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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 숯과 제올라이트가 함유된 바이오세라믹 라돈 저감제를 제조하고, 보편적으로 사용되는 건축자재(적벽돌, 시멘트벽돌, 석고보드)에 이를 도포하여 라돈측정 저감정도를 평가하여 건축자재에서 발생되는 라돈의 측정량 저감 가능성을 평가하였다.
제안 방법
- 2종류의 라돈 저감제를 제조하여 건축자재(적벽돌, 시멘트벽돌, 석고보드)에 도포하여 라돈 저감 성능 테스트를 실시하였다. 숯과 제올라이트가 도포된 바이오세라믹 라돈 저감제의 조성은 Table 1과 같다.
- RA-2가 도포된 건축자재의 라돈 측정량 저감 효과를 파악하기 위하여 RA-1 실험에 사용한 같은 종류의 건축자재(적벽돌, 시멘트벽돌, 석고보드)를 라돈 저감재를 도포 후 챔버에 넣고 실험을 실시하였다. Fig.
- 저감제 도포후의 1, 2, 3회 라돈농도 측정 실험 경우는 도포 후 실험 시료가 건조 될 수 있도록 72시간 동안 통풍이 있는 그늘진 곳에 충분히 말린 후 챔버에 넣어 실험을 실시하였다. 각 건축자재에 도포량은 실험에 사용한 자재의 부피 비율에 따라 적벽돌과 시멘트벽돌은 각 시료 1장에 50 mL, 석고보드는 75 mL로 브러시를 이용하여 도포하였으며 도포 횟수는 총 3회로 하였다. Fig.
- 각 회 측정시에는 적벽돌 5장, 시멘트벽돌 5장, 석고보드 3장을 이용하였다. 각 시료에 라돈 저감재를 도포하지 않은 경우는 48시간 동안의 측정된 평균 농도를 적용하였다. 저감제 도포후의 1, 2, 3회 라돈농도 측정 실험 경우는 도포 후 실험 시료가 건조 될 수 있도록 72시간 동안 통풍이 있는 그늘진 곳에 충분히 말린 후 챔버에 넣어 실험을 실시하였다.
- 1과 같이 챔버를 제작하였다. 건축자재와 챔버 바닥의 접촉면적을 줄이기 위해 삼각형 모양의 아크릴 막대 위에 건축자재를 거치하였으며, 라돈 측정실험 중 외부 영향을 최소화하고 미세하게 새어 나올 수 있는 라돈의 측정을 방지하기 위해 알루미늄 테이프를 이용하여 이음새 부분을 봉쇄하였다.
- 2)의 시험기준에 의하면 실내공기 중 라돈농도 측정은 단기측정으로 2일 이상 90일 이하의 측정시간을 필요로 한다. 따라서 본 연구에서는 라돈 연속측정방법에 의해 건축자재를 각각 챔버에 넣고 48시간 후의 라돈농도를 측정하였다. 라돈측정 저감제의 성능평가를 위해 건축자재(적벽돌 40장, 시멘트벽돌 40장, 석고보드 24장)를 선택하여 실험하였다.
- 라돈 저감제를 제조하기 위해 참숯 분말(350±50 mesh) 40 kg에 건축자재에 표면공극 차단과 접착력을 강화하기 위해 첨가제(Jade, Al2SO3, 귀양석, CaO, Fe2O3, Ge)를 각 5 kg씩 혼합이 잘 될 수 있도록 교반기에 넣고 20 rpm으로 30분 교반 후 물 30 kg을 넣고 0~30℃에서 120분 교반하여 제조하였다.
- 라돈저감제가 도포된 시료의 라돈 저감 효과를 파악하기 위하여 건축자재가 충전되지 않은 빈공간의 챔버 내의 라돈 농도를 측정하였다. 그 결과 48시간 이후 2.
