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[2022 봄호] 2-화학공학과가 본 '황사 X 미세먼지'

  • 문준혁
  • 2022-06-24 07:01:21

2022 SPRING 공대생이 보는 세상 2

화학공학과가 본 '황사 X 미세먼지'
Dept. of Chemical Engineering



어휴, 하늘 뿌연 것 좀 봐! 오늘 미세먼지 농도가 ‘나쁨’ 수준이라고 하네. 괜히 숨쉬기 힘든 것 같고 그렇다니까. 그런데 눈에 보이지도 않는 미세먼지의 농도는 대체 어떻게 측정하는 걸까? 미세먼지 농도 측정 방법에는 수동 측정법과 자동 측정법이 있는데, 자동 측정법 중에서도 빛의 물리적 특성을 이용해서 미세먼지 농도를 간접적으로 측정할 수 있는 베타선 흡수법$\beta$-Ray Absorption Method광산란법Light Scattering Method에 대해 알려줄게! 먼저, 베타선 흡수법은 광원으로부터 조사된 베타선이 먼지가 포집된 필터 위를 투과할 때, 먼지를 투과하면서 흡수되거나 소멸하는 베타선의 상대적인 세기를 측정하여 미세먼지의 농도를 측 정하는 방법이야. 아래 두 식을 통해 미세먼지 농도를 최종적으로 구할 수 있어.
I = I 0 × e x p ( μ X ) C ( μ g / m 3 ) = S μ Q t l n ( I I 0 )
첫 번째 식에서 $I$는 필터 투과 후, $I_0$는 필터 투과 전 베타선의 세기를 뜻해. 그리고 $\mu$ 와 $X$는 각각 베타선 질량 흡수 소멸 계수, 단위 면적당 채취된 먼지의 질량을 의미하지. 이렇게 구한 I를 두 번째 식에 대입하면 최종 미세먼지 농도 $C$를 구할 수 있어. 이때 $S$는 필터의 면적, $Q$는 흡입된 공기량, $\triangle t$ 는 채취 시간이야. 베타선 흡수법은 대기 중 미세먼지를 먼저 채취해야 하므로 실시간 측정이 어렵지만, 높은 정확도를 자랑하기 때문에 미세먼지 표준 측정 방법으로 사용되고 있어. 다음은 광산란법이야. 어떤 입자에 빛을 조사하면 입자에 의해 빛이 산란하는데, 대기 중에 떠다니는 미세먼지 입자와 물리적 성질이 같은 입자의 빛을 조사하면 산란하는 빛의 양이 입자의 질량 농도에 비례한다는 원리를 이용한 방법이야. 산란한 빛을 모아 전기적 신호를 이용해 미세먼지 농도를 측정하는 거지. 광산란법은 베타선 흡수법보다 오차율이 높지만, 실시간 측정이 가능하다는 장점이 있어. 이런 기술들 덕에 우리가 쉽게 미세먼지 농도를 확인할 수 있는 거야
지금까지 화학공학과가 본 '황사 X 미세먼지'였어. 다른 학과는 어떻게 봤을 지 궁금하지 않니?
[NEXT] 3- 전자전기공학과가 본 '황사 X 미세먼지'

ALIMI 27기 무은재학부 문준혁

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