 1.4 737 7.1 656 1.4

JSAC

0466

Cr 1483 1449 0.8 1320 4.8 1640 3.9

As 1093 1113 1.2 848 11.2 1212 1.9

Se 1175 1161 0.4 1124 1.9 1304 0.6

Cd 1199 1166 0.8 895 13.1 980 1.7

Hg 114 105 3.3 107 8.2 56 8.5

Pb 1214 1141 1.5 1440 6.7 1270 1.6

CLN-3

Cr 9.0 7 64.2 16 23.1 81 17.9

As 2.0 2 64.7 4 37.0 ND -

Se 0.3 ND - ND ND -

Cd 0.5 ND - ND 13 9.6

Hg 0.3 4 30.0 ND ND -

Pb 17 20 6.3 21 12.4 21 19.4

CLN-5

Cr ND 198 1.8 193 1.3 479 5.2

As ND ND - ND ND -

Se ND ND - ND - ND -

Cd ND ND - ND ND -

Hg ND ND - ND ND -

Pb ND 48 1.9 41 4.6 38 14.4

Soil-025

Cr 441 569 1.0 752 17.5 1214 4.4

As 339 244 5.6 179 36.5 387 7.1

Se 518 600 0.1 568 9.2 538 1.1

Cd 369 559 1.0 383 8.2 452 2.9

Hg 99 113 1.9 105 9.6 48 13.4

Pb 1447 1741 0.8 2051 14.0 1514 1.7

Soil-027

Cr 27 25 10.1 60 21.0 152 12.7

As 12 4 63.5 6 50.7 21 18.5

Se 14 22 4.6 17 7.1 20 11.0

Cd 12 24 4.4 14 5.9 29 13.7

Hg 3.8 7 29.3 ND ND -

Pb 52 93 2.3 83 14.3 66 10.5

Soil-040

Cr 268 395 1.6 397 12.8 766 5.5

As 265 318 1.8 254 4.4 352 1.4

Se 155 208 1.0 172 4.7 197 3.3

Cd 281 455 1.1 267 2.5 349 1.8

Hg 14 8 26.4 75 31.5 50 7.7

Pb 182 286 1.1 285 14.5 249 5.6

Soil-044

Cr 84 2 100.2 118 10.9 107 13.6

As 57 78 34.5 116 35.8 55 14.5

Se 81 54 1.3 76 3.1 69 2.3

Cd 63 78 1.8 78 7.3 82 10.0

Hg 9.4 5 0.0 ND 18 0.2

Pb 68 79 1.7 126 18.6 72 8.4

Soil-051

Cr 246 430 0.9 379 13.4 796 3.3

As 23 9 56.1 16 21.0 32 19.1

Se 165 241 0.6 167 0.8 184 3.3

Cd 42 79 1.5 39 3.0 50 4.9

Hg 30 16 12.1 31 14.5 22 25.1

Pb 44 88 5.4 73 16.1 62 11.5

용(4) XRF 분 조건 시료분

본 연구에 사용 용 장 에는 모드가 어 있 며XRF soil, plastic alloy ,

요에 라 모드를 택 고 시간 조 여 사용 는 것 이외에 압, ,

등 다른 조건 분 원소에 라 자동 조 다 모드에 가능 원소는. Soil

S, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Rb, Sr, Zr, Mo, Pd, Ag,

원소이다 모드는Cd, Sn, Sb, Te, Cs, Ba, W, Hg, Pb, Th, U 32 . Soil main, low,

등 개 를 간격 자동 꾸면 간 므 시간high 3 15 45

등 변 시 가면 여 분 조건45 , 90 , 135 , 180 , 225

립 다 시간에 른 각 원소 농도별 분 그림 에 보는 같이. D 76

인증 질 외 면 시간에 라 감소 다가 이상에 일 해JSAC-0461 135

짐 알 있다 경우 역시 이상에 분 슷 나 값이. Hg Cd 135 D ,

상 높아 인증값과 차이가 많이 나고 있다.

라 용 시료 시간 고 토양시료 속원소들XRF 135

며 종 원소들 등 종 원소만 분, 32 Cr, As, Se, Hg, Pb, Cd 6

여 법 법과 고자 에 나타내었다 용 에bench-top EM FP 17 . XRF

각 원소 값 법에 값 상 편차 체 사함EM

알 있 나 값이 상당히 높게 나타나므 실 토양 용 분, Cr XRF

경우에는 이를 고 여야 것이다.

Cr

-50.0

-40.0

-30.0

-20.0

-10.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

45 90 135 180 225

Time (sec)

Dif

fere

nce (

%)

Cd

-50.0

-40.0

-30.0

-20.0

-10.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

45 90 135 180 225Time (sec)

Dif

fere

nce (

%)

As

-60.0

-50.0

-40.0

-30.0

-20.0

-10.0

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

45 90 135 180 225Time (sec)

Dif

fere

nce (

%)

Se

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

45 90 135 180 225Time (sec)

Dif

fere

nce (

%)

Hg

-120.0

-100.0

-80.0

-60.0

-40.0

-20.0

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

45 90 135 180 225

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

-

Pb

-30.0

-25.0

-20.0

-15.0

-10.0

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

45 90 135 180 225Time (sec)

Diffe

rence (

%)

그림 76. Concentration difference versus measurement time for heavy metal analysis

in soil CRMs by field-portable XRF. (×: JSAC-0461, : JSAC-0462, :◇ ＊

JSAC-0463, : JSAC-0464, : JSAC-0465, : JSAC-0466● △ ■

탁 과 차 도 연구 결과 토5. 2

가 장 조건 량법 개.

장에 검량 매트릭스 거 보 법 연구(1) /

분 법에 원소 량 분 법X- EM(Empirical Method)

법이 주 사용 다 법 시료 동일 거나 사FP(Fundamental Parameter) . EM

매트릭스를 갖는 질들 사용 여 검량 작 고 작 검량 부 실,

고자 는 시료를 분 다.

그러나 시료 매질과 동일 거나 사 질 구 가 어 고 매우 고가이며,

검량 얻어야만 원 는 량 데이 를 얻 있다 법 원소나 그에. FP

상 는 검증 질 가지고 결과에 각종 라 변 를 용 이,

계산 여 분 는 법이다 즉 질 없이 쉽고 간편 게 원소 함량 분. ,

있 나 도가 떨어지며 모든 원소 체 함량 가 고 계산, 100%

므 시료에 보들이 많아야 보다 분 값 얻 있다.

일 분 스펙트럼 시료에 존재 는 여러가지 원소들에 해 나X-

타나는 크 산란과 검출 효과에 인 는 그라운드 크 구 어 있X-

다 그러므 그라운드나 부 나타나는 크 즉 노이즈 부 실 크 신. ,

를 효과 분리해 내는 스펙트럼 싱이 요 일이다.

법에 스펙트럼 싱 과 일 다 과 같FP (1) Element

Identification (2) Spectrum Smoothing (3) Escape Peak Removal (4) Sum→ → →

Peak Removal (5) Background Removal (6) Blank Removal (7) Extract→ → →

과 진행 다 단계는 특 에 지 는 특 장 부 원소를Intensities . (1)

동 는 과 이다 단계는 스펙트럼 각 채 과. (2) Gaussian (1:2:) smooth

시간이 짧아 통계 가 약 경우에는 특별히 스펙트럼 스 이 요구 다. (3)

단계는 검출 자체 질 내부에 나타나는 내부 검출 가 이 X-

지는 않는다 검출 경우 각 크 아래에 가 나타. Si 1.75 keV escape peak

난다 단계는 동일 시간 과 에 나타나는 개. (4) pulse processor (amplifier) 2

에 인 여 일어난다 포톤 경우 인 에 나X- . Fe-K 6.4 keV 12.8 keVα

타난다 단계는 그라운에 인 는 크 소 트웨어에 자동 거 거나. (5)

매뉴얼 거 다 단계는 이 쉽게 없는 가공 크가 있 경우. (6)

요 단계이다 공 아르곤 크 튜 나 검출 부. X- collimator Cu

염 크 등이 있다 단계는 마지막 과 크 강도를 계산 는 과Fe . (7)

이다 이 과. simple peak integration, overlap correction, synthetic Gaussian

는 를 이용 여peak profiles stored Reference profiles least-squares peak fitting

는 등 몇가지 법이 있다.

종 속원소가 씩 염 토양 인증 질 시작품26 2000ppm Portable

여 스펙트럼 싱 진행 를 아래 그림 에 나타내었다77 .

종 속원소가 씩 염 토양 인증 질 스펙트럼26 2000ppm

Background Removal

Deconvolution

Peak Identification

그림 스펙트럼 싱 과77.

