Chapter 4 염분측정 표준운영절차서(전기전도도법)

4.1 목적 및 범위

1.1 이 표준운영절차서는 해수 중 염분을 정밀하고 안정적으로 측정하기 위한 방법 중의 하나인 전기전도도법의 측정원리와 이 방법을 사용하는 다양한 기기인 Guildline사 의 Autosal 8400B laboratory salinometer, Seabird사의 SBE 4C센서계열, YSI/Hydrolab multiprobe sensor 등의 사용방법, 센서교정 및 검정, 유지보수등에 대한 내용을 포함한다.

4.2 측정 원리

2.1 전기전도도법을 이용한 해수 중 염분측정은 해수에 존재하는 이온들이 대부분 강전해질이기 때문에 이온의 양이 많을수록 전기전도도가 증가하는 원리를 이용하여 전기전도도를 측정하여 염분으로 계산하는 방법이다. Cox 등(1967)은 발트해, 흑해, 지중해를 포함한 표층 100미터 이내에서 채수한 자연해수시료 135개의 염소량과 전기전도도 비를 정밀하게 측정하였다. 측정된 염소량을 식(1)을 이용하여 염분값으로 전환하여 새로운 염소량과 염분과의 관계식 (2)을 유도 하였다. 새로운 염소량과 염분 관계식(2)을 이용하여 염소량을 염분값으로 전환한 후 염분과 전기전도도비 사이의 관계인 아래의 다항식(3)을 구하였다.

\(S(‰)=0.03 + 1.8050 ~ Cl(‰) ~------------~~ (1)\)
\(S(‰)=1.80655 ~ Cl(‰) ~~~ ---------------~~ (2)\)
\(S(‰)= -0.08996 + 28.29720 ~ R_{15} + 12.80832~ R_{15}^2 \\ -10.67869 ~ R_{15}^3 + 5.98624 R_{15}^4 - 1.32311 R_{15}^5 ~~--- ~~~(3)\)

위 식에 사용된 전기전도도비는 International Association for Physical Sciences of the Ocean(IAPSO)에서 염소적정법을 이용하여 염분을 측정 할 때 발생하는 오차를 줄이고 다른 기관들간의 염소적정법으로 측정된 염분 값들 간의 상호비교를 위하여 염소량(chlorinity)값을 표시하여 배포한 표준해수 (Batch P31, chlorinity 19.375, S(‰)=35.002)에 대한 해수시료의 전기전도도비 값이다. 1978년 new salinity scale인 Practical Salinity Scale (PSS78)개념이 만들어 졌다. 이 Practical Salinity Scale에서 염분(Sp,Practical salinty)은 표준해수를 유리용기에 오랫동안 보관하면서 생기는 불확도를 줄이기 위해서 표준해수 대신 용액 1kg에 KCl 32.4356g이 들어 있는 KCl용액에 대하여 15℃, 표준대기압 조건에서 측정된 해수시료의 전기전도도비(K15)와 염분과의 관계식(4)을 이용하여 측정된 전기전도도비를 염분값으로 전환하는 것이다. KCl 용액 1kg에 들어 있는 KCl 32.4356 g은 15℃, 표준대기압 조건에서 염분 35 ‰인 표준해수와의 전기전도도비가 1.0000이 되는데 필요한 KCl용량이다. 이때 온도를 측정하는데 사용된 온도계는 IPTS68 (t68 = 15℃)였고, 1983년 이후에는 ITS-90 온도스케일도 바뀌었다. 1983년 이전에 측정된 전기전도도로부터 환산된 염분값과 1983년 이후에 측정된 전기전도도를 이용하여 환산된 염분값과의 상호호완을 위해서 반드시 온도스케일을 명시하고 하나의 온도스케일로 전환해서 사용하여야 한다(T68=1.00024T90, Saunders, 1990).

\(S_p=0.0080 - 0.1692 ~ K_{15}^{\frac{1}{2}} +25.3851 ~ K_{15} + 14.0941 ~ K_{15}^{\frac{3}{2}} \\ -7.0261 ~ K_{15}^2 + 2.7801 ~ K_{15}^{\frac{5}{2}}~---------~(4)\)

추후 현장 온도(T)에서 측정된 전기전도도비(RT)로 염분을 계산할 수 있도록 식(4)에 온도보정식을 추가하여 식(5)를 유도하였으며 이식을 이용하여 SBE 4C, YSI, Hydrolab 전기전도도 센서를 이용하여 15 ℃이외의 온도에서 측정된 전기전도도비(RT)를 이용하여 현장에서 염분값을 계산할 수 있도록 하였다.

