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초저온 냉각 트랩을 결합한 비활성기체 동위원소 희석 질량분석 시스템의 제작 (Development of a Noble Gas Isotope Dilution Mass Spectrometric System Combined with a Cryogenic Cold Trap)

  • 홍봉재;신동엽;박기홍;함도식
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제27권3호
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    • pp.144-157
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    • 2022
  • 비활성기체는 화학적, 생물학적 반응을 하지 않는 보존적인 특성을 가지고 있어 해양에서 수온과 염분 변화, 기체 주입, 해수의 혼합과 빙하 융해수의 분포와 같은 물리적인 변화의 추적자로 활용되고 있다. Ne, Ar과 Kr을 정밀하게 분석하기 위해 사중극자 질량 분석기, 고진공 전처리 라인, 초저온 냉각 트랩과 동위원소 표준기체로 구성된 분석 시스템을 제작했다. 고진공 라인은 시료의 용존 기체를 추출하여 동위원소 표준기체와 혼합하는 시료추출부, 합금 물질을 이용하여 반응성 기체를 제거하고 초저온 냉각 트랩으로 비활성기체를 기화점에 따라 분별 증류하는 기체 준비부, 비활성기체를 원소별로 측정하는 기체 측정부로 구성하였다. 기체준비부에 결합한 초저온 냉각 트랩은 질량분석기 내 Ar와 CO2의 부분압을 현저히 낮추어 Ne 동위원소 분석의 오차를 감소시켰다. 동위원소 표준기체는 22Ne, 36Ar과 86Kr를 혼합하여 제작하였고, 혼합 표준 기체의 원소별 양은 대기를 반복 측정하여 역동위원소 희석법으로 결정했다. 대기 평형수 반복 분석의 상대 오차는 Ne, Ar과 Kr에 대해 각각 0.7%, 0.7%, 0.4%이었다. 반복 측정한 대기 평형수의 농도와 포화 농도의 차이로 확인한 분석시스템의 정확도는 Ne, Ar, Kr에 대해 각각 0.5%, 1.0%, 1.7%이었다.

탄소나노튜브 전자 필름을 이용한 고감도-고선택성 전기화학 글루코스 센서 (Sensitive and Selective Electrochemical Glucose Biosensor Based on a Carbon Nanotube Electronic Film)

  • 이승우;이동욱;서병관
    • 공업화학
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    • 제33권2호
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    • pp.188-194
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    • 2022
  • 본 연구에서는 비파괴적 표면 기능기화 통하여 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 탄소소재의 특성 변화를 최소화 시킬 수 있는 대면적화 공법을 제안하고, 대면적화 된 SWNT 전자 필름 상에 효소를 집적하여 효소와 SWCNT 전자 필름 간 효율적 전자 전달을 연구하였다. p-terphenyl-4,4"-dithiol, dithiothreitol와 SWCNT의 혼합을 통해 SWCNT 전자 필름의 균일도 및 전하 전달 능력을 향상시키고, 분광학적 분석 및 전기화학적 특성을 평가하여 SWCNT 전자 필름의 향상된 전기화학적 특성을 확인하였다. 전자 필름 상에 고분자 전해질 및 포도당 산화환원 효소를 layer-by-layer 기법으로 효율적으로 집적하여, 최종적으로 음전압 범위에서 구동이 가능한 포도당(glucose) 바이오센서를 구현하였다. 개발된 포도당 바이오센서는 효소와 SWCNT 전자 필름과의 높은 전하 전달 효율을 바탕으로 -0.45 vs. Ag/AgCl 음전압 범위에서 높은 산화환원 신호를 보였을 뿐 아니라 0~1 mM의 낮은 글루코스 농도 변화에서 약 98 ㎂/mM·cm2의 높은 감도를 보였다. 또한 음전압 구동을 통하여, 산화 반응을 일으킬 수 있는 4종의 방해물질(요산, 아스코르빅산, 도파민, 아세타아미노펜) 환경에서 4% 이하의 변화를 보여 높은 선택성을 보였다.

포화상태에 놓인 C-Type 액체수소 탱크의 슬로싱이 열 유속과 BOG에 미치는 변화의 수치적 분석 (Numerical Study of Heat Flux and BOG in C-Type Liquefied Hydrogen Tank under Sloshing Excitation at the Saturated State)

  • 이진호;황세윤;이성제;이장현
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제35권5호
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    • pp.299-308
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    • 2022
  • 본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.

