15. 유량계 — 두 액체를 같은 자로 잴 수 없다 · 유박사의 mRNA 백신 합성기 메카니즘 첫걸음

논문이 쓴 FLOW UNIT 은 0~1000 µL/min 짜리입니다(Fluigent 의 L 등급, 물 기준 0±1 mL/min). 압력 제어기와 짝을 이뤄 유량을 일정하게 유지합니다.

그런데 이 부품에는 초보자가 거의 반드시 걸리는 함정이 하나 있습니다.

에탄올 쪽 유량계의 눈금 오차를 밀어 보세요. 3:1 이어야 할 유량비가 얼마나 흔들리는지 보입니다.

불러오는 중…

유량비 3:1 은 입자 크기를 정하는 값입니다(→ 16강). 그 값이 계기 보정 하나로 흔들립니다.

Python 브라우저에서 실행

# 에탄올 쪽 유량계를 잘못 보정하면 유량비가 얼마나 틀어지나.
target_aq, target_et = 900.0, 300.0          # µL/min (논문)
print("목표 유량비 %.0f : %.0f = %.2f : 1" % (target_aq, target_et, target_aq / target_et))
print()
print("%-16s %-16s %-14s" % ("에탄올계 오차", "실제 에탄올 유량", "실제 유량비"))
for err in (-10, -5, 0, 5, 10):
    actual_et = target_et / (1 + err / 100)   # 계기가 err% 높게 읽으면 실제론 그만큼 적게 흐른다
    ratio = target_aq / actual_et
    flag = "" if abs(ratio - 3) < 0.15 else "  ← 3:1 에서 벗어남"
    print("%12d %% %14.1f µL/min %10.2f : 1%s" % (err, actual_et, ratio, flag))
print()
print("열식 유량계의 물/알코올 정확도 차이가 5~10% 수준이라는 점을 생각하면,")
print("보정하지 않은 에탄올 채널 하나가 유량비를 그만큼 흔든다.")
print()
print("해결: 중량법 보정 — 일정 시간 받아서 무게를 달고, 밀도로 나눠 부피를 얻는다.")
print("      에탄올 밀도 0.789 g/mL (20 °C)")

살 수 있는 유량계

부품	내용	값
Sensirion SLF3S-1300F	물 기준 0~40 mL/min · 정확도 물 5% / IPA 10% · I²C + RS485 · 1/4-28 평바닥 · 최대 12 bar · 48×15.5×8.9 mm	$183.10 (Digi-Key 10108224)
Sensirion SLF3S-0600F	카탈로그에서 확인하지 못했습니다. 지금 Sensirion 이 올려 둔 것은 SLF3S-0600D(매니폴드형, ≤2 mL/min, 출시 예정)입니다 — 주문 전에 품번을 확인하십시오
Fluigent FLOW UNIT L (논문의 것)	0±1 mL/min · PEEK + 붕규산 유리	견적 문의
Elveflow MFS / BFS(코리올리)	MFS 는 열식, BFS 는 질량유량	견적 문의
Bronkhorst mini CORI-FLOW	코리올리 — 액체 종류를 안 탄다	견적 문의 · 비쌈

열식 (thermal)

싸고 작고 사강이 적습니다. 대신 액체마다 보정이 필요합니다. $183 짜리 두 개면 두 줄기를 다 잽니다.

코리올리 (Coriolis)

질량을 직접 재므로 액체 종류를 안 탑니다. 밀도까지 나옵니다. 대신 값이 몇 배이고 내부 부피가 큽니다.

🤔 확인 문제

물 줄기와 에탄올 줄기에 같은 열식 유량계를 쓰면서 주의할 점은?

🤔 확인 문제

유량계 눈금이 에탄올 쪽에서 10% 어긋나면 무엇이 흔들리는가?