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[IT뉴스]실험실 ‘수작업’ 줄인다…시료 희석 30초 만에 자동화

온카뱅크관리자

2026-08-13 11:37:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한국지질자원연구원 
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 <img alt="박중헌 한국지질자원연구원 책임연구원 연구팀이 자동 질량비 희석 장치를 개발해 시료 전처리 전 과정을 완전 자동화하는 데 성공했다. 지질연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/dongascience/20260813113138504aeao.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="5vyvp1d8Jk" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/dongascience/20260813113138504aeao.jpg" width="658">
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 박중헌 한국지질자원연구원 책임연구원 연구팀이 자동 질량비 희석 장치를 개발해 시료 전처리 전 과정을 완전 자동화하는 데 성공했다. 지질연 제공
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 반도체·이차전지 등 첨단산업 소재의 미량 성분을 분석할 때 거치는 시료 희석 과정을 자동으로 처리하는 장치가 개발됐다. 작업자에 따라 발생할 수 있는 오차를 줄이고 시료 1개를 약 30초 만에 희석할 수 있어 분석 정확도와 생산성을 높일 것으로 기대된다.
 한국지질자원연구원(지질연)은 박중헌 지질자원분석센터 책임연구원 연구팀이 시료 희석 전 과정을 자동으로 수행하는 '자동 질량비 희석 장치'를 개발했다고 13일 밝혔다. 
 시료의 성분을 정확히 분석하기 위해서는 분석 장비에 시료를 주입하기 전 농도를 일정한 수준으로 낮추는 희석 과정을 거쳐야 한다. 주로 부피를 기준으로 희석하지만 부피는 온도·습도·압력·밀도 등 주변 환경에 영향을 받아 실제 희석비와 차이가 발생할 수 있다.
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 <img alt="자동 질량비 희석 장치 모식도. 지질연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/dongascience/20260813113139790nfan.png" data-org-width="680" dmcf-mid="1wdREN1ync" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/dongascience/20260813113139790nfan.png" width="658">
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 자동 질량비 희석 장치 모식도. 지질연 제공
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 연구팀이 개발한 장치는 부피 대신 질량을 기준으로 시료를 희석한다. 장치는 시료의 질량과 희석액 투입 후 전체 질량을 측정해 실제 희석비를 자동 계산·보정한다. 주변 환경이나 용액 특성에 따른 영향이 적고 작업자가 달라지더라도 같은 기준으로 시료를 처리할 수 있다.
 시료 이송과 희석액 주입, 측정값 기록, 희석비 계산 과정도 모두 자동화했다. 사람이 직접 시료를 다루는 과정을 줄여 작업 중 발생할 수 있는 오류와 시료 오염 가능성을 낮췄다.
 신뢰성 시험 결과 희석비 정확도는 99.7% 수준으로 나타났다. 희석비 변동률 0.321%, 시료 질량 측정값 변동률 0.310%, 시료화 희석액을 합한 전체 질량 변동률은 0.083%로 측정됐다.
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 <img alt="연구팀이 개발한 장치에 장착된 원심관. 지질연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/dongascience/20260813113141060mpqf.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="tfPQAoXSLA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/13/dongascience/20260813113141060mpqf.jpg" width="658">
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 연구팀이 개발한 장치에 장착된 원심관. 지질연 제공
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 장치에는 15mL 원심관 최대 60개·50mL 원심관 최대 24개를 한번에 장착할 수 있다. 분석값을 교정하는 데 사용하는 기준물질은 최대 5종까지 자동 주입된다.
 처리 가능한 시료 용량은 50마이크로리터(μL·100만분의1리터) 미만부터 1000μL까지다. 시료가 담긴 높이를 자동 감지하는 기능도 적용됐다.
 희석 배수는 5~100배까지 설정할 수 있고 희석액은 100μL에서 50mL까지 주입 가능하다. 질량은 0.1mg 단위로 측정한다.
 시료 1개를 희석하는 데 걸리는 시간은 약 30~35초다. 장비의 안정성과 내구성도 확인됐다. 연구팀이 60개 시료를 여러 차례 반복 처리하는 시험을 진행한 결과 별다른 이상이 발생하지 않았다.
 자동 질량비 희석 장치는 수질·토양·암석·광물 등 지질 자원과 환경 시료 분석에 활용할 수 있다. 연구팀은 향후 반도체·디스플레이·이차전지·고순도 소재 등 미량 성분 관리가 중요한 첨단산업 분야에도 적용 가능할 것으로 전망했다.
 박중헌 책임연구원은 "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.
 [문혜원 기자 moony@donga.com]
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