KR101674395B1 - 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양분석방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 채취된 토양에 바인더를 혼합하여 고형화시킨 시료에 레이저를 조사하여 토양 중의 성분을 용이하게 분석할 수 있는 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법에 관한 것이다.
본 발명의 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법은 채취한 토양을 바인더로 고형화시켜 분석시료를 수득하는 고형화단계와, 분석시료에 레이저를 조사하여 플라즈마로부터 방사되는 광의 스펙트럼을 통해 상기 분석시료 중의 성분을 분석하는 분석단계를 포함한다.

Description

레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법{method for analyzing soil using laser-induced plazma spectroscopy}

본 발명은 토양분석방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 채취된 토양에 바인더를 혼합하여 고형화시킨 시료에 레이저를 조사하여 토양 중의 성분을 용이하게 분석할 수 있는 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법에 관한 것이다.

토양 내 환경유해물질은 종류가 다양하고 대부분 환경 내에서 극미량으로 존재하기 때문에 분석과정에서 상당한 어려움을 수반한다.

토양 중의 중금속 등과 같은 미량의 환경유해물질을 분석하기 위한 방법으로서, 유도결합 질량분석기(ICP-MS; Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) 또는 원자흡수분광광도법(AAS; Atomic Absorption Spectrometry)등의 화학적 분석방법을 사용하였다.

상술한 방법들은 오염대상 지역에 대한 대표성을 띄는 시료채취, 추출, 복잡한 정제과정을 거치며 많은 시간과 노력 및 고비용을 필요로 한다. 또한 고가의 분석기기와 숙련된 인력을 필요로 한다. 따라서 이런 단점을 극복하고 분석 정확도 및 신속한 분석속도를 보장하면서 간편하고 신속하게 환경에 유해한 중금속 물질을 실시간 모니터링 할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다

이러한 기술의 하나가 레이저 유도 플라즈마 분광법(LIBS; laser-induced breakdown spectroscopy, 또는 LIPS; laser-induced plazma spectroscopy)이며, 이는 레이저 빔을 시료에 집속시켜 방전현상과 비슷한 빛 에너지에 의해 생성되는 플라즈마를 여기원으로 사용하는 분광 분석법이다.

이 방법은 레이저 펄스를 토양 시료에 조사하여 강렬한 펄스 에너지가 물질에 전달되었을 때 형성되는 레이저 유도 플라즈마로부터 방사되는 빛을 광측정계 및 분광부를 통해서 측정한 스펙트럼의 형태로부터 각각의 원소가 갖는 특수한 파장 영역에서의 피크 또는 발생 대역을 보고, 특정 물질의 양이나 종류를 분석하는 기술이다.

토양시료에 펄스 레이저를 조사하여 플라즈마를 발생시키기 위해서는 토양 입자들을 고정상으로 만들어야 하기 때문에 일반적으로 토양시료를 펠릿(pellet) 형태로 만들어서 사용하고 있다.

대한민국 등록특허 제 1084766호에는 중금속 분석방법이 개시되어 있다. 상기 특허기술은 반응챔버(100)의 일 측부에 구비된 시료 테이블(120)에 시료를 고정시킨 다음 시료에 레이저를 조사하여 플라즈마를 생성시킨다. 이때 시료(124)는 분말 형태로 제조하거나, 펠렛(pellet) 형태로 제조하여 시료테이블(120) 상에 고정될 수 있음이 언급되어 있다. 그리고 시료가 분말 형태로 제조되는 경우, 상기 분말을 고정시키기 위한 별도의 시료고정편(미도시)이 구비된다.

이와 같이 종래에는 펠릿 형태의 시료를 만들기 위해 토양을 성형틀에 주입한 후 일정한 압력을 가해 만드는 것이 일반적이다.

