[논문]실내공기질 개선을 위한 자연소재마감재의 오염물질 방출특성 및 저감에 관한 연구

이지영; 박진철; 이언구

문제 정의

따라서, 본 연구에서는 자연소재를 혼합한 친환경 복합마감재인 규조토벽면마감재와 황토마감재의 VOCs와 포름알데히드의 방출특성 및 저감 성능을 평가함으로써, 각각의 재료에 대한 실내공기질 개선 성능 평가를 위한 기초자료를 도출하고자 하였다.
본 연구는 실내공기오염물질 저감 효과가 있다고 보고된 규조토 건축마감재료를 대상으로 실제 실내공기오염물질 제거의 성능을 분석하였다. Table 3과 같이 20ℓ 챔버 6개를 준비하여, 3개의 챔버는 규조토 시편를 설치한 후 오염물질이 혼합된 표준용액에 노출시키고, 나머지 3개의 챔버는 오염물질이 혼합된 표준용액에만 노출시켰고, 그리고 규조토에서의 시간 경과에 따른 VOCs 및 포름알데히드의 농도변화를 비교하여 측정 및 분석하였다.

제안 방법

6개의 챔버는 실험 시간 동안 밀폐상태로 유지하며, 포집은 실내공기질 공정시험법에 따라 예정된 채취시간에만 급배기 라인을 연결하여 측정하였으며, 세부 채취방법은 Table 6과 같다.
분석하였다. Table 3과 같이 20ℓ 챔버 6개를 준비하여, 3개의 챔버는 규조토 시편를 설치한 후 오염물질이 혼합된 표준용액에 노출시키고, 나머지 3개의 챔버는 오염물질이 혼합된 표준용액에만 노출시켰고, 그리고 규조토에서의 시간 경과에 따른 VOCs 및 포름알데히드의 농도변화를 비교하여 측정 및 분석하였다.
보관하였다. VOCs의 측정은 고체흡착에 의한 열탈착법으로, 150㎖/min으로 30분간 측정하여 4.5ℓ의 공기를 포집하였다. 측정이 끝난 시료에대해서는 흡착튜브의 양끝을 Storage Cap으로 막고 4℃의 냉장고에서 분석 전까지 보관하였으며, HPLC와 GC/MSD, TDS 장비를 이용하여 분석하였다.
본 연구는 자연소재를 혼합한 복합마감재인 규조토 벽면마감재를 대상으로 소형챔버실험을 통한 오염물질저 감성능 분석과 황토마감재의 현장실험을 통한 VOCs와 포름알데히드의 방출특성을 분석한 것으로 연구결과는 다음과 같다.
측정은 실내공기질 공정시험방법에 따라 측정 전 최소 30분간 자연환기를 실시하고, 5시간 밀폐 후 30분간 오염물질농도를 측정 하였다. Fig.
5ℓ의 공기를 포집하였다. 측정이 끝난 시료에대해서는 흡착튜브의 양끝을 Storage Cap으로 막고 4℃의 냉장고에서 분석 전까지 보관하였으며, HPLC와 GC/MSD, TDS 장비를 이용하여 분석하였다.
포름알데하이드 채취는 2,4-DNPH Cartridge를 이용하는 DNPH 유도체화 방법으로, 70㎖/min으로 30분간 측정하여 21ℓ의 공기를 포집하였으며, 포집된 시료는 용매 추출 전까지 4℃ 이하에서 냉장 보관하였다. VOCs의 측정은 고체흡착에 의한 열탈착법으로, 150㎖/min으로 30분간 측정하여 4.

대상 데이터

2005년 12월에 완공된 지하2층, 지상7층의 RC구조의 건물로, 황토체험실과 숙소를 포함하여 일부 실이 대마황토로 마감되었다. 본 연구의 측정은 4월에 실시되었으며, 황토찜질체험실, 황토로 마감된 일반실, 그리고 일반실을 측정 대상으로 하였다.
2005년 12월에 완공된 지하2층, 지상7층의 RC구조의 건물로, 황토체험실과 숙소를 포함하여 일부 실이 대마황토로 마감되었다. 본 연구의 측정은 4월에 실시되었으며, 황토찜질체험실, 황토로 마감된 일반실, 그리고 일반실을 측정 대상으로 하였다.
황토마감재의 시공에 따른 실내공기질 개선효과를 평가하기 위하여 선정한 건물은 경기도에 위치한 K대학 내에 위치한 연수원이다. 2005년 12월에 완공된 지하2층, 지상7층의 RC구조의 건물로, 황토체험실과 숙소를 포함하여 일부 실이 대마황토로 마감되었다.