이러 스펙트럼 싱 과 검량 작 량 여 크 강도를

보 는 법 용이 인 요소이며 법과 요 참고 헌들FP , FP

참고 헌 항목에 리 다 6-10.

일 시료를 이용 검량 소 트웨어 모듈 신뢰 검증(2)

가 분 분 시료( )

일 인증 질 시료 분 해 사용(CRM, Certified Reference Material)

용 분 는 차 도 토양 분 에 사용 장 동일 다bench-top X- 1 .

일 분 검량 작 에는 B, Na, Mg, Al, Si, P, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Cu,

등 종 원소를 농도 포함 미국Ni, Zn, Mo, Pb, Sn, Ba, Cd, Ag 21 10 900 mg/kg∼

사 인증 질AccuStand (WM21-1X, 3X, 5X, 10X, 30X, 50X, 90X, Wear Metals

종 사용 다 그러나 본 연구에 사용 용in Hydrocarbon Oil) 7 . bench-top

분 는 원소 이 불가능 므 일 분 시 는 외 다 일X- B B .

시료 는 가솔린 용 자동차에 사용 는 천연 일과 합 일(GEO-RM,

사용 며 주행 과 후 엔진 일 시료SGEO-RM, DEO-RM, SDEO-RM) ,

를 채취(GEO-W5200, GEO-W9000, SGEO-W5000, DEO-W5000, DEO-W10000)

여 속원소를 분 다.

나 분 법( )

분 용 시료 컵에 일 인증 질 엔진 일 시료X- (WM21-1X 90X)∼

를 가득 채워 고 등 경원소에 해 는 헬륨 분 에Na, Mg, Al, Si, P, Ca , Ti,

등 종 원소에 해 는V, Cr, Mn, Fe, Cu, Ni, Zn, Mo, Pb, Sn, Ba, Cd, Ag 14

상태에 소 회 이상 복 며 법6 , bench-top XRF EM FP

분 다 일 시료에 분 조건 립 여 과. XRF 18

같 조건에 시간만 변 시키면 분 다 립 분 조건에 속.

농도가 다른 종 일 사용 여 검량 작 며 일 엔진 일7 CRM , CRM

시료를 분 여 상 다.

용 경우에는 모드에 동일 법XRF soil plastic bench-top XRF

다 모드는 개 를 간격 자동. Soil main, low high 3 15

꾸면 시료당 소 간 며 모드는 과 개 를45 , plastic main low 2 15

간격 자동 꾸면 시료당 소 간 므 시간 변 시키면30

분 조건 립 다 립 분 조건에 일 엔진 일. CRM

시료를 분 여 분 결과 상 다bench-top XRF .

19. Variation of bench-top XRF parameters for wear metal analysis in oil

ConditionVoltage

(kV)Filter Atmosphere

Time

(sec)Element

Low Za 4 No filter Helium 15~500 Na, Mg, Al, Si, P

Low Zb 8 Cellulose Helium 15~500 Ca

Low Zc 12 Al Air 15~500 Ti, V, Cr, Mn

Mid Za 16 Pd thin Air 15~500 Fe, Ni

Mid Zb 20 Pd medium Air 15~500 Cu, Zn

Mid Zc 28 Pd thick Air 15~500 Mo, Pb

High Zb 50 Cu thick Air 15~500 Sn, Ba, Cd, Ag

다 일 시료에 분 결과( ) Bench-Top XRF

과 같 조건에 종 원소가 농도 포함 어 있는18 21 10 900 mg/kg∼

일 인증 질 사용 여 법 시간 변 시키면 분WM21-1X 90X EM∼

다 시간 등 변 시키면 각 원. 30, 70, 100, 200, 300, 500

소 농도 값과 인증값 차이 분 그림 과 같다 조(D) 60 . Low Za Low Zb

건 헬륨 분 에 여도 경우 분 이 큰 값Na, Mg, Al, Si, P Ca D

가짐 알 있다 경우 농도 지 이 지 않 므 일. Si 10 300 mg/kg∼

에 이상 가 존재 경우에만 이 가능함 알 있다 경우도500 mg/kg Si . Al

이상 농도에 만 값이 이며 원소도500 mg/kg D ±20% , Na, Mg, P Ca 300

이상에 만 값이 를 나타낸다 그러므 조건에mg/kg D ±30% . Low Za Low Zb

는 원소 경우 이 농도는 이 불가능 며 이상에10 mg/kg , 100

여야 함 알 있다 조건. Low Zc, Mid Za, Mid Zb, Mid Zc, High Zb

는 다른 종 원소 경우 부분 이상에 는 값이 상당히 좋14 300 mg/kg D ±5%

값 나타내며 각 원소마다 차이는 있지만 농도에, 10 100 mg/kg ±30% D∼

값 나타낸다 모든 원소 경우 이상에 는 사 값 나타내므. 100 100

가 시간 임 알 있다.

본 연구에 립 분 조건에 농도가 다른bench-top XRF CRM

여 얻 각 원소별 검량 상 계 R2 Na, Mg, Al, Si, P, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe,

경우 각각Ni, Cu, Zn, Mo, Ag, Cd, Sn, Ba, Pb 0.9360, 0.9816, 0.8455, 0.8782,

0.9761, 0.9798, 0.9713, 0.9771, 0.9657, 0.9652, 0.9547, 0.9472, 0.9360, 0.9466,

이었다 를 외 모든 원0.9870, 0.9968, 0.9979, 0.9970, 0.9968, 0.9628 . Al Si

소에 상 계 R2 이상 좋 값 나타냈지만 경우 각각0.93 , Al Si 0.85

낮0.88 R2 나타내므 일에 를 분 는 경우 주 를 요 다Al Si .

Na

-500

0

500

1000

1500

2000

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

Mg

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

A l

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

P

-50

0

50

100

150

200

250

300

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Ca

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

T i

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

Ba

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

P b

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

V

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

Cr

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Fe

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Ni

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Cu

-70

-50

-30

-10

10

30

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Z n

-70

-50

-30

-10

10

30

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

그림 78. The relation of concentration difference versus measurement time for the

analysis of wear metals in oil CRMs by bench-top XRF. ( : WM21-1X, ×:◇

WM21-3X, : WM21-5X, : WM21-10X, : WM21-30X, : WM21-50X, :▲ ○ ＊ □ ＋

WM21-90X)

라( ) 일 시료에 용 XRF 분 조건 분 결과

본 연구에 사용 용 는 모드가 있 며 요에 라XRF soil, plastic alloy ,

모드를 택 고 시간 조 는 것 이외에 압 등 다른 조건 분 원, ,

소에 라 자동 조 다 모드에 가능 원소는. Soil S, K, Ca, Sc, Ti, V,

Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Rb, Sr, Zr, Mo, Pd, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Cs,

종이며 모드는Ba, W, Hg, Pb, Th, U 32 , plastic Cl, Ti, V, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn,

종이다 용As, Se, Br, Cd, Sn, Sb, Ba, Au, Hg, Pb, Bi 19 . XRF soil

모드에 가능 원소 에 일 인증 질에 포함 원소들만plastic

분 며 해당 는 원소는 등 종이, Ti, V, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, Sn, Ba, Pb 11

다.

모드는 등 개 를 간격 자동 꾸면Soil main, low, high 3 15 45

간 므 시간 등 변 시키면 일 인증45, 90, 135, 180, 225

질 를 여 분 조건 립 다 모드는WM21-1X 90X . Plastic∼

등 개 를 간격 자동 꾸면 간 므 시main, low 2 15 30

간 등 변 시키면 분 조건 립 다30, 60, 90, 120, 150 . Soil

모드에 시간에 른 각 원소 농도별 분 각각 그림 그림plastic D 79

에 나타내었다 그림 에 알 있듯이 를 외 다른 원소 경우80 . 79 Pb, Cu, Zn, Mo

이 는 이 불가능 며 에 만 이 었 며10 mg/kg , Sn 900 mg/kg , Ba

지 않는 등 일부 원소에 는 농도 이 불가능 다.

이는 용 가 보다 분해능도 떨어지고 검출 계도 훨씬 높아XRF bench-top XRF

이러 상 나타내는 것 생각 다 시간에 른 분 이상에 거. D 90

슷 지만 일부 농도에 는 이상부 이 므 모드에, 135 soil

시간 다 모드에 는 분 이 모든 원소에 걸쳐 몇 십에135 . soil D

몇 지 상당히 높 값 보이는데 이는 인증값과 값 차이가 많다는 것

미 다 라 용 모드는 토양 본 매질 만들어진 것이므 일. XRF soil

값 얻 없 에 합 지 않 보여 다.