하지만, 토양의 특성상 점착성이 낮은 일부 토양은 펠릿이 형성되지 않으며, 설령 펠릿이 형성되었다 하더라도 결합력이 약해 쉽게 부스러지거나 시료마다 압착강도가 달라 모든 시료에 일정한 조건이 적용되어야 하는 정량분석 방법으로는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제 1084766호: 중금속 분석방법

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 채취된 토양에 바인더를 혼합하는 간단한 방법으로 토양을 고형화시킬 수 있어 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용하여 토양 중의 중금속 등의 환경유해물질을 용이하게 분석할 수 있는 토양분석방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법은 채취한 토양을 바인더로 고형화시켜 분석시료를 수득하는 고형화단계와; 상기 분석시료에 레이저를 조사하여 플라즈마로부터 방사되는 광의 스펙트럼을 통해 상기 분석시료 중의 성분을 분석하는 분석단계;를 포함한다.

그리고 상기 고형화단계는 a)상기 토양에 상기 바인더를 혼합하는 혼합단계와, b)상기 토양과 상기 바인더의 혼합물을 괴상의 성형체로 성형하는 성형단계와, c)상기 성형체를 경화시키는 경화단계를 포함한다.

또한, 상기 바인더는 동물성 접착제, 식물성 접착제, 합성수지 접착제 중에서 선택된 어느 하나인 것이다.

또한, 상기 식물성 접착제는 전분 접착제인 것이다.

그리고 상기 분석단계는 상기 분석시료에 상기 레이저를 조사하여 플라즈마를 발생시키는 단계와, 상기 레이저의 진행경로상에 설치된 반사판으로 상기 플라즈마로부터 방사되는 광을 설정된 방향으로 반사시키는 단계와, 상기 반사단계에서 반사된 광의 스펙트럼을 분석하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 반사판은 상기 레이저가 통과할 수 있는 통과구멍이 형성되고 일면에 상기 플라즈마로부터 방사된 광을 반사시키는 반사곡면이 마련된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 채취된 토양에 바인더를 혼합하는 간단한 방법으로 토양을 펠릿과 같은 괴상으로 용이하게 고형화시킬 수 있어 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용하여 토양 중의 중금속 등의 환경유해물질을 분석할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 토양분석방법의 일 예를 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 2는 도 1에 적용되는 레이저 유도 플라즈마 분광분석장치를 나타내는 사시도이고,
도 3은 도 2에 도시된 레이저 유도 플라즈마 분광분석장치의 작용을 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법은 크게 고형화단계와 분석단계를 포함한다. 각 단계별로 살펴본다.

1. 고형화단계

고형화단계(100)는 채취한 토양을 고형화시켜 분석시료를 수득하는 과정이다.

고형화단계는 구체적으로 a)상기 토양에 상기 바인더를 혼합하는 혼합단계와, b)상기 토양과 상기 바인더의 혼합물을 괴상의 성형체로 성형하는 성형단계와, c)상기 성형체를 경화시키는 경화단계로 이루어진다.

먼저, 혼합단계에서 채취한 토양에 바인더를 혼합한다. 가령, 토양 100중량부에 대하여 바인더 2 내지 40중량부를 혼합할 수 있다. 토양에 함유된 점토나 실트의 함량에 따라 바인더의 혼합량은 상기 범위 내에서 적절하게 조절될 수 있다.

바인더를 구성하는 물질은 토양의 분석 결과에 영향을 주지않아야 한다. 따라서 토양 내의 특정 성분의 함유 여부나 함량을 분석하고자 하는 경우 바인더는 분석대상 물질이 함유되어 있지 않아야 한다. 예를 들어, 토양 중에 함유된 중금속의 함량을 분석하고자 한다면 중금속이 함유되어 있지 않은 바인더를 이용한다. 그리고 토양 중에 함유된 특정 오염물질의 함량을 분석하고자 한다면 특정 오염물질과 동일한 물질이 함유되어 있지 않은 바인더를 이용한다.

