총유기탄소 (TOC : Total Organic Carbon)

1.0 개요

1.1 목적

이 시험방법은 물 시료 적당량을 고온의 산화성촉매에 넣거나 또는 물 시료에 과황산염을 넣어 자외선(UV : Ultraviolet)으로 산화시켜 유기탄소를 

이산화탄소로 전환하여 정량하는 방법이다. 산출방법은 무기탄소를 사전에 제거하여 측정하거나, 무기탄소를 측정한 후 총탄소에서 감하여 총유기탄소의 양을 구한다. 이 방법에 따라 시험할 경우 유효측정농도는 0.5 mg/L 이상으로 한다.

1.2 적용범위

1.2.1 이 방법은 호소 및 하천 중에 총유기탄소 검사에 적용한다.

1.2.2 이 방법에 의한 수중의 총유기탄소 검출 한계는 0.5 mg/L로 이다.

​

2.0 용어정의

2.1 총유기탄소(TOC: Total Organic Carbon)

수중에 유기적으로 결합한 탄소의 합을 말한다.

2.2 총탄소(TC: Total Carbon)

수중에 존재하는 유기적 또는 무기적으로 결합된 탄소의 합을 말한다.

2.3 무기탄소(IC: Inorganic Carbon)

수중에 탄산염, 중탄산염, 용존 이산화탄소 등 무기적 결합탄소를 말한다.

​

2.4 용존유기탄소(DOC: Dissolved Organic Carbon)

총유기탄소중 공극 0.45 μm의 막여지를 통과하는 유기탄소

2.5 부유성유기탄소(SOC: Suspendedl Organic Carbon)

총유기탄소중　0.45 μm의 막여지를 통과하지 못한 유기탄소로서, 기존에는 입자성유기탄소(POC : Particulate Organic Carbon)로 구분하기도 하였다.

2.6 비정화성유기탄소(NPOC: Nonpurgeable Organic Carbon)

총탄소 중에 pH 2 이하에서 포기(Purging)에 의해 정화되지 않는 탄소, 기존에는 비휘발성유기탄소라고 구분하기도 하였다.

​

3.0 분석기기 및 기구

3.1 총유기탄소 측정기기

3.1.1 산화부

유기탄소를 이산화탄소로 산화하는 방법으로는 고온연소산화방법과 자외선-과황산 산화방법의 두 가지 방법이 있다. 

3.1.1.1 고온연소산화방법

시료를 산화코발트, 백금, 크롬산바륨과 같은 산화성 촉매로 충전된 고온반응기에서 연소시켜 시료중의 탄소를 이산화탄소로 전환하여 검출부로 

운반한다. 

3.1.1.2 자외선-과황산 산화방법

시료를 자외선 존재 하에서 과황산염에 의해 시료중의 탄소를 이산화탄소로 산화시켜 검출부로 운반한다. 

3.1.2 검출부

검출부는 비분산적외선분광분석법(NDIR : Non-Dispersive Infrared), 전기량적정법(Coulometric titration Method) 및 전도도법(Conductometry) 또는 이와 동등한 검출 방법으로 측정한다.

4.0 시약 및 표준용액

4.1 프탈산수소칼륨 표준원액(1.0 mg C/mL)

미리 프탈산수소칼륨을 105～120 ℃에서 약 1시간 건조한 후 데시케이터에서 방냉한 다음 2.125 g을 정확하게 달아 물에 녹여 정확히 1,000 mL로 한다.

4.2 프탈산수소칼륨 표준액(0.1 mg C/mL)

프탈산수소칼륨 표준원액 10 mL를 정확히 취하여 물을 넣어 100 mL로 한다.

4.3 무기탄소 표준원액(1.0 mg C/mL)

미리 탄산나트륨과 탄산수소나트륨을 285±5 ℃에서 1시간 건조한 후 건조 용기에서 방냉한 다음 탄산나트륨 4.415 g을 정확하게 달아 물에 녹인 후 탄산수소나트륨 3.500 g을 정확히 취하여 1,000 mL로 한다. 사용시 조제한다.

4.4 무기탄소 표준액(0.1 mg C/mL)

무기탄소 표준원액을 10 mL를 정확히 취하여 물을 넣어 100 mL로 한다. 사용시 조제한다.

5.0 시료채취 및 관리

5.1 시료 채취는 유리병일 경우 산세척 후 400 ℃에서 1시간 정도 건조시킨 후 테플론으로 코팅된 고무마개로 봉한 것을 사용하고, 폴리에틸렌병

일 경우 산세척 후 초순수로 행군 후 건조한 다음에 폴리에틸렌 마개로 봉한 것을 사용한다. 

만약, 시료 농도가 1 mg/L 이상일 경우 일반 세척한 채수병도 사용가능하나 바탕 시료를 시험해야 한다. 

시료 채수는 교반 되지 않고 거대 부유물이 포함되지 않게 안정한 상태에서 조심하여 채수한다.

5.2 시료는 채수 즉시 4 ℃ 이하 냉암소에서 보존․운반하고 최대한 빠른 시간 내(6시간)에 시험한다. 

즉시 실험이 불가능할 경우 인산이나 황산으로 pH 2 이하로 고정하여 4 ℃이하 냉암소에서 보존하고 48시간 이내에 시험한다. 

