Instrument

Agilent 8890 GC system

가스크로마토그래프 질량분석기(Gas Chromatography–Mass Spectrometry)

1. 분석 원리

유기물 분석에서는 가스크로마토그래피(GC)와 불꽃이온화검출기(FID)가 널리 사용되며, 특히 탄화수소계 화합물의 정성·정량 분석에 적합하다. 그러나 미지 화합물의 경우 FID에서는 머무름 시간(RT)만으로 물질을 정확히 식별하기 어렵다는 한계가 있다. 이러한 문제를 보완하기 위해 질량분석기(Mass Spectrometer, MS)를 결합한 GC–MS가 사용된다. GC에서 분리된 유기물이 MS 이온원에서 전자 에너지(70 eV)에 의해 이온화되면 다양한 이온 조각(fragment ions)이 생성되며, 이들은 사중극자(QMS)를 통해 질량 대 전하비(m/z)에 따라 분리된다. 분리된 이온들의 스펙트럼 패턴과 상대적 세기를 해석하고 라이브러리와 비교함으로써 화합물의 구조적 특징, 분자량, 반응 경로 등을 정확하게 규명할 수 있다.

2. 응용 분야

유기물의 질량 분석

분자량 확인 및 구조적 단서 제공

유기물의 정성 및 정량 분석

GC 분리 + MS 검출을 통해 복잡한 혼합물도 높은 신뢰도로 분석 가능

동위원소 존재비 분석

동위원소 패턴을 이용하여 분자 조성 및 기원을 분석하는 데 활용

Agilent 7890A GC system

Agilent 5975C MS system

FRONTIER LAB Pyrolyzer (PY-3030S)

Agilent 7820A GC system

Waters 1225/2489

고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography)

1. 분석원리

고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)는 액체 이동상을 고압으로 컬럼 내부에 흘려 보내어 시료에 포함된 여러 성분을 분리하는 분석 방법이다. 시료가 컬럼에 주입되면 각 성분은 이동상에 용해된 상태로 컬럼 내부를 이동하게 되며, 이 과정에서 고정상과의 상호작용 정도 차이에 따라 이동 속도가 달라진다. 고정상과의 상호작용이 큰 성분은 컬럼 내부에 더 오래 머무르고, 상호작용이 작은 성분은 더 빠르게 이동하므로 각 성분이 시간차를 두고 분리된다.

분리된 성분은 검출기를 통과하면서 자외선 또는 가시광선 영역에서의 흡광도 변화를 측정하게 되며, 이 신호는 크로마토그램의 피크로 나타난다. 각 피크의 머무름 시간(retention time)은 성분의 종류를 확인하는 정성 분석에 활용될 수 있고, 피크의 면적 또는 높이는 성분의 함량을 계산하는 정량 분석에 이용된다. 따라서 HPLC는 혼합물 내 개별 성분을 효과적으로 분리하고, 이를 바탕으로 화합물의 조성, 순도 및 농도를 분석할 수 있는 방법이다.

2. 응용 분야

혼합물 성분 분리

복잡한 혼합물 내 다양한 성분을 효과적으로 분리하여 각각을 독립적으로 분석

불순물 및 분해산물 분석

시료 내 존재하는 미량 불순물이나 반응 중 생성되는 분해산물을 검출하는 데 활용

공정 모니터링 및 품질 관리

합성 또는 생산 공정에서 시료 조성을 실시간 또는 주기적으로 분석하여 공정 안정성과 제품 품질을 평가

극성 및 비휘발성 화합물 분석

기체로 쉽게 전환되지 않는 극성 물질이나 고분자 화합물의 분석에 적합

3D 프린터 (Formlabs Form 3+)

1. 원리

Formlabs Form 3+는 광조형 방식(Stereolithography, SLA)의 3D 프린터로, 액상의 광경화성 수지(Photopolymer Resin)에 405 nm 레이저를 조사하여 선택적으로 경화시키는 적층 제조(Additive Manufacturing) 장비이다. CAD 모델을 얇은 층(Layer)으로 분할한 후, 레이저가 각 단면을 순차적으로 경화시키고 빌드 플랫폼이 한 층씩 이동하면서 3차원 구조물을 제작한다.

2. 응용 분야

시제품(Protoyping) 제작

설계 단계의 제품을 신속하게 제작하여 형상 및 기능을 검

연구용 반응기 및 실험 장치 제작

맞춤형 반응기, 미세유체 채널, 지그 및 다양한 실험용 부품 제작

정밀 기계 및 엔지니어링 부품 제작

고해상도의 정밀 부품과 복잡한 구조물을 제작하여 연구 및 산업 분야에 활용

의료·바이오 및 교육 분야

의료 모델, 치과 모형, 바이오 연구용 부품 및 교육용 시제품 제작에 활용

Formlabs Form 3+

CombiFlash Rf200i

플래시 크로마토그래피(Flash Chromatography System)

1. 원리

유기화합물의 분리 및 정제에서는 컬럼 크로마토그래피가 널리 사용되며, 물질 간 극성 차이에 따른 고정상과 이동상 사이의 상호작용 차이를 이용한다. 일반적인 중력식 컬럼의 경우 분리 시간이 길고 재현성이 떨어질 수 있다는 한계가 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 압력을 이용한 Flash Chromatography가 사용된다.

Flash chromatography에서는 이동상을 외부 압력으로 밀어 넣어 빠른 유속을 유지하며, 혼합물 내 성분들은 고정상(주로 실리카)과의 상호작용 차이에 따라 서로 다른 속도로 이동하면서 분리된다.

CombiFlash Rf200i 시스템은 여기에 자동화 기능을 결합한 장비로, UV-Vis 및 ELSD 검출기를 통해 분리되는 화합물을 실시간으로 감지하고, 용리 패턴을 기반으로 분획(fraction)을 자동 수집한다. 또한 RFID 기술을 이용하여 컬럼과 분획 랙을 인식하고 최적의 분리 조건을 자동 설정함으로써 실험 재현성과 효율을 향상시킨다.

2. 응용 분야

유기화합물의 분리 및 정제

반응 혼합물로부터 목표 생성물을 분리하고 불순물을 제거하여 고순도의 화합물을 얻는 데 활용

복잡한 혼합물의 성분 분리

천연물이나 바이오매스 유래 혼합물 등 다양한 성분이 포함된 시료에서 특정 화합물을 효과적으로 분리