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특별기획

[인터뷰] 최준영 설비공학회 부회장(KTL 박사)

열회수형 환기장치·공기청정기, 제품특성 따른 최적운영 필요
통합센서모듈 기반 빅데이터 인프라 구축해야

계절과 관계없이 발생하는 미세먼지 및 초미세먼지의 유입으로 학교환경의 공기질에 대한 관리방안 수립과 이에 대한 대책이 절실히 필요한 실정이다.

학교보건법 시행규칙 제3조 ‘환경위생 및 식품위생의 유지관리’는 교사 내 환경위생에 관한 기준을 명시하고 있으며 실내환경과 관련해 환기, 채광(자연조명), 조도(인공조명), 실내온·습도, IAQ에 대한 성능기준을 규정한다.

현재 학교에서는 유형·종류·형태에 따라 다양한 청정공조시스템이 설치·운영되고 있다. 그러나 대한설비공학회(회장 김민수)는 대부분의 교실에서 IAQ 향상을 위해 열회수형 환기장치 및 공기청정기를 사용하고 있음에도 현장의 운영주체들이 적절한 사용방법을 인지하지 못해 교실 IAQ 관리가 효과적으로 이뤄지지 못하고 있다는 판단에 따라 정확한 정보를 제공하기 위해 연구에 착수했다.

설비공학회와 환경안전환기협회가 공동으로 수행한 ‘학교공기질 개선을 위한 열회수형 환기장치 및 공기청정기의 실증비교에 관한 연구’의 연구책임을 맡은 최준영 설비공학회 부회장(KTL 박사)에게 연구의 시사점과 향후 개선방안에 대해 들었다.

■ 이번 연구결과의 특징은
열회수형 환기장치 및 공기청정기의 현장 실증시험을 통해 공기질성능을 비교했다.

현재 정부정책에 따라 모든 교실은 IAQ 향상을 위해 열회수형 환기장치(공기순환기) 및 공기청정기를 사용하고 있다. 두 제품의 사용용도는 근본적으로 차이가 있지만 현장에서는 이 두 제품의 사용용도를 동일시해 같은 성능을 기대하고 있는 것이 현실이다.

이에 따라 담양 봉산초등학교 1개 교실, 여수 상암초등학교 2개 교실을 실증시험 현장으로 선정, 두 제품이 교실공기질 개선에 얼마나 효과가 있는지를 확인해 효과적인 교실공기질 개선방법을 제안했다.

교육부 소관인 학교보건법에 따라 ‘교실 내 유해물질관리 대상 유지관리기준’의 미세먼지, 이산화탄소, 라돈, 소음, 오존, 총부유세균 등 항목을 최소 일주일 이상의 현장 실증시험으로 비교했다.

이번 연구결과를 계기로 열회수형 환기장치, 공기청정기업계는 사용용도가 근본적으로 다른 두 제품의 장점을 각각 잘 살려 교실에 사용할 수 있도록 가이드를 제시했으면 한다.

■ 추가연구 필요성은
이번 연구에서는 총 3개 교실에서 현장 실증시험을 통해 두 제품의 교실 IAQ 개선효과를 확인했지만 시간적 여건상 2주간 시험으로 각 항목별 24시간 정도만 측정할 수 있었다. 향후에는 계절별, 1개월 이상 실증시험으로 보다 현실적인 데이터를 토대로 분석할 필요가 있다.

또한 실증시험 시 외기의 공기질이 나쁘지 않아 상대적 비교가 불가능했으므로 향후에는 외기 공기질이 나쁜 날과 좋은 날의 상대적 비교도 필요하다.

■ 연구결과 시사점은
실증시험 결과 실외의 공기질이 좋은 날의 경우 열회수형 환기장치 또는 공기청정기 단독 운전으로도 실내공기질관리법 및 학교보건법 시행규칙에서 제시하는 공기질항목(소음 포함) 기준에 만족했다.

다만 이산화탄소의 경우 실내활동이 많으면 공기청정기만으로는 실내 이산화탄소의 농도를 감소시킬 수 없어 반드시 열회수형 환기장치를 가동하거나 자연환기를 해야 한다. 

실증시험기간에는 실외공기질이 양호했으나 그렇지 않은 날의 경우 현재 사용 중인 열회수형 환기장치의 미세먼지 제거능력을 초과하는 상황이 있을 수 있다. 이 경우 공기청정기와 동시운전을 통해 실내공기질을 개선할 필요가 있다.

이때는 실내 이산화탄소 농도를 감소시키기 위해 자연환기보다 반드시 열회수형 환기장치를 가동하는 것이 좋다.

또한 최근 코로나19으로 인해 건물의 환기가 매우 중요하게 고려되고 있다. 이에 따라 실내공기의 부유세균 등을 제거·감소시키기 위해서는 열회수형 환기장치의 운전이 필수적이다.

열회수형 환기장치를 적절하게 운전하면 교실 IAQ 향상에는 매우 효과가 있다. 이번 연구결과를 통해 이러한 점이 검증됐다.

기존 학교운영시스템 상 한정된 예산과 기술인력 미비 등으로 환경변화요인에 대한 대처방법이 없고 효율성이 떨어지는 문제가 있었으나 이번 연구결과를 토대로 운영조건과 대처방안과 같은 능동적 대응방안을 제시하고 활용할 수 있을 전망이다.



■ 교실IAQ 향상을 위한 개선사항은
정부는 현재 많은 예산을 들여 각 교실마다 열회수형 환기장치 및 공기청정기를 보급하고 있다. 그러나 학교 환경에 적합한 통합센서모듈을 통해 수집된 데이터를 분석할 수 있는 기반은 마련되지 않고 있다.

지금부터는 한 걸음 더 나아가 학교환경에 적합한 통합센서모듈을 통해 빅데이터를 수집하고 분석할 수 있는 기반을 마련해야 한다. 이를 바탕으로 유지보수 주기 및 관리요소를 선정해 관리하는 방안이 필요하다.

또한 학교는 일반 건축물과 환경적 요인이 다르다. 이에 따라 공조시스템도 일반적인 적용환경과는 다른 시스템이 필요하다. 이러한 특성을 감안해 학교환경에 적합하도록 개발된 기기·부품에 대한 성능평가기준을 마련하고 표준화할 필요가 있다. 이를 통해 제품의 신뢰성과 시스템의 실효성을 향상할 수 있다.

이를 위해 정책수립과 연계된 인증기준을 마련해 기반을 구축하는 작업이 선행돼야 한다. 설치된 모든 시스템은 실증을 통해 장기 모니터링을 구축·운전함으로써 문제점을 도출하고 보완기술을 개발하며 자체 고장진단기능 및 빅데이터 기반 예지기능을 구성해야 한다.

특히 2000년대 초반부터 제품들이 개발돼 국내시장을 점유하고 있는 열회수형 환기장치는 그간 전량 수입하던 열교환소재도 국산화돼 현재 대부분의 제품이 국내 소재를 사용하고 있다. 그러나 소음·미세먼지 제거능력 및 제품수명 등은 앞으로 국내 기업들이 풀어야 할 난제다.

또한 최근 열회수형 환기장치의 KS B 6879 표준개정이 마무리돼 가고 있는데 이번 표준에서는 환기장치의 기본적 기능인 환기와 열회수기능 보다 공기청정과 같은 부가적 기능을 더 중요시하고 있어 제조사들의 많은 반대가 예상된다. 이에 따라 전문가 집단들의 보다 정확한 표준 방향성 제시가 절실하다.