Identification of Microplastics in Sea Salts by Raman Microscopy and FT-IR Microscopy

라만 및 FT-IR 현미경을 이용한 천일염 중 미세플라스틱 분석

Abstract

Microplastics (MP) are found in large quantities in the oceans, posing a major threat to the ecosystem. In Korea, MPs have been reported to be detected in sea salts. In order to analyze MPs, information on their composition, size, and shape is required. FT-IR microscopy is used frequently to measure sizes larger than 20 ㎛. Recently, however, Raman microscopy, which can analyze ultrafine plastics below 20 ㎛, has been applied extensively. In this study, 10.0 g samples of commercially available salts were dissolved and filtered through a 45 ㎛ mesh filter with a size of 25.4 mm × 25.4 mm. These filtered samples were then analyzed by both FT-IR microscopy and Raman microscopy. A total of four MPs, including three polyethylene (PE) of size 70-100 ㎛ and a polypropylene (PP) of size 170 ㎛, were detected by FT-IR microscopy, while 10 MPs, including nine PE of size 10-120 ㎛ and one polystyrene (PS) of size 40 ㎛, were detected by Raman microscopy. Approximately, 1,000 MPs/kg was estimated, which was almost two times higher than the previous reported levels (~550-681 particles/kg in sea salts); this is because Raman microscopy can detect much smaller MPs than FT-IR microscopy. A total of 113 particles were found using Raman microscopy: Carbon (35, 31.5 %), minerals (28, 25 %), and glass (16, 14.4 %) were dominant, forming around 70% of the total, but MPs (10, 8.8 %) and cellulose (5, 4.5 %) were also found. Raman microscopy has great potential as an accurate method for measuring MPs, as it can measure smaller size MPs than FT-IR microscopy. It also has a reduced sample preparation time.

미세플라스틱이 해양에서 대량으로 발견되어 생태계에 큰 위협이 되고 있다. 국내에서도 우리가 실생활에서 직접 섭취하거나 음식에 많이 사용되는 천일염에서 미세플라스틱이 검출되었다는 보고가 있었다. 미세플라스틱을 분석하기 위하여는 성분, 크기, 모양 등에 대한 정보가 필요하며 이를 위하여 20 ㎛ 크기까지는 FT-IR 현미경이 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 최근에는 20 ㎛ 이하의 초 미세 플라스틱 분석이 가능한 라만 현미경법이 함께 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 시판 천일염 10.0 g을 녹인 후 25.4 mm × 25.4 mm 크기의 45 ㎛ mesh 필터로 여과한 후 필터 시료를 각각 FT-IR 현미경과 라만 현미경을 사용하여 미세플라스틱을 분석하였다. FT-IR 현미경의 경우 70 ㎛에서 100 ㎛까지의 3개의 폴리에틸렌(PE)와 170 ㎛의 폴리프로필렌(PP)가 검출되었다. 라만현미경에서는 45 ㎛ 필터를 사용하였음에도 불구하고 필터의 일부에 걸쳐서 여과되지 않고 존재하던 10 ㎛, 30 ㎛의 PE를 포함하여 50 ㎛에서 120 ㎛까지 총 9 개의 PE와 1 개의 40 ㎛ 크기의 폴리스티렌(PS) 1 개가 검출되었다. 검출된 PE 중에는 PE와 Al₂O₃가 함께 결합한 70 ㎛ 미세플라스틱과 원형이 아닌 200 ㎛ × 30 ㎛, 150 ㎛ × 20 ㎛의 비정형 PE도 함께 측정되었다. 미세플라스틱 외에도 총 100 개 이상의 입자들이 측정되었으며 이들의 조성을 보면 5 개의 셀룰로오스, 16 개의 유리류, 35 개의 탄소, 28 개의 미네랄등과 확인이 되지 못한 19 개의 입자들이 측정되었다. 따라서 라만현미경은 적외선현미경에 비하여 20 ㎛ 이하의 미세플라스틱도 측정이 가능하기 때문에 시료의 량도 10배이상 적게 사용할 수 있어 시료 전처리 및 크기에 따른 분석오차를 줄일 수 있다.