곡률이 있는 이력형 스트립 댐퍼의 감쇠 성능 평가 (Damping Performance Evaluation of Hysteretic Strip Damper with Curvature)

  • 이재원;김동백;김용곤;최정호;김종훈
    • 한국재난정보학회 논문집
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    • 제19권3호
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    • pp.572-581
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    • 2023
  • 연구목적:이력형 댐퍼에 하중이 작용할 때 편심에 의해서 부재가 면외 방향으로 거동하는 것을 방지하여 응력-변형율 곡선의 불규칙성을 개선하고 감쇠효과의 계산 시 정확성을 기하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구방법:본 연구에서 사용하는 강재 스트립의 제원은 동일하게 하되 각각의 댐퍼를 구성할 스트립의 곡률은 다르게 한다. 곡률이 다른 각각의 강재 스트립을 댐퍼 1개당 3개씩 정삼각형으로 배치하여 곡률이 다른 5개의 댐퍼를 제작한 후 반복하중 실험을 수행하고, 에너지 소산량을 계산하여 댐퍼의 감쇠성능을 측정하였다. 연구결과: 시험 결과, 댐퍼 중에서 초기곡률이 조금이라도 있는 경우는 없는 경우보다 에너지 소산량은 상당히 감소하지만, 곡률의 크기에 따른 에너지 소산량의 변화는 크지 않으며, 곡률의 유무가 중요한 변수로 사료된다. 결론:댐퍼를 적용한 해석적 검토에서 주기는 T=0.3sec에서 T=0.536sec로 약 78.7% 정도 장주기화 되었고, 응답 스펙트럼 가속도는 Sa=0.54g에서 Sa =0.229g로 줄었으므로 댐퍼의 감쇠효과는 충분히 존재한다.

농사풀이농악의 춤특성 - 갑비고차농악을 중심으로 - (Dance Characteristics of Nongsapul-inong-ag)

  • 김기화;백현순
    • 한국엔터테인먼트산업학회논문지
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    • 제13권2호
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    • pp.111-122
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    • 2019
  • 많은 현대인들에게 전통예술은 상당히 오래전 사람들의 삶의 모습으로 인식되는 경우가 많다. 그러나 실제 우리의 전통예술은 짧게는 한 세대나 두 세대, 혹은 채 100년도 되지 않던 시기에 선대로부터 전승되던 예술이며 삶의 모습이다. 그러나 현대의 변화되는 사회적 가치관에 따라 전통예술은 그 고유의 기능과 의미가 변화되거나 소멸되는 경우가 많다. 4차 산업혁명의 도래는 문명적 편리함을 제공하는 반면 인문학적 생태환경은 위기에 처해 있다. 따라서 우리의 문화예술 생태기반을 살펴보는 것은 궁극적으로 미래의 풍요로운 삶을 준비하기 위해서이다. 따라서 바람직한 문화생태계를 구축하는 것은 전통예술을 올곧게 전승하는 것에서부터 시작된다. 본 연구는 농사풀이농악의 연행형태를 유지하는 갑비고차농악의 춤 특성을 살펴보았다. 두 차례에 걸친 현장연구와 영상분석연구를 통해 갑비고차농악이 마을 공동체 구성원의 연대와 협력을 강화하고, 공동체의 정체성을 공유하는 전통적인 농악의 특성을 잘 유지하고 있음을 알 수 있었다. 갑비고차농악은 순리에 입각한 역학적인 춤동작, 최소한의 동작구로 이루어진 모방적 춤동작, 반복적 춤동작, 소통적 춤동작을 통해 마을 공동체의 구성원들의 참여를 독려하고, 점층적인 추진력을 통한 구성의 변화로써 구성원 간의 신바람을 이끌어내고 있었다. 갑비고차농악은 세련되거나 정교하지는 않았지만 문명의 신속함과 편리함으로부터 느림의 미학과 여백의 미학을 생성하여 따뜻한 감성으로 공동체 구성원 간의 조화를 이끌어낼 수 있는 춤의 구조를 갖고 있었다. 이러한 춤의 구조는 경향류의 춤의 전형을 구축하는데 매우 중요한 논의가 될 것이다. 추후의 논의를 통해 전통 춤의 보편적이고 개별적인 전형을 세우는 데 학술적 노력을 계속해야 할 것이다.

