초미세먼지 주요 성분 '블랙카본' 레이저로 정밀 측정

지구온난화를 유발하는 물질이자 초미세먼지의 주요 성분으로 꼽히는 블랙카본(Black Carbon)을 레이저로 정밀하게 측정하는 국내 기술이 개발됐다.

환경부와 한국환경산업기술원은 대기 중 초미세먼지에 강한 레이저를 비출 때 발생하는 굴절률 변화를 감지해 블랙카본을 측정하는 기술이 개발됐다고 1일 밝혔다.

블랙카본은 석탄, 석유와 같은 탄소함유 연료가 불완전 연소될 때 나오는 검은색 그을음이다. 자동차 매연이나 석탄을 태울 때 나오는 검은 연기 등에 포함돼 있다.

햇빛을 흡수하는 성질 때문에 이산화탄소에 이어 지구온난화에 영향을 미치는 주요 물질로 꼽히며, 일상생활에서는 가시거리를 짧게 하는 초미세먼지의 주요 성분이기도 하다.

이번에 개발된 기술은 필터 없이 레이저를 대기 중에 직접 쏘아서 블랙카본의 굴절률 변화를 측정해 블랙카본의 양을 정밀하게 측정할 수 있다. 기존 기술은 필터 위에 쌓인 블랙카본의 광흡수를 측정했다.

필터를 이용해 측정하는 기존 장비와 비교했을 때 약 10배 정도 우수한 민감도를 갖고 있어서, 지구온난화 예측의 정밀도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

기존 필터 기반 방법은 필터 재질 때문에 측정값에 오차가 발생해 인위적인 보정과 수정과정을 거쳐야 했고, 사용한 필터는 교환해야 한다.

그러나 이번 기술은 레이저를 직접 대기 시료 중의 블랙카본에 쏘이면, 블랙카본이 레이저의 빛 에너지를 흡수해 주변 공기를 가열하고 이에 따라 발생하는 굴절률의 변화를 감지해 보정이나 수정작업 없이 블랙카본의 양을 정밀하게 측정할 수 있다. 필터 기반의 장비처럼 항상 필터를 교환해야 하는 번거로움도 없다.

블랙카본 측정 기술은 환경부와 한국환경산업기술원의 ‘환경융합신기술개발사업’ 중 하나로 2013년 6월부터 개발을 시작했으며, 한국기술교육대학교와 랩코 연구팀에서 기술개발을 수행했다.

이 기술은 올해 3월 국내 특허를 취득했으며, 최근 국제특허(PCT)도 출원하는 등 기술의 우수성을 인정받았다.