- 숯과 제올라이트가 함유된 바이오세라믹 라돈 저감제를 제조하고, 건축자재(적벽돌, 시멘트벽돌, 석고보드)에 이를 도포하여 라돈측정 저감정도를 평가하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
- 7, 112, 185, 166 Bq/m3 로 나타났으며 48시간 이후의 측정농도는 적벽돌 보다 라돈 농도가 2배 이상 높게 나타났으며 환경부의 실내공기질 라돈 기준치(148 Bq/m3)를 초과하는 것으로 나타났다. 시멘트 벽돌도 적벽돌과 마찬가지로 라돈 저감제를 1, 2, 3회 도포하여 라돈저감 실험을 실시하였다. 1회 도포 후 12시간, 24시간, 36시간, 48시간 이후 측정농도는 각각 60.
- 저감제 도포 후 건축자재에서 측정되는 라돈의 농도를 측정하기 위하여 5 mm 두께의 아크릴을 이용하여 500×500×500 mm의 크기로 Fig. 1과 같이 챔버를 제작하였다.
- 각 시료에 라돈 저감재를 도포하지 않은 경우는 48시간 동안의 측정된 평균 농도를 적용하였다. 저감제 도포후의 1, 2, 3회 라돈농도 측정 실험 경우는 도포 후 실험 시료가 건조 될 수 있도록 72시간 동안 통풍이 있는 그늘진 곳에 충분히 말린 후 챔버에 넣어 실험을 실시하였다. 각 건축자재에 도포량은 실험에 사용한 자재의 부피 비율에 따라 적벽돌과 시멘트벽돌은 각 시료 1장에 50 mL, 석고보드는 75 mL로 브러시를 이용하여 도포하였으며 도포 횟수는 총 3회로 하였다.
- 들어온 공기는 RAD 7을 거쳐 Outlet을 통해 나가게 된다. 정확한 라돈농도를 측정하기 위하여 챔버 내부의 온도는 25℃, 습도는 45%를 항상 유지시켰으며, 측정 시 습도 유지를 위해 데시칸트를 230℃ 이상의 Dry Oven 에서 2시간 이상 건조시켜 사용하였다.
대상 데이터
- 라돈측정 저감제의 성능평가를 위해 건축자재(적벽돌 40장, 시멘트벽돌 40장, 석고보드 24장)를 선택하여 실험하였다. 각 회 측정시에는 적벽돌 5장, 시멘트벽돌 5장, 석고보드 3장을 이용하였다. 각 시료에 라돈 저감재를 도포하지 않은 경우는 48시간 동안의 측정된 평균 농도를 적용하였다.
- 따라서 본 연구에서는 라돈 연속측정방법에 의해 건축자재를 각각 챔버에 넣고 48시간 후의 라돈농도를 측정하였다. 라돈측정 저감제의 성능평가를 위해 건축자재(적벽돌 40장, 시멘트벽돌 40장, 석고보드 24장)를 선택하여 실험하였다. 각 회 측정시에는 적벽돌 5장, 시멘트벽돌 5장, 석고보드 3장을 이용하였다.
- 숯과 제올라이트가 도포된 바이오세라믹 라돈 저감제의 조성은 Table 1과 같다. 바이오세라믹 라돈 저감제는 RA1의 경우 참숯을 이용한 라돈 저감제로서 100 kg을 제조하였다. 라돈 저감제를 제조하기 위해 참숯 분말(350±50 mesh) 40 kg에 건축자재에 표면공극 차단과 접착력을 강화하기 위해 첨가제(Jade, Al2SO3, 귀양석, CaO, Fe2O3, Ge)를 각 5 kg씩 혼합이 잘 될 수 있도록 교반기에 넣고 20 rpm으로 30분 교반 후 물 30 kg을 넣고 0~30℃에서 120분 교반하여 제조하였다.
- 저감제의 라돈측정 저감특성을 평가하기 위하여 일반 주거용 건물에 주로 쓰이는 건축자재인 적벽돌, 시멘트벽돌, 석고보드를 실험에 사용하였다. 적벽돌의 경우 4~7%의 철분이 함유된 점토를 900~1,000℃의 온도의 산화소성 방식으로 제조한 벽돌로 경기도 화성시에 소재하는 J사에서 만든 제품으로 주로 주택의 외관 마감재로 사용되고 있다.
