This study is to measure the change of the $CO_2$ and floating dust concentration depending on the volume of the ventilation and the state of on/off the ventilation for the estimation of the air pollution in classroom. The results could be summarized as follows: the test cell was the two ...
This study is to measure the change of the $CO_2$ and floating dust concentration depending on the volume of the ventilation and the state of on/off the ventilation for the estimation of the air pollution in classroom. The results could be summarized as follows: the test cell was the two full scaled model and the one is set up with ventilation system another was not. the volume of classroom is 170.1m3 and the number of persons are 35. 1)when the ventilation system was not installed, The experimental results of the $CO_2$ concentration showed the average of 2,150ppm and the maximum of 2,740ppm in the classroom. This was the higher than 1,000ppm, the standard value of ASHRAE and the enforcement regulations of School Sanitation Code in Ministry of Education & Human Resources Development, 1000ppm. The $CO_2$ concentration was relatively increasing during school hours. 3)In case of the volume of ventilation of $800m^3$/h, the $CO_2$ concentration of classroom showed the average of 962 ppm and the maximum of 1,380 ppm. This was higher than 1,000ppm, the standard of ASHRAE and the enforcement regulations of School Sanitation Code in Ministry of Education & Human Resources Development. 4)The floating dust(PM10) was the maximum of 0.52 mg/$m^3$, the minimum of 0.25 mg/$m^3$, and the average of 0.32 mg/$m^3$ in case of the ventilation system off. Those were higher than the standard value 0.15 mg/$m^3$. In case of the ventilation system on, the floating dust(PM10) was the maximum of 0.174 mg/$m^3$ , the minimum of 0.048 mg/$m^3$, and the average of 0.078 mg/$m^3$. These were the lower than 0.15 mg/$m^3$, the standard of the enforcement regulations of School Sanitation Code in Ministry of Education & Human Resources Development. 5)The concentrations of $CO_2$ and PM10 were largely depending on the number of students and the ventilation system, The installation of the ventilation system is necessary for the amenity environment and the management of the indoor air quality.
This study is to measure the change of the $CO_2$ and floating dust concentration depending on the volume of the ventilation and the state of on/off the ventilation for the estimation of the air pollution in classroom. The results could be summarized as follows: the test cell was the two full scaled model and the one is set up with ventilation system another was not. the volume of classroom is 170.1m3 and the number of persons are 35. 1)when the ventilation system was not installed, The experimental results of the $CO_2$ concentration showed the average of 2,150ppm and the maximum of 2,740ppm in the classroom. This was the higher than 1,000ppm, the standard value of ASHRAE and the enforcement regulations of School Sanitation Code in Ministry of Education & Human Resources Development, 1000ppm. The $CO_2$ concentration was relatively increasing during school hours. 3)In case of the volume of ventilation of $800m^3$/h, the $CO_2$ concentration of classroom showed the average of 962 ppm and the maximum of 1,380 ppm. This was higher than 1,000ppm, the standard of ASHRAE and the enforcement regulations of School Sanitation Code in Ministry of Education & Human Resources Development. 4)The floating dust(PM10) was the maximum of 0.52 mg/$m^3$, the minimum of 0.25 mg/$m^3$, and the average of 0.32 mg/$m^3$ in case of the ventilation system off. Those were higher than the standard value 0.15 mg/$m^3$. In case of the ventilation system on, the floating dust(PM10) was the maximum of 0.174 mg/$m^3$ , the minimum of 0.048 mg/$m^3$, and the average of 0.078 mg/$m^3$. These were the lower than 0.15 mg/$m^3$, the standard of the enforcement regulations of School Sanitation Code in Ministry of Education & Human Resources Development. 5)The concentrations of $CO_2$ and PM10 were largely depending on the number of students and the ventilation system, The installation of the ventilation system is necessary for the amenity environment and the management of the indoor air quality.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 교실의 실내공기질의 개선을 위해 교육인적자원부가 권고하고 있는 미세먼지와 이산화탄소량을 측정하여 필요환기량을 구하고, 천장형 환기시스템를 설치할 경우 기대되는 실내공기환경 개선효과를 분석하는데 연구의 목적이 있다.
