이산화탄소(Carbon dioxide, CO₂)는 대기 중에서 가장 주요한 온실가스로, 대기 배경 농도가 높고 연간 변화량이 적은 특징이 있습니다. 따라서 고정밀도로 농도를 모니터링하는 것은 ‘탄소중립’ 목표를 달성하는 데 중요한 단계입니다. 본 논문은 연속파 광공진기 감쇠 분광기 기술을 기반으로 ppb 수준의 CO₂ 가스 검출 민감도를 갖는 장치를 구축하였습니다. 시스템에서는 중심 파장 6251.760 cm^-1의 CO₂ 흡수선을 선택하고, 초고정밀도(>300,000) 석영 유리형 파브리-페로 공진기 및 고성능 온도, 압력 제어 모듈을 설계하였습니다. 공진기 내부 가스의 온도 및 압력 변화량은 24시간 동안 각각 0.07 ℃ 및 15 Pa 미만입니다. 앨런 분산 결과는 시스템이 303초의 최적 적분 시간에서 0.7×10^-12 cm^-1 검출한계를 달성할 수 있음을 보여주며, 이는 최저 CO₂ 검출 농도 1.6 ppb에 해당합니다. 더 큰 CO₂ 농도 범위 내에서 시스템 응답의 선형 상관 계수는 0.99994였습니다. 마지막으로 시스템은 10초 응답 시간으로 대기 중 CO₂ 농도를 2일간 연속 관측하였으며, 그 결과는 상업용 기기(Picarro, G2401)의 모니터링 데이터와 높은 일치도를 나타냈고, 인체 호기 간섭을 제외한 후 상대 편차가 6‰ 이하였습니다. 본 시스템은 구조가 간단하고 비용이 낮으며 감도가 매우 높은 특징을 가지며, 미량 가스 모니터링 분야에서 광범위한 응용 가능성을 가질 것입니다.

CO₂ 검출;광학 센서;공진기 감쇠 분광법;초고감도