[논문]온도 및 습도 조건에 따른 침실 공기환경에 관한 연구

김동규; 김세환

온도 및 습도 조건에 따른 침실 공기환경에 관한 연구
A Study on the Indoor Air Quality in the bedroom with respect to Temperature and Humidity conditions 원문보기

生態環境建築 = Journal of the Korea Institute of Ecological Architecture and Environment, v.11 no.3, 2011년, pp.31 - 36

김동규 (부경대학교 냉동공조공학과) , 김세환 (동의대학교 건축설비공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

People spend most of their time inside buildings recently, so the indoor air quality is one of the most important factors to human health. Furthermore, minimum energy use with proper ventilation systems for pleasant indoor environment is necessary because of energy shortage over the world. The concern to maintain proper indoor air quality at home has been increased, and a proper indoor air quality is continuously requested by the residents. By measuring and analyzing the density fluctuation of $CO_2$ through indoor humidity and testing personal reactions regarding comfort condition, we can obtain a way to effective ventilation. Heat and carbon dioxide emissions from resident's metabolism and construction materials could be the causes of indoor air pollution. If these materials stay indoors for a long time, it could directly influence the resident's health condition with diseases. It also leads massive energy use. Therefore, the way to save energy and to have effective control of indoor ventilation is needed. This study presented the control method of bedroom ventilation by $CO_2$ concentration change and subjective evaluation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구는 공동주택에서 수면시 실내온도 및 습도에 따라 인체에서 발생하는 CO₂로 인한 침실내 CO₂ 농도 변화와 쾌적성에 관한 주관적 반응을 평가하여 수면시 적절한 실내 온도 및 습도 조절을 통한 침실내 공기환경 유지를 위한 효율적인 환기제어 방법을 제시하고자 한다.
본 연구는 수면시 실내온도 및 습도조건에 따라 인체로부터 발생되는 이산화탄소(CO₂)의 농도변화와 그에 따른 피험자의 실내 쾌적도에 관한 주관적 반응을 평가하여 쾌적한 수면 환경을 위한 적절한 습도 및 온도 제어를 위한 기초자료를 도출하였다.
본 연구에서는 주거용 건축물에서 주간에 활동을 하는 것에 비해 무의식 상태로 장시간 수면 시 실내 환경은 거주자의 건강 및 삶의 질에 많은 영향을 끼친다. 따라서 온도 및 습도조건에 따라 수면시 실내공기환경을 정량적으로 파악하기 위해 실제수면환경 조건을 구현한 환경 챔버 내에서 성인남녀 각 2인이 실험에 참가하였다.