바인더로 접착제를 이용할 수 있다. 가령, 바인더로 동물성 접착제, 식물성 접착제, 합성수지 접착제 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 동물성 접착제로 아교를 들 수 있으며, 식물성 접착제로 전분을 들 수 있다. 전분은 물과 혼합하여 끓여서 만든 풀 형태로 이용할 수 있다. 또한, 동물성 접착제 및 식물성 접착제는 환경을 오염시키지 않으며 자연에서 빠른 분해가 가능하다.

그리고 합성수지 접착제로 폴리비닐아세테이트, 에폭시드 수지, 페놀 수지 등을 들 수 있다. 상업화된 합성수지 접착제의 일 예로 문구용 물풀을 사용할 수 있다.

상술한 접착제는 분석 결과에 영향을 미치지 않으며, 토양의 입자들을 결합시키기 위한 적당한 접착력을 가진다.

혼합단계가 완료되면 성형단계를 수행한다.

성형단계에서 토양과 바인더의 혼합물을 괴상의 성형체로 성형한다. 성형을 위해 토양과 바인더의 혼합물을 성형틀에 주입하여 성형할 수 있다. 또한, 성형틀을 이용하지 않고 성형할 수 있다.

괴상 성형체의 전형적인 예로 펠릿(pellet) 형상이다. 펠릿 형상 외에도 성형체는 사각, 판상 등 다양한 형태의 덩어리로 성형될 수 있음은 물론이다.

다음으로, 괴상으로 만들어진 성형체를 경화시키는 경화단계를 수행한다.

경화는 자연건조 방식 또는 열풍건조 방식 등이 적용될 수 있다. 경화과정을 통해 바인더가 경화되면서 토양 입자들이 상호 고착되면서 고형화된다.

이와 같이 바인더에 의해 토양 입자들이 덩어리 형태로 고형화된 분석시료를 얻을 수 있다.

2. 분석단계

분석시료가 준비되면 분석시료 중에 함유된 중금속(As, Cd, Pb, Zn, Fe, Hg, Cr, Cu, Ni 등)과 같은 각종 오염물질 또는 기타 물질 등을 정량적 및 정성적으로 검출 및 분석하는 분석단계(200)를 수행한다.

이러한 분석단계는 분석시료에 레이저를 조사하여 플라즈마로부터 방사되는 광의 스펙트럼을 통해 분석시료 중의 특정 성분을 분석한다. 이러한 분석은 통상적인 레이저 유도 플라즈마 분광분석장치를 이용하여 수행할 수 있다.

가령, 고형화된 분석시료를 레이저 유도 플라즈마 분광분석장치의 시료대에 장착한 후 펄스 레이저를 분석시료에 조사한다. 펄스 레이저가 분석시료에 조사되면 플라즈마가 발생하고, 발생된 플라즈마로부터 방사되는 광을 검출한 후 분광부를 통해서 측정한 광의 스펙트럼 형태로부터 각각의 원소가 갖는 특수한 파장 영역에서의 피크 또는 발생 대역을 보고, 특정 성분의 양이나 종류를 분석할 수 있다.

한편, 상술한 바와 달리 본 발명은 도 2 및 도 3에 도시된 레이저 유도 플라즈마 분광분석장치를 이용하여 분석단계를 수행할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 레이저 유도 플라즈마 분광분석장치는 프레임부(20)와, 프레임부(20)에 설치되며 분석시료(10)를 장착하기 위한 시료대(31)를 갖는 시료장착부(30)와, 시료대(31)에 장착된 분석시료(10)에 플라즈마를 유도하도록 분석시료(10)를 향하여 펄스 레이저(41)를 방출하는 레이저발생부(40)와, 레이저발생부(40)와 시료대(31) 사이의 펄스 레이저(41)가 진행하는 경로상에 설치되어 펄스 레이저(41)는 분석시료(10)를 향하도록 통과시키고 분석시료(10)에 유도된 플라즈마로부터 방사되는 광은 설정된 방향으로 반사 및 집속시키는 광집속부(50)와, 광집속부(50)의 초점 상에 설치되어 광집속부(50)에 의해 집속된 광을 입사받아 전송하는 광전송부와, 광전송부(60)의 단부에 설치되어 상기 광전송부(60)를 통해 전송된 광을 분광하여 출력하는 분광부(70)와, 분광부(70)에서 출력된 광의 스펙트럼을 분석하는 분석부(80)를 구비한다.

