공기질 감지기 분야의 혁신을 뒷받침하는 기술

공기질 측정은 실내와 실외 환경 모두에서 건강과 안전을 보장하기 위한 매우 중요한 작업입니다. 공기질 측정 방법은 지난 수십 년간 수동 기술에서 전자 센서와 연속 모니터링, 그리고 위성 영상에 이르기까지 크게 발전하여, 이제는 실시간 데이터를 통해 초미세먼지에 대한 심층적인 분석을 할 수 있게 되었습니다.

기술의 발달로 면밀한 모니터링과 연구가 가능해지면서 열악한 공기질이 건강에 심각한 위협이 됨이 밝혀졌고, 세계보건기구(WHO)의 건강 권고 및 지침과 각국의 국가 대기질 표준이 강화되고 있습니다.

2021년에 WHO는 지침을 업데이트하여 공기질 제한을 낮추도록 권고하고, 호흡기에 침투되면 위험한 6가지 주요 오염 물질에 대한 표준을 강화했습니다. 대부분의 사람들은 거의 모든 시간을 실내에서 보내기 때문에, 실내 공기가 위험 요소로서 더 주목을 받아야 합니다. WHO 데이터에 따르면, 전 세계적으로 매년 380만 명이 유해한 실내 공기로 인한 질병으로 사망하는 것으로 추정됩니다.

기술 개발

승인 대기 중인 규제에 대한 관심이 높아지면서 공기 중, 특히 건물 안에서 유해한 입자를 감지할 수 있는 새롭고 더 나은 기술을 개발하기 위한 경쟁이 치열해지고 있습니다. 관련 시장은 특수한 도구에서부터 AI가 지원되고 실시간으로 모니터링되는 확장 가능한 장치까지, 빠르게 확장되고 있습니다.

전자 부품 및 자동화 제품 분야의 선도적인 글로벌 유통업체인 DigiKey는 공기질과 관련된 제품을 제조 및 판매하는 기업들을 위한 주요 공급원 역할을 하고 있습니다. DigiKey는 소형 통합 센서부터 완전한 평가 키트에 이르는 모든 것을 제공하여, 엔지니어가 필요한 부품을 설계하고 혁신적인 솔루션 및 장치에 이를 통합하는 작업을 지원합니다.

그림 1: Aetosense는 저비용 부품과 신뢰할 수 있는 제조업체를 찾고 있었으며, 성장에 따라 생산량을 수천 대까지 확장할 수 있는 능력을 필요로 했습니다(이미지 출처: Aetosense).

DigiKey의 고객이며 깨끗한 공기질 실현을 목표로 영국 케임브리지에서 시작된 신생 기업 Aetosense의 사례에서, Aetosense가 경쟁 제품보다 더 작고 스마트하며 저렴한 미니 나노 입자 감지기를 최초로 시장에 출시하는 과정에서 DigiKey가 필수적인 파트너의 역할을 담당하고 있습니다.

Aetosense의 CEO인 Molly Haugen은 "실내 공기질의 경우, 오염, 나노 플라스틱, 바이러스 등 흡입되는 입자의 90%는 현재 시중에 나와 있는 공기질 센서로는 측정할 수 없기 때문에, 우리가 생각하는 것보다 더 큰 위험을 초래합니다. 현재 Aetosense는 더욱 발전된 솔루션을 테스트하고 있습니다."라고 말합니다.

제품 개발의 비하인드 스토리

Aetosense의 감지기는 3D 프린팅된 일체형 설계를 통해 일정한 에어로졸 흐름을 샘플링하는 방식으로 작동합니다. 팬이 응축기 영역을 통해 에어로졸 흐름을 끌어당김으로써, 정확한 열역학 및 유체 역학 원리에 따라 나노 입자가 성장하도록 합니다. 이렇게 성장한 입자는 LED 빛을 광 다이오드 감지기에 연속적으로 산란시킵니다. Aetosense 팀은 산란광의 강도와 공기 중의 입자 수를 연관시킬 수 있습니다. 이렇게 수집된 정보는 건물 관리 시스템에 피드백되어, 건물 관리자와 유지보수 팀이 건물의 공기 여과 및 에너지 사용량을 모니터링하고 파악할 수 있는 새로운 실시간 데이터 소스 대시보드를 제공할 수 있습니다.