제안 방법

따라서 온도 및 습도조건에 따라 수면시 실내공기환경을 정량적으로 파악하기 위해 실제수면환경 조건을 구현한 환경 챔버 내에서 성인남녀 각 2인이 실험에 참가하였다. 1회 실험시피험자 1인이 22시부터 익일 06시까지 수면을 취하고 1시간마다 CO₂,농도를 측정하였다. 수면 종료 후 피험자가 느낀 수면환경에 대한 주관적 반응 평가를 실시하여 수면 환경에 대한 정량적 분석을 하였다.
1회 실험시피험자 1인이 22시부터 익일 06시까지 수면을 취하고 1시간마다 CO₂,농도를 측정하였다. 수면 종료 후 피험자가 느낀 수면환경에 대한 주관적 반응 평가를 실시하여 수면 환경에 대한 정량적 분석을 하였다. 그림 1에 본 연구의 범위 및 연구진행방법을 나타냈다.
수면환경에 대한 피험자들의 주관적 반응을 알아 보기 위해 설문조사를 실시하였다. 피험자들은 환경챔버내에서 수면을 한 후 다음날 아침 기상시 건습감, 쾌적감, 수면시간 동안 충분히 수면을 취하였는지에 대한 여부를 나타내는 숙면감 등에 대하여 설문을 하였고, 그림 11에서 그림 13에 설문 결과를 나타내었다.
실험을 시작 전 피험자의 실험 참가여부를 결정하기 위해 건강 및 신체상태(식사, 음주, 감기 등)와 관련된 간단한 설문조사를 실시하고, 환경 챔버 내에 표 4와 같은 측정장비를 설치하였다. 실내 온도 및 습도가 실험조건으로 설정된 환경챔버에 피험자 1명이 입실하여 22시부터 06시까지 8시간동안 취침을 하였고, 환경챔버 내부의 CO₂ 농도를 측정자가 1시간마다 측정하였다. 실험 프로세스는 그림 3과 같다.
실험 프로세스는 그림 3과 같다. 실험 종료 후 피험자들은 환경챔버 내 수면 환경에 관한 주관적 평가를 표 5와 같은 항목 및 척도로써 실시하였다.
실험을 시작 전 피험자의 실험 참가여부를 결정하기 위해 건강 및 신체상태(식사, 음주, 감기 등)와 관련된 간단한 설문조사를 실시하고, 환경 챔버 내에 표 4와 같은 측정장비를 설치하였다. 실내 온도 및 습도가 실험조건으로 설정된 환경챔버에 피험자 1명이 입실하여 22시부터 06시까지 8시간동안 취침을 하였고, 환경챔버 내부의 CO₂ 농도를 측정자가 1시간마다 측정하였다.
그리고 피험자에게 평상시와 동일한 생활을 유지하도록 통제하였다. 피험자들은 표준적인 착의량으로 맞추기 위해 동일한 유니폼을 반팔 티셔츠 및 긴바지를 착용하였고, 의복중량법으로 산정한 결과 0.5Clo였다(그림 2 참조). 환경 챔버는 실험시 초기 조건을 동일하게 유지하기 위하여 실험시작 3시간 전부터 계속 외기를 도입하여 환기를 하였다.
수면환경에 대한 피험자들의 주관적 반응을 알아 보기 위해 설문조사를 실시하였다. 피험자들은 환경챔버내에서 수면을 한 후 다음날 아침 기상시 건습감, 쾌적감, 수면시간 동안 충분히 수면을 취하였는지에 대한 여부를 나타내는 숙면감 등에 대하여 설문을 하였고, 그림 11에서 그림 13에 설문 결과를 나타내었다.
5Clo였다(그림 2 참조). 환경 챔버는 실험시 초기 조건을 동일하게 유지하기 위하여 실험시작 3시간 전부터 계속 외기를 도입하여 환기를 하였다. 현 항온항습장치의 외기도입 덕트를 통해 챔버로 유입되는 외기량은 덕트 크기와 풍속으로 측정하였고, 환기횟수는 챔버 체적 등을 고려하여 산출한 결과 시간당 0.

대상 데이터

본 연구에서는 주거용 건축물에서 주간에 활동을 하는 것에 비해 무의식 상태로 장시간 수면 시 실내 환경은 거주자의 건강 및 삶의 질에 많은 영향을 끼친다. 따라서 온도 및 습도조건에 따라 수면시 실내공기환경을 정량적으로 파악하기 위해 실제수면환경 조건을 구현한 환경 챔버 내에서 성인남녀 각 2인이 실험에 참가하였다. 1회 실험시피험자 1인이 22시부터 익일 06시까지 수면을 취하고 1시간마다 CO₂,농도를 측정하였다.
실험은 D대학교 공조연구실내 환경챔버에서 실시하였으며 실험기간은 2010년 3월 26부터 4월 13일까지 총 20일간에 걸쳐 실시하였다. 실험 개요는 표 3과 같고, 실험에 참가하는 피험자는 생활 주기가 규칙적이고 건강한 남녀 대학생 4명(남자 2명, 여자 2명)을 선정하여 실험을 수행하였다. 또한 실험의 객관성을 부여하기 위해 실험에 영향을 줄 수 있는 무리한 운동이나 과로, 과식, 음주, 흡연 등을 금하게 하였으며, 특히 감기나 여성의 경우 생리와 같은 급격한 인체변화를 파악하여 실험에서 제외하였다.
실험은 D대학교 공조연구실내 환경챔버에서 실시하였으며 실험기간은 2010년 3월 26부터 4월 13일까지 총 20일간에 걸쳐 실시하였다. 실험 개요는 표 3과 같고, 실험에 참가하는 피험자는 생활 주기가 규칙적이고 건강한 남녀 대학생 4명(남자 2명, 여자 2명)을 선정하여 실험을 수행하였다.

