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「KRISS의 보물」 - 1세대 실린더 무게 측정장치

  • 작성자최고관리자
  • 작성일2021-08-02 10:33
  • 분류With KRISSian
  • 조회수280

KRISS의 보물

1세대 실린더 무게 측정장치

- 세계 최고의 기술로 정확하고 편리한

가스표준물질을 만들다 -

 

 

가스는 국내 주력 산업인 반도체, 디스플레이, 석유화학 등에 매우 중요하다. 특히 원유를 정제해 휘발유·경유 등을 추출하고 비닐·플라스틱 같은 화학제품을 만든 뒤 최종적으로 아스팔트를 생산하는 복잡한 과정에는 수많은 가스 측정·분석기기가 사용된다.


이를 교정하기 위해 사용되는 것이 바로 가스표준물질이다. 이번 KRISS의 보물코너에서는 KRISS에서 자체 개발해 특허 등록을 완료한 측정장치로, 온실가스에 대한 정밀 측정과 가스표준물질을 생산하는 데 사용된 ‘1세대 실린더 무게 측정장치를 소개한다.


 

 

 ▲ 「KRISS의 보물- 1세대 실린더 무게 측정장치

 


더 정확하고 편리한 측정을 위한 첫걸음

 

1세대 실린더 무게 측정장치가 어떤 기술인지 설명하기 위해서는 먼저 가스표준에 대한 이해가 필요하다. KRISS의 측정표준 분야, 그 가운데서도 가스표준 분야는 세계 최고 수준의 기술력을 갖고 있다


1999년까지 KRISS는 가스분석에 대해 이해도가 많이 떨어져 어떻게 기술을 개발해야 하는지 그 방법조차 모르는 상황이었다. 사실 국제도량형위원회(CIPM)의 물질량자문위원회(CCQM) 역시 1993년에 설립된 역사가 짧은 조직이었다.

반면, 선진국들은 예전부터 쌓아온 경험과 노하우 덕분에 분석결과가 좋은 편이었다. 상대적으로 우리나라는 열악한 장비와 연구인력 등 여러 복합적 문제 때문에 어려움을 겪어야만 했다.


그러나 1999년 김진석 책임연구원이 연구팀을 맡으면서부터 변화되기 시작했다. 그동안 한 번도 세계 1등을 생각해 볼 수 없었던 자동차 배기가스 분석에서 세계 최고 기술을 갖게된 것이다. 이후 천연가스 관련 분석과 메탄과 이산화탄소의 분석 정확도도 세계 최고 수준을 갖게 되었으며, 이에 자신감을 얻어 연구에 박차를 가하게 되었다.

 

그렇다면 대한민국이 가스표준 분야에서 최고일 수 있었던 이유는 무엇일까? 바로 KRISS에서 독자적으로 개발한 1세대 실린더 무게 측정장치 덕분이다


표준가스 제조 시에는 여러 과정을 거친다. 먼저 빈 실린더의 무게를 측정한 후 특정 가스를 넣고 다시 무게 측정을 한다. 그리고 바탕가스를 추가해 또 한 번 무게를 측정하는 순서이다. 이때 장갑을 낀 손으로 실린더를 각 10번씩 저울에 올린 뒤 값을 읽고, 실린더를 내려 영점을 읽는 반복측정을 진행해야 한다. 


그러나 이 과정에서 표준가스 제조 불확도가 컸고, 건장한 남자도 힘든 작업이었기 때문에 자동화 시스템을 개발하게 된 것이다.

이것이 1세대 실린더 무게 측정장치의 시작이다.

 


 

 1세대 실린더 측정장치를 개발한 김진석 책임연구원과 이진복 책임기술원은

이러한 연구 성과를 위해 가장 중요한 것은 팀워크였다고 말한다..

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1.

KRISS가 개발한 1세대

실린더 무게 측정장치

2.


정확하고 완벽한 연구를 위해 KRISS의 문을 두드리다

 

2003년에 개발된 1세대 실린더 무게 측정장치가 불러온 파급 효과는 지대했다. 2003년 온실가스 국제비교를 통해 가스표준 분석의 정확도를 보여주었으며, 기술의 편리성 덕분에 세계 표준기관에서 주목받는 인기 장비가 되었다.


