GC-MS/MS를 이용한 다소비 농산물 중 다성분 농약 분석을 위한 매질효과 평가

함헌주 ( Hun-ju Ham ),최정윤 ( Jeong-yoon Choi ),조영주 ( Yeong-ju Jo ),( Abd Elaziz Sulieman Ahmed Ishag ),허장현 ( Jang-hyun Hur ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

현재 식품의약품안전처는 QuEChERS와 질량분석기를 활용하여 다성분 시험법 제2법(510종)과 농산물 등의 유해물질 분석법(463종)으로 고시하였으며, 이를 통해 국내 농식품 중 잔류농약의 안전성을 확보하기 위해 꾸준히 노력하고 있다. QuEChERS 전처리방법은 추출 및 정제과정을 포함하는데, 이 중 정제과정에서 사용되는 PSA (primary secondary amine) 흡착제는 시료 중 유기지방산, 당류 및 안토시아닌 색소 등의 제거 효과가 보고되어 있다. 하지만 이 과정에서 충분히 정제되지 않은 다양한 간섭성분으로 인해 기기분석과정에서 매질효과(matrix effect)가 발생하며, 이는 특히 질량분석기 활용한 에서 정성 및 정량을 방해하는 요인으로 작용한다. 현재 이러한 매질효과를 보정하기 위하여 무처리 시료를 활용하는 바탕매질보정법(matrix-matched calibration)으로 정량결과의 신뢰성을 확보하는 방법이 일반적이다. 그러나 무처리 시료가 확보가 어려운 농산물의 경우 바탕매질보정법 대신 표준물첨가법(standard addition calibration), 동위원소 첨가법 등의 방법이 제시되지만 현실적으로 다성분 분석에서는 활용하기 어려움이 있다. 본 연구는 식약처 다성분 시험법 제2법의 GC-MS/MS 분석 시 나타나는 농산물별(32 종), 잔류농약성분별(250 종, 272 성분) 매질효과를 탐색하고자 수행되었다. 농산물 별, 농약성분 별 매질효과는 soft range (< ± 20% ME), medium range (± 20%∼± 50% ME), strong range ( > ± 50% ME)로 구분하여 체계화하였다. 농산물별 매질효과에서 상위 10%의 soft range를 만족하는 농산물은 보리(94.5%), 표고버섯(93.8%), 마(93.0%) 순이며, 곡류, 버섯류 및 서류 등에서 상대적으로 낮은 매질효과를 나타내었다. 농약성분 별 매질효과 범위는 soft range (73.2∼94.5%), medium range (5.1∼20.2%), strong range (0.0∼9.2%)로 확인되었으며, ametryn 등 199성분은 농산물의 매질과 관계없이 공통적으로 soft range의 매질효과를 나타내었다. 또한 농산물 별, 성분 별 매질효과를 식품군 분류 별로 무처리 농산물(matched matrix)을 대체하기 위한 대체바탕매질(substituted matched matrix)로의 활용 가능성을 상호 비교하였으며, 이를 통하여 분석 현장에서 지속적으로 요구하는 대표매질(representative matrix) 탐색 및 활용 가능성을 살펴보고자 하였다. 본 연구 결과를 통하여 농산물 별 다성분 시험법 제2법 적용 시 GC-MS/MS 분석에서 발생하는 250종 잔류농약 성분의 매질효과 경향에 대한 이해와 향후 농산물 시료 대표매질(representive matrix) 선정을 위한 후속 연구에 일조할 수 있기를 기대한다.

두류 및 견과종실류 중 액체크로마토그래프-질량분석기를 이용한 다종농약동시분석 성분의 매질효과 특성

조영주 ( Yeong-ju Jo ),최정윤 ( Jeong-yoon Choi ),함헌주 ( Hun-ju Ham ),아브드엘라즈이자크 ( Abd Elaziz Ishag ),허장현 ( Jang-hyun Hur ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

