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1. Chemometrics란 무엇인가? Chemometrics 기술은 분석화학의 한 분야로 1970년대에 태동된 것으로, 화학실험에서 얻은 데이터로부터 통계학적, 수학적 모형을 통하여 중요한 화학적 정보를 추출하는 기술이며, 그 응용범위가 제약, 의약, 식품, 환경, 정유산업, 고분자, 생명과학 등으로 다양해짐에 따라 독자적인 분야로 부상하고 있다. 특정한 물질, 원료, 제품의 성분을 분석하는데 직접적으로 고가의 분석장비 (chromatograph 등)를 사용하는 대신에 비교적 간단한 장비인 FTIR(Fourier transform infra-red), NIR (near infra-red), NMR(nuclear magnetic resonance)등의 분광기를 사용하여 얻은 파장별 흡광도 (absorbance)등의 데이터를 chemometrics기술을 이용하여 분석함으로써 빠른 시간내에 비파괴분석이 가능하다. 따라서 이 기술의 핵심은 정확한 성분예측을 위한 모델의 개발이라 할 수 있다. 또한 Chemometrics 기술은 신속하고 정확한 소재성분의 예측을 가능하게 하므로 품질향상과 생산성 향상의 효과를 제공하는 환경친화적 분석기술이다. 2. Chemometrics의 중요성 Chemometrics와 같은 계측소프트웨어기술은 산업체의 생산품질 모니터링, 농축산물의 품질평가, 식품가공산업, 재료산업, 정유산업, 생명과학, 의학, 제약분야 등 화학적 물성분석이 필요한 전분야에 걸쳐 응용되는 기술이다. Chemometrics기술의 개발과 그에 따른 관리시스템구축은 다양한 분야에서의 적용가능성을 확장시키며, 생산비용의 절감과 체계적인 품질관리효과를 가져올 수 있다. 예를 들어, 철강의 주원료인 석탄 및 철광석 등의 물성분석을 FTIR분광법을 사용하여 생산라인에서 실시간으로 수행함으로써 품질향상은 물론 선철생산량을 증대시키고 있다. 이전에는 습식분석방법이나 산을 사용하는 DKK분석기를 사용하였는데 모두 환경오염 물질을 유발시키거나 주변기기를 부식시킨다는 문제점과 분석에 장시간이 요하므로 실시간 적용이 불가능하였다. 3. Chemometrics 기술개발의 중요성 분광법의 최대 약점은 그 결과로 도출되는 스펙트럼의 해석이 어렵다는 점이다. 특히 물성이 복잡하거나 측정하고자 하는 물성이외의 불순물(noise)이 들어있는 경우 더욱 해석을 어렵게 한다. 보통의 경우 단순한 모델로는 성분 해석 및 예측이 곤란하며 복잡한 모델의 개발이 요구된다. 따라서 예측력이 우수한 chemometric model의 개발이 계측산업 또는 Chemometrics기술의 핵심이라 할 수 있겠다. 또한 모델의 복잡성에 비례하여 분석 결과의 해석이 어려워지므로 보다 간명한 해석방법의 개발 역시 필수적인 과제라 하겠다. 위에서 언급하였듯이 이의 응용분야가 다양하고 분광기의 종류 또한 다양한 반면에 현재 주로 사용되는 기법은 PLS에 국한되어 있는 실정이므로, 해당 분야에 보다 적절한 새로운 Chemometrics기술을 개발하는 것이 실질적으로 중요한 문제이다. 4. Chemometrics 기술의 수요 과거 15년동안 국내의 계측기기 산업의 연평균 성장률은 약 18%로 전 산업성장률을 훨씬 상회하고 있다. 그러나 아직 업체수에서는 전체 광공업의 0.6%, 생산액에서는 0.4%를 차지하고 있어 선진국과 타 산업에 비해 상대적으로 취약한 형편이다 . 수요는 계속적으로 증가하고 있으나 70% 정도를 수입에 의존하고 있는 만큼 그 비용부담이 커서 응용 및 실용화 확산에 제약을 받고 있다. 