한국건설기술연구원(KICT, 원장 한승헌) 실내공기품질연구단(단장 이윤규, 이하 IAQ연구단)은 최근 건강취약계층이 주로 이용하는 시설을 대상으로 자체 개발한 실내공기 품질향상 솔루션을 적용, 성과를 도출하고 있다.
지난 7월 고양시 어린이집, 노인요양시설의 실내환경을 진단·모니터링하고 환기시스템 및 천연소재 기능성 무기질 도료를 적용해 CO₂, 미세먼지, TVOC(휘발성유기화합물), 냄새 등을 획기적으로 저감하는 성능을 확인했다. 8월에는 시흥시로 대상을 확대하고 추가사업에 착수했다.
이번 연구를 총괄하는 이윤규 실내공기품질연구단장을 만나 사업배경과 기대효과에 대해 들었다.
■ IAQ개선사업 배경은IAQ연구단은 2019년 과학기술정보통신부와 국가과학기술연구회(NST)의 지원을 받아 건설연 내에 설립된 종합적인 실내공기질(IAQ) 연구를 위한 융합연구단이다. 2019년부터 4년간 국비 120억원을 투입해 에너지효율을 고려한 획기적인 IAQ, 안전감지능력 향상솔루션을 도출하는 것이 목표다.
건설연을 비롯해 한국과학기술연구원(KIST), 한국환경산업기술원(KEITI) 등 국책기관, 서울·인천·고양·시흥시 등 지자체, 연세대·서울시립대 등 학계, 환기·필터·자재기업 및 협·단체가 다수 참여하고 있다.
연구단의 출범목적 자체가 국민들에게 안전하고 쾌적한 실내환경을 제공하는 것이며 최우선에대상이 취약계층이다. 이에 따라 IAQ연구단은 어린이집, 노인요양시설, 지하다중이용시설 등 3곳을 핵심 개선대상으로 고려하고 있다.
이번 고양시 IAQ 개선사업도 그간 연구단의 성과를 바탕으로 건강취약계층이 이용하는 어린이집과 노인요양시설의 재실환경을 개선해주기 위해 실시했다. 사업 후 진단한 결과 상당한 성과가 있는 것으로 나타나자 시흥시가 적극적으로 적용을 추진하고 있으며 서울·인천도 조만간 사업을 개시할 전망이다.
■ 연구단 출범이후 1년 만에 사업화했는데
IAQ연구단은 새로운 기술을 개발하는 것이 아니라 기존 기술을 활용해 에너지절감, IAQ개선에 가장 효과적인 솔루션을 개발하고 있다.
기존 센싱, 환기, 에너지효율기술 및 제품을 활용해 △유해물질 다중센싱 및 3D가시화 정보 10분 이내 제공 △대국민 만족도 및 실내공기품질 30% 향상 △다중이용시설 환기에너지 소비량 40% 이상 절감 △안전사고 감지성능 30% 개선 △비화재보(화재경보 오작동) 20% 저감 등 구체적인 성능목표를 세우고 있다.
출범 당시 2019년부터 3년간 연구하고 마지막 연도인 2022년에 지자체 예산을 활용한 사업화를 계획했다. 그러나 당장 미세먼지 등 악조건 속에서 고통받고 있는 국민들, 특히 취약계층에게 3년간 기다리라고 하는 것이 바람직하지 않다는 판단에 따라 1차연도 종료 후 당초 성능목표에 미달하더라도 기존대비 개선된 솔루션을 우선적으로 적용해 나가겠다는 방침을 세웠다.
당초 목표를 요약하면 IAQ 30% 향상, 에너지 40% 절감인데 현재는 IAQ 20% 향상, 에너지 20% 절감 수준에 도달한 상태다. 고양시의 경우 CO₂ 평균농도 38% 저감, 암모니아 97% 저감 등 효과가 높은 것으로 나타났다.
앞으로도 사업을 확대해 보다 많은 국민들에게 혜택을 주고 개선된 실내환경에서 생활할 수 있도록 추진할 방침이다.
