스마트폰 물 탁도 측정에 3D프린팅 케이스를 쓰는 이유와 기기 변경 결과

안녕하세요. 3D프린팅·CNC·다양한 소재 전문 플랫폼 기업 아이컨택입니다.

물속 표적이 사진에서 얼마나 선명하게 보이는지로 탁도를 가늠할 수 있을까. 스마트폰 영상으로 탁도를 측정한 동료 심사 전 사전 공개 논문에서 연구진은 3D프린팅 케이스로 촬영 조건을 맞췄다. 개발용 휴대전화에서는 기준 측정값을 가까이 따랐지만, 다른 휴대전화의 높은 탁도 사진에서는 값을 낮게 읽었다.

3D프린팅 원통형 케이스 안의 물속 표적을 스마트폰으로 촬영하는 개념도다.

AI 개념 이미지: 3D프린팅 케이스 안에서 스마트폰이 물속 표적을 촬영하는 모습을 나타낸다. 실제 연구 장비를 촬영한 사진은 아니다.

물속 표적의 흐림이 측정 단서가 된다

탁도는 물속에 떠 있는 입자와 콜로이드 물질이 빛을 흩뜨리거나 흡수해 투명도를 낮추는 정도다. 연구진은 내부 조명을 고정하고 물속의 대비가 큰 표적을 촬영했다. 표적이 흐려지거나 왜곡된 영상과 탁도계의 측정값을 연결해 사진에서 탁도를 추정했다.

사진에는 물뿐 아니라 빛의 방향, 촬영 각도와 거리, 노출, 카메라 센서의 반응도 담긴다. 그래서 이 방식에서 케이스가 맡는 역할은 빛이 지나는 길과 휴대전화·시료의 위치 관계를 일정하게 두는 것이다.

촬영에는 지름 약 9 cm, 높이 약 8.5 cm인 원통형 3D프린팅 폴리머 용기를 썼다. 연구진은 용기를 대략 절반까지 채워 액체 깊이를 약 4.25 cm로 맞췄다. 깊이는 매번 부피로 확인한 값이 아니라 근삿값이다.

분유 시료로 얻은 오차는 얼마였나

연구진은 분유로 탁도가 다른 실험실 시료를 만들었다. 기준값은 물속 입자가 흩뜨린 빛을 읽는 Hanna Instruments HI98703-02 휴대용 탁도계로 측정했고, NTU라는 단위로 기록했다. 사진으로 얻은 값이 무엇에 가까워야 하는지 정한 셈이다.

기준값을 잰 뒤 남은 시료는 촬영 용기에 옮겨 약 2분간 그대로 두었다. 액체의 움직임이 사진마다 만드는 변동을 줄이기 위한 절차였다.

개발용 삼성 휴대전화 자료에는 기준 탁도 0.16~50.2 NTU의 실제 시료 162개가 들어갔다. 연구진은 같은 시료가 학습과 시험에 함께 쓰이지 않도록 나눠 평가했다. 이 조건에서 평균 절대 오차는 1.208 NTU였다. 사진의 예측값이 기준값에서 평균적으로 그만큼 벗어났다는 뜻이다.

휴대전화를 바꾸자 드러난 차이

모델을 다시 학습시키지 않고 두 번째 스마트폰의 대응 사진 103장에 적용하자, 10 NTU 미만의 예측 오차는 개발용 휴대전화와 비슷했다. 그보다 탁도가 높은 구간에서는 값을 점점 낮게 추정했다. 케이스가 촬영 위치를 고정해도 두 휴대전화의 영상 반응까지 같게 만들지는 못한 것이다.

이 평가는 실험 회차나 시료 원액의 준비 과정 전체를 떼어 내 시험한 결과는 아니다. 자연수 시료에서의 성능도 추가 검증이 필요하다. 연구진은 이 시스템을 실험실·규제 측정의 대체 수단보다 선별 검사와 판단 보조 도구로 설명한다.

간이 수질 선별 장치를 설계한다면 아이컨택은 케이스와 함께 사용할 휴대전화도 측정 조건으로 보아야 한다고 판단한다. 기기를 바꾼 뒤 높은 탁도에서 나타난 과소 추정을 고려하면, 실제 쓸 휴대전화의 결과를 기준 장비와 대조하는 일이 설계에 포함된다.

출처

아이컨택

댓글

이 블로그의 인기 게시물

3D 프린팅 출력대행을 맡기기 전 확인할 5가지 기준

SLA 3D 프린팅이 초정밀 디테일에 강한 이유와 조건

3D 프린팅 후처리 공정 가이드 서포트 제거부터 폴리싱까지