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문제 정의
- 본 연구는 종합병원의 통합 실내 쾌적도 평가를 위해 개발된 IEQh 모델을 활용하여, 두 곳의 종합 병원에서의 1년 동안의 실내 환경 측정 자료를 기초로 병원 실내의 다양한 목적의 실내 공간의 장소 별, 계절 별, 시간대 별 IEQh를 평가하고자 한다.
제안 방법
- 2) 이 모델은 홍콩의 한 사무실 건물의 293명의 재실자들을 대상으로 실내 통합 쾌적도를 조사하여 모델에 적용하였으며, 예상 온열 쾌적도(PMV), 이산화탄소 농도, 소음도, 조도 레벨에 따른 재실자의 쾌적도를 평가하여 통합 실내 쾌적도를 산출하였다. 또한 중국의 공립학교 건물을 대상으로 재실자의 만족도와 환경요인 측정을 결합한 쾌적도 예상 모델을 개발하기도 하였다.
- 4) 홍콩의 사무실 모델은 조도의 쾌적 기준(Good condition)을 600 lux로 설정하였으나, 국내 종합병원의 일반적인 실내 조도 기준을 적용하여 300 lux를 쾌적 기준으로 설정하여 모델을 재구축하였다. 그 결과 국내 종합병원의 실내통합쾌적도가 장소 별로 약 16-34% 증가하였으며, 사무실의 모델을 그대로 종합병원에 적용할 경우 실내 쾌적도가 과소평가될 가능성이 있음을 알 수 있다.
- 각 장소 별 실내 쾌적도 평가를 위하여 온도, 습도, 기류, 복사열의 측정 데이터로 PMV, PPD 값을 산출하였고, 주요 실내 쾌적성의 지표인 조도, 소음, 이산화탄소를 추가 요인으로 함께 측정하였다. 측정에 사용된 기기는 ㈜옥타컴 (Daejeon, Korea)에서 직접 제작한 통합 측정 장비를 사용하였으며, 이산화탄소는 Telaire 7001 (GE Telaire®, MA, USA)로 측정되었으며, HOBO U12 Data logger (Onset Computer Corporation, MA, USA)로 데이터를 기록하였다.
- 측정된 데이터는 각 병원 별 장소의 운영시간을 추출하여 기술 통계분석을 하였으며, 계절 별 분석은 냉, 난방을 가동하는 여름(6, 7, 8월), 겨울철(12, 1, 2월) 데이터만을 분석하였다. 두 병원의 여름(6, 7, 8월), 봄(3, 4, 5월)/가을(9, 10, 11월), 겨울철(12, 1, 2월)의 장소 별 24시간 실시간 평균 데이터 역시 각 장소의 운영 시간의 데이터를 추출하여 분석하였다. 기술 통계분석에는 통계 패키지 프로그램 SAS 9.
- 제작된 통합 측정기에 사용된 센서의 종류와 사양은 다음과 같다(Table 1). 모든 측정 기기는 출입문과 창가 및 보행자 통행에 불편함을 주지 않은 곳에 설치하여, 측정 인자에 영향을 미칠 수 있는 외기 유입 및 직사광선을 차단하였다.
- 병원마다 이용객이 많은 곳으로 선정된 5 장소에서 실내 쾌적도를 평가하기 위해 온도, 습도, 기류, 복사열을, 추가로 실내 쾌적성 지표인 조도, 소음, 이산화탄소를 측정하였다. 측정은 병원마다 격월로 진행되었으며, 병원(A)은 2014년 5, 7, 9, 11월 2015년 1, 3월 병원(B)은 2014년 6, 8, 9월, 2015년 2, 4월에 진행되었다.
- 수집된 온도, 습도, 기류, 복사열 데이터는 재실 자의 의복 상태(clo), 활동량(met) 값을 적용하여 예상 온열 쾌적도(PMV)를 산출 하였으며,1) 재실자의 clo, met 값은 일주일에 1회 연구원이 측정 장소를 직접 방문하여 관찰 조사를 바탕으로 적용되었다. 또한 수집된 이산화탄소, 소음도, 조도의 데이터는 산출된 PMV 값과 함께 Wong et al.
