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필터는 어떻게 입자를 잡을까? SEM으로 본 포집 메커니즘
자동차, 정수기 등 다양한 산업 분야에서 사용되는 ‘필터(Filter)’는 유체나 공기 중의 불순물을 선택적으로 제거하여 시스템의 성능과 신뢰성을 유지하는 핵심 부품입니다. 필터는 사용 환경과 목적에 따라 입자 크기, 재질, 구조가 정밀하게 설계되며, 육안으로는 확인하기 어려운 미세 입자, 오염 물질, 유해 성분까지 효과적으로 차단하는 역할을 합니다.
이러한 특성 덕분에 산업 현장에서는 엔진 보호, 수질 개선, 장비 수명 연장 등 다양한 목적을 위해 필터가 활용되며, 시스템 전반의 안정성과 품질을 확보하는 데 중요한 역할을 수행합니다.
여기에 더해 주사전자현미경(SEM)을 활용하면 필터 표면 및 내부 섬유/기공 구조를 고해상도로 관찰하여, 광학적으로 확인하기 어려운 미세 기공 분포, 섬유 직경 변화, 입자 포집 양상, 막힘(clogging) 진행 상태까지 정밀하게 분석할 수 있습니다. 또한 SEM 분석은 사용 전·후 필터의 미세 구조 변화를 비교하여 성능 저하의 원인을 시각적으로 규명하는 데 유리하며, 필요 시 EDS와 결합하면 포집된 오염물의 원소 조성과 분포를 확인할 수 있어 오염원 추적, 소재 선택, 필터 설계 최적화 및 수명 예측의 신뢰도를 높이는 데 효과적으로 활용될 수 있습니다.
- 시편 전 처리 과정
분석하고자 하는 시편을 스텁에 고정하기 위해 적절한 크기로 절단합니다. 이후 시편을 SEM 스텁(Stub)에 카본 테이프로 견고하게 고정하고, 비전도성을 갖고 있는 필터의 특성을 고려하여 전하 축적을 방지하기 위해 Au 또는 Pt 기반의 이온 스퍼터 코팅을 실시합니다.
Step 1. 시료를 적절한 크기로 절단합니다.
Step 2. 적절한 크기의 필터 시료를 Stub에 부착합니다.
Step 3. 시료의 도전성 확보를 위해 Au로 SPT-20 에서 이온 스퍼터 코팅을 실시합니다.
- SEM 이미지
[3천배 확대한 자동차 에어컨 필터 단면]
[2만배 확대한 자동차 에어컨 필터 표면]
- SEM 이미지
[마스크 필터 단면]
[마스크 필터 표면]
- 다른 시료 이미지
[정수기 필터]
[자동차 필터]
[자동차 필터]
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