[논문]실내거주자 건강 관리를 위한 IoT기반 실내정원용 IAQ지수 개발

이정훈; 안선민; 곽민정; 김광진; 김호현

doi:10.5668/jehs.2018.44.5.421

실내거주자 건강 관리를 위한 IoT기반 실내정원용 IAQ지수 개발
Development of an IAQ Index for Indoor Garden Based IoT Applications for Residents' Health Management 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.44 no.5, 2018년, pp.421 - 432

이정훈 (평택대학교 생활 및 산업 환경R&D 센터) , 안선민 (평택대학교 생활 및 산업 환경R&D 센터) , 곽민정 (평택대학교 데이터정보학과) , 김광진 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 원예작물부 도시농업과) , 김호현 (평택대학교 생활 및 산업 환경R&D 센터)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: In this study, we started to develop an indoor garden integrated IoT solution based on IAQ (indoor air quality) and interconnection with an environmental database for smart management of indoor gardens. The purpose of this study was to develop and apply an integrated solution for customized air purification from an indoor garden through big data analysis using IoT technology. Methods: An IoT-based IAQ monitoring system was established in three households within a new apartment building. Based on real-time and long-term data collected, $PM_{2.5}$, $CO_2$, temperature, and humidity changes were compared to those of indoor garden applications and the analyzed results were indexed. Results As a result of the installation, all three households had no results exceeding the standard for indoor air pollution on average $PM_{2.5}$ and $CO_2$ indices. In the case of indoor garden installation, the IAQ index increased to the "Good" section after the installation, and readings in the "Bad" section shown before the installation disappeared. The comfort index also did not dip into the "Uncomfortable" section, where it had been preinstallation, and significantly lowered the average score from "Uncomfortable for sensitive groups" to "Good". Overall, the IAQ composite index for the generation of installations decreased the "Good" interval, but "Bad" did not appear. Conclusions In this study on developing an integrated solution for IAQ based on IoT indoor gardens, big data was analyzed to determine IAQ and comfort indexes and an IAQ composite index. Through this process, it became understood that it is necessary to monitor IAQ based on IoT.

주제어

표/그림 (16)

표 Table 1. Garden-built household sensor installation location
표 Table 2. Non-Garden households sensor installation location
표 Table 3. IoT device hardware specifications
표 Table 4. Comparison before and after installing indoor garden
표 Table 5. Data statistics of monitoring households
표 Table 6. 1-100 Point scale and color-coded index interval
표 Table 7. Integrated IAQ index calculation
표 Table 8. Classification of IAQ index
표 Table 9. Classification of Indoor Air Comfort Index
그림 Fig. 1. IAQ index by measurement month.
그림 Fig. 2. IAQ index by installation classification.
표 Table 10. Classification of IAQ composite index
그림 Fig. 3. Comfort Index by measurement month.
그림 Fig. 4. Comfort Index by installation classification.
그림 Fig. 5. IAQ composite index by measurement month.
그림 Fig. 6. IAQ composite index by installation classification.

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

5 및 온습도를 측정하여 빅데이터를 분석한다. 분석 자료를 활용하여 가정 맞춤형 공기정화 실내정원 통합솔루션을 위한 스마트 지수를 개발하여 실내 재실자에게 실내공기질에 대한 정보를 제공하고, 재실자가 정보를 이용하여 효율적인 건강관리를 할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

제안 방법

본 연구에서는 효율적인 식물기반 공기정화 시스템을 바탕으로 식물의 실내적응성 및 환경요구도에 대해 데이터베이스화 시키고, IoT 핵심 요소 중 하나인 스마트 센서를 이용하여 식물적용을 통한 실내환경 제어의 효용성을 파악하고, CO₂, PM_2.5 및 온습도를 측정하여 빅데이터를 분석한다. 분석 자료를 활용하여 가정 맞춤형 공기정화 실내정원 통합솔루션을 위한 스마트 지수를 개발하여 실내 재실자에게 실내공기질에 대한 정보를 제공하고, 재실자가 정보를 이용하여 효율적인 건강관리를 할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

대상 데이터

본 연구는 2017년 6월부터 10월까지 약 5개월 동안 평택시 내 신축공동주택(아파트) 3가구를 섭외하여 실내정원 설치가구 1가구(A)와 미설치가구 2가구(B, C)로 나누어서 센싱(PM_2.5, CO₂, 온도 및 상대습도) 등 IoT기반 IAQ 모니터링 시스템 구축하였다. 3가구는 같은 아파트 단지에 있는 가구 및 동일면적(115.

