스트론튬-90 신속분석을 위한 스크리닝 방법 개발

Abstract

2011년도 후쿠시마 원자력발전소 사고이후, 방사능에 대한 국민의 관심이 증가 하고 있는 추세이다. 이에 따라 우리나라도 일본에서 수입하는 전량의 원재료 및 식품에 대한 방사능분석을 실시하고 있다. 국내 식품안전을 담당하고 있는 식품의약품안전처는 세슘 및 요오드(134Cs, 137Cs, 131I)에 대한 표준화된 방사능분석법을 적용하여, 일본 수입식품은 매주, 기타 국가의 식품은 검출 시, 국내유통 중인 식품은 2주 간격으로 정보를 공개하고 있다. 반면에 긴 반감기로 섭취 시 사람에게 큰 영향을 주는 방사성스트론튬(90Sr)은 세슘 및 요오드(134Cs, 137Cs, 131I)가 검출될 경우 선택하여 실시하고 있다. 국내 유통식품은 2018년 기준 14,103건의 농·수·축·가공식품에 대하여 방사능분석을 수행하였다. 식품은 환경시료와 달리 분석해야할 수가 많으며, 유통기간이 짧기 때문에 분석의 신속성이 요구된다. 현재 방사성스트론튬(90Sr) 분석방법은 발연질산법과 레진법을 사용하고 있다. 발연질산법과 레진법은 원자력발전소에 대한 환경감시를 위하여 사용한다. 환경에 방사성스트론튬은 매우 낮은 준위로 있기 때문에, 이러한 분석법은 방해원소제거 과정과 농축 과정이 포함되어 있다. [표 1.1]에서 발연질산법 소요시간은 21일 15시간으로 분석에 상당한 시간이 필요하다. 발연질산법은 농축 및 방해원소제거 과정이 많기 때문에 많은 시간과 경비가 소모된다. 아울러 공정에서 분석자의 높은 숙련도가 요구된다. 또한 실험자는 농축 및 방해핵종제거 과정에서 유독한 화학약품을 사용하기 때문에 안전성에도 문제가 있다. 레진법은 1g당 10만원 이상의 고가의 물질을 사용하는 분석방법으로, 많은 식품을 분석하는데 비용이 많이 드는 단점이 있다. 레진은 스트론튬처럼 거동하는 원소인 칼슘(Ca)과 칼륨(K)의 농도에 영향을 크게 받는 특성을 가지고 있다. 칼슘(Ca)와 칼륨(K)이 많이 포함하는 시료분석에 Sr레진은 단독으로 사용되지 않으며 Sr레진의 사용량을 줄이는 보조레진과 같이 사용한다. 이처럼 발연질산법과 레진법은 많은 양의 식품분석에 사용하는 것은 어려운 실정이다. 식품은 종류가 다양하며 비교적 유통기간이 짧기 때문에, 저비용 신속분석을 위한 Screening방법이 필요하다. Screening 분석법은 화학처리 절차를 간소화하여 분석식품의 방사능 준위가 기준치 이하인지 여부를 신속하게 판단하는 기법이다. Screening 방법을 통해서, 허용기준치보다 매우 낮은 시료를 신속하게 가려내고, 허용기준치를 초과할 우려가 있는 소수의 시료에 대해서만 정밀분석을 수행하도록 하는 것이다. Screening 분석법은 화학적 처리단계를 최소화 하여 경비와 분석소요시간을 낮추고 유해화학약품 공정을 제거하여 실험자의 안전성을 높이면서 빠르게 방사능을 분석하는 방법이다. 현재 국내에서 사용하고 있는 표준화된 식품분석 방법에 Screening 분석법을 포함하여 세슘 및 요오드(134Cs, 137Cs, 131I)와 함께 방사성스트론튬(90Sr)을 감시해야 할 필요가있다. 본 논문에서는 Screening 방법으로 회화법, 수산화염법, 탄산염법을 선택하여, 식품분석방법 및 절차를 제시 하고자 하였다.| Since the 2011 Fukushima nuclear accident, public interest in radiation has been increasing. Accordingly, Korea is also conducting a radioactive analysis of all raw materials and food imports from Japan. The Ministry of Food and Drug Safety, which is in charge of food safety in Korea, has applied a standardized radiation analysis method for cesium and iodine(134Cs, 137Cs, 131I) to disclose information every week for imported Japanese food products, other food products in other countries, and every two weeks for food products in Korea. On the other hand, radioactive strontium (90Sr) that has a significant effect on humans when ingested with a long half-life is examined if cesium and iodine(134Cs, 137Cs, 131I) are detected. As of 2018, the country's distribution food carried out a radioactive analysis on 14,103 agricultural, water, livestock and processed foods. Unlike environmental samples, food needs to be analyzed more often, and the distribution period is short, so quickness of analysis is required. Currently, the method of radioactive strontium(90Sr) analysis uses the nitric acid method and resin method. The act of nitric acid method and resin method are used for environmental monitoring of nuclear power plants. Since radioactive strontium is at a very low level in the environment, this analysis involves the process of de-interference and enrichment. the time required for the environment analysis method is 15 hours 21 days, which requires significant time for the analysis. The act of nitric acid method takes a lot of time and expense because there are a lot of enrichment and decontamination processes. In addition, high proficiency of the analyst is required in the process. The experimenter also has safety concerns because of the use of toxic chemicals in the enrichment and decontamination processes. The resin method is an analysis method that uses more than 100,000 won per gram of high-priced material, and has costly disadvantages in analyzing many foods. Sr-resin has properties that are greatly affected by the concentration of calcium (Ca) and potassium (K), elements that behave like strontium. Sr-resin is not used alone in the analysis of specimens that contain a lot of calcium (Ca) and potassium (K) and is used in conjunction with secondary resins that reduce the usage of sr-resin. As such, it is difficult to use the method of nitric acid and resin in the analysis of large amounts of food. Since food products are of various kinds and have relatively short shelf life, a screening method is needed for low-cost rapid analysis. The Screenings analysis method is a method to quickly determine whether the radioactive level of the analyzed food is below the standard level by simplifying the chemical processing procedure. Through the screening method, the samples that are very low are quickly identified and only a small number of samples that are feared to exceed the allowable criteria are performed. The Screenings analysis method is a method that minimizes the chemical processing stage, reduces the time required for expenses and analysis, and removes the hazardous chemicals process, thereby improving the safety of the experimenter and analyzing the radioactivity quickly. It is necessary to monitor radioactive strontium (90Sr) with cesium and iodine (134Cs, 137Cs, 131I) including the Screening method in the standardized food analysis currently used in the country. In this paper, the method of food analysis and procedure were presented by selecting the using furnace method, hydrochloride method and carbonate method as the scanning method.