공동주택의 환기방식별 PM2.5농도 특성과 지각공기질에 관한 연구

Abstract

최근 에너지소비의 저감을 위해 주거건물의 기밀성능 및 단열성능이 향상되었다. 그러나 주거건물의 고기밀 및 고단열은 건축물의 자연환기를 어렵게 만들어 실내공기질의 악화를 가져올 수 있다. 이러한 이유로 국토해양부는 2006년 2월부터 주거건물에서 시간당 0.7회 이상의 환기량을 확보할 수 있는 자연환기 또는 기계환기 설비의 설치를 법적으로 의무화하였다. 하지만 최근 연구 결과 기계 환기시스템은 거주자의 환기설비 가동에 따른 에너지 소비 부담으로 인해 실질적으로 가동이 되지 않고 있는 것으로 나타났으며, 주로 창문을 열어서 환기를 하는 것으로 나타났다. 또한 장기간(1년간)의 Mock-up실험을 통한 자연환기량 특성에 관한 연구에서 개구부가 바닥면적 대비 개구부 면적 0.17%일 때, 자연환기 만을 이용한 환기시에도 법적 환기량 0.7회를 만족하는 것으로 나타났다. 그러나 공동주택에서 자연환기 만을 이용할 경우 외부 분진 중에서 특히 침투성이 높은 PM2.5가 실내로 필터가 되지 않고 유입되어 재실자에게 영향을 줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 환기방식별 공동주택의 실내 PM2.5농도 특성에 대하여 분석하고, 동시에 재실자의 SBS자각증상과 지각공기질 만족도를 파악하고, 자연환기에 따른 실내분진농도를 기계환기방식과 비교 분석하였다.

본 연구는 총 7장으로 구성되었으며, 각 장의 내용은 다음과 같다.

제1장에서는 연구의 배경 및 목적 그리고 연구의 범위와 방법에 대하여 기술하였다.

제2장에서는 미세먼지(PM2.5)의 개념, 미세먼지의 발생원, 미세먼지에 의한 인체의 영향, 지각공기질에 관하여 기술하였다.

제3장에서는 현장 측정 및 조사 개요를 서술하였고, 측정항목과 측정기기 그리고 설문조사 방법 및 항목, 설문지에 사용한 척도를 기술하였다.

제4장에서는 현장 측정 결과에 대하여 기술하였다. 실내외 온․습도 및 이산화탄소, 측정세대의 기밀성능 및 환기량, 실외 PM2.5농도, 실내․외 PM2.5농도 특성을 실외의 PM2.5, 실내상대습도, 실내외 온도차와 거주시와 비거주시 때의 실내 PM2.5농도와의 상관성을 분석하여 기술하였다.

제5장에서는 일반설문세대의 일반사항, 환기설비 사용 실태, 지각공기질 응답특성, SBS자각증상 응답 특성을 기술하였다. 그리고 빈도분석을 통하여, 거주자 일반사항과 환기설비 사용실태의 응답 특성을 파악하였다. 그리고 지각공기질 응답은 응답을 점수로 환산하여 평균으로 나타냈다, SBS자각증상은 증상있음 응답을 전체 응답자의 비율로써 SBS자각증상율을 분석하여 기술하였다.

제6장에서는 측정세대의 환기방식별 PM2.5농도와 지각공기질 관계, 측정세대의 SBS자각증상을 기술하였다. 환기방식별 PM2.5농도와 지각공기질 관계는 지각공기질 응답시의 실내 PM2.5농도와의 관계를 분석하였고, SBS자각증상은 일반설문세대와 동일한 방법으로 증상을 분석하여 기술하였다.

제7장에서는 본 연구에서 도출된 결론을 기술하였으며, 내용을 요약하면 다음과 같다.

