KR101618307B1 - 기체크로마토그래피의 ucm 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치 - Google Patents

기체크로마토그래피의 ucm 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체크로마토그래피를 이용하여 유류오염물의 유종(油種)을 분석함에 있어서, 각 유종의 UCM(unresolved complex mixture)을 최대강도 시점 및 최대폭 정보로 수치화하고 이를 분석대상시료와 비교함으로써 유류오염물의 유종을 정확하게 분석할 수 있는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법은 순수 유종의 크로마토그램에 적시되어 있는 표준 UCM(unresolved complex mixture)을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 단계와, 유류오염물을 대상으로 기체크로마토그래피를 실시하여 유류오염물의 측정 크로마토그램을 생성하는 단계와, 측정 크로마토그램에 적시되어 있는 측정 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 측정하는 단계 및 <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는지 여부를 판단하여 유류오염물의 유종을 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치{Method and apparatus for analyzing oil type using Unresolved Complex Mixture of gas chromatography}
본 발명은 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기체크로마토그래피를 이용하여 유류오염물의 유종(油種)을 분석함에 있어서, 각 유종의 UCM(unresolved complex mixture)을 최대강도 시점 및 최대폭 정보로 수치화하고 이를 분석대상시료와 비교함으로써 유류오염물의 유종을 정확하게 분석할 수 있는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치에 관한 것이다.
환경계로 누출된 유류오염물은 초기상태의 물리적 특성(예, 색도 등)을 유실할 가능성이 높아 화학적 분석기법을 적용해 그 종류를 판별해야 한다.
환경계로 누출된 유류오염물에 대한 분석방법으로는 대표적으로 기체크로마토그래피(GC, gas chromatography) 분석이 있다. 기체크로마토그래피는 시료를 기화시켜 컬럼(column)을 통해 시료를 성분별로 분리하고 분리된 각 성분을 전기적 신호(peak)로 변환하고, 측정된 피크를 표준 피크(GC peak pattern)와 대비하여 시료에 포함되어 있는 각 성분을 분석하는 방법이다. 기체크로마토그래피 분석의 일 예는 한국출원특허 제1997-0011902호에 개시되어 있다. 그러나, 장시간 동안 환경에 노출된 유류오염물의 경우, 특성 상실에 의해 고유의 피크값을 나타내지 않으며, 이에 따라 효과적인 기체크로마토그래피 분석이 이루어지지 않는다.
한편, 기체크로마토그래피 분석을 통해 분석대상시료를 구성하는 다양한 형태의 화합물에 대한 확인이 가능하나, 유류(油類)의 경우 수천 가지의 화합물로 구성되어 있어 일부 화합물은 기체크로마토그래피로 분석이 불가능하다. 기체크로마토그래피 분석 결과 중 이러한 미확인 물질들을 UCM(unresolved complex mixture)이라 칭한다(도 1 참조). 기체크로마토그래피 분석결과에서 얻어지는 UCM은 분석대상시료의 풍화시간, 환경 노출시간 등에 상대적으로 영향을 덜 받아 크로마토그램 상의 변화가 거의 없다. 즉, 크로마토그램 상에서 특정 유종을 의미하는 피크는 환경 조건(시간, 풍화 등)에 의해 영향을 받아 그 형태가 가변되나, UCM의 경우 환경 조건에 거의 영향을 받지 않아 일정한 형태를 이룬다.
즉, 각 물질마다 고유의 UCM 형태를 갖고 있으며, 각 물질의 UCM은 노출된 환경 조건에 무관하게 일정하게 유지된다.
최근, 유류오염물의 분석에 UCM을 활용하는 연구가 진행 중에 있으나, 기존의 기체크로마토그래피 분석과 마찬가지로 각 물질의 UCM을 분석대상시료의 UCM과 육안으로 형태를 비교하는 수준에 그치고 있다.
