CRM 건조질량 환산은 인증값과 측정값의 질량 기준을 일치시키는 작업이다. 인증값이 이미 건조질량 기준이면 이를 다시 보정하지 않고, 사용 시점의 수분 함량으로 측정값을 환산하거나 인증값에서 사용 상태의 비교값을 계산한다. 인증서 확인부터 칭량, 농도 환산, 회수율 검산까지 연결해 보정 누락과 중복 적용을 구분한다.
목차
1단계 — CRM 건조질량 환산 전 인증서의 기준을 확인한다
먼저 해당 제품·로트에 적용되는 인증서에서 대상 성분의 인증값, 단위, 질량 기준, 불확도와 포함인자를 확인한다. 건조질량 기준인지, 수령 상태 기준인지 구분하고 인증값과 참고값을 같은 지위의 기준값으로 취급하지 않는다.
건조질량 기준 인증값은 수분을 제외한 물질의 질량을 분모로 한다. 수령 상태 기준은 수분을 포함한 칭량 질량을 분모로 하며, 이 글에서는 개봉 후 실제 분취 당시의 상태까지 구분하기 위해 이를 사용 상태 기준이라고 부른다.
인증서의 건조 조건과 최소 분취량은 함께 확인한다. 예를 들어 NIST SRM 2711a는 건조질량으로 최소 250 mg을 사용하고 분석 때마다 건조 보정을 결정하도록 안내하며, 권장 건조 조건은 110 °C에서 2시간이다. 이 조건은 해당 물질의 지침으로, 다른 CRM에 공통 적용하는 조건이 아니다. NIST SRM 2711a 인증서
작업지에는 인증서 식별정보와 함께 분석 대상이 총함량인지 특정 추출법으로 정의된 함량인지 적는다. 질량 기준을 맞춰도 측정대상이 다르면 회수율 비교의 타당성이 확보되지 않으므로, 총함량 인증값과 부분 추출 결과를 비교할 때는 시험 목적부터 검토한다.
건조질량 환산 4단계
- 인증서 확인
질량 기준·건조 조건·최소 분취량 확인 - 수분 측정
칭량 원자료로 수분율과 건조분율 계산 - 농도 환산
측정값과 비교값의 질량 기준 통일 - 회수율 검산
동일 기준의 비율 계산 후 판정
2단계 — 분석 시점의 수분 함량과 건조분율을 구한다
수분 보정용 분취분은 분석용 분취분과 동일한 병에서 인증서가 정한 혼합 절차를 거쳐 채취한다. NIST SRM 2711a 인증서는 병입 당시 건조감량이 약 2%였지만 개봉 후 공기 노출로 달라질 수 있다고 설명하므로, 이 수치를 현재 병의 고정 보정값으로 사용하지 않는다. NIST SRM 2711a 인증서
용기 질량을 m0, 용기와 건조 전 시료의 합계 질량을 m1, 용기와 건조 후 시료의 합계 질량을 m2로 둔다. 사용 상태 질량 기준의 수분 질량분율 w는 (m1−m2)/(m1−m0), 건조분율 f는 (m2−m0)/(m1−m0)=1−w로 계산한다.
이후의 수치는 계산 검증을 위한 가상 입력값이며, 특정 CRM의 실제 인증값이나 실험 결과가 아니다. m0=30.0000 g, m1=31.0000 g, m2=30.9600 g을 입력하면 건조 전 시료는 1.0000 g, 건조 후 시료는 0.9600 g이므로 w=0.0400, 수분율=4.00%, f=0.9600이 된다.
건조감량은 해당 건조 절차에서 감소한 질량이므로, 다른 휘발성 물질이나 분해에 의한 손실까지 무조건 물의 양으로 해석해서는 안 된다. 인증서가 건조감량으로 보정 기준을 정의했다면 그 절차를 따르고, 별도의 수분 측정법으로 바꾸려면 두 방법이 같은 보정 기준을 제공하는지 확인한다.
휘발성 성분은 분석용 시료를 먼저 건조하면 분석물 자체가 손실될 수 있다. NIST SRM 1633c는 비휘발성 성분과 휘발성 성분의 취급을 구분하며, 휘발성 성분은 수령 상태로 분석하고 별도 분취분의 수분 측정으로 건조질량 기준을 보정하도록 안내한다. NIST SRM 1633c 인증서
3단계 — CRM 건조질량 환산 방향을 하나로 통일한다
인증값이 건조질량 기준이면 사용 상태 측정값을 건조분율로 나눈다. 사용 상태 측정값을 C사용, 건조질량 기준 측정값을 C건조라 할 때 C건조=C사용/f이며, 분석물 손실 없이 분모의 수분만 제외하는 계산이므로 수분이 있으면 환산 농도가 커진다.
