케이랩(주)에서 제공한 'Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 광도 응답 선형성 검증'에 관한 응용자료의 주요 내용은 다음과 같다.
1. 개요
본 연구에서는 케이랩(주)(K LAB)에서 개발한 Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 광학적 성능을 평가하기 위해 흡광도 선형성(Photometric Linearity) 검증을 수행하였다. 본 실험은 특정 시료의 정량 분석이 아닌, 장비의 광도 응답이 농도 변화에 따라 Beer-Lambert 법칙을 얼마나 정확히 재현하는지를 확인하기 위한 것으로, 과망간산칼륨(Potassium Permanganate, KMnO₄) 용액을 이용하여 Alpha 장비의 선형성 및 측정 안정성을 검증하였다.
2. 서론
분광광도계(UV-Vis Spectrophotometer)는 시료에 특정 파장의 빛을 조사하고, 그 빛이 시료를 통과하거나 흡수되는 정도를 측정하여 물질의 광학적 특성을 정량화하는 장비이다. 이때 흡광도(Absorbance)는 시료의 농도에 비례하며, 이 관계는 Beer-Lambert 법칙으로 설명된다. 따라서 측정된 흡광도가 농도 변화에 대해 선형적으로 증가하는 특성은 기기의 광도 응답이 정상적으로 작동하고 있음을 의미한다.
그러나 실제 분석 환경에서는 회절격자의 고차 회절, 광학 부품 표면의 반사 및 산란, 단색화 광학 부품의 물리적 결함 등으로 인해 잡광(Stray Light)이 발생한다.
이 잡광이 검출기에 함께 도달하면, 특히 고흡광도(High Absorbance) 시료에서 흡광도의 직선성이 저하되고 신호 오차가 발생할 수 있다. 따라서 Stray Light 억제 성능은 분광광도계의 광도 정확도(Photometric Accuracy)와 선형성(Photometric Linearity)을 결정짓는 핵심 요소라 할 수 있다.
본 연구에서는 이러한 원리에 기반하여 케이랩(주)(K LAB)에서 개발한 Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 광학적 성능을 검증하였다. 본 실험은 기기의 동적 범위(Dynamic Range)와 신호 안정성(Signal Stability)을 확인하기 위한 기초 성능 검증 단계로서 수행되었다.
3. 실험 방법
3-1. 사용 장비
측정에는 케이랩(주)(K LAB)의 Alpha UV-Vis Spectrophotometer를 사용하였다. 본 장비는 8셀 멀티셀 홀더를 기본 장착하고 있어 여러 시료를 연속적으로 측정할 수 있다.
10 mm 일회용 큐벳(Ratiolab, Cat.No. 2811110)을 사용하였으며, Reference Cell에는 증류수를 채워 Auto-zero를 수행한 후 분석을 진행하였다. 모든 시료는 Photometric Mode에서 525 nm 파장에서 측정되었다.
[그림 1]. Alpha UV-Vis Spectrophotometer - 케이랩(주)(K LAB)에서 개발한 190-1,100 nm 범위 측정 가능
이중빔(Double-Beam) 분광광도계
[그림 2]. Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 8셀 멀티셀 홀더 - Reference Cell에는 증류수를 사용하여 Auto-zero를
수행하였다.
3-2. 시약 및 용액 조제
과망간산칼륨(Potassium Permanganate, KMnO4, CAS No. 7722-64-7, Cat.No. 6607-4405, Daejung) 0.2511 g을 정밀하게 칭량하여 증류수 250 mL에 용해시켜 1,000 mg/L 용액을 조제하였다.
이 용액을 단계적으로 희석하여 265, 250, 125, 62.5, 31.25, 15.63, 7.81, 3.91, 1.95, 0.98, 0.49, 0.24, 0.12, 0.06, 0.03 mg/L의 농도를 갖는 시료 용액을 준비하였다.
4. 결과
4-1. 정량한계
정량한계(Limit of Quantitation, LOQ)는 ICH Q2 (R1) 가이드라인에 따라 블랭크(증류수)를 10회 반복 측정하여 얻은 표준편차(σ)와 검량선의 기울기(S)를 이용해 계산하였다.
해당 관계식은 다음과 같다.
본 실험에서 σ = 0.000049, S = 0.0151의 값을 적용하였으며, 이를 통해 LOQ는 0.032 mg/L로 산출되었다. 이 결과는 Alpha UV-Vis Spectrophotometer가 0.032 mg/L 이상의 저농도 영역에서도 정량이 가능한 수준의 감도와 신호 안정성을 보유함을 나타낸다.
[표 1]. 블랭크(증류수) 반복 측정 결과
4-2. 흡광도 선형성
Alpha UV-Vis Spectrophotometer를 이용하여 0.03-265 mg/L 범위의 과망간산칼륨 용액을 측정한 결과는 [그림 3].에 나타내었다. 525 nm에서 측정된 흡광도와 농도 간의 관계는 우수한 직선성을 보였으며, 회귀식은 A = 0.0151C + 0.0027, 결정계수(R²)은 0.9999로 계산되었다.
측정된 최대 흡광도는 3.9866 Abs로, 표준 10 mm 셀 사용 시 265 mg/L까지의 고농도 시료에서의 비선형 왜곡 없이 안정적인 광도 응답을 유지하였다.