한국출원특허 제1997-0011902호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기체크로마토그래피를 이용하여 유류오염물의 유종(油種)을 분석함에 있어서, 각 유종의 UCM(unresolved complex mixture)을 최대강도 시점 및 최대폭 정보로 수치화하고 이를 분석대상시료와 비교함으로써 유류오염물의 유종을 정확하게 분석할 수 있는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법은 순수 유종의 크로마토그램에 적시되어 있는 표준 UCM(unresolved complex mixture)을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 단계와, 유류오염물을 대상으로 기체크로마토그래피를 실시하여 유류오염물의 측정 크로마토그램을 생성하는 단계와, 측정 크로마토그램에 적시되어 있는 측정 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 측정하는 단계 및 <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는지 여부를 판단하여 유류오염물의 유종을 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
표준 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 단계는, 표준 UCM의 2차원 좌표정보를 추출하는 과정과, 표준 UCM의 2차원 좌표정보를 가우시안 함수에 대입하여 가우시안 함수 그래프를 생성하는 과정과, 생성된 가우시안 함수 그래프 상에서 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 과정을 포함하여 구성된다.
또한, 측정 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 측정하는 단계는, 측정 UCM의 2차원 좌표정보를 추출하는 과정과, 측정 UCM의 2차원 좌표정보를 가우시안 함수에 대입하여 가우시안 함수 그래프를 생성하는 과정과, 생성된 가우시안 함수 그래프 상에서 최대강도 시점 및 최대폭을 측정하는 과정을 포함하여 구성된다.
표준 UCM 또는 측정 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 단계는, 표준 UCM 또는 측정 UCM 상에 복수의 최대강도 시점이 존재하는 경우, 각 최대강도 시점 인근의 2차원 좌표를 추출하는 과정과, 각각의 2차원 좌표를 가우시안 함수에 대입하여 복수의 가우시안 함수 그래프를 생성하고, 생성된 복수의 가우시안 함수 그래프를 공통 좌표를 연결하는 형태로 결합하는 과정과, 결합된 가우시안 함수 그래프 상에서 복수의 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 과정을 포함하여 구성될 수 있다.
<표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비함에 있어서, 최대강도 시점과 최대폭 각각에 대하여 대비하며, 최대강도 시점과 최대폭 각각이 설정된 오차범위 이내에 속하는지 여부를 판단하며, 최대강도 시점과 최대폭 각각의 오차범위는 동일하거나 서로 다를 수 있다. 또한, 동일한 최대강도 시점 개수를 갖는 표준 UCM과 측정 UCM을 대비한다.
본 발명에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석장치는 표준 크로마토그램 정보, 측정 크로마토그램 정보, 표준 UCM(unresolved complex mixture) 정보, 측정 UCM 정보를 저장하는 DB 블록과, 표준 UCM 또는 측정 UCM을 대상으로 2차원 좌표 정보를 추출하고, 가우시안 함수에 대입하여 표준 UCM과 측정 UCM을 가우시안 함수 그래프로 변환하며, 표준 UCM과 측정 UCM 각각의 최대강도 시점 및 최대폭 정보를 상기 DB 블록에 저장하는 가우시안 함수 변환모듈과, <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는지 여부를 판단하여 유류오염물의 유종을 판별하는 매칭모듈 및 상기 가우시안 함수 변환모듈 및 매칭모듈을 제어하여 표준 크로마토그램 정보 및 측정 크로마토그램 정보의 저장, 표준 UCM 정보 및 측정 UCM 정보의 저장, UCM의 가우시안 함수 그래프로의 변환, 표준 UCM과 측정 UCM의 매칭과정을 제어하는 유종분석 제어장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 DB 블록은 표준 크로마토그램 DB, 측정 크로마토그램 DB 및 UCM 정보 DB로 구성되며, 상기 표준 크로마토그램 DB는 제반 유종에 대한 기체크로마토그래피 분석에 따른 크로마토그램 정보를 저장하며, 상기 측정 크로마토그램 DB는 분석대상물인 유류오염물의 크로마토그램 정보를 저장하며, 상기 UCM 정보 DB는 표준 크로마토그램과 측정 크로마토그램 각각의 UCM 정보를 저장함과 함께 각각의 UCM에 대한 최대강도 시점 및 최대폭 정보를 저장한다.
상기 가우시안 함수 변환모듈은 표준 UCM 또는 측정 UCM 상의 최대강도 시점 개수를 확인하고, 복수의 봉우리 개수가 존재하는 경우 각 최대강도 시점 인근의 2차원 좌표를 각각 가우시안 함수에 대입하여 가우시안 함수 그래프를 생성하고, 생성된 복수의 가우시안 함수 그래프를 결합하여 복수의 유종이 혼합된 혼합물의 UCM에 대응되는 가우시안 함수 그래프를 완성하며, 최종 완성된 가우시안 함수 그래프의 복수의 최대강도 시점 및 최대폭을 상기 DB 블록에 저장한다.
