수분 흡착 분석기, DVS의 분석 원리
소재의 흡습 및 탈습에 대한 정보를 매우 정밀하고 간편하게 분석하는 DVS의 원리
DVS 수분흡착분석이란 무엇일까?
DVS(Dynamic Vapor Sorption)는 특정 습도 조건에서 시료의 질량 변화를 관찰하는 수분흡착 특화 장비입니다. 분석 환경을 일정하게 유지하면서 미세한 질량 변화까지 정밀하게 측정할 수 있어, 식품과 제약을 비롯해 첨단 소재 분석 등 다양한 분야에서 널리 활용됩니다.
대표적으로, 제올라이트나 실리카겔 같은 흡착제의 흡습성을 확인하거나, 약품 및 식품의 흡습성을 평가하여 제조 및 보관 환경에 미치는 영향을 예측하는 데 사용됩니다. 이외에도 수분과의 상호작용 특성을 확인해야 하는 모든 소재 분석에 폭넓게 활용될 수 있습니다.
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DVS 기기의 작동 원리
DVS의 기본적인 분석 원리는 비교적 간단합니다. 분석 환경(조건)을 정밀하게 유지할 수 있는 챔버 안에 저울이 있고 일정량의 시료를 그 저울 위에 올려 조건에 따른 질량 변화를 측정하는 것인데요. 아래 기기의 개략적인 Schematic을 보며 어떻게 환경이 제어되는 지 간단히 설명하겠습니다.
DVS schematic
수분 흡착 분석에서 가장 중요한 요소는 일정한 온도와 습도 유지입니다.
우선, 온도는 내장된 히터와 냉각기를 통해 설정된 값으로 일정하게 유지됩니다. 기술적으로 온도를 조정할 수는 있지만, 온도 변화에 따른 공기 밀도의 차이로 인해 저울 측정 값이 달라질 수 있습니다. 따라서 일반적으로는 온도를 일정하게 유지하면서 습도를 조절하여 시료의 변화를 관찰합니다.
습도 조절은 고순도 N₂ 가스와 포화 습공기를 적절히 혼합하여 이루어집니다. 특히, 가스 공급은 MFC(Mass Flow Controller)를 통해 이루어지므로 매우 정밀한 제어가 가능합니다.
이와 같은 DVS 분석의 가장 큰 장점은 정밀한 환경 유지 하에 미세한 변화를 관찰할 수 있다는 점입니다. 또한, 분석 조건을 자유롭게 설정할 수 있어 연구 목적에 맞는 다양한 조건을 적용하여 활용할 수 있습니다.
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