DVS Carbon을 활용한 함수량(Moisture content) 측정 방법

DVS 시험을 통해 25℃, RH 26% 환경을 가정하여 소재의 함수량을 측정하는 방법

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소재의 함수량 측정 개요

함수율(Moisture Content)은 다양한 소재의 보관 안정성, 흡습 특성, 가공 적합성 등을 평가하는 데 중요한 지표입니다. 특히 MCC 분석 서비스인 DVS Carbon 분석을 활용하면 함수율을 정밀하고 신뢰성 있게 분석할 수 있는데요. 이번 포스팅에서는 특정 온도 및 습도 조건에서 소재의 함수율을 정확하게 측정하는 방법을 소개해 드리겠습니다.

링크: MCC DVS 분석   ←요금과 방법 확인하기

DVS 함수율 분석 개요

함수량 분석에 앞서 중요한 부분은 어떤 조건을 설정할 것인지 결정하는 부분인데요. 온도와 습도 등 환경에 따라 함수량은 달라지기 때문입니다. 따라서 실제 분석을 할 때는 소재와 환경을 고려한 조건을 설정하시는 것이 좋습니다. 이번 포스팅에서는 날씨 정보를 참고하여 온도 25℃, 상대습도 RH 26%를 가정하여 진행했습니다.

시험 개요 및 조건

  • 장비: DVS Carbon (Surface Measurement Systems)
  • 시료: 실리카겔
  • 온도: 25℃
  • 습도 조건: RH 26%에서 평형 → 150℃에서 건조
  • 측정 항목: 질량 변화량 → 함수율 계산

주의 사항
완전 건조를 위해 시료를 가열하는 과정이 포함됩니다. 시료가 손상 및 변형이 일어나지 않도록 적절한 건조 온도와 시간을 설정합니다.

※분석 조건 상세

단계(Step) 설정 조건 내용
Step 1 RH 26% dm/dt 0.005% 미만 질량이 포화될 수 있도록 충분히 유지
Step 2 RH 0% / 150℃ 가열 30분간 가열 완전 건조
Step 3 25℃ / RH 0% 90분간 냉각 온도에 따른 질량 보정값 변화로 25℃까지 냉각 필요

위 조건을 통해 분석을 진행하면 아래와 같은 결과를 얻을 수 있습니다. 분석 결과를 통해 어떻게 함수율을 측정할 수 있는 지 알아보겠습니다.

실제 데이터를 통한 함수량(함수율) 측정

위 방법을 따라 분석을 진행하면 다음과 같은 질량 변화 그래프를 얻을 수 있고, 해당 결과는 다음을 의미합니다.

  1. 초기 RH 26% 환경에서는 수분을 흡수하며 질량이 증가합니다.(검은색)
  2. 가열 온도(붉은색)의 증가에 따라 질량이 감소합니다.
  3. 냉각되며 온도 변화로 인해 질량 곡선이불안정한 상태에서 천천히 안정화 됩니다.

Moisture Content Analysis under Controlled Humidity

그래프는 직관적으로 표시가 되어 있기 때문에 큰 어려움 없이 해석할 수 있습니다. 이제 이 결과에서 소재의 함수량을 측정할 수 있습니다. 다음의 그래프를 보겠습니다.

DVS 분석을 통한 소재의 함습량 측정 방법

이 그래프를 참고하면 쉽게 함수량을 구할 수 있습니다. 포화된 이후의 질량과 건조 후 냉각이 완료 되었을 때 질량을 비교하면 함수량을 측정할 수 있는 것인데요. 다음의 공식을 사용하면 쉽게 함수율을 확인할 수 있습니다.

함수율 측정 공식

이번 분석에서의 질량 변화는 다음과 같기 때문에 해당 조건에서의 함수율은 아래 표와 같이 구할 수 있습니다.

※결과 요약

구분 내용 측정 값
m₁ RH 26% 포화 14.5057 (mg)
m₂ 건조 후 질량 12.9157(mg)
함수율 12. 31 (%)

이처럼 DVS Carbon을 활용하면 간단하면서도 정밀하게 함수율을 측정할 수 있다는 장점이 있습니다.

다만, 이 분석은 장비 내부의 설정된 조건에서 수행되는 것이므로, 같은 온도와 습도 조건이라 하더라도 실제 시료의 보관 환경에 따라 함수량에는 차이가 발생할 수 있습니다.

따라서 분석을 진행할 때는 기준 조건에 맞추기보다는, 여유를 두고 보수적인 조건으로 설정하는 것이 보다 신뢰성 있는 결과를 얻는 데 도움이 됩니다.

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