\(S_p(‰)= 0.0080 - 0.1692 ~ R_{T}^{\frac{1}{2}} +25.3851 ~ R_{T} + 14.0941 ~ R_{T}^{\frac{3}{2}} -7.0261 ~ R_{T}^2 +2.7801 ~ R_{T}^{\frac{5}{2}} \\ + \frac{(T-15)}{1+k(T-15)} (0.0005 - 0.0056 ~ R_{T}^{\frac{1}{2}} -0.0066 R_T -0.0375 R_T^{\frac{3}{2}} +0.0636 R_T^2 -0.0144 R_T^{\frac{5}{2}}) ~-----~ (5)\)

여기서 k=0.0162이다. T: 현장온도 또는 salinometer인 경우 항온수조 온도

4.3 시약 및 준비물

3.1 IAPSO인증 표준해수,증류수

3.2 위생장갑,킴와이프,시료병,전기테이프,기록장,바스켓

4.4 전기전도도법 염분측정기기

전기전도도를 측정하여 염분을 계산하는 기기로는 T-S bridge, CTD, Salinometer등이 있다. T-S bridge와 CTD는 현장에서 사용하는 기기로 두 기기 모두 전기전도도와 수온을 동시에 측정하여 현장의 염분을 계산한다. CTD는 추가적으로 수심까지 동시에 측정한다. 염분측정기(Salinometer)는 실험실에서 전기전도도를 측정하여 염분을 측정하는 기기이다. 대표적으로는 정밀염분측정에 사용되는 Guildline사의 Autosal8400B가 사용되고 있으며 본 표준절차에서 자세히 다루어진다.

4.4.1 실험실 염분측정기(Bentch top Salinometer)

현재 정밀염분 측정에 사용되는 대표적인 장비는 Guildline사의 Autosal 8400B이다. 이 기기는 현재 바다에서 WOCE기준에 맞는 염분자료를 제공하는 유일한 염분 측정기기이다. 이 기기에 대한 정밀한 사양은 기기 제조사에서 제공하는 정보를 확인한다.

Guildline사의 Autosal 8400B

4.4.2 T-S bridge

현장에서 온도와 전기전도도를 측정하여 염분을 계산하는 기기이지만 현재 해양에서 활용되지 않고 육상의 토양에서 염분을 측정하는 데 주로 이용된다. 아래 그림에 있는 장비는 5500 salinity bridge로 토양에서 연속으로 염분을 측정하는 장비로 전기전도도 범위가 2-40 mmho/cm이다. 해양에서는 T-S bridge를 사용하여 염분을 측정하는 경우가 거의 없으므로 이 기기에 대한 설명은 생략하겠다. 그리고 향후 해양환경공정시행법에서도 이 부분에 관한 내용은 삭제하는 것이 적절할 것으로 판단된다. 5500 salinity bridge

4.4.3 Seabird conductivity sensor (SBE 4C)

SBE 4C 전기전도도 센서에 의한 전기전도도 측정은 30 cm3/s로 일정하게 해수를 흐르게 하는 펌프로 해수를 직경 0.4 cm의 T-C duct로 유입되면서 수온이 즉시 감지되고 duct를 통해 해수가 흐르는 동안 0.73초 뒤에 전기전도도 셀로 해수가 들어간다. 펌프 속도가 일정하여서 항상 0.73초의 시간이 지연된다. 이 센서는 단독으로 운영되는 것이 아니라 주로 SBE 9plus data loger에 연결하여 사용한다. Seabird conductivity sensor

4.4.4 YSI, Hydrolab etc. multiprobe sensor

아래 그림의 좌측은 YSI multiprobe이고 우측이 Hydrolab의 multiprobe이다. 이런 종류의 측정기에 사용되는 전기전도도 센서의 특징은 두 개의 전극이 부피를 알고 있는 공간에 설치되어 있고, 이 공간에 전기전도도 측정 대상 용액이 출입할 수 있는 구멍과 온도를 측정하는 센서가 함께 결합되어 있다. 두 전극에 전기를 연결하여 부피를 알고 있는 용액의 전기전도도와 온도를 측정하여 전극 사이의 전기전도도로 전환하여 염분을 계산한다.
YSI multiprobe
Hydrolab multiprobe

4.5 각 기기들 간의 측정범위, 정밀도, 해상도는 아래의 표와 같다.

4.5 시료채취, 전처리, 보관, 기록

전기전도도를 이용해서 해수 염분을 측정하는 경우 채수기를 이용하여 해수시료를 채취하여 실험실에서 정밀염분측정기를 이용하여 염분을 측정하는 경우와 T-S bridge, CTD를 현장에서 운영하여 직접 전기전도도를 측정하여 함께 측정된 수온자료를 이용하여 염분으로 계산하는 경우가 있다. 해수시료의 염분을 실험실에서 측정하는 경우 시료채취, 전처리, 보관, 기록에 관한 사항을 다루고자 한다.

