한국환경산업기술원, 레이저 활용해 미세 측정 가능

디젤 배출가스 원인규명 등 다양한 분석에 도입될 듯

블랙카본 레이저 측정시스템 원리도. [자료=한국환경산업기술원]

아주경제 배군득 기자 = 지구온난화를 유발하는 물질이자, 초미세먼지 주요 성분으로 꼽히는 블랙카본(Black Carbon)을 정밀 측정할 수 있는 기술이 국내에서 처음으로 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. 흔히 자동차 매연이나 석탄을 태울 때 나오는 검은 연기 등에 포함됐다.

최근 디젤 차량에서 배출되는 배기가스가 초미세먼지 원인으로 지목되는데, 여기서 배출되는 성분 중 하나가 블랙카본이다. 또 햇빛을 흡수하는 성질 때문에 이산화탄소에 이어 지구온난화에 영향을 미치는 주요 물질로 꼽히고 있다.

이번에 개발된 기술은 필터없이 레이저를 대기 중에 직접 쏘아 블랙카본 굴절률 변화를 측정해 블랙카본 양을 정밀하게 측정할 수 있다.

이는 필터를 이용해 측정하는 기존 장비와 비교했을 때 약 10배 정도 우수한 민감도를 보유해 지구온난화 예측 정밀도를 높일 것으로 한국환경산업기술원은 기대하고 있다.

지금까지 블랙카본 측정은 필터 기반 방법을 사용했다. 이는 필터 재질 때문에 측정값에 오차가 발생해 인위적인 보정과 수정과정을 거쳐야 하는 불확실성과 사용한 필터는 교환해야 한다는 번거로움이 뒤따랐다.

그러나 이번 기술은 레이저를 직접 대기 시료 중 블랙카본에 쏘이면, 블랙카본이 레이저 빛 에너지를 흡수해 주변 공기를 가열한다. 이에 따라 발생하는 굴절률 변화를 감지해 보정이나 수정작업없이 블랙카본 양을 정밀하게 측정할 수 있다.

블랙카본 측정기술은 환경부와 한국환경산업기술원의 ‘환경융합신기술개발사업’ 중 하나로 지난 2013년 6월부터 개발을 시작했다. 한국기술교육대와 랩코 연구팀에서 기술개발을 수행했다.

지난 3월 국내 특허를 취득했고, 최근 국제특허(PCT)도 출원하는 등 기술 우수성을 인정받았다. 5월부터 진행된 한-미 협력 국내 대기질 공동조사 연구에서 도심 지역 지상 대기질 측정 작업에 6주간 실제 투입된 전력도 보유하고 있다.

김용주 한국환경산업기술원 원장은 “경영학자 피터 드러커의 ‘측정하지 않으면 관리할 수 없다’는 말처럼 정밀한 측정기술은 환경오염물질을 관리하는 중요한 기초기술”이라며 “이번 측정기술 개발은 기후변화, 대기환경 관리, 자동차 배출가스 저감 등 다양한 분야에 적용될 수 있다”고 말했다.

◆블랙카본은

=최근 지구적인 또는 지역적인 기후변화와 인체 건강에 악영향을 미치는 물질 중 하나로 블랙카본(BC)이 꼽힌다.

블랙카본은 에어로졸의 대표적인 물질이다. 기후변화의 대표적인 유발인자로는 온실가스(이산화탄소, 메탄 등)와 에어로졸이 있다. 에어로졸은 대기 중에 부유하는 구름과 강수입자를 제외한 입자상(고체), 또는 액체상의 물질이다. 온실가스의 기후변화 영향은 많은 연구들이 진행됐지만, 에어로졸에 대한 연구는 상대적으로 적다.

UN환경계획(UNEP)은 2011년 2월 블랙카본과 오존 배출량을 조금만 줄이면 기후와 공중보건, 물, 식품, 생태계를 보호할 수 있다는 보고서를 낸 바 있다.