교실 내 실내공기 오염도 수준 및 개선방안에 대한 STEAM 연구

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STEAM R&E 결과보고서

교실 내 실내공기 오염도 수준 및 개선방안에 대한 STEAM 연구

연 구 기 간: 2013년 5월1일~2013년 11월 31일 연 구 책 임 자 : 강현정(성보고 화학과)

공동지도교사: 황율예(성보고 물리과) 참 여 학 생: 강건우(성보고 2학년) 김선민(성보고 2학년) 유가온(성보고 2학년) 임호종(성보고 2학년) 허재원(성보고 2학년) 황준선(성보고 2학년)

외 부 자 문: 최재욱(고려대 환경의학연구소)

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- 차 례 -

Ⅰ. 연구의 개요 ···1

1. 연구목적 ···1

2. 연구범위 ···2

Ⅱ.연구수행내용 ···2

1. 이론적 배경 및 선행 연구 ···2

2. 연구주제의 선정 ···5

3. 연구 방법 ···5

4. 연구 활동 및 과정 ···8

Ⅲ.연구결과 및 시사점 ···9

1. 연구 결과 ···9

2. 시사점 ···16

Ⅳ.홍보 및 사후 활용 ···18

1. 홍보 ···18

2. 사후활동 ···19

Ⅴ.참고문헌 ···20

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I. 개요

1. 연구목적

성보고등학교는 차량의 통행이 잦은 남부순환로 근처에 위치하고 있 어 미세 먼지와 부유 세균이 다른 학교보다 큰 골치이다. 미세먼지가 많게 되면 당연하게도 학생들과 교사들의 기관지, 비강에 해가 될 뿐 만 아니라 집중력도 저하시켜 학생들의 공부에도 영향을 미칠 수가 있다. 그리고 대기 중에 부유하는 세균들(박테리아와 곰팡이)은 각종 질병을 일으킬 수 있으며, 퀴퀴한 냄새들로 인해 교실에 답답함을 안 겨준다. 따라서 부유 세균 포집기와 미세먼지측정기를 이용하여 배양 과 통계 프로그램을 통해 3가지 ‘주요변수

¹⁾

’를 측정해보았다. 또한 각각 주요변수에 영향을 미칠 수 있는 ‘설명변수’

²⁾

들을 설정하였고 그를 이용한 방안 2가지를 생각해 보았다.

각종 기기와 배양을 통해서 직접 주요 변수를 2일간의 측정값을 얻 어냈다. 또 이것과 비교할 대

안에 대해 우리들이 생각해낸 주요 변수를 줄일 작은 대안 6가지를 3개씩 묶어

³⁾

큰 대안 인 ‘대안I’과 ‘대안II’얻 었다. 마찬가지로 두 대안에

대하여 각각

⁴⁾

2일씩 측정하였다. 대안I과 대안II는 다음과 같다.

대안I은 핸드크림과 은행나무 추출물, 대걸레 통의 이동이다.

핸드크림은 사람의 피부를 보습시켜 사람 피부에서 만들어지는 먼지 의 발생량을 줄이고 은행나무 추출물을 주기적으로 분사하여 박테리 아의 수를 줄인다. 마지막으로 대걸레 통을 이동시킴으로써 교실의

1) 곰팡이, 박테리아, 먼지

2) 온도, 습도, 창문 개폐여부 등(고려대 연구소 자문 결과/2013.7.28)

3) 묶어진 작은 대안들은 서로 다른 변수에만 영향을 미친다고(독립)가정하였다.(고려대 연구소 자문 결과 (2013.9.1))

4) 마찬가지로 둘을 동시에 측정할 경우 어느 대안이 효과적인지 알 수 없기 때문이다.

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습기를 제거하여 곰팡이를 줄인다.

대안Ⅱ는 정전기 청소포와 손소독제, 염화칼슘이다. 정전기 청소포를 이용하여 정전기적 인력으로 먼지의 양을 줄이고 손소독제를 이용하 여 박테리아의 수를 감소시키고 염화칼슘을 이용하여 습기 제거 및 곰팡이를 줄이는 것이다.

2. 연구범위

⁵⁾

가. 평상시의 설명 변수, 곰팡이, 박테리아 포집, 미세먼지 측정 나-1. 핸드크림을 사용했을 때의 유해물질 측정

-2. 은행나무추출물을 사용했을 때의 유해물질 측정 -3. 대걸레 통을 이동시켰을 때의 유해물질 측정 다-1. 정전기부착포를 사용했을 때의 유해물질 측정 -2. 손소독제를 사용했을 때의 유해물질 측정 -3. 염화칼슘을 사용했을 때의 유해물질 측정

II. 연구 수행 내용

1. 이론적 배경 및 선행 연구

가. 주요 변수에 관한 이론적 배경 1) 외부요소와 유해물질의 관계

곰팡이, 박테리아 및 미세먼지의 농도는 온도, 습도 등 주변요소들에 의해 달라짐을 보인다. 따라서 인위적인 주변 환경 변화를 통해 이를 조절 할 수 있다.