4.5.1 시료채취 용기

염분시료를 채취하기 위한 시료병은 해수와 유리의 화학적인 상호작용을 최소화하기 위해 경질유리(flint glass) 재질의 병을 사용하고, 증발 영향을 제거하기 위해 poly-seal screw cap을 사용한다. 최근 실험실 유리기구에 많이 사용되는 재질은 붕규산 유리 재질(borosilicate glass)**이다. 용기의 부피는 오염에 의한 영향을 최소화하기 위해 125-250 ml를 사용한다. 이러한 종류의 용기를 사용하면 염분 변화를 0.001이하로 6개월 정도 보관할 수 있다(Stalcup,1991). 시료병 뚜껑은 최소 2년 주기(최대 3년이내)로 교환을 해야 하며 염분병은 8년 주기 (최대 10년)로 교환한다. *Pb 또는 K-SiO2 조성의 유리로 고굴절율과 빛의 산란이 높은 특징을 가지고 있어 렌즈, 광학기구, 프리즘, 장식용 유리로 상용됨 **붕소(Br)-SiO2 결합으로 구성된 유리로 물리, 화학, 온도에 따른 변화에 강하여 실험실, 부엌용기에 많이 사용된다. Pyrex, Boroil, Simax, Bomex등의 상표가 일반적이다.

4.5.2 시료채취

채수기로 채수한 해수시료 염분병 입구와 채수기의 출구 사이의 직접적인 접촉없이 염분병의 4분의 1정도를 채운 다음 뚜껑을 닫고 최소 10초 동안 흔든 후 비운다. 이러한 과정을 최소한 3회 반복한다. 해수시료를 시료병의 목부분까지 채운다음 병뚜껑을 해수시료로 잘 헹군 후 뚜껑을 닫는다. 시료를 채취할 때 표층수/빗물이 흘러들어가 오염되는 것을 주의한다.

4.5.3 시료보관

현장에서 염분을 측정할 때 시료 병을 보관 상자에 넣어서 염분 측정기가 있는 온도가 일정한 곳에 보관한다. 시료 병의 크기와 시료의 온도에 따라 수 시간 또는 하루 내에 실험실 온도와 평형이 이루어진다(Muller, 1999). 현장에서 분석이 어려우면 15-20 ℃로 보관할 경우 최대 10일간 보관할 수 있다(해양환경공정시행법, 2013). 시료를 보관할 때 병뚜껑과 목부분을 잘 닦아주어 병 뚜껑의 나사에 있는 물기가 건조되어 생긴 염에 의한 오염을 최소화한다.

4.5.4 시료기록

기록의 실수를 최대한 줄이기 위하여 시료병은 시료채취용 니스킨 병의 번호로 기록하기를 권장한다. 시료병을 명확히 구별하는 다른 방법을 사용할 수도 있다. 시료병에 필요한 정보는 cruise identification, station, cast number, water sampler number, storage case identification, salinity sample bottle number등이다.