프레임부(20)는 판 상의 바닥판(21)과, 바닥판(21)과 직교하도록 바닥판(21)의 일 측 가장자리에 배치된 판 상의 수직판(25)을 구비한다.

시료장착부(30)는 바닥판(21) 상에 설치되는 것으로서 시료대(31)와, 제1몸체(32)와, 탄성부(33)와, 가압커버(34)와, 결합부와, 제2몸체(36)와, 회전구동부를 포함한다.

시료대(31)는 분석시료(10)를 놓을 수 있도록 상부에 개구부를 갖고 하부는 폐쇄된 구조를 갖는 원통 형상으로 형성된다.

제1몸체(32)는 시료대(31)를 상부로부터 하방으로 삽입 및 인출 가능하도록 시료대(31)의 직경에 대응하는 직경을 갖고 하방으로 소정 깊이 인입된 인입홈(32a)이 상부에 마련된 원통 형상으로 형성되어 있다. 제1몸체(32)는 내부가 빈 구조를 갖는다. 그리고, 제1몸체(32)의 상단 인입홈(32a) 주변으로는 후술하는 가압커버(34)의 플랜지(34a)가 진입될 수 있도록 턱지게 형성된 진입홈(32b)이 더 구비되어 있으며, 후술하는 제2몸체(36)의 상단에 마련된 안착홈(36a)에 하단이 안착되어 있다.

탄성부(33)는 인입홈(32a)에 삽입되어 즉, 시료대(31)와 제1몸체(32) 사이에 개재되어 제1몸체(32)에 대하여 시료대(31)를 상방으로 탄성 지지하는 것으로서, 스프링을 적용한다.

가압커버(34)는 제1몸체(32) 상에 시료대(31)를 감싸도록 설치되어 시료대(31)를 하방으로 가압하는 것으로서, 상부에는 시료대(31)에 놓인 분석시료(10)가 외부로 노출되게 시료대(31)의 개구부와 대응하는 크기의 개구부가 형성된 원통 구조로 형성되어 있다.

가압커버(34)의 상부는 시료대(31)의 상단에 접촉된 상태로 시료대(31)를 하방으로 가압할 수 있도록 턱지게 형성되어 있으며, 가압커버(34)의 하단에는 방사상으로 연장된 플랜지(34a)가 구비되어 있어 후술하는 결합부에 의해 제1몸체(32)에 구속시키거나 또는 구속상태를 해제시킬 수 있다. 상기 가압커버(34)의 플랜지(34a)는 제1몸체(32)에 마련된 진입홈(32b)에 안착된다.

가압커버(34)의 측면에는 레이저발생부(40)로부터 방출된 펄스 레이저가 시료대(31)에 장착된 분석시료(10)에 도달하면서 발생하는 외력에 의해 시료대(31)가 상하로 유동하는 것을 방지하면서 시료대(31)의 초기 세팅위치를 유지시키기 위한 위치고정부재(39)가 체결되는 체결구멍(38)이 형성되어 있으며, 시료대(31)의 외주면에도 가압커버(34)의 체결구멍(38)에 대응하는 위치에 위치고정부재(39)가 삽입될 수 있는 체결구멍(31a)이 형성되어 있다.

위치고정부재(39)는 체결구멍(31a)에 나사결합될 수 있는 볼트나 세트스크루를 적용한다.

결합부는 제1몸체(32)에 설치되어 가압커버(34)를 상기 제1몸체(32)에 구속되게 결합시키거나 구속해제되게 분리시키는 것으로서, 제1몸체(32)의 상부를 일부분 점유하도록 형성된 한 쌍의 가압플레이트(35a)와, 상기 가압플레이트(35a)를 각각 제1몸체(32)의 상단에 고정시키는 고정볼트(35b)를 포함하여 구성된다.