이론/모형
- 라돈측정에 사용된 장치는 연속적으로 라돈농도를 측정할 수 있는 DURRIDGE사의 RAD-7 (MODEL-1368)을 사용하였다. RAD-7은 실리콘 검출방식으로서 용기 벽과 실리콘 검출기 사이에 걸려진 2,200 V에 이르는 높은 전위차를 이용하여 용기 내부로 유입된 라돈의 붕괴로 생성된 α입자를 실리콘 검출기 표면에서 포집하는 원리로 외부 공기가 튜브를 통해 유입된 후 Lab Drying Unit을 통해 건조되며 건조된 공기는 Inlet Filter를 통해 유입된다.
성능/효과
- 18) 본 연구의 결과를 보면 숯이 첨가된 바이오세라믹 라돈 저감제 RA-1의 경우 시멘트벽돌, 적벽돌, 석고보드 순으로 저감 효과가 우수한 것으로 나타났다. Fig.
- 9 Bq/m3 로 나타났다. 1회 도포 후 12시간, 24시간, 36시간, 48시간 경과 후 라돈농도는 각각 44.1, 56.1, 70.9, 84.3 Bq/m3 나타났고, 2회 도포 후에는 각각 38.4, 54.4, 66.1, 79.6 Bq/m3 나타났다. 3회 도포 후 측정농도는 각각 26.
- 시멘트 벽돌도 적벽돌과 마찬가지로 라돈 저감제를 1, 2, 3회 도포하여 라돈저감 실험을 실시하였다. 1회 도포 후 12시간, 24시간, 36시간, 48시간 이후 측정농도는 각각 60.7, 88.4, 110.3, 99.6 Bq/m3 나타났다. 2회 도포 후에는 라돈 측정농도는 각각 60.
- 7 Bq/m3 로 나타났다. 1회 도포 후 12시간, 24시간, 36시간, 48시간 이후 측정농도는 각각 65.9, 97.3, 112.1, 124.4 Bq/m3 나타났다. 2회 도포 후 측정농도는 각각 45.
- 김 등은 숯을 첨가하여 콘크리트 벽돌을 제조하고 여기서 측정되는 라돈의 양을 측정하였는데 숯이 첨가되지 않은 콘크리트 벽돌에 비해 숯이 40% 첨가된 콘크리트 벽돌에서 라돈 농도가 70% 감소한다고 발표한 바 있고, 김 등은 실내 라돈 오염을 줄이기 위한 방법으로 방에 모든 창문을 닫아 놓고 활성탄을 21 Kg 놓았을 때 활성탄이 없을 때에 비하여 14% 라돈 오염량을 줄일 수 있었고 활성탄 량을 42 Kg 놓았을 때 31%라돈 오염을 감소시킨다고 발표 한 바 있다.20) 제올라이트가 첨가된 바이오세라믹 라돈 저감제 RA-2의 경우 RA-1과 마찬가지로 시멘트벽돌, 적벽돌, 석고보드 순으로 저감 효과가 우수한 것으로 나타났다. RA-1과 마찬가지로 저감제가 도포됨으로써 건축자재의 기공이 막혀 라돈이 측정될 수 있는 표면적이 감소하고 제올라이트가 측정되는 라돈을 흡착하기 때문인 것으로 사료된다.
- 3 Bq/m3 나타났다. 2회 도포 후 라돈 측정 농도는 각각 21.4, 22, 31.9, 37.9 Bq/m3 나타났다. 3회 도포 후 측정농도는 각각 18.
- 4 Bq/m3 나타났다. 2회 도포 후 측정농도는 각각 45.7, 62.2, 74.8, 91.4 Bq/m3 나타났으며 3회 도포 후 측정농도는 각각 29.7, 44.5, 60.4, 69.7 Bq/m3 나타나 저감제를 도포하지 않은 경우의 라돈 측정농도와 대비하여 48시간 경과 후 라돈 측정농도가 58.1% 저감됨을 알 수 있었다.
- 6 Bq/m3 나타났다. 2회 도포 후에는 라돈 측정농도는 각각 60.7, 54.3, 68, 62 Bq/m3 나타났으며 3회 도포 후 라돈 측정농도는 각각 26, 45, 43.5, 43.7 Bq/m3 나타나 저감제를 도포하지 않은 경우에 대비하여 48시간 경과 후의 라돈 농도가 73.6% 저감됨을 알 수 있었다.