[그림 3]. 과망간산칼륨 용액의 농도 (0.03-265 mg/L)에 따른 흡광도 검량선 (525 nm)
5. 결론
본 연구에서는 Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 광도 응답 특성을 검증하기 위해 과망간산칼륨(KMnO₄) 용액을 이용한 흡광도 선형성 평가를 수행하였다. Alpha 장비는 0.03-265 mg/L 범위에서 결정계수(R²) 0.9999의 우수한 직선성을 보였으며, 3.9866 Abs까지의 고흡광도 영역에서도 비선형 왜곡 없이 안정적인 신호를 유지하였다. 또한 블랭크 측정 기반 정량한계(LOQ)는 0.032 mg/L로 산출되어, 저농도 시료에서도 높은 감도와 정량 재현성을 확보함을 확인하였다. 이러한 결과는 Alpha UV-Vis Spectrophotometer가 광학적 정밀도와 신호 안정성이 요구되는 정량 분석에 적합한 성능을 보유하고 있음을 입증한다.
‘Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 광도 응답 선형성 검증’에 관한 궁금한 내용은 본 원고 자료를 제공한 케이랩(주)를 통하여 확인할 수 있다.
Reference(참고문헌): - ICH Q2, Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology, November 2005.
Model Name(모델명): Alpha UV-Vis Spectrophotometer
The Person in Charge(담당자): Ji－su Kim
Maker(제조사): K LAB
Country of Origin(원산지): Korea
e-mail: mint5135@klab.im
Data Services(자료제공): K LAB
<이 기사는 사이언스21 매거진 2025년 11월호에 게재 되었습니다.>
[그림 1]. Alpha UV-Vis Spectrophotometer - 케이랩(주)(K LAB)에서 개발한 190-1,100 nm 범위 측정 가능이중빔(Double-Beam) 분광광도계
[그림 2]. Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 8셀 멀티셀 홀더 - Reference Cell에는 증류수를 사용하여 Auto-zero를수행하였다.3-2. 시약 및 용액 조제과망간산칼륨(Potassium Permanganate, KMnO4, CAS No. 7722-64-7, Cat.No. 6607-4405, Daejung) 0.2511 g을 정밀하게 칭량하여 증류수 250 mL에 용해시켜 1,000 mg/L 용액을 조제하였다.이 용액을 단계적으로 희석하여 265, 250, 125, 62.5, 31.25, 15.63, 7.81, 3.91, 1.95, 0.98, 0.49, 0.24, 0.12, 0.06, 0.03 mg/L의 농도를 갖는 시료 용액을 준비하였다.4. 결과4-1. 정량한계정량한계(Limit of Quantitation, LOQ)는 ICH Q2 (R1) 가이드라인에 따라 블랭크(증류수)를 10회 반복 측정하여 얻은 표준편차(σ)와 검량선의 기울기(S)를 이용해 계산하였다.해당 관계식은 다음과 같다.
본 실험에서 σ = 0.000049, S = 0.0151의 값을 적용하였으며, 이를 통해 LOQ는 0.032 mg/L로 산출되었다. 이 결과는 Alpha UV-Vis Spectrophotometer가 0.032 mg/L 이상의 저농도 영역에서도 정량이 가능한 수준의 감도와 신호 안정성을 보유함을 나타낸다.[표 1]. 블랭크(증류수) 반복 측정 결과
4-2. 흡광도 선형성Alpha UV-Vis Spectrophotometer를 이용하여 0.03-265 mg/L 범위의 과망간산칼륨 용액을 측정한 결과는 [그림 3].에 나타내었다. 525 nm에서 측정된 흡광도와 농도 간의 관계는 우수한 직선성을 보였으며, 회귀식은 A = 0.0151C + 0.0027, 결정계수(R²)은 0.9999로 계산되었다.측정된 최대 흡광도는 3.9866 Abs로, 표준 10 mm 셀 사용 시 265 mg/L까지의 고농도 시료에서의 비선형 왜곡 없이 안정적인 광도 응답을 유지하였다.
[그림 3]. 과망간산칼륨 용액의 농도 (0.03-265 mg/L)에 따른 흡광도 검량선 (525 nm)5. 결론본 연구에서는 Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 광도 응답 특성을 검증하기 위해 과망간산칼륨(KMnO₄) 용액을 이용한 흡광도 선형성 평가를 수행하였다. Alpha 장비는 0.03-265 mg/L 범위에서 결정계수(R²) 0.9999의 우수한 직선성을 보였으며, 3.9866 Abs까지의 고흡광도 영역에서도 비선형 왜곡 없이 안정적인 신호를 유지하였다. 또한 블랭크 측정 기반 정량한계(LOQ)는 0.032 mg/L로 산출되어, 저농도 시료에서도 높은 감도와 정량 재현성을 확보함을 확인하였다. 이러한 결과는 Alpha UV-Vis Spectrophotometer가 광학적 정밀도와 신호 안정성이 요구되는 정량 분석에 적합한 성능을 보유하고 있음을 입증한다.‘Alpha UV-Vis Spectrophotometer의 광도 응답 선형성 검증’에 관한 궁금한 내용은 본 원고 자료를 제공한 케이랩(주)를 통하여 확인할 수 있다.Reference(참고문헌): - ICH Q2, Validation of Analytical Procedures: Text and Methodology, November 2005.Model Name(모델명): Alpha UV-Vis SpectrophotometerThe Person in Charge(담당자): Ji－su KimMaker(제조사): K LABCountry of Origin(원산지): Koreae-mail: mint5135@klab.imData Services(자료제공): K LAB<이 기사는 사이언스21 매거진 2025년 11월호에 게재 되었습니다.>글쓴날 : [25-11-06 11:19]