ETRI 창업기업 ㈜공감센서, 초미세먼지 측정기 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 한국전자통신연구원(ETRI) 창업기업인 ㈜공감센서가 AI로 정밀 제어가 가능한 초소형 직접 가열식 제습장치를 탑재한 광산란법 초미세먼지 측정기를 개발했다고 15일 밝혔다.

연구진이 개발한 검증 결과는 미국 남부 해안 대기질 관리청(AQMD) 공식 홈페이지에 공개됐다.

공감센서는 미국 사업화를 위해 현재 ‘ETRI 미주연구협력센터’와 협력 중이며 미국 대기질 측정망(ASCENT) 프로젝트의 Pico Rivera, South DeKalb, Queens College 사이트에 구축돼 칼텍, 조지아텍, 예일대, 뉴욕주 환경보호청에 실시간 초미세먼지 데이터 제공을 준비하고 있다.

그동안 전 세계에서 대기질 관리에 40여 년간 사용된 기존 베타선 감쇠법은 공기를 포집해 분석하는 방식으로 1시간 평균값만 제공한다.

이러한 이유로 초 단위의 변화는 잡아내지 못해 실시간 측정이 불가능하고, 저농도 환경에서는 검출 한계(LOD) 때문에 데이터 신뢰성이 떨어지는 문제가 있었다. 또 1미터에 달하는 대형 제습 장치는 전력 소모를 크게하고, 설치와 유지 보수가 까다로워 시·공간 해상도에 큰 제약을 가지고 있었다.

연구진은 이런 문제를 해결하기 위해 초단위 측정이 가능한 광산란법 측정기술에 주목했다.

이와 함께 구름을 만드는 응결핵인 초미세먼지의 강한 흡습성은 대기 중 상대습도가 높은 환경 속에서 입자의 지름(입경)이 급격하게 커지면서 산란광 특성이 미세먼지 조성과 모양의 영향을 받는다는 사실에 착안했다.

이와 함께 연구진은 제습장치가 과열되지 않도록 AI로 정밀 제어하는 방식을 도입해 직접 가열식 히터로 건조 효율을 안정화했다.

그 결과 기존 1미터에 달하는 대형 제습 장치를 1인치 수준으로 소형화하는 데 성공했다. 연구진의 실시간 제습장치를 탑재한 새로운 공기학 구조 기술은 세계 최초 사례로 글로벌 특허를 확보했다.

아울러 연구진은 이 기술이 대기 중 가스상 물질에 대해서도 화학적 조성 변화를 일으키지 않고 건조 성능을 확보할 수 있는 것을 확인해 관련 특허도 출원했다.

이와 같은 성과를 바탕으로 공신력 있는 검증도 이어졌다. ㈜공감센서는 본 기술을 국제 학술지 센서스(Sensors)에 발표했으며, 미국 대기질센서성능평가센터(AQ-SPEC)의 요청으로 성능 검증을 받았다.

㈜공감센서는 이번 기술을 활용해 실시간 개인 맞춤형 대기질 알람 서비스 ‘에어알람G’앱도 개발했다. 사용자는 건강 상태에 맞춰 초미세먼지 농도 기준을 설정하고, 알람을 통해 초미세먼지 노출을 최소화할 수 있다.

현재 대덕연구개발특구 버스정류장과 서울 도로변 국가측정소에서 도로에서 발생하는 비배기배출 중 초미세먼지(PM1.0, PM2.5) 실시간 측정 실증을 진행 중이다. 이를 통해 대기확산의 중요성을 검증해 지속가능한 스마트시티 구축을 위한 고품질 도로 대기 데이터를 확보 중이다.

손명희 대표는 “20여 년간 ETRI 연구원으로서 쌓은 경험을 바탕으로 제2의 엘라(Ella)와 같은 대기오염 피해 사례가 더는 발생하지 않도록 기여하고 싶다"면서 "실시간 초미세먼지 측정기에서 개인 건강 구독형 대기질 알람 서비스까지 토털 솔루션을 제공하는 K-AQM(한국형 대기질 모니터링)은 한국이 최초로 시도하는 모델”이라고 말했다.