본 발명에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
크로마토그램 상에 존재하는 UCM를 활용함에 있어서, UCM을 가우시안 함수 그래프로 수치화하고 순수 유종의 UCM과 유류오염물의 UCM을 대비함으로써 유류오염물의 유종을 용이하고 정확하게 판별할 수 있다.
도 1은 UCM을 포함하는 크로마토그램의 일 예를 나타낸 참고도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법을 설명하기 위한 참고도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석장치의 구성도.
기체크로마토그래피 분석시 분석대상시료는 분리관(column)에서 각 성분별로 분리되고, 분리된 각 성분은 검출기(detector)에서 전기적 신호(peak)로 변환된다. 이 때, 각 성분에 대한 전기적 신호(peak)는 시간 경과에 따라 지속적으로 발생되며, 각 성분은 시간에 따른 피크(peak) 변화로 표현된다. 각 성분의 시간에 따른 피크 변화를 통상, 크로마토그램(chromatogram)이라 칭한다.
본 발명에서 사용되는 용어 'UCM(unresolved complex mixture)'은 각 성분의 시간에 따른 피크 변화를 나타내는 크로마토그램 상에서 피크의 하부에 위치하는 낙타 혹(hump) 형태 또는 종 형태의 영역을 일컫는다. UCM은 기체크로마토그래피 분석시 분석 가능한 피크로 피크화되지 않는 유기화합물 집합체로서, 유종에 따라 고유 형태를 갖는다. 예를 들어, 등유의 UCM 형태와 경유의 UCM 형태는 상이하다. 참고로, 분석대상시료에 따라 UCM이 존재하지 않을 수도 있으나, 수천 가지의 탄화수소 화합물로 구성되는 유류(油類)의 경우, 기체크로마토그래피 분석시 대부분 UCM이 존재하며, 그 형태는 대부분 낙타 혹 또는 종 형태를 이룬다.
본 발명은 유종에 따라 고유의 형태를 갖는 UCM을 최대강도 시점과 최대폭으로 수치화하고, 분석대상시료의 UCM과 표준 UCM을 대비함으로써 분석대상시료의 유종을 판별할 수 있는 기술을 제시한다. 최대강도 시점은 크로마토그램 상에서 UCM이 최대강도(maximum intensity)를 나타내는 시점을 일컬으며, 최대폭은 UCM의 최대폭을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 먼저 분석대상 유종의 표준 UCM에 대한 최대강도 시점 및 최대폭을 확정한다(S201). 표준 UCM이라 함은 순수 유종의 크로마토그램에 도시된 UCM을 의미하며, 표준 UCM의 정리가 요구되는 유종은 등유, 경유 등의 제반 유종 각각 또는 이들의 혼합물이다.
표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하기 위해서는 표준 UCM의 가우시안 함수(Gaussian function) 그래프로의 변환이 요구된다. 유류의 UCM은 전술한 바와 같이 낙타 혹 또는 종 모양을 이루나 완벽한 좌우대칭의 형태가 아님에 따라 정확한 최대강도 시점 및 최대폭을 특정하기에는 어려움이 있다. 이에, 좌우대칭의 종 모양의 형태를 이루는 가우시안 함수 그래프로의 변환을 통해, 표준 UCM과 가우시안 함수 그래프 사이의 오차는 최소화함과 함께 가우시안 함수 그래프로의 변환을 통해 정확한 최대강도 시점 및 최대폭을 확정할 수 있다.
구체적으로, 도 3a를 참조하면 표준 UCM은 시간(x축)과 강도(y축)의 2차원 좌표로 표현되는데, 일정 시간 간격의 2차원 좌표를 추출한 다음, 각각의 좌표를 가우시안 함수(아래 식 참조)에 대입하여 표준 UCM에 대응되는 가우시안 함수 그래프를 생성시킨다. 그런 다음, 생성된 가우시안 함수 그래프 상에서 최대강도 시점 및 최대폭을 확정한다. 최대강도 시점은 최대강도(y축)를 나타내는 지점의 시간(x축)을 의미하며, 최대폭은 가우시안 함수 그래프(즉, UCM)의 최대폭을 의미한다. 상기 최대폭은 가우시안 함수 그래프의 시작점과 종료점 사이의 폭을 의미할 수 있다.
