반도체와 이차전지 등 첨단산업 성장으로 정밀 분석 기술 중요성이 커지면서, 작업자 숙련도에 따른 기존 시료 희석 방식의 결과 편차도 문제시 되고 있다.
이런 가운데 한국지질자원연구원(원장 권이균)이 분주(시료를 일정량씩 나누어 담는 작업)부터 질량 측정, 희석액 주입, 희석비 계산에 이르는 전 과정을 자동으로 수행하는 '자동 질량비 희석 장치'를 개발했다. 지질자원·환경 시료 분석에 우선 활용할 수 있고, 반도체와 디스플레이, 이차전지, 고순도 소재 등에도 적용할 수 있을 전망이다.
지질연은 박중헌 지질자원분석센터 박사팀이 이런 성과를 거뒀다고 13일 밝혔다.
신뢰성 시험 결과 희석비 정확도는 99.7%(변동률 0.321%)를 기록했고, 시료 질량 측정값의 변동률은 0.310%, 시료와 희석액을 합한 전체 질량의 변동률은 0.083%에 그쳐 높은 정밀도를 확보했다.
시료 질량과 희석액 투입 후 전체 질량을 측정해, 실제 희석비를 자동 계산·보정한다. 부피 대신 질량을 기준으로 희석해 주변 환경이나 용액 특성에 따른 영향이 최소화되며, 작업자가 달라져도 처리에 변동이 없다.
특히 시료 이송, 희석액 주입, 측정값 기록, 희석비 계산 등 모든 과정을 자동화해 작업 과정 중 인적 오류를 차단했다. 대량 시료를 연속 처리할 수 있어 시간·노동력을 절감하고, 연구자와 시료 간 접촉을 최소화했다.
개발 장치에는 15㎖ 원심관 최대 60개, 50㎖ 원심관 최대 24개를 한 번에 장착할 수 있으며, 분석값 교정에 사용하는 기준물질도 최대 5종까지 자동으로 주입 가능하다. 시료 용량은 50㎕ 미만부터 1000㎕까지 지원하며, 시료가 담긴 높이를 자동으로 감지하는 기능도 탑재했다.
희석배수는 5배에서 100배까지 설정할 수 있으며, 희석액은 100㎕에서 50㎖까지 주입된다. 시료 한 개를 희석하는 데 걸리는 시간은 약 30~35초에 불과하다. 또한 60개 시료를 여러 차례 반복 처리하는 시험에서도 별다른 이상이 발생하지 않아 장비의 안정성과 내구성을 확인했다.
박중헌 박사는 “앞으로 반도체·이차전지 등 첨단산업 분야 초정밀 분석 수요에 대응할 수 있도록 적용 범위를 넓혀 나가겠다”고 강조했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
