파티클 카운터는 어떻게 입자를 세나: 광산란 방식의 원리

클린룸 등급 측정, GMP 환경 모니터링, 미세먼지 측정기 대부분이 광산란(light scattering) 방식입니다.

원리

1. 펌프가 일정 유량(보통 1 CFM = 28.3 L/min, 또는 0.1 CFM)으로 공기를 빨아들인다.
2. 공기가 레이저 빔을 지난다.
3. 입자가 빔을 지나면 빛이 산란되고, 광검출기가 이를 전기 펄스로 바꾼다.
4. 펄스 하나 = 입자 하나. 펄스 높이로 입자 크기를 나눈다.

결과는 “≥0.5 µm 410개” 처럼 누적 개수로 나옵니다. 0.5 µm 값은 0.5 µm 이상 모두를 포함합니다.

크기는 “광학적 등가 크기”

측정하는 크기는 실제 지름이 아니라 같은 양의 빛을 산란하는 기준 입자(PSL)의 지름입니다. 입자의 굴절률·모양에 따라 산란량이 다르기 때문에 교정은 PSL 표준 입자로 합니다.

사양서에서 볼 것

• 최소 검출 크기와 계수 효율: “0.3 µm (50±20%)” 는 0.3 µm 입자를 절반 확률로 센다는 뜻이며 정상 사양입니다. ISO 21501-4 는 최소 크기에서 50±20%, 그 1.5~2배 크기에서 100±10% 를 요구합니다.
• 채널 수: 모니터링용은 2채널(0.3/0.5 µm, GMP 는 0.5/5.0 µm), 분류·분석용은 6채널 정도.
• 유량: 1 CFM 은 깨끗한 방에서 필요한 샘플 부피를 빨리 채웁니다. 0.1 CFM 은 작고 저렴해 상시 모니터링에 많이 씁니다.
• 최대 농도: 입자가 너무 많으면 두 개가 하나로 세어집니다(동시통과 손실). 일반 실내 공기를 클린룸용 장비로 재면 이 한계를 넘기 쉽습니다.
• 영점 계수: 입자 없는 공기에서 세어지는 가짜 계수. “5분에 1개 이하” 식으로 표기.

교정

ISO 21501-4 는 광산란식 카운터의 교정 방법과 성능 요구사항입니다. ISO 14644-1:2015 는 분류 측정에 이 표준에 따른 유효한 교정 성적서를 요구하고, 제조사는 보통 연 1회 교정을 권장합니다.

미세먼지 측정기와의 차이

미세먼지 측정기도 입자를 하나씩 세지만, 크기별 개수에 밀도·형상 가정을 곱해 µg/m³ 질량 농도로 환산합니다. 환산 계수가 입자 종류마다 달라 공식 측정망 장비와의 비교 보정이 중요합니다. 자세한 내용은 미세먼지 수치 해석.

참고: ISO 14644-1:2015, ISO 21501-4:2018. 확인 2026-11-01.