“CO₂는 어떻게 측정할까? NDIR 센서부터 CRDS, 플라스크 분석, 위성 관측까지 기술별 원리·용도·정밀도를 쉽게 정리한 CO₂ 측정 가이드를 소개합니다.”
1. 왜 CO₂를 측정할까?
- 지구온난화의 핵심 가스이자 탄소 배출 감축 정책 기반
- 실내 공기질 관리, 특히 학교·사무실의 환기 필요 판단
- 기후변화 연구에서 장기 농도 추이(예: Mauna Loa 데이터 등)
2. CO₂ 측정 방법 4가지
- NDIR 방식 – 일반 가정·산업용
- CRDS 방식 – 연구·기준 장비
- 위성 원격탐사 – 전 지구 모니터링
- 플라스크 샘플 분석 – 실험실 정밀 분석
3. NDIR 방식 – 가장 쉽게 접할 수 있는 CO₂ 센서
○ 원리
- CO₂는 4.26μm 적외선을 흡수하는 특징이 있어요
- 센서가 적외선 램프를 실내 공기 중에 쏘고,
- 흡수된 빛의 정도를 감쇠량으로 판단 → CO₂ 농도 계산
○ 구성 요소
- 적외선 램프 또는 LED: 4.26μm 파장 방출
- 샘플 챔버: 공기가 흐르는 통로
- 광 필터: 특정 파장만 통과시켜 정확도↑
- 검출기(포토다이오드 등): 흘러온 빛 측정
- 참조 채널: 변동 보정용
○ 장점 & 단점
- 장점: 실시간, 저렴, 소형, DIY·스마트홈 활용 가능
- 단점: 정밀도 ±30~50ppm, 장기 드리프트 가능
4. CRDS 방식 – 최고 정밀도, 연구실 표준
○ 원리
- 레이저 빛을 고반사 미러 2~3개 캐비티에 넣어
- 빛 감쇠(죽어가는 시간)를 측정 → 농도 정확도는 ppb 수준
○ 장점 & 단점
- 장점: 빛 강도 변화에 영향받지 않고 매우 정확
- 단점: 비싸고 크며, 연구·측정소용
5. 위성 원격 측정 – 우주에서 CO₂ 보기
○ 대표 시스템
- NASA OCO‑2 / OCO‑3 위성: 지표 근접 공기 XCO₂ 관측
- 일본 GOSAT-2, 유럽 Sentinel‑5P 등도 동시 관측
○ 장점 & 한계
- 지구 전역 모니터링 가능
- 구름·에어로졸 영향, 하루 한두 번 관측 한계
6. 실험실 플라스크 샘플 분석
- 공기를 병(플라스크)에 담아 실험실 이동
- GC, CRDS 분석으로 수백 ms 정확도 달성
7. 데이터 신뢰성 확보 절차 (QA/QC)
- 국제 기준(WMO) 캘리브레이션 툴 사용
- NOAA 기준가스와 동기 교정 → Mauna Loa 등에서 실시간 보정
- NDIR와 CRDS 장비 비교 검증
8. 실생활과 산업에서의 활용
- 집·학교·사무실: 공기질 지수로 환기 판단
- 공장·탄소배출 시설: 배출 신고 기준 채택
- 도시·도로: 스마트 시티 CO₂ 맵핑
9. 기술 흐름 및 전망
- MEMS NDIR: 초소형·저전력 센서
- 레이저 라이다 + 드론: CH₄ 누출 + CO₂ 함께 지도 제작
- AI 기반 데이터 통합: 공간·시간 CO₂ 실시간 모델링
10. 핵심 정리표
| 방법 | 사용처 | 정밀도 | 특징 |
| NDIR | 실내·산업 | ±30ppm | 실시간, 저가, 드리프트 존재 |
| CRDS | 연구소 | ppb | 최고 정밀, 고가·대형 |
| 위성 | 기후 연구 | ~0.3% | 전 지구커버, 일 1~2회 |
| 플라스크 | 분석실 | 매우 정확 | 수작업, 지연 있음 |
“탄소중립, 실내환기, 기후감시까지 – CO₂ 농도를 정밀하게 계측하는 것은 미래 안전을 위한 첫걸음입니다.”