최근에는 분석기기의 발전에 따라 농산물 시료 중 잔류농약 분석을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 질량분석법이 보편화되고 있다. 하지만 질량분석기를 기반으로 한 분석법은 추출물 내 간섭물질의 영향으로 분석 성분의 시그널 증가(enhancement) 및 감소(suppression) 현상이 일어나는 매질효과(matrix effect)가 발생하여 정확한 정량에 어려움이 있다. 액체크로마토그래프-질량분석기(LC-MS/MS)에서의 매질효과 발생 원인은 질량검출기(mass spectrometer) 내의 이온화 과정에서 발생 되는 것으로 알려져 있다. 특히 Electrospray ionization (ESI) mode에서 추출물 내 간섭물질과 분석 성분 사이에 이온 경쟁으로 매질효과가 발생하게 되며 주로 시그널 감소(suppression) 현상이 일어난다. 본 연구는 두류 4품목 및 견과종실류 5품목 중 LC-MS/MS에서의 다성분 잔류농약 분석에 대한 농산물별 매질효과 현상을 확인하기 위해 우선 수행되었다. 식이섭취량을 고려하여 다소비 두류 4품목(대두, 강낭콩, 팥, 완두)과 견과종실류 5품목(밤, 땅콩, 참깨, 아몬드, 커피원두) 선정하였으며, 시중에서 무농약 농산물을 구매하여 시료로 사용하였다. 대상 시료에 대한 전처리와 기기분석은 식품의 약품안전처 고시 ‘다성분 시험법-제2법’에 따라 수행하였다. Matrix effect(%)는 LC-MS/MS 분석대상 238종(265성분) 중 중 정량 가능한 222종(245성분)의 용매표준용액의 검량선과 매질표준용액의 검량선을 비교하여 산출하였다. 산출된 matrix effect 범위는 soft (≤±20%), medium (±20%< ME≤±50%), strong ( >±50%) range로 구분하였다. Matrix effect(%)가 20% 이내인 soft range 매질효과의 성분 수는 두류 중 대두 243 (98.4%), 강낭콩 242 (98.8%), 팥 239 (97.6%), 완두 235 (95.9%)이었으며, 견과종실류는 밤 230 (93.9%), 땅콩 244 (99.6%), 참깨 204 (83.3%), 아몬드 245(100%), 커피원두 206 (84.1%) 성분이었다. 두류는 4품목 모두 전 성분 중 95% 이상이 soft range 에 포함되었다. 견과종실류는 밤, 땅콩, 아몬드에서 전 성분 중 90% 이상의 성분이 soft range에 포함되었으나 참깨와 커피원두는 85% 미만으로 매질효과의 영향을 크게 받은 것으로 판단하였다.

실내용 전동휠체어 구동 시나리오에 따른 배터리 성능 비교 분석

김영필(Young-Pil Kim),함헌주(Hun-Ju Ham),홍성희(Sung-Hee Hong),고석철(Seok-Cheol Ko) 한국조명·전기설비학회 2020 조명·전기설비학회논문지 Vol.34 No.2

Electric wheelchairs are known as devices for outdoor use as mobility aids that are used when people cannot walk or cannot use their own manual wheelchairs. However, in recent years, as the desire for improving the quality of life of the disabled and elderly people with poor mobility has been increasing, the development of indoor electric wheelchairs is required. In the case of the indoor electric wheelchair, the short-time driving is repeatedly performed, so it is necessary to analyze the performance change of the electric wheelchair battery. In this study, we confirmed the battery performance according to the motor driving for a long time and compared and analyzed the battery performance according to the short time driving repetition of the electric wheelchair. As a result, it was confirmed that the use time is shortened by 18.7% compared to continuous driving when the short-term driving repetition is performed.

리튬이온 배터리를 적용한 실내용 전동휠체어 주행특성 분석

김영필(Young-Pil Kim),함헌주(Hun-Ju Ham),홍성희(Sung-Hee Hong),고석철(Seok-Cheol Ko) 한국산학기술학회 2020 한국산학기술학회논문지 Vol.21 No.12

