실내 공기질 개선 프로젝트 공기질 센서 DIY 제작기 (저가형 부품으로 실험)

저가형 부품으로 직접 만든 공기질 센서 DIY 제작기.

Arduino, PMS7003, MH-Z19B 등 3만 원 이하 구성으로 미세먼지·CO₂ 측정 실험 및 정확도 비교.

 

 

필자는 실내 공기질에 관심이 많습니다. 미세먼지, VOC(휘발성유기화합물), CO₂ 농도를 측정해 보면 하루 중 수치가 어떻게 달라지는지 관찰하는 게 습관이 되었습니다. 하지만 시중의 공기질 측정기는 가격이 비쌉니다. 10만 원대 제품부터 40만 원을 넘는 고가 장비까지 다양했지만, 취미 수준에서 데이터를 수집하기에는 부담스러웠습니다.

 

그래서 필자는 직접 DIY(Do It Yourself) 방식으로 공기질 센서를 만들어보기로 했습니다.

“저가형 센서로도 실제 공기질을 제대로 측정할 수 있을까?”

이 질문을 검증하기 위해 약 3만 원 이하의 부품으로 센서를 조립하고, 실제 공기질 변화에 따라 수치가 얼마나 정확하게 반응하는지 실험했습니다.

이번 글에서는 부품 구성부터 조립 과정, 측정 실험 결과, 성능 비교까지 구체적으로 다루어봅니다.

 

1단계 : 준비물 구성 – 3만 원 이하로 가능한 실내 공기질 센서 DIY 세트

DIY 공기질 센서를 만들기 위해 필자가 구매한 부품은 다음과 같습니다.

부품명모델명가격(원)기능

마이크로컨트롤러	Arduino Uno R3 호환보드	9,000	전체 데이터 제어
미세먼지 센서	PMS7003	12,000	PM1.0, PM2.5, PM10 측정
CO₂ 센서	MH-Z19B	6,000	이산화탄소 농도 측정
온습도 센서	DHT22	3,000	온도와 습도 측정
브레드보드/점퍼선	-	2,000	회로 연결용

총비용: 약 32,000원

필자는 인터넷에서 모두 구매했고, 따로 납땜 없이 브레드보드로 연결했습니다.
기본적인 코딩 지식이 있으면 누구나 조립할 수 있을 정도로 간단한 구조였습니다.
이 실험의 목표는 정밀한 데이터 수집이 아니라 ‘실제 변화에 반응하는 센서’를 직접 만들어보는 것이었습니다.

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2단계 : 조립 과정 – 센서의 회로 구성과 아두이노 코드 업로드

센서 조립의 핵심은 각 모듈이 올바른 전원과 통신 라인을 공유하도록 연결하는 것입니다.

① 전원 연결

• PMS7003(미세먼지 센서): 5V 전원, GND
• MH-Z19B(CO₂ 센서): 5V 전원, GND
• DHT22(온습도 센서): 3.3V 전원, GND

② 데이터 핀 연결

• PMS7003 → Arduino RX/TX (시리얼 통신)
• MH-Z19B → Arduino D6 (PWM 출력 핀)
• DHT22 → Arduino D2 (데이터 핀)

③ 코드 업로드
필자는 오픈소스 커뮤니티에서 공개된 라이브러리를 참고했습니다.
각 센서에서 데이터를 읽어와 1초 단위로 시리얼 모니터에 출력하도록 코드를 작성했습니다.
출력 예시는 다음과 같았습니다.

 

PM2.5: 18 μg/m³ CO₂: 780 ppm Temp: 22.4°C Humidity: 46%

처음 코드가 정상 작동했을 때, 단순한 숫자임에도 ‘공기를 눈으로 본다’는 느낌이 들어 꽤 감동적이었습니다.

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3단계 : 실험 1 – 실내 공기질 오염 상황별 반응 테스트

센서의 반응성을 검증하기 위해 필자는 세 가지 상황에서 실험을 진행했습니다.

(1) 창문 닫은 실내(기준값 측정)

실험 시작 시 CO₂는 780ppm, PM2.5는 18㎍/㎥로 안정적이었습니다.
이 상태를 기준으로 이후 변화를 비교했습니다.

(2) 향초 10분 점화 후 측정

향초를 켜고 10분 후 수치를 확인했습니다.

• CO₂: 780 → 1,480ppm
• PM2.5: 18 → 37㎍/㎥
• TVOC(간접 측정): 0.22ppm 수준 (CO₂ 상승 패턴으로 추정)

수치가 빠르게 상승했습니다. 특히 향초의 그을음이 미세먼지 센서에 민감하게 반응했습니다.
이는 상용 공기질 측정기와 거의 유사한 반응이었습니다.

(3) 환기 5분 후 변화

창문을 열자마자 CO₂ 수치가 빠르게 감소했습니다.

