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AMETEK / MOCON O2TR and WVTR New Generation

2019년도 SCIENCE KOREA Conference & Show 에서 발표된 세미나 자료입니다.





MOCON Inc의 'AMETEK / MOCON O2TR and WVTR New Generation'을 이용한 세미나 발표자료는 브이오티에서 제공하였으며 주요 내용은 다음과 같다.

이번 세미나에 소개된 당사 장비를 소개하자면 “가스(산소) 투과도” 장비와 “수분 투과도” 장비로 대별 할 수 있다. 가스(산소) 및 수분 투과도의 원리를 살펴보면, 가스(산소) 투과도는 일정 온·습도 및 산 소(O₂)농도 조건에서 단위 시간당, 단위 면적에 대해 시편을 투과하 는 가스(산소)의 양을 나타낸 것이다.

측정 과정으로는 순수한 산소가 각 Cell의 Outer Cell Chamber에서 도입(노출)된 후, 시편(Film 또는 Packages)을 통해서 투과한 산소 분자는 Inner Cell chamber의 Carrier gas(N₂)에 의해 Sensor로 이동하고 Coulometric sensor를 통해서 시편(Film과 Packages)의 산소 투 과도를 cc/m²(pkg)·day의 단위로 산출한다.

타사의 샘플링(10~15%) 방식과는 다르게 MOCON Inc.사의 Coulometric sensor의 특징은 투과된 양의 100% 모두를 감지(측정)하 기 때문에 감도(Sensitivity)나 정확도가 탁월하여 High Barrier(고차단 성) 시편에서 높은 정밀도와 정확성을 자랑한다. 또한 센서 자체에서 투과된 양에 비례한 절대값이 산출됨으로 Calibration(교정)이 필요치 않은 것이 특징이다.

이와 관련된 국제규격으로는 ASTM D-3985 films, ASTM F-1307 packages, ISO CD 15105-2, JIS--7126-B(JAPAN), DIN-533803(Germany) 등의 시험법이 있다. 특히 ASTM 규격에는 이 규격에 부 합하는 공급처로 MOCON Inc. 사가 유일하게 단독으로 추천되어있다.


수분 투과도는 일정 온·습도 및 수분(Vapor,수증기)의 농도 조건에 서, 단위 시간당, 단위 면적에 대해 시편을 투과하는 수분(수증기)의 양을 나타낸 것이다. 측정 과정으로는 순수한 수분이 각 Cell의 Outer Cell Chamber에서 도입(노출)되고 시편(Film 또는 Packages)을 통 해서 투과한 물 분자는 Inner Cell chamber의 Carrier gas(N₂)에 의해 Sensor(Infrared sensor 또는 Coulometric P₂O5 / Aquatrace sensor)로 이동한다. 각 Sensor를 통해서 시편(Film과 Packages)의 수분 투과 도(투습도)를 gm/m²(pkg)·day 또는 mg/m²(pkg)·day의 단위로 산출한다.


이들 센서 또한 타사 센서의 부분 샘플링과 다르게 투과된 양의 100%를 모두 감지(측정)하기 때문에 감도(Sensitivity)나 정확도가 탁 월하여 High Barrier(고차단성) 시편에서 높은 정밀도와 정확성을 자 랑한다. 또한 센서 자체에서 투과된 양에 비례한 절대값이 출력됨으 로 Calibration이 필요치 않은 것이 특징이다. 이와 관련된 국제규격으로는 Infrared sensor를 사용하는 ASTM F-1249, TAPPI T557, JIS K-7129, ISO 15106-2, KSM 3088, KSMISO 15106-2와 Coulometric P₂O5(Aquatrace sensor)를 사용하는 ISO 15106-3, ASTM F-3299-18 등의 시험법이 있다. 특히 ASTM 규격에 는 이 규격에 부합하는 공급처로 MOCON Inc. 사가 유일하게 단독으 로 추천되어있다.


이번 세미나의 특징은 측정원리 개념을 포함한 “새로운 세대(New Generation)의 장비” 소개가 메인 주제였으며, 일부 New 장비에 대 한 소개와 전시가 동시에 이루어졌음이 그 특징이라 할 수 있다.

AMETEK / MOCON Inc. 사는 2014년부터 새로운 장비들을 대거 출 시하고 있다. 산소 투과도 시험기로는 OX-TRAN 2/22 Series(H, L & 10X), OX-TRAN 2/40(H, L & 10X), OX-TRAN MODEL 2/12 등이 있으 며 투습도 시험기로는 PERMATRAN-W 3/34 G, AQUATRAN Model 3 등이 주력을 이루고 있다.