성능/효과

결과적으로 벽면녹화 등 실내정원 설치로 인해신축공동주택 가구의 실내공기질 개선 효과 및 지수를 활용한 실내정원의 긍정적인 결과를 관찰할 수 있었다.
전체적으로 설치세대의IAQ종합지수는 ‘좋음’ 구간이 감소하였지만 ‘나쁨’구간은 나타나지 않았다. 또한 실내정원 미설치 세대와 비교하여 설치세대가 전체적으로 지수등급이 낮게 나타났으며, IAQ종합지수 구간에서도 설치세대에는 식물 설치일 이후에 ‘나쁨’ 구간이 없지만 미설치세대에서는 ‘나쁨’ 구간이 나타났다.
쾌적성 지수에서도 설치 이전에 있던 ‘불쾌한 상태’ 구간은 사라졌고, 평균지수 등급이 ‘민감군 영향’에서 ‘좋음’으로 개선되었다. 전체적으로 설치세대의IAQ종합지수는 ‘좋음’ 구간이 감소하였지만 ‘나쁨’구간은 나타나지 않았다. 또한 실내정원 미설치 세대와 비교하여 설치세대가 전체적으로 지수등급이 낮게 나타났으며, IAQ종합지수 구간에서도 설치세대에는 식물 설치일 이후에 ‘나쁨’ 구간이 없지만 미설치세대에서는 ‘나쁨’ 구간이 나타났다.

후속연구

본 연구에서는 IAQ지수에 측정센서의 한계로 인한 제한적인 항목(미세먼지, 이산화탄소 및 온습도)만을 모니터링한 점, 3가구의 제한적인 자료를 활용한 점 등 대표성에 대한 한계점을 가지고 있다. 본 연구 자료를 기초자료로서 신축공동주택 평가대상가구의 확대를 통한 대표성있는 추가 검증, 다양한 실내공간에의 실내정원 설치를 통한 적용 연구가 필요하다.
본 연구에서는 IAQ지수에 측정센서의 한계로 인한 제한적인 항목(미세먼지, 이산화탄소 및 온습도)만을 모니터링한 점, 3가구의 제한적인 자료를 활용한 점 등 대표성에 대한 한계점을 가지고 있다. 본 연구 자료를 기초자료로서 신축공동주택 평가대상가구의 확대를 통한 대표성있는 추가 검증, 다양한 실내공간에의 실내정원 설치를 통한 적용 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	실내환경을 오염시키는 유해물질에는 무엇이 있는가?	산업화와 도시화가 이루어지면서 환경악화 녹지감소가 나타나고 에너지효율을 높이기 위한 건물 밀폐화로 인해 실내환경마저 재실자의 건강에 위험을 끼치고 있다.1) 실내환경을 오염시키는 유해물질은 미세먼지, 라돈(radon), 석면, 오존(O3), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 등이 있다.2-4) 그 중 미세먼지는 대기 중 떠다니는 입자를 말하며, 입자의 지름이 10 μm이하인 미세먼지(PM10)와 2.
	사물인터넷을 통해 얻을 수 있는 신규 가치는 무엇인가?	사물인터넷(Internet of Things; IoT)을 통해 정보의 생산자와 소비자가 상호작용을 하여 가공된 데이터를 이용한 지식과 정보를 사용하였지만, 최근엔 IoT의 발달로 웹, 모바일 환경 내에서 능동적으로 데이터를 수집하고 정보를 생성하는 능력을 통해 사용자에게 새로운 가치를 부여할 수 있게 되었다.18) 새로운 가치로는 스마트홈, 헬스케어, 지능형 차량서비스, 스마트 그리드 등의 서비스가 있다.19) 식물기반시스템을 IoT와 결합시켜 사용자에게 분석된 새로운 정보를 제공하는 것도 새로운 가치로 평가되고있다.
	산업화와 도시화의 특징은?	산업화와 도시화가 이루어지면서 환경악화 녹지감소가 나타나고 에너지효율을 높이기 위한 건물 밀폐화로 인해 실내환경마저 재실자의 건강에 위험을 끼치고 있다.1) 실내환경을 오염시키는 유해물질은 미세먼지, 라돈(radon), 석면, 오존(O3), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 등이 있다.