- 수집된 온도, 습도, 기류, 복사열 데이터는 재실자의 의복 상태(clo), 활동량(met) 값을 적용하여 예상 온열 쾌적도(PMV)를 산출하였으며,1) 재실자 clo, met 값은 측정이 진행되고 있는 병원 내 측정 장소에 연구원 1주일에 1회 정기적으로 방문하여 실제 병원 이용객들의 의복 상태 및 활동량을 확인하여 선정하였다. 또한 수집된 이산화탄소, 소음도, 조도의 데이터는 산출된 PMV 값과 함께 Wong et al.
대상 데이터
- 병원(A)는 면적 22,155 m2, 13층(B3-10층) 규모의 종합병원으로 2014년 5, 7, 9, 11월, 2015년 1, 3월에 로비(1층), 건강검진센터(2층), 주사실(2층), 진료 대기실(2층), 간호사 스테이션(8층)을 대상으로 측정되었다. 병원 (B)는 면적 99,909 m2, 18층(B4-14층) 규모로, 2014년 6, 8, 9월, 2015년 2, 4월에 로비(1층), 건강검진 센터(2층), 주사실(2층), 응급실(B1층), 간호사 스테이션(9층)을 대상으로 측정되었다. 측정기의 설치 위치는 바닥에서 > 1 m의 높이에 설치되었으며, 직사광선이나 직접적인 외기가 유입될 수 있는 출입문 근처나 창가를 피하되 통행과 이용에 불편을 주지 않는 공간에 설치하였다.
- 본 연구는 2014년 4월 21일부터 2015년 4월 29일까지 서울과 경기도의 각 한 곳씩 총 두 곳의 종합병원을 격월로 이동하여 측정하였다. 병원(A)는 면적 22,155 m2, 13층(B3-10층) 규모의 종합병원으로 2014년 5, 7, 9, 11월, 2015년 1, 3월에 로비(1층), 건강검진센터(2층), 주사실(2층), 진료 대기실(2층), 간호사 스테이션(8층)을 대상으로 측정되었다. 병원 (B)는 면적 99,909 m2, 18층(B4-14층) 규모로, 2014년 6, 8, 9월, 2015년 2, 4월에 로비(1층), 건강검진 센터(2층), 주사실(2층), 응급실(B1층), 간호사 스테이션(9층)을 대상으로 측정되었다.
- 본 연구는 2014년 4월 21일부터 2015년 4월 29일까지 1년 동안 서울과 경기도에서 각각 1곳씩 섭외된 종합병원에서 진행되었다. 이후, 섭외된 병원에서 연구진들이 현장 조사를 하여, 환자, 의료진, 및 기타 이용객이 빈번히 이용하는 장소를 각각 5곳을 선정하였다.
- 본 연구는 2014년 4월 21일부터 2015년 4월 29일까지 서울과 경기도의 각 한 곳씩 총 두 곳의 종합병원을 격월로 이동하여 측정하였다. 병원(A)는 면적 22,155 m2, 13층(B3-10층) 규모의 종합병원으로 2014년 5, 7, 9, 11월, 2015년 1, 3월에 로비(1층), 건강검진센터(2층), 주사실(2층), 진료 대기실(2층), 간호사 스테이션(8층)을 대상으로 측정되었다.
- 본 연구는 2014년 4월 21일부터 2015년 4월 29일까지 1년 동안 서울과 경기도에서 각각 1곳씩 섭외된 종합병원에서 진행되었다. 이후, 섭외된 병원에서 연구진들이 현장 조사를 하여, 환자, 의료진, 및 기타 이용객이 빈번히 이용하는 장소를 각각 5곳을 선정하였다. 병원(A)은 면적 22,155 m2, 13층(B3-10층) 규모의 종합병원으로, 로비(1층), 건강검진센터(2층), 주사실(2층), 진료 대기실(2층), 간호사 스테이션(8층), 병원(B)는 면적 99,909 m2, 18층(B4-14층) 규모로 로비(1층), 건강검진센터(2층), 주사실(2층), 응급실(B1층), 간호사 스테이션(9층)에서 시설 이용객이 많은 것으로 나타났다.