⁶⁾

2) 공기 중 유해물질의 유해성

‘숨어서 해치는 질병’이라고 할 수 있는 곰팡이에 의한 질병

⁷⁾

이라 는 논문과 인체에 미치는 영향은 입자크기와 밀접하게 연관되어 있으

5) 고려대 환경 연구소 자문 결과 정한 범위.(2013.)

6) 국내 일부 초등학교 교실 공기 중 바이오에어로졸 농도 및 관련 요인과의 상관성에 관한 연구 7) 김석산, 1970. 곰팡이의 피해와 예방책, p23.

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며, 입자크기에 따라 호흡기를 통해 흡입되어 기관지 및 폐포에 침착 함으로써 인체에 유해한 영향을 미치는 미세먼지

⁸⁾

와 관련한 논문의 선행연구를 고려하면 교내 유해물질은 학생들의 건강 뿐 만 아니라 학업 성취도에도 많은 영향을 끼칠 것이다.

나. 해결 방안 선정에 대한 이론적 배경 1) 대안I

⁹⁾

① 핸드크림-미세먼지

실내 먼지의 대부분은 사람에게서 만들어진다. 따라서 사람의 피부가 건조하게 되는 봄철이나 겨울철에는 사람의 각질로 인한 먼지가 더 많이 발생한다. 따라서 피부의 보습을 위해 핸드크림

¹⁰⁾

을 사용하였다.

② 은행나무추출물-박테리아

은행나무 잎에는 플라보노이드라는 천연살충 및 살균성분이 다량 함 유되어있다. 플라보노이드는 안토시아닌과 안토크산틴을 포함하는 비 질소성의 생물색소(폴리페놀화합물)이다. 항균, 항바이러스 및 항염증 활성을 지니고 있어 해충, 세균에게는 치명적인 독성을 가지고 있지 만 어류나 사람에게는 독성의 작용이 크지 않다. 따라서 박테리아의 효과적인 제거를 위해 은행나무추출물을 사용하였다.

③ 대걸레 통의 이동-곰팡이

성보고등학교의 기존의 청소 방식은 빗자루를 먼저 사용한 후 대걸 레를 이용하여 물청소를 한다. 그러나 청소한 대걸레를 빨아 교실 내 대걸레 통에 걸어놓으며, 물을 제대로 짜지 않고 걸어놓는 학생들도 많다. 따라서 통에는 일정량의 물이 항상 고여 있게 되고 곰팡이가

8) US EPA. Exposure Factors Handbook, National Centre for Environmental Assessment, Washington, DC,1997

9) 대안은 직접 제시했지만 큰 대안을 묶는 것은 고려대 연구소와 토의(2013.9.1) 10) 사용한 제품은 꽃을 든 남자 우유 핸드크림 80ml

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번식하기에 좋은 습도를 만들어 준다. 따라서 교실내 습도를 줄이고 자 대걸레 통을 화장실로 이동시켰다.

2) 대안II

① 정전기 청소포-미세먼지

물체를 문지르면 마찰열이 발생하고, 서로 다른 두 물체를 문지를 때 발생하는 열에너지에 의해 한 물체에서 다른 물체로 전자가 이동한 다. 이 때 전자를 잃은 물체는 전체적으로 (+)전하로 대전되고, 전자 를 얻은 물체는 (-)전하로 대전되어 이 두 물체는 정전기적 인력이 작 용하게 된다. 따라서 청소하였을 때 먼지의 효과적인 제거를 위하여 정전기 청소포를 이용하였다.

② 손소독제-박테리아

손소독제에는 이소프로판올, 에탄올 성분이 함유되어 세균의 단백질을 변성시키고 지질을 변형시켜 기능을 상실시키기 때문에 항균효과를 나 타낸다. 따라서 박테리아의 제거를 위하여 손소독제를 이용하였다.

③ 염화칼슘-곰팡이

염화칼슘은 물을 흡수할 수 있는 능력인 조해성이 뛰어나다. 염화칼 슘 무수물의 경우 자신의 무게의 14배에 해당하는 양의 물을 흡수하 여 장마철 건조제로 많이 사용되고 있다. 또한 건조한 환경은 곰팡이 가 살기 어렵다. 따라서 습도를 줄이기 위해 염화칼슘을 사용하였다.

