Objective: Based on the fact that fine particles are more likely to produce negative influences on the health of occupants as well as the quality of indoor air compared to coarse particles, it is critical to determine concentrations of aerosol particles with different sizes. Thus, this study focused...
Objective: Based on the fact that fine particles are more likely to produce negative influences on the health of occupants as well as the quality of indoor air compared to coarse particles, it is critical to determine concentrations of aerosol particles with different sizes. Thus, this study focused on the size distribution and concentrations of aerosol particles in university buildings. Method: Aerosol particles in indoor air were collected from four areas: corridors in buildings(In-CO), lecture rooms(In-RO), laboratories(In-LR), and a cafeteria(In-RE). Samples were also collected from outside for comparison between the concentrations of indoor and outdoor particles. For the collection of the samples, an eight stage non-viable cascade impactor was used. Result: The average concentration of $PM_{10}$ in the samples collected from indoor areas was $34.65-91.08{\mu}g/m^3$,and the average for $PM_{2.5}$ was $22.65-60.40{\mu}g/m^3$. The concentrations of the aerosol particles in the corridors, lecture rooms, and laboratories were relatively higher than the concentrations collected from other areas. Furthermore, in terms of mass median aerodynamic diameter(MMAD), the corridors and lecture rooms had higher numbers due to their characteristics, showing $2.36{\mu}m$ and $2.11{\mu}m$, respectively. Laboratories running an electrolysis experiment showed $1.58{\mu}m$, and the cafeteria with regular maintenance and ventilation had $1.96{\mu}m$. Conclusion: The results showed that the $PM_{10}$ concentrations of all samples did not exceed indoor air quality standards. However, the $PM_{2.5}$ concentration was over the standard and, in particular, the concentration of fine particles collected from the laboratories was relatively higher, which could be an issue for the occupants. Therefore, it is important to improve the quality of the indoor air in university buildings.
Objective: Based on the fact that fine particles are more likely to produce negative influences on the health of occupants as well as the quality of indoor air compared to coarse particles, it is critical to determine concentrations of aerosol particles with different sizes. Thus, this study focused on the size distribution and concentrations of aerosol particles in university buildings. Method: Aerosol particles in indoor air were collected from four areas: corridors in buildings(In-CO), lecture rooms(In-RO), laboratories(In-LR), and a cafeteria(In-RE). Samples were also collected from outside for comparison between the concentrations of indoor and outdoor particles. For the collection of the samples, an eight stage non-viable cascade impactor was used. Result: The average concentration of $PM_{10}$ in the samples collected from indoor areas was $34.65-91.08{\mu}g/m^3$,and the average for $PM_{2.5}$ was $22.65-60.40{\mu}g/m^3$. The concentrations of the aerosol particles in the corridors, lecture rooms, and laboratories were relatively higher than the concentrations collected from other areas. Furthermore, in terms of mass median aerodynamic diameter(MMAD), the corridors and lecture rooms had higher numbers due to their characteristics, showing $2.36{\mu}m$ and $2.11{\mu}m$, respectively. Laboratories running an electrolysis experiment showed $1.58{\mu}m$, and the cafeteria with regular maintenance and ventilation had $1.96{\mu}m$. Conclusion: The results showed that the $PM_{10}$ concentrations of all samples did not exceed indoor air quality standards. However, the $PM_{2.5}$ concentration was over the standard and, in particular, the concentration of fine particles collected from the laboratories was relatively higher, which could be an issue for the occupants. Therefore, it is important to improve the quality of the indoor air in university buildings.
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문제 정의
본 연구에서는 다양한 실내공간에서 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 파악하기 위한 기초연구로서 대학건물의 다양한 실내공간을 우선 연구대상으로 선정하고 에어로졸입자의 분급포집 장치인 다단 임팩터(Cascade impactor)를 사용하여 실내공기 중 입경별 농도 특성을 파악하였다. 본 연구결과는 대학건물을 포함한 다양한 실내공간에서 에어로졸입자의 입경별 특성 및 농도저감과 관리를 위한 유효한 기초자료로 제공하고자 한다.
본 연구에서는 다양한 실내공간에서 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 파악하기 위한 기초연구로서 대학건물의 다양한 실내공간을 우선 연구대상으로 선정하고 에어로졸입자의 분급포집 장치인 다단 임팩터(Cascade impactor)를 사용하여 실내공기 중 입경별 농도 특성을 파악하였다. 본 연구결과는 대학건물을 포함한 다양한 실내공간에서 에어로졸입자의 입경별 특성 및 농도저감과 관리를 위한 유효한 기초자료로 제공하고자 한다.