그림 에 보는 같이 모드 경우 를 외 나 지 원소에80 plastic Pb 10

이 농도는 지 않았 며 는 이상 농도에 만mg/kg , V Ba 300 mg/kg

었다 즉 부분 원소들이 이상에 분 이 이 이며 모든. , 300 mg/kg D ±10% ,

원소에 여 이상 시간이 소요 알 있다 모드가 모90 . plastic soil

드보다 분 이 상당히 낮 므 용 일 시료를 분 경우에는D XRF plastic

모드를 사용 는 것이 합함 알 있다.

Zn

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

45 90 135 180 225

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Fe

-40

-20

0

20

40

60

80

100

30 60 90 120 150

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

V

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

45 90 135 180 225

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

Cr

0

100

200

300

400

500

600

700

800

45 90 135 180 225

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

Fe

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

45 90 135 180 225

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Ni

0

20

40

60

80

100

120

140

45 90 135 180 225

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Pb

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

45 90 135 180 225

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

P b

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

15s 30s 70s 100s 200s 300s 500s

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

그림 79. The relation of concentration difference versus measurement time for the

analysis of wear metals in oil CRMs by soil mode of portable XRF. ( : WM21-1X, ×:◇

WM21-3X, : WM21-5X, : WM21-10X, : WM21-30X, : WM21-50X, :▲ ○ ＊ □ ＋

WM21-90X)

Ti

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

45 90 135 180 225

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

V

-100

-50

0

50

100

150

200

30 60 90 120 150

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Cr

-40

-20

0

20

40

60

80

100

30 60 90 120 150

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

Fe

-40

-20

0

20

40

60

80

100

30 60 90 120 150

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Ni

-40

-20

0

20

40

60

80

100

30 60 90 120 150

Time (sec)

Diffe

rence (%

)

Cu

-40

-20

0

20

40

60

80

100

30 60 90 120 150

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Zn

-40

-20

0

20

40

60

80

100

30 60 90 120 150

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

Pb

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30 60 90 120 150

Time (sec)

Diffe

rence (

%)

그림 80. The relation of concentration difference versus measurement time for the

analysis of wear metals in oil CRMs by plastic mode of portable XRF. ( : WM21-1X,◇

×: WM21-3X, : WM21-5X, : WM21-10X, : WM21-30X, : WM21-50X, :▲ ○ ＊ □ ＋

WM21-90X)

마 용 에 일 분( ) Bench-Top XRF CRM

본 연구에 립 분 조건에 일 인증 질 WM21-1X 90X bench-top∼

경우 법 용 경우 모드 각각 회XRF EM FP , XRF soil plastic 6

평균값 에 나타내었다 법에 분 결과19 . Bench-top XRF EM Na, Mg,

는 이상에 인증값과 사 값 나타내며 등 종 원소는Al, Si 500 mg/kg , P Pb 16∼

이상에 인증값에 근사 값 나타냄 알 있다 즉 는300 mg/kg . , Na, Mg, Al, Si

이상 고농도 존재 여야만 이 가능 며 경우 농500 mg/kg ED-XRF , Al

도 존재 여도 매트릭스 해효과 인 여 는 값 상당히 높게 나 므

이상에 만 분 결과를 신뢰 있다 그리고 다른 모든 원소 경우500 mg/kg . 10

아주 낮 농도에 는 이 어 다는 것 알 있다mg/kg . Bench-top XRF FP

법에 는 등 종 원소 경우 체 농도에 걸쳐 인증값과 상당V, Cr, Ni, Cu, Zn, Pb 6

히 사 값 나타내나 등 경원소는 실 농도값 보다 높 농, Na, Mg, Al, Si

도를 나타내고 있 므 경원소 에는 부 합 다는 것 알 있다 를. Fe

보다 낮 원자번 를 갖는 원소들 인증값보다 높게 나타나며 높 원자번 를Fe ,

갖는 원소들 인증값보다 낮게 나타나는 경향 보인다 법 원소를. FP 100%

간주 고 계산 어지는 값이므 시료에 보를 법 알고리즘에FP

원소들 실 함량에 가 게 나타난다 라 일 에 함 종 원소 경우. 20 FP

법 보다 법이 며 법과 법 모 경원소 에는 부 합 함 보여EM , EM FP

다.

용 에 모드는 토양 매질 여 만들어진 알고리즘 개 를XRF soil 3

사용 므 개 를 사용 는 모드 보다 많 원소를 있 나 일2 plastic ,

시료 분 분 에는 합 지 않 보여 다 는 이 지 않았 며. Ba , Sn

경우도 만 었 며 인증값보다 훨씬 낮 함량 나타내었다 시료WM21-90X .

농도가 높아짐에 라 각 원소 값 는 증가 나 각 원소 값 인증값과

상당 차이를 보이고 있다 이는 다른 매질 알고리즘인 모드에 청 므. soil

인증값과는 다른 결과가 나 것 생각 다 모드에 도 모드 마찬가지. Plastic soil

농도에 지 않는 원소들이 있 며 는 지 지 않, V Ba 100 mg/kg

알 있다 그 외 다른 원소 경우에는 인증값과 상당히 근사 값 나타내며. ,

있는 종 원소는 법 보다도 인증값과 사함 알 있11 bench-top XRF EM

다 이는 일 매질이 라스틱 매질과 동일 지는 않지만 매질 모 구. , C, H

질이어 모드 보다 좋 결과를 얻 있었다soil .

20. Comparison of wear metal analysis in oil CRMs

* BT-EM: bench-top XRF empirical method, BT-FP: bench-top XRF fundamental parameter method, PT-Soil: portable XRF soil mode, PT-Plastic:

portable XRF plastic mode

CRM MethodElement and Concentration (mg/kg)

Na Mg Al Si P Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Cu Zn Mo Ag Cd Sn Ba Pb

WM21-10

Certified value 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

BT-EM 30 58 181 ND 17 16 7 9 7 7 6 5 5 4 5 13 10 10 ND 6

BT-FP 3963 589 1961 ND 75 28 16 11 13 16 14 12 12 11 4 5 5 5 ND 11

PT-Soil ND ND ND ND ND ND ND 46 17 25 ND ND ND ND 13

PT-Plastic ND ND ND ND ND 16 18 ND ND ND 10

WM21-30

Certified value 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30

BT-EM 25 34 208 ND 31 26 23 27 21 21 17 15 16 15 22 39 30 29 32 20

BT-PT 3937 550 2092 ND 127 43 46 31 36 44 38 34 33 34 16 15 14 15 14 32

PT-Soil ND ND 254 130 ND ND 39 85 60 39 ND ND ND ND 43

PT-Plastic 49 ND 33 40 28 34 37 30 ND ND 30

WM21-50

Certified value 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50

BT-EM 48 92 183 ND 50 43 38 43 37 37 31 28 29 28 40 64 51 50 49 35

BT-FP 4232 642 1977 ND 186 70 74 49 59 71 63 55 53 55 29 25 25 26 23 54

PT-Soil 356 319 436 307 69 61 77 129 101 52 ND ND ND ND 73

PT-Plastic 57 ND 49 63 44 55 63 47 42 ND 52

WM21-10

0

Certified value 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

BT-EM 82 67 199 ND 102 89 81 92 81 80 73 69 69 65 83 119 93 90 94 74

BT-FP 4523 607 2065 ND 326 137 143 97 115 139 122 109 104 105 60 48 46 47 46 105

PT-Soil 827 743 916 792 169 151 223 241 210 88 ND ND ND ND 155

PT-Plastic 123 ND 126 124 97 117 121 98 87 ND 101

WM21-30

0

Certified value  300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300

BT-EM 317 263 93 ND 311 304 304 311 303 311 309 306 315 314 303 304 311 307 306 313

BT-FP 6122 849 1457 ND 720 386 417 271 326 404 352 318 311 326 224 141 166 169 154 349

PT-Soil 2469 2486 2419 2294 471 463 647 588 583 229 61 46 ND ND 432

PT-Plastic 392 369 308 323 242 312 337 290 295 311 307

WM21-50

0

Certified value  500 500 500 501 502 500 500 500 501 502 501 500 500 501 500 500 500 500 501 500

BT-EM 592 574 595 615 462 492 482 508 491 501 514 502 505 518 496 484 500 499 505 522

BT-FP 7472 1112 3681 157 961 584 619 418 491 610 533 480 466 497 385 256 285 288 267 560

PT-Soil 3812 3817 3584 3465 755 721 1006 894 888 361 133 129 ND ND 685

PT-Plastic 476 410 430 488 370 497 529 495 505 519 504

WM21-90

0

Certified value  900 900 900 900 900 900 900 900 900 900 900 901 900 900 900 900 900 900 900 900

BT-EM 940 1007 1228 872 899 903 872 867 847 869 868 858 855 866 881 906 913 917 926 891

BT-FP 8920 1409 5436 468 1512 974 1024 680 798 1007 853 788 760 811 743 599 578 572 535 969

PT-Soil 6213 6088 5688 5215 1259 1195 1657 1448 1445 656 385 347 138 ND 1192

PT-Plastic 820 603 676 794 605 828 869 964 998 1021 902

분 조건에 실 엔진 일 시료 분( )

시 에 매 인 엔진 일과 자동차에 어 사용 폐 엔진 일 bench-top XRF

법과 용 모드에 회 복 여 분 평균값 에 나타내EM XRF plastic 6 21

었다 등 원소 농도 경우 법 분 여도 신뢰도가. Na, Mg, Al, Si EM

상당히 떨어진다는 과 용 에 이 불가능 므 종 원소만XRF 11

다.

