앞으로 실험실에 있는 기초 장비들에 대해서 알기 쉽게 설명해드리려 합니다.
오늘은 실험실에서 흔히 볼 수 있는 저울(Balance)에 대한 내용입니다.
1. 정밀 저울, 분석 저울?
실험실에서 사용하는 정밀 저울(Top Loading Balance)는 mg 미만의 범위에서 정확한 데이터를 측정하기 위하여 사용하는 저울입니다.
대형보다는 소형의 샘플 측정에 주로 사용되며 입자 물질과 같은 품목의 중량을 빠르고 정확하고 간단하게 측정할 수 있습니다.
일반적인 실험실 정밀 저울은 1mg(0.001g)에서 1g에 이르는 범위까지 측정이 가능하고 소수점 3자리 까지 확인할 수 있습니다.
등급에 따라 스펙이 더 높은 고정밀 저울은 0.1mg에 소수점 4자리까지 확인할 수 있는 저울도 있습니다.
분석 저울은 반대로 미량보다는 보다 높은 수준의 질량을 측정할 때 사용합니다.
100~500g (일반적으로 200g) 수준의 측정이 가능하며 0.1mg~0.001mg의 해독도를 가지고 있습니다.
* 해독도(readability)란 디스플레이에 표시되어 읽을 수 있는 측정값의 가장 작은 값을 의미합니다.
정밀 저울과 분석 저울을 비교하여 보았을 때, 정밀 저울은 보다 정확한 판독을 보장해야 합니다. 그렇기 때문에 항상 엄격한 조건에서 사용해야 하고 온도 변화 및 바람에 덜 민감해야 측정에 용이하게 사용될 수 있습니다. 따라서 바람막이 등의 주변 환경을 방어할 수 있는 기재가 탑재되어 있는 경우가 많습니다.
저울은 다양한 산업 분야에서 정확한 무게, 질량을 측정하기 위해 사용됩니다. 일반적인 실험실 뿐만 아니라 제약, 화학, 식품 및 섬유 산업의 연구 및 품질 관리 실험실에서 대학교 실험실까지 거의 대부분에 분야에서 사용되고 있습니다.
칭량, 동적 칭량, 샘플 준비, 통계, 품질관리, 배합 및 인터벌 칭량 등의 실험에 응용되고 있습니다. 보다 고성능의 저울일수록 칭량 외에 실험에서도 더욱 정확하게 측정 가능합니다.
2. 저울의 조정과 교정(검교정)의 필요성
모든 측정 장비는 조정과 교정을 필요로 합니다. 언제나 정확한 데이터를 측정할 수 있어야 하기 때문이죠.
조정과 교정을 혼동하기 쉽지만 둘은 같지 않습니다. 조정 후에 교정 기관에서 교정을 받는 것으로 생각하시면 쉽습니다.
쉽게 말해 조정은 교정을 받기 위해 제품을 수정하는 절차라고 보시면 되고, 교정(검교정)은 측정기기의 현재 상태를 평가하는 것입니다.
또한 교정은 공인된 서비스 기술자 및 기관에서 진행이 되어야 합니다. 대표적인 국내 기관으로 KOLAS 인증 기관이 있습니다.
제품 생산 후 생산 과정에서 제품 테스트를 거치고 Certificate를 받게 되는 것은 조정 절차를 거친 것이고, 교정 기관에서 교정 성적서를 받으면 교정을 마쳤다고 할 수 있습니다. 교정 성적서에는 유효 기간이 있습니다.
일상적으로 측정기기를 점검하고 주기적으로 교정성적서를 발급받아야 측정기기 최상의 유효성을 유지할 수 있으며, 칭량 및 데이터 오차에 대한 문제를 조기 검출 할 수 있습니다.
3. 측정불확도, 온도와 외풍이 정밀 저울에 미치는 영향은 무엇입니까?
전자 정밀 저울이 무게를 측정함에 있어, 측정 불확도는 매우 중요 합니다. 측정불확도란 측정에 있어 불확실한 정도를 나타내는 수치입니다. 즉 측정값에 불확실한 의심(오차)을 가지고 있는 정도라고 보시면 됩니다.
* 측정값 = 측정평균값± (측정불확도)
교정성적서상에 1000g ± 1g (약 95% 신뢰수준) 으로 표현 됩니다.
측정한 데이터가 999 ~ 1001 g 내에 있을 확률이 95%인 것을 의미합니다.
0.1 mg 이하인 미량의 시료일수록 움직이는 공기에 의해 가해지는 힘에 쉽게 영향을 받을 수 있습니다. 이럴 때는 위에서 언급한 것과 마찬가지로 유리로 만들어진 방풍 쉴드 및 인클로저 등으로 칭량 팬을 둘러 싸 환경적인 요소로부터 이를 보호합니다.
바람 뿐만이 아닌 온도변화로 인하여 재현성이 없는 데이터가 측정 될 수도 있습니다. 주변 환경조건이 일정해야 (최고 안정성) 균일한 데이터를 낼 수 있죠. 온도 변화를 방어하기 위해서는 정밀 저울의 전원을 킨 후의 예열 시간이 중요 합니다. 보통 1~2시간의 예열 시간을 권장하고 있습니다. 이 시간 동안 주변 온도에 저울이 조정되고 안정화 될 수 있습니다.
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