다수실에서의 실내공기질 예측 프로그램 개발에 관한 연구

Abstract

국민 생활 수준의 향상 및 건강에 대한 관심 증대와 함께 최근 새집증후군 등의 문제가 사회적 이슈로 부각됨에 따라 실내공기질에 관한 관심이 증대되고 있다. 관계 정부에서도 이러한 문제의 중요성을 인식하고 관련 법규를 개정하여 100세대 이상의 공동주택에서는 시공자가 주민 입주 전에 신축주택의 실내공기질을 측정하여 입주민에게 공고하도록 법제화하였다. 따라서 시공자는 설계단계에서 마감자재에에 따른 VOCs 방출량을 평가와 함께 환기방식 및 설비에 따른 실내공기질 예측 기술이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 건축마감자재의 오염물질 방출 모델과 다수실 환기 모델을 적용하여 공동주택의 설계 단계에서 휘발성유기화학물질(VVOCs/VOCs)에 따른 실내공기오염의 예측 및 평가 그리고 개선효과를 파악할 수 있는 설계지원 프로그램의 개발을 목표로 하여 본 연구를 수행하였다. 본 논문은 제 1 장의 서론, 제 2 장 ～ 제 4 장의 본론, 제 5 장의 결론으로 구성되어 있으며 각 장의 개요는 다음과 같다. 제 1 장에서는 연구의 배경 및 범위, 기존의 연구 및 본 연구의 방법 및 절차에 대하여 기술하였다. 제 2 장에서는 복층마감자재에서의 VOCs 방출량 예측을 위한 이론적 배경을 기술하고 개별자재의 유효확산계수 측정, 복층마감재에서의 VOCs 방출량 측정을 수행하였다. 또 이 실험 결과를 바탕으로 복층자재에서의 VOCs 방출량 모델을 제시하고, 실험결과와 비교해 그 타당성을 검증하였다. 제 3 장에서는 네트워크 모델을 이용한 다수실에서의 환기량 및 오염물질 농도 예측을 위해 네트워크 모델을 분석하고 이의 검증을 위해 현장 실험을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 제 4 장에서는 제 2 장, 제 3 장에서의 결과를 바탕으로 마감자재 선정에 따른 다수실에서의 실내공기질 예측 프로그램을 개발하였으며 프로그램의 구성과 기능에 대하여 기술하였다. 또한 현장 측정 결과를 통해 프로그램의 타당성을 검증하였다. 제 5 장에서는 본 논문의 결론에 대하여 기술하였다. 본 연구에서 도출된 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 개별 마감재의 유효확산계수를 Cup법을 이용하여 측정한 결과 톨루엔의 경우 1.59×10^(-11)～9.07×10^(-10)[㎡/sec], 에틸벤젠은 1.16×10^(-11)～7.18×10^(-10)[㎡/sec]를 나타냈으며 데칸은 1.01×10^(-11)～9.93×10^(-10)[㎡/sec]의 값을 나타내는 것으로 조사되었다. 마감재별로 유효확산계수를 살펴보면 석고보드가 유효확산계수가 가장 높고 다음으로는 MDF, 벽지의 순으로 유효확산계수가 작아지는 것으로 나타났다. (2) 복층마감재의 VOCs 방출량 예측을 위해 Cup법을 이용하여 개별자재의 유효확산계수를 측정하여 복층마감자재의 오염물질 방출량을 예측하였다. 또한 예측모델의 타당성 검증을 위해 복층자재를 구성해 방출량을 측정하여 이를 비교하였다. 실험결과 유효확산계수를 이용한 오염물질 방출량 예측모델은 실제 측정값과 유사한 결과를 나타내었다. (3) 네트워크 모델을 분석하여 오염물질농도 계산식과 함께 실내공기질 예측 모델을 개발하였으며 현장 측정결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. (4) 복층자재의 방출량 측정을 통해 검증된 복층자재에서의 방출량예측 모델과 다수실 환기네트워크 모델을 이용하여 실내공기질 예측 프로그램을 개발하였다. 프로그램에 사용된 방출량 및 오염물질농도예측 모델은 실측값과의 비교로 검증하였다. 설계단계에서 마감재의 선택과 환기량 및 환기방식에 따른 실내공기질 예측 도구로 사용가능 할 것으로 판단된다.; According to having a high standard of living and problem as SBS(Sick Building Syndrome) rising a social issue, there is increasing interest about IAQ(Indoor Air Quality). Understanding importancy of this problem made government to establish the law that constructors must inform VOCs measurement results of new apartment to occupants of the house before they live in the house. In accordance with the law, there is needs that prediction techniques for VOCs concentration by using finishing materials and ventilation systems. In this study, VOCs emission model on multi-layer finishing and airflow network model on multi-zone were proposed and verified. The object of this study was development of simulation program that can predict concentration of VOCs and analyze indoor air condition in design process by using VOCs emission model and multi-zone airflow network model. This paper is composed of chapter 1 as introduction, chapter 2～4 the main subject and application and chapter 5 as conclusion. The summary of each chapter is as follows. In chapter 1, the background, scope of this study, previous studies and the method and procedure of this study are introduced. In chapter 2, the theoretical background of VOCs emission is described, such as mass transfer in finishing, measurement of effective diffusion coefficient to predict VOCs emission rate. And VOCs emission model is verified by measurement of emission rate on multi-layer. In chapter 3, airflow network model is analyzed for prediction airflow rate and concentration of contaminants, and field experiment are performed for verify the airflow network model. In chapter 4, as the results of chapter 2 and chapter3, indoor airy quality prediction program for multi-zone is developed. The program contents and composition are described, and verified by field experiment. In chapter 5, the conclusions of study are described. The main contents are as follows. (1) Effective diffusion coefficients of single materials by using cup method was toluene 1.59×10^(-11)～9.07×10^(-10)[㎡/sec], ethyl-benzene 1.16×10^(-11)～7.18×10^(-10)[㎡/sec], decane 1.01×10^(-11)～9.93×10^(-10)[㎡/sec]. Gypsum board has most highly effective diffusion coefficient and MDF, wall paper has smaller than previous. (2) Cup method used to measure effective diffusion coefficient of single materials to predict emission rate of multi-layer finishing. And the result was used to verify emission model with emission rate on multi-layer finishing. Experiment result showed good relation with emission rate model. (3) Using network model, airflow prediction model was developed, and verified with field result. (4) IAQ prediction program was developed that includes emission model of multi-layer finishing model and multi-zone airflow model. This program was verified by field measurement. This program can be used to IAQ predicion tool in design process, according to choose finisihg materials and venstilation system.