초미세먼지 주범 ‘이산화질소’ 농도 정확하게 측정한다

표준연, 이산화질소만 측정하는 ‘광분해 측정기’ 개발

초미세먼지와 오존을 생성하는 이산화질소(NO₂)를 정확하게 측정할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 대기환경표준센터 정진상 책임연구원ㆍ이재용 책임연구기술원이 광분해 방식 컨버터를 활용해 이산화질소의 농도만 정확히 측정할 수 있는 ‘광분해 측정기’를 개발했다고 4일 밝혔다.

기존 측정방식으로는 대기 중 이산화질소가 연평균 약 20.4％ 초과 측정되고 있다는 사실도 알아냈다.

이산화질소는 자동차 배기가스와 공장 굴뚝 등에서 배출되는 질소산화물의 한 종류로 광화학 반응을 통해 초미세먼지와 오존을 유발한다.

대기환경보전법에서 정한 대기오염물질 중 하나인 이산화질소는 대기환경기준을 설정해 관리한다.

기존 이산화질소 측정 방식은 대기 중 이산화질소를 일산화질소(NO)로 변환해 화학발광법으로 집계된다.

이 변환 과정에서는 몰리브데넘을 촉매로 하는 컨버터를 사용한다.

그러나 촉매를 사용하는 기존 컨버터는 이산화질소뿐만 아니라 다른 질소산화물까지 일산화질소로 변환해 결국 이산화질소가 과다 측정된다는 한계가 있다.

연구진은 특정 파장의 자외선(UV)을 쐬면 이산화질소만 일산화질소로 분해된다는 점에 주목했고 촉매를 사용하지 않는 광분해 방식의 컨버터가 적용된 ‘광분해 측정기’를 개발했다.

이 장치는 컨버터 내부에서 395나노미터(nm)의 중심파장을 갖는 자외선 LED가 이산화질소를 일산화질소로 선택적으로 변환한다.

변환된 일산화질소와 대기 중 일산화질소의 농도를 화학발광법으로 측정ㆍ비교하면 이산화질소의 농도만 정확히 산출할 수 있다.

연구진은 기존 측정기와 광분해 측정기를 현장에 설치해 대전지역 대기를 기준으로 한 해 동안 장기 비교 측정을 실시했다.

그 결과 기존 이산화질소 측정방식이 연평균 약 20.4％ 초과 측정됐음이 확인됐다.

이번 연구를 통해 광분해 컨버터가 국산화됐다.

해당 기술을 적용하면 우수한 내구성과 효율을 가진 현 측정기 시스템은 그대로 유지되면 컨버터 교체만으로 이산화질소의 정확한 측정이 가능하다.

정진상 박사는 “다년간 표준연이 구축한 가스 표준물질과 분석기술을 활용해 개발과 검증과정에서 발생하는 문제에 즉각 대처할 수 있었다”며 “정확한 이산화질소 농도 측정은 물론 초미세먼지와 오존의 생성원인을 규명하는 데에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 지난 7월 대기환경 전문학술지 ‘애트머스페릭 인바이론먼트 (Atmospheric Environment)’ 온라인판에 실렸다. 최소망 기자somangchoi@