종자 호흡 과정에서 이산화탄소(CO₂) 함량 변화와 종자 활력 간의 관계를 연구하기 위해 차분 헬름홀츠 광음향 셀을 기반으로 한 CO₂ 광음향 센서 시스템을 설계하였으며, 다양한 활력의 남작쌀 종자의 CO₂ 생성 속도를 측정하여 시스템 성능을 평가하였다. 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 개발 보드를 기반으로 한 신호 처리 모듈을 자율 설계하여 레이저 구동 전류의 정밀 제어와 광음향 신호의 복조를 구현하였다. 변조 주파수, 레이저 변조 깊이 및 작동 압력과 같은 시스템 매개변수를 최적화하여 1089초의 적분 시간 내에 0.6×10^-6의 최저 검출 한계를 얻었다. 국가 표준 GB/T 3543.1에 따라 30g 남작쌀 종자를 선택하여 발아 실험을 실시하였으며, 광음향 센서 실험으로 측정된 CO₂ 발생 농도와 선형 피팅을 수행하였다. 결과는 남작쌀 종자의 호흡 속도가 종자 활력과 비례하며 두 변수 간 상관도가 0.979에 달함을 보여주었으며, 광음향 분광 기술을 이용한 쌀 종자 활력 수준 측정에 참고 자료를 제공하였다.

광음향 분광 기술;종자 활력 검출;헬름홀츠 광음향 셀;이산화탄소