★..한국실내환경학회 KOSIE

공업계 고등학교 실습장내 기상인자를 이용한 실내 대기오염 예측 사례연구

권재덕

¹⁾

⋅서길종

²⁾

⋅김동철

³⁾

⋅이동인

^*

부경대학교 환경대기과학과,

¹⁾

문현여자고등학교,

²⁾

부경대학교 대기환경연구소

3)

Science Applications International Cooperation (NCEP/EMC)

Prediction of Indoor Air Pollution Using Meteorological Factors in the Training Rooms of Technical High School: Case Study

Jae-Duk Kwon

¹⁾

⋅Kil-Jong Seo

²⁾

⋅Dong-Chul Kim

³⁾

⋅Dong-In Lee

^* Department of Environmental Atmospheric Sciences, Pukyong National University

1) Munhyun Girls' High School, ²⁾ Atmospheric Environmental Research Institute, Pukyong National University

3) Science Applications International Cooperation, NCEP/EMC

Abstract

To research indoor air pollution in the training rooms of technical high school, the temperature, air current, humidity, CO 2 , CO, O 3 were measured by Indoor Climate System(ICS 500, Casella, UK) at each classroom, scientific laboratory, electricity training room, electronic equipment training room and welding training room.

The change of air pollution concentration and its correlation were additionally compared and analyzed. At closed small space such as classroom, scientific laboratory, electronic equipment training room and electricity training room, the CO 2 concentration was obtained to the 2,030ppm(max.), which is higher than notified and recommended standard value(1,000ppm) by Ministry of Health and Welfare and Ministry of Environment, Korea. At welding training room where is larger and more ventilated than general classroom, CO concentration was measured to the 3.6ppm, which is higher than average 1ppm measured at other training rooms. The concentration of O 3 is not yet regulated from the standards of underground air quality, but at welding training room it was measured as 0.11ppm(max.) that is higher than 0.01ppm measured at other training rooms. The higher value of temperature, air current, radiant temperature and CO 2 concentration was shown at scientific laboratory, electricity training room and electronic equipment training room where are closed and same with the scale of classroom. And the higher concentration of CO 2 , CO and O 3 was shown at welding training room which was opened larger classroom. The indoor air pollution by CO ₂ , CO and O ₃ may directly affect on the training room where many students work at a small space, and they should be controlled appropriately. Each experimental formulas were made for the estimation of CO ₂ , CO and O ₃ concentration depending on some kinds of variables at each training room. It is found that indirect ventilation system with a filter will be needed for regular and constant ventilation and the ventilation system should be applied to protect and make clean and comfortable environment of training rooms at technical high school.

Keywords ：Indoor air pollution, Regression analysis, CO, CO 2 , O 3

* Corresponding author. Tel：+82-51-629-6639, E-mail：[email protected]

1. 서 론

급속한 과학문명의 발달과 도시화로 인한 대기 오염은 실외뿐만 아니라, 실내 환경에까지 영향을 미치고 있다. 오늘날에는 실내에서의 활동시간이 증가하고 있어 실내오염물질의 성분과 농도에 대 한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 그러나 오염 물질에 대한 감수성이 성인에 비해 더 높고, 실내 에서의 활동이 많은 학생들이 생활하는 실내공기 에 관한 연구가 부족하다. 우리나라의 실내공기에 대한 기준은 시설에 따라 다양한 기준을 적용하고 있으나, 많은 학생들이 활동하고 있는 교실 및 공 업계 고등학교의 공동실습장에 대한 관리 기준은 현재까지 거의 없는 실정이다. 활동력이 왕성하고 성장기에 있는 아동 및 학생들이나 청소년들이 생 활하는 교실과 공동실습장에 대한 기준은 다른 실 내 시설보다도 더욱 엄격하고 상세히 제시되어야 한다.