엔진 일에는 가솔린용과 용 는 천연 일과 합 일 등 구분 며 시료,

가솔린용 엔진 일 가솔린용 합 엔진 일 용 엔진 일 용 합 엔진 일, , ,

종 주행 후 폐 일 분 다4 5,000 10,000 km .

과 용 분 결과 상 많 량 이 포함 어 있 알Bench-top XRF Zn

있다 이는 엔진 일에 일 분 외에도 여러 능 증진시키 여 등. Zn, S, P

이 포함 첨가 들 사용 인 것 생각 다 분 법에 라 함량 차이를. Zn

보는 것 매질 효과에 인 것 생각 며 엔진 일 분 시 첨가 는 분과 농도,

범 에 사 조사를 탕 검량 이나 알고리즘이 작 어 야 것 여겨진

다.

주행 엔진 일에는 이 이 검출 었지만 이는 검출 계 이2 mg/kg Fe, Cr

값이며 주행 후 엔진 일에는 함량이 높아짐 인 있다 특히, Fe Cr . ,

주행거리가 인 가솔린용 합 엔진 일 경우 외에5,000km (SGEO-W5000) Fe, Cr Ti,

도 다른 일에 여 상당히 높게 검출 알 있다 이는 자동차 엔진 일Cu .

경우 주행거리가 증가 등 속 원소 농도가 증가 는 것Fe, Al, Cr, Cu, Pb

생각 다.

21. Comparison of metal analysis in engine oil samples

* BT-EM: bench-top XRF empirical method, PT-Plastic: portable XRF plastic mode

Element and Concentration (mg/kg) 

Ti V Cr Fe Ni Cu Zn Cd Sn Ba Pb

GEO-RMBT-EM 1 ND ND 1 ND 1 2217 ND ND ND ND

PT-Plastic ND ND ND ND ND ND 947 ND ND ND ND

SGEO-RMBT-EM ND ND ND 2 ND ND 3612 ND ND ND 1

PT-Plastic ND ND ND ND ND ND 1220 ND ND ND ND

DEO-RMBT-EM ND ND ND 1 ND ND 5311 ND ND ND ND

PT-Plastic ND ND ND ND ND ND 1597 ND ND ND ND

SDEO-RMBT-EM ND ND ND 2 ND ND 3611 ND ND ND 1

PT-Plastic ND ND ND ND ND ND 1248 ND ND ND ND

GEO-W5200BT-EM ND ND 1 7 ND 3 4044 ND ND ND ND

PT-Plastic ND ND ND ND ND ND 1217 ND ND ND ND

GEO-W9000BT-EM ND ND 2 7 ND 4 1970 ND ND ND 1

PT-Plastic ND ND ND ND ND ND 901 ND ND ND ND

SGEO-W5000BT-EM 11 ND 145 809 1 6 3318 ND 5 ND 1

PT-Plastic 32 ND 156 520 ND ND 1259 ND ND ND ND

DEO-W5000BT-EM ND ND 1 12 ND 1 4632 ND ND ND 1

PT-Plastic ND ND ND 33 ND ND 1440 ND ND ND ND

DEO-W10000BT-EM ND ND 5 19 ND 3 6279 ND ND ND 5

PT-Plastic ND ND ND 39 ND ND 1632 ND ND ND ND

나. 상용 장 용 시작품 장 능 검증Bench-top

본 연구과 차 도에 주 신 에 작 분 시작품 능 검증과2 ( ) X-

아울러 시 인 경쟁사 용 능도bench-top ED-XRF ED-XRF

검증 고자 토양 라스틱, 에 속 속이 염 어 있는 인증 질 시료를 구/

입 여 법 량분 다Empirical FP(Fundamental parameters) .

토양 인증 질 분(1)

본 연구에 립 분 분 조건에 각 속원소 농bench-top X-

도가 다른 인증 질 여 얻 각 원소별 검량곡 이용 여 법 인증EM

질 다 법 데이 는 부 지 검출 원소들 체 함량. FP Na U

규 시킨 값이다 그러나 실 토양100% . SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, K2O, CaO

등 이루어 있 며 이 외에 다른 원소들이 있 라도 산소 결합 태 존재 다, .

라 분 토양시료 원소분 결과를 참고 여 데이 에 함량 임EDS O

어주고 각 원소들 함량 계산 고 종 원소 값만 상 다, 6 .

용 분 시료 시간 고 토양시료 속원소들X- 135

며 종 원소들 종 원소만, 32 Cr, As, Se, Hg, Pb Cd 6

다 시작품 용 분 같 조건 여 종 분 상 원소만. X- 6

며 법과 법 용 분 모드bench-top EM FP X- soil

데이 고자 에 나타내었다22

Table 22. Comparison of heavy metal analysis in soil CRMs

　

　 　

결과 매트릭스가 동일 인증 질 작 검량곡JSAC CRM JSAC

이용 에 분 법 개 원소에 여 거bench-top X- EM 6

모든 농도 범 에 인증값에 근 값과 를 외 개 원소에 이 상Hg 5 3.8%

편차를 나타내었다 법에 각 시료 속원소 값 상 편차가. FP

후 크게 나타났 며 값이 인증값보다 낮게 나타나는 경향 보이지만10% , Cd

인증값과 사 게 나타난다.

용 분 결과에 는 인증값보다 높게 는 인증값보다 낮 결과X- Cr , Cd

를 보 다 시작품 경우 종 원소 크가 첩 는 는 언 지 않았 며. 6 As Pb ,

가능 종 원소에 여 과 용 분 같이 인증값과3 bench-top X-

사 값 나타낸다는 것 인 있었다 계 이 낮. Hg 100 mg/kg

함량 존재 에 는 이 불가능 다 보다 낮 계 값 갖도 장 검출.

부나 변경 등 추가 실험이 요 다 시작품 분 도 토양. X-

있 며 좋 결과를 나타낸 다는 것 알 있었 나 첩 는 크에 량데이, ,

를 얻 연구가 요구 다.

라스틱 인증 질 분(2)

분 분 조건 종 스크Bench-top X- PE9-5EP 10 , PE 3

종 종 종 인증 질 모 사용 여 각각 검량, 113-010-P01~P05 5 3

곡 작 법 라스틱 인증 질 종 스크 종EM PE9-5EP 10 , PE 3

종 회 여 평균값 구 다 같 시료를 법113-010-P01~P05 5 6 . FP

여 얻 체 원소 에 종 원소에 해 만 법과 다 용5 EM . X-

분 라스틱 모드 조건과 시작품 조건 시료를 회6

여 평균값 구 고 에 나타내어 다23 .

Table 23. Comparison of five hazardous materials in plastic CRMs

분 법 검량곡 작 고Bench-top X- EM PE9-5EP PE9-5EP

시료를 면 인증값과 근사 값 나타낸다는 것 알 있다 이는.

스크 인증 질 작 검량곡 에 각각 인증113-01-P01~P05, PE

질 결과 사 경향 보인다 지만 검량곡 작 법. PE9-5EP EM

에 다른 종 결과를 보면 즉 스크나 값CRM , PE 113-01-P01~P05

인증값과 다소 차이가 난다는 것 알 있다.

스크 종 인증 질 모 사용 여 검량PE9-5EP, PE , 113-01-P01~05 3

곡 작 법 약간 차이를 보이는 경우도 있지만 체 시료에 여 인증값과EM

사 다 이 검량곡 경우 상 계. R2값이 다른 검량곡 에 여 낮았지만 모든,

라스틱 인증 질에 여 인증값과 사 경향 나타낸다 실 장에 분 는 경.

우에는 다양 종 태 라스틱 시료 규 원소 외에 함 다른 원소에 간

이나 여러 인자 향이 클 것이라고 여겨지며 이를 모 충족 해 는 많 시료,

결과를 이용 여 데이 베이스 여 검량곡 작 이 행 어 야 것이다.

