안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
베타선 흡수법은 방사선이 물질을 통과할 때 흡수되는 감쇄량이 물질의 화학적 성분과 무관하게 오직 물리적인 질량에만 비례한다는 원리를 이용합니다. 측정 장치는 대기 흡입 장치와 베타선 광원, 그리고 검출기로 구성되며 연속적인 공정으로 농도를 계산합니다.
우선 미세먼지가 포집되지 않은 깨끗한 상태의 여과지에 베타선을 먼저 투과시킵니다. 탄소 동위원소 등에서 방출된 베타선이 여과지 자체의 섬유 질량에 의해 일차적으로 감쇄된 후 반대편 검출기에 도달하면, 장치는 이때의 에너지를 초기 기준값으로 저장합니다. 이후 해당 여과지 영역을 흡입구 아래로 이동시켜 일정한 유량의 대기를 흡입합니다. 이 과정에서 공기 중의 미세먼지 입자들은 여과지 표면에 걸러져 촘촘한 질량 층을 형성하게 됩니다.
지정된 포집 시간이 끝나면 먼지가 쌓인 여과지를 다시 광원과 검출기 사이로 이동시켜 두 번째 베타선을 조사합니다. 이때 베타선은 여과지뿐만 아니라 그 위에 쌓인 미세먼지 층을 추가로 통과해야 하므로 검출기에 도달하는 세기는 초기보다 더 크게 줄어듭니다. 물리적인 질량 두께가 두꺼울수록 투과하는 방사선 신호가 로그 비례하여 감소하므로, 포집 전후의 신호 차이를 비교하면 여과지에 얹어진 미세먼지의 순수한 질량을 정밀하게 도출할 수 있습니다. 최종적으로 이 질량을 포집된 총 대기 부피로 나누어 대기 중 미세먼지 질량 농도를 실시간 연속으로 산출합니다.