표제지
요약
목차
기호설명 11
I. 서론 13
1. 연구의 배경 13
2. 연구의 목적 19
3. 연구 방법 및 흐름도 22
II. 이론적 고찰 24
1. 실내공기 오염물질 24
1) 초미세먼지(PM2.5)[이미지참조] 26
2) 이산화탄소(CO₂) 29
2. 국내 실내공기질 관리 기준 및 방안 30
1) 실내공기질 관리법 30
2) 학교보건법 31
3) 미세먼지 대응요령 34
III. 선행연구 38
1. PM2.5, CO₂ 특성분석 - 현황조사[이미지참조] 38
1) 기능 구분 공간 정의 38
2) 건축적 현황 38
3) 설비적 현황 42
2. PM2.5, CO₂ 특성분석 - 실내공기질 측정[이미지참조] 44
1) D 초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정 44
2) A 초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정 49
3) 학과사무실 실내공기질 측정 52
4) 소규모 사무공간 실내공기질 측정 54
5) 15인 사무공간 실내공기질 측정 58
3. PM2.5, CO₂ 특성분석 - 기타(시뮬레이션, 지역적 특성)[이미지참조] 61
1) CONTAM 시뮬레이션 분석 61
2) 지역적 특성분석 68
IV. 연구결과 70
1. PM2.5 진단을 위한 입력 조건 선정과 예측농도 유도[이미지참조] 70
1) PM2.5 영향인자[이미지참조] 70
2) PM2.5 입력조건 선정[이미지참조] 71
3) PM2.5 예측 식 도출[이미지참조] 76
2. CO₂ 진단을 위한 입력 조건 선정과 예측농도 유도 77
1) CO₂ 영향인자 77
2) CO₂ 입력조건 선정 78
3) CO₂.5 예측 식 도출 80
3. Excel-매크로, VBA를 적용한 진단프로그램 개발 84
1) 교시별 예측 농도식 구현 84
2) 다목적활동공간 및 사무공간 실내공기질 간이진단 프로그램 개발 86
4. 실내공기질 간이진단프로그램 효과 검증 88
5. 실내공기질 간이진단프로그램 보정 94
1) PM2.5 - 침착률 분석[이미지참조] 94
2) PM2.5 - 부유율 분석[이미지참조] 100
3) 간이진단프로그램 보정에 대한 효과 검증 105
6. 결과 고찰 114
V. 결론 116
참고문헌 118
Abstract 128
Table 2.1. 실내공기질 관리법 시행규칙 별표 1 - 오염물질 24
Table 2.2. 실내공기 오염물질 주요 발생원 25
Table 2.3. 국제암연구소(IARC) 발암물질 분류 25
Table 2.4. 대기오염경보단계별 대기오염물질의 농도기준 (대기환경보건법 시행규칙 별표 7) 26
Table 2.5. 미세먼지 예보등급 및 행동요령 27
Table 2.6. 이산화탄소 농도별 인체에 미치는 영향 29
Table 2.7. 실내공기질 유지기준 (실내공기질 관리법 시행규칙) 30
Table 2.8. 공기 질 등의 유지·관리기준 (학교보건법 시행규칙) 31
Table 2.9. 서울특별시교육청 대기오염대응 실무매뉴얼 34
Table 2.10. 고농도 미세먼지 단계별 대응요령 (환경부) 35
Table 2.11. 고농도 미세먼지 계층별 대응요령 (학교보건법 시행규칙) 36
Table 2.12. 고농도 미세먼지 계층별 대응요령 (「학교보건법」 시행규칙)[내용없음] 6
Table 3.1. 사무공간과 다목적활동공간 기능 구분에 따른 공간 정의 38
Table 3.2. 사무공간의 건축적 요소 (바닥면적, 천정고, 창문 종류) 39
Table 3.3. 다목적활동공간의 건축적 요소 (바닥면적, 천정고, 창문 종류) 40
Table 3.4. 학생 수에 따른 다목적활동공간 소요면적 41
Table 3.5. 학교 사무공간 및 다목적활동 공간 공기정화설비 유무 43
Table 3.6. D 초등학교 다목적활동공간 스케줄 (2020년 1월 30일 기준) 45
Table 3.7. D초등학교 다목적활동공간 Blower door test 활용 누기면적 도출결과 48