초임계 이산화탄소를 이용한 미세전자기계시스템의 식각, 세정, 건조 연속 공정 (Continuous Process for the Etching, Rinsing and Drying of MEMS Using Supercritical Carbon Dioxide)

  • 민선기;한갑수;유성식
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제53권5호
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    • pp.557-564
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    • 2015
  • 기존의 초임계 이산화탄소를 이용하여 식각 및 건조하는 공정은 고압 건조기 외부에서 용매를 이용하여 웨이퍼를 식각한 후 고압 건조기로 이동시켜 초임계 이산화탄소를 이용하여 세정 및 건조 하는 2단계 공정으로 구성되어 있다. 이 공정을 이용하여 본 연구에서 실험을 수행한 결과 점착 없이 식각, 세정 및 건조가 가능함은 확인되었지만, 반복 실험 결과 재현성이 떨어지는 것을 확인하였다. 이것은 외부에서 식각한 후 건조기로 이동할 때 식각용 용매가 기화하여 구조물이 점착되는 문제가 발생하기 때문이었다. 본 연구에서는 이 문제를 개선하기 위하여 웨이퍼를 이동시키지 않고, 고압 건조기 내에서 초임계 이산화탄소를 이용하여 미세전자기계시스템 웨이퍼의 식각, 세정 및 건조공정을 연속적으로 수행하고자 하였다. 또한, 연속공정 수행 시 식각 공정에서 사용하는 이산화탄소의 상태(기체, 액체, 초임계상태)에 따른 영향을 알아보고자 하였다. 기체 이산화탄소를 이용하여 식각하는 경우(3 MPa, $25^{\circ}C$)에는 점착 없는 식각, 세정 및 건조를 할 수 있었고 반복 실험을 통하여 공정의 최적화 및 재현성을 확인하였다. 또한 기존의 2단계로 이루어진 공정에 비해 세정용 용매의 양을 절감 할 수 있었다. 액체 이산화탄소를 이용하여 식각하는 경우(3 MPa, $5^{\circ}C$) 액체 이산화탄소와 식각용 공 용매(아세톤)간의 층 분리가 일어나 완전한 식각이 이루어지지 않았다. 초임계 이산화탄소를 이용하여 식각 하는 경우(7.5 MPa, $40^{\circ}C$) 점착 없는 식각, 세정 및 건조를 할 수 있었고 기존 2단계 공정에 비해 세정용 용매의 절감 뿐 아니라 기체 이산화탄소를 이용한 연속공정에 비하여 공정시간도 단축시킬 수 있었다.

하수오니의 화학적 조성과 토양중 질소 무기화 (Chemical Compositions of Sewage Sludges and Nitrogen Mineralization in Sewage Sludge Applied Soil)

  • 박미현;이승헌;류순호;김계훈
    • 한국토양비료학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.189-196
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    • 1998
  • 전국에 산재한 56개소의 하수 종말 처리장 중 21개소에서 혐기소화-탈수 오니 케이크를 수집하여 화학적인 성분을 분석, 조사하였고, 성분 분석한 오니 중 용인 하수 종말 처리장에서 채취한 오니를 0, 12.5, 25, 50, $100Mg\;ha^{-1}$ 수준으로 처리한 토양의 질소 무기화율을 검토한 결과는 다음과 같다. 오니의 pH는 6.4~8.3의 범위였으나 82% 가 7.0 이상이었다. 유기탄소 함량은 14.0~30.1% 의 범위였다. 전질소 함량은 2.3~6.0%의 범위였고 이 중에서 암모늄태 질소가 $291{\sim}4,284mg\;kg^{-1}$ 이었고 질산태질소는 $1.4{\sim}58.8mg\;kg^{-1}$ 무기태 질소가 전질소 중 0.9~11.9%를 차지하였다. 총인은 0.9~2.9% P의 범위였으며, 편차가 0.4%로 적었다. K은 $1.0{\sim}4.9g\;kg^{-1}$, Ca은 $1.1{\sim}11.6g\;kg^{-1}$, Mg 은 $2.9{\sim}8.4g\;kg^{-1}$, Na은 $1.1{\sim}6.1g\;kg^{-1}$의 범위였다. 중금속의 총함량은 Cd $2.86{\sim}58.22mg\;kg^{-1}$, Cu $144{\sim}5,417mg\;kg^{-1}$, Cr $ND{\sim}5,784.6mg\;kg^{-1}$, Mn $358.5{\sim}5.466.9mg\;kg^{-1}$, Ni $55.6{\sim}1,315.5mg\;kg^{-1}$, Pb $ND{\sim}943.5mg\;kg^{-1}$, Zn $1,470{\sim}8.083mg\;kg^{-1}$등의 범위였다. 오니 생산 최종 공정에서 혐기 소화과정을 거친 오니를 처리한 토양 배양 실험에서 토양 내 전질소의 함량은 거의 변화가 없었다. 그러나 암모니아태 질소의 함량은 급격한 감소 경향을 나타냈고 질산태 질소의 함량은 뚜렷한 증가 경향을 보였다.