본 연구는 학교 교실의 실내공기오염도를 평가하기 위하여, 교실내 CO2농도, 미세먼지량을 측정한 결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 교실의 실내공기환경 오염의 실태조사와 천장형 환기시스템의 성능검증을 위해 동일한 규모의 교실을 실험모델로 선정하였다.
본 연구의 목적이 환기시스템의 사용현황 및 사용후의 실내공기환경을 평가하기 위해 실시한 실험이기 때문에 환기시스템을 설치한 교실의 현황과 동일한 조건에서 실험을 실시하였다. 대부분 환기시스템을 사용하는 교실의 경우 개구부가 닫혀 있는 상태이기 때문에 환기시스템의 성능평가를 위해서 환기시스템이 설치되지 않은 동일한 크기의 교실을 선정하여 동일한 조건에서 실험을 실시하였다.
제안 방법
본 연구는 학교 교실의 실내공기환경의 평가 및 개선방안에 대한 연구로 그 진행과정은 다음과 같다.1) 국내외 문헌을 통해 건물의 용도별 실내공기환경의 오염인자와 그 원인을 파악하고, 관련규정을 분석한다.2) 교실의 환기회수 부족과 최근 설치되고 있는 환기시스템의 성능분석을 위해 환기시스템을 설치한 교실과 설치하지 않은 동일한 크기의 교실을 실험모델로 선정한 후 실내외 CO2와 미세먼지(PM10), 실내온도를 중심으로 측정하였다.
1) 국내외 문헌을 통해 건물의 용도별 실내공기환경의 오염인자와 그 원인을 파악하고, 관련규정을 분석한다.2) 교실의 환기회수 부족과 최근 설치되고 있는 환기시스템의 성능분석을 위해 환기시스템을 설치한 교실과 설치하지 않은 동일한 크기의 교실을 실험모델로 선정한 후 실내외 CO2와 미세먼지(PM10), 실내온도를 중심으로 측정하였다.3) 측정된 결과를 분석하여 효과적인 환기시스템과 필요환기량을 제안하였다.
2) 교실의 환기회수 부족과 최근 설치되고 있는 환기시스템의 성능분석을 위해 환기시스템을 설치한 교실과 설치하지 않은 동일한 크기의 교실을 실험모델로 선정한 후 실내외 CO2와 미세먼지(PM10), 실내온도를 중심으로 측정하였다.3) 측정된 결과를 분석하여 효과적인 환기시스템과 필요환기량을 제안하였다.
교실의 실내공기환경을 분석하기 위해 천장형 환기시스템이 설치된 교실과 설치되지 않은 동일한 크기의 교실을 선정하다. 교실의 창문과 출입문의 개구부 개폐상태는 수업중에는 창문과 문을 닫은 상태였으며, 쉬는 시간과 점심시간은 자연스럽게 창문과 문이 개방되도록 하여 미세먼지와 CO2 농도, 실내온도를 측정하였다.
환기시스템을 설치한 곳에서는 환기구와 급기구를 각각 3개씩 설치하였다. 그림2와 같이 급기구와 환기구가 양옆으로 분포되어 있으나 실내공기의 유동을 균일하게 분포시키기 위해 천장에 설치된 냉방장치를 실내온도와 동일한 온도조건으로 설정한 후 가동시켰다.
본 연구의 목적이 환기시스템의 사용현황 및 사용후의 실내공기환경을 평가하기 위해 실시한 실험이기 때문에 환기시스템을 설치한 교실의 현황과 동일한 조건에서 실험을 실시하였다. 대부분 환기시스템을 사용하는 교실의 경우 개구부가 닫혀 있는 상태이기 때문에 환기시스템의 성능평가를 위해서 환기시스템이 설치되지 않은 동일한 크기의 교실을 선정하여 동일한 조건에서 실험을 실시하였다.
