한국지질자원연구원(KIGAM)은 지질자원분석센터 박중헌 박사 연구팀이 시료를 일정량씩 나누어 담는 작업(분주)부터 질량 측정, 희석액 주입, 희석비 계산에 이르는 전 과정을 자동으로 수행하는 '자동 질량비 희석 장치'를 개발했다고 13일 밝혔다.

반도체와 이차전지, 고순도 소재 등 첨단산업이 성장하면서 원료와 제품에 포함된 미량 성분까지 정확하게 측정하는 분석 기술의 중요성이 커지고 있다.

그러나 기존 시료 희석 방식은 실험실 온도와 용액 특성, 작업자 숙련도에 따라 분석 결과에 편차가 발생할 수 있으며, 반복 작업에 많은 시간과 노동력이 소모되는 한계가 있다.

연구팀이 개발한 장치는 시료의 질량과 희석액 투입 후의 전체 질량을 측정해 실제 희석비를 자동으로 계산하고 보정한다. 부피 대신 질량을 기준으로 희석하기 때문에 주변 환경이나 용액 특성에 따른 영향이 최소화되며, 작업자가 달라져도 일관된 기준으로 시료를 처리할 수 있다.

장치의 신뢰성을 시험한 결과, 희석비 정확도는 99.7% 수준(변동률 0.321%)을 기록했다. 시료 질량 측정값의 변동률은 0.310%, 시료와 희석액을 합한 전체 질량의 변동률은 0.083%에 그쳐 기존 수작업 대비 높은 정밀도를 확보하는 데 성공했다고 연구팀은 설명했다.

장치에는 15㎖ 원심관 최대 60개, 50㎖ 원심관 최대 24개를 한 번에 장착할 수 있으며, 분석값 교정에 사용하는 기준물질도 최대 5종까지 자동으로 주입 가능하다.

질량은 0.1㎎ 단위로 정밀하게 측정되며, 시료 한 개를 희석하는 데 걸리는 시간은 약 30∼35초에 불과하다. 또 60개 시료를 여러 차례 반복 처리하는 시험에서도 별다른 이상이 발생하지 않아 장비의 안정성과 내구성을 확인했다.

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