성능/효과

(1) 규조토 시편를 설치한 소형챔버 실험을 통해 규조토 시료가 VOCs 및 포름알데히드의 저감에 효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 VOCs의 개별물질 중, Toluene과 m,p-Xylene이 크게 저감되었다. 또한, 포름알데히드는 HB 건축자재의 인증등급 (최우수 0.
(2) 현장 실험을 통해 황토재료와 일반재료로 마감된 내부 공기환경을 비교 측정한 결과, 황토재료로 내부마감된 실의 TVOC 오염농도는 일반실의 오염농도보다 약 35%정도 낮은 분포를 보이는 것으로 나타났다.
(3) 황토실인 경우라도 가구가 내재되어 있다면 포름알데히드의 오염농도는 높은 분포를 보임으로써, 포름알데히드 오염물질은 주로 가구에서 발생되고 있음을 확인하였다.
(4) 온도 40.8℃, 습도 17% 조건의 황토찜질체험실 실험결과, 온도상승에 따라 오염농도 발생이 한층 상승하고 있음을 확인하였다.
8시간을 밀폐시킨 후 소형챔버 내에 VOCs의 농도 변화를 분석한 결과, 규조토 시편를 설치한 챔버내의 농도는 점차 감소하였으며, 시편을 설치하지 않은 챔버의 농도는 점차 증가 되었다. 규조토시편를 설치한 후 저감농도는 Benzene 0.
Fig.9는 온, 습도 조건이 동일한 No.306(황토일반실)와 No.206(일반실)의 포름알데히드 및 총휘발성유기화합물 방출강도 비교한 것으로, 특히, No.206 황토일반실의 경우 포름알데히드의 오염농도가 150㎍/㎥로 ASHRAE 의 실내환경기준(122.81㎍/㎥)을 초과하고 있으며, 가구가 없는 일반실과 비교하여 매우 높은 농도분포도를 보이고 있음으로써 포름알데히드 오염물질은 가구 등에 의해 많은 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 그러나, TVOC 오염농도는 황토로 마감된 실이 일반실보다 약 35%정도 낮은 것으로 나타났다.
4는 시간경과에 따른 포름알데히드의 방출강도를 나타낸 것이다. 규조토 시편를 설치한 챔버 내의 초기 농도인 No.1은 규조토 재료로 인해 No.4 보다 높은 방출강도를 나타냈으나, 시간이 경과되면서 규조토 시편을 설치한 챔버 내의 농도는 점차 감소하였으며, 시편을 설치하지 않은 챔버의 농도는 서서히 증가 되었다. 따라서 규조토마감재가 포름알데히드의 제거에 효과가 있는 것으로 판단되며, 또한 HB 건축자재의 인증등급 최우수조건(0.
규조토시편를 설치한 후 저감농도는 Benzene 0.13μg/㎥, Toluene 0.57μg/㎥, Ethylbenzene 0.34μg/㎥, o-Xylene 0.15μg/㎥, m,p-Xylene 0.62μg/㎥로 Toluene과m, p-Xylene의 농도가 크게 감소되었다.
81㎍/㎥)을 초과하고 있으며, 가구가 없는 일반실과 비교하여 매우 높은 농도분포도를 보이고 있음으로써 포름알데히드 오염물질은 가구 등에 의해 많은 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 그러나, TVOC 오염농도는 황토로 마감된 실이 일반실보다 약 35%정도 낮은 것으로 나타났다.
4 보다 높은 방출강도를 나타냈으나, 시간이 경과되면서 규조토 시편을 설치한 챔버 내의 농도는 점차 감소하였으며, 시편을 설치하지 않은 챔버의 농도는 서서히 증가 되었다. 따라서 규조토마감재가 포름알데히드의 제거에 효과가 있는 것으로 판단되며, 또한 HB 건축자재의 인증등급 최우수조건(0.03mg/㎥・h미만)을 만족하는 것으로 나타났다.
8㎍/㎥)을 초과하였는데, 이는 측정실안에 있던 침대와 장 등 가구에서 방출되는 포름알데히드 오염농도로 판단된다. 또한 황토체험실의 포름알데히드 농도는 ASHRAE의 기준치에는 만족하고 있었지만, Fig.6에서와 같이 온도상승에 따라 일반실 보다 높은 농도분포를 보이고 있었다.
또한, 포름알데히드는 HB 건축자재의 인증등급 (최우수 0.03mg/㎥·h미만)을 만족하는 것으로 나타났다.

후속연구

본 연구는 최근 시판되고 있는 자연소재를 혼합한 건축마감재료 중 일부를 대상으로 실험한 결과로서, 향후 보다 다양한 재료들에 대한 연구를 통하여 친환경건축자재가 제시되어야 할 것이다.

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