외기 공기환경측정을 위해서 교실정면, 후면, 그리고 운동장 중앙에서 CO2와 미세먼지를 측정하였다.
학교건물의 실내공기환경의 측정을 위해 대전 시내에 소재한 고등학교를 대상으로 실험을 실시하였다. 이 학교는 2004년에 지상5층 지하1층 규모로 개교를 하였으며 냉난방시스템으로 GHP와 EHP, 패키지 에어컨등을 적용하였다.
조닝별 열원방식으로는 1층-5층에 GHP 및 EHP 냉·난방방식, 주방내 영양사실 PAC에어컨, 강당 에는 가스 온풍기를 설치하였다.
측정장치는 온도, 습도, CO2를 동시에 측정가능한 Q-Trak TSI를 사용하였으며, 데이터 측정간격은 10분으로 하였으며 30분간 측정된 데이터를 평균 처리하도록 설정하였다.
대상 데이터
교실의 실내공기환경을 분석하기 위해 천장형 환기시스템이 설치된 교실과 설치되지 않은 동일한 크기의 교실을 선정하다. 교실의 창문과 출입문의 개구부 개폐상태는 수업중에는 창문과 문을 닫은 상태였으며, 쉬는 시간과 점심시간은 자연스럽게 창문과 문이 개방되도록 하여 미세먼지와 CO2 농도, 실내온도를 측정하였다.
교실의 실내공기 측정실험은 실내온도가 높은 하절기나 환기량이 적은 동절기에 실시하는 것이 바람직하지만 이 시기에는 방학기간이 대부분이기 때문에 정확한 측정이 불가능 했다. 따라서 본 연구에서는 2005년 9월초에 실시하였다.
실험모델의 규모는 넓이 63.8m2, 부피 170.1m3, 재실인원은 33명에서 35명이며, 1인당 바닥면적은 1.93m2～1.82m2으로 재실자의 밀도가 다른 용도의 건물에 비해 매우 높다.
학교건물의 실내공기환경의 측정을 위해 대전 시내에 소재한 고등학교를 대상으로 실험을 실시하였다. 이 학교는 2004년에 지상5층 지하1층 규모로 개교를 하였으며 냉난방시스템으로 GHP와 EHP, 패키지 에어컨등을 적용하였다.
환기시설은 화장실, 기계실, 전기실, 주방 등에는 급·배기팬에 의한 급·배기시설을 설치하였다.
성능/효과
1. 환기시스템을 가동하지 않았을 때 재실인원 35명의 교실 (170.1m3)내 CO2 농도 변화 측정 결과, 평균 2,150 ppm, 최대 2,740 ppm 으로 나타났다. 이는 ASHRAE 규격과 교육인적자원부의 학교보건법 시행규칙에서 규정하고 있는 1,000 ppm 보다 높은 수치이다.
2. 환기시스템을 가동하여 환기용량을 800m3/h하였을 경우, 교실내 CO2 농도는 평균 962 ppm, 최대 1,380 ppm으로 규정값인 1,000ppm 보다 최대값은 다소 높았지만 평균값은 약 4%낮게 나타났다.
3. 미세먼지(PM10)은 환기시스탬 미가동시 최대값 0.52mg/m3, 최소값 0.25mg/m3, 평균값 0.32mg/m3으로 기준값 0.10mg/m3 보다 모두 높은 값을 나타내었다. 가동시의 미세먼지농도는 최대값 0.
4. CO2와 미세먼지는 실내온도에 따라 비례적으로 상승하였다. 따라서 교실의 실내공기환경 조건을 만족시키기 위해서는 실내온도가 25℃이상 상승하지 않게 해야 하며, 환기량을 5회/h로 유지해야 하는 것으로 나타났다.
5. CO2와 미세먼지는 학생수와 운동량, 작업의 종류에 따라 크게 변하는 것으로 나타났으며, 교실의 실내공기환경을 고려할 때 자연환기시스템 보다는 일정하게 환기량이 공급되는 강제환기시스템의 효과적인 것으로 나타났다.