- 2회 도포 후 라돈측정농도는 각각 28.4, 26.8, 38.4, 56.3 Bq/m3 나타났으며 3회 도포 후에는 측정농도가 각각 23.4, 22.9, 30.6, 40.4 Bq/m3 나타나 저감제를 도포하지 않은 경우에 대비하여 48시간 경과 후의 라돈 농도가 58% 저감됨을 알 수 있었다.
- 상기와 같이 Figs. 3, 4, 5 모두 라돈 저감제의 도포 횟수가 증가함에 따라 라돈 방출량은 감소함을 알 수 있었다.
- 9 Bq/m3 나타났다. 3회 도포 후 측정농도는 각각 18.6, 21.5, 28.9 29.8 Bq/m3 나타나 저감제를 도포하지 않은 경우에 대비하여 48시간 경과 후의 라돈 농도가 최대 63.3% 저감됨을 알 수 있었다.
- 6 Bq/m3 나타났다. 3회 도포 후 측정농도는 각각 26.7, 40.7, 56.6, 70.7 Bq/m3나타나 저감제를 도포하지 않은 라돈 측정농도와 대비하여 48시간 경과 후의 라돈 농도가 26.2% 저감 됨을 알 수 있었다. 상기와 같이 3가지 건축자재 모두 라돈 저감제의 도포 횟수가 증가함에 따라 라돈 측정량은 감소하였지만 3회 도포 후 라돈 측정량 저감정도는 적벽돌의 경우 42.
- RA-1과 마찬가지로 저감제가 도포됨으로써 건축자재의 기공이 막혀 라돈이 측정될 수 있는 표면적이 감소하고 제올라이트가 측정되는 라돈을 흡착하기 때문인 것으로 사료된다. RA-1에 비해서는 다소 라돈 측정량 저감 정도가 낮음을 확인하였으며 이로써 제올라이트보다는 숯에 의한 라돈 저감정도가 다소 우수한 것으로 판단된다.
- 8 Bq/m3 나타났다. 계속해서 3회 라돈 저감제 도포 후에는 각각 20.9, 18.7, 23.5, 46.1 Bq/m3 나타나 저감제를 도포하지 않은 경우에 대비하여 48시간 경과 후의 라돈 농도가 42.8% 저감됨을 알 수 있었다.
- 7 Bq/m3으로 나타남을 알 수 있었다. 그러나 1회 도포 후 12시간, 24시간, 36시간, 48시간 경과 후 챔버내의 라돈 농도는 각각 33, 31.1, 44.7, 61.1 Bq/m3 나타났으며, 2회 라돈 저감제를 도포 후 각각 26.5, 25.7, 30, 51.8 Bq/m3 나타났다. 계속해서 3회 라돈 저감제 도포 후에는 각각 20.
- 6%, 석고보드 58%로 나타났다. 또한 제올라이트가 함유된 라돈 저감제 RA-2를 도포하였을 경우 RA-1이 도포되었을 때와 마찬가지로 도포 횟수가 증가함에 따라 라돈 측정량은 감소하였으며, 라돈 측정량 저감정도는 적벽돌의 경우 42.8%, 시멘트 벽돌 58.1%, 석고보드 26.2%로 나타나 RA-1보다는 라돈 측정량 저감정도가 다소 낮음을 확인하였다.
- 라돈 저감제 비교에서는 RA-2가 RA-1에 비해서 라돈 측정량 저감 정도가 다소낮음을 확인하였으며 이로써 제올라이트보다는 숯에 의한 라돈 저감정도가 다소 우수한 것으로 판단된다. 라돈 저감제를 직접 건축자재에 도포함으로써 건축자재에서 측정되는 라돈 측정량을 감소할 수 있었으며 제올라이트를 이용한 RA-2 라돈 저감제 보다 숯을 이용한 RA-1이 라돈저감에 높다는 결론을 얻었으나 어느 정도의 숯의 첨가량이 라돈저감에 효과적인가 앞으로 더욱더 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 3은 적벽돌 표면에 라돈 저감제를 1, 2, 3회 도포 후 라돈저감 실험을 실시한 결과를 보여준다. 라돈 저감제를 1회 도포 후 12시간, 24시간, 36시간, 48시간 이후 측정농도는 각각 34.2, 30, 31.9, 48.4, 51.3 Bq/m3 나타났다. 2회 도포 후 라돈 측정 농도는 각각 21.