Table 3.8. D초등학교 다목적활동공간 Blower door test 활용 누기면적 도출결과 48
Table 3.9. A초등학교 다목적활동공간 스케줄 (2020년 11월 18일 기준) 50
Table 3.10. 다목적활동공간의 활동별 1인 시간당 이산화탄소 발생량 62
Table 3.11. D 초등학교의 CO₂ 농도에 대한 CONTAM 시뮬레이션의 RMSE 및 MAPE 64
Table 3.12. A 초등학교에서 측정한 체육활동에 따른 1인당 이산화탄소 발생량 66
Table 3.13. A 초등학교의 CO₂ 농도에 대한 CONTAM 시뮬레이션의 RMSE 및 MAPE 66
Table 4.1. PM2.5 농도 증가 및 감소 영향인자 분류[이미지참조] 70
Table 4.2. 선택입력조건 - 다목적 활동공간 바닥면적과 높이 대, 중, 소 분류 72
Table 4.3. 선택입력조건 - 창의 종류에 따른 유효면적 분류 73
Table 4.4. ASHRAE Standard - Air Leakage Performance for Detached Single Family Residential Buildings 74
Table 4.5. 선택입력조건 - 실내·인접공간 PM2.5 농도[이미지참조] 75
Table 4.6. 선택입력조건 - 소분류 카테고리의 문헌고찰 75
Table 4.7. CO₂ 농도 증가 및 감소 영향인자 분류 77
Table 4.8. 선택입력조건 - 실내·인접공간 CO₂ 농도 78
Table 4.9. 선택입력조건 - 소분류 카테고리의 문헌고찰 80
Table 4.10. 연령별 표면적 산출결과 81
Table 4.11. 활동별 이산화탄소 배출량 (성인기준) 82
Table 4.12. 2월 15일 소규모 사무공간 재실 및 창문 스케줄 88
Table 4.13. PM2.5 농도 테스트 결과 및 예측 도구 결과 RMSE 및 MAPE 결과.[이미지참조] 91
Table 4.14. CO₂ 농도 테스트 결과 및 예측 도구 결과 RMSE 및 MAPE 결과. 93
Table 4.15. 1인 재실 시간 동안 창문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석 현황[이미지참조] 94
Table 4.16. 1인 재실기간 동안 창문 열림 종료후 PM2.5 침착[이미지참조] 96
Table 4.17. 1인 재실 시간 동안 문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석 현황[이미지참조] 96
Table 4.18. 1인 재실기간 동안 창문 열림 종료후 PM2.5 침착[이미지참조] 98
Table 4.19. 1인 재실 시간 동안 창과 문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석 현황[이미지참조] 98
Table 4.20. 1인 재실기간 동안 창문과 문 동시 열림 종료후 PM2.5 침착[이미지참조] 99
Table 4.21. 1인 재실기간 동안 창문 열림 종료후 PM2.5 침착[이미지참조] 99
Table 4.22. 2인 재실 시간 동안 창문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석 현황[이미지참조] 100
Table 4.23. 2인 재실기간 동안 창문 열림 종료후 PM2.5 침착[이미지참조] 101
Table 4.24. 2인 재실 시간 동안 문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석 현황[이미지참조] 101
Table 4.25. 2인 재실기간 동안 문 열림 종료후 PM2.5 침착[이미지참조] 102
Table 4.26. 2인 재실 시간 동안 창문과 문 동시 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석 현황[이미지참조] 102