최근까지 일선 학교를 대상으로 한 실내･외 오 염도에 대한 연구는 변희옥 등(1996)의 “서울시 영동포구와 구로구에 소재한 중학교 운동장의 토 양과 옥외 분진의 중금속 오염”, 박종길 등(1997) 의 “실내 대기환경과 중금속농도의 분포특성에 대한 연구(학교 환경의 중금속 농도)”, 배윤진 등 (1998)의 “실내･외 환경의 분진 중 중금속 농도(서 울시 강서구･양천구 소재의 중학교를 중심으로)”, 조규성(2000)의 “전주 시내 중･고등학교 실내･외 환경의 중금속 오염에 대한 연구”, 김진우(2000)의

“학교 교실의 실내 대기오염에 관한 연구” 등이 있으며, 이들 연구는 교육환경에 유입되는 가스상 의 물질과 독성 중금속 오염물질로부터 교육환경 을 보호하는데 필요한 기초와 학교 환경의 오염원 을 밝혀 학교 환경의 개선에 많은 도움을 주었으

나, 주로 중학교 및 인문계 고등학교의 교실 및 실 내공간의 대기 오염도를 조사 분석하였다. 그리고 일반가정의 실내오염을 일으키는 물질에 대한 연 구(Lee et al., 2001, He et al., 2003, Husein et al., 2006, Hoof et al., 2009)등은 입자상물질을 대상으 로 하여 그 농도와 환기에 대하여 연구를 진행하 였고, 이외에도 중세시대의 교회(Loupa et al., 2006)나 빌딩내(Poppendieck et al., 2006, Järnström et al., 2006)의 실내오염에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나 위와 같은 연구는 실내공기오염에 큰 영향을 미치는 기상인자를 고려하고 있지 않기 때문에 오랜 시간을 열악한 환경의 공동실습장에 서 생활하는 실업계 고등학교의 실내실습장에 대 한 정확한 오염도를 파악하기는 어렵다.

따라서 본 연구는 실업계 고등학교의 각 실습장 의 온도, 습구온도, 기류 등의 기상인자 조사와 CO

2

, O

3

, CO를 측정하여 실내오염도를 조사하였 으며, 다중회귀분석을 이용하여 각 오염물질의 예 측경험식을 알아보았다.

2. 연구 방법

2.1 재료 및 방법

공업계 고등학교의 실습장내 실내공기오염에 관한 연구를 하기 위하여 2003년 3월 15일부터 2003년 4월 2일까지 부산시내에 위치한 부산공업 고등학교의 교실, 과학실, 전기실습장, 전자기계실 습장, 용접실습장에서 실습 전과 실습 중의 실내 대기환경을 측정하였다.

실습장별 실습 전과 실습 중의 실내대기환경을 종합 측정하기 위하여 Indoor Climate System(ICS 500, Casella Limited, UK)을 이용하여 측정하였다.

Item Measuring range Resolution Accuracy Response time Air Temperature

Relative Humidity Air Velocity Black Globe Natural Wet

CO

2

CO O

3

-40~60℃

10 ~98%

0.1~2.5m/sec 1~60℃

1~60℃

0~3,000ppm 0~100ppm 0~1.0ppm

0.1℃

0.1%

0.01m/s 0.1℃

0.1℃

1.0ppm 0.1ppm 0.01ppm

± 0.8℃

± 2%

± 0.05m/s

± 0.2℃

± 0.2℃

± 2%(% full scale)

± 1.0ppm Better than 0.03ppm

1sec/℃

< 10sec 1sec 2min 5min 10sec 35sec 2min Table 1. Specification of each sensor.

교실, 과학실, 전기실습장, 전자기계실습장, 용접 실습장의 실습 전과 실습 중의 실내온도와 상대습 도, 습구온도, 복사온도, 실내기류, 이산화탄소, 오 존 및 일산화탄소의 측정은 10분 간격으로 2시간 동안 연속 측정하였으며 각 센서의 특징은 Table 1에 나타내었다.

교실, 과학실, 전기실습장, 전자기계실습장, 용 접실습장에서 실습 전과 실습 중의 농도변화를 비 교 측정하기 위하여 실내대기유해물질이 인체로 흡입되는 호흡선 위치인 1.3m 높이에 장비를 설치 하고 각 실습장 별로 실내기온(Air Temperature, AT), 상대습도(Relative Humidity, RH), 습구온도 (Natural Wet, NW), 복사온도(Black Globe, 40mm, BG), 실내기류(Air Velocity, AV), 이산화탄소 (CO

2

), 오존(O

3

)과 일산화탄소(CO)를 실습 전과 실 습 중으로 구분하여 10분 간격으로 2시간 동안 측 정하였다. 또한 자료의 신뢰성 확보를 위하여 처 음과 마지막에 생산된 데이터는 자료 분석에서 제 외하였다.