또한 사용자 입장에서 구매한 소프트웨어로 일부물성의 예측분석을 실시하고 있으나 실제 분석알고리즘에 대한 정확한 이해가 어렵고 그에 대한 사후적 지원은 받지 못하고 있으므로 주어진 분석기법이외의 통계적분석을 시도하기는 어려운 상황이다. 따라서 공정관리를 위한 소재특성 평가를 위해 정확한 품질평가를 제공하는 동시에 생산현장에 적용하기 쉬운 분석알고리듬 개발의 필요성이 현재에도 대두되고 있다. 전세계의 계측기기 산업은 전체 GNP의 3~4%를 차지하고 있어 1995년 현재 세계시장 규모는 약 5천억달러로 추정되고 있으며, 계속적으로 증가 추세에 있다. 분광기를 이용한 분석기법은 환경 친화적이면서 기존의 분석만큼 정확한 결과를 낼 수 있어서 그 응용 범위가 급속히 증가할 것으로 기대되고 있다. 그러나 현재 수입에 따른 고가의 장비로만 인식되고 있어서 국산화의 시도가 절실한 상태이다. 또한 수입설비의 사용자 역시 소프트웨어도입에 대단히 큰 비용의 지불하고 있어서 많은 불만을 가지고 있다. 점차로 국제적경쟁이 치열해지고 소비자의 품질요구가 엄격해 짐에 따라 국내에서도 품질 및 생산성 향상을 위한 분광기술 및 Chemometrics기술의 생산에의 적용이 가속화될 것으로 전망된다. 농축산업, 식품산업에는 물론 의학, 제약, 정유산업에서의 활용이 확산될 것이며, 제조업 및 환경산업에의 적용이 시도될 것이다. 또한 계측기기의 고속화, 고성능화, 지능화 등이 요구됨에 따라 Chemometrics기술의 역할이 보다 중요시 될 것으로 전망되며 응용범위의 확산에 따라 예측력이 향상된 새로운 chemometric모델의 개발과 분석시스템의 개발이 요구될 것이다. 5. Chemometrics 기술 경쟁력 확보 분광기를 포함하는 계측기기 산업은 고도의 정밀도를 요구하는 분야로 수입의존율이 약 70%나 된다. 1996년 전체 무역적자 206억달러 가운데 이 분야가 30억달러로 15%를 차지할 만큼 무역역조가 심각한 상태이며, 이를 개선하기 위해서는 수입대체와 수출산업화가 시급한 실정이다 . 이에 따라 중소기업청은 1996년 처음으로 23개 품목, 30개 업체를 계측기기 일류화업체로 선정한 바 있으며 이들의 기술개발을 위해 각종 지원을 해오고 있다. 또한 1997년에 추가로 19개 품목, 23개 업체를 세계일류화 지원 품목 및 업체로 선정하고 2000년 일류상품화를 목적으로 종합적인 지원을 실시하고 있다. 중소기업청과 더불어 한국표준과학연구원, 한국전자산업진흥회, 계측기기연구조합 등이 기술적 지원을 같이 하고 있다. 이러한 노력에도 불구하고 계측기기 업체의 영세성으로 연구개발 투자가 미진하기 때문에 수년내에 세계수준의 정밀도를 확보하기란 극히 어려울 것으로 전망된다. 그러나 분광기 등에 내장하여 사용하여야 할 소프트웨어 기술인 Chemometrics기술은 소규모의 투자로도 큰 부가가치를 올릴 수 있는 분야이다. 국내에서는 현재까지 Chemometrics기술 자체에 투자한 예는 SK㈜외에는 거의 없는 편이며 향후에도 정부의 계획은 없는 실정이다. 실제 분광분석연구를 하는 식품, 농축산물 분야의 연구자들에 의하면 현재 국내에서 사용되고 있는 분광분석기기는 UV, 가시광선에 의한 일부를 제외하고는 모두 수입되고 있는데 광학기술 등 상당기술을 요하는 부분을 제외한다면 간단한 구조이며, 분석 소프트웨어가 개발된다면 국내 생산가능성은 높은것으로 판단된다. 특히, Chemometrics기술에는 화학, 통계학, 응용수학, 산업공학등의 학문이 근간을 이루고 있으며 이러한 학문의 발전은 국내에서도 꾸준히 이루어져 왔기 때문에 향후 5년간 투자가 이루어진다면 세계수준을 달성할 것으로 기대된다. 이 분야에는 성분의 예측오차가 대표적인 성능척도로 간주되는데 향후 5년내에 세계수준의 약 90% 이상을 달성할 것으로 전망된다. [출처 : 스펙트론테크]