• 3분 후: CO₂ 850ppm / PM2.5 20㎍/㎥
• 5분 후: CO₂ 670ppm / PM2.5 14㎍/㎥

DIY 센서임에도 불구하고, 환기 효과를 명확히 수치로 보여주었습니다.
이 실험을 통해 센서가 공기질의 변화에 충분히 민감하게 반응한다는 것을 확인했습니다.

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4단계 : 실험 2 – 실내 공기질 공기청정기 작동 전후 비교

DIY 센서의 정확성을 검증하기 위해, 공기청정기를 켜기 전후의 수치를 비교했습니다.
공기청정기는 필자가 사용 중인 중형 HEPA 필터 제품이었습니다.

공기청정기 작동 전:

• PM2.5: 35㎍/㎥
• CO₂: 1,050ppm

작동 15분 후:

• PM2.5: 9㎍/㎥
• CO₂: 970ppm

미세먼지 수치가 70% 이상 감소했습니다.
상용 측정기(필자의 Awair 2nd Edition)로 동시에 측정한 결과, PM2.5가 34 → 10㎍/㎥으로 거의 동일한 감소 폭을 보였습니다.
즉, 저가형 센서의 반응성이 충분히 신뢰할 수 있는 수준이었습니다.

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5단계 : 실내 공기질 데이터 시각화 및 개선 아이디어

아두이노로 출력된 데이터를 단순히 텍스트로 보는 것은 한계가 있었습니다.
그래서 필자는 Processing 소프트웨어를 사용해 실시간 그래프로 시각화했습니다.
CO₂, 미세먼지, 온도, 습도를 각각 다른 색상 선으로 표시해, 시간대별 공기질 변화를 한눈에 볼 수 있었습니다.

이후 개선 아이디어로는 다음과 같은 기능을 추가할 계획입니다.
1. Wi-Fi 모듈(ESP8266) 을 추가해 스마트폰으로 데이터 확인
2. SD카드 저장 모듈 로 하루 단위 공기질 로그 저장
3. LED 표시기 를 부착해 상태를 직관적으로 표시 (녹색/노랑/빨강)

이렇게 확장하면, 저가형이지만 실용적인 스마트 공기질 모니터링 시스템으로 발전시킬 수 있습니다.

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6단계 : 저가형 실내 공기질 센서의 한계와 정확도 검증

물론 저가형 실내 공기질 센서에는 한계도 있습니다.

1. 환경 오차
습도 60% 이상에서는 센서의 PM2.5 측정값이 과대 측정되는 경향이 있었습니다.
이는 수증기가 입자처럼 인식되기 때문입니다.

2. 센서 간 편차
PMS7003 같은 저가형 센서는 개체마다 ±10~15%의 편차가 존재합니다.
따라서 절대값보다는 ‘변화 추세’를 보는 용도로 사용하는 것이 좋습니다.

3. VOC 측정 불가
이 구성에서는 VOC를 직접 측정하지 못하기 때문에, 향후 TVOC 센서(MQ-135 등) 추가가 필요했습니다.

그럼에도 불구하고, 비용 대비 정확도는 상용 제품의 약 80~90% 수준으로 충분했습니다.
실내 공기질의 추세를 파악하거나 환기 타이밍을 확인하는 용도로는 전혀 손색이 없었습니다.

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7단계 : 실내 공기질 센서 실험 후 느낀 점과 활용 아이디어

DIY 공기질 센서를 직접 만들어본 경험은 단순한 취미 이상의 의미가 있었습니다.
눈으로 보이지 않던 공기 변화를 ‘수치’로 체감하니, 환기와 청소 습관이 완전히 달라졌습니다.
이 장치는 아이 교육용으로도 매우 좋았습니다.
필자의 아이는 “향초를 켜면 공기가 나빠진다”는 사실을 직접 그래프로 보며 이해했습니다.

또한 DIY 센서는 다음과 같은 곳에서도 활용할 수 있습니다.

• 학교 교실: 환기 효율 확인용
• 반려동물 방: 냄새와 CO₂ 관리
• 주방: 요리 중 오염도 측정

결국 공기질 관리는 기술의 영역이 아니라, ‘관심의 지속성’입니다.
직접 만든 센서를 통해 매일 공기를 관찰하다 보면, 집 안의 환기 루틴이 자연스럽게 개선됩니다.

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결론 : 저가형 실내 공기질 DIY 센서, ‘보이는 공기습관’ 을 만든다

이번 DIY 실험을 통해 필자는 확신했습니다.
비싼 장비가 아니라도, 저가형 부품으로도 충분히 의미 있는 데이터를 얻을 수 있습니다.
중요한 것은 정확도가 아니라 변화를 인식하고 행동으로 옮기는 것이었습니다.
직접 만든 공기질 센서는 필자에게 공기의 ‘습관’을 바꾸는 계기가 되었습니다.
오늘도 필자는 아침에 센서를 켜고 숫자를 봅니다.
그 작은 숫자들이 가족의 건강을 지켜주는 가장 과학적인 습관이 되었습니다.