1. 서 론

1950년 이후 전세계 플라스틱의 생산과 소비가 급 격히 증가함에 따라 사용 후 버려지는 플라스틱에 의 한 환경 오염이 큰 문제가 되고 있다. 이러한 플라스 틱이 다양한 경로로 작은 크기로 분해되어 1에서 1,000 μm의 크기의 미세 플라스틱이 해양을 오염시키 고 있다.¹ 1970년대 초반 이들 미세플라스틱들이 해양 에서 대량 검출되었다는 보고^2-3가 나온 이후 많은 연 구자들에 의하여 이들 미세 플라스틱이 다양한 해양 생물에 섭취되어 조개⁴나 생선⁵ 등에 축적된다고 보고 되고 있다. 미세플라스틱의 오염은 해양에서 만 아니라 강⁶이나 호수,⁷ 심지어는 대기⁸에서도 검출되었다는 보고가 있다. 미세플라스틱이 해산물에서 검출이 보고 되자 독일 맥주,^9-10 , 꿀 및 설탕,¹¹ 음용수¹² 와 생수¹³ 등 의 다양한 식품중의 미세플라스틱 오염이 보고되었다. 해양의 미세플라스틱 오염의 영향으로 바닷물을 원료 로 사용하는 소금에 대한 연구가 다양한 저자들에 의하여 이루어졌다. Yang et al.¹⁴ 은 해양에서의 미세플 라스틱 오염이 천일염의 미세플라스틱 오염에 영향을 줄 수 있다고 생각하여 중국 내의 시판 소금 중 천일 염, 광염, 호수염 등 다양한 종류의 소금 중 미세플라 스틱을 분석하였다. 측정된 미세플라스틱 양은 천일염 이 550-681 particle/kg, 호수염이 43-364 particle/kg, 암염에서 7-204 개/kg가 검출되어 해양의 플라스틱의 오염이 천일염의 오염에 영향을 준다고 보고하였다. Karami¹⁵ 와 iniques¹⁶ 은 2017년 거의 동시에 시판 소금 중의 미세플라스틱 오염실태를 발표하였다. Karami는 8 개국의 17 개 브랜드에서 149 μm 보다 큰 미세플 라스틱이 한 개의 브랜드를 제외하고 Kg 당 1에서 10 개의 미세플라스틱이 검출되었다고 보고하였다. Iniquez 등은 소금 중 미세플라스틱 분석 결과가 0에서 680 MPs/kg으로 너무 차이가 크고 이러한 차이에 대한 오 차원인에 대하여 보고를 하였다. 스페인에서 판매되는 21 종류의 시판 소금을 분석하였을 때 50에서 280 MPs/kg이 측정되었으며 종류별로는 폴리에틸렌프탈레 이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 순서대 로 빈도가 높았다. 국내에서도 천일염에서의 미세플라 스틱의 오염에 대한 보고와 함께 다양한 음식에 소금 을 사용하는 국내 여건상 국내 천일염의 미세플라스 틱 오염에 대한 관심과 연구가 이루어지고 있다.¹⁷ Kim et al.¹⁸ 은 그린피스와 함께 6 개 대륙, 21 개국에 서 생산되는 39 개 브랜드 소금을 분석한 결과, 3 개 를 제외한 36 개 제품에서 미세플라스틱이 검출되었 다고 보고하였다. 조사대상 39 개중 28 개 제품은 바 다 소금, 9 개는 암염, 2 개는 호수 소금이었다. 바다 소금에서는 kg 당 0~1674 개, 암염에서는 0~148 개, 호수 염에서는 28~462 개가 검출되었으며 인도네시아 천일염에서는 kg 당 1만3629 개가 검출되었으나 이상 측정치로 간주해 제외하였다.