단, 무기탄소 측정을 목적으로 한 시료의 경우 산 고정을 하지 않는다

​

6.0 품질보증 및 품질관리(QA/QC)

6.1 무기탄소가 총탄소의 50 %를 초과하는 경우 사전에 무기탄소를 제거한 다음 총유기탄소를 측정하며(비정화성유기탄소 방법), 무기탄소가 50 % 이하일 경우는 어느 정량방법을 사용해도 무방하다.

6.2 최초 정량방법 선택시 다음과 같은 평가 시험을 통해 총유기탄소 측정 편차값이 ±10 %를 넘지 않아야 한다.

6.2.1 비정화성유기탄소 정량방법 : 100 mL 부피 플라스크에 물을 약 30 mL 넣고 프탈산수소칼륨 표준액(0.1 mg C/mL) 5 mL와 무기탄소 표준액(0.1 mg C/mL) 50 mL를 취해 넣고 물을 넣어 표선까지 채운 후 측정한다.

6.2.2 가감 정량방법: 100 mL 부피 플라스크에 물을 약 30 mL 넣고 프탈산수소칼륨 표준액(0.1 mg C/mL) 5 mL를 취해 넣고, 무기탄소 표준액(0.1 mg C/mL) 10 mL를 취한 후 물을 넣어 표선까지 채운 후 측정한다.

6.3 검출한계는 같은 농도 표준용액 7개를 분석하여 농도의 표준편차를 구한 후 3.143을 곱한 값(99% 신뢰구간)에 바탕용액 농도의 평균값을 

더하여 유효숫자 첫 자리로 표현한다(매년 1회, 산화성 충전재 또는 관로 교체 후 1회). 

6.4 정밀도는 정량범위의 중간표준용액을 7개 이상 복수 분석하여 농도의 표준편차를 구한 후 3.707을 곱하여 (99 % 신뢰구간) ±유효숫자 첫 

자리로 표현한다(매년 1회, 산화성 충전재 또는 관로 교체 후 1회). 

6.5 결과 보고 시에는 분석기기의 검정 곡선식, 상관계수(r2), 정밀도, 검출한계를 기재하도록 한다.

​

7.0 분석절차

7.1 시료를 원시료 또는 희석하여 작성된 검정 곡선 범위 내에 들도록 조정한 다음 각 분석기기의 제조사에서 제시한 작동방법에 따라 총유기탄소 농도를 측정한다.

​

7.1.1 비정화성유기탄소(NPOC) 검출방법주1) : 시료 중 일부를 분취 후 인산을 적당량 주입하여 pH 2이하로 한 후 일정시간 정화(Purge)하여 무기탄소를 제거한 다음 미리 작성한 검정 곡선을 이용하여 총유기탄소의 양을 구한다.

주1) 총탄소중 무기탄소 비율이 50 %를 초과하는 시료는 비정화성유기탄소 정량방법으로 정량한다.

7.1.2 가감(TC-IC) 검출방법 : 시료 중 일부를 분취 후 총탄소(TC)를 미리 작성한 검정 곡선을 이용하여 구하고, 따로 분취 후 인산을 적당량 주입하여 pH 2 이하로 한 후 정화과정에서 발생한 무기탄소를 미리 작성한 검정 곡선을 이용하여 구하고, 이를 총탄소에서 감하므로 총유기탄소를 구한다. 경우에 따라서 총탄소와 무기탄소를 동시에 분석할 수 있다. 

비고1) 다만, 시료에 불용성물질이 있을 경우 교반 또는 초음파 장치 등, 기타 균질화 장치를 이용하여 균질화 시킨 후 분석하며, 시료의 측정값의 재현성이 10% 이내로 달성될 때까지 수회 반복시험을 한다.

7.2 검정곡선의 작성

7.2.1 비정화성유기탄소(NPOC) 검정 곡선 : 프탈산수소칼륨 표준액(0.1 mg C/mL) 0~20 mL를 단계적으로 각각 취하여 100 mL 부피 플라스크에 넣고 물을 넣어 표선을 채운다. 기기 분석법에 따라 검정 곡선을 작성한다. 

7.2.2 가감(TC-IC) 검정 곡선 : 프탈산수소칼륨(유기탄소) 표준액(0.1 mg C/mL) 0~10 mL, 무기탄소 표준액 0~10 mL를 단계적으로 각각 취하여 100 mL 부피 플라스크에 넣고 물을 넣어 표선을 채운다. 기기분석법에 따라 총탄소와 무기탄소를 측정하여 각각의 검정 곡선을 작성한다. 

​

8.0 결과보고

8.1 다음식을 이용하여 시료 중의 총유기탄소(TOC) 농도(mg/L)를 구한다.

8.1.1 무기탄소를 제거하지 않은 경우

총유기탄소(TOC) = 총탄소(TC) - 무기탄소(IC)

8.1.2 무기탄소를 제거한 경우

총유기탄소(TOC) = 비정화성유기탄소(NPOC)

​

9.0 참고자료

9.1 Standard Method. 5310 A, 1998, Total Organic Carbon(TOC)

9.2 ISO-CEN EN 1484(DIN Method), 1997, Water Analysis Guidelines for the Determination of Total Organic Carbon(TOC) and Dissolved Organic Carbon(DOC) 

9.3 US EPA Method 415.3, 2003, Determination of Total Organic Carbon and Specific Absorbance AT 254nm in Source Water and Drinking Water.

9.4 KSM 9238, 2001, 수질-용존유기탄소(DOC) 및 총유기탄소(TOC) 측정 지침

​

​

===> 출처 : 수질오염공정시험법