KR101293736B1

KR101293736B1 - 화재 현장의 휘발성 물질 채취를 위한 흡착제, 그 흡착제가 구비된 흡착관 및 그 사용 방법

Info

Publication number: KR101293736B1
Application number: KR1020100121347A
Authority: KR
Inventors: 이동계; 양자열; 김명덕; 최혜진; 유승진; 권미아
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2013-08-07
Also published as: KR20120059863A

Abstract

본 발명은 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제에 있어서 플러렌과 차콜이 혼합된 것을 특징으로 하는 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제에 관한 것으로, 흡착의 안정성이 확보되면서도 탈착을 위하여 별도로 유기 용매로 추출할 필요가 없으며, 충분한 시간 동안 흡착 상태가 유지되며, 휘발성 물질의 액체 또는 기체 상태의 시료의 흡착이 모두 가능하게 되는 효과가 있다.

Description

화재 현장의 휘발성 물질 채취를 위한 흡착제, 그 흡착제가 구비된 흡착관 및 그 사용 방법{Sorbent For Sorbenting Volatile Material in Fired Place, A Sorbent Tube and the Using Method thereof}

본 발명은 화재 현장에 잔류할 수 있는 휘발성 물질을 채취하는 흡착제, 그 흡착제가 구비된 흡착관 및 그 사용 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡착이 안정되고 충분한 시간 동안 흡착 상태가 유지되는 한편 면서도 탈착이 용이하여 탈착을 위하여 별도로 유기 용매로 추출할 필요가 없는 화재 현장의 휘발성 물질 채취를 위한 흡착제, 그 흡착제가 구비된 흡착관 및 그 사용 방법에 관한 것이다.

최근 경제적 불황으로 인한 사회적 불만, 경제적 문제 그리고 살인 등의 사건 은폐 등을 위한 방화가 증가하고 있는 추세이다. 또한, 화재 사건은 대구 지하철 방화 사건처럼 인명 피해까지 유발하는 대형 사건으로 이어진다. 그러므로 화재 사건의 방화 여부는 초기 수사의 주관심사이며, 현장 증거물에서 인화성 물질 성분의 유무는 방화의 판단에 결정적인 요인으로 작용한다.

화재 특히 인화성 물질을 이용한 방화 현장 또는 증거물에서 인화성 물질을 흡착하는 여러 상용 물질들이 알려져 있다. 하지만, 이들은 경제적으로 비싸거나, 생산자의 특정 기기를 부착해야 하는 단점이 있고, 현장에서의 인화성 물질을 직접 채취하기에 어려움이 있다. 챠콜(charcoal)을 채운 흡착관 또는 챠콜 스트립(charcoal-strip)의 경우에는 인화성 물질에 대한 흡착력은 아주 우수하나 탈착이 용이하지 않아 디클로로메탄(CH₂Cl₂)과 같은 유기용매로 추출하여야 하는 문제점이 있었다. 그리고 흡착 효율이 충분하지 못하여 시험에 필요한 충분한 양의 휘발성 물질이 흡착되지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 흡착 안정성을 가지면서도 탈착이 용이하며, 화재 현장에서 충분한 양의 휘발성 물질이 흡착되도록 하는 화재 현장의 휘발성 물질 채취를 위한 흡착제, 그 흡착제가 구비된 흡착관 및 그 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제에 있어서, 플러렌과 차콜이 혼합된 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 흡착제에는 플러렌이 7중량％이상 포함된 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 흡착제에는 플러렌이 7∼12중량％ 범위 내에서 포함된 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 흡착제는 120∼140℃범위 내에서 12∼15시간 유지된 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제를 제공한다.

