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[생활TECH] 미세먼지, 어떻게 측정할까? < 라이프 < 기사본문 - 테크월드뉴스 - 김지윤 기자

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미세 먼지 측정기 원리

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미세 먼지 측정기 원리

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미세 먼지 측정기 원리

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가정용 미세먼지 측정기 (간이측정기) 원리와 정확도 – 작은상식 잡화점

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미세먼지 간이측정기, 정확히 알고 사용하려면 – 기고/칼럼 | 뉴스 | 대한민국 정책브리핑

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• Most searched keywords: Whether you are looking for 미세먼지 간이측정기, 정확히 알고 사용하려면 – 기고/칼럼 | 뉴스 | 대한민국 정책브리핑 대부분의 미세먼지 간이측정기는 광산란 방식을 적용하고 있다. 광산란 방식이란 미세먼지와 같은 작은 입자들로부터 산란되는 빛의 세기를 측정하는 … 대한민국 정책브리핑,KOREA.KR,정책브리핑,정책포털,대한민국정책,대한민국,정부정책,정책,정책코리아,실내공기 제대로 알기 대국민 프로젝트,실내공기미세먼지의 위협으로 주변 공기에 대한 국민 관심이 어느 때보다 높다. 특히, 하루 80~90%의 시간을 실내에서 보내는 다수의 국민들은 실내공기 오염물질이 무엇인지, 어떻게 관리해야 하는지, 행동수칙에는 어떤 것이 있는지 등등 관련한 궁금증도 많을 수 밖에 없다. 이에 – 정책브리핑 | 뉴스 | 기고/칼럼
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[생활TECH] 미세먼지, 어떻게 측정할까?

[테크월드=김지윤 기자] 매일 외출하기 전 미세먼지 수치를 측정하는 것이 습관이 되어버린 오늘날. 미세먼지 수치는 어떻게 측정되는 것일까?

미세먼지란

미세먼지는 눈에 보이지 않을 정도로 입자가 작은 먼지이다. 미세먼지는 다시 지름이 10μm보다 작은 미세먼지(PM 10 )와 지름이 2.5μm보다 작은 초 미세먼지(PM 2.5 )로 나뉜다. PM 10 이 사람의 머리카락 지름(50~70μm)보다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기라면, PM 2.5 는 머리카락의 약 1/20~1/30에 불과할 정도다.

미세먼지를 이루는 성분은 그 미세먼지가 발생한 지역이나 계절, 기상조건 등에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로는 대기오염물질이 공기 중에서 반응하여 형성된 덩어리(황산염, 질산염 등)와 석탄 · 석유 등 화석연료를 태우는 과정에서 발생하는 탄소류와 검댕, 지표면 흙먼지 등에서 생기는 광물 등으로 구성된다.

미세먼지 측정 방식

미세먼지를 측정하는 광산란 방식은 빛을 입자에 비추면 회절, 굴절, 반사되는 원리를 이용하며 베타선 방식은 미세먼지에 흡수되는 베타선의 양으로 농도를 자동 측정하는 방식이다. 우리들이 사용하는 간이 측정기는 광산란 방식을 이용하며 짧은 시간의 평균을 알려준다. 정부의 초미세먼지 측정기가 베타선 방식을 이용하고 있으며 1시간 동안 측정한 평균을 알려준다.

광산란 방식

거의 모든 간이측정기는 광산란 방식을 적용하고 있다. 일반적으로 입자는 빛에 노출되면 산란, 굴절, 반사, 흡수 등의 다양한 광학적 특성을 나타낸다. 입자가 작으면 빛이 많이 산란되고 입자가 크면 빛이 앞에 집중된다. 그래서, 먼지가 지나는 곳에 레이저 불빛을 비추고 광학센서는 회절, 굴절, 반사되는 정도를 센싱하여 어느 정도 크기의 입자가 몇개 존재하는지 세서 농도를 계산한다.