4.6 염분측정

6.1 정밀염분측정기인 Autosal 8400B를 이용한 염분측정 방법에 대해서는 별도로 Autosal 측정방법에 자세히 설명한다.
6.2 Seabird 4C를 이용하여 현장에서 염분을 측정하기 전 온도가 조절되는 항온수조에 센서를 넣고 온도를 변화시키면서 전기전도도를 측정하고 이때 사용된 해수시료를 채취하여 실험실에서 Autosal 8400B를 이용하여 염분을 정밀하게 측정한다. 기기에서 측정된 주파수를 이용하여 교정식의 상수를 결정하고, 이 상수를 이용하여 측정주파수를 전기전도도로 환산한다. 온도와 전기전도도를 이용하여 염분값으로 전환한다. 교정 상수가 결정되면 현장에서 전기전도도와 온도를 동시에 측정하여 위의 식을 이용하여 자동으로 염분값을 환산할 수 있다. 교정수행은 교정에 사용되는 환경과 장비등을 기기 사용자가 구비하기 어렵고 제조사나 전문교정기관에서 주기적(1년마다)으로 실시할 것을 권장한다. 교정기관, 교정일자, 교정상수, 온도별 교정후 계산값과의 차이값을 자료와 함께 보고한다.
6.3 YSI, Hydrolab multiparameter conductivity sensor를 이용하여 염분을 측정하기 위해서 우선 센서교정을 실시한다. SBE 4C센서와 달리 센서교정은 센서교정용 용액을 이용하여 이용자가 직접 수행한다. 센서교정을 위한 기기조작에 대해서는 제조사의 장비 운영메뉴얼을 참고하여 조작한다. 기본적으로 이온을 포함한 용액의 전기전도도는 온도에 아주 민감하다(온도계수=3%/℃). 교정 전에 온도센서가 정상적으로 작동하고 있는지 확인을 해야 하고, 전기전도도의 보고는 특정온도에서의 전기전도도 값으로 보고해야한다.(20.2 mS/cm at 14 ℃). 일반적인 전기전도도는 측정된 전기전도도 값의 온도보정이 되지않은 것이고 Specific Conductance는 측정된 전기전도도 값을 25 ℃일 때의 값으로 환산하여 보정한 값이다(온도보정계수=1.91%=0.0191). 센서교정 절차는 다음과 같다. - 전기전도도를 교정은 전기전도도를 알고 있는 적절한 용액을 선택한다(담수: 1.0 mS/cm, 하구역수: 10 mS/cm, 해수: 50 mS/cm). - 교정시 센서에 공기방울이 있으면 액체의 부피변화로 인해서 전기전도도에 영향을 주기 때문에 공기방울을 잘 제거한다. - 기기별 사용 메뉴얼의 교정절차에 따라 교정을 실시하고 교정용 전기전도도 측정 용액의 교정 전 전기전도도 값과 교정 후 전기전도도값을 측정온도와 함께 교정기록지에 기록한다. - 탈이온수 또는 증류수를 사용하여 Low-End Specific Conductance Check을 수행하고 (5 μS/cm이하 전기전도도 용액 사용), 이러한 확인은 최소 1주일에 한 번씩 수행되어야 한다. 그리고 Low-End Specific Conductance Check수행에 사용된 용액의 전기전도도 값을 표시하고 측정된 전기전도도 값을 온도와 함께 교정기록지에 기록한다. -최소 한 달에 한 번씩은 전기전도도센서 교정에 사용된 표준용액에 따라 500 또는 1000 μS/cm 용액으로 Mid-Range Specific Conductance Check를 수행해야 하고 사용된 용액의 전기전도도와 Mid-Range conductivity solution 측정된 전기전도도 값을 측정 온도와 함께 교정기록지에 기록해야한다. Mid-Range Specific Conductance Check는 선형성 시험이고 측정된 전기전도도 값과 용액에 표시된 전기전도도 값과의 차이는 10% 이내이어야 한다.

교정기록지

4.7 Autosal 8400B를 이용한 염분측정방법

4.7.1 개요

AUTOSAL은 현장에서 채수한 샘플의 염분 값을 측정하는 장비로서 시료를 측정하기 앞서 AUTOSAL에 표준해수(standard seawater)로 초기화시킨 염분 표준정점과 시료의 상호비교 측정한 값을 전기전도도 비(conductivity ratio)로 지시하는 장비이다.

4.7.2 사양

(1)전원 : 교류 230V AC 또는 115V AC로 사용 가능하다
(2)Bath 용량 : 16.8 리터
(3)측정 지시값 : 2배의 전기전도도 비
(4)측정범위 : 0.005～42 psu (Conductivity=7.6 S/m 또는 Rt=1.15 에 해당한다)
(5)정확도 : ±0.002 psu
(6)분해능 : ±0.0002 psu
(7)Bath 온도 :
- setting temp : 18℃, 21℃, 24℃, 27℃, 30℃, 33℃ - 정확도 : ±0.02 ℃ - 안정도 : ±0.001 ℃/day (8)Scale Suppression : 0～2.2 Conductivity ratio (22 스텝)

UTOSAL(8400B)

computer interface

외부펌프

Autosal Front Panel

4.7.3 준비물

표준해수, 증류수, 위생장갑, 킴와이프, 샘플병, 전기테이프, 기록장, 바스켓(폐액통)

4.7.4 Autosal을 작동시키기 전 점검할 사항

(1)가능하다면 출입문을 모두 닫는다.
(2)각 switch 및 valve 위치를 확인한다.
- suppression switch : 맨 왼쪽으로 다 돌린 상태(증류수로 셀 세척하고 확인한 상태)
- function switch : standby 위치
- pump switch : off 위치
- flow rate valve : 최대로 열린 상태(외장펌프를 이용할 경우)
- temperature set switch : 전에 setting 한 값에 위치
- temperature sensor switch : normal 위치
- tank drain valve : 최대로 닫힌 상태
(3)tank drain/fill, tank overflow : 현재 상태 그대로(호스가 연결되지 않은 상태)
(4)샘플 공급용 테프론 튜브를 증류수병에 연결한다.
(5)cell drain과 연결된 호스가 폐통에 모인 물에 잠기지 않도록 길이를 조정한다. cell drain에서 나오는 물이 물통에 떨어지도록 조절하고 그렇지 않으면 염분 측정값이 튀어서 측정 결과의 신뢰성 저하를 초래한다.
(6)실내 온도로 항온을 유지하기 위해 표준해수, 샘플병, 증류수, 위생장갑 등 실험물품을 Autosal 근처 테이블에 미리 비치한다.
(7)실내 온도를 관찰할 수 있는 온도계를 비치한다.