반대로 사용 상태의 측정값을 그대로 평가하려면 건조질량 기준 인증값 C인증,건조에서 비교값 C비교,사용=C인증,건조×f를 구한다. 이 값은 해당 분취 시점의 수분 상태에 맞춰 계산한 파생 비교값이며, 발행기관의 인증값 자체를 수정한 것이 아니다.
가상 예시에서 C인증,건조=100.0 mg/kg, C사용=95.00 mg/kg, f=0.9600으로 둔다. 건조질량 기준으로 맞추면 측정값은 95.00/0.9600=98.9583… mg/kg이고, 사용 상태 기준으로 맞추면 비교값은 100.0×0.9600=96.00 mg/kg이다.
질량을 먼저 보정하는 방법도 같은 결과를 낸다. 사용 상태 분석 분취량이 0.5000 g이면 건조질량은 0.5000×0.9600=0.4800 g이며, 분석물 질량을 이미 이 건조질량으로 나누었다면 농도에 다시 1/f를 적용하지 않는다.
인증서 지침대로 실제 건조한 시료를 칭량하고 그 건조질량으로 계산한 결과 역시 수분 보정을 중복 적용하지 않는다. 계산서에는 칭량 질량과 최종 농도 각각의 기준을 표시해, 질량 보정과 농도 보정 중 어느 경로를 사용했는지 드러나게 한다.
가상 예시의 질량 기준 비교
| 비교 기준 | 측정값 | 비교값 |
|---|---|---|
| 사용 상태 | 95.00 mg/kg | 96.00 mg/kg |
| 건조질량 | 약 98.96 mg/kg | 100.0 mg/kg |
4단계 — 전처리 계산을 연결하고 회수율을 검산한다
회수율을 계산하기 전에 용액 농도에서 고체 시료의 질량분율까지 계산 경로를 연결한다. 공시험 보정 후 측정 용액 농도를 c, 최초 정용 부피를 V, 이후 추가 희석배수를 D, 사용 상태 시료 질량을 m이라 하면 C사용=c×V×D/m이며, c가 mg/L이고 V가 L이면 m을 kg으로 입력한다.
가상 입력값을 c=0.1900 mg/L, V=0.05000 L, D=5.000, m=0.0005000 kg으로 두면 C사용=95.00 mg/kg이다. 여기서 D는 최초 정용 이후의 추가 희석만 포함하며, 기기 소프트웨어가 이미 희석배수를 반영한 농도를 출력했다면 다시 곱하지 않는다.
CRM 회수율 R은 동일한 질량 기준에서 측정값/기준값×100으로 계산한다. 건조질량 기준에서는 R=(95.00/0.9600)/100.0×100=98.9583…%이고, 사용 상태 기준에서는 R=95.00/96.00×100=98.9583…%로 일치한다.
예시의 표시값은 회수율 98.96%이며, 중간 계산에서는 반올림 전 값을 유지한다. 두 계산 경로가 반올림 범위를 넘어 다르면 수분율 입력 형식, 희석배수, 질량 단위 또는 보정 중복 여부를 먼저 점검한다.
여기서 회수율은 CRM 인증값에 대한 측정값의 비율이며, 첨가 전후 차이로 구하는 첨가 회수율과 구분한다. 98.96%라는 결과만으로 합격을 선언하지 않고, 적용 시험법과 사전에 승인된 내부 평가 기준에 따라 판정한다.
오류 진단 — 낮은 회수율과 과도한 보정을 구분한다
가상 예시에서 수분 보정을 누락하면 95.00/100.0×100=95.00%가 된다. 올바른 계산값 98.96%와 차이가 나므로, 낮은 회수율을 전처리 손실로 해석하기 전에 인증값과 측정값의 질량 기준부터 대조한다.
환산 방향을 거꾸로 적용해 측정값에 0.9600을 곱하면 회수율은 91.20%가 된다. 반대로 건조분율로 두 번 나누면 회수율은 약 103.08%가 되며, 이 두 오류는 각각 환산 방향 수정과 중복 보정 제거로 해결한다.
수분율 입력란에는 백분율과 소수 질량분율 중 어느 형식을 사용하는지 명시한다. 소수 입력란에는 0.0400을, 백분율 서식 셀에는 4.00%를 입력하고, 일반 숫자 4.00을 받는 입력란이라면 계산식에서 100으로 나누도록 설계한다.
