[논문]군 내무실의 실내공기질 개선을 위한 환기량 산정에 관한 연구

최정민; 유진상; 정영일

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to improve indoor air quality of the barracks which have been changed from floor-type living barracks to bed-type living barracks since 2003. Therefore, the ventilation rates of newly constructed two type barracks were simulated with the various building materials includ...

The purpose of this study is to improve indoor air quality of the barracks which have been changed from floor-type living barracks to bed-type living barracks since 2003. Therefore, the ventilation rates of newly constructed two type barracks were simulated with the various building materials including VOCs and HCHO components. And indoor air quality of two type living barracks was measured by the field experiments. With these steps, the measures for upgrading indoor air quality depending on building material types and ventilation rate are suggested.

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AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 군내 무실에 대한 실내 공 기오염 정도(VOCs, HCHO, CO, CO₂, PM10) 를 측정, 분석하여 공기질 실태와 관련한 문제점을 파악하고 군내 무실의 실내 공기질 개선을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
최근에 문제시되고 있는 VOCs와 HCHO의 오염물질 발생량이 군내무실에서 문제가 될 수 있는 정도의 양인지를 살펴보기 위해 신축된 내무실 건축 마감재 및 가구재의 종류와 사용량, 즉 자재 종류에 의한 오염물질 방출 정도와 사용면적에 따른 오염물질 발생 정도를 산정하고, 이러한 VOCs 및 HCHO의 오염물질 농도를 일정 치 이하로 유지하기 위한 적정 환기량을 시뮬레이션을 실시한다. 또한, 군내무실 신축 이후 장병들이 실제 거주하는 상황 하에서의 오염물질 측정을 통한 환기량 평가도 실 시 한다.
본 연구에서는 이상의식들을 적용한 군내 무 실에서의 각종 오염물질에 대한 환기량 산정을 위해 Environmental Protection Agency 의 National Risk Management Research Lab. 에서 개발한 IAQX 프로그램을 이용하여 3.

제안 방법

최근에 문제시되고 있는 VOCs와 HCHO의 오염물질 발생량이 군내무실에서 문제가 될 수 있는 정도의 양인지를 살펴보기 위해 신축된 내무실 건축 마감재 및 가구재의 종류와 사용량, 즉 자재 종류에 의한 오염물질 방출 정도와 사용면적에 따른 오염물질 발생 정도를 산정하고, 이러한 VOCs 및 HCHO의 오염물질 농도를 일정 치 이하로 유지하기 위한 적정 환기량을 시뮬레이션을 실시한다. 또한, 군내무실 신축 이후 장병들이 실제 거주하는 상황 하에서의 오염물질 측정을 통한 환기량 평가도 실 시 한다.
측정과 관련해서는 2005년 4월 26일 1차와 2005년 4월 28일 2차로 구분하여, 1차 측정에서는 온도, 습도, 기류 속도와 VOCs, HCHO, CO, CO₂의 오염물질을, 2차 측정에서는 CO, CO₂, PM10을측정하였다.
Table 3은 측정기자재 중 VOCs 및 HCHO 측정장비를 나타낸 것으로, 국내 실내 공기 질 공정시험 방법에 명시된 바와 같이 VOCs의 경우 고체흡착에 의한 열탈착법을 적용하여 Tenax- TA를, HCHO의 경우 2, 4-DNPH 카트리지 이용의 DNPH 유도체화 방법을 사용하였다.
본 연구에서는 이상의식들을 적용한 군내 무 실에서의 각종 오염물질에 대한 환기량 산정을 위해 Environmental Protection Agency 의 National Risk Management Research Lab. 에서 개발한 IAQX 프로그램을 이용하여 3.1의 신축 내무실의 자재 선정에 따른 환기량 시뮬레이션 평가를 실시하였다.
본 연구에서는 군내 무실의 실내 공기질 개선을 위한 기초자료를 제시하고자 건축마감자재 선정과 오염물질 방출량에 따른 환기 회수를 산정하고 내무실의 실내공기 오염 정도(VOCs, HCHO, CO, CO₂, PM10)를 측정, 분석하였으며, 이에 대한 주요 결과를 정리하면 다음과 같다.