미세 플라스틱이란 주로 5 mm 이하의 작은 플라스 틱 입자로 정의하고 있으며 마이크로 비즈와 같이 생산 당시부터 작게 만들어 치약이나 세척화장품 중 각 질 제거제 및 섬유유연제 등에 들어있었던 1차 미세 플라스틱, 각종 전기전자 및 소비자 제품에서 사용되 는 플라스틱 부품 또는 각종 포장 용기들이 사용 중 또는 사용 후에 인위적 또는 자연적으로 마모되어 크 기가 5 mm 이하로 유출이 되는 2차 미세플라스틱으 로 구분한다.¹⁹

미세플라스틱을 분석하기 위하여는 성분, 크기, 모 양, 조성 등에 대한 정보가 필요하며 이를 위하여 광 학 현미경으로 육안으로 선별한후 가스크로마토그래 프 질량분석기를²⁰ 사용하거나 FT-IR²¹ 또는 라만현미 경²² 을 사용한다. FT-IR 현미경인 경우 한 개의 검출 기를 사용시 분석시간이 수시간이상 걸리는 등 매우 길어,²³ Focal Plane Detector (FPA)를 사용하여 분석시 간을 줄이고 분해능을 함께 향상시키는 방법들이 많 이 사용되고있다.^24-25 그러나 미세플라스틱의 크기가 20 μm 이하인 경우 측정할 수 없는 단점이 있어 20 μm 이하의 미세플라스틱 분석이 가능한 라만 현미 경을 이용한 분석법이 해산물, 소금, 식품, 음용수등의 분석에 사용되고있다.^26-29 특히 20 μm 이하의 미세플 라스틱은 인체에 흡수되어 독성을 나타날 수 있다는 보고³⁰ 에 따라 적은 크기의 미세플라스틱의 분석 필요 성이 급증하고 있다. 현재 다양한 연구진들이 해수 또 는 소금중의 미세플라스틱을 측정하기 위하여 많이 사용하는 FT-IR 현미경은 현실적으로 입자의 크기가 50 μm 이하는 신속하게 측정하기 어렵기 때문에 50 μm 필터를 사용하여 50 μm보다 큰 미세플라스틱 을 측정하게 된다. 또한 평균 소금 시료 kg당 100 개 내외의 입자에서 10개 내외의 미세플라스틱이 측정 되기 때문에 1 kg 이상의 시료를 전 처리할 경우 소 금 중에 함유된 미세플라스틱 이외의 다양한 유기, 무 기물 및 불용성 입자들 때문에 필터가 막혀 정확한 측정이 어렵다. 최근 대만에서 판매되는 천일염을 분석한 결과³¹ 에도 총 시료 4.4 kg (400 g, 11 제품)에서 총 667개의 미세플라스틱이 검출되었으며 이중 20 개는 스펙트럼을 얻는데 실패하였으며 나머지 647 개의 입자 중 43의 입자가 미세플라스틱으로 판명되었 다. 나머지 604 입자들은(93.4%) 섬유, 광물, 종이, 나 뭇잎 등이었다. 추가 연구에 의하면 전세계 시판되는 천일염에는 평균 kg당 140 개의 미세플라스틱이 검출 되고 있으며 이는 일반인들이 연간 3.75 kg의 소금을 섭취한다고 가정하였을 때 수백개의 미세플라스틱을 섭취하는 것으로 예상할 수 있다. 이러한 연구들은 모 두 20 μm보다 큰 미세입자들을 대상으로 하였을 때 미세플라스틱의 숫자는 크기가 적을수록 기하급수적 으로 숫자가 증가하며 인체에 흡수가 잘되기 때문에 인체의 독성과 건강에 더 중요하다.

따라서 본 연구는 인체에 영향을 미치는 미세플라 스틱의 입자의 크기가 100 μm 이하인 것을 감안하여 45 μm 필터를 사용하여 시판 천일염 중 미세플라스틱 을 동일 시료에 대하여 FT-IR 현미경과 라만현미경을 사용하여 분석하였다.

 

2. 재료 및 방법

2.1. 시료 조제

시판되는 천일염 10.0 g을 100 mL 삼차 증류수에 녹인 후에 30 % H₂ O₂ 50 mL를 넣고 8 시간 이상 방 치하여 시료 액 내의 유기물을 충분히 제거한 후, 직 경 25 mm, 입경 45 μm mesh의 금속(Stainless steel 316L 등급) 필터로 여과한 후 대기 중에서 자연건조 시키고, 이 필터시료를 각각 FT-IR 현미경과 라만현미 경를 사용하여 MPs을 분석하였다.

