시료 전처리를 위한 통합 시료 농축 시스템 소개 사이언스21 입니다.

시료 전처리를 위한 통합 시료 농축 시스템 소개

(주)구정이엔티가 '2024 KOREA LAB’ 전시기간 중 발표한 ‘시료 전처리를 위한 통합 시료 농축 시스템 소개’의 세미나 내용은 다음과 같다.

1. 서론

1) 시료 전처리의 중요성

시료 전처리 과정은 시료 분석 결과의 정확성 및 신뢰성에 결정적인 역할을 한다. 아래 그래프 조사 결과와 같이 시료 전처리는 연구 분석 결과 도출 중 가장 많은 시간이 소요되며 분석 결과 오류에 가장 많은 발생 요인으로 작용할 수 있음을 알 수 있다. 시료 전처리 과정은 대체로 시료의 선별, 분쇄, 용해, 여과, 농축 등 다양한 단계를 포함하고 있다.

그림 1. Data taken from Agilent Technologies survey(2013)

2) 질소가스를 이용한 시료 농축이 필요한 경우

a) 공기 중 산소와 반응하여 산화되기 쉬운 시료의 경우 산화 방지를 위해 질소 Blowing으로 Inert Gas 조건 제공한다.

b) 건조된 질소 가스 공급은 습도에 민감한 시료의 경우 대기 중 수분과의 상호작용 방지 가능하다.

c) 시료 표면에서 직접적으로 형성된 용매 증기층을 파괴하여 더 빠른 증발이 필요하다.

3) 효율적인 질소가스 Blowing Evaporation을 위한 중요 Tip 5 가지

a) Test tube 크기에 맞는 적당한 Gas Flow Rate와 Needle Gauge를 선택할 것.

b) 필요하다면 가열을 통해 증발 속도를 증가시킬 것- 이상적인 온도는 용매의 끓는점보다 2~3 ℃ 낮은 온도.

c) 반드시 압축 공기는 dry해서 이용할 것.

d) Needle을 샘플 표면에 가깝게 유지할 것-가스가 효율적으로 샘플 위의 증기층을 없앨 때 증발이 가장 빠르고, 샘플 표면과 가스 공급 Needle 사이가 가까울수록 질소 가스 소비를 낮출 수 있다.

e) 시료에 오염될 경우 반드시 Needle을 세척하여 사용할 것.

4) 질소 가스 발생기 사용의 주요 장점

일반적인 질소 가스 공급 방법에는 고압 실린더, 액체 질소 저장용기 등이 있다. 이러한 가스 공급과 비교하여 질소가스 발생기는 고압 실린더를 보관하거나 취급할 필요 없어서 안전성이 향상될 수 있으며, 분석 중에 질소 공급이 부족할 수 있는 문제점 없이 지속적으로 공급 가능하다. 경제성면에서도 최대 90%의 비용 회수 후 비용 절감이 가능하며, 일정한 유량 및 압력에서의 고순도 질소를 공급하여 연구 결과의 신뢰성을 높일 수 있다.

그림 2. 통합 시료 농축 시스템 T.C.S의 구성

2. 통합 시료 농축 시스템이란?

통합 시료 농축 시스템(Total sample Concentration System)이란 시료 농축기, 가스 공급 기능과 후드 기능을 동시에 갖춘 (주)구정이엔티 만의 독자적인 기술로 개발된 시료 농축 자동화시스템이다. 상단 부분(Evatros C)은 가스 분사식 농축기를 칭하고, 하단 부분(Evatros G)는 가스 제너레이터를 칭한다. Pro 모델은 HMI Software가 탑재되어 있어 시료 농축 Method 입력을 통해 농축 과정을 완전히 자동화할 수 있다.

3. 통합시료 농축기 T.C.S pro의 주요 특징

3-1. 개별적인 가스 공급

그림 3. 통합 시료 농축 시스템 T.C.S의 주요 특성

T.C.S는 48개의 개별 버튼으로 노즐별로 가스 공급을 제어할 수 있어 불필요한 가스 소비를 방지할 수 있다. 또한 실험이 실행되는 동안 모든 사용하는 노즐에 일정한 유량의 가스를 공급하고, 안정적인 노즐 하강으로 재현성이 뛰어난 농축 결과를 확인할 수 있다.

3-2. 시험관 블록

알루미늄 시험관 블록 가열 방식으로 수조 타입과 달리 관리가 용이하고, 시험관 블록의 슬릿을 통하여 시료 농축 과정을 편리하기 관찰할 수 있다. 또한 실험실마다 사용하는 시험관의 모양, 용량이 다르기 때문에 사용하는 시험관에 따라서 시험과 블록을 제작하여 사용할 수 있다.

3-3. 5방향 가스 분사

특수 가공된 노즐의 Hole을 통하여 5방향으로 가스가 분사되어 시험관 내 포화 증기를 동시에 건조하여 효율적인 시료 농축이 가능하다.

4. HMI Software를 통한 시료 농축 과정 자동화

HMI Softeware가 탑재된 TCS Pro의 모델 같은 경우 사용자 편의성을 향상하기 위해 주요 농축 Method를 최대 10개까지 저장할 수 있다. Method 설정에는 농축 시간, 시험관 타입, 용매의 용량, 밀도, End point를 설정하여 농축 진행 상황에 따라 Needle을 자동으로 하강시킬 수 있다. 또한 A-B & C-D 분리형 시험관 블록으로, A-B 블록과 C-D블록의 온도를 따로 설정하여 서로 성질이 다른 용매를 동시에 농축할 수있다.