성능/효과

1) 실내 CO₂ 농도는 남녀 모두 수면 후 1시간이 경과 한 후부터 실내 기준값(1000 ppm)을 초과하였고, 전반적으로 동일한 실내온도 조건에서 습도가 높은 조건에서 CO₂ 농도가 높게 나타났다.
2) CO₂ 농도값의 증감은 수면 시작 후 오전 2시까지 증가하였고, 고온 고습 조건인 30℃, 80% 조건에서 CO₂ 농도 값이 최대 약 500ppm정도 증가한 후 감소하였다. 반면에 저온 저습 조건인 20℃, 30%조건에서는 약 300ppm정도 증가하였다.
3) 설문조사의 내용으로 볼 때 저온에서는 높은 습도조건이 반면에 고온에서는 낮은 습도조건이 상대적으로 양호한 수면환경을 제공하는 것으로 판단된다.
4) 수면시 습도에 따른 CO₂ 농도값을 고려할 때 CO₂농도값이 지속적으로 증가하는 수면 전반기와 이후 감소하는 수면 후반기로 구분하여 침실 환기를 제어하는 것이 적절할 것으로 판단된다.
비교방법은 초기 CO₂농도값을 기준으로 하여 각 경과시간별로 “시간별 측정값-초기값”의 차이로서 나타내었다. CO₂ 농도값의 증감은 수면 시작 후 오전 2시까지 증가하였고, 고온 고습 조건인 30℃, 80% 조건에서 CO₂ 농도값이 최대 약 500ppm정도 증가한 후 감소하였다. 반면에 저온 저습 조건인 20℃, 30%조건에서는 약 300ppm정도 증가하였다.
농도는 수면시작과 더불어 증가하였다. 그리고 CO₂ 농도가 최대로 되는 오전 2시경에 약 100ppm 정도의 차이를 나타낸 후 CO₂농도값은 감소하는 경향을 나타냈고, CO₂ 농도값의 차이는 수면 종료시까지 유지되었다.
그리고 환경챔버의 기밀성으로 인하여 외부로부터의 침입 외기량은 없으며 실험설정조건에 따라 실제 실험시 구현된 환경조건은 온도의 경우 ±0.1℃, 습도의 경우 저습±9%, 고습 ±5%의 편차를 나타냈다.
반면에 저온 저습 조건인 20℃, 30%조건에서는 약 300ppm정도 증가하였다. 따라서 고온고습 조건(30℃, 80%)이 저온저습 조건 (20℃, 30%)에 비해 수면시 CO₂ 농도값 증가비율이 약 40%정도 높게 나타났다.
반면에 저온 저습 조건인 20℃, 30%조건에서는 약 300ppm정도 증가하였다. 따라서 고온고습 조건(30℃, 80%)이 저온저습 조건 (20℃, 30%)에 비해 수면시 CO₂ 농도값 증가비율이 약 40%정도 높게 나타났다.
그림 6과 그림 7의 실내온도 30℃ 조건에서도 같은 경향을 나타내었다. 실내 CO₂ 농도는 남녀 모두 수면 후 1시간이 경과 한 후부터 실내 기준값(1000 ppm)을 초과하였고, 전반적으로 동일한 실내온도 조건에서 습도가 높은 조건에서 CO₂ 농도가 높게 나타났다.
환경 챔버는 실험시 초기 조건을 동일하게 유지하기 위하여 실험시작 3시간 전부터 계속 외기를 도입하여 환기를 하였다. 현 항온항습장치의 외기도입 덕트를 통해 챔버로 유입되는 외기량은 덕트 크기와 풍속으로 측정하였고, 환기횟수는 챔버 체적 등을 고려하여 산출한 결과 시간당 0.7회 였다. 그리고 환경챔버의 기밀성으로 인하여 외부로부터의 침입 외기량은 없으며 실험설정조건에 따라 실제 실험시 구현된 환경조건은 온도의 경우 ±0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수면시 실내온도 및 습도조건에 따라 인체로부터 발생되는 이산화탄소(CO2)의 농도변화와 그에 따른 피험자의 실내 쾌적도에 관한 주관적 반응을 평가하여 쾌적한 수면 환경을 위한 적절한 습도 및 온도 제어를 위한 기초자료를 도출한 결과는 무엇인가?	1) 실내 CO2 농도는 남녀 모두 수면 후 1시간이 경과 한 후부터 실내 기준값(1000 ppm)을 초과하였고, 전반적으로 동일한 실내온도 조건에서 습도가 높은 조건에서 CO2 농도가 높게 나타났다. 2) CO2 농도값의 증감은 수면 시작 후 오전 2시까지 증가하였고, 고온 고습 조건인 30℃, 80% 조건에서 CO2 농도 값이 최대 약 500ppm정도 증가한 후 감소하였다. 반면에 저온 저습 조건인 20℃, 30%조건에서는 약 300ppm정도 증가하였다. 따라서 고온고습 조건(30℃, 80%)이 저온저습 조건(20℃, 30%)에 비해 수면시 CO2 농도값 증가비율이 약 40%정도 높게 나타났다. 3) 설문조사의 내용으로 볼 때 저온에서는 높은 습도조건이 반면에 고온에서는 낮은 습도조건이 상대적으로 양호한 수면환경을 제공하는 것으로 판단된다. 4) 수면시 습도에 따른 CO2 농도값을 고려할 때 CO2 농도값이 지속적으로 증가하는 수면 전반기와 이후 감소하는 수면 후반기로 구분하여 침실 환기를 제어하는 것이 적절할 것으로 판단된다.
	침실은 하루 24시간 중 몇 시간을 보내는 장소인가?	따라서 에너지를 절약함과 동시에 효율적인 환기제어의 방법이 필요하였고, 이에 따라 공동주택에서의 최소 필요환기횟수 산정에 관한 연구 등이 진행되었다4,5,6,7,8). 침실은 하루 24시간 중 6～8시간을 보내는 장소로서 건강한 삶을 위해서 몸과 뇌를 재충전시켜 내일의 활력 있고 건강한 생활을 위한 중요한 공간이다. 실내환경의 관점에서 수면은 소음, 조도, 온도, 습도, 공기질 등의 다양한 환경 요소의 영향을 받기 때문에 적절한 환경제어를 통한 쾌적한 수면환경의 조성이 중요하다9).
	실내환경의 관점에서 수면은 무엇의 영향을 받기 때문에 적절한 환경제어를 통한 쾌적한 수면환경의 조성이 중요한가?	침실은 하루 24시간 중 6～8시간을 보내는 장소로서 건강한 삶을 위해서 몸과 뇌를 재충전시켜 내일의 활력 있고 건강한 생활을 위한 중요한 공간이다. 실내환경의 관점에서 수면은 소음, 조도, 온도, 습도, 공기질 등의 다양한 환경 요소의 영향을 받기 때문에 적절한 환경제어를 통한 쾌적한 수면환경의 조성이 중요하다9). 이에 따라 수면시 침실내 공기환경 문제는 건강에 큰 영향을 미칠 수 있는 요소로서, 의식이 있을 때 들이마시는 공기만큼 잠자면서 들이마시는 공기의 질도 중요하다고 할 수 있다.

