입도분석(Particle Size Analysis) 방법 및 장비 총정리

입도분석(Particle Size Analysis) 방법 및 장비 총정리

입도분석(Particle Size Analysis)은 입자의 크기와 분포를 측정하는 과정으로, 재료 과학, 화학, 제약, 식품, 환경 공학 등 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.
각 산업별로 입자 크기를 분석하는 목적이 다르며, 이에 따라 다양한 분석 방법과 장비가 사용됩니다.
이번 글에서는 입도분석의 주요 방법과 대표적인 분석 장비를 정리해보겠습니다.

 

📌 1. 입도분석의 필요성과 활용 분야

입자 크기 및 분포는 재료의 성질을 결정하는 중요한 요소입니다.

✅ 입도분석이 중요한 이유

✔ 소재 특성 제어: 입자의 크기와 분포에 따라 물질의 물리적, 화학적 성질이 달라짐
✔ 제약 및 식품 산업: 입도 조절을 통해 흡수율, 용해 속도 등을 조절
✔ 건축 및 토목 산업: 시멘트, 콘크리트, 토양의 물리적 성질 평가
✔ 환경 공학: 미세먼지, 에어로졸 등 공기 중 부유 입자의 분석
✔ 전자·반도체 산업: 고순도 재료 및 나노 소재의 품질 관리

💡 입도분석이 중요한 대표적 산업: 제약, 식품, 토양, 환경, 화장품, 화학, 나노 소재, 세라믹, 광물 등

📌 2. 주요 입도분석 방법

입도분석에는 여러 가지 방법이 있으며, 분석 목적과 시료의 특성에 따라 적절한 방법을 선택해야 합니다.

✅ 입도분석 방법 비교

분석 방법 측정 원리 분석 가능 범위(µm) 적용 분야

체 거름법 (Sieve Analysis)	입자를 여러 개의 체(sieve)에 걸러 크기별로 분류	50 ~ 10,000	시멘트, 광물, 토양
레이저 회절법 (Laser Diffraction)	레이저 빛의 산란 패턴을 분석하여 입자 크기 측정	0.02 ~ 2,000	제약, 식품, 화장품
동적 광산란법 (DLS, Dynamic Light Scattering)	브라운 운동에 따른 산란광의 변화 분석	0.001 ~ 5	단백질, 나노 소재
이미지 분석법 (Image Analysis)	현미경 또는 카메라를 이용하여 입자 형상과 크기 측정	0.5 ~ 5,000	분말 소재, 세라믹
침강법 (Sedimentation Method)	입자의 침강 속도를 이용한 분석	1 ~ 100	세라믹, 금속 분말
전기영동법 (Electrophoretic Light Scattering, ELS)	입자의 전기 이동 속도를 측정하여 크기 및 제타 전위 분석	0.001 ~ 10	고분자, 단백질
나노입자추적분석법 (NTA, Nanoparticle Tracking Analysis)	개별 나노입자의 이동 경로를 분석하여 크기 측정	0.01 ~ 1	생물학, 바이오 소재

💡 레이저 회절법과 DLS(동적 광산란법)는 가장 널리 사용되는 입도분석 방법입니다.

📌 3. 대표적인 입도분석 장비 소개

✅ 1) 체 거름법 (Sieve Analysis) – ASTM 표준 방식

🔹 대표 장비: 표준 체 분석기 (ASTM, ISO 규격 체)
✔ 특징: 간단한 물리적 방법으로, 시멘트, 토양, 광물 분야에서 많이 사용됨
✔ 장점: 저렴한 비용, 간편한 사용
✔ 단점: 50µm 이하의 작은 입자는 측정 불가

✅ 2) 레이저 회절 입도 분석기 (Laser Diffraction Particle Size Analyzer)

🔹 대표 장비: Malvern Mastersizer, Beckman Coulter LS Series
✔ 측정 원리: 레이저 빛의 회절 패턴을 분석하여 입자 크기 분포를 계산
✔ 장점: 빠른 분석 속도, 넓은 측정 범위 (0.02µm ~ 2,000µm)
✔ 단점: 고가의 장비, 측정 시 시료 분산이 필요

💡 제약, 식품, 화장품, 나노 소재 등 다양한 산업에서 사용됨

✅ 3) 동적 광산란법 (DLS, Dynamic Light Scattering) – 나노 입자 분석

🔹 대표 장비: Malvern Zetasizer, Horiba SZ-100
✔ 측정 원리: 나노 크기의 입자가 브라운 운동을 할 때 산란되는 빛을 분석
✔ 장점: 1nm 이하의 초미세 입자까지 분석 가능
✔ 단점: 시료의 농도가 적절해야 하며, 불균형한 입도 분포에서는 오차 발생 가능

💡 단백질, 고분자, 나노 소재, 바이오 의약품 연구에서 필수 장비

✅ 4) 이미지 분석법 (Microscopic Image Analysis) – 입자 형상 분석 가능

🔹 대표 장비: Horiba CAMSIZER, Clemex Vision
✔ 측정 원리: 고해상도 카메라 또는 현미경을 이용하여 개별 입자의 크기 및 형상을 분석
✔ 장점: 입자 모양까지 분석 가능 (구형, 비대칭, 다공성 등)
✔ 단점: 분석 속도가 느리고, 입자의 개별 분석만 가능

💡 세라믹, 금속 분말, 정밀 소재의 입자 형상 분석에 유용

✅ 5) 침강법 (Sedimentation Method) – 액체 내 입자 분석

🔹 대표 장비: Micromeritics Sedigraph
✔ 측정 원리: 입자의 침강 속도를 이용하여 크기 분석
✔ 장점: 비교적 단순한 장비로 액체 내 입자 크기 분석 가능
✔ 단점: 특정 밀도의 액체와 환경에서만 분석 가능

💡 세라믹, 금속 분말의 밀도 기반 입도 분석에 활용

 

📢 결론: 내게 맞는 입도분석 방법과 장비는?

분석 목적 추천 방법 추천 장비

50µm 이상의 거친 입자 분석	체 거름법	표준 체 분석기
빠르고 정밀한 입도 분석 (범용)	레이저 회절법	Malvern Mastersizer
나노 입자 분석	DLS (동적 광산란법)	Malvern Zetasizer
입자 형상 및 크기 동시 분석	이미지 분석법	Horiba CAMSIZER
액체 내 입자 크기 분석	침강법	Micromeritics Sedigraph

 

📢 마무리 – 입도분석을 선택하는 최적의 방법

✅ 입자의 크기 범위를 고려하여 적절한 분석 방법을 선택하세요.
✅ 장비의 분석 속도, 정밀도, 비용 등을 비교하여 최적의 솔루션을 찾으세요.
✅ 제약, 나노 소재, 환경 연구 등 산업별 특성에 맞는 분석 장비를 선택하세요.

📌 입도분석이 필요한 분야에 따라 장비를 적절하게 활용하면, 실험 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다!