4.7.5 Autosal을 작동시킬 때 점검할 사항

AUTOSAL은 사용하기 최소 8시간 전에 전원을 켜 둔다. (1) AC 전원
- 플러그를 콘센트에 꽂는다. - Autosal과 computer interface는 연결된 상태인지 확인한다. - 외부펌프의 연결 상태를 확인한다. - AUTOSAL 전원을 켠다(전원 스위치는 AUTOSAL 후면 아래에 위치한다). - 전원이 들어오지 않으면 FUSE(250V / 2A)를 확인 후 교체한다. - 후면에 위치한 냉각 팬이 돌아가는지 확인한다. (2)temperature bath
- 수조를 볼 수 있는 창을 통해서 수조내에 물(증류수)이 차 있는지 확인한 후 부족하거나 없다면 보충한다.
- 램프를 확인한다. 램프 불이 들어오지 않으면 수조를 들여다 볼 수 있는 창을 통해서 전기전도도 셀 내 코일이 보이지 않는다.
- 실내 온도에 따라 온도 설정 스위치를 이용하여 bath 온도를 조절한다. bath의 설정온도는 실내 온도의 –2℃～+4℃ 이내에 있도록 한다. (3)temperature sensor
- temperature sensor switch를 normal로 설정하고 temperature set switch를 33으로 조절한다(heater lamp가 on-정상).
- temperature sensor switch를 normal로 설정하고 temperature set switch를 18로 조절한다(heater lamp가 off-정상).
(4)temperature sensor check
- bath 온도를 설정하고 약 1시간 정도 경과 후, heater lamp가 주기적으로 꺼지고 켜짐을 반복한다.
- temperature sensor switch를 normal에서 1로 조절하고 약 4～5분 이내 heater lamp가 주기적으로 꺼지고 켜짐을 반복한다. - temperature sensor switch를 1에서 2로 조절하고 약 4～5분 이내 heater lamp가 주기적으로 꺼지고 켜짐을 반복한다.
- temperature sensor switch를 원래 normal로 설정한다.
- heater lamp가 주기적으로 꺼지고 켜지지 않고 계속 꺼진 상태라면 heater lamp가 고장 난 것이다(새 heater lamp로 교체 요망).

4.7.6 표시화면의 지시값을 읽는 방법

(1)function switch, standby 상태
temperature set switch가 24℃인 경우
(2)function switch, read 상태
suppression switch 1.9 위치한 경우
suppression switch 2.0 위치한 경우
computer interface 연결한 상태에서는 – 값을 읽지 못한다.

4.7.7 Autosal 표준화 및 시료측정 전 예열(warming-up)

기록장에 측정일자, Autosal on 시간, off 시간, Bottle Number, zero 값 기록
(1)컴퓨터에서 Salinometer Data Logger 실행
(2)File → New. Serial Number 입력 후 확인

  1. Run ID와 File Name 입력 후 OK

(4)이 문구가 나오면 Autosal의 Function Switch를 Zero로 놓고 값을 확인한다. 0.0+000x : x=±5 이하면 정상, 그렇지 않으면 전자회로를 조정해야 한다.

(5)Autosal의 Function Switch를 Standby로 돌리고 확인한다.

(6)셀을 증류수로 6회 정도 세척한다.
- 테프론 튜브의 오염 방지를 위하여 킴와이프로 닦아준 후 증류수 병에 담근다.
- Autosal의 Pump Switch를 켜고 구멍을 3초 정도 막아 Flushing하여 마지막 실험에 전기전도도 셀 안에 채워 두었던 증류수를 제거 한 후 Pump Switch를 끈다.
- 외장 Pump(flow rate : 1)의 Switch를 이용하여 전기전도도 셀 안에 증류수가 다 채워지면 외장 Pump의 Switch를 끈다.
- 위의 과정을 6회 정도 반복하여 세척한 후 증류수를 전기전도도 셀에 채워 Function Switch를 Standby에서 Read로 돌리고 10초 기다리는 동안에 Suppression Switch를 돌려 맞춘다. 측정범위를 벗어나면 display 지시 값이 깜박거린다 → 증류수 Suppression Switch 0.0 → Autosal의 display 지시 값을 기록장에 적어 놓는다(증류수는 깨끗하여 Autosal 측정 불가).
- Function Switch를 Read에서 Standby로 돌린다.
(7)해수로 전기전도도 셀을 20분 이상 충분히 적셔준다. 전기전도도 코일을 해수로 충분히 적셔 시료를 측정하기 위한 최적의 상태로 만들어 준다.