한편, 본 발명은 상기 흡착제가 구비된 흡착관에 있어서, 착탈 가능하게 결합되는 단면이 원형인 제1 흡착관부와 제2 흡착관부로 이루어지며, 상기 제1 흡착관부는 단면이 원형인 중공체로서 제1 연결부와, 상기 제1 연결부에 이웃하며 증가한 지름을 가지는 확관부와, 상기 확관부에 이웃하며 확관부로부터 지름이 감소하였다가 다시 증가하는 제1 테이퍼부로 이루어지며; 상기 제2 흡착관부는 길이 방향에 따라 지름이 증가하는 제2 테이퍼부와, 상기 제2 테이퍼부에 이웃하는 원통부와, 상기 원통부에 이웃하며 원통부보다 작은 지름을 가지는 제2 연결부로 이루어져, 상기 제1 테이퍼부의 지름이 증가하는 부분으로 상기 제2 테이퍼부가 삽입되어 제1 흡착관부와 제2 흡착관부가 착탈 가능하게 연결되며; 상기 제1 연결부와 확관부 사이의 지름이 증가하는 부분에 내부에 수용되어 흡착제의 이탈을 방지하는 미세 망체인 구획부재가 구비되며, 원통부와 제2 연결부 사이의 지름이 감소하는 부분에 내부에 수용되는 흡착제의 이탈을 방지하는 미세 망체인 구획부재가 구비되며, 흡착제는 상기 구획부재 사이에서 제1 흡착관부와 제2 흡착관부 내로 수용되는 흡착제를 구비하는 흡착관을 제공한다.

한편, 본 발명은 상기 흡착제를 사용하는 방법에 있어서, 상기 흡착제는 120∼140℃범위 내에서 12∼15시간 유지시킨 후 사용하는 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제 사용 방법을 제공한다.

본 발명에 따르는 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제, 그 흡착제가 구비된 흡착관 및 사용 방법에 따르는 경우 흡착의 안정성이 확보되면서도 탈착을 위하여 별도로 유기 용매로 추출할 필요가 없으며, 충분한 시간 동안 흡착 상태가 유지되며, 휘발성 물질의 액체 또는 기체 상태의 시료의 흡착이 모두 가능하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 흡착제가 구비된 흡착관을 도시한 단면도이며,
도 2는 본 발명에 따르는 흡착제의 헥산에 대한 흡·탈착 회수율 비교시험 결과를 도시한 그래프이며,
도 3은 본 발명에 따르는 흡착제의 톨루엔에 대한 흡·탈착 회수율 비교시험 결과를 도시한 그래프이며,
도 4는 본 발명에 따르는 흡착제의 헥산에 대한 흡착 지속성 시험 결과 그래프이며,
도 5는 본 발명에 따르는 흡착제의 톨루엔에 대한 흡착 지속성 시험 결과 그래프이며,
도 6은 본 발명에 따르는 흡착제의 액체 흡착 성능을 시험한 결과 그래프이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

화재 현장에서 휘발성 물질 흡착하는 흡착제로서 흡착력이 우수한 챠콜을 이용하였다. 챠콜을 흡착관에 투입하고 흡착관으로 기체나 액체를 통과시킨 후 시험실에서 챠콜에 흡착된 물질을 분석하여 화재 현장에 휘발성 물질이 있는지 여부, 어떤 종류의 휘발성 물질이 있는지를 확인하였다. 또는 챠콜 스트립이 화재 현장에서 휘발성 물질을 흡착하는데 사용되었다.

본 발명에 따르는 흡착제는 화재 현장에서 휘발성 물질을 흡착하는데 사용하는 것으로서, 플러렌(Fullerene)과 챠콜이 혼합되어 이루어진다. 플러렌은 탄소의 3번째 동소체로서, 플러렌에 대한 상세한 설명은 생략한다.

플러렌과 챠콜로 이루어진 흡착제를 사용하는 경우, 흡착 성능과 함께 탈착이 용이하여 별도로 유기 용매로의 추출 없이도 탈착이 용이하게 이루어졌다.

본 발명의 흡착제를 종래의 흡착제인 챠콜에 대비하기 위하여 아래와 같은 비교 시험을 실시하였다.

시험 1

본 발명의 흡착제를 종래의 흡착제인 챠콜에 대비하여 흡·탈착 회수율 비교시험을 실시하였다.