 KRISS는 이러한 성공적인 결과에 힘입어 1세대의 단점을 완벽하게 보완한 2세대를 개발했다. 현재 미국, 영국, 중국, 남아프리카공화국, 싱가폴, 인도네시아, 대만 등 국가표준기관에 9대를 공급하며 경제적 파급효과를 불러오기도 했다. KRISS2006년에 개발한 2세대 실린더 무게 측정장치는 실린더 이동장치를 원형으로 바꾸어 부피가 1/3로 줄었으며, 실린더 부피는 6 L에서 10 L까지 측정할 수 있도록 변경됐다.


2020년에 개발된 3세대 실린더 무게 측정장치는 200 cc 이하의 미니 실린더를 측정할 수 있는 장치로, 저농도 표준가스를 한 번의 혼합으로 제조할 수 있도록 개발됐다. 무엇보다 큰 특징은 1세대, 2세대 실린더 무게 측정장치에서 거치는 중간단계를 거치지 않아 시간을 아낄 수 있고, 측정할 때 사용되는 실린더가 줄어든다는 점이다.

 

1세대 실린더 무게 측정장치가 개발되기 전, 네덜란드나 영국에 비해 아시아의 가스표준 분야 기술력은 주목받지 못했었다. 그러나 1세대 실린더 무게 측정장치의 개발로 각국의 표준기관에서 가스분석 교육을 받거나 석사 및 박사과정을 밟고 있는 사람들이 앞다투어 KRISS의 문을 두드렸다.


이를 계기로 201110KRISS와 기상청은 유엔기관인 세계기상기후(WMO)로부터 교토의정서 규제 대상 6개 온실가스 중 하나인 육불화황(SF6)에 대한 세계표준센터 유치에 성공했다. 이는 육불화황 세계표준센터 유치를 위해 2005년부터 육불화항 관측 관련 기술을 기상청과 공동으로 개발한 결과이다.


또한 2005년부터 KRISS와 기상청은 특허를 포함한 기반 기술을 확보했다. 2007년에는 안면도에 위치한 기상청 기후변화감시센터에서 상시 관측을 진행했다. 이 밖에도 KRISS는 해외에서 온 학생들에게 기술을 전수하며, 많은 석사와 박사를 배출했다. 그 결과 이들은 각국으로 돌아가 좋은 성과를 올릴 수 있었다.


 

 

이진복 책임기술원()과 김진석 책임연구원()

1세대 실린더 무게 측정장치를 설명하고 있다.

 


팀워크로 일궈낸 세계 최고의 연구 성과

 

1세대 실린더 측정장치를 개발한 김진석 책임연구원과 이진복 책임기술원은 이러한 연구 성과를 위해 가장 중요한 것은 팀워크였다고 말한다. 실제로 이들은 확실한 비전을 가지고 같은 목표를 향해 나아가 다양한 성과를 이루어 왔다.


당시 1세대 실린더 무게 측정장치를 개발한 김진석 책임연구원은 함께 연구해서 만들어 낸 금메달을 나누고 싶다.”라고 입버릇처럼 말하기도 했다. 그리고 지금까지 이 연구 성과는 팀워크로 일궈낸 올림픽 금메달과 같은 연구 성과라고 자부한다. 최고의 연구 결과 배경에는 아무래도 팀워크로 똘똘 뭉친 연구를 향한 의지가 녹아들어 있기 때문일지도 모른다.

 




현재 KRISS는 국내 기업이 원하는 다양한 가스표준을 제공하고 있다. 고순도 가스의 순도 분석, 가스 종별 동위원소 비율 측정, 공기 조성 측정 등이다. 그리고 1세대, 2세대 실린더 무게 측정장치에 이어 지난해 개발한 3세대 실린더 무게 측정장치도 수출을 앞두고 있다


이를 위해 KRISS 내부에서는국제적인 인증을 위한 논문 검증 절차를 거치고 있다. KRISS는 국내 최고의 표준기관이라는 명성에 걸맞게 지난 십수 년 동안 전 세계 가스표준 기술을 선도해 왔다. 그리고 지금도 여전히 가스표준 분야에서 세계 최고 수준을 유지하기 위해 나아가고 있다.

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