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스페셜리포트

미세먼지, 학생건강 ‘위협’…학교 IAQ 근본적 해법모색

학교미세먼지사업단, 연구 착수
보건·건축·기계·IT 전문가 참여
원인·특성·해법·교육·법령 ‘포괄’



본격적인 겨울이 찾아오면서 당분간 미세먼지 농도도 짙어질 전망이다. 최근 수년간 미세먼지로 고통을 호소했던 국민들은 올해도 어김없이 우려를 표하고 있다. 정부와 각계의 미세먼지 대응노력에 따라 대기환경이 점차 개선되는 추세이지만 안심하기는 이르다.

특히 학생들에 대한 우려가 크다. 미세먼지가 뇌·호흡기 성장이나 관련질병에 악영향을 미친다는 국내·외 연구결과가 속속 발표되고 있기 때문이다. 전문가들은 성장기 학생들은 미세먼지 영향도 크게 받을 뿐만 아니라 적절한 회피행동을 하기도 어려워 피해가 더욱 크다고 지적한다.

이에 따라 과학기술정보통신부(장관 최기영)와 교육부(장관 유은혜)는 ‘에너지·환경 통합형 학교 미세먼지 관리 기술개발 사업단(이하 학교미세먼지사업단)’을 발족해 학교미세먼지를 종합적으로 관리하면서도 에너지를 효율적으로 사용해 미세먼지 발생을 억제하기 위한 방안마련에 나섰다.

지난 1월 사업공고, 4월 사업단장 선정, 8월 세부과제 총괄 선정 등을 거쳐 9월 킥오프미팅을 시작으로 현재 컨소시엄 구성·협약이 진행되며 체계를 갖춰가고 있다.

학교미세먼지사업단은 크게 4개 분야, 6개 사업으로 구분된다. 먼저 미세먼지 발생원 분석과 학생들의 건강영향을 주로 평가하는 기초·원천분야는 △외부환경 및 활동도 기반 학교건물 내 미세먼지 발생특성 규명(1서브 1세부, 총괄 조영민) △학교미세먼지 노출 특성별 학생 건강영향평가 및 중재효과 분석(1서브 2세부, 총괄 김창수) 등으로 구성된다.

신축학교의 공기질개선 솔루션을 제공하는 통합관리분야는 △신재생에너지 연계 실내·외 열공기환경 정보연동 청정공조환기시스템 개발(2서브, 총괄 장춘만)을, 기존학교의 공기질개선방안을 제공하는 진단·개선분야는 △학교 유형별 컨설팅 및 맞춤형 공기환경 개선방안 실증(3서브, 총괄 김태연)을 추진한다.

학교 실내공기질(IAQ) 관련 법령·기준·제도를 정비하는 법·제도분야에서는 △학교미세먼지 관리체계 구축(4서브 1세부, 총괄 임영욱) △빅데이터 수집·처리·분석기법과 에너지·환경 연계관리기술 및 통합지원체계 개발(4서브 2세부, 총괄 김재현) 등으로 이뤄졌다.
1서브, 학교IAQ 기초연구 ‘의미’
조영민 경희대 교수가 총괄을 맡은 1서브 1세부의 주요 연구목표는 △학교 실내 미세먼지 오염특성 평가 △외기 미세먼지 실내 전달현상 규명 △주변환경에 따른 학교미세먼지 오염 영향평가를 통한 학교 실내 미세먼지 발생특성 규명 등이다.

연구에는 △경희대 △한국철도기술연구원 △성균관대 △한국교육녹색환경연구원 △부경대 등이 참여한다.

김창수 연세대 교수가 총괄을 맡은 1서브 2세부의 주요 연구목표는 △학생 미세먼지 건강영향평가를 통한 위해도 확인 △중재효과(공기정화설비 및 행동양상)분석을 통한 학교미세먼지 현황분석 등이다.

연구에는 △연세대 환경공해연구소 △전북대 산학협력단이 참여하며 주요연구내용은 △실내 공기농도에 따른 학생들의 건강검진 및 설문조사 수행 △학생들이 주로 활동하는 교실·학원 등을 대상으로 환경노출평가 수행 △실시간으로 미세먼지 농도가 낮은 동선·건강지수정보를 알려주는 앱 개발 △공기정화장치 설치 및 앱 사용 전후비교로 학생 건강상태 차이비교(중재효과) 등이다.

