FTIR(푸리에 변환 적외선 분광법)에서는 분자의 진동과 관련된 적외선 흡수를 관찰한다. 아래에서 결합을 추가하며 흡수대의 위치·폭과 전체 스펙트럼의 관계를 비교해 보자. 특정 물질을 재현하거나 미지 시료를 식별하는 분석기는 아니다.
대표 재료
결합
PP 예시에서 시작한다. 재료를 바꾸거나 결합을 추가·제거하며 비교해보세요.
· 표시는 기본 구조에서 예상하기 어려운 결합이다. 선택은 가능하며, 실제 시료의 다른 성분이나 처리 영향을 배제하지 않는다.
+로 현재 곡선을 최대 5개까지 비교용으로 저장한다. 초기화하면 저장본도 모두 삭제된다. 새로고침하면 기록은 사라진다.
세로 위치는 비교를 위해 이동했다. 저장된 투과율 값은 그대로이며, 각 곡선에 같은 세로 배율을 적용한다. Current만 편집된다.
그래프에 마우스를 올리거나 탭하여 가능한 결합을 탐색한다.
점선 태그는 가능한 결합, 진한 태그는 추가한 결합이다. 태그에 마우스를 올리면 범위를, 곡선의 원형 표시를 누르면 해설을 강조한다. 그래프에 초점을 맞추고 좌우 방향키로도 탐색할 수 있다.
폴리프로필렌은 포화 탄화수소 사슬과 메틸기를 포함한다. C–H 신축과 CH₂/CH₃ 굽힘을 단순화했으며, 산화에 의한 카보닐은 기본값에 넣지 않았다.
선택된 결합 해설 · Current
PP 예시: 2950 cm⁻¹ 메틸 / 메틸렌 C–H · 2918 cm⁻¹ C–H 신축 · 2836 cm⁻¹ C–H 신축.
PP 예시: 1456 cm⁻¹ CH₂ 변형.
PP 예시: 1376 cm⁻¹ CH₃ 변형.
1500–400 cm⁻¹의 지문 영역에서는 여러 진동이 중첩되므로 단일 피크만으로 해석하기 어렵다. 실제 측정값이 아니며, 피크 위치와 폭·세기는 화학적 환경에 따라 달라진다.
이렇게 비교해 보자
처음에는 PP의 대표 C–H 흡수대가 표시된다. 위의 재료를 바꾸면 해당 예시의 대표 결합으로 Current가 다시 구성되며, 직접 구성은 빈 baseline에서 시작한다. 결합 태그의 점은 기본 구조에서 예상하기 어려운 결합을 뜻하지만 선택을 막지는 않는다.
- PET를 선택한 뒤 O–H를 추가한다. 기본 반복구조와 수분·말단기 등 가능한 영향의 차이를 아래 해설에서 확인한다.
- 직접 구성을 선택한 뒤 O–H → C–H (sp³) → C=O → C–O 순서로 선택한다. 각 결합의 흡수대가 하나의 곡선에 합쳐진다.
- 그래프에 마우스를 올리거나 모바일에서 탭하면 현재 파수와 가능한 결합이 표시된다. 범위가 겹치면 해당 태그를 모두 점선으로 강조한다. 탐색만으로 결합이 추가되지는 않는다.
- 태그에 마우스를 올리면 대표 범위를 미리 볼 수 있다. 클릭하여 추가한 결합의 해설은 아래에 누적되고, 다시 클릭하면 흡수대와 해설이 함께 제거된다. 곡선의 원형 표시를 누르거나 Tab으로 이동한 뒤 Enter 또는 Space를 누르면 해당 해설이 강조된다.
그래프에 키보드 초점을 맞춘 뒤 좌우 방향키로 파수를 탐색할 수도 있다. Shift와 함께 누르면 더 큰 간격으로 이동하고, Home/End는 축의 양 끝으로 이동한다. Escape는 탐색 표시를 해제하며, 초기화는 저장본과 탐색 상태를 지우고 기본 PP 예제로 돌아간다. 모바일 탭의 탐색 표시는 다른 위치를 탭하거나 초기화할 때까지 유지된다.
가로축은 왼쪽 4000에서 오른쪽 400 cm⁻¹로 감소하는 파수이다. 세로축은 투과율이므로 적외선 흡수가 강해질수록 곡선이 아래로 내려간다. 옅게 표시한 1500–400 cm⁻¹의 지문 영역에서는 여러 진동이 중첩되므로 피크 하나만으로 해석하기 어렵다.
실제 스펙트럼과 비교할 때
여러 곡선 저장·비교
PP → + → PET → + → Cellulose → + 순서로 서로 다른 재료 예시를 비교할 수 있다. 저장본에는 당시 재료와 수정한 결합 목록이 함께 보관되며, 재료를 바꿔도 저장본은 바뀌지 않는다. 모바일에서는 S 번호를 눌러 재료 정보를 확인한다.