참고문헌 (14)

윤성훈, 공동주택에서의 실내환경의 질 평가에 관한 연구, 한국실내디자인학회 논문집, 2009
조성희 외 1명, 공동주택의 건강성능 지표개발에 관한 연구, 한국주거학회 학술발표대회 논문집, 2010
민병수, 공동주택의 실내공기질 조사 및 개선방안에 관한 연구, 경기대학교 박사학위 논문, pp.71 - pp.79, 2005
최석용 외 2명, 환기량 변화에 따른 신축공동주택의 실내 공기질 개선효과 검토, 설비공학논문집, 2006
안태경, 아파트의 최소필요환기횟수 산정에 관한 연구, 대한건설학회 논문집 21권, 2005
신철웅 외 2명, 공동주택에서 간헐환기 운전에 따른 실내 공기질 개선효과에관한 연구, 한국건축친환경설비학회, 2010
김동규 외 2명, 공동주택에서 취침 시 실내공기환경 평가에 관한 연구, 한국생태환경건축학회 논문집, 2007
김세환 외 2명, 취침 시 환기횟수에 따른 CO2 피크치 제어에 관한 연구, 설비공학회 논문집, 2009
김민희 외 3명, 주택 침실의 수면환경과 ApneaLink Test를 통한 폐쇄성 수면 무호흡 증후군의 관계에 관한 연구, 한국생활환경학회지, 2008
리나 외 3명, 공동주택내 이산화탄소 농도의 경시변화에 관한 사례조사, 한국생태환경건축학회 춘계학술발표대회 논문집, 2009
Fanger, P.O, The Philosophy Behind Ventilation Past, Present and Future, Proceedings in Indoor Air'96, 1996, Vol.4.
김동규 외 2명, 수면시 바닥표면온도에 따른 적정 환기량에 관한 연구, 한국생태환경건축학회 논문집, 2009
금종수 외, 건축환경공학, 2004, 시그마프레스, pp.103-106
강두희, 생리학 개정4판, 1992, 신광출판사, pp.9.1-9.23

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증