BET(비표면적) 측정의 기본 개념

BET 비표면적 분석은 가스 흡착을 통해 고체의 표면적을 분석하는 방법입니다. 이 방법은 고체 표면에 기체를 흡착 시키고, 흡착 결과를 BET 이론에 따른 방정식에 대입하여 단위 중량당 표면적을 측정합니다.

비표면적은 시료의 반응성과 매우 밀접한 관계가 있어 주로 다공성 소재나 촉매, 분말 시료 등의 표면 특성을 파악하는 데 활용하고 있습니다.

BET 이론은 1938년 Brunauer, Emmett, Teller 세 명의 과학자가 개발한 흡착 모델에 기반을 둡니다. 이 이론은 매우 널리 알려져 있으며, 이를 활용한 분석을 ‘BET 분석’이라고 부르기도 하고, 결과를 ‘비표면적’ 대신 ‘BET’로 표현하기도 합니다.

BET 이론은 이전까지 많이 사용되던 Langmuir의 단층 흡착 모델을 확장하여 다층 흡착(multilayer adsorption)을 가정합니다. 이 방법은 질소(N₂)나 아르곤과 같은 기체가 고체 표면에 물리적으로 흡착되는 양을 측정하여 표면적을 계산합니다.

BET 분석 장비는 일정한 온도에서 기체의 압력을 변화시키며 고체 표면에 흡착된 기체의 양을 측정하는 장비입니다. 일반적으로 액체질소를 사용해 온도를 유지하며, 진공 상태에서 1기압까지 기체를 천천히 주입하거나 제거하여 시료에 흡착된 기체량을 측정합니다.

이렇게 측정된 상대압에 따른 흡착량과 장비에 내장된 BET 방정식을 통해 소재의 비표면적과 기공 분포를 분석할 수 있습니다. 물론 측정 기기를 사용하면 직접 방정식을 풀지 않고 결과를 토대로 자동으로 비표면적과 표면 특성이 계산됩니다.