Analytical Science and Technology (분석과학)

The Korean Society of Analytical Sciences (한국분석과학회)
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Study on the screening method for determination of heavy metals in cellular phone for the restrictions on the use of certain hazardous substances (RoHS)

유해물질 규제법(RoHS)에 따른 휴대폰 내의 중금속 함유량 측정을 위한 스크리닝법 연구

  • Kim, Y.H. (Department of Chemistry, Dankook University) ;
  • Lee, J.S. (Department of Chemistry, Dankook University) ;
  • Lim, H.B. (Department of Chemistry, Dankook University)
  • 김영혜 (단국대학교 자연과학대학 화학과) ;
  • 이재석 (단국대학교 자연과학대학 화학과) ;
  • 임흥빈 (단국대학교 자연과학대학 화학과)
  • Received : 2009.07.26
  • Accepted : 2009.12.22
  • Published : 2010.02.25
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Abstract

It is of importance that all countries in worldwide, including EU and China, have adopted the Restrictions on the use of certain Hazardous Substances (RoHS) for all electronics. IEC62321 document, which was published by the International Electronics Committee (IEC) can have conflicts with the standards in the market. On the contrary Publicly Accessible Specification (PAS) for sampling published by IEC TC111 can be adopted for complementary application. In this work, we tried to find a route to disassemble and disjoint cellular phone sample, based on PAS and compare the screening methods available in the market. For this work, the cellular phone produced in 2001, before the regulation was born, was chosen for better detection. Although X-ray Fluorescence (XRF) showed excellent performance for screening, fast and easy handling, it can give information on the surface, not the bulk, and have some limitations due to significant matrix interference and lack of variety of standards for quantification. It means that screening with XRF sometimes requires supplementary tool. There are several techniques available in the market of analytical instruments. Laser ablation (LA) ICP-MS, energy dispersive (ED) XRF and scanning electron microscope (SEM)-energy dispersive X-ray (EDX) were demonstrated for screening a cellular phone. For quantitative determination, graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF-AAS) was employed. Experimental results for Pb in a battery showed large difference in analytical results in between XRF and GF-AAS, i.e., 0.92% and 5.67%, respectively. In addition, the standard deviation of XRF was extremely large in the range of 23-168%, compared with that in the range of 1.9-92.3% for LA-ICP-MS. In conclusion, GF-AAS was required for quantitative analysis although EDX was used for screening. In this work, it was proved that LA-ICP-MS can be used as a screening method for fast analysis to determine hazardous elements in electrical products.

모든 전기전자제품에 대한 유해 중금속 규제법(RoHS)이 유럽과 중국 등 세계 각 나라에서 시작 되면서 이에 대한 중요성이 대두되고 있다. 이와 관련하여, 현재 세계 전기전자 협회(IEC)에서 발표된 IEC 62321 문건은 기존의 표준 분석 규격들과 마찰이 있을 수 있다. 반면에, IEC기술위원회(TC 111) 에서 발표된 시료 채취 및 처리 방법(sampling)에 관한 일반공개규격(Publicly Accessible Specification: PAS)은 기존 규격들과 상호보완적으로 응용될 수 있다. 이 실험에서는 PAS에 준하여 휴대폰시료를 분리 및 분해하는 방법을 찾고, 기존의 분석장치를 이용한 스크리닝방법과 비교하고자 하였다. X선 형광분석법(XRF)은 시료의 전 처리가 필요 없어서, 신속한 분석이 가능하므로 스크리닝에 탁월한 기능을 보여준다. 하지만 이 방법은 표면의 유해물질 정보만 알 수 있으며, 심각한 매트릭스 간섭과 정량을 위한 다양한 표준물질이 없다는 제약이 따르기 때문에, 이를 보완할 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 레이저 박리 유도결합플라스마 질량분석장치(LA-ICP-MS), 에너지 분산형 XRF (ED-XRF) 와 전자주사현미경 에너지분산 X선분광기(SEM-EDX)를 휴대폰 스크리닝에 적용하여 보았으며, 유해중금속이 검출된 일부 부품의 경우에는 흑연로 원자흡수분광분석법(GF-AAS)을 수행하여 농도를 측정하였다. 이 실험결과, 배터리 일부 부품의 경우, GF-AAS와 XRF의 Pb 측정결과는 각각 0.92%와 5.67%로서 차이가 많이 나는 것을 알 수 있었다. 또한, XRF의 상대편차 범위 23-168%는 LA-ICP-MS의 편차 범위인 1.9-92.3% 보다 월등히 큰 것으로 나타났다. 결론적으로, 스크리닝 목적으로 XRF 분석방법을 이용하였다 할지라도, 정확한 함량을 얻기 위하여 GF-AAS의 분석을 수행해야 할 것으로 판단된다. 그리고, 기존 IEC 문건의 스크리닝 방법에는 언급되어 있지 않으나, 본 연구에서는 LA-ICP-MS가 전기전자제품 내에 있는 유해물질들에 대한 정보를 신속하게 얻을 수 있는 스크리닝 방법으로 활용될 수 있음을 확인하였다.

Keywords

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