법 결과는 같이 여러 법에 상이 값 나타내는 경우를FP Hg

외 고는 인증값과 사 경향 나타내었다 같 매질 시료를 사용 여 검량곡 작.

법 같 매질 시료를 경우를 외 고는 다른 매질 다른 원소들EM

함 는 시료는 법 보다는 법이 좋 결과를 얻었다 법 경우 시료에EM FP . FP

보를 얼마나 많이 가지고 있느냐에 라 데이 결과에 큰 향 다는 것 알

있다.

용 분 경우 검출 계가 보다 높 므 이X- bench-top 25 mg/kg

시료는 이 불가능 며 아주 사 값 갖지는 않 라도 경향 있게 인증값 농도에,

라 변 는 것 알 있다 라는 짧 시간 르게 분 있는 장 과. 60

불어 법 사용 여 는 법보다는 부 라도 근사값 나타낸다는EM CRM

과 다양 시료를 여도 부분 근소 값 나타낸다는 것 알 있었다 즉. ,

용 분 가 스크리닝법 간단 게 사용 에 합 다고 단 어진다X- .

시작품 경우 는 이 낮 함량 존재 여 없었 며Cd 100 mg/kg

가능 종 원소에 해 만 다 용 분 보다 근 값 보4 . X-

이는 경우도 있 나 경우 잘 맞는 경우도 있지만 농도에 는 낮 함량 고농도, Hg ,

에 는 높 함량 값이 나타는 것 인 있었다 에 알 있듯이. Cd Hg

사용 는 품들보다 계가 약간 높게 나타났다.

라스틱 시료 분(3)

종과 사에 구입 종 그리고 펠 태 사KRISS PP 3 NMIJ ABS 2 , A

사 그 외 여러 회사 등 종 시료에 여 인증PP B PET HDPE, LDPE 10

질 스크 검량곡 작PE9-5EP, PE , 113-01-P01~05 bench-top X-

분 법과 법 용 분 시작품 분EM FP , X- X-

종 해원소를 분 데이 를 에 나타내었 며Cr, Br, Cd, Hg Pb 5 24 ,

해원소가 검출 지 않 시료는 외 다.

경우는 나 는 다른 매질 이루어진 질 작 검량곡ABS PP PE PE PP

사용 는 법에 는 어느 도 인증값과 사 지를 살펴보았다 과bench-top EM . Cr

경우 잘 맞았지만 그 외 원소에는 농도에 는 잘 맞지만 고농도에 는 잘Cd

맞지 않는 등 경향 볼 있 며 히 용 분 값이 인X-

증값과 사 경향 나타낸다 법에 는 인증값 농도보다 낮게 나 는 경향 보. FP Cd

이지만 그 외 원소에 는 사 값 나타내는 것 인 다 시작품 경우 는. Pb

사 값 가지지만 그 외 원소에 여는 상당 차이를 보 다.

농도에 고농도 이루어진 결과는 법에 값에 농도PP bench-top EM Hg

간농도에 인증값보다 훨씬 높 값 나타내지만 고농도에 는 인증값과 상당히 사

며 그 외 다른 원소에 해 는 거 일 는 데이 를 얻 있었다 법에 는. FP

마찬가지 값이 항상 낮게 나타나는 경향 보인다는 것 알 있 며ABS Cd ,

용 분 에 는 법에 처럼 인증값과 슷 값 가지지는 않지만 근사값X- EM

가지며 인증값보다 낮게 나타나는 경향 보인다 시작품 분 는. X- Hg

경우 이상 높 값 나타내는 것 인 있었 며 그 외 다른 원소에2 ,

여 인증값과 사 값 보인다는 것 알 있다.

그 외에 종 펠 태 시료들 종 규 원소에 여 시료는10 5

이며 시료 모 법에 는 이 나 지 않았지만PP PET , bench-top EM Br , FP

법과 용 분 시작품 분 에 는 상당히 많 양이 존재X- X-

다는 것 알 있었다 법 검량곡 작 해 사용 어진 시료 매질과 그 함. EM

원소에 미 는 향 조 만 다른 매질이나 간 에 향 있는 원소들에,

해 다른 결과를 얻 있다는 것 알 있었 며 히 잘 알지 못 는 라스틱 시,

료 경우 같 매질 인증 질이 존재 지 않는다면 법이나 용 분FP X-

를 이용 는 것이 좋 것 사료 다 모든 라스틱 시료에 여 용 여.

고 값 얻 있는 법 법에 여 조 연구가 요 며 시작품EM FP ,

분 충분히 라스틱 분 이 가능 다는 것 알 있었다 같X- . ABS

다양 라스틱 시료나 일부 원소에 보강이 요 것 여겨진다.

Table 24. Comparison of five hazardous material analysis in plastic samples

탁 과 차 도 연구 결과 토6. 3

가 종 품 능 검증.

본 연구를 통해 개 용 시작품 능 검증과 아울러 상용XRF bench-top

능도 검증 고자 토양과 라스틱ED-XRF (PP) 에 속 속이 농도별/

포함 인증 질 구입 여 법 이용 여 검량 작 고 검출Empirical ,

계를 구 다.

토양 염 시료 분(1)

에 시 어 있는 종 속이 아래 같이 염 어 있는 토양 인EPA 6200 26 25

증 질 미국 사에 주 조 여 사용 다 각 시료는 검량 작 해ERA .

개 그룹별 종 속이 농도별 포함 어 있는 개 시료 구 어6 4~5 7

있다.

그림 에 용 시작품 분 각 그룹 첫 번째 시료들 스펙트럼과81-92 XRF

각 그룹내 원소들 검량 보이고 있다 그림에 보인 시료들 각 그룹 가장 낮 농.

도 시료들이지만 스펙트럼에 보는 같이 각 원소 크가 모 잘 검출 고 있

며 각 크들 첩 지 않고 잘 분리 었다 각 그룹에 존재 는 원소들도 농, .

도 범 에 좋 직 나타내고 있 며 실험값들도 인증값과 거 일 다, .

그룹별 조 토양 인증 질과 속 함량25.

Group 1 Background G1-1 G1-2 G1-3 G1-4 G1-5 G1-6 G1-7

Ti (%) 0.55 1 1.5 2 2.5 3 4 5

Fe (%) 7 8 10 12 14 16 18 20

As (ppm) 21 49 68.6 98 374 654 934 1870

Sr (ppm) 0 292 484 676 964 1440 1920 2400

Ag (ppm) 0 19.7 49.3 98.7 378 661 944 1890

Group 2 Background G2-1 G2-2 G2-3 G2-4 G2-5 G2-6 G2-7

Ca (%) 4.6 7 10 12 14 16 18 20

V (ppm) 0 19.5 48.8 95.7 366 640 914 1830

Cu (ppm) 76 95.3 191 381 667 953 1430 1910

Se (ppm) 261 281 468 655 936 1310 1590 1870

Th (ppm) 0 19.2 48 95.9 369 646 923 1850

Group 3 Background G3-1 G3-2 G3-3 G3-4 G3-5 G3-6 G3-7

Cr (ppm) 244 288 473 659 937 1310 1590 1870

Zn (ppm) 105 193 287 477 667 951 1430 1900

Rb (ppm) 0 70 84.9 99.8 389 679 969 1940

Mo (ppm) 0 19.8 49.5 99.1 392 686 979 1960

Group 4 Background G4-1 G4-2 G4-3 G4-4 G4-5 G4-6 G4-7

Mn (ppm) 1348 1420 1600 1890 2070 2170 2350 2820

K (%) 2 2.5 3 5 7 8 9 10

Sb (ppm) 0 19.6 49.1 98.2 353 617 882 1760

Hg (ppm) 0 19.8 49.4 98.8 379 662 946 1890

Group 5 Background G5-1 G5-2 G5-3 G5-4 G5-5 G5-6 G5-7

Ba (ppm) 597 700 988 1180 1470 1670 1960 2440

Ni (ppm) 92 99.4 189 374 651 929 1390 1850

Tl (ppm) 0 19.8 49.5 99 390 683 975 1950

Sn (ppm) 0 19.3 48.3 96.5 380 665 949 1900

Group 6 Background G6-1 G6-2 G6-3 G6-4 G6-5 G6-6 G6-7

Co (ppm) 0 19.7 49.3 98.6 381 667 953 1910

Zr (ppm) 0 273 300 350 396 686 976 1940

Cd (ppm) 0 19.8 49.4 98.8 385 673 962 1920

Pb (ppm) 0 19.8 49.5 99 378 661 944 1890

그림 시료 검량82. Group 1 Fe, Ag, Ti, As, Sr

그림 시료 스펙트럼81. G 1-1

그림 스펙트럼83. G 2-1

그림 시료 검량84. Group 2 Cu, Se, Ca, V, Th

그림 스펙트럼85. G3-1

그림 시료 검량86. Group 3 Zn, Rb, Mo, Cr

그림 스펙트럼87. G4-1

그림 시료 검량88. Group 4 Sb, K, Hg, Mn

그림 스펙트럼89. G 5-1

그림 시료 검량90. Group 5 Ba, Sn, Ni, Tl

그림 스펙트럼91. G 6-1

그림 시료 검량92. Group 6 Pb, Zr, Cd, Co

용 시작품과 상용 시료 각 원소26 XRF Bench-Top XRF Soil CRM

검출 계를 결과이다 에 보는 같이 용 시작품과. XRF Bench-Top

모 이 검출 계를 보여 용 시작품 능이XRF 100 ppm XRF Bench-Top

품과 거 사 능 보임 알 있다.