다. 현 연구 방법 개선에 대한 선행 연구

과정 내용 방법 기간

실험

박테리아와 곰팡이

포집 및 개체군 측정 포집 -> 배양 -> 측정 2013/07/16- 2013/07/24

(7일간) TSP, PM_10,PM_2.5

농도 측정 포집 -> 측정

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1차적으로 7일간(7/16-24) 위 실험을 진행하여 측정값을 정리해 연구 팀에 보냈다. 하지만 여러 가지 학교행사가 겹쳐서 측정하지 못한 데 이터양이 많았고, 개체군의 수를 세는 데 있어서 포집기의 구멍수가 400개 인데 반해 600개가 넘는 표본이 나오는 등 문제가 발생하여 사 용할 수 없는 데이터라는 결론이 나왔다. 그래서 아래 표와 같이 개 선방안을 만들어 2차 실험부터 적용하였다.

실패의 주요원인 세부원인 개선방안

박테리아, 곰팡이

측정 1. 개체군을 세는 방법에 문제가 있었다. 1. 카운팅 펜을 구입 후 측정.

2. 효율적인 카운팅 방법

측정값의 부재

1. 학교행사와 겹쳐서 특정한 층의 자 료수집이 이루어지지 않았다.

2. 온습계의 고장으로 인해 습도 및 온도를 측정할 수 없었다.

1. 서로의 휴대폰을 이용해 의 사소통을 원활히 했다.

2. 문제점이 생기면 바로바로 이야기 했다.

배지의 관리

1. 냉장고에 배지를 보관하였는데 너 무 안쪽에 보관하여 얼었다.

2. 측정을 하기 전, 측정을 한 후에 파라필름으로 밀봉을 하는 과정이 미 흡했다.

1. 배지의 위치를 조정했다.

2. 파라필름으로 배지를 밀봉할 때 두 바퀴를 돌렸다.

2. 연구주제선정

가. 교실 내 하루 중 실내공기 오염도를 측정하여 오염도의 변화를 통계적 방법을 통해 접근

나. 실내공기 오염의 상승요인을 찾고, 그 요인을 해결 또는 억제할 수 있는 실용적 방안들을 모색

다. 방안들을 이용하여 해당 시간의 실내공기 오염도가 통계적으로 감소되었는지 확인

라. 방안들 중 가장 효과적인 방법을 채택 및 응용

3. 연구 방법

항상 측정 전에 모든 기기를 알코올로 소독하였고 배지는 배양할 때 를 제외하고 파라필름으로 밀봉한 채로 저온을 유지하였다.

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가. 주요변수 측정

1) 준비물 : 포집기, 곰팡이 배지, 박테리아 배지

¹¹⁾

, 온습도계, 실내먼지 측정기, 장갑, 파라필름, 배양기

2) 실험방법

① 조회시간 전(오전7시20분), 점심시간(오후12시50분), 청소 전(오후4 시10분), 청소 후(오후 4시 20분)

¹²⁾

에 온습도계를 이용하여 온도와 습 도를 측정한다.

② 실내먼지측정기를 작동시키고 포집기에 배지를 넣은 다음 박테리아는 2분, 곰팡이는 3분 포집한다.

¹³⁾

③ 박테리아 배지와 곰팡이 배지는 각각의 배양기에 넣는다.

④ 박테리아는 2일, 곰팡이는 4일 동안 직접 카운팅한다.

나. 해결방안실험-대안I

¹⁴⁾

1) 핸드크림

① 실험방법: 조회시간(오전8시), 2교시 쉬는 시간(오전10시), 6교시 쉬는 시간(오후3시)에 학생들과 선생님들의 손에 바른다.

2) 은행나무추출물

① 준비물: 은행나무 잎, 비커300ml, 거름종이, 가열기, 물, 유리막대, 가위, 깔때기

11) 곰팡이와 박테리아 배지를 파라필름으로 밀봉한 후 충분히 낮은 온도에서 차갑게 보관한다.

12) 고려대 연구소 측과 토론 결과(2013.5.31)

13) 먼지측정은 2회, 오전8시에는 부유 세균의 양이 적기 때문에 박테리아 3분, 곰팡이 5분 측정한다.(고려대 연구 소 자문 결과(2013.9.1))

14) 주요 변수의 측정 방법은 II.3.가.와 동일하므로 생략하였다.

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② 실험방법

- 은행나무 잎을 가위로 잘게 자르고 비커에 넣은 다음 물을 300ml 까지 담는다.

- 가열기에 비커를 올려놓고 약한 온도에 오래 끓인다.

- 은행나무의 색이 변할 때까지 끓인 후 거름종이로 거른다.

- 걸러진 용액을 분무기에 담는다.

- 조회시간(오전8시), 2교시 쉬는 시간(오전10시), 6교시 쉬는시간(오 후3시)에 공기 중에 20회씩 분사한다.

3) 대걸레 통 이동

① 실험방법: 각 반에 있는 대걸레 통과 대걸레들을 화장실로 이동시킨다.

다. 해결방안실험-대안II

¹⁵⁾

1) 정전기 청소포

①실험방법: 점심시간과 종례가 끝난 후 기존의 청 소도구와 함께 정전기 청소포를 이용하여 청소를 한 다.

