본 발명은 측정 대상 공간에서 측정 가능한 크기 범위의 입자들에 대한 크기별 입자 수농도를 측정하여 획득하는 입자 수농도 측정부, 기지정된 입자상 물질의 질량보존 모델에 요구되는 파라미터들을 각각 포함하는 다수의 파라미터셋을 설정하고, 설정된 다수의 파라미터셋 각각을 입자상 물질의 질량보존 모델에 적용하여 크기별 입자 수농도에 대응하는 크기 범위에서의 입자 크기별 수농도 추정값을 획득하며, 크기별 입자 수농도와 대응하는 입자 크기별 수농도 추정값의 차이로 나타나는 적합도에 따라 파라미터셋을 반복 업데이트하여 최적 파라미터셋을 획득하는 파라미터 최적화부 및 최적 파라미터셋을 입자상 물질의 질량보존 모델에 적용하여 측정되지 않은 크기 범위의 입자들에 대한 시간에 따른 입자 크기별 수농도를 계산하는 미세입자 분포 계산부를 포함하여, 측정할 수 없는 크기 범위에서의 입자 크기별 수농도를 추정할 수 있어 저비용 및 휴대 가능한 수준으로 소형으로 제조할 수 있는 미세입자 분포 추정 장치 및 방법을 제공한다.