지질자원연, 시료 희석작업 완전 자동화…"정확도 99.7%"

'자동 질량비 희석 장치' 개발, 시료 희석 30초 만에 가능

최대 60개 동시 처리, 반도체·이차전지·환경분석 활용 기대

[대전=뉴시스] 지질자원연구원이 개발한 자동 질량비 희석 장치.(사진=지질자원연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 시료 희석에 걸리는 시간을 30~35초로 대폭 단축하고 희석비 정확도 99.7% 수준의 자동화 장치를 개발했다.

한국지질자원연구원(KIGAM)은 지질자원분석센터 박중헌 박사팀이 시료 분주부터 질량 측정, 희석액 주입, 희석비 계산까지 전 과정을 자동으로 수행하는 '자동 질량비 희석 장치'를 개발했다고 13일 밝혔다.

이 장치는 시료의 질량과 희석액을 넣은 뒤의 전체 질량을 측정해 실제 희석비를 자동으로 계산하고 보정한다. 기존 부피 기준 희석 방식과 달리 질량을 기준으로 희석해 온도와 용액 특성 등 주변 환경에 따른 영향을 최소화하고 작업자에 따른 편차도 줄일 수 있다.

신뢰성 시험에서 희석비 정확도는 99.7% 수준으로 나타났으며 변동률은 0.321%를 기록했다. 시료 질량 측정값 변동률은 0.310%, 시료와 희석액을 합한 전체 질량 변동률은 0.083%에 그쳤다.

특히 시료 이송과 희석액 주입, 측정값 기록, 희석비 계산 등 반복 작업을 자동화해 작업자의 실수를 줄이고 대량 시료를 연속 처리할 수 있도록 했다. 연구자와 시료의 접촉도 최소화해 시료 오염 가능성도 낮췄다.

장치에는 15㎖ 원심관 최대 60개와 50㎖ 원심관 최대 24개를 장착할 수 있으며 분석값 교정에 사용하는 기준물질도 최대 5종까지 자동 주입할 수 있다.

시료 용량은 50㎕(마이크로리터) 미만부터 1000㎕까지 지원하며 시료가 담긴 높이를 자동으로 감지한다. 희석배수는 5배에서 100배까지 설정할 수 있고 희석액은 100㎕에서 50㎖까지 주입할 수 있으며 질량은 0.1㎎ 단위로 측정가능하다.

연구팀은 60개 시료를 여러 차례 반복 처리하는 시험에서 특이 사항이 발견되지 않아 장치의 안정성과 내구성이 확인됐다고 설명했다.

시료 희석은 분석 장비에 시료를 주입하기 전 농도를 일정한 수준으로 낮추는 전처리 과정이다. 기존에는 부피를 기준으로 희석하는 경우가 많았지만 온도와 습도, 압력, 용액의 밀도 등에 따라 실제 희석비에 차이가 발생할 수 있다.

이번 장치는 수질·토양·암석·광물 등 지질자원 및 환경 시료 분석에 우선 활용할 수 있고 반도체와 디스플레이, 이차전지, 고순도 소재 등 미량 성분의 정밀한 관리가 필요한 첨단산업 분야로 확대 적용이 가능하다.

박중헌 지질자원분석센터 박사는 "이번 장치는 분석 현장에서 반복돼 온 수작업 희석 과정을 표준화·자동화해 사람에 따른 편차를 최소화한 것이 핵심"이라며 "반도체·이차전지 등 첨단산업 분야의 초정밀 분석 수요에 대응할 수 있도록 적용 범위를 넓혀가겠다"고 말했다.


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