(식)
Figure 112014100930585-pat00001
(x는 UCM의 시간, y는 UCM의 강도, y0는 UCM의 y축 바탕값, xc는 가우시안 함수 그래프의 중간값 상수, A는 UCM의 면적, w는 가우시안 함수 그래프의 반치폭)
한편, 단일 유종의 경우 UCM의 형태가 좌우대칭에 근접한 종 모양을 이루나, 복수의 유종이 혼합된 경우 UCM의 형태는 좌우대칭의 형태를 이루지 않는다. 정확히는, 혼합되어 있는 각각의 유종의 UCM이 오버랩(overlap)되어 있는 형태를 이루며, 이 경우 UCM에는 혼합되어 있는 유종의 개수만큼의 봉우리가 존재한다. 예를 들어, 3개의 유종이 혼합되어 있는 경우 UCM에는 서로 다른 최대강도 시점을 갖는 3개의 봉우리가 존재한다. 달리 표현하여, 복수의 유종이 혼합된 경우 UCM 상의 봉우리 개수를 통해 혼합되어 있는 유종의 개수에 대한 확인이 가능하다. 이와 같은 UCM의 특성은 복수의 유종이 혼합된 유류오염물에 대한 유종분석의 1차적인 근거로 활용된다.
이와 함께, 단일 유종과 마찬가지로 복수의 유종이 혼합된 경우의 UCM에 대해서도 최대강도 시점 및 최대폭의 확정 또는 측정이 가능하다. 구체적으로, 표준 UCM이 복수의 유종이 혼합된 혼합물인 경우, 각 봉우리(최대강도 시점) 인근의 2차원 좌표를 각각 가우시안 함수에 대입하여 혼합되어 있는 유종의 개수만큼의 가우시안 함수 그래프를 생성하고, 생성된 복수의 가우시안 함수 그래프를 결합하여 복수의 유종이 혼합된 혼합물의 UCM에 대응되는 가우시안 함수 그래프를 완성할 수 있으며, 완성된 가우시안 함수 그래프를 통해 복수의 최대강도 시점 및 최대폭을 확정할 수 있다. 이 때, 생성된 복수의 가우시안 함수 그래프의 결합은 각 가우시안 함수 그래프의 공통 좌표를 연결하는 형태로 이루어진다.
이에 근거하여, 표준 UCM에 대한 최대강도 시점 및 최대폭 확정은 단일 유종뿐만 아니라 복수의 유종이 혼합된 혼합물에 대해서도 적용 가능하다.
표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭이 확정된 상태에서, 측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭을 측정한다(S202). 측정 UCM은 분석대상시료의 크로마토그램 상에 도시된 UCM을 의미한다. 측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭을 측정하는 과정은 표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 과정과 동일하다. 즉, 측정 UCM의 2차원 좌표를 추출한 다음, 가우시안 함수에 대입하여 측정 UCM을 가우시안 함수 그래프로 변환하며, 측정 UCM에 대응되는 가우시안 함수 그래프 상에서 최대강도 시점 및 최대폭을 측정한다(도 3a 참조).
측정 UCM 상에 복수의 봉우리 즉, 복수의 최대강도 시점이 존재하는 경우, 복수의 유종이 혼합된 혼합물의 표준 UCM을 대상으로 한 가우시안 함수 그래프 생성 과정과 동일한 과정을 적용한다. 구체적으로, 각 봉우리(최대강도 시점) 인근의 2차원 좌표를 각각 가우시안 함수에 대입하여 혼합되어 있는 유종의 개수만큼의 가우시안 함수 그래프를 생성하고, 생성된 복수의 가우시안 함수 그래프를 결합하여 복수의 유종이 혼합된 혼합물의 UCM에 대응되는 가우시안 함수 그래프를 완성한다. 그런 다음, 최종 완성된 가우시안 함수 그래프를 대상으로 복수의 최대강도 시점 및 최대폭을 측정한다(도 3b 참조).