또한, 학생들이 실습하는 시간에 측정된 기상인 자(기온, 상대습도, 습구온도, 복사온도 및 기류)와 오염물질(CO

2

, O

3

및 CO 등) 간의 상관관계를 비 교하고 기상인자에 대한 오염물질 농도변화를 예

측하고자 다중회귀분석을 이용하여 예측 경험식 을 산출하였다.

3. 결과 및 고찰

각 실습장 별로 실습 전, 실습 중의 값과 그 증 감율을 Table 2에 나타내었다. 실내기온, 복사온도, 실내기류, 이산화탄소, 일산화탄소 및 오존의 경 우 실습 전에 비하여 실습 중에 증가하는 것으로 조사되었으며 교실과 전기실습실, 전자실습실, 용 접실습실의 경우 상대습도는 실습 전에 비하여 실 습 중에 측정값이 낮게 나타났다. 학생과 교사의 건강에 위해를 줄 수 있는 이산화탄소의 평균농도 는 과학실습실에서 수업중에 2029.8 ppm까지 증 가되고 있음을 알 수 있었다.

3.1 실내기상 인자의 변화

쾌적한 환경에서 교육목적에 맞는 실험, 실 습이 이루어지기 위해서는 학교의 시설 및 설 비가 잘 갖추어져야 한다. 학교보건법에는 환 기, 채광, 조명, 온·습도, 소음의 조절 기준이 제시되어 있다(교육법전편찬회, 2006). “실내온

Item Location

AT (℃)

RH (%)

NW (℃)

BG (℃)

AV (m/s)

CO

2

(ppm) O

3

(ppm) CO (ppm)

Classroom

Min. 12.2 42.0 9.4 11.5 0.0 480.0 0.01 0.20 Max. 19.7 62.0 13.7 19.4 0.2 1443.0 0.01 1.60 Avg. Before 12.3 62.0 9.6 11.6 0.1 540.3 0.01 1.57 After 19.4 43.4 13.3 19.1 0.1 1310.0 0.01 0.41 Ratio(%) 36.4 -42.9 27.9 39.2 54.0 58.8 0.00 -282.9

Scientific classroom

Min. 14.2 55.0 11.1 13.4 0.0 426.0 0.01 0.80 Max. 17.3 63.0 14.1 16.7 0.1 2601.0 0.01 1.30 Avg. Before 14.6 56.7 11.5 13.8 0.0 431.5 0.01 1.25 After 16.7 61.7 13.6 16.1 0.1 2029.8 0.01 1.09 Ratio(%) 12.6 8.1 15.7 14.1 41.9 78.7 0.00 -14.7

Electricity classroom

Min. 13.4 50.0 10.0 12.7 0.1 473.0 0.01 0.90 Max. 16.6 57.0 12.1 16.1 0.1 1593.0 0.01 1.20 Avg. Before 13.7 56.2 10.3 13.0 0.1 492.6 0.01 1.17 After 16.1 50.5 11.7 15.5 0.1 1392.9 0.01 0.92 Ratio(%) 14.7 -11.3 11.8 16.1 15.5 64.6 0.00 -27.2

Electronic classroom

Min. 14.6 37.0 11.0 13.9 0.1 404.0 0.00 0.20 Max. 23.3 52.0 16.1 22.7 0.2 1352.0 0.01 1.10 Avg. Before 14.6 52.0 11.3 13.9 0.1 411.6 0.00 1.04 After 22.6 37.5 15.3 22.0 0.1 1161.1 0.01 0.27 Ratio(%) 35.2 -38.7 26.1 36.8 64.0 64.6 100.0 -285.2

Welding shop

Min. 11.3 48.0 7.4 10.6 0.1 398.0 0.02 2.10 Max. 12.2 68.0 9.6 11.5 0.2 576.0 0.11 3.90 Avg. Before 11.4 67.6 9.3 10.7 0.1 403.7 0.02 2.29 After 11.9 48.6 7.7 11.2 0.1 541.0 0.08 3.59 Ratio(%) 4.5 -39.1 -20.9 4.6 28.9 25.4 74.7 36.2

※ (AT : 실내온도, RH : 상대습도, NW : 습구온도, BG : 흑구온도, AV : 실내기류, CO 2 : 이산화탄소, O 3 : 오존, CO : 일산화탄소 )

Table 2. Variation of concentration before and during the practice in each classroom.

