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특별기획

[특별기획] 공기정화장치, 학교 IAQ 개선 최적조합은

설비공학회·환기協, 공기정화장치 실증비교 연구
학교 교실 실내공기질 개선 공기정화장치 운용방안 제안
공청기 단독운전 시 CO₂ 위험…열회수형 환기장치 병행필수

대한설비공학회(회장 김민수)와 환경안전환기협회(회장 김기정)는 최근 학교공기질 개선관련 실증비교 연구를 통해 열회수형 환기장치와 공기청정기를 동시에 가동하는 것이 실내공기질(IAQ) 개선에 가장 좋다고 권고했다.

설비공학회 학술용역사업인 이번 ‘학교공기질 개선을 위한 열회수형 환기장치 및 공기청정기의 실증비교에 관한 연구(연구책임자 최준영)’는 열회수형 환기장치와 공기청정기의 사용용도 상 차이에도 불구하고 현장에서 같은 성능을 기대하는 경우가 많아 효과적인 교실 실내공기질 개선방법을 제안·제공하기 위해 지난 2020년 4월에 착수했다.

2020년 11월30일 연구종료와 함께 설비공학회에 제출된 최종보고서에 따르면 미세먼지 저감효과에 대해서는 모든 시험에서 기준치 미만으로 도출됐다. 다만 CO₂, 라돈, 부유세균 등 시험에서는 열회수형 환기장치를 사용하거나 열회수형 환기장치를 공기청정기와 병행사용할 경우 저감효과가 높은 것으로 나타났다.



교육부, IAQ 강화·환기 권고 
최근 수년간 미세먼지 심각성이 증대되고 있고 유해성에 대한 연구결과가 속속 등장하면서 이에 대한 위기감이 커짐에 따라 정부도 학교 미세먼지를 관리하기 위한 정책을 시행하고 있다.

정부는 범부처 공동종합대책 성격의 ‘미세먼지 관리 종합대책’을 지난 2017년 9월 수립·시행했다. 이어 2019년 12월에는 ‘미세먼지 저감 및 관리에 관한 특별법’을 시행함으로써 어린이·노인 등 미세먼지로부터 취약한 계층의 건강보호대책 수립을 국가의무로 명시했다.

학교공기질과 관련 2018년 4월 ‘학교 고농도 미세먼지 대책’을 발표하고 학교 실내공기질기준을 강화했다. 이는 환경부의 환경기준 강화에 따른 후속조치와 미세먼지 취약계층에 대한 적극적인 보호조치를 위한 것으로 기존 PM10 100㎍/㎥ 기준에 더해 PM2.5 35㎍/㎥ 기준을 신설했다.

정부는 당시 교실 실내공기질 향상을 위한 방법으로 △자연환기 △공기정화장치 등을 활용토록 제시했다. 공기정화장치는 열회수형 환기장치, 공기청정기를 의미한다.

자연환기는 오전·오후 하루 2회 이상 30분씩 실시하며 채광량이 많은 낮시간대를 이용토록 했다. 이에 따라 환기 시 실시간으로 대기정보를 제공받아 실외 대기오염 정도를 파악한 후 환기를 실시해야 한다.

그러나 황사, 미세먼지가 ‘나쁨’ 이상일 경우 환기를 자제해야 하며 CO₂ 센서에서 경고알람이 울려 부득이하게 환기해야 할 경우 양쪽 문 개방 후 약 1분 내외의 단시간동안 환기를 실시해야 한다. 이는 외기가 나쁜 경우 미세먼지나 실내 오염공기 둘 중 하나를 선택해야 한다는 의미여서 대책으로는 한계가 있다.

유지관리에 대해서도 환기시설은 날개를 빗자루·청소기를 이용해 먼지를 털어내고 걸레로 닦도록 했다. 공기청정기 가동 중에도 환기 및 청소관리가 반드시 이뤄질 것을 강조했다.

그러나 교사나 학생들이 일일이 환기장치·공기청정기를 털고 닦거나 실내 청소관리를 강화하는 것은 시간과 노력이 많이 소요되는 만큼 학교라는 시설의 본래 설립취지에 맞지 않는다는 문제제기가 있다. 또한 이를 전담하는 인력을 상시 운용하는 것도 예산 등 현장여건 상 쉽지 않은 경우가 많다.

