공기청정기는 실내 공기를 깨끗하게 하고, 미세먼지 농도를 알려줍니다. 공기 청정 원리는 주변 공기를 빨아들이고, 필터를 이용해 미세먼지를 걸러냅니다. 그런데 미세먼지 농도 측정 원리는 어떻게 되는지 알아보겠습니다.
광산란법
빛을 이용해 미세먼지 농도를 측정하는 방식입니다. 미세먼지에 적외선 LED, 레이저 같은 광원을 이용해, 빛을 반사시키면 빛이 퍼지면서 산란되는 빛의 양을 바탕으로 미세먼지 농도를 측정하는 방식입니다. 측정 시간이 많이 걸리지 않고, 필요한 부품 크기가 작아 많이 사용이 됩니다.
PM(Particulate Matter) 센서
PM은 우리말로 미세먼지라는 뜻입니다. PM 센서로 광산란법으로 미세먼지를 측정합니다. PM센서에는 공기 입구와 출구가 있습니다. 외부 공기를 흡입해야, 미세먼지에 빛을 쏠 수 있기 때문입니다. PM센서는 두 가지 방법으로 공기 대류를 일으킵니다. 첫 번째는 팬을 이용하는 방식이고, 두 번째는 저항가열 방식입니다.
측정 원리
PM센서가 공기를 흡입하면, 미세먼지도 함께 유입됩니다. PM센서 내부에는 빛을 쏘는 ‘발광부’가 있고, 발광부에서 빛을 내면 센서 내부를 지나는 미세먼지를 비춥니다. 빛이 미세먼지에 닿으면, 일부는 흡수되고 나머지는 산란됩니다.
'수광부'에서 미세먼지에 부딪혀 산란된 빛을 받아들입니다. 입자가 많으면 퍼지는 빛의 양이 늘어나고, 입자가 적으면 산란광이 줄어듭니다. 수광부 앞에는 산란광을 받아들이는 집광렌즈가 있는데, 집광렌즈는 빛을 모아주는 장치입니다. 산란광은 집광렌즈를 통과해서 수광부로 들어오게 됩니다.
수광부에는 ‘포토다이오드’라는 부품이 사용되고, 포토다이오드는 빛을 전기 신호로 변환할 수 있는 부품입니다. 포토다이오드에서 변환된 전기 신호는 연산·제어 부품인 마이크로프로세서가 수신한 신호를 통해 미세먼지 농도를 계산합니다. 전기 신호를 통해 입자 크기와 수를 측정, 질량환산계수를 적용해 값을 보정해 최종적으로 미세먼지 농도를 표시하게 됩니다.
공기청정기 미세먼지 측정 원리
- 공기청정기는 광산란법을 이용해서 미세먼지를 측정
- 광산란법은 미세먼지에 맞고 산란된 빛의 양을 활용합니다.
- 미세먼지 양이 많을수록 산란되는 빛의 양이 늘어나게 됩니다.
- 공기청정기는 미세먼지에 산란된 빛을 전기 신호로 전환합니다.
- 전기 신호로 입자 수농도를 구하고, 평균 밀도를 가정해서 최종 계산합니다.
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