- 측정된 데이터는 각 병원 별 장소의 운영시간을 추출하여 기술 통계분석을 하였으며, 계절 별 분석은 냉, 난방을 가동하는 여름(6, 7, 8월), 겨울철(12, 1, 2월) 데이터만을 분석하였다. 두 병원의 여름(6, 7, 8월), 봄(3, 4, 5월)/가을(9, 10, 11월), 겨울철(12, 1, 2월)의 장소 별 24시간 실시간 평균 데이터 역시 각 장소의 운영 시간의 데이터를 추출하여 분석하였다.
- 측정에 사용된 기기는 ㈜옥타컴 (Daejeon, Korea)에서 직접 제작한 통합 측정 장비를 사용하였으며(Table 1), 이산화탄소는 Telaire 7001 (GE Telaire®, MA, USA)로 측정, HOBO U12 Data logger (Onset Computer Corporation, MA, USA)로 데이터를 저장하였다.
- 측정에 사용된 기기는 ㈜옥타컴 (Daejeon, Korea)에서 직접 제작한 통합 측정 장비를 사용하였으며, 이산화탄소는 Telaire 7001 (GE Telaire®, MA, USA)로 측정되었으며, HOBO U12 Data logger (Onset Computer Corporation, MA, USA)로 데이터를 기록하였다.
- 병원마다 이용객이 많은 곳으로 선정된 5 장소에서 실내 쾌적도를 평가하기 위해 온도, 습도, 기류, 복사열을, 추가로 실내 쾌적성 지표인 조도, 소음, 이산화탄소를 측정하였다. 측정은 병원마다 격월로 진행되었으며, 병원(A)은 2014년 5, 7, 9, 11월 2015년 1, 3월 병원(B)은 2014년 6, 8, 9월, 2015년 2, 4월에 진행되었다. 측정은 병원 별 5 장소에서 1개월간 연속 측정되었다.
데이터처리
- , San Jose, CA, USA) 을 이용하여 실시간 그래프를 작성하였다. 각 시설의 여름과 겨울의 장소 간 IEQh 차이는 분산분석으로 평균을 비교하였다. 각 장소 내에서 계절 간의 IEQh 차이는 T-test 로 평균을 비교하였으며 사후 검정은 Tukey의 방법을 사용하였다.
- 각 시설의 여름과 겨울의 장소 간 IEQh 차이는 분산분석으로 평균을 비교하였다. 각 장소 내에서 계절 간의 IEQh 차이는 T-test 로 평균을 비교하였으며 사후 검정은 Tukey의 방법을 사용하였다.
- 두 병원의 여름(6, 7, 8월), 봄(3, 4, 5월)/가을(9, 10, 11월), 겨울철(12, 1, 2월)의 장소 별 24시간 실시간 평균 데이터 역시 각 장소의 운영 시간의 데이터를 추출하여 분석하였다. 기술 통계분석에는 통계 패키지 프로그램 SAS 9.3(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)를 사용하였으며, 24시간 실시간 평균 데이터는 Sigma plot 10.0(Systat Software Inc., San Jose, CA, USA) 을 이용하여 실시간 그래프를 작성하였다. 각 시설의 여름과 겨울의 장소 간 IEQh 차이는 분산분석으로 평균을 비교하였다.
성능/효과
- 78로 두 계절 간 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.6) 또한 계절 중 여름과 겨울에 온열 환경에 대한 불만족도가 높았는데, 겨울의 불만족 비율은 91%, 여름은 67%로 겨울의 불만족 비율이 높게 나타났으며,11) 본 연구결과 IEQh의 만족 비율이 겨울철에 더 낮아 같은 결과를 나타냈다.
- 7) 같은 층에 위치한 공간이라도 치밀하게 차폐되지 않은 공간에서는 공기의 누기로 인하여 냉·난방 시스템의 효율이 떨어져서 공간적 온열쾌적도의 차이를 초래하는 것으로 조사되었다.6) 또한 종합병원 건물 내 층수에 따라 실내 온도와 복사열의 차이가 유의하게 나타났다.9) 이는 층별 창문의 크기와 개폐 여부, 건물의 구조와 기류의 흐름에 따른 차이에서 비롯될 수 있다.
- 6) 하지만 본 연구 결과는 오전 오후 시간에 따른 영향을 크게 받지 않으며, 운영시간 즉 공조 시스템 및 냉·난방 가동 시간에 따른 영향을 더 크게 받았다.