용 시작품과 토양내 속 원소26. XRF Bench-Top XRF

검출 계

Group 원소 Background

농도(ppm)

검출한계(ppm)

휴대용( XRF

시작품)

검출한계 (ppm)

(Bench-Top

XRF)

G1 Ti 5,500 <100 <100

Fe 70,000 <100 <100

As 21 20 10

Sr 0 50 100

Ag 0 10 10

G2 Ca 46,000 <100 <100

V 0 10 10

Cu 76 30 50

Se 261 100 100

Th 0 10 10

G3 Cr 244 80 100

Zn 105 50 100

Rb 0 50 10

Mo 0 10 10

G4 K 20,000 <100 <100

Mn 1348 50 100

Sb 0 10 10

Hg 0 10 10

G5 Ni 92 50 100

Sn 0 20 50

Ba 597 50 10

Tl 0 10 10

G6 Co 0 10 50

Zr 0 100 100

Cd 0 15 10

Pb 0 10 10

실 토양 종 원소들이 번 분 모 검출 가능 지를 알아보 해 각26

그룹 시료를 같 양씩 합 여 종 원소가 모 들어있는 합 시료를 작 다26 .

이 시료를 용 시작품 분 결과 그림 에 보는 같이 모든 원소를XRF 94

검출 있었다.

시작품 이용 여 농도별 검량 작 후 인증값과 실Bench-Top XRF, XRF

검량 통해 계산 결과 각 그룹 번째 농도 시료에 해당 는 값 에27

며 이 결과는 동일 시료를 분 결과 도 다, ICP-OES .

에 보인 부 얻 결과가 를 외 고는 가장 인증값과27 Bench-Top XRF V

사 며 시작품 경우에는 등 원소에 인증값과 차이가 있, XRF Ag, Th, Co

며 경우에는 등 원소들이 인증값 보다 양, ICP-OES Fe, Ag, V, Rb, K, Pb

분 는 결과를 보 다 에 는 시료를 산 처리 여 추출 고 걸러야 는. ICP-OES

등 처리 과 통해야 므 이 인해 추출이 잘 지 않 원소들 결과가 낮게

나 것 생각 다 장 모 특 원소들 외 고는 인증값과 사.

값들 보이고 있어 실 토양 속 원소 분 에 용 게 사용 있 것

망 다.

그림 토양 종 속 원소를 용 시작품 분 스펙트럼93. 26 XRF

그룹 원소 인증값Bench-Top

XRF

용 XRF

시작품ICP-AES

G1-3

Ti(%) 2 1.9 2.2 1.6

Fe(%) 12 11.8 11.3 6.1

As(ppm) 98 96.1 94.5 81

Sr(ppm) 676 566.9 734.4 637

Ag(ppm) 98.7 114.4 154.4 38.0

G2-3

Ca(%) 12 11.8 12.7 9.0

V(ppm) 95.7 159.6 81.9 168

Cu(ppm) 381 386.4 429.7 370

Se(ppm) 655 674.3 681.9 508

Th(ppm) 95.9 116.7 130.8 76.7

G3-3

Cr(ppm) 659 674.7 641.2 621

Zn(ppm) 477 482.5 468.1 469

Rb(ppm) 99.8 97.5 111.9 28.1

Mo(ppm) 99.1 101.6 70.7 95.2

G4-3

Mn(ppm) 1890 1856.7 1798.1 1849

K(%) 5 4.6 5.2 3

Sb(ppm) 98.2 102.5 137.3 96.7

Hg(ppm) 98.8 93.8 65.7 97.8

G5-3

Ba(ppm) 1180 1191 1282 830

Ni(ppm) 374 378 383.6 328

Tl(ppm) 99 98.6 75.9 88

Sn(ppm) 96.5 102.1 127.5 92.3

G6-3

Co(ppm) 98.6 81.5 57.2 106

Zr(ppm) 350 342.5 322.9 287

Cd(ppm) 98.8 98.7 91.5 92.3

Pb(ppm) 99 93.2 87.8 198

토양 속원소 함량에 분 결과27. XRF ICP-AES

라스틱 시료 속 분(2)

자 품 규 에 에 규 해 속RoHS RoHS , Pb, Hg,

에 해 용 시작품 분 시험 행 다 에 규 는 각Cr, Cd XRF . RoHS

속 허용 농도는 이며 이다 본 실Pb, Hg, Cr 1000 ppm , Cd 100 ppm .

험 해 등 종 속이 농도Pb, Cd, Cr, Hg, As, Ba, Zn 7 (Pb, Cd, Cr, Hg, As,

에 고농도Ba, Zn : 0 ppm) (Pb, Cr, Hg, Zn : 1000 ppm, Cd : 100 ppm, As :∼ ∼ ∼

지 함 종 폴리 인증 질800 ppm, Ba : 2300 ppm) 5 RoHS∼ ∼

국 과 연구원에 구입 여 사용 다(113-01-PO1 113-01-PO5) .∼

그림 는 폴리 내 종 원소들이 각각95 7 Cr 16.7 ppm, Cd 1.71 ppm, Hg 16.5

이 함 시료를ppm, Pb 16.9 ppm, As 16.9 ppm, Ba 39.4 ppm, Zn 16.6 ppm

용 시작품 분 결과이다 그림에 보는 같이 종 원소 모 검출이 가XRF . 7

능 며 특히 에 규 는 허용 농도 보다 훨씬 미량, RoHS Pb, Hg, Cr, Cd

임에도 불구 도 좋 감도 검출 가능함 보 다.

그림 폴리 내 해 속 용 분 스펙트럼94. XRF

종 품에 시험(3)

종 용 시작품에 능 국 원 분 에 뢰 여 능 검증XRF

실시 다 능 평가 항목 본 연구 연구개 목 동일 것 아래 에. 28

평가 항목과 결과를 리 며 그림 에 시험 를 첨부 다, 96 .

개 목 시험 결과

크 폭 (FWHM), Mn 150 eV 121 eV

가능 원소 종25 종26

원소 검출 계

용액 사용(ICP )

이10~100 ppm

이 종10 ppm : 3

이 종20 ppm : 1

이 종50 ppm : 3 ,

이 종80 ppm : 10

이 종100ppm : 9

용 시작품 능 평가 결과28. XRF

그림 용 에 시험95. XRF

연구개 결과 요약2

¡ 본 연구에 는 거 겸용 에 지 분산 분 를 개 여 토양X-

속 량 는 것 목 다, .

¡ 이를 해 본 연구에 는 원 에 지 분산 검출 리 구동 검출용X- , , , ,

자회 구동 량용 소 트웨어 이루어진 용 분 를 개, X

다.

¡ 용 분 를 스 이지가 있는 거 에 거 시 자동 종 시X X-Y 12

료를 연속 분 있는 거 겸용 시스 개 다.

¡ 용 분 개 해 원 검출 종 각도 리 이X X ,

이 내경 종 께 등 다각 고 연구를 통해 우, ,

분해능 고 감도 능 구 는 분 시스 개 다, .

¡ 본 연구를 통해 개 용 분 는 분해능 종 토양 염X 121 eV, 26

원소에 동시 분 가능 검출 계를 갖는다10~100 ppm .

¡ 용 를 여러 종 시료에 해 연속 분 있는 과 사 장XRF Desk-Top

용도를 높이 해 본 연구에 는 용 거 스 이지 개XRF , X-Y 12

시료를 스 이지에 장착 여 연속 분 있는 시스 구동 소 트웨어

를 개 아 다.

¡ 분 토양 염 질 분 에 용 타당 검토를 해 연구원에 는 상X

용 매 인 를 이용 여 토양 라스틱 경Desk-Top XRF Portable XRF

해 속 분 량 법 개 여 장 에 개 며 실,

는 에 해 감도 검출 계 등이 어지는 단 있Portable XRF desk-Top XRF

나 경 규 범 내 속 존재 를 악 있는 스크리닝 장 사용 가능

함 보 다.

