서울시, 수질검사 자동화 시스템 자체 개발

서울물연구원 수질검사 ‘원패스 시스템’ 개발, 분석 속도 4배 이상 개선 전망

서울물연구원은 수질검사에 필요한 유기물 분석 전처리 과정을 완전 자동화한 ‘원패스 시스템’을 자체적으로 개발해 올해 안에 아리수 수질검사에 활용할 예정이다. ‘전처리 과정’이란, 검사시료(원수)에 섞여 있는 부유물을 거르고, 분석물질을 농축하고, 검사하고자 하는 성분 검출이 잘 되도록 사전에 실행하는 물리적, 화학적 처리를 뜻한다.

수질검사 자동화 시스템이 상용화되면, 수질검사에 소요되는 분석시간과 연구자의 유해시약 노출시간이 획기적으로 단축하게 된다. 전처리 과정은 보통 7단계로 이뤄지는데, 그 중 일부는 자동화된 기계가 수행하고, 일부는 연구원이 수작업으로 실험해 왔다.

사진출처 : 아리수 홍보관(http://e-arisu.seoul.go.kr)

유기물 전처리는 일반적으로 시료 투입 후, ‘카트리지 활성화 → 흡착추출 → 건조 → 탈착 → 증발농축 → 재용리 → 바이알분취’ 과정을 거친다. 기존 전처리 과정 중 ‘카트리지 활성화~탈착’까지는 ‘고체상추출장치’가, ‘증발농축’ 단계는 ‘농축장치’ 기계가 실험의 일부분을 자동으로 처리했지만, ‘재용리~바이알분취’ 과정은 실험자들이 모두 수작업으로 처리해야 하는 어려움이 있었다.

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이번에 개발한 ‘원패스 시스템’은 불연속적이고 수동으로 이루어지던 7단계의 유기물 전처리 과정을 하나의 시스템으로 결합했다. 이를 위해 실험을 보조할 수 있는 ‘협동로봇’ 기술을 활용하게 된다. 사람의 손을 닮은 기계를 통해 ‘카트리지 활성화~바이알분취’까지의 모든 단계를 자동으로 연결하고, 처리할 수 있도록 고안한 것이다.

앞으로는 연구자가 ‘원패스 시스템’에 시료를 투입하면 7단계의 전처리 과정을 시스템이 모두 자동으로 수행하게 되며, 분석 속도는 4배 이상 획기적으로 빨라질 전망이다. 기존에는 한 번의 실험에 최대 6개의 시료만 처리할 수 있었지만, 20개 이상의 시료를 동시에 처리할 수 있게 된 것이다.

이 시스템이 상용화되면 실험 중 연구자가 유해시약에 노출되는 시간을 최소화하게 되어 연구 환경이 한층 안전해질 것으로 기대된다. 유기물 전처리 과정은 농축 대상물질에 따라 단계가 다양하고, 여러 종류의 유기용매가 사용되고 있어 연구자의 유해 환경 노출 시간이 많았었다.

또한, ‘원패스 시스템’은 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 화학물질을 분석하는데 응용할 수 있어 신종물질 분석법 개발에도 활용될 예정이다.

서울물연구원은 현재 개발 중인 시스템을 연구, 보완해 상용화한 뒤, 향후 타 지자체 등 유관기관에서 활용할 수 있도록 공유할 계획이다.