첨단소재 성분 분석용 시료 희석 전 과정 자동화

반도체와 이차전지 등에 쓰이는 고순도 원료의 성분 분석을 위한 시료 희석 과정이 자동화된다. 한국지질자원연구원 지질자원분석센터 박중헌 책임연구원 연구팀은 시료 질량 측정부터 희석액 주입, 희석비 계산까지 일괄 처리하는 ‘자동 질량비 희석 장치’를 개발했다고 13일 밝혔다.

이 장치는 시료 자체의 질량과 희석액을 넣은 뒤의 전체 질량을 각각 측정하고, 실제 희석비를 자동 계산해 보정한다. 부피가 아닌 질량을 기준으로 삼아 실험실 온도와 용액 특성이 결과에 미치는 영향을 줄였다. 시료 이송과 희석액 주입, 측정값 기록, 희석비 산출도 자동화해 작업자에 따른 편차와 작업 중 인적 오류를 최소화했다.

고순도 원료를 사용하는 첨단 산업에서는 원료와 제품 속 미량 성분까지 정확히 측정해야 한다. 분석 장비에 시료를 넣기 전 농도를 일정 수준으로 낮추는 과정이 필요하지만, 기존 수작업 희석은 온도와 용액 특성, 작업자의 숙련도에 따라 결과가 달라질 수 있었다. 같은 작업을 거듭하면서 많은 시간과 노동력이 들어가는 점도 한계로 지적됐다.

장치에는 15mL 원심관 60개 또는 50mL 원심관 24개를 한꺼번에 장착할 수 있으며, 분석값 교정용 기준물질은 최대 5종까지 자동 주입된다. 50μL 미만부터 1000μL까지의 시료를 지원하고, 시료가 담긴 높이도 자동 감지한다. 희석배수는 5∼100배, 희석액 주입량은 100μL∼50mL로 설정할 수 있다. 질량 측정 정밀도는 0.1mg 단위이며 시료 한 개의 희석에는 약 30∼35초가 걸린다. 연구팀은 60개 시료를 여러 차례 처리해 안정성과 내구성을 확인했으며, 앞으로 첨단산업의 초정밀 분석 수요에 맞춰 적용 범위를 넓힐 계획이다.