가압플레이트(35a)는 제1몸체(32)의 상단에 안착된 상태에서 가압커버(34)의 플랜지(34a) 상면에 접촉되며, 고정볼트를 제1몸체(32)에 체결함으로써 가압커버(34)를 제1몸체(32)로부터 이탈되지 않도록 구속시킨다. 가압플레이트(35a)에는 고정볼트(35b)가 삽입될 수 있는 삽입홀(35c)이 형성되어 있다. 삽입홀(35c)은 좌우로 길게 형성된 장공구조로 이루어진다. 따라서 고정볼트(35b)를 풀면 가압플레이트(35a)는 좌우방향으로 이동이 가능하고, 고정볼트(35b)를 조이면 가압플레이트(35a)는 특정 위치에 고정된다.

회전구동부는 분석시료(10)를 회전시킬 수 있도록 제1몸체(32)를 회전시키는 것으로서, 상부에 제1몸체(32)의 하단이 안착되는 안착홈(36a)을 갖고 내부가 빈 원통 구조로 형성되며 하우징(90) 내부에 회전가능하게 설치된 제2몸체(36)와, 제2몸체(36)의 하부에 제2몸체(36)의 원주방향을 따라 기어치가 형성된 웜 휠(37)과, 웜 휠(37)에 맞물리게 결합된 기어치를 갖는 웜(38)과, 웜(38)을 회전시키는 구동모터(39)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 회전구동부의 구성을 통하여 시료대(31)에 놓인 분석시료(10)를 회전시킬 수 있으며, 이로써 후술하는 레이저발생부(40)에서 방출된 펄스 레이저(41)를 여러 지점으로 도달 시킬 수 있다.

레이저발생부(40)는 수직판(25)의 상부에 설치되어 하방으로 펄스 레이저(41)를 방출하도록 되어 있다. 레이저발생부(40)는 일정한 시간 간격으로 발진과 정지를 반복하도록 된 것으로서 펄스 형태의 레이저를 방출하는 것을 적용한다. 이때, 발진 시간에 대비하여 정지 시간의 비를 크게 할수록 펄스 레이저(41)의 에너지를 높일 수 있다. 레이저발생부(40)는 고체 레이저인 Nd:YAG를 사용할 수 있고, 1064nm 또는 532nm의 파장을 갖는 것을 적용할 수 있다.

레이저발생부(40)의 하방에는 레이저발생부(40)로부터 방출된 펄스 레이저(41)를 집속하여 분석시료(10)로 입사되게 하는 제1광학렌즈(45)가 수직판(25)에 설치되어 있다.

광집속부(50)는 레이저발생부(40)로부터 방출된 펄스 레이저(41)가 진행하는 경로상, 즉 레이저 발생부(40)와 시료대(31) 사이에 설치되어 펄스 레이저(41)를 통과 및 펄스 레이저(41)에 의해 분석시료(10)에 유도되는 플라즈마로부터 방출되는 광을 설정된 방향으로 집속시키는 것으로서 반사판(51)과, 제2광학렌즈(55)를 포함하여 구성되어 있다.

반사판(51)은 레이저발생부(40)로부터 방출된 펄스 레이저(41)를 통과시킬 수 있도록 내측에 통과구멍(52)이 형성되어 있고, 펄스 레이저(41)가 진행하는 방향과 대응하는 방향의 일 면에 분석시료(10)에서 유도된 플라즈마로부터 방출되는 광을 평행광이 되도록 반사시키는 반사곡면(53)이 마련되어 있다. 반사판(51)은 펄스 레이저(41)가 진행하는 방향과 직교하는 방향으로 플라즈마로부터 방출된 광을 반사시킨다.

제2광학렌즈(55)는 반사판(51)에 의해 반사된 광을 집속하여 광전송부로 입사시키는 것으로서 소정의 배율을 갖는 집속렌즈를 적용한다.

