그런데 이런 원리와 출력 방식이라면 지나가는 먼지의 크기를 구별하기 어렵다. 예를 들어 큰 먼지 덩어리 하나가 지나갈 때와 작은 먼지 덩어리 여러 개가 한 번에 지나갈 때 비슷한 출력이 나올 수 있다. 하지만 대부분 초미세먼지가 많으면 미세먼지도 많기 때문에 크기를 구별할 필요가 없다면 초미세먼지만 표시한다.
센서는 다음 두 가지만 고려해도 꽤 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있다. 실제로 많은 논문에서 이 센서의 측정 정확도를 신뢰하고 있다[14] [15] [16] [17] .
1| 안정적인 출력값을 위해 외부 간섭(노이즈)에 대한 다음 사항을 고려해야 한다.
■ 센서의 순시값(시간과 더불어 변화하는 양의 임의의 순서 때의 값)은 크게 변동한다. 다양한 크기의 먼지들이 무작위로 매순간 측정되는데 이때 측정값의 변동이 크다.
■ 먼지를 1초에 한 번씩 측정하면 외부 간섭(노이즈)이 매우 높게 발생할 수 있다. 먼지 크기가 다르기 때문에 신뢰할 수 있는 측정값을 얻기 위해 50~100회 정도 측정하고 평균값을 산출해야 한다.
2| 센서의 저농도 영역 정확도가 제품마다 다르다. 따라서 영점 조정을 고려해야 한다.
■ 영점이란 먼지가 없을 때의 출력값으로 Y축의 절편(Output Voltage)이다. 노이즈가 제거된 안정된 측정값을 얻는다고 해도 영점을 모르면, 어느 정도부터 깨끗한 공기인지 알 수 없다.
■ 기울기를 정확히 아는 것보다 영점을 정확히 아는 것이 훨씬 중요하다. 기울기에서 10% 오차가 생기면 측정값도 10% 내외 오차가 생기지만, 영점에 10% 오차가 생기면 저농도의 측정값은 100% 또는 그 이상의 오차가 생기기 때문이다.
■ 센서의 데이터시트에는 측정되는 전압이 0.6~3.6V 범위인 것으로 나와 있지만, 일상적인 주변 공기는 아주 극심한 상태 말고는 대부분 낮은 전압(~1V)의 좁은 범위, 즉 저농도 근방에서 변한다.
■ 먼지 농도를 측정하기 위해 상용 미세먼지 계측기를 기준으로 해당 미세먼지 센서에 대한 개별적인 조정이 필요하며 보정값이 추가되어야 한다.
■ 공기 청정기 등을 이용해 깨끗한 공기로 영점을 찾아내고, 높은 해상도로 측정 전압의 변화를 파악해야 주변의 먼지양 농도를 정밀하게 알 수 있다.
[14] Low-cost PM2.5 Sensors: An Assessment of their Suitability for Various Applications, https://aaqr.org/articles/aaqr-18-10-lcs-0390
[15] Aerosol Chamber Characterization for Commercial Particulate Matter (PM) Sensor Evaluation, https://aaqr.org/articles/aaqr-17-12-ac3-0611
[16] Wang, Y., Li, J., Jing, H., Zhang, Q., Jiang, J. and Biswas, Laboratory evaluation and calibration of three low-cost particle sensors for particulate matter measurement. Aerosol Science and Technology Volume 49, 2015
[17] Visa M Tasic, Measurement of PM2.5 Concentrations in Indoor Air Using Low-Cost Sensors and Arduino Platforms, 2016