 

2.2. FT-IR 현미경 측정

시료를 준비한 후 필터 표면에 있는 입자를 광학현 미경으로 먼저 확인 후 동일한 위치를 FT-IR 현미경 (LUMOS, Bruker Optics, Germany)으로 측정하였다. FT-IR 현미경은 주파수 4000 cm^{− 1} ~ 500 cm^{− 1} 스캔시 간 16 초 이상, 감쇠 전반사(attenuated total reflection, ATR), 투과 및 반사 측정방식을 사용하여 분석을 진 행하였으며, 주파수 해상도는 \(\leqq\)4 cm^{− 1}로 하였다. 측 정 결과 해석의 경우, 분석장비 소프트웨어를 통해서 저장된 기존의 분석 Library와 본 측정한 적외선 스펙 트럼간 대조 기능을 활용하여 정성 및 정량 판별을 진 행하였으며, 시험시작 및 측정조건 변경 시에는 수분 또는 CO₂를 측정하여 오염 여부 확인을 진행하였다.

 

2.3. 라만현미경 측정

시료를 준비한 후 필터표면에 있는 입자를 광학현 미경으로 먼저 확인 후 동일한 위치를 라만 현미경 (RAMANtouch, Nanophoton Co, Japan)으로 측정하였 다. 라만 현미경은 두 개의 레이저(532 nm, 785 nm)를 선택할 수 있는데, 일반적으로는 532 nm 레이져를 사용하였으며 일부 형광이 심한 시료인 경우 785 nm 레이져를 선택하였다. 검출기로는 광효율이 98 % 이 상인 2 D Charge Coupled Detector (Teledyne Princeton Instrument, USA)로 모두 400 pixels × 1350 pixels로 이루어져 있다. 분광기의 focal length는 550 mm로서 300, 600 1200 groove/mm grating 중 300 gr/mm grating 을 선택하였을 때 0 ~ 4,000 cm^{− 1} 범위의 라만 스펙트 럼을 얻을 수 있다. 기기의 파장 보정은 기기의 내부에 장착된 표준 실리콘 기판의 520.7 nm를 사용하여 자동 보정하도록 하였다. 현미경은 5, 10, 20, 50, 100 배의 렌즈를 선택할 수 있으며 20 배율을 선택하게 되면 400 µm × 400 µm 크기의 시야각 내의 입자를 측정할 수 있고, 400 pixel × 1350 pixel 2D CCD 를 사용하였을 경우 한 개의 pixel에 1.0 μm 입자를 측정 할 수 있는 분해능을 가진다. 레이저의 세기는 최대 500 mW까지 선택할 수 있으며 그 세기를 256 단계 로 ND 필터 로 조절할 수 있는데 최소 0.01 mW까지 미세 조절이 가능하여 시료가 타버릴 가능성을 현저 히 줄여준다. 또한 본 실험 전 미리보기 기능을 통하 여 최적의 레이저 세기와 측정조건을 선택하였다.

 

3. 결과 및 고찰

3.1. FT-IR 현미경을 이용한 미세 플라스틱 분석 및 해석

금속필터에 여과된 소금 중 미세플라스틱에 대해서 FT-IR 현미경의 투과 측정방식을 사용하여 이물이 보 이는 모든 것을 개별로 정성 판별을 진행하고, 플라스 틱으로 의심되면 분석장비의 분석 Library와 대조작업 을 통해서 매칭율이 높은 우선순위의 플라스틱을 최 종 판정하는 방식으로 정성판별 작업을 실시하였다. 주로 소금 시료에서 주로 검출되는 이물들은 무기물 질이 다수이며, 그 외에도 Color pigment가 많이 관찰되 며, 미세플라스틱의 경우 시료에 따라서 상이하지만 본 시험에서는 주로 PE 및 PP가 검출되었다. 검출된 미세 플라스틱들은 크기는 장축 기준으로 측정이 되었다.