새로운 모델의 가장 큰 특징으로는 기존 모델에 비해 시험 시간을 대 폭 단축하였다는 것이다. 다양한 제품군과 필름의 차단성 정도를 모 두 포괄하여 최대 55%까지 단축된 시간 결과를 얻을 수 있다. 또한, 교체가 언제든지 가능한 분리형 Cell 방식을 선택하여 시편 장 착의 정확성과 편의성을 모두 갖추었으며 테블릿 PC가 장착되어 있 어 사용상의 간결성과 모든 테스트 기능을 자동화하여 각 시편의 특 성에 맞게 조절되어 실행부터 종료까지 모두 자동으로 진행 할 수가 있다. 시편의 측정을 완료한 후 외부의 환경이 측정 데이터에 영향을 미칠 수 있는 요인을 수치화하여 결과값에 적용하는 Individual zero Mode 채용으로 측정의 정확도를 배가하였다.

아울러 기존에 Aluminum FOIL MASK BLANK 사용하여 측정값을 저 장해 놓은 후 사용(기존 Individual zero 값이 안정되는데 소요시간 약 4~8주)하는 방식에서 값을 개별적으로 장비가 자동 선택 후 실행하 는 방식으로 변경되어 고차단성을 요구하는 시편들의 정확도를 한층 높였다.

상대습도를 조절하여 시험하는 기능도 별도의 옵션 선택 없이 모든 모델에 기본 적용하였으며 수조에 수분을 채우고 압력을 수동으로 조절하여 원하는 농도의 오차 안에 들어오기까지 전체 수동조절을 하는 일정 시간(2~3시간)이 필요한 매뉴얼 방법에서 간단한 화면 설 정으로 전체 Auto Control 할 수 있도록 간편해진 방식을 채택하였고 시험이 끝나면 수분을 빼내고 Dry 상태로 전환하는 데만 하루가 소요 됐던 방식에서 수분이 있는 상태에서도 Dry Test가 가능하도록 별도 의 관리와 번거로운 작업 없이 간편하게 사용 가능한 특징을 가지고 있다.

또 하나의 큰 장점은 Manual Knob 체결 방식에서 Auto Clamping Pneumatic 방식을 적용하여 기존의 매뉴얼 방식에서 시험자가 시편 을 장착할 시에 힘이 다를 때나 과도한 힘에 의한 파손의 우려와 시 험의 오차를 최소화하기 위해 지정된 시험자의 사용을 권장하였지만 새로운 Auto Clamping 방식은 버튼 하나로 장착이 가능해졌기 때문 에 1인 시스템이 아닌 다양한 사용자들이 사용자의 오차 없이 정확한 시험이 가능해졌다.
이상, 왜 새로운 장비의 네이밍을 “New Generation”이라 명명했는지 충분히 이해할거라 생각한다.

당사 (주)브이오티는 1997년 투비싸이언스로 창립하여 2014년 (주) 브이오티로 법인 전환 하였으며 1998년 투과도 시험의 원천기술 을 보유한 미국의 AMETEK / MOCON Inc. 사의 국내 단독 대리점 (Exclusive Agent)으로 계약 체결 후 현재까지 국내 유수의 식품 및 포장업체, 반도체 관련 디스플레이 소재(OLED, 접착제, 에폭시) 태 양전지, 2차전지(전기자동차용) 및 전자재료, 소재 등 첨단 산업 분 야와 국·공립 대학교 및 정부투자 연구원에 MOCON Inc. 사 의 투습 도 및 가스(O₂, CO₂) 투과도 장비의 공급 및 기술지원(인증서 발급 등)을 20년 이상 진행해오고 있다.

금번 11월 22일 코엑스에서 사이언스21 후원으로 진행된 상기 투과도 관련 세미나에서 새로운 시스템의 장비를 소개하므로 주요 고객들의 긍정적인 호평이 이어졌다.

MOCON Inc의 'AMETEK / MOCON O2TR and WVTR New Generation'에 대한 궁금한 내용은 본 원고자료를 제공한 브이오티를 통하여 확인할 수 있다.

Data Services(자료제공): AMETEK, MOCON, VOT(브이오티)
The Person in Charge(담당자): Yeo Chibaek
Maker(제조사): MOCON Inc.
e-mail:
webmaster@votinc.kr
Country of Origin(원산지): U.S.A
Model Name(모델명): OX-TRAN 2/22 Series, PERMATRAN 3/34 G

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