참고문헌 (41)

National Academy of Sciences (NAS). Human exposure assessment for airborne pollutants, Washington DC. 1993.
Lioy PJ, Waldman JM, Buckeey T, Butler J, Pietarinen C. The personnal, indoor and outdoor conceptions of PM10 measured in an industrial community during the winter. Atmospheric Environment. 1990; 24B: 1.
Gupta KC, Ulsamer AG, Preuss PW. Formaldehyde in indoor air: Sources and toxicity. Environment International. 1982; 8(1-6): 349-358.

상세보기
Cho KH, Sung MK, Kim SS. Comparison of indoor air pollutant concentrations according to the types of public-use facilities. Architectural Institute of Korea. 2016; 275-276.
Lee SB, Jung DK, Cho EJ, Kim HA, Hwang EY, Kang CH. Composition and pollution characteristics of PM10 and PM2.5 particles at Gosan site of Jeju Island in 2008. Analytical Science and Technology. 2011; 24(4): 310-318.

원문보기 상세보기
Pope CA III, Schwartz J, Ransom MR. Daily mortality and PM10 pollution in the Utah Valley. Arch Environ Health. 1992; 47: 211-217.

상세보기
Dominici F, Peng RD, Bell ML, Pham L, McDermott A, Zeger SL, et al. Fine particulate air pollution and hospital admission for cardiovascular and respiratory diseases. JAMA. 2006; 295(10): 1127-1134.

상세보기
International Agency for Research on Cancer (IARC), Agents classified by the IARC monographs. [cited 2018 August 14]. Available from: URL: http://www.euro.who.int/en/health-topics/environment-and-health/urban-health/news/news/2013/10/outdoor-air-pollution-a-leading-environmentalcause-of-cancer-deaths. 2017.
World Health Organization (WHO). Air quality guidelines, particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide. 2005; 279
World Health Organization (WHO). Update of WHO Global Air Quality Guidelines. [cited 2018 August 14]. Available from: URL: http://www.euro. who.int/en/health-topics/environment-and-health/airquality/activities/update-of-who-global-air-qualityguidelines. 2015.
Jang EA, Kim JS, Kim BJ, Kim MJ, Park IB, Kim JB, et al. A study on PM 2.5 pollution in public use facilities in Gyeonggi province. J. Odor Indoor Environ. 2017; 16(2): 157-165.

상세보기
Park MS, Kim HS, Lee KH. A Study on CO2 Concentration Control to improve IAQ(Indoor Air Quality) in Office Building. Journal of Korea Facility Management Association. 2000; 2(2): 1-8.
Susan AR, 2003. Health Effects of Acute and Prolonged CO2 Exposure in Normal and Sensitive Population. Diplomate of the American Board of Toxicology. Associates, Inc., 19186 Buck Ridge Rd., Grass Valley, CA, 95949-7025, USA.
Liu T, Li L, Zhang F, Wang Y. Transcriptional inhibition of the Catalase gene in phosphine-induced oxidative stress in Drosophila melanogaster. Pestic. Biochem. Physiol. 2015; 124: 1-7.

상세보기
Park SU, Oh JH, Kim JK, Moon JW. A study of Indoor Living Condition Improvement based on Indoor Greening Technique. Journal of The Residential Environment Institute of Korea. 2015; 13(2): 145-153.
Park SA, Kim MG, Yoo MH, Oh MM, Son KC. Comparison of Indoor $CO_{2}$ Removal Capability of Five Foliage Plants by Photosynthesis. Korean Society For Horticultural Science. 2010; 28(5): 864-870.
Kim KJ, Kim HJ, Suh JN, Jung HH, Jang HS. Removal Efficiency of Particle Matter by Indoor Plants. Korean Society For Horticultural Science. 2016; 184.
Kim YM, Ryoo HY. User Experience Research Paradigm in Internet of Things Environment. Journal of Integrated Design Research. 2017; 16(3): 19-29.
Lim CS. IoT Service Application Cases Analysis and Industrial Promotion Issues. The Journal of KINGComputing. 2015; 11(6): 41-50.
Kim HJ, Kim HH. Assessment of Indoor Air Quality and the Eye Symptom of Occupants in Newlybuilt Office Building after Planting Indoor Plants. J Korean Ophthalmic Opt Soc. 2016; 21(3): 265-274.