Fig. 1은 적외선현미경과 함께 장착된 광학현미경으로 필터위에 있는 입자를 선택한 후 적외선 현미경으로 얻은 스펙트럼이다. 왼쪽 입자는 크기가 장축 기준으 로 71.43 μm 이고 이를 적외선 현미경으로 측정 시 717 cm^{− 1} (CH₂ rock), 730 cm^{− 1} (CH₂ rock), 1462 cm^{− 1} (CH₂ bend), 1472 cm^{− 1} (CH₂ bend), 2848 cm^{− 1} (CH stretching)과 2915 cm^{− 1} (CH stretching) 흡수 피이크가 측정되었으며 이는 폴리에틸렌의 전형적인 흡수 스펙 트럼이다. Fig. 1(a)의 오른쪽 입자의 크기는 138 μm 이고 808 cm^{− 1} (CH₂ rock), 840 cm^{− 1} (CH₂ rock), 972 cm^{− 1} (CH₃ rock), 997 cm^{− 1} (CH₃ rock), 1166 cm− 1 (CH bend), 1377 cm^{− 1} (CH₂ bend), 1455 cm^{− 1} (CH₂ bend), 2838 cm^{− 1} (CH stretching), 2915 cm^{− 1} (CH stretching) 과 2950 cm^{− 1} (CH stretching) 흡수 스펙트럼이 측정되 었으며 이는 PP에서 측정되는 전형적인 스펙트럼과 일치한다. 검출된 미세플라스틱의 경우, 70 μm에서 100 μm까지 크기 범위의 3 개의 Polyethylene (PE)와 170 μm의 Polypropylene (PP)가 검출되었다.

 

Fig. 1. FT-IR microscope spectrum and particles photos in microplastic in table salts; (a) microscope image of particle on the filter (b) left particle was identified as PE (b) right particle was identified as PP.

 

3.2. 라만 현미경을 이용한 천일염 중 미세플라스틱측정

동일한 필터시료를 라만 현미경으로 분석하였을 때 Table 1처럼 총 10 개의 미세플라스틱이 측정되었으며 PE가 8개, PE와 Al2 O3가 결합한 미세플라스틱 1 개 및 PS가 1 개이었다. FT-IR 현미경 측정하였을 때는 70~170 μm 크기의 미세플라스틱이 측정되었으며 비 록 45 mesh의 필터를 사용하였지만 라만 현미경인 경 우 필터에 걸쳐 있는 적은 크기의 미세 플라스틱과 무기물질과 혼합된 미세플라스틱, 형태가 불규칙한 미 세플라스틱 등 10~150 μm크기의 다양한 미세플라스 틱이 측정되었다. 또한 미세플라스틱 이외도 셀룰로오 즈 5 개, 유리종류 16 개, 탄소류 35 개, 각종 무기물 이 28 개, 확인되지 않은 물질이 19 개 등 총 113 개의 입자들이 검출되었다.

 

Table 1. Comparison of Microplastic Analysis by Raman and FT-IR microscopy (Number is not the same microplastic measured by FT-IR and Raman microscopy)

 

3.2.1. 미세플라스틱 라만 스펙트럼 해석

Fig. 2는 입자가 60 μm 인 입자의 현미경 사진과 이를 측정한 라만 스펙트럼이다. 레이저 파장은 532 nm 를 사용하였으며 22.1 mW의 세기로 20 초간 총 10 회 측정한 값을 적분하였다. C-H stretching 영역인 2825~2970 cm_{− 1}과 CH₂ bending 영역인 1398~14070 cm_{− 1}에서 각각 1416 cm− 1과 1440 cm_{− 1} , 2848 cm_{− 1} , 2882 cm_{− 1} peak가 관찰되었다. 이들 피이크들을 가진 성분을 확인하기 위하여 데이터 베이스(KnowitAll®, Bio-Rad, USA)와 일치되는 성분을 검색하였을 때 98 % 이상으로 PE와 일치하였다. PE는 지구상에 연 간 8천만 t이상 생산되는 가장 생산량이 많은 플라스 틱이며 밀도에 따라 high density polyethylene (HDPE, 0.940 g/cm3 ) 또는 low density polyethylene (LDPE, < 0.930 g/cm3 )로 나뉜다. 라만을 이용하면 HDPE와 LDPE 또한 구분이 가능하지만 본 연구에서는 이를 구분하지 않았다.

