DSC와 DTA의 차이: 주요 열분석 기법 비교

두 장비는 매우 유사한 구조으로 이루어져 있습니다. 한쪽에는 비교 물질(Reference)를 두고, 반대편에는 분석 시료를 올려 두는 구성인데요. 두 분석 모두 같은 분석 프로그램 하에서 두 가지 물질에 발생하는 차이를 측정하는 방식으로 시료의 열특성을 평가하는 기법이기 때문에 그렇습니다.

이때 어떤 차이를 기록하고 측정하느냐에 따라서 DSC 또는 DTA로 구분이 되는 것입니다. 아래에서 각 장비의 기본 원리를 비교하겠습니다.

✅두 장비의 기본 원리

▶️DTA (차등 열분석, Differential Thermal Analysis)

DTA는 시료와 기준물질 사이의 온도 차이(ΔT)를 측정합니다. 가열 중 두 샘플 사이에서 온도 차이가 발생하면, 이를 통해 흡열 또는 발열 반응이 일어났음을 간접적으로 파악할 수 있으니, 두 부분에 발생하는 온도 차이를 기록해 반응 유무를 판단하는 것입니다.

그러나, 온도 차로 인해 발생하는 열의 양 자체를 측정하는 건 아니고, 온도 차이에 따른 열전기적 신호를 전기적으로 측정합니다. 그래서 정량보다는 정성적인 분석에 적해 일반적으로 TGA(열중량분석)와 결합한 형태로 장비가 구성이 되어 있고, 중량 분석에서 체크할 수 없는 반응 유무를 부가적으로 확인할 수 있도록 합니다.

▶️DSC(시차주사열량법, Differential Scanning Calorimetry)

반면에 DSC는 시료와 기준 물질이 같은 온도를 유지하도록 필요한 열량(ΔQ)을 직접 측정합니다. 예를 들어, 시료가 어떤 반응을 일으켜서 에너지를 흡수하거나 방출하면, 그 변화만큼 열을 보충하거나 차단하면서 얼마나 에너지가 사용되는지를 측정하는 방식이죠.

덕분에 정량 분석이 가능하고, 열에너지 값을 정확히 확인할 수 있다는 게 큰 장점입니다.

장비별 주요 차이점을 요약하면 다음과 같습니다.

DSC와 DTA는 모두 열 반응을 분석하는 데 적합한 도구이지만, 그 목적과 정확도, 해석 방식에서 차이가 있습니다.
단순히 열 반응이 있는지 없는지만 확인하려면 DTA로 충분하고, 열의 정량적 분석이 필요한 경우에는 반드시 DSC를 사용하는 것이 좋습니다.

따라서 실험 목적과 조건에 따라 적절한 장비를 선택하는 것이 아주 중요할 것 같습니다.