연구개발

연도별 연구사업

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기술개발 수도권 미세먼지 대응을 위한 실시간 미세먼지 모니터링 시스템
작성일 2020/06/24 조회수 456

Ⅰ. 제목

  ㅇ 수도권 미세먼지 대응을 위한 실시간 미세먼지 모니터링 시스템 상용화 검증

Ⅱ. 연구의 목적 및 필요성

  미세먼지 측정기술은 현행 대기환경공정시험법에 따라 베타선을 이용한 측정법과 필터에 미세먼지를 포집한 후 무게차를 칭량하여 농도를 환산하는 중량법을 사용하고 있으나 이들 측정기기는 매우 고가이며, 유지·관리의 어려움뿐만 아니라, 실시간으로 농도 확인 불가능하다. 현재 측정 자료를 보다 효율적으로 축적 및 관리하고 이를 일반 시민들도 알기 쉽게 직관적으로 표현해 주는 것이 중요하다.

  이를 해결하기 위한 대안으로 실시간으로 모니터링이 가능한 광산란방식 미세먼지 측정기술이 있으며 해당 기술은 기존 장비의 설치위치, 측정망 수 등의 제약을 해결하고 국가차원의 대기오염물질을 효율적이고 저비용으로 모니터링하고 관리할 수 있다. 그러나 최근 국립환경과학원의 미세먼지 간이측정기에 대한 성능평가 결과 정확도가 높지 않은 제품이 많은 것으로 확인됨에 따라 향후 환경정책에 활용할 수 있는 상용화 수준의 실시간 미세먼지 측정기술의 성능검증이 필요하다.



Ⅲ. 연구의 내용 및 범위

  ㅇ 광산란 미세먼지 측정기술의 성능검증

     - 전처리장치가 포함된 미세먼지 측정장치 제작

     - 공정시험법인 베타선법, 중량농도법과의 비교검증

     - EPA ClassⅢ 시험법에 준한 비교검증

  ㅇ 보정로직의 개발과 여러 환경에서의 기기 관리 방안 마련

     - 통합 센싱 데이터 처리 프로그램 개발

     - 기기 관리 방안 마련

  ㅇ 실시간 측정값과 IoT를 기반으로 한 정보서비스 상용화 방안 마련

     - IoT 송수신 시스템 구축

     - 원격 모니터링 시스템 구축

     - 사업화 방안 마련



 




Ⅳ. 연구결과

  본 연구는 광산란방식 실시간 미세먼지 측정기의 상용화의 검증을 주 목적으로 하며, 해당 기술의 검증을 진행하고자 히팅방식 시료 전처리장치가 포함된 미세먼지 측정장치의 제작을 완료하였다. 상용화를 준비하는 단계로 전처리장치를 시료 인입부와 일체형으로 구성하여 불필요한 유로를 단축하였으며, 함체 사이즈를 줄여 활용도를 높이고 전력 차단에 의한 데이터 손실을 방지하기 위해 보조 배터리를 장

착하였다. 제작된 측정장치는 방진방수등급 IP65 성적서를 발급받은 상태로 실외 설치에 문제가 없도록 제작되었으며 방송통신기자재등의 적함등록 필증(KC인증)도 완료하였다. 현재 미세먼지 등가성평가가 가능한 공인시험기관인 진주 한국산업기술시험원(KTL)에 제작된 3대의 미세먼지 측정장치의 성능평가를 의뢰해 놓은 상태로 테스트가 진행되고 있다.

  실제 외부 환경에서의 정확도 평가를 위해 서울시 및 경기도에 위치한 일반대기 측정소 중 등가성평가가 가능한 측정소를 섭외하여 진행하고자 하며 현재 경기도 지역 대기측정소 관리 주체인 경기도 보건환경연구소는 협의가 완료된 상태로 설치를 준비 중이다. 그러나 서울시 지역 대기측정소 관리주체인 서울시 보건환경연구소는 장소 및 데이터 제공에 대한 협의를 진행 중에 있으며 협의가 완료되는 즉시 대기측정소에 위치 비교평가를 진행할 예정이다. 또한, 여름에 대한 평가가 본 연구기간 내에 이루어질 수 없는 바, 내부 항온항습챔버 및 기준장비를 활용하여 고온다습 조건에서의 성능평가를 추가로 진행할 계획이다.

  광산란방식 측정기기의 보정로직 개발 및 기기관리방안 마련을 위해 장치 검교정용 자동 보정 프로그램을 개발하고자 하였다. 동시에 다수의 측정기를 한번에 보정 및 교정할 수 있고, 제품간 오차를 줄일 수 있도록 전문 기관과 함께 프로그램 설계 진행 중이며 12월 중 해당 프로그램 설계 및 활용이 가능해 질것으로 예상된다.

  데이터 관리 프로그램의 경우, 제작의뢰를 통해 자체 서버를 구축하는 것과 통신사의 플랫폼서비스를 활용하는 것을 검토하고 있으며 현재는 플랫폼 서비스를 활용하여 안정적인 데이터 수집 및 관리를 진행하는 것을 우선으로 하고 있다.

  기기의 유지관리는 데이터의 이상징후 파악 등 뿐만 아니라 국립환경과학원에서 발행된 “초미세먼지(PM-2.5) 간이측정기 가이드북” 내 수록되어 있는 기기 유지관리방안을 기준으로 관리될 수 있도록 하였다.

  본 측정장치의 성능검증과 동시에 상용화 방안을 마련하고자 하였다. 실시간 측정을 요구하는 시대에 맞춰 유선 뿐 아니라 IoT형 무선 통신 시스템을 구축하였으며, 플랫폼 서비스를 활용하여 원격으로 모니터링이 가능하도록 구성하고자 현재 시험 연결 중에 있다.




Ⅴ. 연구결과의 활용계획

  본사는 대량으로 미세먼지 측정기가 필요한 서비스 대상을 중심으로 협업을 통해 업무를 진행하고자 한다. 건강취약계층을 위한 공기질 모니터링을 계획하는 공공기관 및 정부, 지자체, 미세먼지 정보서비스를 구축하려는 통신사, 백화점 및 마트 등 공기질 관리가 필요한 다중이용시설 등이 우선 대상이며 일부 통신사와는 협업을 통해 사업제안을 계획하고 있는 상태이다.


<표 1> 미세먼지 측정기 활용계획