 

Fig. 2. Microscope Image (a) and Raman spectrum (b) of PE in table salts.

 

Fig. 3는 입자크기가 10 μm와 30 μm인 광학 현미 경 사진과 라만 스펙트럼이다. 비록 필터크기가 40 μm 이지만 입자가 필터 가장자리에 걸쳐 있어 여과되지 않은 입자를 측정한 경우이다. 10 μm의 크기라 하더 라도 20 배 배율로 측정할 경우 시야면적은 모두 400 μm × 400 μm로, 총 1350 × 400 pixel CCD로 측정 하였기 때문에 한 개의 픽셀 분해능은 1 μm로써 이론 적으로는 입자크기가 1 μm까지도 측정이 가능하다. 10 μm 크기의 입자인 경우 측정 레이져의 세기는 16.07 mW이며 20 초 동안 총 3 회 측정한 값을 누적 하였다. 입자가 60 μm인 시료의 스펙트럼보다는 약간 의 잡음이 있었지만 라만 스펙트럼을 측정하여 데이 타베이스를 통하여 성분을 확인할 수 있었다. C-H stretching 영역인 2825~2970 cm_{− 1}과 CH2 bending 영 역인 1398~14070 cm_{− 1}에서 각각 1416 cm_{− 1} , 1440 cm_{− 1} 와 2848 cm_{− 1} , 2882 cm_{− 1} 피이크가 각각 측정되었다. 이들 피이크들을 가진 성분을 확인하기 위하여 데이 타베이스와 일치되는 성분을 검색하였을 때 98 %의 일치율로 PE로 판정되었다. 

 

Fig. 3. Microscope Image (a) and Raman spectrum (b) of small size (10 µm) of PE measured at yellow cross in table salts.

 

5번 시료의 경우 C-H stretching 영역인 2825~2970 cm^{− 1}과 CH2 bending 영역인 1398~1470 cm^{− 1}에서 각 각 1416 cm^{− 1} 및 1440 cm^{− 1} , 2848 cm^{− 1} , 2882 cm^{− 1} peak 가 관찰될 뿐만 아니라 4350 cm^{− 1} ~4420 cm^{− 1}에서 두 개의 피이크가 측정되었다. 이들을 모두 포함한 물질 을 기존 데이타베이스와 비교하였을 때 90 %이상의 일치율을 보여주는 물질은 없었다. 이 경우 단일 성분 이 아닐 수가 있어 두 개 이상의 혼합물로 다시 검색 하였을 때 PE와 Al₂O₃로 판정되었다. 물론 이물질이 3 개 이상의 혼합물로 이루어져 있을 가능성도 있으 나 경험에 의하여 4350~4420 cm^{− 1}의 피이크는 Al₂O₃임을 감안할 때 두개의 혼합물로 이루어진 물질로 추 정이 가능하다.

대부분의 미세플라스틱은 원형에 가깝지만 자연에 서 태양 및 풍화에 의하여 분해되므로 다양한 형태의 미세플라스틱이 관찰된다. Fig. 5는 다양한 형태의 시 편으로 라만 스펙트럼을 얻었을 때 시료로서 C-H stretching 영역인 2825~2970 cm^{− 1}과 CH₂ bending 영 역인 1398~1470 cm^{− 1}에서 각각 1416 cm^{− 1}과 1440 cm^{− 1} 및 2848 cm^{− 1} , 2882 cm^{− 1} peak가 관찰되어 PE로 확인되었다. 일부 비정형 시료인 경우 두께가 매우 얇 아서 레이저 세기를 높일 경우 타버리거나 형광이 많 이 나와서 측정하기가 쉽지 않았다.

 

Fig. 4. Microscope Image (a) and Raman spectrum (b) of PE with Al2 O3 in table salts.

