식품, 화장품, 약품 등에 포함되어 있는 수분(Moisture)의 함량을 측정하기 위해서는 다양한 방법이 존재 하며 각각의 물질의 특성 및 분석 목적을 고려하여 적절한 방법을 선택할 수 있다. 일반적으로 정의되는 수분(Moisture)은 물 (Water)외에도 열을 가하였을 때 무게의 감소를 가져올 수 있는 알코올, 유기용매, 오일 등 휘발성 물질들도 함께 포함되어 일컬어 진다.

1) Drying Cabinet Method (건조기 이용 방식)
Drying Cabinet을 이용하여 시료를 건조 시켜 수분 함량을 결정하는 빙식으로, 물과 다양한 종류의 휘발성 물질들을 함께 측정 한다. 비교적 약한 열로 측정을 하기 때문에 완전히 건조되지 않을 수 있어 대부분은 실제 수분함량보다 낮은 수치를 보이는 경우가 많다.

2) Halogen Moisture Analyzer Method(할로겐 측정 방식)
Drying Cabinet 방법과 동일하게 물과 휘발성 물질들을 함께 측정 하며, 할로겐 램프를 이용하여 시료에 높은 열을 가한 후 무게의 변화를 측정하여 수분의 함량을 결정한다. 대부분의 경우 Drying Cabinet 을 이용한 측정 방법보다 더 높게 측정 되며, 기공 밀봉 (Pore sealing) 및 시료의 표면이 타는 경우가 발생 할 수 있다. (그림 가.)

그림 가. Halogen 수분측정기
(제조사 : Kern, 독일)

3) Micro Wave Dryer Method(마이크로웨이브 건조기 이용 방식)
마이크로웨이브 건조기를 이용한 시료의 증발을 통해 수분을 측정하는 방식으로 물과 함께 휘발성 높은 물질들을 소량만 건조 시키기 때문에 측정값은 물(Water)의 함량과 유사하며, 건조기 (Drying Cabinet)을 이용한 측정 값보다 작은 수치를 갖는다.

4) Karl Fischer 수분 측정법(칼피셔 수분 측정법)
칼피셔 수분 측정기는 화학적 반응을 통해 물 (Water)의 함량을 적정법을 통해 측정하는 방식으로 다른 방법에 비해 측정의 정확도가 높다.

현재는 비교적 측정이 간편 한 Halogen Moisture Analyzer와 순수한 물의 함량만을 측정할 수 있는 Karl Fischer 수분 측정법이 주로 사용 되고 있으며, 이번 뉴스레터에서는 Karl Fischer 수분 측정법에 대한 원리 및 응용을 자세히 알아 보도록 한다.

Dr. Karl Fischer(1901-1958)에 의해 개발 된 수분 측정 방법으로, 다음 반응식과 같이 메탄올 등과 같은 유기염기의 존재 하에서 물이 요오드와 1:1 반응하는 것을 이용 한 방법이다.

Karl Fischer 화학 반응을 정확하게 진행하기 위해서는 적절한 용제를 선택하여야 하며 용액의 pH 범위를 5.5 ~ 8로 유지 시켜 주어야 한다. 일반적으로는 메탄올을 용제로 사용하기도 하나 시료에 따라서 메탄올과 함께 다른 용제를 적절히 섞어서 사용하기도 한다.