‘이동’이란 사람들이 매 순간 행동하고, 타인과 교류하며 특정 목적을 달성하는 ‘장소’의 확장 개념으로 이동에 불편함을 느끼는 사회적 교통약자에게 있어 이동보조수단인 휠체어는 신체적 · 정신적 삶의 질을 향상하는데 아주 큰 영향을 발휘한다. 이러한 휠체어는 수동식 휠체어와 전동식 휠체어로 구분되는데, 수동식 휠체어는 이용자의 팔과 손의 힘으로 앞으로 추진하게 된다. 하지만 전동식 휠체어는 배터리를 통해 모터에 전기에너지를 공급 해 주고, 모터의 회전에 의해 앞으로 추진하게 된다. 전동휠체어는 주로 실외활동을 중점으로 개발되고 있으나 최근에는 일상생활의 주 공간인 실내용 이동보조수단에 대한 개발 요구가 증가하게됨에 따라 실내용 전동휠체어 개발 또한 활발하게 이루어지고 있다. 실내용 이동보조수단의 경우 공간의 특성상 단거리를 반복 주행하므로 본 연구에서는 전동휠체어의 단거리 주행에 따른 리튬이온배터리의 주행특성을 확인하고, 연속주행의 리튬이온배터리 주행특성을 비교분석하였다. 단거리 주행의 경우 리튬이온배터리의 방전종지전압 도달 시 까지 5초 주행 1초 정지를 반복수행하였다. 리튬이온 배터리를 적용한 실내용 전동휠체어의 주행특성을 분석한 결과 실내 이동을 고려한 단거리 주행시험의 경우 연속주행보다 주행시간이 2.8% 짧아진 것을 확인하였다. 실내용 전동휠체어의 회전모터에 인가 된 전류의 경우 실내 이동을 고려한 단거리 주행이 연속주행보다 15.4% 높게 나타난 것을 확인하였다. "Movement" is an expanded concept of "place" where people act, interact with one another and achieve a specific purpose at every moment. Wheelchairs, as a mobility aid, have a profound impact on improving the quality of physical and psychological well-being for the mobility disadvantaged groups who have mobility difficulties. Such mobility aids were developed mainly for outdoor activities, but in recent years, mobility aids for indoor spaces, the main living environment, are also being developed. Because indoor mobility aids generally move short distances repeatedly, this study examined the characteristics of lithium-ion batteries in short-distance driving of battery-powered wheelchairs and compared them with the characteristics of lithium-ion batteries in continuous driving. The result showed that the driving time for short-distance driving was 2.8% shorter than that of continuous driving. The current supplied to the motor was 15.4% higher for short-distance driving than that of continuous driving.

최소 회전반경 및 장애물 극복형 실내 전동 이 · 승강 휠체어의 설계

김영필(Young-Pil Kim),함헌주(Hun-Ju Ham),홍성희(Sung-Hee Hong),고석철(Seok-Cheol Ko) 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.10

최근 고령인구의 증가로 인해 실내 · 외에서 고령자들이 편리하게 생활할 수 있는 다양한 재활복지기기에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는 거동이 불편한 노인 또는 장애인들 스스로가 좁은 실내에서 안전하고 편리하게 이동과 이승이 가능하도록 최소 회전반경과 문턱 극복을 포함하여 설계 · 제작하였다. 좌식문화가 발전한 실내 환경에서 골절질환, 노인질환 및 기타 무릎, 허리질환을 가진 사용자의 이승 편의성을 제공하고자 하였다. 먼저 실내에서 이 · 승강이 가능하도록 프레임에 기본적으로 링크, 시트, 암레스트, 커버, 모터, 감속기, 배터리, 충전기, 센서, 컨트롤러 기구물등을 부착하였다. 사용자의 환경과 신체적 특징을 고려하여 제품 디자인과 구조물을 설계하였으며, 고령자 또는 장애인이 실내에서 일상생활을 지원할 수 있도록 IoT 기능을 추가하였다. 제작된 실내 이 · 승강 휠체어의 동작성능을 확인하기 위해 구동실험을 수행하였다. 연속 주행시간, 회전반경, 액추에이터 최대부하, 최대 승강 높이, 음압레벨, 운행 보조센서 센싱 최소거리, 서버 및 앱 프로그램 상호 연동과 기기호환성, 듀티 사이클 오차율 시험성능 테스트를 수행하였다. 시험결과, 제작된 휠체어는 각 항목의 성능시험 목표 값을 달성하였으며, 성공적으로 작동하는 것으로 나타났다. In this paper, a minimum rotation radius was designed and fabricated to overcome the threshold so that elderly or disabled people who have difficulty moving can move and transfer safely and conveniently in a narrow room. In the indoor environment, where the sedentary culture develops, this study aimed to provide convenience for passengers with fracture diseases, geriatric diseases, and other knee and waist diseases. First, links, seats, armrests, covers, motors, batteries, chargers, controllers, etc. were attached to the frame so that they could be moved and lifted indoors. The product design and structure were designed considering the user"s environment and physical characteristics, and IoT functions were added. A driving experiment was performed to confirm the operating performance of the manufactured indoor moving and lifting wheelchair. The performance tests, such as continuous running time, turning radius, maximum actuator load, maximum lift height, sound pressure level, minimum sensing distance of the driving aid sensor, interworking of server and app programs, device compatibility, and duty cycle error rate, were performed. As a result of the test, the built-in wheelchair could achieve the performance test target of each item and operate successfully.

