형광 산란 동시 검출을 통한 실시간 미생물, 미세먼지 농도 측정 시스템

Abstract

최근들어 산업 발달에 따른 유해물질의 증가로 인하여 대중들의 환경에 대한 관심이 급증하고 있다. 이에 유해 물질을 검출하고 분석하는 기기에 대한 수요 또한 크게 증가하는 추세다. 주변 환경에 존재하는 유해 물질 중 대중들이 가장 쉽게 노출되는 것이 바로 공기 중 부유하는 미세 입자들이며, 장기간 노출시 호흡기 질환 및 피부 질환 등 인체에 악영향을 미친다. 이 유해 미세 입자들은 미세 먼지와 미생물로 나눌 수 있다. 공기 중 미세 입자로부터의 산란광을 실시간 검출함으로써 미세 먼지의 농도를 측정하는 입자 계수 방식은 과거 많은 연구가 이루어졌다. 최근 10년동안은 공기 중 미세 입자의 생체 특성을 파악함으로써 생체 물질과 비생체 물질을 구분하는 시도가 이루어져 왔으며, 이는 미세입자에 UV 광을 조사한 후 발하는 형광을 측정하는 방법이 사용되었다. 현재 존재하는 미생물 미세먼지 동시 측정 기기는 시스템이 크고 고가의 장비이기 때문에 그 사용이 사업장이나 연구 실험실에 국한되었다. 따라서 본 연구에서는 미래 가전기기로 응용 가능한 공기 중의 부유 미세 입자 검출 소형 센서 개발을 목표로 하였다. 이 센서는 single particle counting을 통해 공기 중 미세 입자의 농도를 실시간으로 측정하고, 입자의 생체 특성을 파악하여 미세 먼지와 미생물의 구분이 가능하다. 기존 기기에서 한계점이었던 크기와 비용을 감소시키기 위해 UV Laser나 Red Laser 대신 UV LED를 사용하였다. UV LED로 미세 입자의 산란과 형광을 유발하여 전방에서는 Photo diode로 산란을 측정함으로써 입자 counting, 측면에서는 PMT를 이용하여 형광을 측정함으로써 생체 특성을 파악한다.