1. 개요
機器分析 / Instrumental Analysis분석화학의 하위 학문이자 대학교에서는 분석화학의 상위 레벨 과목으로, 분석화학에서 다루는 기기 전반과 그 기기를 이용한 분석법을 배우는 학문이다. 교재로는 Principles of Instrumental Analysis(기기분석의 이해) 등을 사용한다.
2. 내용
- 분광법
- 질량분석법
- 결정학
- 전기분석화학 : 전류-전압법나 전위차 분석법( 등. 분석화학 중 '전기화학' 기초지식 필요. 분석화학 시간에는 원리에, 기기분석 시간에는 전기화학 원리를 이용한 실제 분석법에 초점을 맞춘다.
- 열분석 : 연소분석법 등.
- 분리법 : 크로마토그래피에 대해 더 자세히 배운다. 예를 들어 기체 크로마토그래피 (GC-MS), 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC) 등등.
※ 원자분광법 : 흡수 스펙트럼, 방출 스펙트럼, 형광 스펙트럼, 질량 스펙트럼 등. 물리화학 기초지식 필요.
※ 분자분광법 : 적외선 스펙트럼이나 라만 스펙트럼 등. 유기화학 기초지식 필요.
학과에 따라 조금씩 다르다.
2.1. 화학과
- 측정의 기본문제. 분석에 있어 전제되는 에러의 원인, 통계적 방법(예를 들면 최소선형 제곱법 등), 전처리 방법 등을 배운다. 일부 교재는 회로이론의 내용이 조금 첨가되어 있기도 하다. 예를 들면, 저항과 캐퍼시터를 이용한 필터, OP-AMP 등을 배운다.
당황한 몇몇 화학도는 수강을 철회한다.
분광법 (AAS, AES, AFS, MS, IR, 라만 등), 전기분석화학, 크로마토그래피를 위주로 배운다.
- 분광법 : 전자기 복사선의 성질, 복사선의 회절, 간섭, 굴절, Snell 법칙, 복사선의 반사, 산란, 양자역학적 성질, 광전효과, 복사선의 흡수 및 방출, Beer 법칙
- 광학 원자분광법 : 원자스펙트럼, 흡수, 방출, 원자선나비, 온도 효과, 원자화방법
- 원자 흡수법(AAS)과 원자 형광법(AFS) : 시료의 원자화 방법, 전열 원자화, 불꽃 원자화, 수소화물 생성법, 찬증기 원자화, 원자흡수기기, 광원, 분광광도계, 방해효과
- 원자방출분광법(AES)
- 분자 분광법
- UV/VIS (자외선-가시선) 분자흡수 분광법 : 투광도, 흡광도, Beer 법칙, 기기 잡음 효과, 기기장치, 광원, 시료용기, 홑빛살 기기, 겹빛살 기기, 다중채널 기기, 검출기, 광전관, 광전증배관, 광도계, 분광광도계, 필터, 몰흡광계수, 흡수화학종, 전하이동 흡수, 정성분석과정, 작용기의 검출, 조색단, 발색단, 정량분석, 표준물 첨가법, 광도법 적정, 적정곡선, 착이온의 분광광도법
- 분자발광분광법 : 형광 및 인광 이론, 비활성화과정, 형광과 분자구조, 방출과 들뜸 스펙트럼, 형광과 인광 측정 기기, 화학발광
- 전기분석화학 : Potentiometry, Coulometry, voltammetry
- 분리법 : GC (가스 크로마토그래피), HPLC (고성능 액체 크로마토그래피), 전기영동
기타 질량분석법, 연소분석법, 열탈착 분광법 등의 오래된 분석 기법을 포함한다.
2.2. 식품공학 쪽
원자분광법, 기체-액체 크로마토그래피는 화학과와 동일하다. 차이점은 pH 측정, 원심분리기, 전기영동, PCR, 효소면역측정법(ELISA) 사용이다.2.3. 약대 대학원
UV/VIS(가시자외선) 분광광도계, 적외선, 라만, NMR(핵자기공명), 질량분석법, 기체-액체 크로마토그래피 등등은 화학과(학부)와 동일하다. 차이점은 초임계유체 크로마토그래피, 전기영동.2.4. 환경공학
| 분석기기 | 분석 가능 항목[1] |
| 흡광광도법(원자흡수분광광도법) | 구리,납 등 기타 금속류 |
| ICP(유도결합플라즈마)발광분광법 | 구리,납 등 기타 금속류 |
| 자외선/가시선 분광법 | 시안(CN), 질소(N) ,인(P),페놀 등 이온류 그리고 구리,납 등 기타 금속류 |
| 가스크로마토크래피 | 유기물질, 휘발성 유기화합물 |
3. 쓸모
대학원에 진학해 실험을 진행한다면 기기분석 과목에서 다루는 내용은 필수적이다. 정규 과목으로 수강을 안 했더라도 연구실에서 자기가 알아서 배워와야 된다. 화학과, 화학공학과, 식품공학과는 물론이다. 바이오 연구자의 경우에도 대부분 기기분석과 마주치게 된다. [2] 물론 연구자가 되기 위해서 학부 기기분석 교재에서 다루는 20여가지 방법에 모두 정통할 필요는 없으나, 어느 한 가지 방법이라도 자기 실험실에서 사용한다면 결과에 영향을 미치는 모든 요인에 대해 폭넓게 공부하여야 한다.또한 과목 첫 부분에서 통계 내용을 배운다고 했는데, 실제 논문 작성시 데이터의 통계 처리가 중요함은 말할 것도 없다. 과목이 지루하기는 하지만 배워두면 모두 뼈가 되고 살이 되는 지식들이니
화학분석기사의 출제과목이다.