농산물 중 잔류농약 시험법의 매질보정 검량법의 대표시료 탐색 연구

허장현 ( Jang-hyun Hur ),조영주 ( Yeong-ju Jo ),최정윤 ( Jeong-yoon Choi ),함헌주 ( Hun-ju Ham ),최재웅 ( Jae-woong Choi ),허경진 ( Kyung-jin Hur ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

최근 간편하고 신속한 QuEChERS 추출법과 질량분석기를 이용하는 분석법이 보편화됨에 따라 잔류농약 분석 시 비의도적 간섭물질로 인해 유발되는 농산물의 매질효과(matrix effect)에 관한 관심이 증가하고 있다. 매질효과(matrix effect)는 주로 질량분석기로 분석하는 과정에서 시그널 억제(suppression) 또는 시그널 증가(enhancement)와 같은 현상으로 나타난다. 이러한 현상은 매질별로 상이하게 나타나고 분석성분의 감도 변화에도 큰 영향을 미쳐 정량분석 업무에 어려움을 준다. 일선 분석 현장에서는 시료별 매질효과(matrix effect)를 최소화하고자 동일한 시료를 활용하는 매질보정(matrix matched) 방법을 활용하고 있으나 모든 농산물 시료마다 모든 바탕시료(matched matrix)를 준비하기에는 한계가 있다. 본 연구는 다소비 농산물을 선정하여 식약처 ‘다성분 시험법-제2법’ 분석 시 매질효과 특성을 살펴보고 이를 바탕으로 대표매질 선정을 위한 탐색 가능성을 모색하기 위하여 도출되었다. 우선 식물성 원료 7종 중 곡류(6품목), 서류(3품목), 두류(4품목), 견과 종실류(5품목), 과일류(11품목), 채소류(17품목), 버섯류(4품목)의 다소비 식품 50품목을 선정하여 현행 분석법으로 정량 가능한 460여 종 다성분 잔류농약에 대한 농산물별 매질효과를 산출하였다. 분석대상 농산물은 시중에서 구매한 후 사전 실험을 통해 식약처 ‘다성분 시험법-제2법’ 분석에서 잔류농약이 검출되지 않는 농산물을 사용하였다. 매질효과 평가를 위한 실험은 잔류농약 510종 중 정량 가능한 460여 종을 LC와 GC-MS/MS를 사용하여 정량하여 용매표준용액의 검량선과 매질표준 용액의 검량선을 비교하여 매질효과(%)를 산출하였다. 산출된 matrix effect 범위는 soft (≤±20%), medium (±20%< ME≤±50%), strong ( >±50%) range로 구분하였으며, soft range는 정량성을 확보할 수 있는 국제적 기준으로 판단하였다. 현재까지 결과는 LC-MS/MS 분석은 45품목, GC-MS/MS 분석은 32품목이 완료되어 일부 시료에 대한 매질효과를 평가하였다. 평가 결과 매질효과(%)는 ±20% 이내 soft range 매질효과를 보이는 성분 수가 LC-MS/MS는 245성분 중 곡류, 서류, 두류, 견과종실류, 버섯류에서 204∼245성분(83.3∼100.0%), 과일류와 채소류는 115∼241성분(46.9∼98.4%)이었다. GC-MS/MS는 261성분 중 곡류, 서류, 두류, 견과종실류, 버섯류에서 211∼247성분(80.8∼94.6%), 과일류와 채소류는 192∼238성분(73.6∼91.2%)이었다. 특히 과일류와 채소류 농산물 중 LC-MS/MS 분석에서 딸기, 마늘, 양파, GC-MS/MS 분석에서 커피원두, 수박, 배추, 시금치, 마늘에서 상대적으로 높은 수준의 매질효과가 관찰되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 그룹별, 성분별 매질효과를 상호 비교하여, 향후 대체 또는 대표매질 선정 가능성을 평가하고자 한다.

