VOC(TVOC) 센서 MiCS-VZ-89T 아두이노 테스트

앞서 글에서 다루었던 공기 품질(IAQ: Indoor Air Quality) 센서 중 MiCS-VZ-89T는 TVOC와 CO2를 측정할 수 있는 통합 센서 모듈이다.

아두이노로 해당 센서의 기능 테스트를 해보았다.

1. VOC, TVOC는?

VOC는 Volatile Organic Compounds(휘발성유기화합물)의 약칭으로 증 기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 기체상 유기화합물의 총칭이다. 이 가 운데 가스크로마토그래피에 의해 C6(n-헥산)에서 C16(헥사데칸)의 범위에서 검출되는 VOC의 총량을 TVOC(Total VOC)로 정의하고 있다. 

읽고 나니 "아하~~" 하면서 이해가 되는가? 나는 전혀 이해 안된다.^^

그냥 이해하기 쉽게 정리한 사진 한장이 더 빠를 것 같다. (출처: 인터파크)

오른쪽에 나온 설명은 포름알데히드(HCHO) 하나의 농도(VOC)에 따른 증상인데 TVOC는 포름알데히드 이외의 모든 (위에서 말한 특정 범위 내에서^^) 휘발성 유기화합물들(벤젠 톨루엔 등)의 총농도라고 보면 된다.

 

위 링크의 제품 사진을 잘 보면 HCHO 수치가 0.018ppm일 때 TVOC는 0.282ppm이 나오는 걸 볼 수 있다. 사진일 찍을 당시 환경이 포름알데히드보다는 다른 VOC가 더 많았다는 얘기.

2. MiCS-VZ-89T

MiCS-VZ-89T 특징

• 검출능력 : TVOC (0~1,000 ppb), CO2 (400~2,000 ppm)
• 1 ppm = 1000 ppb
• 출력방식 : I2C
• 작동전압 : 3.3V
• 가격이 4만원 정도의 센서로 10만원이 넘는 고급 센서 만큼은 아니더라도 어느정도 성능이 나와주길 기대 해본다.

들어가기 전에 참고해야 할 내용들

• 하드웨어 
• 구매처, 스펙,사용법 등 : http://eleparts.co.kr/EPXGBW6C
• 좀 더 자세한 데이터쉬트 : https://www.cdiweb.com/datasheets/e2v/MiCS-VZ-86%20and%20VZ-89%20rev%204.pdf
• 샘플에서 사용한 수식 및 주의 사항 등 포함되어 있음
• 소프트웨어
• I2C 통신 (https://www.arduino.cc/en/Reference/Wire)
• 아두이노 예제 : 여기 (주: 조금 수정 필요)

하드웨어 작업

케이블링에 앞서 약간의 공정이 필요하다. 원래 나사로 회로에 연결할 수 있도록 설계된 모듈이다보니 브레드보드에서 사용하기 위해서는 다리를 만들어줘야 한다.

케이블링은 아래와 같이 간단하다.

아두이노 코드

#include <Wire.h> // include the library code: // initialize the library with the numbers of the interface pins int i; unsigned int data[6]; char buff[128]; void setup() { Wire.begin(); // join i2c bus (address optional for master) Serial.begin(9600); } void loop() { Wire.beginTransmission(0x70); // transmit to device #4 Wire.write(0x09); // sends five bytes Wire.write(0x00); // sends one byte Wire.write(0x00); // sends one byte Wire.endTransmission(); // stop transmitting Wire.requestFrom(0x70, 6); // request 6 bytes from slave device #2 i = 0; while(Wire.available()) // slave may send less than requested { data[i++] = Wire.read(); // receive a byte as character } int CO2 = (data[0]-13)*(1600/229)+400; int VOC = (data[2]-13)*(1000/229); // unsigned long RAW = 10*(data[3] + (256*data[4]) + (65536*data[5])); // sprintf(buff, "VOC:%d, CO2:%d\t\tRAW:%04x\t\t%02x,%02x,%02x", VOC, CO2, RAW, data[0], data[1], data[2]); sprintf(buff, "VOC:%d, CO2:%d\t\t%02x,%02x,%02x", VOC, CO2, data[0], data[1], data[2]); Serial.println(buff); delay(2000); }

3. 테스트

먼저 처음 구동하면 CO2가 계속 400으로 나오는데 이는 입력값이 0이란 의미가 된다. 

Datasheet를 보니 1분 동안은 Functional Test Mode라고 하여 센서를 테스트 할 수 있는 시점으로 값이 정확이 안나온다.

이 때 유성펜을 뚜껑을 열고 가까이 가져가면 VOC 수치가 순간적으로 급격히 올라가고 펜을 치우면 다시 값이 내려가게 된다.

그런데 시간이 지나고 나면 이에 대한 민감도가 많이 떨어진다.  유성팬을 한참 가져다대고 있어야 올라가는 것이다.

흠 뭘까......

이번에는 MiCS-VZ-89T와 Awair에서 수집된 정보를 비교해 보았다.

두 기기가 보여주는 수치는 생각보다 서로 일치하지를 않았다.

우선 CO2의 경우에도 완전히 다른 수치를 보여주는데....

약간 밀폐된 환경을 만들어서 입김을 넣어서 CO2를 올려보면 Awair의 경우 납득할만한 방식으로 CO2 농도 수치가 변하는데 반해 VZ-89T는 오히려 VOC농도가 올라간다. 물론 온도 습도에 따라 VOC 농도는 달라진다고 해도 어떻게 올라가야할 CO2는 얼마 안올라가고 VOC만 잔뜩 올라갈 수 있는지....

Awair 역시 CO2가 올라가고 내려가는 시점이 매우 느린 걸 확인했다.

반대로 유성팬을 가까이 가져갔을 때는 MiCS-VZ-89T쪽이 더 납득할만한 결과를 보여준다.

4. 결론

현재까지 나오는 수치로는 MiCS-VZ-89T의 값이 정확하다고 보기는 어려울 것 같다.

결국 정확도를 테스트해보려면 Awair보다는 전문 센서기기와 비교를 해 봐야 할 것 같다.

Update : 시간이 지나자 측정치가 안정을 찾았다. AWair 비교 테스트 참고