[논문]마감재 및 환기를 고려한 공동주택 실내 라돈 농도의 비정상 해석

조현; 방승기

doi:10.17664/ksgee.2019.15.4.024

마감재 및 환기를 고려한 공동주택 실내 라돈 농도의 비정상 해석
Unsteady Analysis of Indoor Radon in Apartment Buildings Considering Finishing Materials and Ventilation 원문보기

한국지열에너지학회논문집 = Transactions of the Korea Society of Geothermal Energy Engineers, v.15 no.4, 2019년, pp.24 - 31

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we simulated a new apartment building by using radon emission test values from various building materials used as interior finishing materials. The simulations evaluated the radon concentration in the room according to the radon emissions and the ventilations for each type of finishing material (gypsum board, stone, tile and concrete). Overall concrete finish simulation case showed the highest concentration than the case using other materials due to the effect of wall area at the center of each room and the mean radon concentration at 1.5 m above the floor was slightly lower than the mean value at each center. In the case of the porch, pantry and bathroom, the radon concentration was high even when the same materials were used as in the other rooms.

주제어

표/그림 (18)

그림 Fig. 1. Simulation volume mesh (Bathroom).
그림 Fig. 2. Analysis result.
그림 Fig. 3. Simulation target & volume mesh.
표 Table 1. Radon emissions by materials
표 Table 2. Analysis Case
표 Table 3. Radon concentration analysis results
그림 Fig. 4. Radon concentration change in the center of the living room (Min. Emission).
그림 Fig. 5. Radon concentration change in the center of the living room (Max. Emission).
표 Table 4. Floor contribution evaluation
그림 Fig. 6. Radon concentration change in the center of the main room (Min. Emission).
그림 Fig. 7. Radon concentration change in the center of the main room (Max. Emission).
그림 Fig. 8. Radon concentration change in the center of the bath room (Max. Emission).
그림 Fig. 9. Radon concentration change in the center of the bath room (Min. Emission).
그림 Fig. 10. Concentrations according to ventilation conditions.
그림 Fig. 11. Concentration by Concrete Finish.
그림 Fig. 12. Concentration of maximum emission (Air Change Rate : 0.5 time/h).
그림 Fig. 13. Concentration of maximum emission (Air Change Rate : 0.2 time/h).
그림 Fig. 14. Concentration of maximum emission (Air Change Rate : 0.05 time/h).

AI 본문요약
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문제 정의

12)”에서 라돈은 공기보다 무거운 기체로 실내 중에서 바닥에 쌓이기 때문에 재실자가 취침하는 야간~아침까지 농도가 높아지는 경향이 있고, 환기만으로 현저하게 농도를 낮출 수 있다는 저감방안을 제시하고 있으나 환기에 의한 실내 라돈 농도 저감 효과에 대한 정확한 측정결과 및 해석결과는 제시하고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 실내 마감재로 사용되는 각종 건축자재에서 발생하는 라돈 방출량 시험값을 이용하여 시뮬레이션을 이용해서 실내의 라돈 농도에 미치는 영향을 자재별로 정확하게 파악하고, 신축 중인 공동주택을 대상으로 자재 및 환기에 따른 실내의 라돈 농도를 평가하는 것을 목표로 한다.
시뮬레이션은 실내 마감재를 석고보드, 석재, 타일 및 콘크리트 등으로 나누고 라돈 방출량 및 환기회수에 따라 실내의 라돈 농도 및 거실 중앙부에 대한 각 부위별, 자재별 농도 기여율을 평가하는 것을 목표로 한다. ;

제안 방법

본 논문에서는 실내 마감재로 사용되는 각종 건축 자재에서 발생하는 라돈 방출량 시험값을 이용하여 공동주택을 대상으로 시뮬레이션한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

시뮬레이션에 사용한 Data는 기존의 환경부의 연구보고서[3]와 실제 현장에 적용한 석재의 라돈 방출량 공인시험 Data를 활용하였다.
시뮬레이션은 본 시뮬레이션을 실시할 공동주택의 화장실을 대상으로 하였으며, Fig. 1에 해석을 위한 Volume Mesh를 나타내었다.

