DONGHWA INDGLOBAL TECHNICAL BUSINESS
MWIR 가이드

MWIR이란? 3–5μm NDIR 가스 센서 LED 완벽 가이드

MWIR(Mid-Wave Infrared, 중파장 적외선)은 3,000nm – 5,000nm 파장 영역입니다. 이 대역에는 CO₂, CO, 메탄, 수분 등 주요 가스 분자의 강한 흡수 피크가 집중되어 있어 — NDIR 가스 센서의 황금 지대로 불립니다. DOWA의 MWIR LED는 기존 열광원·MEMS 히터를 대체하는 차세대 NDIR 광원입니다.
파장 스펙트럼

MWIR은 SWIR(단파장 적외선)과 LWIR(장파장 적외선) 사이. 분자 수준 흡수가 가장 강한 대역입니다.

UV
Visible
IR
SWIR
MWIR
200nm1000nm3000nm5000nm+
정의

MWIR이란?

MWIR (Mid-Wave Infrared, 중파장 적외선)은 전자기 스펙트럼에서 3μm(3,000nm) – 5μm(5,000nm) 사이 파장을 가리킵니다. SWIR(1–3μm 대)와 LWIR(8–14μm) 사이에 위치하죠.

MWIR이 "센싱의 금광"이라 불리는 이유는 이 영역에 대기 중 주요 기체 분자의 고유 흡수 피크가 몰려 있기 때문입니다. CO₂는 4,300nm, CO는 4,600nm, 메탄은 3,300nm, 수분은 2,900nm. 각 분자마다 고유 지문 같은 흡수 패턴을 가져, MWIR 광원과 검출기만 있으면 그 분자의 존재 여부와 농도까지 정량 측정할 수 있습니다.

열화상 카메라(군사·소방용)도 3–5μm 대역을 쓰지만, 그건 물체 자체의 열복사를 감지하는 수동 방식. NDIR 가스 센서는 이와 반대로 능동 광원(LED)을 쏴서 가스가 얼마나 흡수했는지 측정합니다. 이 "능동 광원" 시장에서 DOWA는 실험실 단계를 넘어 양산 가능한 MWIR LED를 공급하는 몇 안 되는 회사입니다.

원리

NDIR 가스 센서는 어떻게 동작하나

STEP 01

광원이 MWIR 빛 방출

MWIR LED가 측정 챔버 속으로 특정 파장의 빛을 쏩니다. CO₂ 검출이라면 4.3μm, 메탄이라면 3.3μm.

STEP 02

가스 분자가 흡수

챔버 속 타겟 가스 분자가 자신의 흡수 파장에 해당하는 빛을 일부 흡수합니다. 농도가 높을수록 더 많이 흡수.

STEP 03

검출기가 잔량 측정

챔버 반대편 광검출기(포토디텍터)가 남은 빛 세기를 측정. 원래 보낸 빛과 비교.

STEP 04

Beer-Lambert 법칙

빛이 줄어든 비율 → 농도 계산 (I/I₀ = exp(-εcl)). ppm 단위까지 정밀 측정 가능.

파장 매칭

주요 가스별 흡수 파장

어떤 가스를 검출할지에 따라 MWIR LED 파장 선택이 달라집니다.

타겟 가스주 흡수 파장응용
CO (일산화탄소)4,600 nm (peak) · 2,300 nm (부)화재 경보, 보일러 배출 가스, 주차장·차량 내부 모니터링
CO₂ (이산화탄소)4,300 nm (peak) · 2,400 nm (부)HVAC 공조 제어, 실내 공기질, 온실 재배, 호흡 측정
CH₄ (메탄)3,300 nm · 1,650 nm천연가스 누출 감지, LNG 모니터링, 축산 배출 가스
수분 · 습도2,900 nm · 1,460 nm건조 공정, 곡물 수분, 제약 공정, 반도체 클린룸
탄화수소 (HC)3,400 nmVOC 모니터링, 산업 누출 감지, 자동차 배출가스
에탄올 · 알코올3,000 nm · 1,050 nm음주 측정기, 제약 공정, 발효 모니터링
비교

기존 열광원 vs MWIR LED

대부분의 기존 NDIR 센서는 MEMS 히터나 백열 필라멘트를 광원으로 씁니다. MWIR LED는 이 광원을 대체하며 5가지 장점을 제공합니다.

