코로나19가 완화되고 엔데믹으로 향해가면서 마스크 의무 착용도 해제되었습니다. 이제 더 이상 마스크를 쓰지 않아도 됨에도 불구하고 미세먼지로 인해 마스크를 마음 편히 벗지 못하는 사람들이 많은데요.
미세먼지 입자는 흡입 시 호흡기 깊숙이 침투하여 기관지 및 폐 질환과 같은 호흡기 질환을 유발하거나 악화시킬 수 있습니다. 또한 심혈관 문제나 면역력 저하에도 직접적 원인이 되기 때문에 예방과 대처가 매우 중요합니다.
이러한 미세먼지 문제를 해결하기 위해 여러 글로벌 기업들이 다양한 IT 기술을 활용하여 대기질을 개선하고 있는데요. 오늘은 미세먼지 저감기술과 관련된 IT 기술들에 대해 알아보도록 하겠습니다.
최첨단 기술로 대기질을 모니터링한다, 국가 미세먼지 첨단감시센터
생활 속 환경 오염과 초미세먼지를 실시간 감시하는 국가 미세먼지 첨단감시센터는 총면적 2465㎡, 지상 4층 규모로, 초미세먼지 원격 장비의 검·교정에 필요한 다양한 가스셀, 빛조절기 등 첨단 감시장비를 갖추고 있습니다.
또한 원격 관측 모니터링 기반의 초미세먼지 배출원 감시를 위해 무인기와 이동형 질량분석 시스템 등 다양한 장비를 도입했는데요. 이에 첨단감시센터는 기존에 도입됐던 차세대 원격 감시장비의 정확한 측정값을 유지하기 위해 검·교정 장비와 대기배출원 측정 정보를 종합적으로 관리하는 스마트 종합상황실을 운영하고 있습니다.
이와 같은 국가 미세먼지 첨단감시센터의 주요 측정 장비로는 3차원 배출원 추적 장비로 이동형 질량분석 시스템, 이동형 중금속 분석 시스템, 대기오염물질 측정용 드론, 광학 가스 검출(OGI) 드론, 무인 비행선 등이 있는데요. 이동형 질량분석 시스템은 사업장 부지 경계를 순회하면서 대기오염물질을 모니터링하고 오염 의심 지역을 탐색한 후 주변 사업장 중 고농도 배출 의심 사업장을 선정합니다. 이동형 중금속 분석 시스템은 고농도 중금속 배출 의심 사업장을 찾아내며,
대기오염물질 측정용 드론은 사업장 상공을 순회하며 초미세먼지(PM2.5), 미세먼지(PM10) 휘발성유기화합물(VOCs) 등을 측정합니다. 광학 가스 검출(OGI) 드론은 육안으로 식별이 불가능한 비산이 배출되는 고농도 배출원을 적외선 카메라를 이용해 탐색합니다.
마지막으로 무인비행선은 산업단지 규모의 넓은 범위를 상공에서 측정이 가능하며 측정 센서와 초분광계 카메라 장착 여부에 따라 3차원 배출원 추적과 분광학 측정 기능을 동시에 수행할 수 있습니다.
아울러 차세대 배출량 측정 및 원격 감시 장비에는 자외선 차등흡광분석기와 원거리 적외선 분광복사계, 태양광 추적 적외선, 초분광계 등이 있는데요. 이 중에서 초분광계는 각각의 물질의 흡수와 반사 특성을 이용해 분석하며, 이를 바탕으로 영상화함으로써 오염물질 농도를 시각화해 표현이 가능한 장비입니다.
이처럼 첨단 장비들을 통해서 대기오염물질 배출원과 위치정보시스템(GPS) 기반 원격측정 자료를 통합 연계해 대기오염물질 배출원을 실시간 감시하는 컨트롤타워가 될 것이며 주요 환경 오염 시설들을 원격으로 감시하고 향후 대기오염 물질 배출 저감기술로써 중요한 역할을 담당할 것입니다.
대기를 스캔한다, 스캐닝 라이다 미세먼지 관리 시스템
스캐닝 라이다 미세먼지 관리 시스템은 차세대융합기술연구원에서 개발한 기술로, 미세먼지를 측정하고 배출원을 감시하여 깨끗하고 쾌적한 환경을 만들기 위한 기술입니다. 이 시스템은 대기 중으로 레이저 빔을 발사하여 미세먼지 입자의 특징을 분석하는데요. 이 레이저 빔은 빛을 자동으로 조정하고 원격제어도 가능합니다. 세계 최초로 레이저를 활용한 미세먼지 분석으로 더욱 효율적 감시할 수 있는데요. 반경 5km, 농도 간격 30m를 30분 간격으로 수평 측정하고 360도 방향을 스캔하여 미세먼지와 초미세먼지를 정확하게 구분하고 농도까지 측정할 수 있습니다. 또한 측정 범위가 제한되어 있는 드론, 간이측정기, 센서 측정과 달리 광역 측정이 가능하여 더욱 효과적인 미세먼지 관리가 가능합니다.
스캐닝 한 범위에서 미세먼지나 오염물질을 배출하는 곳의 농도와 분포를 측정하는데요. 시각적인 자료를 통해 불법 배출 사업장을 찾아내어 감시할 수 있습니다. 마지막으로 이렇게 모니터링하여 수집된 데이터는 데이터 허브에 축적되는데요. 이 데이터들을 분석하여 미세먼지 관련 정책을 수립하는 데 도움을 주고, 지속적인 연구 개발을 수행하는 데 활용됩니다.
