수분분석기는 시료에 포함된 수분 함량을 측정하는 장비로, 식품, 제약, 화학, 환경, 농업 등 다양한 산업 분야에서 사용. 

시료의 수분 함량은 품질, 안전성, 저장성에 중요한 영향을 미치므로 이를 정확히 측정하는 것이 필수.

수분분석기의 원리

수분분석기는 시료의 수분을 제거하거나 증발시키고, 그 차이를 기반으로 수분 함량을 계산.

열건조법(Thermal Drying Method)

가장 일반적인 방법으로, 시료를 가열하여 수분을 증발시키고 무게 변화를 측정.

측정 공식

수분 함량 (%) = (초기중량 − 건조후중량) / 초기중량 × 100

칼 피셔 적정법(Karl Fischer Titration) 

화학적 반응을 통해 시료의 수분 함량을 측정. 

장점: 극미량의 수분도 정밀하게 측정 가능. 

주로 제약, 화학, 정밀 분석에 사용.

비파괴 측정법

적외선(NIR) 또는 마이크로파를 사용하여 수분의 흡수 특성을 분석.

빠르고 간편하지만, 정확도는 열건조법이나 칼 피셔 적정법에 비해 낮음.

용매추출법

수분을 비수성 용매로 추출한 뒤 부피나 무게 변화를 측정. 

특수 시료에서 사용.

주요 구성 요소

가열 장치 

시료를 균일하게 가열하여 수분을 증발시킴. 

열원: 적외선 램프, 할로겐 램프, 전기 히터.

무게 측정 장치

고정밀 전자저울을 사용하여 건조 전후의 무게를 정밀 측정.

정확도: 0.1mg ~ 1mg.

제어 및 표시 장치

측정 과정을 자동화하고 데이터를 표시.

설정 온도, 측정 시간, 결과값(%) 등을 디지털화.

샘플 팬 

시료를 담는 용기. 균일한 열 전달을 위해 금속 재질로 제작.

측정 과정

시료 준비 

균일한 시료를 일정량(보통 1~5g) 샘플 팬에 담음. 

덩어리진 시료는 분쇄하여 균일화. 

가열 및 건조 

설정 온도(예: 105°C)에서 수분을 증발시킴.

특정 시간이 지난 후, 무게 변화를 측정. 

수분 함량 계산

건조 후의 무게를 기준으로 수분 함량을 계산.

결과 확인

수분 함량(%)이 디지털 화면에 표시. 

수분분석기의 종류

열중량식 수분분석기(Thermogravimetric Moisture Analyzer) 

시료를 가열하여 무게 감소를 측정.

다양한 시료에 사용 가능. 

대표 제품: Sartorius MA160, Shimadzu MOC63u.

칼 피셔 수분분석기(Karl Fischer Moisture Analyzer) 

화학 반응을 통해 극미량의 수분 측정. 

대표 제품: Metrohm 870 KF Titrino Plus.

적외선 수분분석기(NIR Moisture Analyzer) 

적외선 흡수 특성을 이용한 비파괴 측정. 빠르고 간단하지만, 보정 필요.

대표 제품: Kett FD-660.

휴대용 수분분석기 

 현장에서 빠르게 측정 가능. 

 정밀도는 상대적으로 낮음. 

 대표 제품: Delmhorst BD-2100. 

응용 분야

식품 

밀가루, 설탕, 커피, 육류, 생선, 과일 등의 수분 함량 측정. 

수분 함량은 저장성과 품질 유지에 중요.

제약 

정제, 캡슐, 원료 약품의 수분 함량 측정. 

약물의 안정성과 효능 보장.

화학 

고분자, 화합물의 수분 함량 분석.

제조 공정 중 품질 관리.

농업 

곡물, 사료, 비료의 수분 함량 측정. 

수확 시기 결정과 저장성 관리.

환경 

토양, 폐기물, 오염 물질의 수분 함량 분석.

장점과 단점

장점 

정확성: 미량의 수분도 정확히 측정 가능. 

자동화: 측정 과정이 간단하고 자동화.

다양성: 다양한 산업 및 시료에 적용 가능. 

단점 

시료 제한: 특정 시료(기름, 휘발성 화합물)는 열중량 방식에서 부정확할 수 있음. 

비용: 고정밀 장비의 초기 비용이 높음. 

전처리 필요: 일부 시료는 전처리가 요구됨.

최신 기술 동향

IoT 기반 장비: 데이터 수집 및 분석의 자동화. 

휴대용 분석기: 현장에서 빠르게 측정 가능. 

AI 통합: 시료의 특성을 자동으로 판단하여 최적화된 분석 조건 적용.

수분분석기(Moisture Analyzer) 생산 판매하는 주요 업체.

METTLER TOLEDO

제품명: HE73 할로겐 수분 분석기

소비 전력: 약 400W

특징: 간단한 3단계 작동과 두 가지의 저장된 분석법을 통해 수분 측정을 신속하고 효율적으로 수행.

Sartorius

제품명: MA160

소비 전력: 약 600W

특징: 고정밀 저울과 적응형 가열 시스템을 갖추어 다양한 시료의 수분 함량을 정확하게 측정.

Shimadzu

제품명: MOC63u 

소비 전력: 약 400W

특징: 가열 및 측정 과정을 간단히 자동화하여 사용이 편리.

OHAUS

제품명: MB25

소비 전력: 약 350W

특징: 저렴한 가격에 정확한 수분 함량 측정을 제공하며, 후광이 있는 대형 LCD 디스플레이와 표준 RS232 포트를 갖추고 있음.

Kett

제품명: FD-660

소비 전력: 약 250W

특징: 적외선 방식으로 빠른 측정이 가능하며, 다양한 시료에 적용.

Thermo Fisher Scientific

제품명: MA35

소비 전력: 약 450W

특징: 견고한 디자인과 사용의 편리성을 강조한 모델로, 다양한 산업 분야에서 활용.

AND

제품명: MX-50

소비 전력: 약 500W

특징: 고정밀 저울과 할로겐 가열 시스템을 통해 정확한 수분 측정을 지원.

Brabender (Anton Paar)

제품명: Aquatrac-V

소비 전력: 약 300W

특징: 다양한 재료의 잔류 수분 함량을 측정하는 데 사용되며, 최소한의 교육만으로도 뛰어난 성능을 제공.