한편 교육부는 공기청정기 사용 시 한국공기청정협회의 CA인증 획득제품을 선택토록 했다. 또한 교실 내 미세먼지 제거를 위해서는 다른 오염물질 제거기능 등 불필요한 기능 없이 미세먼지만을 거를 수 있는 단순기능 공기청정기 선택이 좋다고 권고했다.

병행운전, 가장 효과적
이번 연구에서는 정부지침을 바탕으로 현장 실증시험을 통해 열회수형 환기장치 및 공기청정기 조합에 따른 교실공기질 개선 정도를 파악하고 적절한 방안을 제안하기 위해 실시됐다.

연구는 △교실 공기질개선 관련 정부정책 조사 △교실 내 공기질 관리방법 조사 △열회수형 환기장치 및 공기청정기의 현장 실증시험을 통한 공기질 개선성능 비교 △교실 공기질 개선방법 제안 △열회수형 환기장치 급·배기구용 전동댐퍼의 인증기준 제안 등이 주요내용이다.

열회수형 환기장치 및 공기청정기 현장 실증시험을 통한 공기질 비교는 △담양 봉산초 1개 교실 △여수 상암초 2개 교실 등 총 3개 교실을 대상으로 진행했다. △PM2.5 △PM10 △CO₂ △TVOC △라돈 △소음 △오존 △총부유세균 등을 2020년 9월부터 10월까지 측정했다.

미세먼지는 실내공기질관리법 및 학교보건법 시행규칙에 따라 PM10 100㎍/㎥, PM2.5 35㎍/㎥를 기준으로 측정한 결과 모든 시험결과에서 기준치 미만으로 검출됐다. 다만 이는 실증시험기간 중 실외공기질이 기준치를 초과하는 경우가 없었던 상황을 감안해야 해 연구의 한계로 지적된다.

이산화탄소(CO₂)는 1,000ppm 기준으로 측정했다. 열회수형 환기장치가 단독운전하거나 공기청정기와 동시운전하는 경우 기준치 미만으로 검출됐지만 공기청정기 단독으로 운전한 경우 기준치를 초과하는 경우가 발생했다.

TVOC의 경우 400㎍/㎥를 기준으로 삼았으나 ppm을 측정단위로 하는 계측기를 사용해 단위변환이 불가함에 따라 분석대상에서 제외했다. 라돈은 148Bq/㎥를 기준으로, 소음은 55dB를 기준으로 측정한 결과 모든 시험결과에서 기준치 미만으로 검출됐다.

오존의 경우 열회수형 환기장치 및 공기청정기 작동에 따른 발생이 확인되지 않았으며 총 부유세균의 농도는 공기청정기 가동 시보다 열회수형 환기장치 가동 시 농도감소가 크게 나타났다.

이를 토대로 설비공학회와 환기협회는 실외공기질이 좋은 날의 경우 열회수형 환기장치나 공기청정기 단독운전으로도 관련법령에서 제시하는 공기질항목 기준을 만족할 수 있으나 CO₂의 경우 실내활동이 많을 경우 공기청정기만으로는 농도를 감소시킬 수 없으므로 반드시 열회수형 환기장치 또는 자연환기를 실시해야 한다고 제안했다.

또한 실외공기질이 좋지 않은 날의 경우에는 현재 적용 중인 열회수형 환기장치로 미세먼지를 제거하기에는 한계가 있을 것으로 예상되는 만큼 공기청정기와 동시운전을 통해 실내공기질을 개선해야 한다고 조언했다. 이때는 외부공기질을 감안해 자연환기 대신 반드시 열회수형 환기장치를 가동해야 한다고 강조했다.






설비공학회의 관계자는 “최근 코로나19로 인한 건물환기가 매우 중요시되는 시점에 실내공기의 부유세균 등을 제거·감소시키기 위해서는 열회수형 환기장치 운전이 필연적”이라며 “실내공기질 향상을 위해 공기청정기와 열회수형 환기장치를 적절하게 연동적으로 운전하면 교실 실내공기질 향상에 매우 효과적일 것”이라고 밝혔다.