제안 방법
1 μm(4단)이기 때문에 다른 연구결과들과 직접적인 농도 비교가 어렵다. 따라서 본 연구에서는 앞서 Probit method로써 긋은 직선방정식으로 부터 PM10 및 PM2.5 농도를 추정하였다. 그 결과 Table 3에는 각 지점별 전체 입경별 농도 특성에서 평균 질량농도, MMAD 및 σg 그리고 PM2.
또한, 포집전후의 필터무게를 칭량하기 위해 시료 채취 전후 24시간 이상 데시게이트에서 항온, 항습한 후 무게 0.01 mg까지 칭량가능한 전자저울(AT201, METTLER, USA)을 이용하여 측정 전후의 필터 중량을 칭량하고 질량 농도를 산정하였다.
한편, 시료채취 방법은 임팩터를 사용하여 바닥으로부터 1.5 m 높이에서 흡인유량 28.3 L/min으로 24시간 기준으로 연속 채취하였으며, 시료채취 횟수는 실내 식당 및 실외 중앙광장 지점은 각 2회 그리고 복도, 강의실, 실험실 등 지점에서는 각 4회씩 실시하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 대학건물의 실내공기 중 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 평가하기 위하여 2014년 3월 중 경상남도 밀양시에 위치한 대학건물을 연구대상으로 하였다. 시료채취 지점은 Table 1에 나타낸 바와 같이 복도(In-CO), 강의실(In-RO), 실험실(In-LR), 식당(In-RE) 등 실내공간 총 4개 지점 그리고 실내/실외의 농도 특성을 비교하가 위하여 캠퍼스 중앙광장(Out-CS)의 실외 1개 지점을 선정하였다.
본 연구에서는 실내 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 파악하기 위하여 8단 임팩터(8 Stage non-viable cascade impactor, TE-20-800, Tisch Environmental Inc., USA)와 직경 81 mm 유리섬유 필터(TE-20-301, Tisch Scientific Inc., USA)를 사용하였다. 본 임팩터는 입구로부터 유입된 에어로졸입자를 0~7단의 충돌 분리판 및 backup 필터로 분급 포집되며, 각 분리단의 공기역학적 분급입경은 각각 0단(> 9 μm), 1단(5.
본 연구에서는 대학건물의 실내공기 중 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 평가하기 위하여 2014년 3월 중 경상남도 밀양시에 위치한 대학건물을 연구대상으로 하였다. 시료채취 지점은 Table 1에 나타낸 바와 같이 복도(In-CO), 강의실(In-RO), 실험실(In-LR), 식당(In-RE) 등 실내공간 총 4개 지점 그리고 실내/실외의 농도 특성을 비교하가 위하여 캠퍼스 중앙광장(Out-CS)의 실외 1개 지점을 선정하였다. 복도의 경우 면적 408.
6 m2이고 12개의 창문이 있어 자연환기가 용이하며, 하루에 4시간이상 수업이 진행되고 있다. 실험실의 경우 절삭유의 전기분해실험이 진행 중이며, 실험을 위해 소수의 연구자들만 이용하고 있다. 하루에 수백명이 이용하는 식당의 경우 상시적으로 창문을 통한 자연환기와 하루에 3번 청소가 주기적으로 이루어지고 있다.
데이터처리
그러나 수작업으로 직선식을 긋는 방식은 다소의 오차가 발생될 수 있으며, 본 연구에서는 Figure 2에 나타낸 바와 같이 엑셀 프로그램(MS Excel)상에서 대수확률 그래프용지를 작성하고 각 분리단의 농도 누적 퍼센트를 통해 선형회귀선의 y 절편 및 기울기를 구하는 최소자승회귀분석(Least-squares linear regression)으로 직선방정식을 긋는 Probit method를 이용하여 각각의 MMAD과 σg를 나타냈다(O'Shaughnessy & Raabe, 2003).
성능/효과
각 지점별 대표적 질량농도 분포의 특성에서 복도 및 강의실의 경우 입경 1 μm 이상의 조대입자 영역에서 높은 농도 특성을 나타냈다.