캡션

캡션

  • 테프론 튜브를 킴와이프로 닦아주고 해수(전에 쓰고 남은 표준해수 또는 해수)를 pump를 이용하여 셀 안에 채운 후 flushing한다. 이 세척 과정을 3~4회 반복 후 전기전도도 셀에 해수를 채워 Function Switch를 Read로 돌리고 10초 기다리는 동안에 Suppression Switch를 돌려 맞춘다. 측정범위를 벗어나면 display 지시 값이 깜박거린다. → 표준해수 Sal. 35는 Suppression Switch 1.9 → 20분 셀을 적신다.
  • 1200초 동안 Reading이 끝나면 Function Switch를 Read에서 Standby로 돌린다.
  • 만약 Maximum Standard Deviation이 0.000010이 넘어가면 아래의 화면이 나타난다. 마우스로 대략 중간값을 클릭하고 Accept Reading 클릭

캡션 위의 화면이 뜨지 않으면 Autosal이 충분히 안정된 상태이다.

캡션

아니요를 클릭한다.

캡션

확인을 클릭한다.

캡션

  • 마우스 오른쪽 버튼을 클릭 후 Bottle Label을 적을 수 있다.
  • 예를 들어 63902#3 화면에 보이는 값은 3회 측정값의 평균이다.
    를 클릭하면 각 1회씩(15초)의 평균값이 나오고 그 밑을 다시 한번 클릭하면 1초간의 데이터를 확인할 수 있다.
    (8)남은 표준해수(다시 섞어줌)로 3회 15초간 적셔준다.

캡션

캡션

  • 3회의 display 지시 값의 끝자리 숫자가 ±5 이상 변동이 없을 때까지 반복 측정한다.

4.7.8 Autosal 표준화(standardization potentiometer 이용)

Autosal Warming-up 종료 후 표준화할 수 있다.
(1)새 표준해수를 잘 섞어준 후 오픈하여 테프론 튜브를 킴와이프로 닦아 표준해수병에 담근다.
(2)Autosal의 Pump Switch를 켜고 구멍을 3초 정도 막아 Flushing하여 마지막 실험에 전기전도도 셀 안에 채워 두었던 해수를 제거한 후 Pump Switch를 끈다.
(3)외장 Pump(flow rate : 1)의 Switch를 이용하여 전기전도도 셀 안에 표준해수가 다 채워지면 외장 Pump의 Switch를 끈다.
(4)위의 세척 과정을 3~4회 정도 반복 후 표준해수를 전기전도도 셀에 채운다.
(5)Function Switch를 Read로 돌리고 10초 기다리는 동안 Standardization Potentiometer의 고정핀을 풀어(고정핀을 위로 올린다), Potentiometer를 돌려 표준해수병의 종이 상표에 있는 K15값의 2배로 맞추고 고정핀을 잠근다(고정핀을 밑으로 내린다).
예를 들어 K15 = 0.99996이면, 0.99996 × 2 = 1.99992로 맞춘다.
따라서, 1.99992 값이 display에 지시되도록 Potentiometer를 돌린다.
(6)30초 동안 Reading이 끝나면 Function Switch를 Read에서 Standby로 돌린다.
(7)display 지시 값이 표준해수 K15값의 2배와 비슷한 값이 3번(매회 셀 안을 flushing한 후 새로 셀을 채운다)정도 나올 때 까지 (5)~(6)과정을 반복한다.
이때의 4자리 디지트가 표준화한 상수이며 Bottle Counter에 넣어주고 기록장에도 기록한다. 표준화 상수 끝자리 숫자가 ±5 이상 변동되면 Autosal을 다시 표준화한다.

4.7.9 Autosal 표준화 절차(프로그램 이용)

Standardization potentiometer 이용하여 표준화를 한 후 Autosal 및 표준해수 변화 추이를 간편하게 표준화 할 수 있다.
Autosal Warming-up 종료 후 표준화 할 수 있다.
(1)새 표준해수를 잘 섞어준 후 열고 테프론 튜브를 킴와이프로 닦아 표준해수병에 담근다. (2)Autosal의 Pump Switch를 켜고 구멍을 3초 정도 막아 Flushing하여 마지막 실험에 전기전도도 셀 안에 채워 두었던 해수를 제거한 후 Pump Switch를 끈다.
(3)외장 Pump(flow rate : 1)의 Switch를 이용하여 전기전도도 셀 안에 표준해수가 다 채워지면 외장 Pump의 Switch를 끈다.
(4)위의 세척을 3~4회 정도 반복한 후 표준해수를 전기전도도 셀에 채운다.
(5)Function Switch를 Read로 돌리고 10초 기다리는 동안에 Suppression Switch를 돌려 맞춘다(측정범위를 벗어나면 display 지시 값이 깜박거린다 → 표준해수 Sal. 35는 Suppression Switch 1.9) → Reading이 끝나면 Function Switch를 Read에서 Standby로 돌린다 → 앞의 과정을 3회(매회 셀 안을 flushing 한 후 새로 셀을 채움) 반복 측정
(6)셀 안에 남아 있는 표준해수를 flushing 한 후 전기전도도 셀에 표준해수를 다시 채운다.