광산란 방식의 장점은 실시간 측정이 가능하고 휴대가 용이하다는 점, 한 개의 장치로 입자 크기 별 측정이 동시에 가능하다는 점이다. 반면, 입자의 개수농도를 측정하며, 이를 질량 농도로 전환하는 과정에서 오차가 발생할 수 있다는 단점을 가진다.

베타선 방식

베타선 방식은 방사선인 베타선이 어떤 물질을 통과할 때 그 물질의 질량이 클수록 더 많이 흡수되는 성질을 이용하여 미세먼지를 채취한 여과지(필터)에 흡수된 베타선 양을 측정하여 그 값으로부터 미세먼지의 농도를 구한다.

정부 측정소의 미세먼지 측정기는 공기 흡입구에 임팩터와 히터가 장착돼 있다. 흡입구를 통해 흡수된 공기는 임팩터(사이클론)를 지나면서 원하는 크기의 미세먼지만 통과하여 히터로 내려간니다. 히터를 통과하면서 미세먼지에서 습기가 제거된 후 필터에 누적되게 된다.

가정용 미세먼지 측정기 (간이측정기) 원리와 정확도

SBS NEWS

요즘 실내공기질을 가늠하기 위한 가정용 간이 미세먼지 측정기를 추천하는 경우가 있습니다. 과연 간이 미세먼지 측정기 필요할까요? 그 원리와 정확도는 믿을만 할까요?

중국의 산업발달에 따라 서풍이 부는 날에는 어김없이 뿌연하늘이 당연시 되고 있습니다. 결코 무감각하게 받아들여서는 안 될 미세먼지와 나아가 짙은 초미세먼지의 위험성을 알고는 있으나,

할수 있는 것이라고는 미세먼지 마스크나 공기청정기에 의존할 수 밖에 없습니다.

정부에서 하는 것이라고는 경고문자나 보내는 수준이니 그냥 손 놓고 있는 것처럼 보이고, 불가항력적임으로 미세먼지가 심한 날에는 야외활동을 줄이는 등 소극적으로 대처할 수 밖에 없는 현실입니다.

가정용 간이 미세먼지 측정기를 추천하고 왜 필요한지는 실제 초미세먼지로 눈앞이 흐려 잘 보이던 앞산도 뿌였게 사라졌는데도 정부는 보통이라는 등 느끼는 편차가 큰 경우도 있고,

이미 많은 경로를 통하여 중국에서 넘어오는 게 뻔한데도 중국에 대해서는 말한마디 못하는 현 상황을 보자면 차라리 직접 공기 상태를 확인해 보는 것이 편하기 때문입니다.

정부의 미세먼지 농도 발표에 대한 신뢰도 깨어지고 또한 1시간 평균값으로 발표되기 때문에 실제 공기상태를 확인하고자 하는 욕구로 가정에서도 간이 미세먼지 측정기를 구비하는 경우가 있습니다.

1. 미세먼지 측정기란

말 그대로 미세먼지의 농도를 측정하는 장비를 말합니다. 미세먼지는 지름이 1000분의 10mm이하의 크기를 가지는 먼지이며 초미세먼지는 1000분의 2.5mm이하일 경우로써 정확한 농도를 구하기 위하여는 특별한 방식을 사용하여야 합니다.

측정 방식에 있어서는 광산란 방식(Laser Scattering Method)과 베타선 방식(Beta Attenuation Method)으로 크게 나눌 수 있으며(중량식은 일단 무시하겠습니다), 미세먼지의 상태와 습도, 농도의 변화에 따라 측정의 정확도가 달라집니다.

2. 미세먼지 측정기의 원리와 활용

광산란 방식은 공기청정기의 가동 여부, 가동 세기를 결정하는 역활을 하거나,

휴대용으로 활동하고자 하는 지역의 미세먼지 상태를 즉시 확인하고자 하는 목적으로 사용되는 간이 측정기는 빛을 쏘아 미세먼지로 인해 굴절, 회절, 반사되는 빛을 감지하여 미세먼지의 크기와 농도를 구하는 방식입니다.