본 발명 흡착제는 7중량％의 플러렌, 93중량％의 챠콜로 이루어진 흡착제를 사용하였다. 시험은 헥산과 톨루엔에 대하여 실시하였으며, 2㎕의 헥산과 톨루엔 액체를 챠콜 스트립 30㎎이 있는 10㎖ 바이알, 본 발명에 따르는 흡착제 30㎎이 있는 10㎖ 바이알에 각각 넣고 20분간 상온에서 방치한 후 마개로 막아서 분석하였다. 각각의 바이알을 120℃에서 20분 동안 가열한 후 1㎖ Gas-tight Syringe로 500㎕가 GC 시스템으로 주입되도록 하였다. GC 시스템은 Varian3700이며 칼럼으로 HP-5 column(0.32㎜×25m, 17㎛)이 사용되었다. 캐리어 가스는 헬륨 1/min으로 고정시켰으며 FID(flame ionization detector) 검출기로 분석하였다. 오븐 온도는 50℃(7분)에서 10℃/min으로 올려 270℃에서 10분으로 맞추었다. 자동시료주입기는 Combi-PAL이며, Headspace방법으로 시료를 주입하였다.

인화성 액체를 이용한 본 발명에 따르는 흡착제와 챠콜 스트립의 기체 크로마토그램은 도 2 및 도 3과 같으며, 헥산과 톨루엔에 대한 본 발명 흡착제와 챠콜 스트립의 회수율 비교는 아래 표와 같다. 도 2 및 도 3에서 실선은 본 발명 흡착제에 대한 결과이며, 점선은 챠콜 스트립에 대한 결과이다.

헥산과 톨루엔에 대한 회수율 비교 시험 결과

	본 발명 흡착제	챠콜 스트립	면적비
헥산	50,4761	63,924	7.90
톨루엔	1073,633	13,481	79.64

상기 표1, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명 흡착제의 회수율은 차콜 스트립에 대비할 때, 헥산에 대해서는 약 8배, 톨루엔에 대해서는 약 80배 우수함을 확인할 수 있다.

시험 2

본 발명의 흡착제에 대하여 흡착 지속성 시험을 실시하였다.

본 발명 흡착제는 7중량％의 플러렌, 93중량％의 챠콜로 이루어진 흡착제를 사용하였다. 시험은 헥산과 톨루엔에 대하여 실시하였으며, 본 발명에 따르는 흡착제 30㎎이 있는 10㎖ 바이알에 2㎕의 헥산과 톨루엔 액체를 각각 넣은 후 1시간, 2시간 및 6시간 동안 상온에서 방치한 후 마개를 밀봉하여 분석하였다. 상기 시간 동안 방치되고 밀봉된 각 바이알을 120℃에서 20분 동안 가열한 후 1㎖ Gas-tight Syringe로 500㎕가 GC 시스템으로 주입되도록 하였다. GC 시스템은 Varian3700이며 칼럼으로 HP-5 column(0.32㎜×25m, 17㎛)이 사용되었다. 캐리어 가스는 헬륨 1/min으로 고정시켰으며 FID(flame ionization detector) 검출기로 분석하였다. 오븐 온도는 50℃(7분)에서 10℃/min으로 올려 270℃에서 10분으로 맞추었다. 자동시료주입기는 Combi-PAL이며, Headspace방법으로 시료를 주입하였다.

흡착 지속성 비교 시험 결과 기체 크로마토그램은 도 4 및 도 5과 같으며, 헥산과 톨루엔에 대한 본 발명 흡착제의 흡착 지속성을 시험한 시험 결과는 아래 표와 같다. 도 4 및 도 5에서 2점 쇄선은 1시간, 실선은 2시간, 점선은 6시간 방치한 후 마개를 밀봉한 것에 대한 결과이다.

헥산과 톨루엔에 대한 흡착 지속성 시험 결과

	1시간	2시간	6시간	면적비(6시간/1시간)
헥산	348,221	233,086	152,802	0.44
톨루엔	730,231	503,984	361,491	0.50

상기 표2, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명 흡착제는 시간이 경과함에 따라 회수율은 감소하였지만, 채취 후 6시간 경과 후 밀봉하여도 흡착 지속성이 1시간 경과 후에 대비할 때 약 50％ 유지되었으므로, 채취 후 6시간이 경과 후 밀봉하여도 인화성 물질의 확인을 위한 분석이 가능하였다.

시험 3

본 발명의 흡착제에 대하여 액체 흡착이 가능한지 여부를 확인하는 시험을 하였다.