데이터처리

해석은 환기가 없는 상태에서 3가지 케이스를 실시하였으며 첫 번째는 화장실 내에 석재만 설치된 경우, 두 번째는 석재+타일이 설치된 경우와 마지막으로는 화장실의 천장이 플라스틱 계열이므로 기밀성이 보장되지 않는 것을 전제로 하여 천장은 콘크리트의 라돈 방출량 데이터를 활용하였다. 이때 석재, 타일 및 콘크리트의 라돈 방출량은 1.

성능/효과

1) 각 실 중앙부에서는 시뮬레이션이 실제 자재를 사용한 경우보다 높은 농도를 보이고, 바닥면 위 1.5 m 지점에서의 평균 라돈 농도는 각 중앙부의 평균값보다는 다소 낮은 값으로 나타났다.
2) 실내의 라돈 농도는 실내 마감재의 라돈 방출특성의 영향을 받지만, 환기에 따른 영향이 더 큰 것으로 나타났다.
3) 실내 체적에 대한 벽체의 부하율이 큰 현관, 팬트리 및 욕실의 경우 다른 실에 비해서 동일한 자재를 사용한 경우 라돈의 농도가 높게 나타났는데, 이는 표면적에 대한 체적비율(부하율)이 작기 때문인 것으로 판단된다.
4) 거실중앙부의 라돈농도는 환기횟수 변화에 따라 큰 차이를 보이며, 환기회수가 0.2회/h, 0.5회/h인 경우는 시간경과에 따라 일정한 농도로 수렴하지만 환기회수가 0.05회/h이면 시뮬레이션 개시 55시간 이후에도 실내의 라돈 농도는 지속적으로 상승하는 것으로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기여율이란 무엇인가?	따라서 실내 거실의 중앙부에서의 라돈 농도는 실내를 구성하는 각 마감재의 면적 및 라돈 방출강도에 영향을 받으며 이때 각 부위의 오염물질 방출량, 실내 중앙부로 부터의 거리 및 환기여부에 따라 중앙부에 영향을 미치게 된다. 이러한 각 부위에 오염물질 방출량이 실내 중앙부에 미치는 영향을 “기여율”[4, 5]로 정의하고, 본 시뮬레이션에서 해석을 하고자 한다.
	라돈의 평균농도가 환기회수에 가장 큰 영향을 받는다는 증거는 무엇인가?	5m 높이에서의 라돈의 평균농도(avg)를 비교하여 나타낸 것이다. 환기에 따라 실내의 라돈 농도는 큰 영향을 받는 것을 알 수 있으며, 실내의 마감재별 라돈 방출량이 최대인 경우에는 환기회수가 0.5회/h인 경우에는 최대 250 Bq/m3, 바닥면 위 1 .5 m 지점의 전체평균 10.7 Bq/m3이지만, 환기회수가 가장 적은 0.05회/h인 경우는 최대 2,255 Bq/m3, 바닥면 위 1.5 m 지점의 전체평균 570.7 Bq/m3로 나타나 환기회수에 따라 매우 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있다.
	실내 공기중 라돈의 원인은 무엇인가?	신축 공동주택 실내 공기중 라돈에 대한 문제가 발생하게 된 이유는 여러 가지가 있지만 그 중 공동주택 성능향상을 위하여 단열 강화, 에너지 효율 향상 및 창호 면적 감소에 따른 세대의 기밀성능 향상이 이루어진 것도 하나의 원인이 될 수 있다.

참고문헌 (5)

Matin Jiranek, 2010, Application of numerical modelling for the better design of radon preventive and remedial measures, NUKLEONNIKA, Vol. 55(4), pp. 451-457. Czech.
Fan Wang and Ian C. Ward, 2000, The developmnet of a radon entry model for a house with a cellar, Building and Environment, Vol. 35, pp. 615-631.

상세보기
Ministry of Environment, Korean Environmental Industry & Technology Institute, 2016, Development of Gammaray Technology for Indoor Radon Emission Assessment and indoor Shelter Evaluation System, Wonju, Korea.
S. Kato, S. Murakami, and H. Kobayashi, 1994, New Scales for Assessing Contribution of Heat Sources and Sinks to Temperature Distributions in Room by Means of Numerical Simulation, Roomvent 94.
Murakami, S., 2000, CFD Study on the Micro-Climate Around th human Body with inhalation and Exhalation. Proceedings of Roomvent 2000, pp. 23-35, Copenhagen.

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