¹⁶⁾

2) 손소독제

① 실험방법: 조회시간(오전8시), 2교시 쉬는 시간(오전10시), 6교시 쉬는 시간(오후3시)

¹⁷⁾

에 학생들과 선생님들의 손에 손소독제를 바른다.

15) 주요 변수의 측정 방법은 II.3.가.와 동일하므로 생략하였다.

16) 바닥에 물기가 없을 때 정전기 청소포를 이용한다.

17) 고려대 연구소 측과 토론 결과(2013.9.1)

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3) 염화칼슘

① 준비물 : 플라스틱 통, 그물망, 서류집게, 염화칼슘, 테이프 ② 실험방법

- 플라스틱 통 상단부에 그물망을 집게로 고정한다.

- 그물망 위에 염화칼슘을 담은 후 다른 그물망을 사용해 위를 덮고 집게로 고정한다.

- 교실별로 4개의 제습제를 사용하여 각각 교실 뒤 사물함 위 양옆, 교실 앞 양옆 바닥에 설치한다.

4. 연구 활동 및 과정

가-1. 포집 역할 분담

¹⁸⁾

한정된 시간 안에 진행되는 포집에선 포집기 세정 및 배지 담당, 미 세먼지 측정 및 기록 담당, 정리 및 타이머 담당을 세 명이서 효율적 으로 분담하여 진행하였다.

가-2. 포집 대상 교실 관리

¹⁹⁾

포집을 진행하는 교실에는 그 교실에 항상 있는 학생 중 한 명을 정 하여 포집 시 특이사항, 대안Ⅰ, Ⅱ의 시행여부 관리를 담당하였다.

18) 고려대 연구소 측과 토론 결과(2013.7.15) 19) 고려대 연구소 측과 토론 결과(2013.7.15)

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나-1. 박테리아 및 곰팡이 카운팅

²⁰⁾

포집 이후의 곰팡이 및 박테리아 카운팅 과정에선 주말과 공휴일에도 매일 학교에 나와야 하는 불편함과 수백, 수천개의 작은 콜로니들을 일일이 보면서 수를 새야했다. 따라서 다른 대안이 있었으면 한다.

나-2. 카운팅 방식

²¹⁾

곰팡이 및 박테리아의 최종 개체 수가 실험의 중요한 요소이지만 그 변화 양상도 중요하므로 매일 측정하며 그 변화를 측정, 기록하였다.

다. 데이터 관리

²²⁾

매일의 설명 변수 기록표를 제작하여 기록하였다. 전에 카운팅한 곰 팡이 및 박테리아 개체 수 또한 합산하여 기록하였다.

III. 연구 결과 및 시사점

데이터의 통계적 분석은 고려대 환경 연구소에 자문을 구하였다. 결 과는 다음과 같다. 통계적으로 유의한 차를 보이는 집단은 서로 다른 알파벳으로 표기하였다. 해당 유의도를 p-value로 표시하였다.(예를 들어, p < 0.10이면 통계적 상호작용이 유의한 것으로 해석함)

1. 연구 결과

가. 주효과 변수에 따른 교실 내 TSP의 차이 분석 1) 대안에 따른 교실 내 TSP의 차이 분석

20) 고려대 연구소 측과 토론 결과(2013.7.28) 21) 고려대 연구소 측과 토론 결과(2013.7.28) 22) 고려대 연구소 측과 토론 결과(2013.7.28)

대안

변수 기존 대안Ⅰ 대안Ⅱ P-value

TSP 274.26(162.51)^b 146.89(84.99)^a 199.22(143.56)^ab 0.004

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대안에 따른 교실 내 TSP의 차이에 대해 사후분석을 한 결과, 기존 보다 대안Ⅰ(핸드크림)을 실행 했을 때 TSP 측정값이 낮았다. 이러한 결과는 대안

Ⅰ을 실행 하는 것이 기존보다 TSP의 감소에 효과가 있는 것으로 분석할 수 있다.

기존 대안Ⅰ 대안Ⅱ

2) 측정시기와 대안의 상호작용에 따른 교실 내 TSP의 차이 분석

기존 대안Ⅰ 대안Ⅱ P-value

7시20분 71.12(40.58) 47.47(11.47) 44.18(19.85) 0.461

12시50분 296.14(135.37) 161.75(31.89) 279.32(79.15) 16시10분(청소전) 415.36(95.56) 219.48(98.97) 323.08(176.75) 16시20분(청소후) 314.42(131.38) 164.85(59.75) 170.96(78.64)

측정시기와 대안의 상호작용에 따른 교실 내 TSP의 차이를 분 석한 결과 교실 내 TSP는 시간 이 지남에 따라 증가하며 청소 후 감소하는 것을 볼 수 있었는 데 통계적 상호작용 효과는 없었 다. 그러나 대안Ⅱ(정전기 청소 포)를 실행한 점심시간과 청소 시간 이후 TSP가 각각 비교적 소폭 증가와 대폭 감소한 것으로 보아 TSP를 줄이는 데에 효과가 있었음을 추측할 수 있다.