또한, PM2.5 농도는 현재 실내기준은 없지만, 2015년부터 적용되는 대기 중 24시간 환경기준(50 μg/m3)과 비교하여 보면, 복도, 강의실, 실험실은 대기환경기준을 초과하는 것으로 나타난 반면, 식당은 양호한 농도 수준을 보이고 있었다.
또한, 식당의 경우 실험실과 마찬가지로 입경범위별 6단(PM0.65-1.1) 영역에서 상대적으로 높게 나타났으나 농도는 7.12 μg/m3로 실험실의 약 1/3 농도 수준으로 낮게 나타났다.
90 μg/m3로 나타났다. 또한, 실내/실외 농도비 즉, I/O(Indoor/Outdoor)비는 복도 1.6배, 강의실 1.5배, 실험실 1.3배, 식당 0.6배로 식당을 제외한 모든 지점에서 실내농도가 실외보다 높게 나타났다,
또한, 실험실의 경우 입경 약 1 μm의 미세입자 영역에서 최대 피크가 나타났으며, 식당의 경우 실외 지점이나 다른 실내 지점에 비해 조대입자 및 미세입자 영역의 피크농도가 모두 낮게 나타났다.
또한, 평균 σg는 실내 지점들이 실외 지점에 비해 다소 낮았는데, 이는 실외 지점에서는 다양한 에어로졸입자 발생원이 넓게 영향을 미치는 반면, 실내 지점의 경우 실외 영향 특성과 더불어 지점별 특정 에어로졸입자 발생원의 영향이 상대적으로 더 집중된 결과로 판단된다.
또한, 평균 MMAD에서도 복도 2.36 μm, 강의실 2.11 μm, 실험실 1.58 μm 등으로 나타나 복도, 강의실의 경우 조대입자 영역 그리고 실험실의 경우 미세입자 영역의 농도가 전체 질량 농도에 더 큰 영향을 준 것으로 나타났다.
절삭유의 전기분해 실험이 진행중인 실험실의 경우 입경 약 1 μm의 미세입자 영역에서 최대농도 피크가 나타났다. 반면, 하루에 3회 정도 주기적인 청소가 이루어지고 있는 식당의 경우 실외 지점이나 다른 실내 지점에 비해 조대입자 및 미세입자의 모든 영역에서 낮은 농도 피크가 나타났다.
본 연구기간 중 TSP 평균농도는 실내지점인 복도 103.80 μg/m3, 강의실 96.13 μg/m3, 실험실 85.03 μg/m3, 식당 35.84 μg/m3의 순으로, 실외 중앙광장은 64.90 μg/m3로 나타났다.
본 연구에서는 대학건물 내 실내 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 파악한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 본 연구기간 중 대학건물 내 PM10 농도는 전반적으로 실내공기질 유지농도기준을 초과하지 않았으나, 기존 보고된 국내 다중이용시설의 평균농도보다 높았다. 또한, PM2.
본 연구대상 대학건물 내 실내 에어로졸입자의 입경별 농도 특성은 지점별 시료채취 기간과 횟수는 다소 상이하지만 지점별 TSP 평균농도의 경우 복도, 강의실, 실험실, 식당의 농도 순으로 나타났다. I/O 농도비는 복도, 강의실, 실험실의 경우 실내농도가 1.
실내 지점별 입경분포는 복도 및 강의실의 경우 미세영역보다 조대입자 영역에서 더 높은 농도 피크가 나타나 재실자의 활동도가 많고 바닥먼지의 재비산으로 인해 전제 에어로졸입자 농도에 큰 영향을 준 것으로 판단된다. 실험실의 경우 미세입자 영역에서 더 높은 농도로 나타나 재실자수는 적지만 환기 부족과 전기분해 실험과정으로 미세입자의 발생영향이 큰 것으로 보였다. 또한, 평균 MMAD에서도 복도 2.
에어로졸입자는 다양한 발생원의 영향이나 외기 환기 및 청소 여부 등에 따라 입경범위별 농도 특성에 큰 영향을 줄 수 있는데, 전반적으로 지점별 큰 차이를 보였다. 특히 각 지점의 입경범위별 최대농도는 복도의 경우 1단(PM5.
입경범위별 농도 특성은 복도의 경우 최대 농도가 PM5.8-9.0의 조대입자 영역에서 나타났는데, 이는 직접적인 외기환기가 어려운 상태에서 재실자들의 활동량이 많아 바닥에 퇴적된 거대입자의 재비산이 용이한 특성상 조대입자 영역 농도에 큰 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.