■ 핵심기술은
최근 지자체 건강취약계층 다중이용시설에 적용된 주요기술은 △실내환경 진단·모니터링 △환기시스템 △천연소재 기능성 무기질도료 등이다.
진단·모니터링부문에서는 연구단이 기존제품들을 토대로 개발한 실시간 IAQ 모니터링 센서플랫폼이 적용됐다. 기존에 출시된 다양한 센서제품들 중 경제성, 성능을 고려해 우수한 제품을 선별하고 이를 자체개발한 센서플랫폼에 장착해 10가지 IAQ 관련요소를 동시에 측정한다. 또한 클라우드DB를 통해 실시간 IAQ를 모니터링·평가하는 플랫폼이다.
센서 측정요소는 △CO △CO₂ △NO₂ △미세먼지(PM10·PM2.5·PM1.0 △TVOC △HCHO(포름알데히드) △라돈 △블랙카본 △온도 △습도 등이다. 특히 CO와 블랙카본을 측정할 수 있기 때문에 화재도 감지할 수 있다. 기존 화재경보기보다 더 정확하고 빠르게 반응할 수 있다. 이를 환기장치와 연계, 배연모드로 전환함으로써 연기를 신속하게 제거할 수 있기 때문에 IAQ는 물론 안전문제도 해결할 수 있다.
환기시스템은 제어가 핵심이다. 에너지효율과 성능이 상당히 높은 제품들이 시중에 공급되고 있다. IAQ연구단은 효과적인 운용 및 유지관리를 통해 한단계 더 에너지효율과 성능을 끌어올리고 있다.
환기설비를 포함한 공조설비의 △성능진단 및 커미셔닝 가이드라인 △에너지절감형 구동장치 제어기술 △실내부하변동 및 에너지소비량 예측시스템 △능동형 구동장치 제어알고리즘 △최적시스템·용량 산정방안 등을 개발하고 있으며 이번 사업에도 이와 같은 연구결과를 반영했다.
기능성 무기질 코팅재기술은 건설연과 피움(대표 장성일)이 공동개발했다. 천연광물을 주원료로 하는 실내마감용 코팅재다. 건축자재에서 발생하는 유해물질인 HCHO를 69%, TVOC를 98% 흡착·저감하는 성능을 갖고 있다.
■ 남은 과제는
고양시 IAQ개선사업은 시범적으로 어린이집 1곳, 노인요양시설 1곳을 대상으로 실시했다. 앞으로는 보다 대상을 확대할 방침이다.
지난 8월 시흥시와 추진하는 취약계층 이용시설 IAQ개선사업은 공공어린이집 70여곳까지 확대를 목표로 추진한다. 시흥시와는 이미 공공어린이집 2곳에 적용하고 정밀측정, 실시간 모니터링, 현장시설물 조사, 이용자 설문조사 등을 진행하고 있다.
서울시와는 지하다중이용시설의 IAQ개선사업을 조율하고 있다. 서울시는 자체 과제사업으로 지하상가의 실내환경개선을 3년간 연구하기도 했다. 당시 결과물을 IAQ연구단에서 발전시켜 결과를 도출·적용할 방침이다.
또한 최근 코로나19와 맞물려 실내 바이러스·미생물에 대한 고려도 필요한 실정이다. 다만 실내 존재하는 무수히 많은 미생물·세균·바이러스 중 코로나19와 같은 특정 바이러스를 센싱해 낼 수 있는 기술은 존재하지 않는다. 종류는 물론 감염을 유발하는 농도, 즉 실내에 몇 개의 바이러스가 있을 때 감염이 일어나는지도 규명되지 않았으며 이를 측정할 수도 없다.
이에 따라 현재까지는 최대한 많이 환기하는 수밖에 없다. 적절한 환기량에 대한 추가연구가 필요하다. IAQ연구단의 가용자원이 한정된 상황에서 모든 범위를 포괄할 수는 없지만 추후 연구를 위한 필요항목 도출과 같은 사전연구를 추가적으로 진행할 방침이다.
■ IAQ개선사업 배경은
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