나. 주효과 변수에 따른 교실 내 PM₁₀의 차이 분석

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1) 대안에 따른 교실 내 PM₁₀의 차이 분석

대안

PM₁₀ 183.05(107.95)^b 99.20(49.49)^a 131.98(90.54)^ab 0.004

대안에 따른 교실 내 PM10의 차이에 대 해 사후분석을 한 결과, 기존 보다 대안

Ⅰ(핸드크림)을 실행 했을 때 PM10 측정 값이 낮았다. 이러한 결과는 대안Ⅰ을 실행 하는 것이 기존보다 PM10의 감소에 효과가 있는 것으로 분석할 수 있다.

기존 대안1Ⅰ 대안Ⅱ

2) 측정시기와 대안의 상호작용에 따른 교실 내 PM₁₀의 차이 분석

7시20분 62.55(40.85) 41.15(7.11) 31.31(14.26) 0.526

12시50분 202.28(100.39) 97.35(8.34) 188.06(64.11) 16시10분(청소전) 240.07(69.79) 137.72(54.58) 199.23(93.88) 16시20분(청소후) 227.29(116.65) 131.25(40.80) 120.53(63.91)

측정시기와 대안의 상호작용에 따 른 교실 내 PM₁₀의 차이를 분석한 결과 교실 내 PM₁₀는 시간이 지남 에 따라 증가하며 청소 후 감소하 는 것을 볼 수 있는데 통계적 상호 작용 효과는 없었다. 그러나 대안Ⅱ (정전기 청소포)를 실행한 점심시간 과 청소 시간 이후 PM10가 각각 다 른 대안에 비해 소폭 증가와 대폭 감소한 것으로 보아 PM10을 줄이는 데에 효과가 있었음을 추측할 수 있다.

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다. 주효과 변수에 따른 교실 내 PM_2.5의 차이 분석 1) 대안에 따른 교실 내 PM_2.5의 차이 분석

대안

PM_2.5 48.93(38.01)^b 30.10(9.26)^ab 20.47(18.00)^a 0.008

대안에 따른 교실 내 PM_2.5의 차이에 대해 사후분석을 한 결과, 기존 보다 대안Ⅱ(정전기 청소포)을 실행 했을 때 PM_2.5 측정값이 낮았다. 이러한 결 과는 대안Ⅱ(정전기 청소포) 을 실행 하는 것이 기존보다 PM2.5의 감소에 효과가 있는 것으로 분석할 수 있다.

2) 측정시기와 대안의 상호작용에 따른 교실 내 PM2.5의 차이 분석

7시20분 41.20(41.69) 22.42(7.88) 11.93(12.11) 0.998

12시50분 51.84(41.26) 30.97(10.68) 29.67(27.19)

16시10분(청소전) 51.12(36.47) 32.30(9.25) 23.79(12.47) 16시20분(청소후) 51.58(44.62) 37.03(6.68) 17.07(14.19)

측정시기와 대안의 상호작용에 따른 교실 내 PM2.5의 차이를 분석한 결과 교실 내 PM2.5은 시간과 관계없이 비 교적 일정하게 유지되었으며 통계적 상호작용 효과는 없었다. 그러나 대 안Ⅱ (정전기 청소포)를 실행한 점심 시간 및 청소시간 이후 PM_2.5이 꾸준 히 감소하는 경향을 보인 것으로 보 아 정전기 청소포를 사용한 청소방법 이 효과가 있었다고 추측된다.

기 존 대안Ⅰ 대안Ⅱ

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라. 주효과 변수에 따른 교실 내 곰팡이의 차이 분석 1) 대안에 따른 교실 내 곰팡이의 차이 분석

대안

곰팡이 1023.85(1050.53)â 656.32(386.42)â 740.58(588.84)â 0.159

대안에 따른 교실 내 곰팡이의 차이에 대해 사후분석을 한 결과, 통계적 상호 작용 효과는 없었다.

2) 측정시기와 대안의 상호작용에 따른 교실 내 곰팡이의 차이 분석

7시20분 308.60(148.22) 425.21(155.70) 282.69(72.76) 0.281 12시50분 1450.73(1683.14) 469.18(380.39) 747.94(318.74)

16시10분(청소전) 810.76(522.17) 1030.63(438.17) 783.27(405.96) 16시20분(청소후) 1525.32(871.86) 709.07(154.34) 1148.41(932.66)

측정시기와 대안의 상호작용에 따른 교실 내 곰팡이의 차이를 분 석한 결과 통계적 상호작용 효과 는 없었다. 그러나 대안Ⅰ(대걸레 통 옮기기)와 대안Ⅱ(염화칼슘 제 습제)의 실행이후 곰팡이의 숫자가 전반적으로 줄은 경향을 보였으며 곰팡이를 줄이는데 어느 정도 효 과는 있었을 것이라고 추측된다.