- 본 연구에서 처럼 라돈 저감제를 직접 건축자재에 도포함으로써 적벽돌이나 시멘트벽돌의 경우 50% 이상의 저감성능을 보여 기존의 방법에 비해서는 라돈저감에 있어 효과적인 것으로 나타났다. 이는 건축자재에 저감제를 도포함으로써 라돈 측정량만 감소시키는 것이 아니라 기타 실내 공기질에 영향을 줄 수 있는 유해가스도 흡착할 수 있어 실내 공기질을 개선할 수 있는 대안으로 제시할 수 있을 것으로 사료된다.
- 2% 저감 됨을 알 수 있었다. 상기와 같이 3가지 건축자재 모두 라돈 저감제의 도포 횟수가 증가함에 따라 라돈 측정량은 감소하였지만 3회 도포 후 라돈 측정량 저감정도는 적벽돌의 경우 42.8%, 시멘트벽돌 58.1%, 석고보드 26.2%로 나타나 RA-1 보다는 라돈 측정량 저감정도가 다소 낮음을 확인 하였다.
- 숯이 함유된 라돈 저감제 RA-1을 도포하였을 경우 라돈 저감제의 도포 횟수가 증가함에 따라 라돈 측정량은 감소하였으며, 3회 도포시 라돈측정량 저감정도는 적벽돌의 경우 63.3%, 시멘트 벽돌 73.6%, 석고보드 58%로 나타났다. 또한 제올라이트가 함유된 라돈 저감제 RA-2를 도포하였을 경우 RA-1이 도포되었을 때와 마찬가지로 도포 횟수가 증가함에 따라 라돈 측정량은 감소하였으며, 라돈 측정량 저감정도는 적벽돌의 경우 42.
- 시멘트 벽돌의 경우 Fig. 4에서 보는 바와 같이 라돈 저감제를 도포하지 않았을 경우 12시간, 24시간, 36시간, 48시간 경과 후 측정농도는 각각 60.7, 112, 185, 166 Bq/m3 로 나타났으며 48시간 이후의 측정농도는 적벽돌 보다 라돈 농도가 2배 이상 높게 나타났으며 환경부의 실내공기질 라돈 기준치(148 Bq/m3)를 초과하는 것으로 나타났다. 시멘트 벽돌도 적벽돌과 마찬가지로 라돈 저감제를 1, 2, 3회 도포하여 라돈저감 실험을 실시하였다.
후속연구
- 라돈 저감제 비교에서는 RA-2가 RA-1에 비해서 라돈 측정량 저감 정도가 다소낮음을 확인하였으며 이로써 제올라이트보다는 숯에 의한 라돈 저감정도가 다소 우수한 것으로 판단된다. 라돈 저감제를 직접 건축자재에 도포함으로써 건축자재에서 측정되는 라돈 측정량을 감소할 수 있었으며 제올라이트를 이용한 RA-2 라돈 저감제 보다 숯을 이용한 RA-1이 라돈저감에 높다는 결론을 얻었으나 어느 정도의 숯의 첨가량이 라돈저감에 효과적인가 앞으로 더욱더 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 처럼 라돈 저감제를 직접 건축자재에 도포함으로써 적벽돌이나 시멘트벽돌의 경우 50% 이상의 저감성능을 보여 기존의 방법에 비해서는 라돈저감에 있어 효과적인 것으로 나타났다. 이는 건축자재에 저감제를 도포함으로써 라돈 측정량만 감소시키는 것이 아니라 기타 실내 공기질에 영향을 줄 수 있는 유해가스도 흡착할 수 있어 실내 공기질을 개선할 수 있는 대안으로 제시할 수 있을 것으로 사료된다.
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