표준 UCM과 측정 UCM 각각에 대한 최대강도 시점 및 최대폭이 확정되면, <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하면 해당 측정 UCM을 해당 표준 UCM이 의미하는 유종으로 확정한다(S203). 예를 들어, 측정 UCM이 경유 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭에 해당되는 수치범위를 갖는다면 해당 측정 UCM을 갖는 분석대상시료는 경유로 확정된다. 이 때, 최대강도 시점과 최대폭 각각에 대한 비교가 필요하며, 최대강도 시점과 최대폭 각각이 설정된 오차범위 이내에 속하는지 여부를 판단해야 한다. 일 실시예로, 최대강도 시점과 최대폭 각각의 오차범위는 1∼10%로 설정할 수 있으며, 최대강도 시점과 최대폭 각각의 오차범위는 서로 다르게 설정할 수도 있다.
한편, 측정 UCM이 복수의 최대강도 시점을 갖는다면 복수의 최대강도 시점을 갖는 표준 UCM을 대상으로 <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비하는 과정이 진행된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법에 대해 설명하였다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법은 소프트웨어화할 수 있으며, 다음과 같은 유종분석장치로 구현할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석장치는 DB 블록(440), 가우시안 함수 변환모듈(420), 매칭모듈(430) 및 유종분석 제어장치(410)를 포함하여 이루어진다.
상기 DB 블록(440)은 세부적으로, 표준 크로마토그램 DB(441), 측정 크로마토그램 DB(442) 및 UCM 정보 DB(443)로 구성된다. 상기 표준 크로마토그램 DB(441)는 제반 유종에 대한 기체크로마토그래피 분석에 따른 크로마토그램 정보를 저장하며, 상기 측정 크로마토그램 DB(442)는 분석대상물인 유류오염물의 크로마토그램 정보를 저장한다. 상기 UCM 정보 DB(443)는 표준 크로마토그램과 측정 크로마토그램 각각의 UCM 정보를 저장함과 함께 각각의 UCM에 대한 최대강도 시점 및 최대폭 정보를 저장한다. 상기 표준 크로마토그램 및 측정 크로마토그램은 단일 유종 또는 복수의 유종이 혼합된 혼합물에 대한 크로마토그래피 분석결과이다. 상기 표준 크로마토그램 정보, 측정 크로마토그램 정보 및 UCM 정보는 기체크로마토그래피 분석장치로부터 클라이언트(460)를 통해 입력, 저장될 수 있다.
상기 가우시안 함수 변환모듈(420)은 상기 유종분석 제어장치(410)의 제어 하에 상기 UCM 정보 DB(443)에 저장되어 있는 표준 UCM과 측정 UCM 각각의 좌표 정보를 가우시안 함수에 대입하여 표준 UCM과 측정 UCM을 가우시안 함수 그래프로 변환하고, 표준 UCM과 측정 UCM 각각의 최대강도 시점 및 최대폭 정보를 상기 DB 블록(440)의 UCM 정보 DB(443)에 저장하는 역할을 한다.
또한, 상기 가우시안 함수 변환모듈(420)은 표준 UCM 또는 측정 UCM 상의 봉우리 개수(최대강도 시점 개수)를 확인하고, 복수의 봉우리 개수가 존재하는 경우 각 봉우리(최대강도 시점) 인근의 2차원 좌표를 각각 가우시안 함수에 대입하여 혼합되어 있는 유종의 개수만큼의 가우시안 함수 그래프를 생성하고, 생성된 복수의 가우시안 함수 그래프를 결합하여 복수의 유종이 혼합된 혼합물의 UCM에 대응되는 가우시안 함수 그래프를 완성하며, 최종 완성된 가우시안 함수 그래프의 복수의 최대강도 시점 및 최대폭을 상기 DB 블록(440)의 UCM 정보 DB(443)에 저장한다.
상기 매칭모듈(430)은 상기 유종분석 제어장치(410)의 제어 하에 상기 UCM 정보 DB(443)에 저장되어 있는 <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는지 여부를 판단하여 분석대상물의 유종을 판별하는 역할을 한다. 상기 오차범위는 선택적으로 설정 가능하다. 이 때, 상기 매칭모듈(430)은 <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비함에 있어서, 최대강도 시점의 개수가 동일한 표준 UCM과 측정 UCM을 대비한다.