수분 함량이 건조질량을 분모로 보고된 경우에는 w와 정의가 다르다. 건조질량 기준 수분비를 q=수분 질량/건조질량으로 정의하면 f=1/(1+q)이므로, 이를 사용 상태 기준 수분 질량분율처럼 1−q로 처리하지 않는다.
건조 후 질량 증가, 비정상적인 감량 또는 분취분 간 큰 차이가 나타나면 수분값을 임의로 조정하지 않는다. 재흡습, 용기 식별, 냉각·칭량 조건, 시료 비산과 대표성을 확인하고, 적용 가능한 보정값이 확보될 때까지 회수율 확정을 보류한다.
가상 예시의 보정 오류
| 계산 상태 | 회수율 | 검토 조치 |
|---|---|---|
| 보정 누락 | 95.00% | 수분 보정 적용 |
| 환산 방향 오류 | 91.20% | 곱셈을 나눗셈으로 수정 |
| 이중 보정 | 103.08% | 중복 보정 제거 |
| 정상 환산 | 98.96% | 승인 기준으로 판정 |
※ 색상은 계산 상태를 구분하며 회수율의 합격·불합격을 뜻하지 않는다.
불확도와 데이터 무결성 — 환산값의 근거를 남긴다
수분 보정값도 측정으로 얻은 값이므로 최종 결과의 불확도 검토 대상에 포함한다. 인증값에 표시된 불확도를 회수율의 허용편차로 그대로 사용하지 않고, 실험실 측정과 수분 보정의 불확도가 평가에 어떻게 반영되는지 확인한다.
NIST SRM 1633c 인증서는 인증값에 확장불확도를 제시하며, SRM 2711a 인증서는 항목별 포함인자를 제공한다. 불확도를 결합할 때는 해당 항목의 불확도 표현과 포함인자를 확인하고, 인증기관의 값 부여 과정에 포함된 수분 관련 성분과 사용자가 현재 병에서 측정한 보정의 불확도를 구분한다. NIST SRM 1633c 인증서, NIST SRM 2711a 인증서
ISO/IEC 17025 관련 기록 체계를 검토할 때는 기술기록, 데이터 및 정보 관리, 문서 관리, 기록 관리의 연결을 확인한다. NIST의 문서·기록 관리 교육도 관련 조항으로 7.5, 7.11, 8.3, 8.4를 함께 제시한다. NIST 문서 및 기록 관리 안내
이 작업의 실무 기록에는 CRM 제품·로트·병 식별번호, 인증서 버전, 분취 일시, 용기별 칭량 원자료, 건조 조건, 계산식 버전과 검토자를 연결해 두는 방식을 권장한다. 수분값이나 계산식을 수정할 때는 원기록을 보존하고 변경 이유, 변경자, 시점과 영향을 받은 결과를 추적할 수 있게 한다.
정도관리 차트에는 동일한 질량 기준으로 계산한 결과를 사용하고, 기준 변경이 있었다면 적용 시점과 계산 버전을 표시한다. 수분 보정 전후 결과를 표시 없이 섞으면 계산 기준의 변화가 분석 성능의 변화처럼 보일 수 있으므로, 과거 자료 수정 여부도 근거와 함께 검토한다.
관련해서 CRM 불확도 반영 관리한계 계산 5단계 — 기준값부터 판정까지 글도 참고할 만하다.
정리 — 결과 확정 전 체크포인트
결과 확정의 핵심은 인증서, 수분 원자료, 환산식, 회수율을 하나의 계산 경로로 재현할 수 있는지 확인하는 데 있다. 인증값의 질량 기준이 명확하고 해당 병의 보정값이 유효하며 보정이 한 번만 적용되었다면, 건조질량 기준과 사용 상태 기준의 회수율은 같은 값이 된다.
검토자는 원자료에서 직접 계산한 결과와 시스템 출력값을 대조하고, 판정에는 승인된 기준을 적용한다. 아래 체크포인트 중 근거가 빠진 항목이 있으면 해당 기록이나 계산을 보완한 뒤 결과를 확정한다.
결과 확정 전 확인
- ✓인증값의 질량 기준과 대상 성분을 확인했다
- ✓건조 조건과 최소 분취량을 충족했다
- ✓해당 병의 유효한 수분 원자료를 연결했다
- ✓질량 또는 농도에 보정을 한 번만 적용했다
- ✓같은 기준으로 회수율을 검산하고 판정했다
- ✓계산 버전·변경 이력·검토 기록을 보존했다