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마. 주효과 변수에 따른 교실 내 박테리아의 차이 분석 1) 대안에 따른 교실 내 박테리아의 차이 분석

대안

박테리아 1128.95(957.13)^b 813.75(538.47)^ab 569.30(528.19)^a <0.001

대안에 따른 교실 내 박테리아의 차 이에 대해 사후분석을 한 결과, 기존 보다 대안Ⅱ(손 소독제)를 실행 했을 때 박테리아 측정값이 낮았다. 이러한 결과는 대안Ⅱ(손 소독제)를 실행 하 는 것이 기존보다 박테리아의 감소에 효과가 있는 것으로 분석할 수 있다.

2) 측정시기와 대안의 상호작용에 따른 교실 내 박테리아의 차이 분석

7시20분 107.97(84.75) 329.80(193.54) 115.82(49.09) 0.009

12시50분 818.61(440.87) 591.87(492.90) 503.53(212.82) 16시10분(청소전) 1802.12(887.27) 1498.82(316.92) 1157.24(632.67) 16시20분(청소후) 1899.29(817.14) 753.83(204.11) 500.59(403.61)

측정시기와 대안의 상호작용 에 따른 교실 내 박테리아의 차이를 분석한 결과 교실 내 박테리아는 시간이 흐름에 따 라 비슷하게 증가하다가 대안

Ⅰ(은행나무 추출물)과 대안Ⅱ (손 소독제)를 실행한 경우 청 소시간 이후 급격히 그 숫자가

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감소하였다. 이러한 결과는 대안Ⅰ(은행나무 추출물)과 대안Ⅱ(손 소 독제)를 실행 하는 것 모두 기존보다 박테리아의 감소에 효과가 있는 것으로 분석할 수 있다.

바. 미세먼지 및 부유세균과 설명변수들 간의 관련성

²³⁾

변수 TSP PM10 PM2.5 곰팡이 박테리아

R² 0.454 0.355 0.678 0.245 0.469

대안Ⅰ(1=기존, 2=방법Ⅰ) -105.286 -62.662 -14.757 -569.657^* -706.227^**

대안Ⅱ(1=기존, 2=방법Ⅱ) -95.501^* -56.370 -17.785^* -420.798 -848.854^**

측정위치(1=1층, 2=3층) 2.765 12.127 40.002^** -616.672^** -363.172^**

온도 9.431 2.773 -4.297^** 78.279^* 184.240^**

습도 -0.356 -.357 -.369 4.678 11.735

창문개폐(1=개, 2=폐) 65.675 37.374 5.264 -23.800 483.518^**

체육활동(1=없음, 2=있음) 63.525 40.478 -4.027 -124.910 191.453

교내이동수업(1=없음, 2=있음) 189.925^** 104.442^** 12.502^** 112.390 523.725^**

미세먼지 및 부유세균과 설명변수들 간의 관련성을 분석하고자 선형 회귀분석을 실시하였다. 분석결과 TSP는 대안Ⅱ와 교내이동수업 여부 가 영향이 있었다. 기존보다 대안Ⅱ를 활용하는 것이 TSP 감소에 효 과가 있었으며, 교내 이동수업이 없는 것보다 있을 때가 TSP가 증가 하였다.

전체적으로 살펴보면 기존보다는 대안Ⅰ과 Ⅱ가 미세먼지 및 부유세 균의 감소에 효과적이다. 특히 TSP, PM10, PM2.5는 대안Ⅱ가, 곰팡이는 대안Ⅰ이 효과적이다. 또한 창문개폐 즉 환기는 미세먼지 및 부유세 균의 감소에 효과적일 수 있다. TSP, PM10, PM2.5는 1층에 비해 3층이 더 많을 수 있고, 곰팡이와 박테리아는 3층이 더 적을 수 있다. 그러 나 빈번한 교내이동 수업은 미세먼지 및 부유세균의 증가에 악영향을 끼치며, 이는 체육활동 보다 더 많은 영향을 미친다.

23) *P<0.10, **P<0.05

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2. 시사점

가. 대안의 실용성 측면

첫째로, 우리의 대안은 기존 청소 방법에서 크게 달라지지 않아 간편 하고 기회비용도 적다.

대안Ⅰ의 경우 박테리아와 곰팡이를 줄이는데 큰 역할을 하였으며, 대안Ⅱ와 함께 실행한다면 큰 먼지(PM₁₀)를 제외하고 전부 일정수준 줄이 수 있을 것이다.

또한, 측정위치의 경우 1층이 3층보다 곰팡이와 박테리아 개체수가 컸으나, 미세먼지(PM_2.5)의 경우는 더 작았다. 그러므로 이 부분과 앞 선 결과를 고려하여, 3층에는 대안Ⅱ가 1층에는 대안Ⅰ을 쓰는 맞춤 형 대안을 생각해 볼 수 있다.