채소류에 대한 HPLC-MS/MS를 이용한 다종농약동시분석법의 매질효과 특성

최정윤 ( Jeong-yoon Choi ),조영주 ( Yeong-ju Jo ),함헌주 ( Hun-ju Ham ),사르다르시드와심 ( Syed Wasim Sardar ),허장현 ( Jang-hyun Hur ) 한국환경농학회 2022 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2022 No.-

현재 QuChERS 전처리법과 질량분석법은 과일 또는 채소 이외에도 다양한 농산물의 잔류농약을 모니터링하는데 많이 사용되고 있다. 그중 HPLC-MS/MS는 전기분무 이온화(electrospray ionization) 방법을 주로 사용하는데 분석 시 농산물의 고유한 매질효과(matrix effect)가 유발되어 정확한 정량결과를 확보하는데 어려움이 있다. 이러한 매질효과(matrix effect)는 일반적으로 이온화에 영향을 미쳐 신호 강도의 억제(suppression) 또는 향상(enhancement)이 나타나 결과의 정확성 및 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있다. 일선 분석 현장에서는 정량성을 확보하기 위해 매질보정(matrix matched) 방법을 활용하고 있으나 다양한 농산물 시료에 대하여 동일한 바탕 시료(matched matrix)를 보유하는 것은 한계가 있다. 본 연구는 채소류 중 다소비 식품 17품목을 선정하여 식품 의약품안전처 고시 ‘다성분 시험법-제2법’의 460여 종 다성분 잔류농약 분석 시 발생하는 채소류별 매질효과의 특성을 파악하고자 수행되었다. 본 연구에서 사용한 채소류 17품목 시료는 시중 유통 매장을 통해 구매하였으며 사용 전 다성분 510종의 검출 여부를 확인한 후 상기 분석법에 따라 전처리와 기기분석을 수행하였다. Matrix effect(%)는 다성분 510종 중 LC-MS/MS 분석대상 238종 (267성분) 중 정량 가능한 222종(245성분)을 선정하여 용매표준용액의 검량선과 매질표준용액의 검량선을 비교하여 매질효과(%)를 산출하였다. 산출된 matrix effect 범위는 soft (≤±20%), medium (±20%< ME≤±50%), strong ( >±50%) range로 구분하였다. 채소류 17품목에 대한 매질효과 결과에서 20% 이내 soft range 매질효과 성분은 LC 245성분 중 양파 138(56.3%), 무 231(94.3%), 토마토 241 (98.4%), 오이 239 (97.6%), 참외 238 (97.1%), 수박 236 (96.3%), 배추 234(95.5%), 시금치 233 (95.1%), 풋고추 231 (94.3%), 마늘 115 (46.9%), 무청 222 (90.6%), 가지 235 (95.9%), 부추 197 (80.4%), 고사리 213 (86.9%), 들깻잎 194 (79.2%), 당근 236 (96.3%), 붉은고추 222 (90.6%) 성분이었다. 채소류 17품목 중에서 양파와 마늘은 약 46∼56%의 성분만이 soft range 범위에 포함되어 상대적으로 매질효과(matrix effect)가 높은 것을 확인하였고, 고사리, 부추는 약 79∼86%로서 다음 순으로 높았다. 실험 대상 채소류 17품목 중 상기 5품목을 제외한 12품목은 약 90∼98%의 성분이 soft range 범위에 포함되어 비교적 매질효과(matrix effect)의 영향이 적은 것으로 평가되었다.

농산물 중 살균제 Isopyrazam의 개별 잔류분석법 확립

김지윤(Kim Ji-Yoon),김자영(Ja-Young Kim),함헌주(Hun-Ju Ham),도정아(Jung-Ah Do),오재호(Jae-HO Oh),이영득(Young-Deuk Lee),허장현(Jang-Hyun Hur) 한국농약과학회 2013 농약과학회지 Vol.17 No.2

생산단계 비름 중 Emamectin benzoate의 잔류허용기준 설정

김경진(Kyung Jin Kim),김다솜(Da Som Kim),허성진(Seong Jin Heo),함헌주(Hun Ju Ham),허장현(Jang Hyun Hur) 한국농약과학회 2013 농약과학회지 Vol.17 No.2

호박 및 호박잎 중 Imidacloprid 8% 수화제의 잔류분석 및 안전사용기준 설정

김종걸 ( Jong Geol Kim ),김성수 ( Seong Soo Kim ),함헌주 ( Hun Ju Ham ),박동식 ( Dong Sik Park ),허장현 ( Jang Hyun Hur ) 강원대학교 농업과학연구소 2007 강원 농업생명환경연구 Vol.18 No.-