광전송부(60)는 제2광학렌즈(55)의 후방 측에 설치되어 제2광학렌즈(55)에서 집속된 광을 입사받아 분광부(70)로 전달하는 것으로서, 광파이버를 적용한다.

분광부(70)는 광전송부(60)를 통해 전송되는 광을 분광하는 것으로서, 광에 포함된 성분들을 각각의 파장대로 분리하도록 되어있다. 상기 분광부(70)는 통상적으로 빛을 파장대별로 분리하는데 사용되는 분광계를 적용한다. 일 예로, 상기 분광부(70)는 200 ~ 780nm 대역을 검출할 수 있는 제품을 적용할 수 있다.

분석부(80)는 분광부(70)에서 출력된 광 즉, 광의 스펙트럼을 정량적 및 정성적으로 분석하는 컴퓨팅장치로서, 분석시료(10)에 포함된 물질로부터 방출되는 물질 고유의 스펙트럼을 검출하여 토양에 포함된 물질을 파악해낸다.

상술한 레이저 유도 플라즈마 분광 분석장치를 이용한 분석단계를 설명한다.

준비된 분석시료(10)를 시료대(31)에 장착한 후 가압커버(34)를 설치하여 가압커버(34)와 시료대(31)를 고정시킨다. 그리고 가압플레이트(35a)를 시료대(31) 방향으로 이동시킨 다음 고정볼트(35b)를 조여 가압커버(34)를 고정시킨다.

다음으로, 분석시료(10)의 상부에 위치한 레이저발생부(40)에 전원을 공급하여 레이저발생부(40)에서 분석시료(10)로 펄스 레이저를 조사하여 플라즈마를 발생시킨다. 레이저발생부(40)에서 발생된 펄스 레이저는 제1광학렌즈(45)를 통과하면서 집속되며, 반사판(51)의 통과구멍(52)을 통과하여 분석시료(10)에 입사된다. 이때, 펄스 레이저(41)의 에너지에 의해 분석시료(10)에 플라즈마가 유도된다.

플라즈마로부터 방사되는 광은 레이저의 진행경로상에 설치된 반사판(51)에 의해 설정된 방향으로 반사된다. 도시된 예에서 분석시료(10)의 상부에 설치된 반사판(51)의 반사곡면(53)에 의해 광은 제2광학렌즈(55) 측으로 반사된다. 이와 같이 분석시료(10)와 레이저발생부(40) 사이에 반사판(51)을 설치하여 플라즈마에서 방사되는 광 중 레이저의 진행경로 방향으로 방사되는 광을 분석함으로써 향상된 신호강도를 얻을 수 있어 보다 정확한 검출능력을 갖는다.

다음으로, 반사판(51)에 의해 반사된 광의 스펙트럼을 분석한다.

반사판(51)에서 반사된 광을 제2광학렌즈(55)를 통해 집속하여 광전송부(60)로 입사시키게 되며, 광전송부(60)로 입사된 광은 분광부(70)로 전송되며 분광부(70)에서는 전송된 광은 파장 별로 분리된 스펙트럼 형태로 분석부(80)에 제공된다.

분석부(80)에서는 제공된 스펙트럼을 분석함으로써 분석시료(10)에 포함된 특정물질을 정량 또는 정성적으로 검출할 수 있다.

이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 분석시료
20 : 프레임부 30 : 시료장착부
40 : 레이저발생부 50 : 광집속부
60 : 광전송부 70 : 분광부
80 : 분석부 90 : 하우징
100: 고형화단계 200: 분석단계