¡ 자동차 엔진 일 속 이들 장 분 함 써 가 토양XRF , XRF

속 분 뿐만 아니라 자동차 엔진 일 등 분 여 엔진 일 노 도 등 구

별 있는 법 시 다.

연도별 연구개 목 달 도3

차 도1

차 도2

차 도3

연도별 연구 과 논 특허 등4 ( )․

차 도1. 2

논 게재 실 건1) : 2

용 를 이용 토양시료 속 분(1) Bench-Top ED-XRF XRF , Anal.

종 이 근Sci. & Tech. (KSCI), , , , 2009.08

용 분 를 이용 일시료 마찰 속 분(2) Bench-Top X- ,

종 이 근 동Anal. Sci. & Tech. (KSCI), , , , , 2009.10

회 건2) : 5

(1) Comparison of Bench-Top ED XRF and Field-Portable XRF method for Heavy

회 국 분 과 회 춘계 회 종metal Analysis in Soil Samples, 42 , ,

이 근, (2009.05),

용 를 이용 일 시료 분 회(2) Bench-Top ED-XRF XRF , 103

회 회 종 이 근, , , (2009.04)

(3) Comparison of Bench-Top and Portable XRF method for the Analysis of Five

회 회 회hazardous metals in PE and PP Samples, 104 , ,

종 이 근, (2009.10)

(4) Comparison Study for the Analysis of RoHS Elements in PVC Samples by

회 국 분 과 회 추계 회 종Bench-Top and Portable XRF, 43 , , ,

이 근 (2009.11)

(5) Comparison of Bench-Top ED XRF and Portable XRF Methods for the Analysis

회 국 분 과 회 추계 회of 26 heavy metals in Soil Samples, 43 , ,

종 이 근, (2009.11)

특허 출원 건3) : 2

용 엑스 이 분 장 출원번(1) , : 10-2009-0134886, 2009.12

부품 장 가 있는 용 엑스 분 출원번(2) , : 10-2009-0134885

차 도2. 3

논 게재 실 건 건1) : 2 (1 )

탁상 분 를 이용 폴리에틸 과 폴리 시료(1) X- RoHS

규 질 분 종 이 근 강인, Anal. Sci. & Tech. (KSCI), , , , ,

2010.02

(2) Comparison of the components in clay CRMs by ED-XRF, WD-XRF and

고Portable XRF, X-Ray Specrometry (2011 )

특허 출원 건2) : 1

용 엑스 이 분 를 시료 거 장 출원번(1) , : 10-2010- 0140701

본 연구에 도출 특허 존 특허 차별3.

용 엑스 이 분 장 출원번(1) , : 10-2009-0134886, 2009.12

특허 명출원번 /

출원국특허 내용

연구결과

도출 특허

용 엑스 이

분 장

10-2009

-134886

민국/

용 엑스 이 분 장 에 것

특히 엑스 이 튜 앙 축과 상 시료,

부 특 지 사이 경사각이 도가 게63~65

고 상 검출부 앙 축과 상 시,

부 사이 경사각이 인 것 특징63~67

다 엑스 이 튜 단부 시료 부. ,

특 지 사이 거리가 가 도12~12.2mmㅣ

어 있다.

존 특허

1

차 어드는

라를 가

진 용 엑스

이 구

00000737

5359 /

미국 등

있는 구를 가지고 시험 소재,

조 조사 법 실시 있는

구 구 다 시험 소재 면 사 역.

조사 있게 고 사를 탐지 고, ,

과 사 소스를 처리 여 검출 고 감쇠재, (

래튼 를 사용 여 검출능 향상시킨다) .

각 사용 여 사거리 감소 는, ,

침 께를 조 있도 다X .

존 특허

2

검X-ray

사 용

소 고 압

소스 시X-ray

스 과 법

20090001

0393/

미국 공개

양극 에 있어 각각 연체는 진공 엔벨X ,

롭 내에 자 경 부분 러싸는 구조

어 있고 양극 엑스 이 에 에,

고 압 포 에 과 포함 여 과X ,

높이 검출 계 높인다 계. ,

극 포함 고 그 계 극 사이에 개 연, 2

체를 어 양극 진공 엔벨롭 외벽, X

부분 다 그리고 엑스 이 시스 에 있어.

는 연 역 솔리드 재료 사용 고 보,

역 우체 등이 포함 다 이를 통 여, . , X

과 높이고 양극 엑스 이 튜 에 고 압 포,

심 시스 이 구동 다.

연구개

도출 특허

존

특허

차별

상 존 특허들 구조에 고 특허 이 소개가 었고 첫XRF ,

번째 특허는 조 해 입구 이를 차 좁 고 번째는 시스X ,

계를 통해 이동 다 이 달리 신 각종X . ,

값 계량 도를 일 값 나타낸 것이다 이러 계량.

도는 균질 지 고 실험 재 높이며 신, ,

뢰 높여 샘 데이 도를 높일 있다.

부품 장 가 있는 용 엑스 분 출원번(2) , : 10-2009-0134885

특허 명출원번 출/

원국특허 내용

연구결과

도출 특허

부품

장 가 있는

용 엑스

분

10-2009-

134885

민국/

용 엑스 이 분 장 에 것

특히 체크 카 라 이, (161) 1 2

사 를 구 고 상 이 사 부,

사 는 이 가 상 특 지 에1 2

게 사 는지를 체크 는 어부를 구

는 것이 특징이다.

존 특허

1

장 스펙트럼

인지를

소 십자분산

분 계

200900799

미국80 /

공개

본 분 계는 작 열 창 가지는 경량

질 만들어진 구조 부재를 포함 다 분 계는.

분 계 도를 어 는 것 없이도 상 어지,

는 도 범 내에 있

도 안 이다.

존 특허

2

자동 X

분

20090026

2889/

미국 공개

샘 부 출 탐지 여 스펙트럼 분X- ,

행 고 샘 구 요소를 분 여, ,

라미 알고리즘 사용 는 것 포함 다.

샘 조 분 는 단계에는 샘 분,

여 속인지를 분 고 이 샘 벽 스,

펙트럼 분 다 추가 인. ,

여 재 분 통해 분 모르는 샘 체크

있 며 이를 검증 는 역 도 행 있다, .

연구개

도출 특허

존

특허

차별

상 특허들 모 에 특허 벽 분XRF

재분 분 있도 는 시스 이 구 어 있었다 지만. ,

값이 부 함 생 는 값 에 해 는 고 지 않XRF

았 에 신 이를 사 에 보 여 값 얻 있도, ,

다.

용 엑스 이 분 를 시료 거 장 출원번(3) , : 10-2010- 0140701

특허 명출원번 출/

원국특허 내용

연구결과

도출 특허

용 엑스 이

분 를

시료 거

장

10-2010-

140701

민국/

용 엑스 이 분 용 시료가 거 는

시료 거 장 에 있어 평평 태 이루,

어지며 상 시료가 거 는 복 개 통공이,

시료거 상 시료거 상부에

며 상 시료 거 에 결합 어 상 시,

료 거 를 평 이동시키는 평 이동부를

구 는 시료 거 장 를 공 다.

존 특허

1

사용X

고속 재료 분

200802932

미국9 /

공개

본 는 고속 재료를 분리 는 부분에

를 사용 여 분 는 것 시료XRF , ,

이동 결과에 른 분 를 자동 고속,

진행 있다 를 사용 여 탐지 고 탐지. XFR ,

값 분 는 데 여 스펙트럼

읽어 존 보다 르게 분 를

있고 도도 높일 있다.

존 특허

2

개 출 안

그것

체 름 분

용법 가지는

엑스 조립체

07382856

미국/

등

사용 는 체를 분 장 결X

합 여 과 소자를 포함 는 조립체, X X

에 있어 출 는 것 탐지X , X , X

는 것 등 구 고 있다 그리고 이 조립체에는.

조 가능 다 클립 구 어 있고 데이,

포인 는 맞춤 는 구 포함 고 있다.

체 름 어 고 조 해, , X

포커싱 시스 조 를 포함 다. ,

나 이상 를 구 여 극, X

어를 시스 구 고 있다.

연구개

도출 특허

존

특허

차별

상 특허들 시료 공 장 분 장 특 청구XRF

항 는 특허 첫 번째 특허는 분 법 통해 른 시료 공X

과 분 를 가능 게 는 시료 식 채택 고 번째 특허는 출 안,

개 해 시료인 체 분 공 는 법 고안 것, X

이다 신 상 특허 는 달리 시료 평 이동 가능 여 사용자가. ,

쉽게 분 있도 고안 다 진동 장 분이 있는 시료를X . ,

건조 가열 가능 게 함 써 데이 재 보 다, .