간편하게 모바일로 보는 대기 상태
모바일 시대에 맞게 많은 기업들은 사용자에게 실시간 대기질 정보를 제공하는 모바일 애플리케이션을 개발했는데요. 이러한 앱에는 오염 예측, 개인화된 건강 권장 사항 및 경고와 같은 기능이 포함되어 있어 개인이 야외 활동 및 보호 조치에 대해 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 도와줍니다.
1.미세미세
미세미세는 미세먼지, 초미세먼지의 실시간 정보를 확인할 수 있는 모바일 애플리케이션입니다. 실시간 상태와 미세먼지 예보를 제공하며 그 외 황사, 오존, 이산화질소, 일산화탄소 같은 몸에 해를 끼칠 수 있는 날씨 정보도 제공합니다. 미세먼지의 상태를 미리 알 수 있도록 예보를 제공해 주기 때문에 외출을 하기 전 판단 내리는 데에 도움을 줍니다.
게다가 미세먼지의 정보에 따라 앱 색이 변하며 상태를 직관적으로 확인할 수 있는데요. 자신과 가까운 지역의 측정소에서 측정한 미세먼지 결과를 보여 주기 때문에 자신의 위치에 맞는 미세먼지와 초미세먼지의 정보를 정확하게 알 수 있는 장점이 있습니다.
2. 대기오염정보
대기오염정보 애플리케이션은 통합대기 환경 지수와 미세 먼지, 초미세 먼지, 그리고 다른 해로운 공기들까지 수치와 등급을 한눈에 확인 가능합니다. 또한 그래프를 통해 수치가 시각화 되어 있으며, 미세먼지 위성 사진도 제공합니다. 미세 먼지 등급별로 알림을 수신할 수 있으며 1시간 또는 하루의 평균 미세먼지 수치를 그래프로 표시해 주기 때문에 대기 오염이 얼마나 일어나고 있는지 확인할 수 있습니다.
실시간 대기 정보뿐만 아니라 최대 24시간의 시간별 미세먼지 예보와 5일 동안 일별 미세먼지 예보가 제공되며, 미세먼지 예측 모델을 제공하기도 합니다.
찾아가는 공기 정화 서비스, 삼성봇 에어
삼성전자는 공기질을 관리하는 로봇인 '삼성봇 에어'를 개발했습니다. 삼성봇 에어는 집 안에 설치된 센서들을 기반으로 집안의 공기를 관리하는 원리로 작동되는데요. 깨끗한 공기에 대한 수요는 높지만 공기청정기를 계속 이동하는 것이 번거로운 현대 사회에 맞춰, 집 내부의 공기질이 나쁜 곳을 분석하고 로봇이 직접 해당 장소로 이동하여 공기 청정 기능을 수행합니다. 이 로봇만 있다면 방마다 따로 공기청정기를 구입하지 않아도 한 대로 꼼꼼히 집안 공기질을 관리할 수 있게 됩니다.
정전기로 미세먼지를 잡는다, 무필터 정전기 공기 청정 기술
기존 공기 청정 기술은 대부분 필터를 거쳐 미세먼지를 저감시키는 필터 방식입니다. 그러나 먼지가 필터에 쌓이면 바람을 아 압력 손실과 전기 소모량이 커지기 때문에 지하철과 같은 공공시설에서 활용되는 공기청정기는 필터를 자주 교체하여 그 비용만 연간 수십억 원이 발생하게 됩니다.
이와 같은 이유로 필터의 집진 방식에 관한 연구가 활발히 진행되었는데요. 기존 방식은 공기청정기가 이온을 만들어 미세먼지를 잡아내는 방식으로, 이 과정에서 많은 오존을 발생시켰습니다. 또한 세정 시 집진부를 물로 세정해야 하기 때문에 겨울철 세정수 배관의 동파와 세정 후 폐수가 발생하는 등 다양한 한계점이 발견되었습니다.
이러한 한계를 극복하기 위한 결과물로 한국기계연구원에서는 무필터 정전기 공기 청정 기술을 개발했는데요. 극세사 방전극과 비금속 탄소판을 이용해 저배압 모듈을 만들고 이 모듈에 수㎾(킬로와트) 수준의 낮은 전류를 흘려보내면 지하철 역사 내부로 퍼져 부유해 있는 초미세먼지를 만나 정전기를 띄게 만드는 공기 이온을 발생시키게 됩니다.
이렇게 발생된 이온이 붙어 있는 초미세먼지는 공조기와 공기청정기로 흡입되어 정전기를 끌어당기는 집진부에 포집되게 됩니다. 포집이 누적되어 정화 능력이 떨어지면 집진부 앞에 강한 바람을 일으켜 초미세먼지를 집진부에서 분리하고, 동시에 뒷면에서 진공청소기로 먼지를 흡입해 건식으로 세정할 수 있는 방식입니다.
이온을 만들 때 오존이 거의 발생하지 않고, 집진부 세정 시 바람을 활용하여 2차 오염도 방지하면서 기존 공기 청정 기술의 단점을 모두 보완한 기술인데요. 최근 대전 유성온천역에 설치하여 실증 연구를 수행한 결과 실내 초미세먼지 농도를 최대 90% 이상 줄이는 결과를 기록했습니다. 그뿐만 아니라 전력 사용도 80%까지 절감할 수 있기 때문에 다양한 공공시설에서 활용될 예정입니다.
지금까지 미세먼지 영향을 줄여주고 공기 청정을 도와주는 IT 기술들에 대해 알아보았는데요. 이런 기술들도 중요하지만 미세먼지를 줄이기 위한 자발적 참여와 노력이 역시 중요한데요. 모두가 생활 속 미세먼지 줄이기에 동참하여 우리의 맑은 하늘과 깨끗한 공기가 지켜지길 바라겠습니다.
감사합니다.
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