- 7) 같은 층에 위치한 공간이라도 치밀하게 차폐되지 않은 공간에서는 공기의 누기로 인하여 냉·난방 시스템의 효율이 떨어져서 공간적 온열쾌적도의 차이를 초래하는 것으로 조사되었다.
- PMV로 평가된 실내 온열 쾌적도는 IEQh 보다 과대평가하는 경향을 보였다. 이는 본 연구에서 측정된 실내 이산화탄소 농도, 소음, 조도의 측정치가 반영되었을 때 PMV를 이용한 평가보다 쾌적도 평가 결과가 떨어졌음을 나타낸다.
- 4) 홍콩의 사무실 모델은 조도의 쾌적 기준(Good condition)을 600 lux로 설정하였으나, 국내 종합병원의 일반적인 실내 조도 기준을 적용하여 300 lux를 쾌적 기준으로 설정하여 모델을 재구축하였다. 그 결과 국내 종합병원의 실내통합쾌적도가 장소 별로 약 16-34% 증가하였으며, 사무실의 모델을 그대로 종합병원에 적용할 경우 실내 쾌적도가 과소평가될 가능성이 있음을 알 수 있다.4)
- 9 이상을 만족하는 시간 비율을 비교한 표는 다음과 같다(Table 5). 대부분의 장소에서 PMV의 쾌적 범위를 만족한 비율은 IEQh 쾌적 기준을 만족한 비율보다 높았으며 최소 약 1.6배에서 최대 약 60배 비율의 차이를 보였다. 병원 A의 간호사 스테이션은 IEQh의 쾌적 범위 만족 비율이 33.
- 두 곳의 병원의 각 건물 내에 위치한 5곳의 장소 별 IEQh는 통계적으로 유의하게 차이가 있었다. 이는 특히 냉·난방을 시스템을 가동하는 여름과 겨울에 나타났으며, 이는 같은 건물 내에서도 실내 환경 요인의 차이가 있음을 나타낸다.
- 이는 본 연구에서 측정된 실내 이산화탄소 농도, 소음, 조도의 측정치가 반영되었을 때 PMV를 이용한 평가보다 쾌적도 평가 결과가 떨어졌음을 나타낸다. 두 평가 지표의 차이가 가장 많이 났던 장소는 병원 B의 건강검진센터로 이러한 차이의 원인으로는 조도의 수준이 낮게 유지되어 IEQh에서 매우 낮은 쾌적 범위 만족률을 보였다. 병원 A의 간호사 스테이션은 PMV보다 IEQh에서 더 높은 쾌적 범위 만족 비율을 나타낸 장소이다.
- 종합병원의 IEQh는 같은 건물 내의 5곳의 공간에서 모두 다르게 나타났으며, 여름과 겨울의 IEQh 또한 통계적으로 유의하게 달랐다. 또한 실시간 실내 IEQh는 병원의 운영시간 즉, 공조 시스템 및 냉난방의 가동 시간에 영향을 받았다. 실내 쾌적도를 PMV만으로 평가할 경우 IEQh로 평가할 때 보다 과대평가되는 경향이 있으며, 통합 실내 쾌적 평가를 위해서는 온열 환경 이외에 여러 요인들이 종합적으로 적용되는 것이 바람직하다고 사료된다.
- 6배에서 최대 약 60배 비율의 차이를 보였다. 병원 A의 간호사 스테이션은 IEQh의 쾌적 범위 만족 비율이 33.4%로 PMV의 만족 비율인 22.6% 보다 더 높게 나타났으며, 병원 B의 건강검진센터는 48.1% 시간 비율이 PMV의 쾌적 기준을 만족시켰지만 IEQh로 평가한 결과 0.8%에 그쳤다.
- 병원 A의 로비, 주사실, 건강검진센터, 간호사 스테이션, 진료 대기실의 여름과 겨울의 평균 IEQh의 차이는 모두 통계학적으로 유의미하게 차이가 있었다(P <0.001).
- 병원 B의 여름과 겨울 간 평균 IEQh의 차이는 건강검진센터(P=0.62)를 제외한 모든 장소에서 유의하게 나타났다(P<0.001).