미세먼지 측정기는 측정방식에 따라서 베타선 방식은 정부기관에서 공기의 질, 미세먼지의 농도 등을 조사하여 정책을 수립 등을 목적하로 지정된 측정소에 설치되는 초고가의 측정기로 흡입구로 공기를 빨아들여 측정하고자 하는 크기의 미세먼지만 통과시키고

열의 가하여 습기를 제거한 후 필터에 고착시킨 후 베타선을 조사하여 고착된 미세먼지의 상태, 부피와 밀도 등을 구하는 방식입니다.

관련된 소식으로는 2019년 1월 24일 환경연구개발과에서 PM2.5 미세먼지의 실시간 측정 가능 자동 미세먼지 측정기를 국산화 개발 및 형식승인을 획득했다는 소식이 있습니다(http://me.go.kr/home/web/board/read.do;jsessionid=qFYns4MhcEXZIGc1Sq+3l1lL.mehome2?pagerOffset=390&maxPageItems=10&maxIndexPages=10&searchKey=&searchValue=&menuId=&orgCd=&boardId=937210&boardMasterId=1&boardCategoryId=&decorator=)

3. 미세먼지 측정기의 정확도

국립환경과학원은 2017년 12월 부터 2018년 3월까지 당시 시중에 판매되는 미세먼지 간이측정기 16개 제품을 대상으로 측정 정확도 및 자료획득률 등의 성능 평가실험 결과를 발표했습니다.

실험결과 정확도가 70%가 안되는 제품이 16개 중 7개에 달했고, 1300만원의 고가의 수입제품은 정확도가 48.3%를 기록하는 등 관리체계가 부실하다는 것이 밝혀졌습니다.

여기에 시험된 제품들은 모두 설치형 또는 거치형 등 광산란 방식의 고가 제품들이었습니다.

또한, 공기청정기 등에 내장된 센서형 미세먼지 측정기 및 가정용 미세먼지 간이 측정기는 한국산업기술시험원이 2016년 10.3~49.1%로 신뢰 수준이 매우 낮은 것으로 발표되었습니다.

그러나 2019년 8월 15일부로 성능인증을 받은 간이 미세먼지 측정기 만을 제작 또는 수입, 판매하도록 하는 성능인증제를 실시하였고( 환경부-미세먼지 간이측정기 성능인증제 시행(8.14).hwp (144 KB)),

동년 11월 부터 성능인증등급을 부여하고 있습니다.

4. 미세먼지 측정기 시장규모

주로 간이 미세먼지 측정기는 공기청정기의 작동을 결정하는 센스로 부착되고, 또 아이를 키우는 가정에서나 야외활동이 잦은 분들이 현 공기상태를 알고자하여 구입하는 경우가 많습니다.

당분간 미세먼지가 좋아질 날을 예측할 수 없음으로, 간이 미세먼지 측정기 시장은 점점 심해지는 미세먼지로 인하여 계속적인 성장이 예상됩니다.

정확한 휴대용 간이 미세먼지 측정기의 시장규모를 집계한 자료는 찾기 어려우나

위의 기사로 추정할 수 밖에 없을 것이나, 가정용 간이 미세먼지 측정기 시장은 계속 커지는 추세는 확인할 수 있습니다.

5. 맺는 말

미세먼지의 문제는 하루 이틀만에 끝날 것 처럼 보이지는 않습니다.

중국이 환경문제에 대한 경각심을 가지거나 경제수준이 나아져서 생산공장이나 소각장 등에 배기가스 저감장치를 강제하는 날이 오면 좀 나아질지도 모르겠으나,

현재 산둥반도와 칭다오 쪽으로 철강공장을 이전 확장했으며 소각장 또한 서해안을 따라서 설치한 것을 보자면 아직까지는 그럴 의도가 전혀 없어 보입니다.

현재 환경부에서는 성능인증등급제를 실시하고 있으며, 측정방식은 모두 같다고 보셔도 무방합니다.

따라서, 휴대용 미세먼지 측정기를 구입하실려고 생각하신다면,

그냥 디자인 괜찮고 싼 걸로 사시되, 환경부 인증만 확인하시면 됩니다.