Table 4.27. 2인 재실기간 동안 창문과 문 동시 열림 종료 후 PM2.5 침착[이미지참조] 103
Table 4.28. 1인 재실기간 동안 창문 열림 종료후 PM2.5 침착[이미지참조] 103
Table 4.29. 추가 재실인원에 따른 PM2.5 부유 변화량 및 부유율[이미지참조] 104
Table 4.30. 측정일별 재실자 스케줄 105
Table 4.31. PM2.5 농도에 대한 실측데이터와 비교결과[이미지참조] 108
Table 4.32. PM2.5 농도에 대한 실측데이터와 시뮬레이션 RMSE, MAPE 분석결과[이미지참조] 111
Table 4.33. CO₂ 농도에 대한 실측데이터와 비교결과 112
Table 4.34. CO₂ 농도에 대한 실측데이터와 시뮬레이션 RMSE, MAPE 분석결과 113
Fig. 1.1. (a) 국내 월별 전국 PM2.5 평균 농도, (b) PM10 and PM2.5 WHO 및 환경부 권고 기준[이미지참조] 13
Fig. 1.2. 세계 주요 도시의 연간 초미세먼지(PM2.5) 농도[이미지참조] 14
Fig. 1.3. PM10·PM2.5 10㎍/㎥ 증가에 따른 각 질환별 사망자 증가율[이미지참조] 15
Fig. 1.4. 노인과 아동의 미세먼지 대처 방법별 적용 비율 15
Fig. 1.5. 서울시 집단감염발생 클러스터 현황-다중이용시설 집단감염 발생 현황(2020년 8월~11월 기준) 16
Fig. 1.6. (a) 국내 공기청정기 시장 규모 및 전망, (b) 국내 실내공기질관리장치 - 공기청정기, 환기시스템 출원 건수(특허청) 17
Fig. 1.7. 기존 건축물 근무 48명 사무직 종사자 설문조사 결과; (a) 사무실 자연환기 진행빈도, (b) 사무실 공기정화설비 유무 19
Fig. 1.8. 기계환기설비 미설치 사무공간 설문조사 결과; (a) 기계환기장치 설치 시 시공시 문제점, (b) 기계환기장치 설치 시 경제적 문제점 20
Fig. 1.9. 다목적활동공간 및 사무공간 실내공기질 간이진단 프로그램-연구모형 22
Fig. 2.1. 우리나라 연도별 PM2.5 주의보 및 경보 발령횟수[이미지참조] 27
Fig. 2.2. 우리나라 지역별, 연도별 PM2.5 주의보 및 경보 발령횟수[이미지참조] 28
Fig. 2.3. 서울시 계절별 평균 PM2.5농도[이미지참조] 28
Fig. 3.1. 사무공간 및 다목적활동공간 실내공기질 측정 장치; (a) IAQ160, SCD40, SPS30 (b) Testo 400 44
Fig. 3.2. D초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정; (a) 다목적활동공간 도면 및 측정 위치 (b) 다목적활동공간 측정 사진 45
Fig. 3.3. D 초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정결과; (a) 활동에 따른 PM2.5 측정, (b) 활동에 따른 CO₂ 측정[이미지참조] 46
Fig. 3.4. D초등학교 다목적활동공간 기밀도 - Blower door test ; (a) 요소별 밀폐 진행 사진 (b) Blower door test 사진 47
Fig. 3.5. A초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정; (a) 다목적활동공간 도면 및 측정 위치 (b) 다목적활동공간 측정 사진 49
Fig. 3.6. A초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정결과; (a) 활동에 따른 PM2.5 측정, (b) 활동에 따른 CO₂ 측정[이미지참조] 51
Fig. 3.7. 학과사무실 실내공기질 측정; (a) 학과사무실 도면 및 측정 위치 (b) 학과사무실 측정 사진 52
Fig. 3.8. A초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정결과; (a) 활동에 따른 PM2.5 측정, (b) 활동에 따른 CO₂ 측정[이미지참조] 53
