보건타임즈 : 학교 교실내 미세먼지 제거시간 '30% 이상' 단축

'학교 미세먼지 저감과 에너지 효율 제고한 교실 모델' 개발

[보건타임즈] 학교 교실의 공기 기류 제어를 최적화해 미세먼지 제거시간을 '30% 이상' 단축한 공법이 개발됐다.

연세대 '에너지·환경 통합형 학교미세먼지관리 기술개발사업단(사업단장 신동천 연세대 의대 교수/사진)'은 에너지 효율을 높이는 동시에 미세먼지를 빠르게 제거하는 교실 시스템을 개발했다며 이같이 밝혔다.

이 사업은 과학기술정보통신부와 교육부의 범부처 합동사업으로 국가연구개발사업의 예산을 지원받아 수행됐다.

연세대 ‘에너지·환경 통합형 학교미세먼지관리 기술개발사업단은 학교 고농도 미세먼지 대책의 일환으로 지난 2019년에 출범했다.
사업단은 기초·원천, 통합관리, 진단·개선·법·제도 개선 등 4개 연구그룹을 구성, 5년간 학교 미세먼지의 과학기술적 개선 사업을 펼쳐왔다.

미세먼지는 학생들에서 염증반응을 일으켜 천식, 호흡기, 심혈관계 질환 등을 유발한다.
세계보건기구(WHO)는 2013년 미세먼지를 1군 발암물질로 분류하는 등 건강에 매우 유해다.

질병관리청에 따르면 미세먼지 입자크기가 2.5㎍/㎥ 이하인 초미세먼지(PM2.5)는 농도가 10㎍/㎥ 증가할 때마다 폐암 발생률이 9% 증가한다.
WHO에선 연평균 10㎍/㎥로 대기환경 권고기준을 제시하고 있다.

사업단 소속 장춘만 박사(한국건설기술연구원 선임연구위원) 연구팀은 학교 교실의 미세먼지를 저감시키는 동시에 에너지 공급 다변화를 위해 미세먼지 제거 필터가 설치된 고성능 공기조화기, 유량제어 디퓨져, 덕트 시스템, 태양광/지열 시스템, 통합제어시스템 등을 개발했다.

개별 시작품의 성능평가를 위해 학교 교실 2실과 클린룸 1실, 그리고 복도와 방풍실을 합친 '학교 실 환경 성능 테스트베드'를 구축했다.
테스트베드는 학교 교실의 에너지 부하와 외부 미세먼지의 유입을 최소화하기 위해 고단열 벽체, 고기밀고단열 창호, 고기밀 도어 등 패시브 설계를 기반으로 제작됐다.

이와 함께 테스트베드엔 실내 기류 분포를 최적화하는 모델이 도입됐다.

학교 층별로 설치된 공기조화기로 6~10개 교실에 공기를 공급하는 중앙공조시스템에서 교실 내부의 공기 공급과 배기를 담당하는 디퓨져를 설치할 최적 위치로 복도를 도출했다.
기존엔 상부 천장에 설치된 디퓨져가 실내 공기를 외부로 내보냈다.

이를 서로 비교한 결과, 상부 천장보다 복도측 하부면이 배기 디퓨저를 설치하는 것보다 더 효율적이었다.

연구팀은 개발한 모델에서 미세먼지 제거시간을 기존 모델과 비교했다.
전국 초등학교 1학급당 평균 학생 수 21.8명을 기준으로 1개 교실당 적정 환기량은 약 800CMH(㎥/hour, 시간당 공급량) 였다.
새로 개발된 모델은 환기량 800CMH에서 초미세먼지(PM2.5)의 제거시간을 기존 모델보다 30% 이상을 줄였다.

이 공법은 향후 초등학교 이외에 다중이용시설, 사무실 등 공기정화장치를 사용하는 다양한 시설에도 활용할 수 있다.

신동천 사업단장은 "성장기 학생들이 많은 시간을 보내는 학교는 미세먼지로부터 안전해야 한다"며 "과학적 근거를 기반으로 한 안전한 학교 실내 환경 조성을 위해 계속해서 노력하겠다"고 전했다.