지금 우리나라의 미세먼지나 초미세먼지의 문제점은 중금속을 포함하는 공업용 먼지라는 점입니다.

단순히 먼지의 크기가 중요한 것이 아니라 인체에 미칠지 모르는 중대한 피해를 두려워하여야 하는데,

우리나라의 경우 그저 입막음이 급한지 지하철이나, 실내에서의 공기질 CO2농도 등 이상한 말로 혼란을 주려고 하고 있습니다.

황사와 중국발 미세먼지는 다릅니다. 그냥 흙먼지와 알루미늄 공장에서 배출되는 먼지가 같을리 없습니다.

이상 가정용 미세먼지 측정기 (간이측정기) 원리와 정확도 신뢰성에 대한 글이었습니다.

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

미세먼지 간이측정기, 정확히 알고 사용하려면

미세먼지의 위협으로 주변 공기에 대한 국민 관심이 어느 때보다 높다. 특히, 하루 80~90%의 시간을 실내에서 보내는 다수의 국민들은 실내공기 오염물질이 무엇인지, 어떻게 관리해야 하는지, 행동수칙에는 어떤 것이 있는지 등등 관련한 궁금증도 많을 수 밖에 없다.

이에 환경부는 한국실내환경학회와 함께 올 연말까지 ‘실내공기 제대로 알기’ 대국민 포럼을 개최한다. 정책브리핑은 포럼에서 나온 유용한 정보들을 국민들과 공유하기 위해 주제를 발표한 전문가들의 목소리를 연속기고로 싣는다.(편집자 주)

이정훈 한국기술교육대학교 기계공학부 교수

최근 필자의 아파트 게시판에는 방사능 측정기를 빌려준다는 안내문이 붙었다. 주민들의 요청이 워낙 많아 관리사무소가 나선다는 설명도 담겨 있었다.

침대 매트리스에서 시작된 방사능 공포가 집안 곳곳으로 번진 모양이다. 주민들은 이제 방사능 측정기를 빌려 집안 곳곳을 점검해볼 것이다.

원자력관련 업체나 연구소의 전유물처럼 여겨졌던 방사능 측정이 이젠 우리들의 생활 속으로 들어온 셈이다. 측정의 결과가 더 큰 불안을 야기할지 혹은 안도감으로 귀결될지는 모르지만 말이다.

엉뚱하게도 나는 그 안내문을 보면서 측정기의 가격이 궁금해졌다. 대형 연구소도 아닌 일반 아파트 단지에서 구매해 대여할 정도면 그리 고가는 아니지 않을까. 보급형 측정기의 정확성은 얼마나 담보할 수 있을까. 특정물건에서 방사능 수치가 높게 나온다면 제조사는 어떻게 대응할까. 꼬리에 꼬리를 잇는 궁금증은 이제 곧 다가올 ‘미세먼지 간이측정기의 시대’에도 얼마든지 대입할 수 있는 것들이었다.

필자는 미세먼지에 포함된 블랙카본을 측정하는 기기를 연구하고 있다. 미세먼지를 정확하게 측정한다는 것은 미세먼지 문제를 해결하기 위한 첫 걸음이다. 의사가 제대로 된 치료를 하기 위해 병의 원인과 진행 정도를 정확하게 알아야 하는 것과 같은 이치다.

미세먼지 문제가 갈수록 심각해지면서 간이측정기에 대한 관심도 높아지고 있다. 미세먼지 간이측정기는 간편하게 휴대해 여러 곳의 미세먼지 농도를 측정할 수 있는 기기를 말한다. 대략적인 가격은 미화 1000불 미만이며 수만원짜리 간이측정기도 있다.

기기의 크기가 작아 소모전력도 적고 미세먼지 농도를 실시간(1분 이내)으로 확인할 수 있는 것이 가장 큰 장점이다. 일반인들 사이에서 미세먼지 간이측정기에 대한 수요가 높아지는 것도 이 때문이다.

문제는 이렇게 사용이 일반화되면서 기계들마다 서로 다른 측정결과를 내놓는 상황이 생길 수 있다는 것이다. 이는 측정의 정확성을 의심받을 수 있는 중요한 문제다.