1) 실내와 실외의 온도, 습도는 우천시를 제외하고는 3개 단지에서 큰 차이를 보이고 있지 않는 것으로 나타났다. 하지만 실내 CO2 농도의 경우는 A단지(2종 기계환기)에서 실내 기준치인 1000ppm을 넘는 세대가 있었으나, B, C단지의 경우에는 기준치를 초과하는 세대는 나타나지 않았다. 외기 PM2.5농도 특성은 각 단지별로 큰 차이를 보이고 있지 않고, 또한 고층부와 저층부의 차이가 0.6 ㎍/㎥으로 유사하게 나타나 외부의 PM2.5농도는 큰 차이를 보이고 있지 않는 것으로 조사되었다.

2) 실내 PM2.5농도는 실외의 PM2.5농도와 실내상대습도의 영향을 받는 것으로 나타났으며, 각 단지별로 농도는 15～225㎍/㎥ 범위에서 나타났다. 그리고 실내 PM2.5농도(1일 평균)을 비교하여 보면 C단지(자연환기), B단지(1종 기계환기), A단지(2종 기계환기) 순으로 농도가 높게 나타났으며, A단지는 농도가 낮게 나타난 이유는 실내에서의 양압 발생과 필터로 다른 단지에 비하여 농도가 낮게 나타난 반면, 자연환기 단지의 경우에는 실외의 PM2.5농도가 여과 없이 실내로 유입되고, 실내에서도 PM2.5의 발생으로 다른 단지보다 실내 PM2.5농도가 높게 나타난 것으로 판단된다.

3) 일반설문세대의 환기방식별 지각공기질 응답 특성의 경우 먼지감은 B단지(1종 기계환기), C단지(자연환기), A단지(2종 기계환기) 순으로 먼지량이 “많다”라고 응답하였다. 하지만 실내공기질평가에서는 B단지(1종 기계환기), C단지(자연환기), A단지(2종 기계환기) 순으로 실내공기가 “신선하다”고 응답하였다. 그리고 환기방식별 실내공기질에 대하여 자연환기 단지가 기계환기단지 보다 4% 더 만족하는 것으로 조사되었다.

4) 일반설문세대의 전체 SBS자각증상은 A단지(2종 기계환기)가 56%, B단지(1종 기계환기) 50%, C단지(자연환기) 48% 순으로 높게 나타났으며, 자연환기 단지에서 기계환기 단지 보다 5% 적게 조사되었다. 그리고 다른 증상에서는 통계적 유의한 수준에서 차이를 나타나지 않았으나, 코막힘 증상에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<0.01).

5) 실내 PM2.5 농도와 지각공기질의 관계에서는 기계환기단지 보다 자연환기 단지에서 같은 농도시에도 먼지량이 적고 신선하다고 느끼는 것으로 나타났다. 하지만 실제 측정된 실내 PM2.5농도가 자연환기단지에서 높게 나타났지만, 재실자가 느끼는 먼지감은 낮은 것으로 나타났다.

6) 측정세대의 전체 SBS자각증상은 A단지(2종 기계환기)가 15%, B단지(1종 기계환기) 11%, C단지(자연환기) 4% 순으로 높게 나타났으며, 자연환기 단지에서 기계환기 단지 보다 9% 적게 조사되었다.

본 연구에서는 자연환기 단지에서 PM2.5농도가 높더라도 먼지감은 적고, 실내공기질만족도는 높게 나타났으며, SBS자각증상은 기계환기설비 단지에 비하여 낮게 나타났다. 이는 기계환기 단지에 비하여 창문개방에 의한 순간적으로 증가한 환기량에 의한 분진의 제거와 재실자가 느끼는 개방감에 의한 영향으로 판단된다. 하지만 PM2.5 하나의 오염원으로 재실자의 지각공기질과 SBS자각증상에 기인을 설명하기 어려운 것으로 판단된다. 향후 연구에서는 기계환기설비 단지에서의 시각적 개방감, 실내압력형성과 필터에 따른 미세먼지 농도 특성, 환기설비의 유지관리 수준과 지각공기질과의 관계의 연구를 통한 기계환기 운용시 재실자 만족도 증진에 관한 연구가 필요한 것으로 판단된다.