미세먼지(PM2.5) 농도를 자동으로 측정하는 장비가 국산화에 성공하면서 올해 약 310억 원의 수입대체 효과가 발생할 것으로 기대를 모으고 있다.

그간 국가에서 운영되는 대기오염 측정소(2018년 9월 말 기준 443곳)에서 사용 중인 미세먼지(PM2.5) 농도 자동측정기는 외국산 장비를 사용하고 있었다. 

환경부(장관 조명래)와 한국환경산업기술원(원장 남광희)은 국가 연구개발(R&D) 사업 지원으로 베타선(β-ray) 흡수방식의 미세먼지(PM2.5) 농도 연속 자동측정기의 국산화 개발에 최초로 성공했으며, 올해 약 310억 원의 수입대체 효과를 거둘 것이라고 밝혔다.

국산화에 성공한 미세먼지 연속 자동측정기는 글로벌탑 환경기술개발사업인 ‘그린패트롤 측정기술개발사업단(단장 김조천 건국대 교수)’에서 2015년 1월부터 2018년 4월까지 정부 출연금 약 10억 원이 투입되어 개발된 장비다. 

이번 미세먼지 연속 자동측정기는 측정방식이 저가의 센서 방식(장치 내로 유입된 공기에 빛을 쏘고, 공기 중 미세먼지에 의해 산란된 빛을 감지하여 질량농도로 환산하는 방식)이 아닌 검출기 기반의 정밀 측정 방식을 사용하는 것이 특징이다.

‘그린패트롤 측정기술개발사업단’은 시료채취부, 검출부, 신호처리부 등 측정기에 쓰이는 90% 이상의 부품을 국산화했으며, 지난 2018년 5월 환경부로부터 국내 형식승인을 취득했다.

또 국내 기준 뿐 아니라 해당 기술을 인도, 베트남 등 해외에서 진행 중인 현지적용실험(Test-bed)에도 적합하게 개발했다.  

‘그린패트롤 측정기술개발사업단’에 참여한 연구기관인 (주)켄텍(대표 황병한)은 이번 미세먼지 연속 자동측정기의 생산을 본격적으로 추진하여 지난 2018년 12월 인천 교육청에 5대, 같은 달에 인천국제공항공사에 7대를 판매했다.  

또 광주광역시 도시철도공사에도 지난 2018년 10월 1대가 공급되어 시험 중에 있으며, 2022년까지 추진 중인 광주광역시 내 지하철 역사 측정망[제3차 지하역사 공기질 개선대책(2018~2022)에 따라 주요역사에 미세먼지 자동측정기기 설치를 의무화 추진] 구축 사업에도 보급될 예정이다. 

특히 환경계측시장의 해외 진출 교두보를 마련하기 위해 올해부터 인도의 실라 인프라 테크(Seela Infratech Pvt.,Ltd.)사, 베트남의 IEA(Institute of Environment and Automation)사와 업무협약을 체결하는 등 해외 시장에도 진출을 추진하고 있다.

(표)국산 측정기 및 외국산 측정기 성능비교

이번 미세먼지 연속 자동측정기는 환경부와 지자체에서 운영하는 대기오염자동측정망과 실내공기질 자동측정망에 설치되면, 실시간으로 대기질 및 실내공기질 미세먼지 측정에 활용할 수 있다. 

기존 미세먼지 자동측정기[세계 점유율 1위 제품인 메트 원(MET ONE)사의 미세먼지 자동측정기기(BAM 1020)]가 1시간 단위로만 측정하는 데 반해 이번에 개발된 자동측정기는 5분 단위로 측정하여 단기간 농도 변화 관측이 가능하여 순간적인 미세먼지 고농도 유입 시 신속한 대응이 가능하다.

특히, 미세먼지가 고농도로 단기간에 발생할 경우 다중이용시설인 지하철, 터미널, 쇼핑몰 등에서 환기시설의 자동 가동이나 대피경보 등에 활용할 수 있다.  

기존 외산장비(2,500만 원/1대) 대비 60~70%(1,500만원/1대)대의 초기 구축비용이 드는 등 저렴한 유지·관리 비용이 장점이며, 고장이 발생할 경우 신속한 애프터서비스(A/S)도 가능하다.