항목기존 MEMS/필라멘트 광원DOWA MWIR LED
응답 속도0.5–2초 (예열 필요)수 μs (즉시 변조 가능)
소비 전력100–500 mW (상시 가열)수 mW ~ 수십 mW (펄스 구동)
파장 선택성광대역 (필터로 좁혀야)특정 파장 (FWHM 수십 nm)
수명수천 ~ 1만 시간수만 시간+ (반도체 특성)
크기대형 (히터 + 방열)소형 (500×500μm 칩)
변조 주파수수 Hz (열관성 제약)kHz–MHz (정밀 lock-in 가능)
DOWA MWIR

DOWA MWIR LED 라인업

500×500 μm 칩 · 0.3V @300mA · R&D 단계 · 샘플 제공 가능

모델중심 파장출력주 타겟
3.1 μm LED3,100 nm0.2 mW @300mA지질 인접 · HC 참조 채널
3.7 μm LED3,700 nm0.4 mW @300mA광대역 스캐닝
3.9 μm LED3,900 nm0.3 mW @300mA탄화수소 검출
4.1 μm LED4,100 nm0.4 mW @300mACO₂ 기준 채널
4.3 μm LED4,300 nm0.1 mW @300mACO₂ 검출 (핵심 피크)
FAQ

MWIR 자주 묻는 질문

Q.MWIR LED와 QCL(양자 캐스케이드 레이저)는 뭐가 다른가요?+
둘 다 MWIR 광원이지만, QCL은 수백 mW의 고출력 좁은 선폭 레이저로 가격이 대당 수백만원~수천만원. MWIR LED는 저출력이지만 수만원대로 대량 양산용. 정확도보다 비용·크기·수명이 중요한 소비자 IoT 가스 센서에는 MWIR LED가 적합합니다.
Q.CO₂ 센서 만들려면 어떤 파장을 골라야 하나요?+
주 흡수 피크는 4.3μm이므로 4.3 μm LED가 검출 채널. 정확도를 높이려면 4.1μm LED를 기준(reference) 채널로 함께 써서 차이값을 측정합니다. DOWA는 두 파장 모두 제공.
Q.MWIR LED 출력이 왜 이렇게 낮나요 (0.1–0.4mW)?+
MWIR 반도체 소재(InAsSb 기반)의 band gap이 작아 비복사 손실이 크기 때문. 하지만 NDIR 센서는 빛을 정밀 변조해 lock-in 검출하므로 mW 수준 출력이면 ppm 정확도 충분합니다. 더 긴 챔버·반사 구조로 광경로를 늘리기도 합니다.
Q.기존 CO₂ 센서(Senseair 같은)와 궁합이 어때요?+
Senseair, SprintIR 같은 NDIR 제품은 대부분 MEMS 필라멘트 광원을 씁니다. MWIR LED는 동일 챔버·회로에서 광원만 교체 설계하면 전력·수명·응답속도가 크게 개선됩니다.
Q.호흡 측정용 CO₂ 센서에 쓸 수 있나요?+
네, 호흡 가스 분석(카프노그라피)에 가장 적합한 응용 중 하나. 환자 날숨 속 CO₂ 농도를 실시간 모니터링하는 의료기기. LED 저전력 특성 덕에 휴대용 기기 구현에 유리.

MWIR NDIR 가스 센서, 샘플부터 시작

타겟 가스, 농도 범위, 센서 구조를 알려주시면 적합한 MWIR LED 파장과 R&D 샘플을 제안드립니다.

문의하기