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문제 정의
- 이번 연구 에서는 현재 이용 중인 병영시설 중 세 개의 대표적인 생활관 형태를 선정하여 IAQ를 하계와 동계에 걸쳐 측정하고 분석하였다. 이를 통해 향후 병영시설 (특히, 신형 통합 막사)의 환기 및 공기오염 설비 구축과 관련 규정을 마련하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
가설 설정
- ‘다중 이용시설 등의 실내 공기질 관리법’은 의료기관, 보육 시설, 요양시설 등에서만 총 부유세균의 유기기준을 규정하고 있다. 따라서 이번 연구에서는 총 부유세균은 측정하지 않았다.
제안 방법
- IAQ가 인체 및 인간활동에 미치는 영향을 감안할 때, 쾌적한 병영환경을 위해 환기 및 공기정화 설비에 관한 규정이 병영 시설에도 적용되어야 할 것으로 판단된다. 이번 연구 에서는 현재 이용 중인 병영시설 중 세 개의 대표적인 생활관 형태를 선정하여 IAQ를 하계와 동계에 걸쳐 측정하고 분석하였다. 이를 통해 향후 병영시설 (특히, 신형 통합 막사)의 환기 및 공기오염 설비 구축과 관련 규정을 마련하기 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
- IAQ에 영향을 미치는 물리적 요소인 온열 환경요소 (온도, 상대습도, 기류속도)와 화학적 요소인 오염물질 (CO2, CO, PM10, HCHO)을 측정하였다. Microtherm Indoor Air Quality 세트(Casella, USA)를 이용하여 건구(dry bulb)온도, 습구(wet bulb)온도, 상대습도, 기류속도, CO2, CO, 오존 등을, Microdust Pro Aerosol Monitoring System(Casella, USA)을 이용 하여 미세먼지를 각각 측정하였다.
- , HCHO)을 측정하였다. Microtherm Indoor Air Quality 세트(Casella, USA)를 이용하여 건구(dry bulb)온도, 습구(wet bulb)온도, 상대습도, 기류속도, CO2, CO, 오존 등을, Microdust Pro Aerosol Monitoring System(Casella, USA)을 이용 하여 미세먼지를 각각 측정하였다. 또한 포름알데히드 농도는 Z300XP(Environmental Sensors, USA)를 이용하여 측정하였다.
- Microtherm Indoor Air Quality 세트(Casella, USA)를 이용하여 건구(dry bulb)온도, 습구(wet bulb)온도, 상대습도, 기류속도, CO2, CO, 오존 등을, Microdust Pro Aerosol Monitoring System(Casella, USA)을 이용 하여 미세먼지를 각각 측정하였다. 또한 포름알데히드 농도는 Z300XP(Environmental Sensors, USA)를 이용하여 측정하였다. 실내기류 및 공기질 측정 센서들의 측정 범위 및 정확도는 표 5에 제시되어 있다.
- ‘다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법’에 제시된 유지 기준값을 적용하여 생활관의 IAQ를 분석하였다.
- 군 병영시설의 IAQ는 2회(2006년 7월, 2007년 1월)에 걸쳐 각각 3개 생활관(A형 막사, 구형 통합 막사, 신형 통합 막사 각 1개소)을 대상으로 측정하였다. 1개 장소에서 약 3일(72시간) 이상 지속적으로 측정하였으며, 기록 가운데 측정기간 동안 기온, 습도, 풍속 등 기상조건이 3개 측정지역 모두 유사한 일자의 24시간 측정값을 선택하여 서로 비교하였다. 기록측정 당시 측정 장소 부근 기상청 관측점의 실외 기상은 표 6에서 보는 바와 같다.
- 측정시 보편적인 생활관의 실험 환경 조성을 위하여 하절기에는 창문을 24시간 완전 개방하였고 병사들이 상주시에는 선풍기를 가동하였으며, 동절기에는 07:00～07:30을 제외한 나머지 시간은 창문을 폐쇄하였으며 계획된 난방을 실시하였다. 신뢰성 있는 기록을 위하여 생활관 여러 곳에 센서를 위치시켜 계측하여야 하나 운영인원 및 장비의 제한으로 생활관 중심부에만 위치시켰다.
- 관측은 세 가지 유형의 내무반에 대해 매 1분 단위로 24시간 동안 실시하였다. 1분 단위의 관측값들이 지나치게 민감하게 오르내리는 경향이 있어서 측정시각(H)을 전후로 H시-30분부터 H시+30분까지의 측정값을 평균하는 이동평균법(moving average method) 을 통해 계산된 값을 H시의 관측값으로 부여하였다.
- 군 병영시설 IAQ의 실측을 통해 현실적인 분석을 수행하고, 이번 연구를 통해 파악된 병영시설 IAQ의 특성은 다음과 같다.