Fig. 3.9. 소규모 사무공간 실내공기질 측정;(a) 사무공간 도면 및 측정 위치 (b) 사무공간 측정 사진 54
Fig. 3.10. A초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정결과; (a) 활동에 따른 PM2.5 측정, (b) 활동에 따른 CO₂ 측정[이미지참조] 55
Fig. 3.11. A초등학교 다목적활동공간 실내공기질 측정결과; (a) 활동에 따른 PM2.5 측정, (b) 활동에 따른 CO₂ 측정[이미지참조] 56
Fig. 3.12. 15인 사무공간 실내공기질 측정; (a) 사무공간 도면 및 측정 위치 (b) 사무공간 측정 사진 58
Fig. 3.13. 15인 사무공간 실내공기질 측정결과; (a) 활동에 따른 PM2.5 측정, (b) 활동에 따른 CO₂ 측정[이미지참조] 59
Fig. 3.14. (a)CONTAM 시뮬레이션을 위한 공간, 오염물질, 경로 등 입력조건, (b) CO₂ 농도의 CONTAM 시뮬레이션 결과 63
Fig. 3.15. D 초등학교 다목적실을 동일한 조건으로 적용한 3학교 다목적공간의 이산화탄소농도 CONTAM 시뮬레이션 결과 65
Fig. 3.16. A 초등학교 다목적실을 동일한 조건으로 적용한 3학교 다목적공간의 이산화탄소농도 CONTAM 시뮬레이션 결과 67
Fig. 3.17. 3개의 지역의 2020년 1월 PM2.5 농도 표준편차 분석결과[이미지참조] 68
Fig. 3.18. 2018년~2020년 우리나라 시·도별, 연도별 PM2.5 평균 농도[이미지참조] 68
Fig. 4.1. 배연창 유효 면적 기준 중 미서기창과 들창 72
Fig. 4.2. 연평균 실외 이산화탄소 농도; (a)국내 이산화탄소 농도, (b) 해외 주요 국가와 국내 이산화탄소 농도 비교 결과 79
Fig. 4.3. 간이진단 프로그램의 교시별 입력정보 구성 84
Fig. 4.4. Microsoft Excel의 개발도구 매크로와 VBA를 활용한 교시별 프로그램 개발 과정 85
Fig. 4.5. '다목적활동공간 및 사무공간 실내공기질 간이진단 프로그램' 의 사용자 입력 Sheet인 Input-Sheet. 86
Fig. 4.6. '다목적활동공간 및 사무공간 실내공기질 간이진단 프로그램' 의 선택 입력 시 구동과정 86
Fig. 4.7. '다목적활동공간 및 사무공간 실내공기질 간이진단 프로그램' 의 실내공기질 진단 결과 87
Fig. 4.8. 간이진단프로그램 검증실험을 진행한 1인 사무공간 실내공기질 실험 측정 위치와 풍속 측정기기 88
Fig. 4.9. 2월 15일 PM2.5 실측결과와 스케줄 반영 간이진단프로그램 결과 비교[이미지참조] 90
Fig. 4.10. 2월 15일 CO₂ 실측결과와 스케줄 반영 간이진단프로그램 결과 비교[이미지참조] 92
Fig. 4.11. 1인 재실 시간 동안 창문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석, 선형-추세[이미지참조] 95
Fig. 4.12. 1인 재실 시간 동안 문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석, 선형-추세[이미지참조] 97
Fig. 4.13. 1인 재실 시간 동안 창과 문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석, 선형-추세[이미지참조] 98
Fig. 4.14. 2인 재실 시간 동안 창 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석, 선형-추세[이미지참조] 100
Fig. 4.15. 2인 재실 시간 동안 문 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석, 선형-추세[이미지참조] 101
Fig. 4.16. 2인 재실 시간 동안 창문과 문 동시 열림 종료 후 PM2.5 침착 분석, 선형-추세[이미지참조] 102