4. 난이도
분석화학 항목에도 써 있지만 대부분의 수강생들에게는 굉장히 지루하고 재미없게 느껴지는 과목이다. 왜냐하면 화학 과목으로서는 꽤나 드물게 시작부터 끝까지 암기해야 할 내용으로 가득하기 때문이다. 기기분석의 경우 예를 들어 책에 "방출 분광법의 장점은 이러이러한 것들이 있다"라는 설명이 나오면 그냥 닥치고 외워야 하고, "텅스텐 램프는 이러이러한 원리이다"라고 나오면 마찬가지로 그냥 외워야 하고 이하 종강할 때까지 반복이다. 물론 모든 주제가 다 이런 식인 것은 아니지만 어느 주제를 다루든 암기가 필요한 부분들이 따라온다.학부에서는 기기를 다뤄볼 기회가 별로 없기 때문에 책에 나온 설명들이 그다지 와닿지 않는다는 점에서 더욱 지루하게 느껴진다. 가장 적절한 예로 스마트폰을 써보지는 못하는 데 설명서만 보면서 다루는 법과 작동 원리만 배운다고 생각 해보라.
분석화학과 마찬가지로 실험이 같이 붙어 있는 경우도 있는데 이런 경우 짜증은 배가 된다. 제대로 작동하지도 않는 오래된 기기로 억지로 실험을 하여 결과를 짜맞추기해야 할 때도 있고 평소에 잘 작동하던 기계가 하필 실험 당일에 맛이 가기도 한다. [3] 어찌어찌하여 실험 결과를 얻었다고 해도 분석화학 실험이라는 특성상 데이터 분석, 통계 처리할 것이 엄청나게 많다. 심지어 USB 포트도 없는 구식 컴퓨터와 연결된 오래된 기기를 사용할 경우가 많은데, 학교 전산실에 외장형 USB 3.5인치 플로피 디스크 드라이브(...) 같은 고색창연한 보조기기라도 있으면 다행이지만 그런 게 없으면 데이터를 모두 손으로 받아 적고 개인 컴퓨터에 직접 입력해 넣어야 하는 대참사가 벌어진다. 오차 원인 분석이라든지 기타 토론 내용을 보고서에 포함시켜야 하는 것은 덤이다. 따라서 다른 화학 과목들에 비해 실험 리포트 작성이 매우매우 험난하다.
유기화학도 암기할 것이 많으며 실생활과 밀접하지 않다는 점은 동일하지만, 유기화학과는 기피의 정도가 매우 다르다. 유기화학에서는 앞부분에서 배우는 기본 내용들이 뒤의 어려운 반응들을 설명하는 열쇠가 되는 경우가 매우 많고, 몇몇 신규 반응들은 그냥 "무작정 외워라"보다는 논리적 추론을 통해 "이해"하는 것이 가능하다. 하지만 기기분석에는 그런 게 없다.
학교에 따라 기기분석이 전공필수로 지정되어 있어 절대 피해갈 수 없는 경우도 있다. 예를 들어 포스텍 화학과의 경우 기기분석과 실험이 모두 전공 필수이기 때문에 절대로 피해갈 수가 없다. 실험도 상당히 어렵게 하는데, 한 때는 기기분석 실험 과정의 하나로 간이 pH미터 만들기가 포함되어 있을 정도였다. 그 난이도가 화학과 실험인지 전자과 실험인지 구분이 안 갔다고... 다행히도
5. 관련항목
[1] 수질오염공정시험기준 전문(220221 개정) #[2] 예 : 생화학 연구실이라면 전기화학 분석법을 이용할 가능성이 있다. 그리고 이쪽 실험실은 약대, 치대, 의대, 농대 등등 다양한 곳에 개설되어 있다.[3] 물론 이럴 때는 학생 뿐만 아니라 조교들에게도 엄청난 스트레스를 유발한다.