본 발명 흡착제는 7중량％의 플러렌, 93중량％의 챠콜로 이루어진 흡착제를 사용하였다. 시험은 헥산, 톨루엔 및 가솔린에 대하여 실시하였으며, 본 발명에 따르는 흡착제 30㎎을 도 1에 도시한 바와 같은 흡착 관(100)에 투입하고, 흡착 관(100)의 일측은 플렉시블 관을 통하여 2㎕의 액체(헥산, 톨루엔, 가솔린)를 kimwipes에 적셔 넣고 밀봉한 내부 용적이 1ℓ인 캔에 연결하고, 타측은 플렉시블 관을 통하여 기체 펌프(MP-30 ; SIBATA, Japan)에 연결하여 0.06㎖/min 유속 하에서 캔 내부의 기체(약1ℓ)를 통과시킨 후에 흡착관의 본 발명 흡착제를 10㎖ 바이알에 옮겨서 분석하였다.

본 발명에 따르는 흡착제를 각각 10㎖ 바이알에 넣고 120℃에서 20분 동안 가열한 후 1㎖ Gas-tight Syringe로 500㎕가 GC 시스템으로 주입되도록 하였다. GC 시스템은 Varian3700이며 칼럼으로 HP-5 column(0.32㎜×25m, 17㎛)이 사용되었다. 캐리어 가스는 헬륨 1/min으로 고정시켰으며 FID(flame ionization detector) 검출기로 분석하였다. 오븐 온도는 50℃(7분)에서 10℃/min으로 올려 270℃에서 10분으로 맞추었다. 자동시료주입기는 Combi-PAL이며, Headspace방법으로 시료를 주입하였다.

휘발성 액체를 이용한 위와 같은 시험에 의하여 본 발명 흡착제와 유기 용매와의 상호 작용을 확인할 수 있었으며, 실제 화재 현장에서는 인화성 물질의 경우 발생한 열로 인하여 액체보다는 기체 상태로 존재할 가능성이 크므로, 이를 고려하여 위와 같은 시험을 실시하였다. 분석 시험한 결과는 크로마토그램은 도 6과 같다.

본 발명에 따르는 흡착제는 플러렌과 챠콜로 이루어지며, 플러렌은 7∼12중량％ 범위 내에서 포함되도록 하는 것이 바람직하다. 플러렌의 함량이 7중량％보다 낮은 경우에는 흡착 후 탈착이 용이하지 않아 유기용매를 사용하여 추출하여야 하며, 12중량％보다 높은 경우에는 흡착 후 탈착이 쉽게 이루어질 수 있어 화재 현장에서 흡착 후 짧은 시간 내에 밀봉하여야 하는 문제점이 있었다. 그리고 본 발명에 따르는 흡착제는 흡착 전에 120∼140℃의 온도 범위에서 12시간 내지 15시간 유지하고 사용하는 것이 바람직하다. 시험 결과로 나타내지는 않았지만, 동일한 조건 아래에서 120∼140℃의 온도 범위에서 12시간 내지 15시간 유지하고 사용하는 경우 흡착률이 현저하게 증가하였다.

도 1은 본 발명에 따르는 흡착제가 구비된 흡착관(100)을 도시한 것으로, 본 발명에 따르는 흡착제를 구비한 흡착관(100)은 제1 흡착관부(110)와 제2 흡착관부로 이루어진다.

상기 제1 흡착관부(110)는 단면이 원형이며 양방향으로 개구된 중공체로서 플렉시블 관 등에 연결되는 제1 연결부(111)와, 상기 제1 연결부(111)에 이웃하며 증가한 지름을 가지는 확관부(113)와, 상기 확관부(113)에 이웃하며 확관부(113)로부터 지름이 감소하였다가 다시 증가하는 제1 테이퍼부(115)로 이루어진다.

상기 제2 흡착관부(120)는 단면이 원형이며 양방향으로 개구된 중공체로서 길이 방향에 따라 지름이 증가하는 제2 테이퍼부(121)와, 상기 제2 테이퍼부(121)에 이웃하는 원통부(125), 상기 원통부(125)에 이웃하며 원통부(125)보다 작은 지름을 가지는 제2 연결부(129)로 이루어진다. 상기 제2 연결부(129)로 플렉시블 관 등이 연결된다.