도는 18℃ 이상, 28℃ 이하로 하되, 난방온도는 섭씨 18℃ 이상 20℃ 이하, 냉방온도는 섭씨 26℃ 이상 28℃ 이하로 할 것”으로 제시하고 있다. 또한 보건복지가족부에서 제시하는 실내 위생환경기준은 17~28℃를 만족시킬 것을 제 안하고 있다.

각 실습장별 실습 전과 실습 중에 측정된 실내 온도(Fig. 1)는 실습 중에 평균 11.9(용접실습 장)~22.6℃(전자실습장) 사이의 값으로 나타났다.

또한 과학실습실(16.7℃)과 전기실습실(16.1℃)도 교실의 기준을 만족하지 못하고 있는 것으로 나타 나 실내위생환경기준을 만족시키기 위해서는 난 방이 필요할 것으로 판단되어 진다. 실습 전과 실 습 중의 변화값에서 전자실습장과 교실의 경우 7℃ 이상의 온도 상승이 나타나 여름철에는 실습 중 적절한 냉방이 이루어져야 할 것이다. 평균 온 도가 실습 전과 실습 중 거의 변화 없이 제일 낮 게 측정된 곳은 용접실습장으로 이는 타 실습장에

Fig. 1. Variation of (a) air temperature, (b) relative humidity, (c) air velocity before and during training in each classroom.

비해 넓은 면적으로 구성되어 있고 실습 전과 실 습 중에 계속 문을 열어 자연 환기를 시키면서 관 측한 때문인 것으로 추정된다. 또한 습구온도와 복사온도의 변화경향은 실내온도와 크게 차이가 없는 것으로 측정되었다.

상대습도의 기준은 “30퍼센트 이상 80퍼센트 이하로 할 것”으로 제시하고 있으며 측정결과 실 습 전에 비하여 실습 중 상대습도는 과학실습실이 5% 상승한 것을 제외하고는 전체 실습실에서 6.5~19% 감소하였다. 전자실습실의 실습 중 상대 습도의 평균값이 37.5% 과학실습실이 61.7%로 모 든 실습실에서 교육법전에서 제시하는 교실의 실 내환경기준을 만족시키는 결과를 나타내었다. 보 건복지가족부의 실내위생관리기준에서 정하는 40~70%를 만족하고 있는 것으로 나타났으나, 전 자기계 실습장의 실습 중 상대습도는 평균 측정값

이 38%로 기준에 비해 조금 낮은 것으로 나타났 다.

각 실습장별 실습 전과 실습 중에 측정한 기류 를 비교한 것으로 실습 전의 기류는 용접실습장과 전기과 실습장의 평균 측정값이 각각 0.086m/s, 0.082m/s로 가장 높게 나타났으며, 과학실의 평균 측정값이 0.042m/s로 가장 낮게 나타났다. 용접실 습장에는 대기오염물질의 배출이 많아 자체적으 로 자연 및 강제 환기를 시키기 때문에 용접실습 장에서 측정된 기류가 타 실습장보다 높게 나타났 다고 추정할 수 있다. 실습 중의 기류는 온풍기를 튼 상태로 실습을 진행한 전자기계 실습장의 평균 측정값이 0.14m/s로 가장 높게 나타났고, 과학실의 평균 측정값이 0.074m/s로 가장 낮게 나타났다. 전 체적으로는 실습 전보다 실습 중의 기류가 더 높 게 나타났다. 전 실습장에서 측정된 기류는 실내

위생관리기준인 0.5m/s를 만족하지 않기 때문에 교실은 환풍기를 통한 강제배기를 실습장은 후드- 흡입덕트-제진장치로 이루어진 국소배기시스템의 도입이 절실한 것으로 판단되어진다.