상기 유종분석 제어장치(410)는 인터페이스 모듈(450)을 매개로 클라이언트(460)와 통신연결관계가 설정되며, 상기 가우시안 함수 변환모듈(420) 및 매칭모듈(430)을 제어하여 표준 크로마토그램 정보 및 측정 크로마토그램 정보의 저장, 표준 UCM 정보 및 측정 UCM 정보의 저장, UCM의 가우시안 함수 그래프로의 변환, 표준 UCM과 측정 UCM의 매칭과정을 제어하는 역할을 한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법 및 장치에 대해 설명하였다. 다음으로, 실험예를 통해 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
<실험예>
유류오염물에 의해 오염된 토양(샘플 1, 샘플 2, 샘플 3)을 유기화합물 추출용매인 디클로로메테인(dichloromethane)과 혼합하여 토양으로부터 유류오염물을 탈착시켰다. 이어, 토양과 반응시킨 추출용매를 0.45㎛ 주사기 필터를 이용하여 불순물을 제거한 다음, 기체크로마토그래피 분석을 실시하였다.
오염토양 추출용액의 크로마토그램으로부터 UCM 좌표 정보를 추출하고(아래 표 1 참조), UCM 좌표 정보를 가우시안 함수에 대입하여 가우시안 함수 그래프를 생성시켰으며, 생성된 가우시안 함수 그래프 상에서 최대강도 시점 및 최대폭을 확인하였다.
오염토양 추출용액의 UCM(측정 UCM)에 대한 최대강도 시점 및 최대폭을 이미 알고 있는 표준 유종(등유, 경유, 등유와 경유의 혼합물)의 표준 UCM에 대한 최대강도 시점 및 최대폭과 비교한 결과, 아래의 표 2에 나타낸 바와 같이 최대강도 시점, 최대폭 모두 5% 이내의 오차범위 속함을 알 수 있었으며, 이를 통해 샘플 1, 샘플 2, 샘플 3의 유류오염물이 각각 등유, 경유, 등유와 경유의 혼합물임을 판별할 수 있다.
샘플 1, 2, 3의 측정 UCM의 좌표 정보
샘플 1 샘플 2 샘플 3
UCM 시간 UCM 강도 UCM 시간 UCM 강도 UCM 시간 UCM 강도
4.70 6.65 4.70 6.90 4.70 6.74
6.16 13.51 7.38 20.44 7.38 28.27
6.98 59.97 8.73 25.54 8.73 40.96
8.26 106.81 10.27 52.22 10.27 84.10
9.36 126.14 12.22 84.15 12.22 128.14
9.97 139.80 14.48 101.99 14.48 165.75
10.96 157.65 15.65 131.02 15.65 175.65
12.90 199.54 17.12 169.14 17.12 172.82
14.41 197.16 18.72 187.21 18.72 138.94
16.02 184.29 20.15 189.57 19.84 110.35
17.30 151.54 21.40 179.01 21.13 91.44
18.30 126.31 22.60 164.21 22.60 78.41
18.56 102.83 24.96 137.24 24.96 62.57
19.48 57.90 27.10 110.01 27.10 53.88
20.30 26.86 29.12 81.01 29.12 40.46
21.28 11.66 30.96 60.52 30.96 32.18
23.06 8.30 32.35 40.55 32.35 23.93
26.79 9.31 34.23 25.81 34.23 18.09
32.18 9.12 40.11 18.32 40.11 17.71
표준 UCM과 측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭 결과
최대강도 시점(min) 최대폭(min)
표준 UCM 추출용액 UCM 표준 UCM 추출용액 UCM
등유(샘플 1) 13.35 13.63 19.1 19.6
경유(샘플 2) 20.32 20.49 32.2 32.4
등유와 경유의 혼합물(샘플3) 1번 봉우리 15.4 15.6 21.3 21.6
2번 봉우리 21.5. 22.9 32.3 32.4
210 : 유종분석 제어장치 220 : 가우시안 함수 변환모듈
230 : 매칭모듈 240 : DB 블록
241 : 표준 크로마토그램 DB 242 : 측정 크로마토그램 DB
243 : UCM 정보 DB

Claims (9)

  1. 순수 유종의 크로마토그램에 적시되어 있는 표준 UCM(unresolved complex mixture)을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 단계;
    유류오염물을 대상으로 기체크로마토그래피를 실시하여 유류오염물의 측정 크로마토그램을 생성하는 단계;
    측정 크로마토그램에 적시되어 있는 측정 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 측정하는 단계; 및
    <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는지 여부를 판단하여 유류오염물의 유종을 판별하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    표준 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 단계는,
    표준 UCM의 2차원 좌표정보를 추출하는 과정과,
    표준 UCM의 2차원 좌표정보를 가우시안 함수에 대입하여 가우시안 함수 그래프를 생성하는 과정과,
    생성된 가우시안 함수 그래프 상에서 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 측정 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 측정하는 단계는,
    측정 UCM의 2차원 좌표정보를 추출하는 과정과,
    측정 UCM의 2차원 좌표정보를 가우시안 함수에 대입하여 가우시안 함수 그래프를 생성하는 과정과,
    생성된 가우시안 함수 그래프 상에서 최대강도 시점 및 최대폭을 측정하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 표준 UCM 또는 측정 UCM을 대상으로 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 단계는,
    표준 UCM 또는 측정 UCM 상에 복수의 최대강도 시점이 존재하는 경우, 각 최대강도 시점 인근의 2차원 좌표를 추출하는 과정과,
    각각의 2차원 좌표를 가우시안 함수에 대입하여 복수의 가우시안 함수 그래프를 생성하고, 생성된 복수의 가우시안 함수 그래프를 공통 좌표를 연결하는 형태로 결합하는 과정과,
    결합된 가우시안 함수 그래프 상에서 복수의 최대강도 시점 및 최대폭을 확정하는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법.
