대학, 제약회사, 식품회사, 연구소 등에서 과학실험을 할 때 세정수나 희석수 등의 물을 사용한다. 과학실험의 목적이나 요구 수질에 따라 달라지지만 일반적으로 과학실험실에서는 물 1㎤ 당 미립자 수가 10개 이하인 순수(pure water)를 사용한다. 특히, 분석화학 등 미량물질을 대상으로 하는 연구개발에서는 0.1㎛(마이크로미터) 이하로 미립자나 세균을 포함하지 않는 초순수(ultrapure water)를 사용하고 있다.

최근에는 대량의 샘플을 신속하고 정확한 분석 요구에 따라 분석장치의 자동화가 진행되고 있다. 이는 검체나 표준시약, 반응시약 등을 자동적으로 흡입기(Syringe)에서 반응용기로 빨아올려 연속적으로 분석하는 것으로, 자동분석장치에서는 검체나 표준시약 등의 희석이나 흡입기의 세정에 순수가 사용된다. 이 때문에 순수는 시약과 함께 분석결과를 좌우하는 중요인자가 된다.

분석화학, 바이오실험, 임상검사센터 등 연구나 검사에 사용되는 순수는 일일 수 L에서 수 천 L가 사용되지만, 일부 5만㎥의 초순수를 사용해 연구개발을 추진하는 곳도 있다. 세계의 중성미자(Neutrino) 연구의 최전선인 서울대학교를 비롯한 각 대학교, 삼성연구소, 우주과학, KIST에는 지하 1천m에 광센서가 부착된 1만㎥ 이상의 순수 탱크가 있다. 일본의 도쿄대학 우주선연구소 카미오카 우주소립자연구시설(슈퍼 카미오칸데)에는 지하 1천m에 광센서가 부착된 5만㎥의 순수 탱크가 있다. 미국이나 EU 등 대학이나 연구소에는 초순수 탱크가 많이 설치되어 운영되고 있다. 

특히, 초순수는 중성미자 연구에서 중요한 역할을 한다. 중성미자는 수조에 붙어있는 물속의 전자나 양자와 부딪쳐, 이 충돌에 의해 체렌코프 광(Cherenkov radiation)이라는 청백의 빛을 발한다. 이 빛은 도너츠 모양의 빛의 고리로 되어 외벽에 장착된 직경 50㎝의 광센서에 의해 탐지되어 입자의 종류 등을 결정할 수 있는데 물이 오염되면 광센서까지 도달할 수 없기 때문에 불순물을 극한까지 제거한 초순수가 필요하다. 수조의 초순수는 그 순도를 유지하기 위해서 약 60㎥/h로 순환, 정화되고 있다. 

초순수 관리 기술이 국가 과학기술의 척도이며, 이 기술을 보유한 나라가 과학 선진국이라고 볼 수 있다. 우리나라도 초순수 관리 분야에 더욱 관심을 갖고 대학이나 연구소가 과학기술의 첨단 연구를 계속해 우리나라에서 노벨상이 나오기를 기대한다. 세계 물의날을 기념해 다시 한 번 물의 중요성을 인지하고 초순수 관리 분야의 젊은 인재들이 육성되기를 바란다.

[『워터저널』 2022년 4월호에 게재]