캡션

  • 파란 네모칸의 삼각플라스크병 모양을 누른다.
  • Standard Seawater K15 칸에 오픈한 표준21해수병의 종이 상표에 있는 K15값을 입력한다.
  • Get Ratio 클릭 후 Function Switch를 Read로 돌리고 10초 기다리는 동안에 Suppression Switch를 돌려 맞춘다(측정범위가 벗어나면 display 지시 값이 깜박거린다 → 표준해수 Sal. 35는 Suppression Switch 1.9).
  • Reading이 끝나면 Function Switch를 Read에서 Standby로 돌린다.
  • Autosal display 지시 값이 위에 측정한 값과 비슷하게 나오면 Accept를 누른다.
  • 아래 화면처럼 보정값 Ratio 및 Salinity 값이 적용되어 나온다.

캡션

4.7.10 해수 시료 염분측정 절차

(1)해수 시료를 잘 섞어준 후 열고 테프론 튜브를 킴와이프로 닦아 해수 시료병에 담근다.
(2)Autosal의 Pump Switch를 켜고 구멍을 3초 정도 막아 Flushing하여 마지막 실험에 전기전도도 셀 안에 채워 두었던 해수를 제거한 후 Pump Switch를 끈다.
(3)외장 Pump(flow rate : 1)의 Switch를 이용하여 전기전도도 셀 안에 해수 시료가 다 채워지면 외장 Pump의 Switch를 끈다.
(4)위의 세척을 3~4회 정도 반복한 후 해수 시료를 전기전도도 셀에 채운다.
(5)Function Switch를 Read로 돌리고 10초 기다리는 동안에 Suppression Switch를 돌려 맞춘다(측정범위가 벗어나면 display 지시 값이 깜박거린다) → Reading이 끝나면 Function Switch를 Read에서 Standby로 돌린다 → 앞의 과정을 3회(매회 셀 안을 flushing 한 후 새로 셀을 채운다) 반복 측정한다.

4.7.11 Autosal 끄기

(1)증류수로 전기전도도 셀을 반복 세척(6회 정도)하고 셀 안에 증류수를 채운다.
(2)Function Switch를 Standby에서 Read로 돌리고 10초 기다리는 동안에 Suppression Switch를 돌려 맞춘다(측정범위가 벗어나면 display 지시 값이 깜박거린다 → 증류수 Suppression Switch 0.0 → Autosal의 display 지시 값을 기록장에 적어 놓는다(증류수는 깨끗하여 Autosal 측정 불가).
(3)Function Switch를 Read에서 Standby로 돌린다.

캡션

(4)File → Close 선택한다.

캡션
(5)Function Switch를 Standby에서 Zero로 돌리고 Zero 값 확인 후 기록장에 기록한다.
(6)Function Switch를 Zero에서 Standby로 돌린다.
(7)AUTOSAL 전원 스위치를 끈다(전원 스위치는 AUTOSAL 후면 아래에 위치).
(8)AUTOSAL 사용이 끝난 후 각 소모품 등은 원래 자리에 비치한다.