또 올해 기준으로 대기오염 측정소와 지하철 역사에 설치되는 측정기기가 국산화된다면, 약 310억 원[대기오염측정소(PM2.5) 약 159억 원(635대), 지하철 역사(PM2.5) 약 151억 원(602대)]의 수입대체 효과 발생을 기대할 수 있다. 

아울러, 장비의 소형화·경량화를 통해 장소에 구애받지 않고 활용이 가능하며, 사물인터넷(IoT)과 연계하여 국민에게 신속한 정보를 제공하는 국민체감형 스마트 장치 기술이 될 것으로 기대된다.

환경부 조현수 환경연구개발과장은 “이번 국산화 성과를 바탕으로 국내외 환경계측시장을 선도할 수 있도록 국내 측정기 개발 분야에 지속적인 지원을 할 것이다”고 말했다.

(표)미세먼지 측정방법

미세먼지는 주로 베타선(β-ray) 흡수법, 광산란법, 중량법 총 3가지 방법으로 측정한다. 

환경부 ‘환경측정기기의 형식승인·정도검사 등에 관한 고시’에 베타선 흡수법만 인정하고 있다. 

대기오염공정시험기준에는 베타선 흡수법과 중량법이 존재하지만, 중량법은 분석 과정에서의 오차율이 높아 현재 국가 대기 오염 측정망에서는 베타선 흡수방식의 장비를 도입하고 있다. 

한편 미세먼지 및 측정과 관련된 주요 질문 및 답변은 다음과 같다. 

Q. 미세먼지(PM2.5) 측정시 활용되는 베타선(β-ray) 흡수법이란 무엇인지?

대기중에 부유하고 있는 미세먼지(PM2.5)를 일정시간 여과지(filter) 위에 포집하여 베타선을 투과시켜 입자상 물질의 중량농도를 연속적으로 측정하는 방법이다. 

현재 대기 오염 측정망에서 이용하는 베타선 흡수법은 기기 측정법의 한계로 최소 1시간 단위로 측정되며, 포집 후 농도를 측정하는 방식이기 때문에 실시간 데이터를 사용할 수 없어 짧은 시간에 수시로 변하는 환경(산단지역, 작업장내, 실내공기 등)의 모니터링에 부적절하다. 

이번에 개발된 미세먼지(PM2.5) 연속 자동측정기는 1시간 단위뿐만 아니라 5분 단위로도 측정이 가능하여, 순간적으로 고농도가 발생할 경우 즉각적인 대응이 가능하다.

Q. 국산화 미세먼지 연속 자동측정기를 대기오염측정에 적용시 장점은 무엇인지?

현재 국가 대기 오염 측정망의 미세먼지 연속 자동측정기는 100% 외국산 장비이며, 국산 장비보다 고가(외국산 약 2,500만원대, 국산 약 1,500만원대)이므로, 측정망 초기 구축시 외국산 대비 60~70% 저렴하다. 

고장시 A/S 시간이 많이 걸리는 단점을 보완할 수 있으며, 중대 결함시 외국산 장비는 해외로 보내야 하므로 시간이 많이 걸려 측정데이터 손실이 발생할 우려가 있지만, 국산 장비는 수리가 신속하게 이루어는 장점이 있다. 

국산 장비는 모든 소프트웨어 및 설명서가 한글로 되어 있어 전문가가 아니더라도 쉽게 조작이 가능하다.

Q. 형식승인을 획득한 후 곧바로 사업화를 하지 않나요?

환경계측기기의 특성상 해당 형식승인을 획득하더라도 국산 장비의 경우, 현장에서 실제로 운영되고 있는 사례가 극히 적어 수요자들의 신뢰를 얻기 쉽지 않다. 

이를 극복하기 위해, 먼저 환경부에서 실시하고 있는 형식승인 제도를 통해 기준을 통과 후 형식승인을 취득한다. 

그 후 환경부, 공단, 지자체 등 대기 오염 측정망에 국산 장비로 테스트베드(Test-bed)를 설치하여 6개월~1년여 간의 성능 시험 및 외국산 장비와의 비교시험을 진행한다. 

이 시험 결과를 통해 국산 장비의 신뢰성, 내구성 등을 검증하며, 이 후 사업화를 진행한다. 

[메디컬월드뉴스]