나노기술과 XRF의 만남: 현장 수중 금속 분석 분야 개척
3AWater는 다중 금속 수질 분석을 실험실에서 현장으로 이동시킵니다. 3A Water의 다중 금속 수질 분석 시스템(Multimetal Water Analysis System, MWAS)은 나노기술과 당사의 Vanta™ 시리즈를 포함한 휴대용 XRF를 함께 활용하여 현장에서 수질 샘플에 포함된 미량 금속을 감지하고 정량화합니다.
이 혁신 기술이 수질 관리에 끼친 영향을 알아보기 위해 Evident는 3AWater의 CEO Tuomo Nissinen과 대화를 나눠 보았습니다. Tuomo는 동핀란드대학교(University of Eastern Finland)에서 응용물리학 박사 학위를 취득했으며, 재료과학, 분광학, 데이터 분석 분야의 전문 지식을 보유하고 있습니다.
이 인터뷰에서 Tuomo는 이동식 수질 분석 실험실에 대해 이야기하고 쉽고 빠른 수질 금속 분석을 수행하기 위해 나노기술과 XRF가 어떻게 함께 활용되고 있는지 설명합니다.
Q: 3AWater와 이 회사의 목표에 대해 말씀해 주시겠어요?
Tuomo: 3AWater는 핀란드의 기술 회사로, 수자원 관리를 위한 스마트하고 간편한 모니터링 도구를 공급합니다. 이러한 도구는 물을 많이 사용하는 산업에서 환경에 대한 영향을 줄일 수 있도록 돕습니다. 우리 회사의 목표는 물 안의 금속 분석 작업을 실험실에서 산업 작업자의 손안으로 옮기는 것입니다. 실질적인 수질 정보를 실시간으로 확보하면 기존 실험실 분석 수행 시 피할 수 없는 지연 없이 현장에서 빠른 의사 결정을 내릴 수 있습니다. 산업 환경에서 신속한 금속 분석 수행 시 일반적으로 얻을 수 있는 이점은 다음과 같습니다.
- 수질에 대한 정보를 제공하고 수처리 프로세스를 최적화
- 비용 절감과 피해 예방을 위해 물을 분류하고 문제를 파악
- 실험실로 가는 샘플의 수를 줄임
3AWater 팀원이 이동식 수질 분석 실험실을 휴대용 배낭에 넣어 가져갑니다.
Q: 3AWater는 어떤 응용 분야 또는 영역을 위해 XRF를 사용하나요?
Tuomo: XRF는 3AWater 다중 금속 수질 분석 시스템(MWAS)의 중요한 부분입니다. 당사의 핵심 기술은 수집기에서 펌프질을 통해 수질 샘플에서 용해된 금속을 수집하는 나노물질 기반 침투성 금속 수집기입니다. 이러한 금속 철은 고체 형태로 포착되어 금속 수집기에서 최대 1,000배 농축됩니다. 그러면 XRF는 금속 수집기 표면에서 금속을 감지하고 정량화합니다. ppb 레벨로 표시되는 금속의 농도는 3AWater의 MWAS 보정 기능이 통합된 XRF의 화면에 표시됩니다.
다시 말해, 3AWater MWAS는 환경 규제에 의미 있는 수준으로 물 속의 용해된 금속에 적용할 수 있도록 XRF 기술의 응용 범위를 넓힙니다. 이 덕분에 XRF는 채광 및 금속 산업에서 다목적 도구가 됩니다. 이러한 산업에서는 광석 또는 드릴 코어 샘플 그레이딩, 금속 생산 품질 관리 및 폐수 품질 분석을 위해 XRF를 사용할 수 있습니다.
빠른 물 속 금속 분석을 위해서는 XRF 이외에도 당사의 소모품 세트와 액세서리 키트가 필요합니다. 이러한 소모품 세트에는 실린지와 실린지 필터가 있는 금속 수집기가 포함되어 있습니다. 액세서리 키트에 포함된 배낭에는 실린지 펌프와 방사능 차폐물이 있어 안전하고 쉽게 펌핑과 분석을 수행할 수 있습니다.