- 실내 환경은 외부의 기후 영향을 크게 받으며, 특히 냉난방 가동이 이루어지는 여름과 겨울에는 그 차이가 더 크게 나타난다. 병원 직원들의 PMV를 평 가한 결과 여름과 겨울의 PMV는 여름철에 최소 0.44에서 최대 1.18였으며, 겨울철 최소 -1.08에서 최대 0.78로 두 계절 간 통계적으로 유의한 차이가 나타났다.6) 또한 계절 중 여름과 겨울에 온열 환경에 대한 불만족도가 높았는데, 겨울의 불만족 비율은 91%, 여름은 67%로 겨울의 불만족 비율이 높게 나타났으며,11) 본 연구결과 IEQh의 만족 비율이 겨울철에 더 낮아 같은 결과를 나타냈다.
- 001). 여름철 장소 간의 평균 IEQh의 차이는 모든 장소에서 유의하게 다르게 나타났으며, 겨울철 장소 간 차이는 로비와 간호사 스테이션(P=0.31)을 제외한 나머지 모든 장소 간에서 유의하게 다르게 나타났다.
- PMV로 평가된 실내 온열 쾌적도는 IEQh 보다 과대평가하는 경향을 보였다. 이는 본 연구에서 측정된 실내 이산화탄소 농도, 소음, 조도의 측정치가 반영되었을 때 PMV를 이용한 평가보다 쾌적도 평가 결과가 떨어졌음을 나타낸다. 두 평가 지표의 차이가 가장 많이 났던 장소는 병원 B의 건강검진센터로 이러한 차이의 원인으로는 조도의 수준이 낮게 유지되어 IEQh에서 매우 낮은 쾌적 범위 만족률을 보였다.
- 종합병원의 IEQh는 같은 건물 내의 5곳의 공간에서 모두 다르게 나타났으며, 여름과 겨울의 IEQh 또한 통계적으로 유의하게 달랐다. 또한 실시간 실내 IEQh는 병원의 운영시간 즉, 공조 시스템 및 냉난방의 가동 시간에 영향을 받았다.
- 두 병원의 각 측정 장소는 24시간 운영되는 간호사 스테이션과 응급실을 제외하고, 8:00에서 17:30 운영되고 있으며 실시간 IEQh는 운영 시간에 영향을 받는 경향이 있었다. 특히 병원 A의 간호사 스테이션과 병원 B의 응급실은 24시간 거의 일정하게 유지되었으며, 두 병원 모두 겨울철의 실시간 IEQh의 변화 폭이 가장 컸다. 과거 종합병원의 실내 온열 쾌적도 평가 결과 연구를 보면 겨울엔 점심시간 대에 그리고 여름엔 오전 시간이 다른 시간대에 비하여 상대적으로 더 쾌적한 결과를 나타냈다.
후속연구
- 실내 쾌적도를 PMV만으로 평가할 경우 IEQh로 평가할 때 보다 과대평가되는 경향이 있으며, 통합 실내 쾌적 평가를 위해서는 온열 환경 이외에 여러 요인들이 종합적으로 적용되는 것이 바람직하다고 사료된다. IEQh를 통하여 종합병원의 실내 쾌적도를 정량적으로 평가하기 위해 모델 값과 실제 재실자들의 주관적인 실내 쾌적도를 조사하여 모델을 최적화하는 추가 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 실내 쾌적도 평가 결과와 실내의 각 이용 인원의 실시간 평가가 동시에 이루어진다만 수요기반의 효율적인 실내 환경 관리와 쾌적도 관리가 가능할 것이다. 또한 IEQh 평가 모델의 구체적인 검증 및 최적화를 위하여 모델 평가 값과 함께 의료시설 재실자들의 체감 결과를 비교 연구 또한 추가로 수행되어야 할 것이다.
- 평가 결과에 따른 실내 환경을 관리할 경우 이용 인원이 적은 곳에 실내 환경 관리가 이루어져 올바른 에너지 소비가 이루어지지 않아 효율적인 우선 관리가 힘들 수 있다. 실내 쾌적도 평가 결과와 실내의 각 이용 인원의 실시간 평가가 동시에 이루어진다만 수요기반의 효율적인 실내 환경 관리와 쾌적도 관리가 가능할 것이다. 또한 IEQh 평가 모델의 구체적인 검증 및 최적화를 위하여 모델 평가 값과 함께 의료시설 재실자들의 체감 결과를 비교 연구 또한 추가로 수행되어야 할 것이다.
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