FT-IR Compare 분석 모드로 소재 품질관리 하기
레퍼런스 물질(정상 제품)과 비교 물질의 IR 스펙트럼 비교를 통한 소재의 품질관리 방법
FT-IR Compare 분석 개요
품질관리를 위해서는 원재료나 제품 성분에 미세한 차이가 있어도 이를 신속하게 감지하고, 기준에 따라 정확하게 판별할 수 있는 도구가 필요합니다. 이번 글에서는 1차적으로 빠르고 간단하게 소재의 이상을 스크리닝 할 수 있도록 도와주는 FT-IR의 분석 옵션을 소개합니다. FT-IR Compare 기능을 활용한 혼합물 판별 실험을 통해, 스펙트럼 유사도 기반의 Pass/Fail 분석을 함께 알아보겠습니다.
🧪 실험 목적 및 방법
이번 실험을 통해 여러분들께 FT-IR의 비교 분석의 기능을 소개하고자 합니다. 에탄올-물을 다양한 농도로 준비하여 FT-IR로 얻어낸 각 혼합물의 스펙트럼을 Compare 모드로 순수한 에탄올과 비교해 유사도를 수치화하고 Pass/Fail 판정을 수행하는 작업을 해보겠습니다.
분석은 기본적인 ATR(Attenuated Total Reflectance) 모드를 이용해서 진행하였습니다.
- 시료 구성 : 에탄올과 물을 다양한 농도로 혼합한 시료 5종을 준비합니다.
- FT-IR의 ATR 분석을 통해 각 물질의 IR 스펙트럼을 확보합니다.
- 기준 물질과 혼합된 물질을 Compare 기능을 이용해 유사도를 평가합니다.
| Sample No. | 에탄올 농도 (w/w%) |
|---|---|
| 01 (Reference) | 100% |
| 02 | 65% |
| 03 | 35% |
| 04 | 5% |
※ 표1. 준비된 시료 목록
📊 분석 결과 및 해석
FT-IR Spectrum (All)
먼저 위의 스펙트럼을 보겠습니다. 에탄올과 물의 혼합물이기 때문에 스펙트럼의 전체적인 형상은 모두 동일하지만, 각 파장 영역에서의 Peak 크기가 다른 것을 볼 수 있습니다. 이것은 이전에 다루었던 것처럼 물질의 농도에 따라서 Peak의 Intensity가 다를 수 있기 때문인데요. FT-IR에서 각 Peak는 특정 결합을 의미하기 때문에 결합의 수에 따라서 스펙트럼의 모양이 다른 것입니다.
그렇다면 위 스펙트럼들을 100% Ethanol과 비교한 Compare 결과를 확인해볼까요? 먼저 아래 그림은 기능을 활용했을 때 나오는 결과의 예시입니다.
이런 식으로 각 물질의 농도를 비교하여, 유사도를 평가할 수 있는데요. 사전에 준비한 물질의 유사도가 어떤 식으로 도출 되었는 지 표로 정리해 보았습니다.
| Sample No. | 에탄올 농도 (w/w%) | 유사도 (Correlation) |
|---|---|---|
| 01 (Reference) | 100% | 100% |
| 02 | 65% | 90.35% |
| 03 | 35% | 72.6% |
| 04 | 5% | 21.56% |
FT-IR Compare 기능을 통해 시료 간 유사도를 매우 간단하게 평가할 수 있음을 확인했습니다. 이 기능은 혼합물의 조성 차이를 정량적으로 분석하고, 설정된 기준에 따라 자동으로 판정 결과를 제공해주는 데 매우 유용합니다.
또한 동일한 원리를 활용하면, FT-IR 스펙트럼 데이터를 기반으로 시료의 농도 추정까지 가능하기 때문에, 품질관리뿐 아니라 연구개발 현장에서도 폭넓게 활용할 수 있는 기능입니다.
무엇보다도, 분석 업무에서 1차적인 빠른 판단이 요구되는 상황에 특히 적합하며, 기준이 되는 레퍼런스 시료를 함께 등록해두면 판정 과정의 자동화도 어느 정도 구현할 수 있다는 점이 큰 장점입니다.
마무리 : 뛰어난 실무 적용성
추가적으로 실무에서 바로 활용할 수 있는 분야를 정리해봤습니다. FT-IR의 Compare 기능은 다음과 같은 경우에 정말 유용하게 활용할 수 있습니다.
– 생산 공정 중간점검용 시료 검사 (QC)
– 이물질이 섞였는지 빠르게 확인할 때
– 동일 제품 로트(LOT) 간 차이 검증
– 공장 입고 검사 시 빠른 판정이 필요할 때
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