O–H + C–O를 선택하고 그래프 위의 + 버튼을 누르면 S1이 저장된다. C=O를 추가하고 다시 + 버튼을 누르면 S2가 저장된다. 맨 위의 Current만 현재 태그를 따라 바뀌며 저장본은 그대로 유지된다. 현재 페이지에서 최대 5개까지 저장할 수 있다.
오른쪽의 ↑ / ↓ 버튼은 저장본의 위아래 순서를 바꾸고 × 버튼은 해당 저장본만 삭제한다. S 번호는 생성 순서를 나타내므로 이동·삭제 후에도 바뀌지 않는다. S 라벨을 누르면 저장 당시 결합 구성을 확인할 수 있지만 Current의 선택이나 해설은 바뀌지 않는다.
비교 화면에서는 같은 파수 축과 세로 배율을 사용하고 곡선 사이에 일정한 간격을 둔다. 세로 이동은 표시 위치에만 적용되며 저장된 투과율은 변하지 않는다. 초기화는 모든 저장본, S 번호와 탐색 상태를 초기화하고 Current를 PP 예제로 되돌린다. 새로고침하면 저장본도 사라진다.
교육 모델의 범위
20개 태그는 결합과 진동 종류를 구분하며, C–H 신축·CH₂/CH₃ 굽힘·방향족 고리 골격 신축을 각각 선택할 수 있다. 재료 예시는 아래 자료의 대표 위치 중 일부를 선택해 구성했다. 각 피크 주변의 강조 범위와 폭·세기는 교육용 설정이며 측정된 오차 범위나 정량 비교값이 아니다. 재료 해설에 개별 위치와 배정을 표시한다.
넓은 O–H, 매우 넓은 O–H (acid), 좁은 ≡C–H를 비교해 보자. Ar C=C, N–O, CH₃ bend 등은 하나의 태그로 복수 흡수대를 생성한다. N–O와 CH₃ bend는 떨어진 대표 영역을 각각 강조하며 그 사이 전체를 후보로 표시하지 않는다. C–O와 C–O–C는 영역이 겹쳐 독립적인 구조 증거가 아니며, 합산된 세기를 결합 개수로 해석하지 않는다.
Epoxy는 미경화 DGEBA 계열 예시이며 모든 경화 에폭시를 대표하지 않는다. PVC 가소제의 카보닐과 셀룰로스 흡착수의 약 1640 cm⁻¹ 피크는 기본값에서 제외했다. 결합 추가·제거는 흡수대 비교 실험이며 실제 화학 반응이나 구조 변환을 계산하지 않는다.
표시한 파수는 대표 범위이며 모든 화합물에 적용되는 경계가 아니다. O–H는 수소결합된 알코올·페놀의 예시이고, C–N은 지방족·방향족 아민의 영역을 포괄한다. C=O의 1650–1750 cm⁻¹ 범위도 모든 카보닐을 포함하지 않는다.
수소결합, 공액, 결정성, 시료 상태 등은 피크의 위치와 형태를 바꿀 수 있다. 하나의 피크만으로 특정 물질이나 작용기를 확정할 수 없으며, 실제 분석에서는 여러 흡수대를 함께 해석해야 한다. 결합을 추가해도 그에 따른 화학적 환경 변화까지 계산하지는 않는다.
이 교육 모델은 폭·세기가 서로 다른 가우스 성분을 흡광도에서 더한 뒤 투과율로 변환한다. 이 설정값은 농도·함량이나 실제 측정값을 나타내지 않는다. 여전히 많은 진동은 생략되어 있다. PE의 흔들림, PET/PS의 방향족 C–H 면외 굽힘, 에폭시 옥시란 고리 변형, 셀룰로스 C–O 변형은 신축 태그에 묶지 않고 예시에서 제외했다.
참고 자료
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Photothermal Spectroscopy Corp. — 고분자 IR 대표 흡수대: PE·PS·PVC의 위치 참고. O-PTIR 자료이며 여기의 합성 투과율 곡선과 측정 방식·세기는 다르다.
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UCLA WebSpectra — Table of IR Absorptions: 대표적인 결합별 흡수 범위.
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OpenStax — Infrared Spectra of Some Common Functional Groups: 결합 환경, 피크 형태와 함께 비교할 흡수대.
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University of Colorado Boulder — IR: Amines: 지방족 아민의 C–N 흡수 범위.
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University of Colorado Boulder — 카복실산, 니트로기: 매우 넓은 산 O–H와 니트로기의 신축 쌍.
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Specac — Infrared frequency lookup: 말단 알카인 C–H 및 C–F·C–Cl·C–Br의 대표 범위.
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University of Maryland — FTIR frequencies: C–O–C 신축 범위.
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Barbara Stuart — Infrared Spectroscopy: Fundamentals and Applications: 아민 C–N과 CH₂/CH₃ 변형 범위.