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토양검정에 의한 유기자원 시비처방이 감자의 생육 및 양분이용효율에 미치는 영향 (Influence of Fertilization Treatment using Organic Amendment based on Soil Testing on Plant Growth and Nutrient Use Efficiency in Potato)

  • 임진수;이방현;강승희;이태근
    • 한국작물학회지
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    • 제65권4호
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    • pp.436-446
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    • 2020
  • 토양검정에 의한 유기자원 시비처방 효과를 구명하기 위하여 감자를 대상으로 포장시험을 실시하였으며, 유기자원 시비량은 유기자원의 질소, 인산, 칼륨 성분함량에 무기화율을 적용하여 결정한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 질소 및 칼리의 이용효율은 화학비료와 유기자원처리의 차이가 없었으며, 인산의 이용효율은 0.1% 수준에서 유기자원구에서 높았다. 2. 감자 수확 후 토양화학성은 전기전도도, 질소 및 인산 함량이 유기자원구에서 높았다. 3. 감자 잎·줄기의 무기성분 중 질소 함량은 화학비료구에서 가장 높았고, 무처리구에서 가장 낮았다. 인산 및 칼륨 함량은 무처리구에서 가장 높았다. 인산은 화학비료구와 유기자원구의 차이가 없었고, 칼륨은 화학비료구에서 함량이 더 높았다. 4. 뿌리의 무기성분 함량도 잎·줄기에서와 같은 경향을 보였지만 건물중에 있어서는 수량이 많았던 유기자원구에서 가장 높았다. 5. 화학비료구와 유기자원구간 초장, 경수, 경경 및 엽색도는 차이가 없었지만 무처리구보다 높았다. 6. 괴경수량, 상서수량은 유기자원구에서 화학비료구보다 높은 경향이었으며 무처리구보다 높았다. 7. 지상부생체중과 T/R율은 유기자원구>화학비료구>무처리구 순이었다. 8. 초장은 경수, 경경, 괴경중, 상서중, 지상부생체중, T/R율 및 감자의 건물함량과 양(+)의 상관관계가 인정되었으며, 괴경중은 초장, 경수 및 경경과 양(+)의 상관관계가 인정되었다. 괴경중이 높을수록 상서중도 높았고, 지상부생체중이 높을수록 수량도 높은 양(+)의 상관관계가 인정되어 수량을 키우기 위해서는 지상부도 적정 이상으로 키우는 양분공급이 필요하다. 9. 이상의 결과를 볼때 본 연구에서 유기자원으로 처방한 시비방법은 화학비료대비 적정한 유기자원 처방법으로 활용가능하며, 후작물 재배에도 유리할 것으로 판단된다.

가이드 수술용 템플릿을 위한 5축 정밀가공공정의 정확성에 관한 연구 (Accuracy of 5-axis precision milling for guided surgical template)