Fig. 2(a)는 각 실습장별 실습 전과 실습 중에 측 정한 이산화탄소의 농도를 나타내며, 실습 전 전 기실습실의 평균 측정값이 617ppm으로 가장 높게 나타났고, 용접실습장의 평균 측정값이 404ppm으로 가장 낮게 나타났다. 이산화탄소 농도 차이는 213ppm으로 50% 이상 차이를 보이고 있다. 이는 각 실습장의 면적과 자연 환기 및 강제환기의 결과로 인한 것으로 판 단되며, 실습 전의 이산화탄소 농도는 교육과 학기술부에서 정한 환경보건법 시행규칙의 자연환기 교실의 기준인 1,000ppm/hr의 값을 모두 만족하고 있는 것으로 나타났다. 실습 중의 이산화탄소의 평균농도는 과학실습실 (2,030ppm), 전기실습장(1,393ppm), 교실(1,310 ppm), 전자기계 실습장(1,161ppm)에서는 기준 치를 초과하여 나타났으며, 특히 과학실에서 는 수업 중 농도가 급격히 증가하여 최고값 이 2,601ppm으로 기준치의 약 2.6배 이상을 나타내고 있다. 이는 과학실의 면적이 제일 좁고 환기가 이루어지지 않은 결과로 판단된 다. 그러나 면적이 아주 넓고 환기가 잘 되는 용접실습장의 실습 중 이산화탄소의 평균 측 정값은 541ppm으로 과학실에 비하여 상대적 으로 낮은 농도값을 나타내었다. 따라서 면적 이 좁고 학생수가 많은 장소에서 실습을 할 경우에는 이산화탄소에 의한 학생의 건강에 대한 위해가 예상되므로 현재의 학급당 인원 수를 줄여 과밀학급을 해소하거나, 강제 환 기 시스템을 이용하여 이산화탄소의 농도를

줄여야 할 것이다.

일산화탄소의 경우를 살펴보면(Fig. 2b) 실 습 전에 측정된 일산화탄소의 평균 농도는 수 업 전의 경우 전기실습실과 전자실습실이 1.0ppm, 1.04ppm을 나타내었으며 용접실습장 이 2.29 ppm으로 가장 높게 나타났다. 실습 중 의 일산화탄소 농도는 교실이 0.41ppm으로 가 장 낮고 용접실습실이 3.59ppm으로 다른 실습 실에 비하여 높은 농도로 나타났다. 이 결과 는 기준치 10ppm에 비하여 낮은 수치를 나타 내고 있지만, 2000년 김진우의 “학교 교실의 실내 대기오염에 관한 연구”에 의하면 수원시 의 초･중등학교의 일산화탄소 농도는 거의 1.0ppm 정도로 이에 비하면 용접실습장에서 발생되는 일산화탄소의 농도는 3배 이상 높 다. 또한 다른 실습장에서는 실습 전 일산화 탄소의 농도가 실습 중에는 차츰 감소되는데 비해, 용접실습장은 실습 전보다 실습 중 일 산화탄소 농도가 더 높게 나타남을 볼 수 있 다. 이는 전기용접 실습 시 발생하는 용접가 스 중에 포함된 일산화탄소가 배출된 결과로 생각할 수 있다. 따라서 전기용접 실습시 발 생되는 일산화탄소는 인체에 매우 큰 영향을 미치기 때문에 교사 및 실습생들의 건강을 위 해서 적절한 환기 시스템을 이용하여 농도를 줄여나가야 한다. 저농도의 일산화탄소가 존 재하는 생활공간 및 작업환경이라도 오랫동안 반복적으로 일산화탄소에 노출됨으로 인해 만 성중독증이 나타나 시각 및 청각장애, 운동장 애, 언어장애, 지각력장애, 경련, 발작 등을 일 으킬 수 있기 때문이다(이현석, 2000).