왼쪽: Vanta 휴대용 XRF 분석기가 장착된 3AWater의 다중 금속 수질 분석 시스템 오른쪽: 나노물질 금속 수집기가 있는 3AWater의 소모품 세트
Q: 다른 분석 기법과 비교할 때 수질 분석에 휴대용 XRF를 사용할 경우의 가장 큰 장점은 무엇인가요?
Tuomo: 휴대용 XRF는 우리의 작업 목적에 적합합니다. 이것은 우리 회사의 금속 수집기와 같이 고체 샘플에서 금속을 정량화하기 위한 좋은 기법입니다. X선은 또한 금속 수집기에 침투할 수 있으므로 상단 표면뿐만 아니라 내부에서도 신호를 받습니다. 이 덕분에 정확한 수질 분석을 수행할 수 있습니다. 그뿐만 아니라, 당사의 기술과 금속 수집기는 휴대용 XRF와 분석을 수행하도록 제작되고 최적화되었습니다.
Q: 고객사가 XRF를 장착한 3AWater의 MWAS를 사용한 사례를 알려주시겠어요?
Tuomo: 몇 가지 예를 알려드리면 다음과 같습니다.
1. 내부 폐수 품질 모니터링.
고객은 현장 주변의 물과 환경에 영향을 주는 물을 규제를 준수하며 방출해야 합니다. 비정상적 수질이 관찰되면 추가적인 문제와 피해를 방지하기 위해 데이터를 기반으로 빠르게 대응할 수 있습니다. 오염원을 정확히 찾아내고 통제하기 위해 빠른 휴대형 분석을 활용할 수 있습니다.
2. 수처리 프로세스 최적화.
또 다른 예는 수처리 프로세스에서 유입수 및 방류수 품질 분석 수행입니다. 고객은 최적의 수처리 결과를 위해 실시간 결과에 따라 화학적 공급 및 유량 매개변수를 조정할 수 있습니다.
3. 실험실로 가는 수질 샘플의 수를 줄임.
실험실은 분석 역량이 제한된 경우가 많습니다. 휴대용 XRF 분석기를 장착한 MWAS는 실험실로 보내야 하는 샘플 수가 더 적으므로 작업량을 줄일 수 있습니다.
Q: 3AWater와 Evident의 협력이 어떻게 발전할 것이라고 보시나요?
Tuomo: Evident의 XRF 전문가들이 준 큰 도움으로 3AWater의 MWAS 기술 호환성이 발전해 왔습니다. 우리는 보정을 위한 훌륭한 기술 지원을 받고 있으며, 개발 작업과 시험을 위해 여러 대의 휴대용 Vanta XRF 분석기 모델을 대여했습니다. 우리는 기존 Vanta 사용자가 XRF 장치를 사용할 수 있는 새로운 방법을 제시하고, 새로운 폐수 관련 고객층에게 XRF를 소개하여 Evident와 상호적 성공을 가져오는 협력을 이어나가고자 합니다.
Q: 산업용수 처리 및 모니터링 요구 사항이 미래에 어떻게 진화할 것이라고 보시나요?
Tuomo: 규제가 강화되고 환경적 우려가 커지면서 산업 운영에 대한 감시가 심해졌습니다. 이러한 추세는 미래에도 계속될 것입니다. 담수 저장고가 줄어들면서 유수에 의존하는 산업의 운영은 더욱 더 큰 어려움에 처할 것입니다. 이로 인해 물을 절약하고 환경에 대한 영향을 최소화하는 고급 수자원 관리에 대한 필요성이 커질 것입니다. 이러한 수자원 관리 작업을 필요한 더 높은 수준으로 최적화하려면 실시간 수질 데이터가 반드시 필요합니다.
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