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수질검사에 필요한 유기물 분석 전처리 과정 완전 자동화 |
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2021년 07월 06일 (화) 01:27:28 |
심해영기자
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서울물연구원은 수질검사에 필요한 유기물 분석 전처리 과정을 완전 자동화한 일명 ‘원패스 시스템’을 자체 개발하여 올해 안에 아리수 수질검사에 활용할 예정이라고 1일(목) 밝혔다.
‘전처리 과정’이란, 검사시료(원수)에 섞여있는 부유물을 거르고, 분석물질을 농축하고, 검사하고자 하는 성분 검출이 잘 되도록 사전에 실행하는 물리?화학적 처리를 말한다.
시스템이 상용화되면 수질검사에 소요되는 분석시간과 연구자의 유해시약 노출시간이 획기적으로 단축될 것으로 기대된다.
보통 전처리 과정은 7단계로 이뤄지는데 일부는 자동화된 기계가 수행하고, 일부는 연구원이 수작업으로 실험하는 과정이 섞여있었다.
기존 연구원 한명이 8시간동안 최대 6개의 시료를 전처리하기 위해 일부 자동화된 분석 장치 2개를 연속으로 조작하고, 마지막 과정은 연구원이 직접 수작업으로 수행해야하는 어려움이 있었다.
유기물 전처리는 일반적으로 시료 투입 후 ‘카트리지 활성화?흡착추출?건조?탈착?증발농축?재용리?바이알분취’ 과정을 거친다.
기존 전처리 과정 7단계 중 ‘활성화~탈착’까지는 ‘고체상추출장치’가, ‘증발농축’ 단계는 ‘농축장치’라는 기계가 실험의 일부분을 자동으로 처리했다. 이후 ‘재용리~바이알분취’ 과정은 실험자들이 모두 수작업으로 처리했다.
반면, 이번에 고안한 ‘원패스 시스템’은 여러 장치를 조작하며 불연속적이고 수동으로 이뤄지던 7단계의 유기물 전처리 과정을 하나의 시스템으로 결합하여 완전 자동화한 것으로 알려졌다.
이를 위해 실험을 보조할 수 있는 ‘협동로봇’ 기술을 활용할 것으로 알려졌다. 사람 손을 닮은 기계를 통해 ‘활성화~바이알분취’까지 모든 단계를 자동으로 연결 및 처리할 수 있도록 고안한 것이다.
앞으로는 연구자가 ‘원패스 시스템’에 시료를 투입하면 7단계의 전처리 과정을 시스템이 모두 자동으로 수행한다.
분석 속도는 4배 이상 빨라질 것으로 기대된다. 한 번의 실험에 최대 6개 시료만 처리할 수 있었던 것을, 20개 이상을 동시에 처리할 수 있도록 시스템을 개선한 것이다.
이 시스템이 상용화되면 실험 중 연구자가 유해시약에 노출되는 시간을 최소화해 안전한 연구 환경 조성에도 기여할 것으로 기대된다.
일반적으로 유기물 전처리 과정은 농축 대상물질에 따라 단계가 다양하고, 여러 종류의 유기용매가 사용되고 있어 연구자의 유해환경노출시간이 많은 실정이었다.
또한 농약류, 과불화화합물류, 잔류의약물질류 등 다양한 분석 물질의 특성에 최적화된 전처리 과정을 자동 수행할 수 있어 활용도가 높을 것으로 보인다.
제어프로그램을 통해 매년 수만 개씩 새롭게 등장하는 화학물질 분석에 응용할 수 있어 신종물질 분석법 개발에도 활용될 예정이다.
서울물연구원은 현재 개발 중인 시스템을 연구, 보완하여 상용화한 뒤 그 결과를 향후 타 지자체 등 유관기관에서 활용할 수 있도록 공유한다는 계획이다.
이인근 서울물연구원장은 “수질분석 전처리 과정이 자동화되면 보다 신속하고 효율적인 수질검사가 가능해질 것”이라며 “고품질의 안전한 수돗물 아리수를 공급하는데 최선을 다하겠다”라고 말했다.
-심해영기자 |
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