상기 제1 테이퍼부(115)의 지름이 증가하는 부분으로 상기 제2 테이퍼부(121)가 삽입되어 제1 흡착관부(110)와 제2 흡착관부(120)가 연결되어 흡착관(100)으로 결합된다. 상기 제1 테이퍼부(115)의 내경면과 제2 테이퍼부(121)의 외경면은 서로 접촉하게 된다.

상기 제1 연결부(111)와 확관부(113) 사이의 지름이 증가하는 부분에 내부에 수용되는 흡착제의 이탈을 방지하는 미세 망체인 구획부재(117)가 구비되며, 원통부(125)와 제2 연결부(129) 사이의 지름이 감소하는 부분에 내부에 수용되는 흡착제의 이탈을 방지하는 미세 망체인 구획부재(127)가 구비된다. 흡착제는 상기 구획부재(117, 127) 사이에서 제1 흡착관부(110)와 제2 흡착관부(120) 내로 수용된다. 도 1에서 도면부호 130은 흡착제를 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 흡착관(100)을 서로 착탈 가능한 제1 흡착관부(110)와 제2 흡착관부(120)로 형성함으로써, 흡착을 위하여 흡착제를 제1 흡착관부(110)와 제2 흡착관부(120)가 결합된 흡착관(100)에 수용되도록 하고, 흡착 후 분석 시에는 제1 흡착관부(110)와 제2 흡착관부(120)를 서로 분리하고 흡착제를 추출하여 바이알 등에 투입하여 분석을 하는 것이 가능하게 된다.

100: 흡착관, 110: 제1 흡착관부
120: 제2 흡착관부 130: 흡착제

Claims

화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제에 있어서, 플러렌과 차콜이 혼합되며, 플러렌이 7∼12중량％ 범위 내에서 포함된 것을 특징으로 하는 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제.
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제1 항에 있어서, 상기 흡착제는 120∼140℃범위 내에서 12∼15시간 유지된 것을 특징으로 하는 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제.
플러렌과 차콜이 혼합되어 이루어진 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제가 구비된 흡착관에 있어서, 착탈 가능하게 결합되는 단면이 원형인 제1 흡착관부와 제2 흡착관부로 이루어지며, 상기 제1 흡착관부(110)는 단면이 원형인 중공체로서 제1 연결부(111)와, 상기 제1 연결부(111)에 이웃하며 증가한 지름을 가지는 확관부(113)와, 상기 확관부(113)에 이웃하며 확관부(113)로부터 지름이 감소하였다가 다시 증가하는 제1 테이퍼부(115)로 이루어지며; 상기 제2 흡착관부(120)는 길이 방향에 따라 지름이 증가하는 제2 테이퍼부(121)와, 상기 제2 테이퍼부(121)에 이웃하는 원통부(125), 상기 원통부(125)에 이웃하며 원통부(125)보다 작은 지름을 가지는 제2 연결부(129)로 이루어져, 상기 제1 테이퍼부(115)의 지름이 증가하는 부분으로 상기 제2 테이퍼부(121)가 삽입되어 제1 흡착관부(110)와 제2 흡착관부(120)가 착탈 가능하게 연결되며; 상기 제1 연결부(111)와 확관부(113) 사이의 지름이 증가하는 부분에 내부에 수용되는 흡착제의 이탈을 방지하는 미세 망체인 구획부재(117)가 구비되며, 원통부(125)와 제2 연결부(129) 사이의 지름이 감소하는 부분에 내부에 수용되는 흡착제의 이탈을 방지하는 미세 망체인 구획부재(127)가 구비되며, 흡착제는 상기 구획부재(117, 127) 사이에서 제1 흡착관부(110)와 제2 흡착관부(120) 내로 수용되는 것을 특징으로 하는 흡착제를 구비하는 흡착관(100).
제1 항에 기재된 화재 현장의 인화성 물질 채취를 위한 흡착제를 사용하는 방법에 있어서, 상기 흡착제는 120∼140℃범위 내에서 12∼15시간 유지시킨 후 사용하는 것을 특징으로 하는 인화성 물질 채취를 위한 흡착제 사용 방법.