대상 데이터

군 내무실은 군 표준 설계 도면을 적용한 분대 또는 소대 규모로 계획하는 경우가 일반적이므로 시뮬레이션 및 측정을 위한 평가 대상 내무실은 구형 침상형 내무실(소대급 18인실로 2003년 12월 신축, 이하 Model 1)과 전군에 현재 신축 중인 침대형 내무실(분대급 9인실로 2004년 12월 신축, 이하 Model 2)을 대상으로 하며, 측정시에는 Model 1, 2실을 각각 2개소씩 선정하였다.
대상 내무실제원은 Fig. 1, Fig. 2, Table 2와 같으며, 마감 재료는 Model 1, 2 모두 내부 벽체 마감의 경우 수성페인트도색을, 바닥은 인조석 현장 물갈기 테라조를 사용하였으며, 침상형 내무실의 침상 재 재료는 비닐장판을 사용하고 있다.
Fig. 1 Living barracks of floor-type for 18 persons (Model 1).

성능/효과

5회를 초과하게 되므로 기계적인 환기방식의 검토가 요구된다. Model 2에서는 오염물질 방출 면적 대비 체적 비율, 즉 오염물질 부하율 값이 0.52m2/m3로 Model 1의 0.75m2/m3보다 낮아, Model 1과 달리 양호 등급 이상에 속하는 건축자재를 사용하게 되면 자연환기 방식으로 VOCs와 HCHO 오염물질의 처리가 가능한 것으로 나타났다. 비품과 가구재를 추가할 경우에는 오염물질 부하율 값이 Model 1은 1.
VOCs를 성분별로 살펴보면 Benzene, Toluene, 1, 4-Dichloro-benzene 외부 공기와 별 차이가 없었으나 Ethylbenzene, m, p-Xylene, Styrene의 결과치는 외부 공기보다 훨씬 초과하고 있는 것으로 나타났다. HCHO의 경우 2004년 12월에 신축된 침대형 내무실의 농도가 178~182ug/m3, 2003년 2월에 건축한 침상형 내무실이 82~86ug/m3의 측 정치를 보여 건물 신축 이후 1년이 경과되지 않은 침대형 내무실에서도 기준치 이상의 HCHO가 방출되는 것을 알 수 있었다.
VOCs 및 HCHO 이외의 CO, CO₂, PM10의 오염물질을 살펴보면 Table 6에서와 같이 CO의 경우 0.7~1.5ppm 수준으로 기준치 10ppm보다 적어 실내오염 농도는 양호한 것으로 나타났다.
그러나 이산화탄소의 경우에는 내무실 인원이 일과 이후 80% 이상 거주하는 19시 이후부터 자정까지 1,000ppm의 기준치를 계속 초과한 1, 010~ l, 015ppm을 나타내고 있어 이산화탄소 위험에 노출되어 있음을 알 수 있다. 또한 PM10의 경우도 기준치를 100ug/m3 으로 보았을 때, 115~750 “g/m, 까지 측정되어 많은 미세먼지에 노출되어 있음을 알 수 있으며, 특히 침구류를 사용하는 취침 시간인 22시경에서 그 값이 기준치를 훨씬 상회하고 있는 것으로 나타났다.
(1) 평가 대상 내무실인 침상형 내무실 Model 1과 침대형 내무실 Model 2에 대해 공기청정협회에서 제시하고 있는 HB마크 인증등급 분류기준의 자재를 바닥 및 벽체, 천장에 적용하고 이와 함께 가구재도 추가로 고려한 경우의 VOCs와 HCHO 방출량을 시뮬레이션 분석한 결과, 오염물질 부하율 값이 Model 1은 1.88m2/m3, Model 2는 1.17m2/m3로 나타났다. 보편적인 실내 공간의 자연 환기회수 값을 0.
17m2/m3로 나타났다. 보편적인 실내 공간의 자연 환기회수 값을 0.5회로 가정할 경우 Model 1, Model 2 모두 최우수 등급에 속하는 건축자재만을 사용해야 자연환기 방식에 의한 VOCs와 HCHO 의 오염물질 처리가 가능하며, 이외의 등급에 속하는 건축자재나 가구재를 사용할 경우 오염물질 배출 정도에 따른 강제 환기설비의 검토가 필요한 것으로 나타났다. 2003년의 국방시설 기준에 의하면 자연환기나 3종 환기인 벽부형 환풍기를 설치하게 되어 있으나, 현재 자연환기에만 의존한 내무실이 다수 건립되어 있으므로 이에 대한 추가적 대책이 수립되어야 할 것으로 사료된다.
(2) 침상형 내무실 Model 1과 침대형 내무실 Model 2에 대한 현장 실측에서는 VOCs의 경우 2003년 12월 신축된 Model 1보다 2004년 12월 신축된 Model 2에서 발생량이 약 3배 이상 초과하고 있었고, 기준치를 400ug/m3으로 가정할 경우 약 2배 이상 초과, 장시간 노출시장병 건강에 지장을 초래하며, 특히 Ethylbenzene, m, p- Xylene, Styrene 성분은 VOCs 성분 중 많은 양을 차지하고 있는 것으 로 나타났다.