 

Fig. 5. Microscope Image (a) and Raman spectrum (b) of irregular shape of PE in table salts

 

3.2.2. 라만현미경을 이용한 미세입자 측정

천일염에는 미세플라스틱 이외에도 100 개 이상의 입자가 광학 현미경으로 측정되었으며 이 들입자들은 FT-IR 현미경으로는 성분을 확인할 수가 없다. 라만 현미경은 무기물질이라도 라만측정이 가능하기 때문 에 이들 입자들을 측정하여 정확한 성분을 측정하는 것이 필요하다. 본 필터 시료에서 광학현미경으로 측 정된 미세 입자들을 전수 라만 현미경으로 측정하였 을 때 셀룰로오즈 5 개, 탄소 35 개, 미네랄 25 개, 유 리류 16 개와 미확인 성분 19 개 등이 측정되었다.

Fig. 6는 필터에 위치한 미세입자의 광학 현미경 그림 과 이를 측정한 라만 스펙트럼이다. 일반적으로 유기 물질인 미세플라스틱은 10 mW이하의 레이져 세기가 필요하지만 무기물질인 경우 더 높은 레이져 세기가 요구되며 본 실험에서는 49.9 mW의 세기에 20 노출 시간과 10초의 스켄이 필요하였다. 측정된 라만 스펙 트럼을 데이터 베이스와 비교하였을 때 혼합물질인 FeCl₃ +NH₄Fe(SO₄)₂질로 판정되었다.

Table 2는 측정된 입자들을 라만 현미경으로 정성분 석한 결과로서 미세플라스틱은 전체 입자 중 8.8 %를 차지하며 가장 많은 성분은 탄소로 총 31 % 이었으며 각종 광물 및 유리 종류가 측정되었으며 시료를 산으 로 전 처리 하였음에도 불구하고 용해되지 않은 셀룰 로오즈도 다수 검출되었다.

 

Fig. 6. Microscope Image (a) and Raman spectrum (b) of FeCl₃+NH₄Fe(SO₄)₂

 

Table 2. Number (portion) of particles fouded in table salts by Raman microscopy

 

4. 결 론

라만 현미경에서는 45 μm 필터를 사용하였음에도 불구하고 필터의 일부에 걸쳐 존재하는 10 μm, 30 μm의 PE와 50 μm에서 120 μm까지의 총 9 개의 PE와 1 개의 40 μm 크기의 폴리스티렌(PS)가 검출되 었다. 검출된 PE 중에는 PE와 Al2 O3가 함께 결합한 70 μm 미세플라스틱과 원형이 아닌 200 μm × 30 μm, 150 μm × 20 μm의 비정형 PE도 함께 측정되었다. 본 연구에서 측정된 10.0 g의 시료에 측정된 미세플라스 틱 숫자는 최근¹  중국에서 판매되는 시판 천일염 소금 중에 FT-IR 현미경로 모두 550~681 particles/kg가 측 정되었다는 연구 결과와 비교할 때, FT-IR 현미경인 경우 유사한 결과가 나왔으나, 라만 현미경으로는 거 의 2 개에 해당하는 MPs이 검출되었다. 이러한 이유 로는 라만 현미경으로 50 μm 이하의 미세 플라스틱 이 검출되었기 때문으로 생각된다. 또한 MPs 외에도 총 100 개 이상의 입자들이 측정되었으며 이들의 조 성을 보면 5 개의 셀룰로오즈, 16 개의 유리류, 35 개 의 탄소, 28 개의 미네랄 등과 확인이 되지 못한 19 개의 입자들이 측정되었다. 따라서 라만현미경은 적외 선현미경에 비하여 20 μm 이하의 MPs도 측정이 가 능하기 때문에 시료중의 전체 MP의 측정 오차를 줄 일 수 있을 뿐만 아니라, 시료의 량도 10배이상 적게 사용할 수 있어 시료 전처리에 소요되는 시간과 MP 의 크기에 따른 측정오차를 줄일 수 있다.

 

감사의 글

본 연구를 위하여 많은 조언과 기기사용에 협조를 해주신 나노 포톤 코리아에게 감사의 말씀을 드립니다.