FT-IR을 이용한 이물질 분석 사례

분석 업무를 하다 보면, 시료에 예상하지 못한 이물질이 섞여 있는지 확인해야 할 때가 종종 있습니다. 이런 상황에서 유용하게 활용할 수 있는 장비 중 하나가 바로 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)인데요. 이번 포스팅에서는 물과 조미료가 혼합된 시료를 실제로 분석했던 이물질 확인 사례를 소개해드리겠습니다.

링크: FT-IR분석 서비스 이용해보기

이번 실험의 목적은 FT-IR 분석을 통해 시료 안에 이물질이 섞여 있는지를 확인하는 것이었습니다. 쉽게 말해, 원래 순수한 성분과 이물질이 섞인 시료의 IR 스펙트럼을 비교해서 차이가 있는지를 보는 방식이에요. 이 차이를 통해 실제로 이물질이 들어갔는지 확인할 수 있죠.

분석은 ATR(Attenuated Total Reflectance) 모드를 이용해서 진행했으며, 절차는 아래와 같습니다:

• 순수한 DI Water의 IR 스펙트럼 측정
• 이물질로 의심되는 Powder의 IR 스펙트럼 측정
• DI Water와 Powder를 섞은 혼합 시료의 IR 스펙트럼 측정
• 3가지 시료의 IR Spectrum을 비교 분석

이렇게 비교해보면, 혼합 시료에 이물질이 실제로 영향을 주었는 지를 스펙트럼 차이로 한눈에 확인할 수 있습니다.

위 결과는 3가지 물질을 측정한 결과입니다. DI water(DW), Powder, P+D (DI water + Powdr) 스펙트럼을 분석해보니 파장 1500cm-1 ~ 700cm-1 정도의 영역에서 명확한 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었습니다.

• DI Water: 전형적인 물의 흡수 peak만 존재
• Powder: 고유한 유기물 또는 필름 성분의 peak 관찰
• 혼합 시료: DI Water에서 보이지 않던 추가적인 peak가 나타남

즉, DI Water 단독 시료에서는 나타나지 않던 특정 파수대의 peak가 혼합 시료에서 확인된 것인데요. 이로 인해 이물질이 실제로 존재하고 있음을 알 수 있었으며, 해당 peak는 의심 Powder 시료의 스펙트럼과 일치했습니다.

이런 방식으로 FT-IR은 소재마다 고유한 스펙트럼이 발생하는 원리를 이용해 이물질 여부를 쉽게 찾을 수 있습니다. 이 방법을 활용하면 의심되는 이물질의 스펙트럼과 함께 비교해 이물질을 추정하는 것까지 가능합니다.

정리하면 FT-IR을 통한 이물질(오염)을 분석할 때는 다음과 같은 절차를 따르면 효과적으로 분석할 수 있습니다.

FT-IR 이물질 분석 방법 요약

• 참고(Reference) 시료와 비교 시료 준비 각각 소재의 FT-IR 분석 진행
• 스펙트럼에서 특징적인 peak 유무 및 위치 확인
• 라이브러리 기능을 통해 성분 유추 (필요 시)

이번 실험처럼 FT-IR 장비는 비파괴적이고 신속하게 성분 확인이 가능하다는 점에서, 현장에서 이물질 여부를 판단할 때 매우 유용한 도구가 될 수 있습니다. 하지만 주의해야 할 점도 있는데요. 다음과 같은 경우에는 분석 시 유의미한 결과를 얻기 어려울 수 있습니다.

분석 시 주의사항

• Peak 중첩(overlapping): 서로 다른 물질이라도 유사한 작용기(예: -OH, -CH, -CO 등)를 갖고 있다면 비슷한 파수대에서 겹치는 peak가 발생할 수 있습니다. 이 경우, 단순한 peak 존재 유무만으로는 이물질을 명확히 구분하기 어렵습니다.
• 혼합 시료의 농도 영향: 이물질 농도가 너무 낮으면, IR 신호가 배경 노이즈에 묻혀 식별이 어려울 수 있습니다.
• 정성 분석에 가깝다: FT-IR은 주로 정성분석에 적합하며, 정량적인 비교에는 제한적입니다.