4.7.12 Autosal 전기전도도 셀 세척 및 공기방울 제거 방법

(1)OSIL 세척 방법
- 20mL 증류수에 10mL Decon 90을 섞은 후 methanol(95% 이상) 170mL를 넣는다. methanol은 독성과 발화성 물질로 사용 시 후드에서 사용하기를 권장한다.
- 세척액을 전기전도도 셀에 채우고 flushing을 하여 3~4회 반복한 후 셀을 다시 채워 대략 20분 정도 둔다.
- 전기전도도 셀 안에 남아 있는 세척액을 모두 flushing(대략 10초) 한다.
- 400mL 증류수로 전기전도도 셀을 채우고 flushing을 반복하여 세척한다.
- drain된 물은 따로 폐기물 통에 모아서 버린다.
- 공기방울 제거 후 전기전도도 셀을 남은 표준해수로 충분히 적신 후 시료를 측정한다.
(2)Guildline 방법
- CLR, Isopropyl Alcohol, 증류수를 각각 200mL 정도 준비한다.
- CLR로 전기전도도 셀을 채우고 flushing을 하여 3~4회 반복한 후 셀을 다시 채워 대략 20분간 둔다.
- 전기전도도 셀 안에 남아 있는 CLR를 모두 flushing(대략 10초) 한다.
- Isopropyl Alcohol를 전기전도도 셀에 채우고 flushing을 하여 5~7회 반복한 후 셀을 다시 채워 10~15분 정도 둔다.
- 전기전도도 셀 안에 남아 있는 Isopropyl Alcohol를 모두 flushing(대략 10초) 한다.
- 400mL 증류수로 전기전도도 셀을 채우고 flushing을 반복하여 세척한다.
- drain된 물은 따로 폐기물 통에 모아서 버린다.
- 공기방울 제거 후 전기전도도 셀을 남은 표준해수로 충분히 적신 후 시료를 측정한다.

4.7.13 주의사항

(1)표준해수 및 시료는 측정하기 전 뚜껑 쪽을 손가락으로 잡고 손목을 이용해 위·아래로 돌려주면서 고루 섞어준다. 섞은 후 작은 기포까지 사라졌을 때 전기전도도 셀에 표준해수 및 시료를 채운다. 시료에 부유물질이 있으면 전기전도도 셀의 코일에 부유물질이 끼지 않도록 가라앉힌 후 사용한다. 부유물질이 있는 해수를 여과하면 염분 측정값에 변화가 있는 것을 관찰할 수 있다.
(2)cell drain과 연결된 호스가 폐통에 모인 물에 잠기지 않도록 길이를 조정한다. cell drain에서 나오는 물이 물통에 떨어지도록 조절하고 그렇지 않으면 염분 측정값이 튀어서 측정 결과의 신뢰성 저하된다.
(3)전기전도도 셀 안에 공기방울이 생겼을 경우 공기방울을 제거하고 측정한다. 공기방울 1~2개 정도는 전체 평균값에는 크게 차이를 일으키지 않지만, 마지막 digit값을 변화시킨다. flushing하여 제거할 수 있다.
- 작은 공기방울이 많이 끼였을 경우 flushing으로 제거가 되지 않아 전기전도도 셀 세척 및 공기방울 제거 방법으로 제거할 수 있다. 대략 0.001psu 정도의 차이를 일으킨다.
(4)외장펌프에 공기방울이 있을 시 셀 유입이 느려질 수 있다. 외장펌프의 뚜껑을 열어 공기방울이 낀 튜빙 쪽을 손가락으로 눌러주거나 쳐서 공기방울을 제거한다.
(5)셀 내부로 시료가 들어가지 않을 때 Autosal 전면부에 있는 4개의 나사를 풀고 조심스럽게 당겨서(증류수가 들어있는 bath도 같이 레일을 타고 바깥으로 나오므로 앞으로 쏠리지 않도록 주의) 각 호스의 연결이 제대로 되어 있는지, impeller 벨트(O ring)가 연결되었는지를 확인하여 조치한다.
(6)30분 이상 자리를 비우고 다시 Autosal을 측정할 때 남은 표준해수 또는 해수로 3회~6회 정도 반복 분석한 후 결과가 비슷하게 나오는지 확인하고 시료를 측정한다. (7)약 4~5시간 자리를 비울 때 증류수로 셀을 세척하고 셀 안에 증류수를 채워놓는다. 그 후 시료를 다시 측정 시 해수로 반복 분석하여 비슷한 값이 나올 때 값을 측정한다.
(8)표준화시 적은 양의 남은 표준해수(초기 부피의 15% 미만)를 사용하지 않는다. 염 농도가 높아져 2ppm 이상의 오류가 발생할 수 있다. 사용한 표준해수는 시간이 지날수록 공기와의 접촉으로 인해 염 농도가 높아진다.
(9)display의 마지막 ±1 digit 차이는 대략 0.0002psu에 해당한다(35psu일 때).
(10)bath temperature ±0.5 mK 차이는 ±2 digits에 해당한다.

4.8 참고문헌

Cox, R.A., Culkin, F., Riley, J.P. (1967) The electrical conductivity/chlorinity relationship in natural sea water. Deep-Sea Research, 14:203-220 Saunders, P.M. (1990) The international temperature scale of 1990, ITS-90. WOCE Newsl. No. 10 Stalcup, M.C.(1991) Salinity measurements. WHP Operations and Methods Muller, T.J. (1999) Determination of salinity. In Methods of Seawater Analysis. Eds Grasshoff, K., Kremling, K., Ehrhardt, M. Wiley-VCH 해양환경공정시험기준 (2013) 해양수산부고시 제2013-230호