2서브, 신축학교 솔루션 제시
장춘만 한국건설기술연구원 선임연구위원이 총괄을 맡은 2서브는 신축학교 IAQ개선을 위해 △신재생에너지 연계 중앙공조시스템 설계·제작·실증 △빅데이터 활용 열·공기환경 제어·통합관리시스템 개발·시범적용 △개별분산 청정 △열교환환기 △온습도제어 복합시스템 개발·실증 △고효율 하이브리드 필터 및 청정·열교환 환기유니트 개발 △학교 에너지 부하저감방안 개발·실증 및 시스템평가 표준화 △신축학교 대상 미세먼지 관리 시범연구·실증 및 장기모니터링 등을 수행한다.

중앙공조시스템은 지열·태양광 등 신재생에너지를 열원으로 활용해 학교 층·존별 설치하는 중앙공조·청정시스템이다. 이를 위한 핵심 요소부품을 설계하고 소음을 줄이기 위한 연구와 실증이 진행된다.

개별분산시스템은 에너지절감을 위해 현열은 고효율 멀티에어컨, 전열은 외기처리 복합유니트로 분리해 처리하는 장비다. 중앙공조에서 제외되는 공간에 적용할 수 있는 개별유니트로 개발된다.

빅데이터 통합관리시스템은 학교 실내·외 환경과 시스템 운전을 통해 발생하는 빅데이터로 학습하는 알고리즘을 통해 최적제어를 수행한다. 또한 고효율 하이브리드필터는 고효율·저정압 전기집진필터와 헤파필터를 결합하는 것으로 저정압 청정환기유니트에 적용해 내부순환에 활용한다.

연구에는 △우원엠앤이 △한국공조엔지니어링 △태양전기 △에스엘솔루션 △은성화학 △크린테크 △한국기계전기전자시험연구원(KTC) △희림종합건축사사무소 등이 참여한다.




3서브, 기존학교 컨설팅 표준화
김태연 연세대 교수가 총괄을 맡은 3서브는 학교맞춤형 공기진단·개선 컨설팅 및 실증을 위해 △수치해석 기반 종합진단시스템 개발 △공기환경 컨설팅 표준운영절차(SOP) 개발 △진단·컨설팅 100개소 및 개선안실증 50개소 수행 △IoT기반 리빙랩 5개소 구축·운영 △컨설팅·실증·리빙랩 운영결과 종합DB 구축 등을 수행한다.

수치해석 기반으로 유형별 진단프로세스와 종합진단시스템을 개발하고 IAQ개선을 위한 컨설팅 SOP·의사결정툴·비용산출방법론 등을 개발해 컨설팅 절차를 표준화한다. 또한 개선안실증을 통해 컨설팅 결과의 효과성을 평가하고 결과를 공개하는 포털을 구축할 계획이다. 이와 함께 리빙랩 운영을 통해 공기정화장치 운영매뉴얼과 기존학교 IAQ 빅데이터 구축 및 IoT 원격제어앱·최적제어 알고리즘을 개발한다.

참여기관은 △고려대 △금오공과대 △서울과기대 △서울시립대 △아주대 △연세대 △중앙대 △한국건설생활환경시험연구원(KCL) △한국교육개발원 △한국자원경제연구소 △건일산업 △삼신설계 △LG전자 △EAN테크놀로지 △케이웨더 △힘펠 △한국건설기술연구원 등이다.

4서브, 근거·지원체계 조성
4서브 1세부는 임영욱 연세대 교수가 총괄을 맡았다. △건국대 △한국교육환경보호원이 참여해 △학교보건법 개정방안 및 관련제도 정비 △학교형 공기정화장치 인증규격 마련 △학교 미세먼지 관리도구 개발 및 교육프로그램 개발 등을 수행한다.

4서브 2세부 총괄은 김재현 서경대 교수로 △미세먼지 빅데이터 플랫폼 구축 △AI기반 학교 맞춤형 미세먼지 관리·통합지원시스템 개발 등을 수행한다.

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