후속연구

5회로 가정할 경우 Model 1, Model 2 모두 최우수 등급에 속하는 건축자재만을 사용해야 자연환기 방식에 의한 VOCs와 HCHO 의 오염물질 처리가 가능하며, 이외의 등급에 속하는 건축자재나 가구재를 사용할 경우 오염물질 배출 정도에 따른 강제 환기설비의 검토가 필요한 것으로 나타났다. 2003년의 국방시설 기준에 의하면 자연환기나 3종 환기인 벽부형 환풍기를 설치하게 되어 있으나, 현재 자연환기에만 의존한 내무실이 다수 건립되어 있으므로 이에 대한 추가적 대책이 수립되어야 할 것으로 사료된다.
(3) Model 1과 Model 2 모두, CO, CO₂, PM10 의 오염농도는 양호한 것으로 나타났으나, 내무실 인원이 상당수 거주하는 일과 시간 이후부터 취침 시간 전까지의 시간대에서 CO₂, PM10의 값이 기준치를 초과하는 경우가 있으므로 이에 대한 대책도 요구된다.

참고문헌 (12)

Kim, S.-D., 2005, The Method of Certificate in Eco-Friend Materials, AIK, pp.1-16
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Hong, G.-P., Kim, D.-W., Joo, H.-S., Kim, K-H., Kim, T.-Y. and Kim, B. S., 2005, Prediction of hospital indoor air quality based on building material grades using CFD method, 2005 SAREK Summer Annual Conference, pp. 91-96
Kang, D.-H., Kim, J.-H., Choi, D.-H., Kim, S.-S., Yeo, M.-S. and Kim, K. W., 2005, A numerical analysis of VOCs emission affected by temperature variation in floor heating space, 2005 SAREK Summer Annual Conference, pp. 109-114
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Yu, H.-K., Park, J.-C. and Rhee, E. K., 2005, A study on a proper reduction process of indoor air pollutants in newly constructed multi-family houses, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 17, No.5, pp.468-476

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Pang, S.-K., Sohn, J.-Y. and Ahn, B. W., 2005, Prediction of the concentration decay of volatile organic compounds under different air change rates and loading factor conditions, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 17, No. 6, pp. 505-513

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Yee, J.-J., Lee, J.-H. and Lee, S. M., 2005, IAQ field survey in an apartment housing equiped for heat recovery ventilation system with air cleaning function, Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 17, No. 7, pp. 688-693

원문보기 상세보기
Ministry of National Defense, 2003, Standard of Defense Facilities
Ministry of Land, Infrastructure and Transport in Japan, 2003, A Manual for the Prevention of the Sick Building according to the Revised Standard Law of Architecture, Engineering

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