대상 데이터
- 군 병영시설의 IAQ는 2회(2006년 7월, 2007년 1월)에 걸쳐 각각 3개 생활관(A형 막사, 구형 통합 막사, 신형 통합 막사 각 1개소)을 대상으로 측정하였다. 1개 장소에서 약 3일(72시간) 이상 지속적으로 측정하였으며, 기록 가운데 측정기간 동안 기온, 습도, 풍속 등 기상조건이 3개 측정지역 모두 유사한 일자의 24시간 측정값을 선택하여 서로 비교하였다.
이론/모형
- 관측은 세 가지 유형의 내무반에 대해 매 1분 단위로 24시간 동안 실시하였다. 1분 단위의 관측값들이 지나치게 민감하게 오르내리는 경향이 있어서 측정시각(H)을 전후로 H시-30분부터 H시+30분까지의 측정값을 평균하는 이동평균법(moving average method) 을 통해 계산된 값을 H시의 관측값으로 부여하였다. 이는 시계열(time series) 관측값에 저대역 통과 필터 (low pass filter)를 적용한 것과 같다.
성능/효과
- 이는 이 법규에서 제시하는 기준이 인체에 미치는 영향을 기준으로 설정되었으며, 또한 대부분의 학교, 병원 및 복지시설 등에서 이 기준을 적용하고 있어 동일 기준을 생활관에 적용해도 큰 무리가 없다고 판단하였기 때문이다. 측정 결과 표 4에 제시된 기준 가운데 권고기준들에 해당하는 IAQ 요소들은 거의 검출되지 않았으며, 제시기준 요소인 HCHO 및 CO 는 기준값 이하로 만족할 만한 수준이었다. 그러나 PM10과 CO2는 기준값 이상으로 측정된 시간대가 발견되었다.
- 신형 통합 막사의 경우 하절기에는 대부분 유지 기준값을 하회하고 있으며, 동절기에도 대부분 유지 기준값에서 크게 벗어나지 않아 대체로 양호한 수준의 IAQ가 유지됨을 알 수 있었다. 다만, 하절기에 일부 구간(03:00～05:30)이 기존의 생활관 형태보다 상대적으로 높게 평가되었으나 이는 부대활동에 의한 것으로 우려할만한 수준은 아니었으며, 동절기 역시 일부 구간이 유지 기준값을 상회하고 있으나 기존의 생활관 형태에 비해 CO2 측면에서는 많은 저감효과를 기대할 수 있는 만족할 만한 수준이었다.
- 신형 통합 막사의 경우 하절기에는 대부분 유지 기준값을 하회하고 있으며, 동절기에도 대부분 유지 기준값에서 크게 벗어나지 않아 대체로 양호한 수준의 IAQ가 유지됨을 알 수 있었다. 다만, 하절기에 일부 구간(03:00～05:30)이 기존의 생활관 형태보다 상대적으로 높게 평가되었으나 이는 부대활동에 의한 것으로 우려할만한 수준은 아니었으며, 동절기 역시 일부 구간이 유지 기준값을 상회하고 있으나 기존의 생활관 형태에 비해 CO2 측면에서는 많은 저감효과를 기대할 수 있는 만족할 만한 수준이었다.
- 의 경우, 하절기 에는 창문개방을 통해 요구수준에 해당하는 IAQ 유지가 자연환기를 통해 가능한 반면, 겨울에는 실내 보온 유지를 위해 모든 창문이 폐쇄되어 자연정화가 상대적으로 제한되는 것으로 분석되었다. 특히, 동절기의 경우 병사들의 생활관 출입은 있으나 상존 인원이 적은 일과시간에 비해 대부분의 인원이 상주하는 취침시간에 상대적으로 높은 오염 수치를 보였다. 이는 CO2에 의한 실내공기 오염이 주로 실내 활동 인원의 호흡 및 난방에 기인하는 것으로 판단되었으며, 특히 A형 막사에 비해 1인당 실내체적이 적은 구형 통합 막사에서는 취침시간 CO2 오염이 심각한 것으로 나타났다.
- 06㎎/㎥으로 유지기준을 만족시키고 있다. 반면, 동절기에는 평균 0.3㎎/㎥로 유지기 준의 약 3배에 해당하는 오염수치를 보였으며, 특정 시간대에는 유지 기준값의 5～6배에 해당하는 오염수치를 보여 IAQ의 오염이 심각한 것으로 나타났다.
- 이상에서 PM10 역시 창호를 통해 자연정화가 가능한 하절기에는 적정의 유지기준을 만족하고 있음을 알 수 있었다. 반면, 동절기에는 구형 통합 막사의 경우 오염 정도가 심각한 것으로 나타났으며, 특히 신축 중인 신형 통합 막사의 경우는 CO2와 달리 PM10에 의한 IAQ의 오염이 우려할 만한 수준으로, 이에 대한 적절한 대책이 필요한 것으로 나타났다.