지점별 평균 MMAD를 살펴보면, 실외 지점보다 복도, 강의실, 식당의 경우 높게 나타났으며 실험실의 경우에는 낮게 나타났다. 이러한 결과는 복도, 강의실의 경우 바닥 비산먼지의 재비산으로 인한 조대입자 영역의 농도가 반대로 실험실은 실험과정에서 발생되는 미세입자 영역의 농도가 전체 에어로졸입자의 입경별 농도에 큰 영향을 준 것으로 판단된다.
특히, 복도 지점의 입경분포 농도 특성은 조대입자가 미세입자 영역보다 더 큰 농도 피크 특성과 더불어 조대입자 영역은 입경 약 5 μm 그리고 미세입자 영역은 약 0.9 μm 부근에서 각각 높은 농도 피크가 나타났다.
평균 MMAD는 복도 2.36 μm, 강의실 2.11 μm, 실험실 1.58 μm, 식당 1.96 μm 그리고 실외 중앙광장은 1.67 μm로 나타났으며, 평균 σg 는 복도 2.45, 강의실 2.61, 실험실 2.32, 식당 2.31 그리고 실외 중앙광장은 2.82로 나타났다.
후속연구
본 연구기간 중 대학건물 내 PM10 농도는 전반적으로 실내공기질 유지농도기준을 초과하지 않았으나, 기존 보고된 국내 다중이용시설의 평균농도보다 높았다. 또한, PM2.5 농도는 향후 적용될 대기환경기준을 초과하는 것으로 나타나 미세먼지의 인체 유해성에 견주어 볼 때 대학의 미세먼지 실내공기질 관리개선책이 요구되는 것으로 판단된다.
한편, 향후 실내 에어로졸입자의 발생원 규명, 유해성 여부를 보다 상세히 판단하기 위해서는 화학적 성분의 분석결과 등 보다 면밀한 에어로졸입자의 특성 파악할 필요가 있다. 또한, 대부분의 대학에서는 본 연구대상과 마찬가지로 환기설비 없거나 자연환기나 정기적인 청소 등 체계적인 실내환경 관리가 미흡할 것으로 판단되며, 현재 환경부의 “다중이용시설등의실내공기질관리법”이나 교육부의 “학교보건법”등에서도 일부 도서관을 제외한 대학 건물은 실내환경관리 적용대상에 포함되어 있지 않다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
에어로졸입자의 특징은?
최근, 환경보건학적 측면에서 실내공기질의 중요성이 크게 대두되고 있으며, 현대인들은 하루 중 대부분의 시간을 실내에서 생활함과 동시에 주요 공기오염물질의 농도가 실외보다 실내가 높다는 연구결과들이 발표되고 있다(Montgomery & Kalman, 1989; Lee & Chang, 2000; Lee & Kim, 2004). 특히 사무실, 학교 등과 같은 실내공간에서는 독성, 알레르기성, 발암성의 무기 및 유기물질들이 혼합된 에어로졸입자(Aerosol particles)가 주요한 오염물질이며, 에어로졸입자는 실내외 공기 중 고체 또는 액적상태의 부유물질로 입경 수 nm에서 100 μm까지 넓은 범위로 연속적으로 분포하고 있다.
대학건물 내 실내 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 파악한 결과 PM10 농도는 어떻게 나타났는가?
본 연구에서는 대학건물 내 실내 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 파악한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 본 연구기간 중 대학건물 내 PM10 농도는 전반적으로 실내공기질 유지농도기준을 초과하지 않았으나, 기존 보고된 국내 다중이용시설의 평균농도보다 높았다. 또한, PM2.
실내 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 파악하기 위해선 어떠한 것을 이용하였는가?
본 연구에서는 실내 에어로졸입자의 입경별 농도 특성을 파악하기 위하여 8단 임팩터(8 Stage non-viable cascade impactor, TE-20-800, Tisch Environmental Inc., USA)와 직경 81 mm 유리섬유 필터(TE-20-301, Tisch Scientific Inc., USA)를 사용하였다. 본 임팩터는 입구로부터 유입된 에어로졸입자를 0~7단의 충돌 분리판 및 backup 필터로 분급 포집되며, 각 분리단의 공기역학적 분급입경은 각각 0단(> 9 μm), 1단(5.
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