  5. 제 1 항에 있어서, <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비함에 있어서,
    최대강도 시점과 최대폭 각각에 대하여 대비하며, 최대강도 시점과 최대폭 각각이 설정된 오차범위 이내에 속하는지 여부를 판단하며, 최대강도 시점과 최대폭 각각의 오차범위는 동일하거나 서로 다른 것을 특징으로 하는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법.
  6. 제 1 항에 있어서, <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비함에 있어서,
    동일한 최대강도 시점 개수를 갖는 표준 UCM과 측정 UCM을 대비하는 것을 특징으로 하는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석방법.
  7. 표준 크로마토그램 정보, 측정 크로마토그램 정보, 표준 UCM(unresolved complex mixture) 정보, 측정 UCM 정보를 저장하는 DB 블록;
    표준 UCM 또는 측정 UCM을 대상으로 2차원 좌표 정보를 추출하고, 가우시안 함수에 대입하여 표준 UCM과 측정 UCM을 가우시안 함수 그래프로 변환하며, 표준 UCM과 측정 UCM 각각의 최대강도 시점 및 최대폭 정보를 상기 DB 블록에 저장하는 가우시안 함수 변환모듈;
    <표준 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>과 <측정 UCM의 최대강도 시점 및 최대폭>을 대비하여 미리 설정된 오차범위 내에 속하는지 여부를 판단하여 유류오염물의 유종을 판별하는 매칭모듈; 및
    상기 가우시안 함수 변환모듈 및 매칭모듈을 제어하여 표준 크로마토그램 정보 및 측정 크로마토그램 정보의 저장, 표준 UCM 정보 및 측정 UCM 정보의 저장, UCM의 가우시안 함수 그래프로의 변환, 표준 UCM과 측정 UCM의 매칭과정을 제어하는 유종분석 제어장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 DB 블록은 표준 크로마토그램 DB, 측정 크로마토그램 DB 및 UCM 정보 DB로 구성되며,
    상기 표준 크로마토그램 DB는 제반 유종에 대한 기체크로마토그래피 분석에 따른 크로마토그램 정보를 저장하며, 상기 측정 크로마토그램 DB는 분석대상물인 유류오염물의 크로마토그램 정보를 저장하며, 상기 UCM 정보 DB는 표준 크로마토그램과 측정 크로마토그램 각각의 UCM 정보를 저장함과 함께 각각의 UCM에 대한 최대강도 시점 및 최대폭 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 가우시안 함수 변환모듈은 표준 UCM 또는 측정 UCM 상의 최대강도 시점 개수를 확인하고, 복수의 봉우리 개수가 존재하는 경우 각 최대강도 시점 인근의 2차원 좌표를 각각 가우시안 함수에 대입하여 가우시안 함수 그래프를 생성하고, 생성된 복수의 가우시안 함수 그래프를 결합하여 복수의 유종이 혼합된 혼합물의 UCM에 대응되는 가우시안 함수 그래프를 완성하며, 최종 완성된 가우시안 함수 그래프의 복수의 최대강도 시점 및 최대폭을 상기 DB 블록에 저장하는 것을 특징으로 하는 기체크로마토그래피의 UCM 정보를 이용한 유종분석장치.
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