공감센서 초미세먼지 실시간 측정기, '오차 제로'로 40년째 외산 장악 시장에 "도전장"

외산이 장악하고 있는 초미세먼지 측정기 시장을 대체할 수 있는 첨단 제품이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이 측정기는 실시간 측정이 가능한데다 정확도도 100% 수준으로, 실증까지 모두 마친 상태다.

한국전자통신연구원(ETRI) 창업기업인 공감센서 손명희 대표는 "지자체나 국가 측정망에서 대부분 외산을 40년째 쓰고 있는 현실이 안타까워 기술 개발하고 창업했다"며 "미세먼지 관련 국가 측정망 시장은 1200억 원 규모고, 지자체까지 포함하면 전국적으로 1조원 대에 이를 것"으로 예측했다.

공감센서 손명희 대표가 지난 2023년 극지연구소 쇄빙선 아라온호에 초미세먼지 측정기를 탑재한 뒤 기념 촬영했다.(사진=공감센서)

손 대표는 "국가 측정망에 쓰는 초미세먼지 측정기는 100% 외산인데다 유지 보수비로 매년 120억 원씩 쓰고 있다"며 "각 지자체들이 버스 정류장 등 곳곳에 세워놓은 초미세먼지 가로대는 멀리 떨어진 지역에서 측정한 값을 1시간 정도 늦게 보내줘 나타내기 때문에 자칫 시민들이 피해를 입을 수 있다"고 설명했다.

공감센서가 갖고 있는 기술은 기존의 베타선 감쇠법으로 미세먼지를 측정하는 것이 아니라, AI로 정밀 제어가 가능한 초소형 직접 가열식 제습장치를 탑재한 광산란법을 쓴다.

광산란법은 손명희 대표가 ETRI서 직접 개발한 기술로, 입자 크기에 따른 빛 산란 신호로 미세먼지 농도를 실시간 측정하는 방법이다.

베타선 감쇠법은 필터에 먼지를 묻혀 베타선을 감지하는 방식으로 초미세 먼지량을 측정하기 때문에 다루기도 어렵고, 데이터가 1시간에 1개 나오는 등 시간도 많이 걸리는 단점이 있다. 또 1m에 달하는 대형 제습 장치는 전력 소모량이 크고, 설치와 유지 보수가 까다로워 시·공간 해상도에 큰 제약이 있다.

공감센서는 지난 2023년 필드 시험에서 지름이 1.0μm 이하인 극초미세먼지(PM1.0)의 상관계수가 0.97로 나타나 기준 장비와 높은 일치도를 나타냈다.

2024년 실험실 시험에서는 PM1.0과 지름이 2.5μm 이하인 초미세먼지(PM2.5) 모두 상관계수 1.0을 확보해 실험실 조건(온도·습도·입자농도 엄격히 제어된 환경)에서 정확도 100%를 입증했다.

손 대표는 "기존 1미터에 달하는 대형 제습 장치를 1인치 수준으로 소형화했다"며 "실시간 제습장치를 탑재한 새로운 공기학 구조 기술은 세계 최초 사례다. 글로벌 특허도 확보했다"고 덧붙였다.

공감센서의 초미세먼지 측정기. 왼쪽은 서울시 도산대로 도로변 측정소, 오른쪽은 미국 퀸즈 칼리지에 구축한 모습.(사진=공감측정)

손 대표는 "국내는 물론 미국과 일본, 대만, 호주, 중국 등에 특허를 등록한 상태"라며 "유럽은 현재 특허 등록 평가가 진행 중"이라고 부연 설명했다.

이 장치는 또 지난 2023년 극지연구소의 쇄빙선 아라온호에도 탑재, 남극과 북극항로에서 결실률 0%로 데이터 누락 없이 극한 환경에서도 안정적으로 작동하는 것을 확인했다. 이외에 미항공우주국(NASA) 주관 아시아 대기질 공동 조사(Asia-AQ) 캠페인에도 참여, 글로벌 신뢰성도 확보했다.

공감센서 측은 기술 검증을 모두 끝냈다. 검증 결과는 미국 남부 해안 대기질 관리청(AQMD) 공식 홈페이지에 공개돼 있다.

공감센서는 현재 미국 사업화를 위해 ‘ETRI 미주연구협력센터’와 협의를 진행 중이다.

또 미국 대기질 측정망(ASCENT) 프로젝트의 피코 리베라와 사우스 디캘브, 퀸즈 칼리지(Pico Rivera, South DeKalb, Queens College)사이트에 구축돼 칼텍, 조지아텍, 예일대, 뉴욕주 환경보호청에 실시간 초미세먼지 데이터를 제공하기로 했다.