비산먼지 측정 정확도 개선을 위한 시뮬레이션 초음파 다중 산란 알고리즘 검증
Evaluation of Ultrasonic Multiple Scattering Method to Improve the Accuracy of Fine Dust Measurement
최하진, 우욱용
초록
본 연구에서는 구조물 유지관리에서의 정확한 미세먼지 농도 계측을 위한 새로운 알고리즘을 제안하고 검증한다. 기존 광산란법 미세먼지 측정기의 측정 오차를 보완하기 위해 초음파 다중 산란 알고리즘을 제안하였으며, 산란자의 배치와 산란 반경을 구현하기 위해 표준입자 및 실제 미세먼지의 SEM 촬영을 진행하였다, 초음파 다중 산란 이론식을 통해 초음파 신호의 주파수별 감쇠율과 산란 반경으로 미세먼지의 개수밀도를 나타내는 알고리즘을 도출하였고, 이론식과 수치해석을 통해 총 12가지의 미세먼지 형상에 대한 산란 반경을 도출하였다. 유한차분법을 기반으로 다중 산란 이론을 적용한 2-D 시간 이력 해석을 통하여 알고리즘을 검증하였으며, 신호 해석을 위한 신호 처리 기법을 나타내었다. 결과, 산란 반경에 해당하는 알고리즘의 오차는 개수밀도 단위 최소 19(1%), 최대 3455(52%)로 계산되었다. 산란반경 외에 실제 미세먼지 형상에 대한 부피를 반영하여야 하는 추후 연구가 필요함을 토의하였다.