분야 여도5

면(1)

¡ 토양 염원 라는 면에 미국 경우에는 검사 법이 존재 고 용,

장 들이 이러 에 부합 여 상당 보 이 이 지고 있 나 우리나라 경우는 아직도XRF

실험실 시료를 채취 여 상당시간동안 분 는 효 리를 고 있다 라 본 연구에.

진행 는 용 개 통 토양 속 분 앞 이러 근법에 자XRF

료 용이 있다.

¡ 에 다 분 동시 량 법 매우 복잡 처리가 요구 고 이를 구 해 는XRF

알고리즘이 용 어야 다 량법 인. XRF Empirical method FP

법 함 써 실 토양에 용시 요 가이드 라인 공 있 것이다.

경 면(2)

¡ 토양 속 염 리를 해 는 장에 부합 실험 조건에 직 해야 므 이러

용 장 개 보다 지역 염 분 이 가능 도 있 것 상XRF

며 이를 통 데이 베이스 구축 미래 토양 염 분 이에 책 데이

용 가능 다.

¡ 실험실 경이 아닌 장 조건에 직 이므 토양 염에 실시간 분 안

에 자료를 공 있다.

(3) 경 산업 면․

¡ 근 경 규 는 미래 경 보 라는 면 외에 새 운 역 장벽 써 작용 고 있

며 이러 것 주요 자 품 입국인 미국 국 럽에 이미 시행 고 있다 이러 상황에, , , .

자 품내 속 함량 규 규 에 만족 는 부품 품 신속 스크리닝RoHS

용 를 이용 신속 장 검사에 사용 있다XRF .

¡ 토양 염 농산 에 직 인 향 주고 이는 다시 인간 건강에 향 다 이는 국민, .

료 용 높이는 원인이 도 있 며 경 동 효 요소가 있다 라 경, .

동 효 를 해 도 주변 경 염 지 않도 리해야 며 토양 속 염,

는 용 경 가 는 매우 크다고 있다ED-XRF .

연구개 결과 용계획6

본 연구 주 인 주 신 는 존에 행했 모든 부 지원 과 를 공 사업( )

며 분 색 열 분 분 분 라만 분 모 품, , , , Dispersive

여 생산 고 있다 본 연구과 종 결과 인 용 역시 품 를 후속 연구를. ED-XRF

통해 보다 품 상용 출시 것 계획 고 있다, .

주 신 는 회 고 능 장 분산 분 고 능 에 지( ) X (XRD), X (WD-XRF),

분산 분 등 국내에 리 보 고 지 보 경험과 노 우를 가지X (ED-XRF) ,

고 있 므 이런 경험 극 살 량 입에 존 고 있는 용 시장에 국산 품 우XRF

입증 고자 다.

본 과 결과 인 토양 염원 속 검출용 용 는 토양 염 용뿐만 아니라 아래XRF

같이 다양 분야에 용이 어 향후 많 용 이 상 다.

지만 시 품 상용 를 해 는 다 과 같 재 들이 있 므 이들 해결

여 외산 장 에 경쟁 갖춘 장 를 개 시 해 노 이다.

경쟁 있는 생산 단가1)

재 본 장 생산 부품 원 가격이 약 만원 검출 신X- 800~900 ,

처리 보드 등 가격이 만원 가량 타 임베 드 보드 모니 가공 등 합 면1500 , ,

장 체 단가는 약 만원 이 다 이러 단가 는 입 장3000~3500 .

가격 경쟁이 힘들 에 생산 단가 를 해 좀 부품 공 업체 색 업

체 가격 경쟁 통 단가 인 입고 량 증 를 통 가격 인 등 시도 이다, .

품 소2)

사용 를 번째 해결해야 는 품 좀 작게 자인 는 일이다 이.

를 해 는 내부 부품 자회 보드 원 검출 등 소 를 추진 여야 나 아직( , )

작 량이 개 도인 에 는 부품 공 업체에 부품 소 를 요구 에는 리가 있5

는 상황이다 라 이러 도 다양 부품 공 업체 색 통 소 부품 획득 소. ,

를 업체 자인 변경 득 장 체 소 자인 개 다시,

시도함 써 좀 경쟁 있는 품 개 해 노 이다.

품 신뢰 내구 입증 계획3) ,

본 품이 상용 과 통해 식 출시 에 행해야 연구 나가 장 에

신뢰 내구 입증 는 일이다 이를 해 본 연구실에 는 탁 인 연구.

원과 여 연구원에 뢰 는 다양 분 시료 량 분 이 가능 시료들XRF

에 해 뢰자 동 를 거쳐 시 품 도 분 행 데이 를 통해 신뢰 내구, ,

들 시험 이다 구매 시료에 해 시 품 지속 분 행함.

써 사용 시간에 른 데이 신뢰 내구 등도 시험 이다, .

다양 시료에 데이 베이스 구축4)

용 는 토양 일 라스틱내 속뿐만 아니라 합 분 분 등 다양XRF , , , ,

분야에 사용 있다 특히 합 이나 분 경우 분 분 과 아울러 분 원소.

조 에 거 합 이나 종 를 알아 낼 있도 각 합 조 에 데이,

베이스 구축이 요 게 다 향후 연구에 는 이러 각 질들 원소 조 에 데이.

베이스 구축 통해 용 용 범 를 욱 가고자 다XRF .

장 참고 헌4

소 업 해 질 경 규 실 가이드 소 업청(1) , (2007)

(2) “Principles and Practice of X-ray Spectrometric Analysis,” 2nd Edition, by

E.P. Bertin, Plenum Press, New York, NY (1975).

(3) “Principles of Quantitative X-ray Fluorescence Analysis,” by R. Tertian and F.

Claisse, Heyden & Son Ltd., London, UK (1982).

(4) “Handbook of X-ray Spectrometry: Methods and Techniques,” eds. R.E. van

Grieken and A.A. Markowicz, Marcel Dekker, Inc., New York (1993).

(5) “Global Assessment Report, 9th Edition: The Laboratory Life Science and

Analytical Instrument Industry”, SDi Report (2006)

(6) “An Analytical Algorithm for Calculation of Spectral Distributions of X-ray

Tubes for Quantitative X-ray Fluorescence Analysis,” P.A. Pella, L. Feng and

J.A. Small, X-ray Spectrometry 14(3), 125-135 (1985).

(7) “Quantification of Continuous and Characteristic Tube Spectra for Fundamental

Parameter Analysis,” H. Ebel, M.F. Ebel, J. Wernisch, Ch. Poehn and H.

Wiederschwinger, X-ray Spectrometry, 18, 89-100 (1989).

(8) “Least-Squares Fits of Fundamental Parameters for Quantitative X-ray

Analysis as a Function of Z (11 Z 83) and E (1 E 50 keV),” C. Poehn,≤ ≤ ≤ ≤

J. Wernisch and W. Hanke, X-ray Spectrometry, 14(3), 120 (1985).

(9) “Calculation of X-ray Fluorescence Intensities from Bulk and Multilayer

Samples,” D.K.G. de Boer, X-ray Spectrometry, 19, 145-154 (1990).

(10) “General Approach for Quantitative Energy Dispersive X-ray Fluorescence

Analysis Based on Fundamental Parameters,” F. He and P.J. Van Espen, Anal.

Chem., 63, 2237-2244 (1991).

부

연구 과 목

논1.

가 용 를 이용 토양시료 속 분( ) Bench-Top ED-XRF XRF , Anal.

종 이 근Sci. & Tech. (KSCI), , , , 2009.08

나 용 분 를 이용 일시료 마찰 속 분( ) Bench-Top X- ,

종 이 근 동Anal. Sci. & Tech. (KSCI), , , , , 2009.10

다 탁상 분 를 이용 폴리에틸 과 폴리 시료( ) X- RoHS

규 질 분 종 이 근 강인, Anal. Sci. & Tech. (KSCI), , , , ,

특허 출원2.

가 용 엑스 이 분 장 출원번 등 번( ) , : 10-2009-0134886 (2009.12.30), :

10-2011-0078149 (2011.7.7)

나 부품 장 가 있는 용 엑스 분 출원번( ) , : 10-2009-0134885

등 번(2009.12.30), : 10-2011-0078148 (2011.7.7)

용 엑스 이 분 를 시료 거 장 출원번(1) , : 10-2010- 0140701

주

이 보고 는 경부에 시행 사업 차 핵심 경1.

개 사업 연구보고 입니다.

이 보고 내용 에는 드시 경부에 시행2.

차 핵심 경 개 사업 연구개 결과임 야

합니다.

3. 국가과 지에 요 내용 외

는 공개 여 는 아니 니다.