실험실 초순수 제조장치는 실험실에서 필요한 최고 수준의 수질, 즉 Type I grade의 초순수를 생산하는 시스템. 

일반적인 정수 수준을 넘어서 전기 전도도, 총 유기탄소(TOC), 박테리아, 입자, 이온성 오염 물질을 극도로 낮은 수준으로 제거한 물을 제공. 

초순수는 분석 화학, 생명과학, 전자산업, 제약, 반도체 제조 등에서 실험 결과의 정밀도와 재현성을 확보하기 위해 필수.

초순수의 정의와 등급 (Water Grades and Definitions)

💧 ASTM/ISO/CLSI에 따른 초순수 등급

Type I

저항도 (MΩ·cm) ≥ 18.2

TOC (ppb) < 10

HPLC, ICP-MS, PCR 등 고정밀 분석 

Type II

저항도 (MΩ·cm) ≥ 1.0

TOC (ppb) < 50

일반 분석, 배양배지 준비 등 

Type III

저항도 (MΩ·cm) ≥ 0.05

TOC (ppb) < 200

Glassware 세척, Feedwater 등 

Type I이 가장 순도 높음.

정수 원리 및 처리 단계 (Water Purification Mechanism)

초순수 제조장치는 다단계 처리 시스템을 사용

전처리 (Pre-treatment)

Sediment filter, Activated Carbon filter 

부유물질, 염소, 유기물 제거 

역삼투(RO, Reverse Osmosis)

이온, 중금속, 박테리아 95~99% 제거

일반 정수 수준까지 정화 

이온교환 (Deionization, DI)

양이온/음이온 수지를 이용하여 나머지 이온 제거

전기전도도 0.1 µS/cm 이하 도달

UV 산화 (Ultraviolet Oxidation)

185 nm / 254 nm UV로 TOC 파괴 및 박테리아 살균

초미세 여과 (Ultrafiltration/0.2μm Final Filter)

엔도톡신, 세균, 입자 완전 제거

EDI (Electrodeionization) [선택적]

전기장을 이용해 연속 이온 제거 → 소모성 수지 없이 Type I 지속 생산

구성 요소 (System Components)

Feed Water Inlet

Tap water 또는 pre-treated water 공급 

Pre-filter Module

Sediment & Activated Carbon 

RO Module

막 분리 방식으로 고압 정수 

DI Resin Bed

이온 제거 

UV Lamp (185/254 nm)

TOC 감소 및 미생물 살균 

Ultrafiltration Unit

0.2μm 필터 또는 Hollow Fiber 사용 

Storage Tank

정제수 저장 (Type II/III) 

Dispensing Port

사용 시 초순수 직접 추출 

Monitoring Panel

전기전도도, 저항도, TOC, 수온 등 실시간 표시 

주요 사양 및 성능 지표

저항도

최대 18.2 MΩ·cm (25°C 기준) 

전도도

≤ 0.055 µS/cm 

TOC

≤ 5 ppb (HPLC급은 < 3 ppb) 

박테리아

< 1 CFU/mL 

엔도톡신

< 0.001 EU/mL 

Flow rate

0.5~2 L/min (모델에 따라) 

생산량

하루 5~500 L 이상 선택 가능

국제 표준 및 규격

ASTM D1193-06(2011): 초순수 품질 기준 정의 

ISO 3696: 실험실용 정제수의 분류 

CLSI C3-A4 (Clinical and Laboratory Standards Institute): 임상용 수질 기준

USP <1231>: 제약용 수질 

IEC 60747, SEMI F63: 반도체용 초순수 기준

설치 및 유지관리 요건

📍 설치 조건

급수: 상수도 혹은 예비정수 

배수: 하수 배관 연결 

전기: AC 220V or 110V (모델에 따라 다름)

바닥 평탄도 유지

유지관리 주기 (예시)

Pre-filter 3~6개월 

RO Membrane 1~2년 

DI Resin 6~12개월 

UV Lamp 1년 

Final Filter 6~12개월 

EDI Stack 3~5년 (무소모형)

구성 요소 (System Components)

분석화학

HPLC, GC, ICP-MS, TOC 분석 시 

생명과학

세포배양, PCR, DNA 시퀀싱 

제약

시약 제조, 주사용수(UPW) 준비 

반도체/디스플레이

세정, 패턴링, 장비 냉각 

병원/임상

기기 세척, 조직분석용 물 

환경분석

대기/수질 샘플 희석 및 시료 준비

장점과 한계

✅ 장점 

매우 높은 정제 수준으로 실험 정확도 향상 

자동화된 운영으로 유지관리 간편

다양한 출수 모드 (Type I/II 선택)

TOC 실시간 모니터링 및 경보 가능

유연한 모듈 교체 시스템 

⚠️ 한계

고가 장비 (3백만~2천만 원 이상)

정기적인 소모품 교체 필요

Feedwater 품질에 따라 성능 차이 있음일부 모델은 대기 중 CO₂ 흡수로 저항도 저하 가능

선택 시 고려사항

원하는 수질 등급(Type I/II/III) 

하루 예상 사용량 (L/day)

설치 공간 (수직/수평 구조)

디스펜서 기능 유무 (Touch Panel, 발판 등)

유지비용 (필터/수지 교체 주기)

자동 세척 기능 여부 (자동 플러싱)

TOC 모니터링, 온도 보정 기능

실험실 구축 시 배치 팁

샘플 준비대 가까이에 설치

중앙 순환 시스템(Central Distribution) 연결 가능

바닥 배수구, 후면 벽체 수도배관 확보

전용 UPS 전원 추천 (전력 안정화)

환경 센서 및 IoT 수질 모니터링 연동 가능

환경과 안전

RO 폐수는 수질에 따라 2~3배 이상 발생 → 재활용 고려 

UV 램프 교체 시 안구보호 필수 

탱크 오염 방지 위해 정기 세척 필요

저장수는 72시간 이상 보관 금지 (미생물 번식 가능)

초순수 제조장치는 실험실의 정밀도와 재현성을 결정짓는 핵심 인프라입니다. 

전처리부터 EDI까지 여러 정수 기술이 결합되어 Type I 등급의 고순도수를 제공하며, 다양한 분야의 고정밀 분석에 필수적으로 활용됩니다. 

실험실 설계 초기부터 적절한 장비 선택과 배치가 실험 효율을 좌우합니다.