원문보기 상세보기
Environmental health act. Article 14-2. Survey on Actual Situation of Activity Space, etc. for Sensitive Class.
Han SW, Lee JS, Kim YS. Removal Characteristics of Each Volatile Organic Compounds in Indoor Foliage Plants.
Indoor air quality contral in public-use facilities, ETC. ACT. Act No.728, 27. Dec, 2017. Amendment by Other Act. Korean Journal of Horticultural Science & Technology. 2007; 24(S1): 55-55.
American Society of Heating, Refrigeration, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). ANIS/ASHRAE Standard 55-2010: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. ASHRAE, Inc. 1791 Tullie Circle NE, Atlanta, GA 30329. www.ashrae.org. 2010.
World Health Organization. Air pollution including WHO's 1999 guidelines for air pollution control. Geneva. World Health Organization. 2000.
Leem JH, Kim ST, Kim HC. Public-health impact of outdoor air pollution for 2(nd) air pollution management policy in Seoul metropolitan area, Korea. Ann Occup Environ Med. 2015; 27: 7.

상세보기
Enforcement Decree of the framework act on environmental policy. Article 2. Environmental Standards.
Chen L, Yang W, Jennison BL, Omaye ST. Air particulate pollution and hospital admissions for chronic obstructive pulmonary disease in Reno, Nevada. Inhal Toxicol. 2000; 12: 281-298.

상세보기
Lee IM, Tsai SS, Chang CC, Ho CK, Yang CY. Air pollution and hospital admissions for chronic obstructive pulmonary disease in a tropical city: Kaohsiung, Taiwan. Inhal Toxicol 2007; 19: 393-398.

상세보기
Yoon CS, Yoo BH. A Covariance Structure Model for the Evaluation of Comfort in Indoor Environment Based on the Residents' Personal Opinions. J. Architectural Institute of Korea. 1996; 12(10): 43-53.
Thermal comfort standard, ASHRAE Standard 55-2004
Asaumi, H, Nishina H, Fukuyama T, Hashimoto Y. Simulative estimation for the environment inside room from the green amenity aspect. SHITA JOURNAL 1991; 3(1): 31-38.
Oh GS, Jung GJ, Im YB. Impact of Indoor $CO_{2}$ Concentration on Work Performance.
Yang WH. School indoor air quality and health effects. Journal of Environmental Health Sciences. 2009; 35(3): 143-152.
Yang WH. Time-activity Pattern of Students and Indoor Air Quality of School. The Journal of Korean Institute of Educational Facilities, 2014; 21(6): 17-22.
Son KC, Kim MK, Park SH, Chang MK, Effect of Foliage Plant Pachira aquatica on the Change of Indoor Temperature and Humidity. Korean Journal of Horticultural Science & Technology. 1998; 16(3): 377-380.
Singer BC, Destaillats H, Hodgson AT, Nazaroff WW. Cleanning products and air fresheners: emissions and resulting concentrations of glycol ethers and terpenoids. Indoor Air, 2006; 16: 179-191.

상세보기
Yang JY, Kim HH, Shin DC, Kim YS, Sohn JR, Lim JH, et al. Health Risk Assessment of Occupants in the Small-Scale Public Facilites for Aldehydes and VOCs, Journal of Environmental Health Sciences. 2008; 17(1): 45-56
Sim SH, Kim YS. Characterization and Assessment of Indoor Air Quality in Newly Constructed Apartments -Volatile Organic Compounds and Formaldehyde-. Journal of Environmental Health Sciences. 2006; 32(4): 275-281.
Andrew C, Heegaard E, Halvorsen R, Martinez- Pena F, Egli S, Kirk PM, et al. Climate impacts on fungal community and trait dynamics. Fungal Ecology. 2016; 22: 17-25.

상세보기
Song JE, Park SK, Sohn JY, Kim YS. The Reduction of Indoor Air Contaminants According to the Positions and Amount of Plants. Journal of The Korean Society of Living Environmental System. 2006; 13(2): 119-126.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

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