특히 25℃와 26℃사이에서 이러한 현상이 두드러지는 것으로 나타났다. 교실에서 발생한 CO2농도는 평균 2,150ppm, 최대 2,740ppm으로 이는 ASHRAE Standard와 교육인적자원부의 학교보건법 시행규칙(2004. 4. 18)에서 규정하고 있는 1,000ppm보다 평균 200% 높게 나타났다. 이 결과는 교실의 학생들이 착석상태에서 정적인 작업을 하고 있지만 학생 1인당 바닥면적이 1.
CO2와 미세먼지는 실내온도에 따라 비례적으로 상승하였다. 따라서 교실의 실내공기환경 조건을 만족시키기 위해서는 실내온도가 25℃이상 상승하지 않게 해야 하며, 환기량을 5회/h로 유지해야 하는 것으로 나타났다.
이 결과 천장형 환기시스템의 설치 전후 실내의 CO2농도변화는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 실내온도가 상승할 때 CO2농도가 급격히 상승하기 때문에 냉방과 환기시스템의 동시에 작동되는 것이 유리한 것으로 나타났다.
18)에서 규정하고 있는 1,000ppm보다 평균 200% 높게 나타났다. 이 결과는 교실의 학생들이 착석상태에서 정적인 작업을 하고 있지만 학생 1인당 바닥면적이 1.93m2/인 으로 재실자의 밀도가 다른 용도의 건물에 비해 매우 높고 창을 통한 자연환기에 의해 필요환기량을 매시간 일정하게 공급할 수 없기 때문에 실내의 CO2 농도가 매우 높게 나타난 것으로 분석되었다.
농도변화는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 실내온도가 상승할 때 CO2농도가 급격히 상승하기 때문에 냉방과 환기시스템의 동시에 작동되는 것이 유리한 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현대사회가 가져온 문제는?
현대사회는 인구증가와 함께 각종 산업이 급격히 발전되어 왔지만 그 결과 많은 실내외 환경오염의 문제가 대두되어왔다. 실내공기의 오염원으로는 미세 먼지, 라돈(radon), 포름알데히드(formaldehyde), 석면, 등의 화학적인 오염원과 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 생물학적 오염원이 있으며 이런 물질이 호흡기 질환, 폐 질환, 기관지 질환, 폐암을 비롯한 각종 질병의 원인이다.
실내공기의 오염원은?
현대사회는 인구증가와 함께 각종 산업이 급격히 발전되어 왔지만 그 결과 많은 실내외 환경오염의 문제가 대두되어왔다. 실내공기의 오염원으로는 미세 먼지, 라돈(radon), 포름알데히드(formaldehyde), 석면, 등의 화학적인 오염원과 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 생물학적 오염원이 있으며 이런 물질이 호흡기 질환, 폐 질환, 기관지 질환, 폐암을 비롯한 각종 질병의 원인이다. 특히 환기가 제대로 되지 않아 다습하고 공기질이 나쁠 경우 잘 증식하게 되며, 유아 및 노약자, 청소년등 면역력이 약한 사람에게는 각종 전염성진환 및 알레르기를 유발시키기도 한다.
실내공기의 오염원으로는 미세 먼지, 라돈(radon), 포름알데히드(formaldehyde), 석면, 등의 화학적인 오염원과 세균, 곰팡이, 바이러스 등의 생물학적 오염원이 있으며 이런 물질이 호흡기 질환, 폐 질환, 기관지 질환, 폐암을 비롯한 각종 질병의 원인인데, 이로 인해 전세계적으로 얼마나 많은 사람들이 사망했는가?
특히 환기가 제대로 되지 않아 다습하고 공기질이 나쁠 경우 잘 증식하게 되며, 유아 및 노약자, 청소년등 면역력이 약한 사람에게는 각종 전염성진환 및 알레르기를 유발시키기도 한다. WHO의 보고서에 의하면 전세계인구의 300만명이 환경오염에 의해 사망했으며, 그 중 280만명이 실내공기오명에 의해 사망했다고 보고하였다.
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