중적외선 외부 캐비티 양자 캐스케이드 레이저 흡수 분광법을 이용한 축산 배출 CH4 및 N2O의 실시간 모니터링

축산과 관련된 온실가스(GHG) 배출의 가장 큰 비중은 메탄(CH4)과 아산화질소(N2O)에서 발생하며, 이들은 지구 온난화에 훨씬 더 큰 영향을 미칩니다. 따라서 축산에서 GHG 배출을 더욱 추정하고 규제하며 축산 생산 성능을 향상시키기 위해 CH4 및 N2O 배출을 정확하게 모니터링하는 것이 필요합니다. 축산 생활 과정에서 CH4 및 N2O 배출을 실시간으로 감지하기 위해 실온에서 작동하는 연속파(CW) 외부 캐비티 양자 캐스케이드 레이저(EC-QCL) 기반의 광학 센서를 개발했습니다. ν4 및 ν1 기본 진동 밴드 주변 약 8 μm에 위치한 CH4 및 N2O 흡수선을 선택하여 민감하고 선택적이며 동시에 CH4 및 N2O 농도의 측정을 가능하게 하는 직접 흡수 분광법을 적용했습니다. 100 m의 유효 경로 길이를 가진 Herriot 다중 통과 셀을 사용하여 CH4, N2O 및 H2O 증기의 검출 한계가 각각 26.8 ppbv, 20.3 ppbv 및 0.01 %로 달성되었습니다. 프랑스 Couderkerque Branche 시의 Vernaelde 농장에서 이틀 동안 말의 CH4 및 N2O 배출량을 현장 측정한 결과, 각각 지역 환경 공기(약 2.12 ppmv 및 약 427 ppbv)보다 최대 10배 및 1.5배 높은 농도가 관찰되었습니다.