온도의 경우 곰팡이와 박테리아 개체 수 증가에 영향을 미쳤으며 따라 서 교실의 적당한 온도 조절도 중요할 것이라는 결론을 내릴 수 있다.

습도의 경우는 예상과는 다르게 주요 변수에 크게 영향을 미치지 않았다.

나. 주요 변수 설명 가능 측면

추가적으로 본 연구에서는 주요 변수들의 여러 원인을 밝혀냈다.

앞서 제시한 설명변수로 TSP와 박테리아의의 경우는 약 1/2정도를, PM₁₀과 PM_2.5의 경우는 각각 1/3, 2/3정도의 원인을 규명할 수 있었다.

따라서 현제 밝혀진 설명 변수들을 온도와 교육 방식 등을 고려해 더

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다양한 대안 만들어 지금의 교실 환경을 훨씬 좋게 개선할 수 있다.

다. 기존 수업, 청소 방식 개선 측면

기존 수업과 청소 방식의 개선점을 찾아내었다.

기존 청소 방식에서는 PM_2.5를 줄이는데 큰 역할을 하지 못한다는 것 을 발견하였다. 따라서 이 부분에는 새로운 방식을 도입하여야한다.

창문개폐의 여부는 박테리아를 줄이는 분야에 큰 역할을 할 수 있으 나, 다른 변수에는 별 영향을 미치지 않은 것으로 보인다. 따라서

‘환기’를 자주하면 박테리아를 줄일 수 있다. 특히, 곰팡이의 경우 오히려 미미하게 개체수가 증가했다고 볼 수 있어서 추가 연구가 가 능할 것으로 보인다.

체육활동은 본래 예측과는 다르게 주요 변수에 큰 영향을 끼치지 않 았으며, 이는 측정 횟수가 적어서 발생한 일이라 생각할 수도 있으므 로, 추가 연구가 가능할 것으로 보인다.

반면 본 연구에서 가장 놀라운 결과를 보인 것은 교내이동수업이다.

이동수업은 곰팡이를 제외하고 모든 다른 변수에 매우 큰 영향을 미 치며, 교실의 환경을 악화 시킨다. 따라서 본 연구에서 기존의 이동방 식의 수업 횟수를 줄이는 등의 대책을 세워 수정할 필요가 있음을 밝 힌다.

라. 주요 변수간의 관계 측면

미세먼지 및 부유세균과 설명변수들 간의 관련성을 나타낸 표에서 알 수 있듯이(p15) 곰팡이와 PM_2.5와의 관계를 제외하면 P<0.05인 전부 거의 같은 양상을 보였다.

즉, 한 변수가 증가하면 다른 변수도 증가한다는 것이다.

반대로 말하면, 한 변수를 크게 줄인다면, 다른 변수도 줄일 수 있을 가능성이 있다.

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IV. 홍보 및 사후 활동

최근 국내 미세먼지 농도 급증으로 인해 미세먼지의 인지도와 경계심 이 매우 높아졌다. 이것은 홍보 및 사후 활동에 긍정적 영향을 끼칠 수 있다. 또한, 미세먼지 농도가 위험한 수준에 도달했다고 하지만 200^정도로 성보고에서 측정한 수치보다 오히려 낮을 때가 많다.

이렇게 학교라는 곳이 도심의 길거리보다 공기 오염에 있어서의 사각 지대라는 것을 일깨워 구체적인 홍보 및 사후 활동을 하고자 한다.

1. 홍보

가. 학교 내 캠페인 활동

: 본 연구 결과를 학교 내 구성원과 모두 공유하여 위험성을 알리고 이 를 개선할 수 있는 본 연구 결과의 방법과 방향을 공유하고 실천한다.

나. 온․오프라인 기사제보

: 시청자들이 직접 참여하여 경각심을 일깨워주는 프로그램과 온라인 기사 또는 캠페인 글을 통해 현재 학교 내의 실내공기 오염의 심각성 을 알리고 실용적 개선 방안 연구에 대한 활성화 붐을 일으킨다.

다. 정부 및 국회로의 요구

: 실내 공기 오염의 기준치보다 학교의 미세먼지농도가 훨씬 높다는 사실을 알려 이에 관한 법률안 마련 및 강화조치를 촉구하도록 한다.

또한, 지속적인 실내 공기 질 개선 및 유지를 위해 예산을 편성하여 주기적으로 모니터링 하도록 하고 상황에 따라서는 본 연구에서 마련 한 방법을 응용한 대책을 적극적으로 알린다.

라. 블로그와 카페 또는 SNS(페이스북, 트위터 등)의 활용

: 성보고뿐 아니라 학교자체와 직․간접적인 연관이 있는 그 누구에게 나 손쉽게 상황의 열악함을 빠르고 넓게 공유한다.