대부분의 미세먼지 간이측정기는 광산란 방식을 적용하고 있다. 광산란 방식이란 미세먼지와 같은 작은 입자들로부터 산란되는 빛의 세기를 측정하는 것이다. 쉽게 말해 미세먼지가 많을수록 빛은 강하게 산란되며 미세먼지가 적을 수로 빛은 약하게 산란된다.

측정기는 산란되는 빛의 세기를 전기적 신호로 변환해 미세먼지의 크기나 농도를 정량화한다. 그리고 미세먼지의 밀도를 가정해 미세먼지의 질량 농도를 표시한다.

최근 공기청정기를 사용하는 사람들이 늘면서 실내공간의 미세먼지를 측정하는 것은 일상이 되어가고 있다. 하지만 실외 공기의 미세먼지를 측정하는 것은 실내와 완전히 다른 어려움을 가지고 있다.

실내상황은 언제나 유사한 조건에서 측정이 가능하지만 실외는 유동적이고 다양한 변수가 있기 때문이다. 그날의 날씨는 물론 교통상황, 인근 건물의 형태에 따른 풍속 변화 및 유동인구까지 고스란히 변수요인이 된다.

신뢰도에 대한 시비를 잠재우기 위해서는 최대한 정밀한 실험을 거친 측정기를 사용하는 것이 필요하다.

미세먼지 간이측정기의 성능을 평가한다는 것은 일반인들로서는 쉽지 않은 일이다. 일정 크기의 밀폐된 방에 미세먼지와 유사한 대체 입자를 뿌린 뒤 여러 단계의 농도 환경으로 제어된 조건에서 반복재현 실험을 하면 좋을 것 같다.

그 밖에도 실외의 실제 환경 대기 중에서 정밀하게 교정된 자동측정기와 동시 측정해 그 결과를 비교한다면 더욱 신뢰도가 높아질 것이라는 것은 당연한 이치다.

어떤 측정기가 더 정확하느냐는 질문에서는 애석하게도 확답을 내놓을 수 없는 게 현실이다. 간이측정기를 생산하는 공정에서 현실을 잘 반영해 검교정이 정밀하게 된 측정기는 좋을 수 밖에 없는데 이 과정은 모두 비용에 반영되기 때문에 가격이 비싸질 가능성이 높다.

이 밖에도 보다 정확한 측정값을 내기 위해서는 미세먼지 간이측정기 역시 주기적인 유지 보수가 필요하다. 이를 일반인들이 정기적으로 실행하기란 번거로울 테지만 최상의 측정값은 그렇게 나온다. 일례로 집에 있는 저울도 오랜 시간이 지나면 부정확해지는데 대개는 이를 그냥 사용한다. 유지 보수가 되어 있지 않은 기기로 측정한 값을 얼마나 믿을지는 개인의 선택이다.

미세먼지 간이측정기 사용이 일반화된다면 아마 지금보다도 더 많은 사람들이 공기질에 관심을 갖게될 것이다. 대기오염에 대한 우려는 언제나 있었지만 공기라는 것의 특성 탓에 경각심을 고취시킬 기회는 적었다.

30여년 전 중학생이었던 필자는 삼촌의 낡은 오토바이 뒤에 매달려 희뿌연 매연을 들이마시며 다녔다. 오래된 버스들이 내뿜는 연기가 가득한 시내 한복판에서 불편함도 모른 채 시장 구경도 했다. 추운 겨울 시내버스 종점에는 밤새 시동을 걸어놓는 광경도 흔했다. 동네 어린이들은 이 버스들의 뒷꽁무니에 붙어 시커먼 연기를 바라보며 신기해하기도 했다.

당시에 비하면, 현재 대기오염에 대한 일반시민들의 기대수준은 무척 높아져 있다. 미세먼지 간이 측정기의 일반화가 일부의 히스테리컬한 행동으로 치부되기보다는 인류의 건강한 전환점이 되길 바란다.

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