Malvern, Microtrac, Horiba 입도 분석기 비교: 레이저 회절 기반 기술의 차이점

입도 분석기는 다양한 산업에서 입자의 크기와 분포를 측정하는 핵심 도구입니다. 이러한 장비는 제약, 화학, 나노 기술, 반도체, 재료 과학 등에서 사용되며, 입자의 특성에 따라 분석 결과가 제품 품질에 큰 영향을 미칩니다. 이번 글에서는 입도 분석기 시장에서 널리 사용되는 Malvern, Microtrac, 그리고 Horiba의 대표 장비들을 비교해 각 장비의 측정 원리, 특징, 응용 분야를 자세히 알아보겠습니다.

 

1. Malvern Mastersizer 시리즈: 레이저 회절 방식과 Mie 산란 이론

Malvern은 입도 분석 분야에서 가장 유명한 브랜드 중 하나입니다. Mastersizer 시리즈는 레이저 회절 방식으로 작동하며, 입자 크기에 따른 빛의 산란 패턴을 분석하여 입자의 크기를 계산합니다. 이때 Mie 산란 이론과 프라운호퍼 근사를 적용해 다양한 크기의 입자를 정확하게 분석합니다.

• Mie 산란 이론
  Mie 산란 이론은 빛의 파장과 비슷하거나 작은 입자가 빛과 상호작용할 때 발생하는 복잡한 산란 패턴을 설명하는 이론입니다. 이 이론은 작은 입자부터 나노 크기의 입자까지 정확하게 분석하는 데 필수적입니다. 특히 Malvern 장비는 미세 입자부터 수백 마이크론 크기의 입자를 빠르고 정확하게 측정할 수 있습니다​.
• 프라운호퍼 근사
  프라운호퍼 근사는 빛의 파장보다 큰 입자의 산란 패턴을 단순화하여 설명하는 방식입니다. 큰 입자의 경우, 이 근사를 통해 빠르고 효율적으로 입자 크기를 측정할 수 있습니다. Malvern 장비는 프라운호퍼 근사를 통해 큰 입자도 정확하게 분석할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다​.
• 장점
  • 빠른 측정 시간: 입자 크기 분포를 빠르게 분석할 수 있어 대규모 샘플 분석에 적합합니다.
  • 넓은 측정 범위: 나노미터부터 수천 마이크론까지 폭넓은 입자 크기 범위를 분석할 수 있습니다.
  • 습식 및 건식 샘플링 모두 지원: 다양한 샘플 유형을 유연하게 처리할 수 있습니다.
• 응용 분야
  제약, 화학, 화장품, 재료 과학 등 미세 입자의 크기 분포를 빠르게 분석해야 하는 산업에서 많이 사용됩니다. 예를 들어, 약물의 입자 크기를 정확하게 분석함으로써 약물의 용해도와 흡수율을 개선하는 데 도움을 줍니다​.

 

2. Microtrac: 동적 이미지 분석과 3-레이저 회절 방식

Microtrac은 입자 크기뿐만 아니라 입자의 형상까지 분석할 수 있는 동적 이미지 분석과 3-레이저 회절 방식을 제공합니다. 이는 입자의 크기 분포뿐만 아니라 모양까지 중요한 산업에서 강력한 도구로 작용합니다.

동적 이미지 분석

동적 이미지 분석은 입자가 흐르는 동안 고속 카메라가 입자의 이미지를 실시간으로 촬영해 입자의 크기뿐만 아니라 형상도 분석합니다. 이 방법은 비대칭 입자나 복잡한 모양을 가진 입자를 정밀하게 측정하는 데 매우 유용합니다. 예를 들어, 건설 산업에서 사용되는 비구형 입자 분석에 적합합니다.

3-레이저 회절 방식

Microtrac의 3-레이저 회절 방식은 입자에 여러 각도에서 레이저 빛을 투과시켜 다양한 입자 크기를 정밀하게 분석합니다. 이는 복잡한 형상을 가진 입자까지도 정확하게 측정할 수 있으며, 나노미터부터 마이크론 크기까지 폭넓은 크기 범위를 분석할 수 있습니다.

