[제약 QC 분석기기] HPLC(고성능 액체 크로마토그래피) 원리 및 기본 교육

HPLC 총정리

HPLC-원리-기본-교육

오늘은 화학 관련 회사에서 자주 사용하는 HPLC에 대해 소개드릴게요. 제약 및 바이오제약, 환경, 식음료 품질관리팀에서 GC 및 LC는 정말 자주 사용하는 분석기기이죠. 이번 포스팅에는 HPLC 분석기기 개요, 원리, 작동방식, 기술 등에 대해 총정리했습니다.

 

HPLC 개요

HPLC는 고성능 액체 크로마트그래피라고 하며 High Performance Liquid Chromatography의 약어예요.
 
액체 시료에서 준휘발성 및 비휘발성 화합물을 분리, 식별 및 정량하는 화학 분석 기법을 말해요. 일반적으로 고성능 액체 크로마토그래피라고 불리는 시스템을 간단히 'LC'라고 부릅니다. 요즘에는 고속 분석이 가능한 초고성능 액체 크로마토그래피(UPLC)도 보편화되었어요.
 
HPLC는 용매에 용해된 화합물만 분석할 수 있어요. 액체 시료에 녹아 있는 화합물을 분리하여 시료에 어떤 성분이, 얼마나 함유되어 있는지 정성, 정량 분석이 가능합니다.

 

HPLC 특장점

고성능 액체 크로마토그래피는 휘발성이 문제가 되지 않으므로 분자량이 큰 물질의 분석에도 사용될 수 있어요. GC와 비교하면 이동상의 속도는 GC가 더 빠르지만, 분리능력, 응용범위가 LC가 더 좋기 때문에 신속, 정확한 방법으로 각광받고 있어요.
HPLC는 크게 Shimadzu(시마즈), agilent(애질런트), Waters(워터스) 등의 브랜드의 제품을 이용합니다. 
 

관련 용어

크로마토그래피(Chromatography) - 분리 기술, 크로마토그램 - 크로마토그래피의 결과
이동상(Mobile phase) - 이동 상태의 물질로 주입에서 검출에 이르는 과정 중에 흐르는 용매 또는 용리액으로 구성(HPLC에서는 용매)
고정상(Stationary phase) - 분석물의 물리적 분리가 일어나는 정지된 상태의 물질(HPLC에서는 컬럼)
유속(Flow rate) - 시간에 따른 이동상 흐름의 속도
유지 시간(Retention Time) - 크로마토그램에서 시료 주입과 분석물의 최대 피크 신호 사이의 시간
분리도(Resolution) - 피크 사이를 구별하는 능력
선택성(Selectivity) - 두 가지 분석물을 분리하는 능력
검출 한계(Limit of detection) - 신뢰할 수 있는 수준으로 검출할 수 있는 분석물의 최소 양
정량 한계(Limit of quantitation) - 신뢰할 수 있는 수준으로 정량화할 수 있는 분석물 양의 하한 또는 상한
 

HPLC 원리 및 작동 방식

HPLC는 컬럼을 통과하는 각 화합물의 속도 차이를 통해 각 화합물을 분리하고 검출하는 원리를 이용합니다.
이동상과 고정상이 있는데 앞서 설명한 것과 같이 이동상은 목적 화합물을 용해시키는 액체이고 고정상은 표적 화합물과 상호작용하는 컬럼의 일부입니다.
컬럼에서 성분과 이동상 사이의 친화력(예. 반데르발스 힘)이 강할수록 성분은 이동상과 함께 컬럼을 통해 더 빠르게 이동합니다. 반면, 고정상과의 친화력이 강할수록 컬럼을 통과하는 속도는 느려집니다. 따라서, 컬럼의 용출 속도는 화합물과 고정상의 친화력에 따라 달라집니다.
 

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그림 출처. Microbe Notes HPLC 설명
분석을 위해 액체 시료(Liquid sample)에서 성분을 분리하는 데 사용되는 용매(이동상, Mobile Phase)가 칼럼(고정상, Column)으로 전달된 후 펌프(Pump)에 의해 일정한 유속으로 검출기(Detector)로 전달됩니다. 컬럼에 일정량의 시료를 주입하고 시료에 포함된 화합물을 분리합니다. 컬럼에서 분리된 화합물은 컬럼 하류의 검출기에 의해 검출되며 각 화합물은 식별되고 정량화됩니다. 분석 결과를 해석하는 방법은 다음 글에서 자세히 소개드릴게요.
 
이렇게 HPLC에 대해 알아보았는데 다음 글에는 크로마토그램 읽는 방법, 이동상 기본 조건, 제조방법, 시스템 구성(탈기장치, 펌프, 시료주입기, 컬럼, 온도 조절, 검출기) 등 자세한 소개드릴게요.