극지연구소의 쇄빙선 아라온호에 (주)공감센서의 초미세먼지 측정기가 탑재됐다.[ETRI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 창업기업 ㈜공감센서가 AI로 정밀 제어가 가능한 초소형 직접 가열식 제습장치를 탑재한 초미세먼지 측정기를 개발했다고 15일 밝혔다.

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.

또한 1미터에 달하는 대형 제습 장치는 전력 소모를 크게하고, 설치와 유지 보수가 까다로워 시·공간 해상도에 큰 제약을 가지고 있었다.

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

또한 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.

이 같은 성과를 바탕으로, 공신력 있는 검증도 이어졌다. 이 기술을 국제학술지 센서스에 발표했으며, 미국 대기질센서성능평가센터(AQ-SPEC)의 요청으로 성능 검증을 받았다.

극지연구소의 쇄빙선 아라온호에 탑재된 초미세먼지 측정기를 점검하고 있다.[ETRI 제공]

2023년 필드 시험에서는 지름이 1.0μm 이하인 극초미세먼지(PM1.0)의 상관계수가 0.97로 나타나 기준 장비와 높은 일치도를 보였고, 2024년 실험실 시험에서도 PM1.0과 지름이 2.5μm 이하인 초미세먼지(PM2.5) 모두 상관계수 1.0을 확보해 실험실 조건(온도·습도·입자농도 엄격히 제어된 환경)에서는 기준 장비와 측정값이 완벽히 일치함을 보여줬다.

또한 이 장치는 2023년 극지연구소의 쇄빙선 아라온호에도 탑재되어 남극과 북극항로에서 결실률 0%로 데이터 누락없이 극한 환경에서도 안정적으로 작동하여 내구성을 입증했다.

㈜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.

손명희 공감센서 대표는 “실시간 초미세먼지 측정기에서 개인 건강 구독형 대기질 알람 서비스까지 토털 솔루션을 제공하는 K-AQM(한국형 대기질 모니터링)은 한국이 최초로 시도하는 모델”이라고 밝혔다.