마. 학술지 및 잡지에 기고

: 본 연구 결과를 환경관련 학술지나 청소년 건강 관련 잡지에 게재 하여 손쉬운 참여로도 실내 공기의 질을 개선할 수 있음을 알린다.

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2. 사후활동

가. 본 연구는 대안 Ⅰ,Ⅱ를 적용하여 이에 대한 결과를 분석하였으 나 각 대안마다 적용된 요인에 대한 개별적인 분석이 이루어지지 않 았다. 따라서 본 연구에서 조작한 6가지 변인에 대한 별도의 효과 분 석이 필요하다.

나. 여름, 가을에만 미세먼지농도, 곰팡이, 박테리아를 측정함으로 이 들의 농도와 증식에 영향을 미치는 계절적인 영향에 대한 다양한 분 석이 이루어지지 못했다. 따라서 모든 계절과 월별 분석이 필요하다.

다. 본 연구는 성보고등학교라는 서울특별시에 있는 남자 고등학교 에서만 연구된 결과이다. 따라서 다른 지역, 성별, 나이의 학교에서도 추가적인 측정 및 분석이 필요하다.

라. 본 연구에서 이동수업이 미세먼지에 상당한 영향을 준다는 것을 알아냈지만 가장 대표적인 이동수업인 체육활동 전후에 대한 측정 데 이터가 부족해 일반화시키기에는 부족한 점이 발견되었으며 미세먼지 중에서도 PM10은 대안Ⅰ, Ⅱ로 경감되는 효과가 두드러지지 않았으므 로 이에 대한 추가 실험 및 대안 마련이 필요하다.

마. 본 연구의 성격이 STEAM이므로 과학적인 측면(S)으로 생명과학 과 화학의 원리를 이용하여 미세먼지 및 곰팡이 박테리아를 포집하고 배양하였으며 물리적, 화학적 방법을 이용하여 대안Ⅰ,Ⅱ 마련하였다.

또한, 수학적 측면(M)으로 측정한 데이터를 수학의 통계분석 및 자료 변환을 이용하여 연구결과 및 결론을 내렸으며 기술적인 측면(T, E) 으로 교실 환경에 따른 맞춤형 청소 방법, 도구 보관법 등이 제시되 었지만 연구 과정 및 결과에서 예술적 측면(A)이 부족했다. 따라서 마 련된 대안을 좀 더 쉽고 간편하게 실제 청소 상황에 적용할 수 있도 록 청소도구를 직접 제작해보며 예술적인 측면을 가미할 필요가 있 다. 또한, 연구 과정 속에서 손소독제나 핸드크림을 비치해둘 때 잘 정돈된 함에 넣어둔 결과 학생들의 참여도가 높은 것에 착안하여 참 여자로 하여금 호응도를 높이기 위한 예술적 접근이 필요하다.

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V. 참고문헌

1. 국내 일부 초등학교 교실 공기 중 바이오에어로졸 농도 및 관련 요인과의 상관성에 관한 연구(지영규, 2013)

2. 곰팡이의 피해와 예방책(김석산, 1970. p23.)

3. US EPA. Exposure Factors Handbook, National Centre for Environmental Assessment, Washington, DC,1997

4. 대기 중 TSP와 PM₁₀의 농도 관련성(최진수, 1998) 5. 곰팡이 오염과 그 안전성(김동연, 1980)

6. 곰팡이 독소의 발생원인과 예방대책(하봉도, 2004) 7. 곰팡이 독소에 의한 피해(소현희, 2003)

8. 실내 곰팡이 오염 현황(김성환, 2008)

9. 유치원 교실에서 공기 중 박테리아와 곰팡이 발생에 영향을 미치 는 요인(박동욱, 2004)

10. 학교 건물의 실내 공기 질 특성에 관한 연구(유덕균, 2007) 11. 학교 실내 공기질의 실태 및 관리 방안(정윤희, 2010)

12. 울산지역 초등학교에서 실내외 공기질의 비교연구(임종선, 2011) 13. 초중등학교 교실 내 공기 질 측정관리 실태에 관한 연구(김기훈,

2010)

14. 교실 실내공기오염에 대한 고등학생의 의식 연구(김인환, 2005) 15. 미세먼지(PM₁₀) 영향에 따른 학교 결석의 시계열 분석 연구: 천식

과 비 천식 어린이를 대상으로(이준상, 2008)

16. 대기 중 부유분진(PM₁₀) 측정에 관한 연구(이은영, 2001)

17. 미세먼지 PM₁₀ 증가에 따른 사망률 변화에 대한 체계적 문헌 고 찰(정애란, 2013)

18. 보육시설의 PM₁₀, TSP, CO₂ 농도와 보육교사의 실내 공기 질 인 식에 관한 연구(이지은, 2009)