• 장점
  • 입자의 형상 분석 가능: 입자의 크기뿐만 아니라 모양까지 분석할 수 있습니다.
  • 넓은 측정 범위: 다양한 크기의 입자를 정밀하게 분석할 수 있습니다.
  • 습식 및 건식 샘플링 모두 지원: 액체와 분말 샘플을 모두 처리할 수 있습니다.
• 응용 분야
  건설, 시멘트, 광업 등 비구형 입자나 복잡한 입자 모양을 분석해야 하는 산업에 주로 사용됩니다. 예를 들어, 시멘트 입자의 크기와 형상을 분석하여 제품의 강도와 품질을 관리하는 데 유용합니다​.

 

3. Horiba LA-960V2: 레이저 회절과 나노 입자 분석

Horiba는 레이저 회절을 기반으로 하는 입도 분석기를 제공하며, 특히 나노 입자 분석에 강점을 가지고 있습니다. LA-960V2는 미세한 입자까지 정확하게 분석할 수 있는 고성능 장비로, 나노 기술이 중요한 산업에서 널리 사용됩니다.

레이저 회절 방식과 Mie 산란 이론

Horiba의 LA-960V2는 Mie 산란 이론을 기반으로 작동하며, 나노미터에서 마이크론에 이르는 넓은 범위의 입자를 분석할 수 있습니다. 특히, 405nm 블루 LED 광원을 사용하여 작은 입자를 더 정밀하게 측정할 수 있습니다. 이 장비는 30nm 이하의 입자도 정확하게 분석할 수 있어 고정밀 분석이 필요한 나노 기술 관련 연구나 산업에 적합합니다.

• 프라운호퍼 근사
  LA-960V2는 큰 입자 분석에도 적합하며, 프라운호퍼 근사를 통해 빛의 파장보다 큰 입자의 산란 패턴을 단순화하여 빠르게 측정할 수 있습니다.
• 장점
  • 나노 입자 분석에 특화: 0.01μm부터 5mm에 이르는 입자를 정밀하게 측정할 수 있습니다.
  • 습식 및 건식 샘플링 지원: 다양한 형태의 샘플을 분석할 수 있어 연구실 환경에서 매우 유용합니다.
  • 고정밀 데이터 제공: 나노미터 크기의 입자도 정확하게 분석하여, 연구 및 산업에서 매우 중요한 역할을 합니다.
• 응용 분야 반도체, 나노 기술, 재료 과학 등에서 나노 크기 입자의 정확한 분석이 필요할 때 사용됩니다. 특히, 나노 기술 연구에서 입자의 크기를 정확하게 분석해 제품 개발을 지원하는 데 적합합니다.

 

4. 세 가지 입도 분석기 비교

구분	Malvern Mastersizer	Microtrac	Horiba LA-960V2
측정 원리	레이저 회절 (Mie 이론 및 프라운호퍼 근사)	동적 이미지 분석 + 3-레이저 회절	레이저 회절 (Mie 이론 및 프라운호퍼 근사)
특징	빠른 측정, 넓은 입자 크기 범위	입자의 형상 분석 가능, 복잡한 입자 분석에 적합	나노 입자 분석에 특화, 고정밀 분석
측정 범위	0.01μm ~ 수백 마이크론	0.01μm ~ 마이크론	0.01μm ~ 5mm
샘플링 방식	습식 및 건식 샘플링 모두 지원	습식 및 건식 샘플링 모두 지원	습식 및 건식 샘플링 모두 지원
응용 분야	제약, 화학, 화장품, 재료 과학	건설, 시멘트, 광업	반도체, 나노 기술, 재료 과학

 

결론

Malvern, Microtrac, Horiba는 각각 다른 특징을 가지고 있으며, 분석하려는 입자의 특성과 목적에 따라 선택할 수 있습니다. Malvern은 빠르고 폭넓은 입자 크기 분석에 적합하며, Microtrac은 입자의 형상까지 정밀하게 분석해야 하는 상황에서 유리합니다.