초기 결과는 고무적이며, Aetosense의 제품이 매우 안정적인 센서를 갖추고 있으므로 입자 농도가 낮은 환경(예: 데이터 센터)부터 입자 농도가 높은 환경(예: 화재 발생)까지 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있으며 높은 감도를 제공함을 증명합니다.

Aetosense의 차별화 요소로는 소형 크기 및 에어로졸 유입 및 입자 컨디셔닝을 위한 특허받은 기술 등이 있습니다. 그 목표는 시설의 운영 및 유지 보수 시스템에 널리 통합되는 소모성 부품으로의 역할을 감당하는 것입니다.

파트너와의 협력을 통해 솔루션 확장

처음부터 목표는 더 작고 가벼운 나노 입자 탐지기를 만드는 것이었는데, 이는 Haugen이 이전 모델은 너무 크고 무거워서 특정 조건에서 효과적으로 작동하기 어렵고 WHO가 요구하는 광범위한 모니터링에 적합하지 않다는 사실을 깨달았기 때문이었습니다.

Aetosense의 솔루션이 발전을 거듭하는 동안, DigiKey는 열전대, 압력 센서, 유량 센서, 열 매트, LED 조명 등을 Aetosense에 제공하고 있습니다.

그림 2: DigiKey는 솔루션을 지속적으로 개선하면서 열전대, 압력 센서, 유량 센서, 열 매트, LED 조명 등을 Aetosense에 제공하고 있습니다(이미지 출처: Aetosense).

현재 Aetosense의 시제품은 26개의 부품으로 구성되어 있으며, 조립하는 데 10분이면 충분합니다. Haugen의 팀은 일회성 기성 부품 제작을 원하지 않았으며, 처음부터 저렴한 부품과 신뢰할 수 있는 제조업체, 그리고 수천 대까지 확장할 수 있는 역량을 원했습니다.

DigiKey와의 협력을 통해, Aetosense는 필요한 부품 수를 대폭 줄이고 경쟁사가 필적할 수 없는 시장 가격을 제공할 수 있었습니다.

Haugen은 "DigiKey가 위치한 시프리버폴스에서 자란 저는 DigiKey가 신뢰할 수 있는 기업이며 품질이 확실한 부품만을 제공한다는 점을 잘 압니다. Aetosense에서는 수백 개의 장치를 만들 수 있어야 하고, 모든 장치가 올바로 작동할 것이라는 확신이 있어야 합니다. 이는 우리에게 매우 중요한 사항입니다."라고 말했습니다.

향후 전망

필요한 자금과 신뢰할 수 있는 파트너들의 지원을 확보하면서, Aetosense는 향후 몇 년간 솔루션을 확장할 태세를 갖추었습니다. 현재 싱가포르, 독일, 영국에 고객을 확보하고 있으며, 향후 캘리포니아, 뉴욕, 보스턴으로 확장할 계획으로 이 신생 기업에 대한 제품 수요가 증가하고 있습니다. 또한 화재 예방 및 환경 분야를 포함한 여러 세분 시장에서 주목을 받고 있습니다.

그림 3: 자금과 신뢰할 수 있는 파트너의 지원으로 Aetosense는 향후 몇 년 내에 솔루션을 확장할 준비가 되어 있습니다(이미지 출처: Aetosense).

공기질에 대한 우려는 코로나 기간 동안 더욱 높아졌으며, 특히 많은 기업이 직원들을 사무실로 복귀시키려는 움직임을 보이면서 계속해서 매우 중요한 문제로 부각되고 있습니다. 건물 관리자는 입주자의 안전과 건강을 위해 적절한 실내 공기질을 유지할 수 있도록 선제적으로 대응해야 합니다.

Aetosense의 초미세먼지 감지기와 같은 첨단 기술은 더 많은 사람들이 안전하고 편안하게 기타 공공장소에서 일하고 모일 수 있게 해줄 뿐만 아니라, Aetosense의 장치가 설치된 지역의 공기질이 규정을 충족하거나 초과하고 있음을 입증하는 데이터 통찰력을 확보하는 데 중요한 도구가 될 것입니다.