- 첫째, 군 병영시설에서 가장 문제가 되는 실내공기 오염원은 PM10이다. 병사들의 생활관 출입이 잦은 일과시간에 상대적으로 PM10 수치가 높게 측정되었으며 이는 적절한 실내공기 환기시설이 없는 상황에서 야지에서 주로 활동하는 병사들의 신체나 장비에 부착된 각종 외부 먼지가 유입된 결과로 판단된다.
- 병사들의 생활관 출입이 잦은 일과시간에 상대적으로 PM10 수치가 높게 측정되었으며 이는 적절한 실내공기 환기시설이 없는 상황에서 야지에서 주로 활동하는 병사들의 신체나 장비에 부착된 각종 외부 먼지가 유입된 결과로 판단된다. 특히 하절기보다 동절기 오염수치가 높았으며, 신형 통합 막사 건축을 통해 비록 많은 IAQ의 개선이 있었으나 여전히 유지 기준값에 비해 약 2～3배 높게 측정되었다.
- 둘째, CO2의 경우는 창호 폐쇄로 인해 가스입자의 자연정화가 제한되는 동절기에는 상대적으로 높게 측정되었으며, 대부분의 병사들이 생활관 외부에서 활동하는 일과시간보다 취침시간에 높게 측정되었다. 그러나 CO2의 경우에는 환기를 통해 대부분 자연정화가 가능하며, 동절기에는 기존의 A형 및 구형 통합 막사와는 달리 신축 통합 막사의 경우에는 유지 기준 값을 다소 상회하는 시간이 있으나 대체로 만족할 만한 수준이었다.
- 셋째, ‘다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법’의 유지기준 가운데 세균을 제외한 HCHO, CO는 거의 검출되지 않았으며, 추가적으로 권고기준인 오존 및 NO2 등도 미미하였다.
- 종합하면 신형 통합 막사에서 CO2는 자연정화를 통해 IAQ의 질적 개선이 가능한 반면, PM10은 여전히 병영시설 IAQ 오염의 주요한 원인으로 분석되었다. 이는 주로 야지 활동이 많으며 입식 생활방식인현 병영시설의 특징에 기인한다고 볼 수 있다.
후속연구
- 그러나 생활관은 여타의 군사시설과는 달리 주거목적과 휴식공간 등의 다양한 용도로 상시 거주하는 공간이며, ‘실내 공기질 관리법’의 적용대상인 기숙사와 그 기능면에서 유사하다 할 수 있다. IAQ가 인체 및 인간활동에 미치는 영향을 감안할 때, 쾌적한 병영환경을 위해 환기 및 공기정화 설비에 관한 규정이 병영 시설에도 적용되어야 할 것으로 판단된다. 이번 연구 에서는 현재 이용 중인 병영시설 중 세 개의 대표적인 생활관 형태를 선정하여 IAQ를 하계와 동계에 걸쳐 측정하고 분석하였다.
- 역시 창호를 통해 자연정화가 가능한 하절기에는 적정의 유지기준을 만족하고 있음을 알 수 있었다. 반면, 동절기에는 구형 통합 막사의 경우 오염 정도가 심각한 것으로 나타났으며, 특히 신축 중인 신형 통합 막사의 경우는 CO2와 달리 PM10에 의한 IAQ의 오염이 우려할 만한 수준으로, 이에 대한 적절한 대책이 필요한 것으로 나타났다.
- 추가적으로, 군 병영시설의 IAQ 관련 기준이 없는 상황에서는 향후 신축될 예정인 침대형 생활관에 사용될 건축자재 등에서 검출될 수 있는 석면, HCHO, 총 휘발성 유기화합물(TVOC) 등에 대한 현실적인 통제가 제한되는 점과 일부 IAQ 오염원이 ‘다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법’에서 규정한 유지 기준값을 초과함에 따라, 군의 IAQ 관련 기준이 신속히 제정되어야 한다.
- 이는 주로 야지 활동이 많으며 입식 생활방식인현 병영시설의 특징에 기인한다고 볼 수 있다. 이에 PM10이 CO2와 같은 가스입자가 아닌 미세입자로 적정의 환기설비 구축을 통해 IAQ 개선이 가능한 점을 고려할 때, 환기설비에 대한 보다 심층적인 연구와 대책이 필요하다. 추가적으로, 군 병영시설의 IAQ 관련 기준이 없는 상황에서는 향후 신축될 예정인 침대형 생활관에 사용될 건축자재 등에서 검출될 수 있는 석면, HCHO, 총 휘발성 유기화합물(TVOC) 등에 대한 현실적인 통제가 제한되는 점과 일부 IAQ 오염원이 ‘다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법’에서 규정한 유지 기준값을 초과함에 따라, 군의 IAQ 관련 기준이 신속히 제정되어야 한다.
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