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 채취한 토양을 바인더로 고형화시켜 분석시료를 수득하는 고형화단계와;
   레이저 유도 플라즈마 분광분석장치를 이용하여 상기 분석시료에 레이저를 조사하여 플라즈마로부터 방사되는 광의 스펙트럼을 통해 상기 분석시료 중의 중금속 성분을 분석하는 분석단계;를 포함하고,
   상기 고형화단계는 a)상기 토양 100중량부에 대하여 상기 바인더 2 내지 40중량부를 혼합하는 혼합단계와, b)상기 토양과 상기 바인더의 혼합물을 괴상의 성형체로 성형하는 성형단계와, c)상기 성형체를 경화시키는 경화단계를 포함하며,
   상기 바인더는 식물성 접착제인 전분 접착제이고,
   상기 레이저 유도 플라즈마 분광분석장치는 프레임부와, 상기 프레임부에 설치되며 분석시료를 장착하기 위한 시료대를 갖는 시료장착부와, 상기 시료대에 장착된 상기 분석시료에 플라즈마를 유도하도록 상기 분석시료를 향하여 펄스 레이저를 방출하는 레이저발생부와, 상기 레이저발생부와 상기 시료대 사이의 펄스 레이저가 진행하는 경로상에 설치되어 상기 분석시료에 유도된 플라즈마로부터 방사되는 광을 설정된 방향으로 반사 및 집속시키는 광집속부와, 상기 광집속부의 초점 상에 설치되어 상기 광집속부에 의해 집속된 광을 입사받아 전송하는 광전송부와, 상기 광전송부의 단부에 설치되어 상기 광전송부를 통해 전송된 광을 분광하여 출력하는 분광부와, 상기 분광부에서 출력된 광의 스펙트럼을 분석하는 분석부를 구비하고,
   상기 시료장착부는 상기 분석시료를 놓을 수 있도록 상부에 개구부를 갖는 상기 시료대와, 상기 시료대를 상부로부터 하방으로 삽입 및 인출 가능하도록 상기 시료대의 직경에 대응하는 직경을 갖고 하방으로 소정 깊이 인입된 인입홈이 마련되며 상기 인입홈 상단 주변으로 턱진 진입홈이 형성된 원통 형상의 제1몸체와, 상기 인입홈에 삽입되어 상기 시료대를 상방으로 탄성 지지하는 탄성부와, 상기 제1몸체 상에 상기 시료대를 감싸도록 설치되어 상기 시료대를 하방으로 가압하는 가압커버와, 상기 제1몸체에 설치되어 상기 가압커버를 상기 제1몸체에 구속되게 결합시키는 결합부와, 상단에 마련된 안착홈에 상기 제 1몸체의 하단이 안착되는 제2몸체와, 상기 제 1몸체를 회전시키는 회전구동부를 구비하고,
   상기 결합부는 상기 제1몸체의 상부를 일부분 점유하도록 형성된 한 쌍의 가압플레이트와, 상기 가압플레이트를 각각 상기 제1몸체의 상단에 고정시키는 고정볼트와, 상기 고정볼트를 풀면 상기 가압플레이트가 좌우 방향으로 이동이 가능하도록 상기 가압플레이트에 좌우로 길게 형성된 장공 구조로 이루어진 삽입홀을 구비하며,
   상기 분석단계는 상기 분석시료를 상기 시료대에 장착한 후 상기 가압커버를 설치하고 상기 가압플레이트를 상기 시료대 방향으로 이동시킨 다음 상기 고정볼트를 조여 상기 가압커버를 고정시키는 단계와, 상기 분석시료의 상부에 위치한 상기 레이저발생부에 전원을 공급하여 상기 분석시료에 레이저를 조사하여 플라즈마를 발생시키는 단계와, 상기 레이저의 진행경로상에 설치된 반사판으로 상기 플라즈마로부터 방사되는 광을 설정된 방향으로 반사시키는 단계와, 상기 반사단계에서 반사된 광의 스펙트럼을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 분석을 위한 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 반사판은 상기 레이저가 통과할 수 있는 통과구멍이 형성되고 일면에 상기 플라즈마로부터 방사된 광을 반사시키는 반사곡면이 마련된 것을 특징으로 하는 중금속 분석을 위한 레이저 유도 플라즈마 분광법을 이용한 토양분석방법.
   

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