  • 박지만;이태경;정제교;김용;박은진;한종현;곽재영;김성균;허성주
    • 대한치과보철학회지
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    • 제48권4호
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    • pp.294-300
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    • 2010
  • 연구 목적: 컴퓨터-가이드 임플란트 수술은 전통적인 방법에 비해 여러 가지 장점을 가진다. 본 연구의 목적은 가이드 수술용 템플릿 제작을 위한 좌표동기화 5축 정밀가 공공정의 정확도를 범용 CAD 소프트웨어를 통해 역설계공학의 방법으로 평가하는 것이다. 연구 재료 및 방법: 악궁 형태의 모형에 거타퍼쳐 스타핑을 매식한 10 개의 모형을 만들고 상부에 실리콘 인상재를 이용하여 인공치은을 덮어 스타핑의 위치를 보이지 않게 가렸다. 모형의 하면에 동기화를 위한 좌표동기화 형상을 만든 뒤 Cone beam CT에서 3차원 영상을 얻었다. 임플란트 계획 소프트웨어의 CT 이미지 상에서 매식된 스타핑과 동일한 방향으로 스타핑의 1/2 깊이까지 가상의 시술계획을 하고, 스타핑의 방향벡터와 저지점 (1/2지점) 데이터를 석고모형의 영상으로 좌표동기화 하였다. 이후 모형하면의 좌표동기화 형상을 이용하여 가공기기상의 좌표로 좌표변환을 통해 가공좌표동기화를 하였다. 5축 밀링머신의 좌표동기화판에 모형을 고정한 후, 동기화된 가공데이터에 의거하여 스타핑과 동일한 직경의 드릴로 계획된 벡터와 깊이로 정확히 가공 하였다. 모델에 정확히 안착되는 인상트레이를 CT 장비에 미리 고정한 상태에서, 인상트레이에 모델을 적합하여 이미지를 획득한 뒤 3차원 재구성하는 방법으로 영상을 중첩하여 비교 분석하였다. SolidWorks (Dassault Systems, Concord, USA) 범용 CAD 상에 영상을 불러들여 역설계공학의 방법으로 실린더 상부, 하부의 중점에서의 위치편차와 각도편차를 조사하였다. 통계는 SPSS (release 14.0, SPSS Inc., Chicago, USA)를 이용하여 각 편차 사이의 상관관계를 분석하였다 ($\alpha$ = 0.05). 결과: 위치 편차로 인하여 모든 드릴 보어 (bore)에서 상부 1/2에 잔존하는 거타퍼쳐의 일부를 관찰할 수 있었다. 실험 모형상에서 계획된 이미지와 드릴링 후CT에서 역설계를 거친 이미지 사이의 위치편차는 상부에서 0.31 (0.15 - 0.42) mm, 하부에서 0.36 (0.24 - 0.51) mm, 각도편차는 1.62 (0.54 - 2.27)$^{\circ}$이었다. 실린더 상부와 하부 위치 편차는 양의 상관관계를 가졌다 (Pearson Correlation Coeffocient = 0.904, P= .013). 결론: 좌표동기화 5축 정밀가공 공정은 가이드 수술용 템플릿을 제작하는 데에 적합한 정확도를 가진다.

생활 스프레이 제품의 안전성 조사: 벤젠과 톨루엔 함량을 중심으로 (Emission characteristics of volatile organic compounds released from spray products)

  • 조효재;김보원;김용현;이민희;조상희;김기현;김준영;박준호;오수민;이승환;김동연
    • 분석과학
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    • 제26권4호
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    • pp.268-275
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    • 2013
  • 최근 생활 스프레이 제품들의 사용이 증가하고 있다. 스프레이 제품은 크게 공기중으로 분사하거나 인체에 직접 분사하는 제품으로 나눌 수 있다. 스프레이 제품 내 존재하는 물질들은 분사함과 동시에 인체에 흡입 및 피부에 노출되기 때문에, 물질에 대한 안전성 평가가 필요하다. 본 연구에서는 생활환경에서 주로 사용하는 10 가지 종류의 스프레이 제품 내 발암물질로 잘 알려진 벤젠과 인체 악영향을 줄 수 있는 톨루엔의 함량을 조사하였다. 조사 결과, 10 가지 제품에서 모두 벤젠과 톨루엔을 검출하였다. 피부에 분사하는 6 종의 제품에서 벤젠은 평균$ 5.64{\pm}1.95$ ppb(w), 톨루엔은 평균 $8.52{\pm}2.89$ ppb(w) 농도수준으로 검출하였다. 공기중으로 분사하는 4종의 제품에서는 벤젠과 톨루엔이 각각 $7.30{\pm}1.31$ ppb(w), $7.19{\pm}1.78$ ppb(w) 농도로 검출하였다. 이들을 10초간 1 입방미터에 분사하여 완전 기화한다고 가정할 경우, 6 종의 제품에서 벤젠은 평균 $31.7{\pm}8.80{\mu}g/Sm^3$, 톨루엔은 평균 $50.5{\pm}17.1{\mu}g/Sm^3$ 농도수준으로 검출하였다. 공기 중으로 분사하는 4 종의 제품에서는 벤젠과 톨루엔이 각각 $24.0{\pm}4.30{\mu}g/Sm^3$, $23.6{\pm}5.83{\mu}g/Sm^3$ 농도로 검출하였다. 10 가지 스프레이제품에서 발생한 벤젠의 경우, 우리나라 대기환경 기준치인 $5{\mu}g/Sm^3$을 초과한 수치에 해당한다. 생활환경 내 스프레이제품의 사용에 주의가 요구된다.