이산화탄소(Carbon Dioxide, CO₂)는 지구 기후와 생태계 조절에 중요한 역할을 하는 핵심 온실가스입니다. 미량 CO₂ 농도를 정확히 측정하는 것은 온실효과 평가에 매우 중요합니다. 일반적으로 기체 분자는 중적외선 스펙트럼 영역에서 강한 흡수를 나타내어 고감도 탐지가 가능합니다. 따라서 4.219 μm 중적외선 대역의 밴드 간 캐스케이드 레이저를 광원으로 사용하고 조절 가능한 반도체 레이저 흡수 분광법(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)을 결합하여 소형화된 CO₂ 감시장치를 설계하였습니다. 다양한 표준 가스 농도에서 기기를 보정하였으며, Allan 분산 분석을 통해 적분 시간이 8.7초일 때 최소 검출 한계를 16.6×10^-9로 도출하여 온실효과 연구에 필요한 고감도 CO₂ 측정 요구를 충족하였습니다. 장비를 사용하여 대기 중 CO₂를 연속으로 8일간 모니터링하였고, 상용 기기 LGR과 비교하여 소형화된 CO₂ 감시장치의 신뢰성과 중적외선 광원과 TDLAS 기술을 결합한 기체 농도 측정 방법의 대기 CO₂ 정확 측정 가능성을 충분히 검증하였습니다. 본 시스템은 구조가 간단하고 부피가 작으며 전력 소모가 적고 무게가 가벼워 우주 기반 드론 플랫폼의 CO₂ 감시 능력 구축에 기술적 지원을 제공합니다.

레이저 흡수 분광법;이산화탄소;중적외선 조절형 다이오드 레이저;직접 흡수;소형화