Fig. 2(c)는 각 실습장별 실습 전과 실습 중에 측 정된 오존의 농도를 나타낸 것으로 실습 전의 오

존 농도는 각 실습장별로 평균 측정값이 0.01ppm 으로 거의 비슷하나, 용접실습장의 실습 중 평균 측정값은 0.08ppm으로 타 실습장 보다 조금 높게 나타났다. 실습 중 측정된 오존 농도는 교실, 과학 실, 전기실습장, 전자실습장에서 0.01ppm으로 같 은 농도를 나타내므로 실습중에 오존의 발생은 없 다고 추정할 수 있으나, 유독 용접실습장의 실습 중 오존농도는 최고값이 0.11ppm으로 나타나 실 습장의 거의 10배 이상의 농도 증가를 보였다. 이 는 용접공정의 특성에 의해 타 실습장보다 높은 오존농도가 나타나는 것으로 보여진다. 용접실습 장의 경우 계속적으로 강제 환기를 시켜주고 있는 데도 실습 중 오존 농도는 매우 높게 나타나므로 실습 중에 발생하는 오존농도를 줄이기 위해서는 자연적인 환기가 아닌 후드-흡입덕트-제진장치로 이루어진 국소배기시스템이 요구된다. 현재 학교 보건법에 의하면 환경정책법의 대기환경기준을 만족하도록 하고 있으며, 8시간 평균 0.06ppm, 1시 간 평균 0.1ppm으로 설정되어 관리되고 있다. 오 존은 낮은 농도에서도 인체에 나쁜 영향을 미치며 0.02~0.05ppm에서 냄새를 감지할 수 있고, 0.1ppm 에서 30분 이상이면 두통을 일으킨다. 0.1~1.0ppm 에서는 눈에 영향을 주어 시각 장애를 일으키며, 폐기능 변화를 일으켜서 폐 내의 공기확산능력을 저하시킨다. 0.8~1.7ppm에 이르면 폐울혈이 일어 나고, 9ppm 정도가 되면 폐울혈 증세가 악화되어 폐수종을 일으켜 회복하는데 수개월이 소요된다.

한편 오존은 만성 중독도 일으켜 기관지 천식 이 외에 폐, 장 등을 악화시키고 체내 효소계를 교란 시켜 DNA 및 RNA에 작용하여 유전인자에 변화 를 일으키기도 한다(한국기상학회, 1999).

각 실습장에서 실습 도중에 측정된 항목과 환경기준치를 비교하여 보면 Table 3과 같다.

교실에서 수업 중 이산화탄소의 농도가 환경 기준치보다 높게 나타났고, 과학실에서는 환 경기준치보다 수업 중의 온도가 낮게, 이산화 탄소의 농도는 높게 나타났다. 전기실습장에 서는 환경기준치보다 실습 중의 온도가 낮게, 이산화탄소 농도는 높게 나타났고, 전자실습 장에서는 환경기준치보다 실습 중 이산화탄소 농도가 높게, 상대습도는 낮게 나타났다. 용접 실습장에서는 실습 중의 온도가 환경기준치보 다 매우 낮게 나타났다. 전체적으로 각 실습장 의 실습 중 온도가 환경기준치에 비해 매우 낮 아 학생들의 쾌적한 실습환경을 위해서는 실 습장 전체의 온도를 5℃ 이상 높여주어야 할 것이다. 또한 이산화탄소의 농도도 각 실습장 에서 환경기준치에 비해 매우 높게 나타나므 로 교사와 학생의 건강을 위해서는 국소배기 시스템의 도입이 필요하다.

3.2 각 실습장별 실내기상 인자 및 실내오염원의 상관관계

교실에서 수업 중 실내온도, 상대습도, 습구온 도, 복사온도, 실내기류와 이산화탄소, 오존, 일산 화탄소 농도와의 상관관계를 분석한 결과를 Table 4에 나타내었다. 이산화탄소와 습구온도의 상관계 수가 0.93으로 높은 양(+)의 상관관계를 보였으며, 이외의 항목들은 상관관계가 높지 않았다. 따라서 일반적인 교실에서 이론 수업을 하는 경우, 습구 온도가 높아질수록 이산화탄소의 농도는 증가하 는 경향을 가지는 것으로 판단된다. 수업 중 이산 화탄소의 농도는 습구온도와 양의 상관관계를 가 지므로, 습구온도에 영향을 미치는 학급당 학생수 를 현재보다 줄이거나 강제적인 환기시스템을 이 용하여 교실에서 수업 중 이산화탄소의 농도

Fig. 2. Variation of (a) CO

2

, (b) CO, (c) O

3

concentration before and during training in each classroom.

Item Location

AT (℃)

RH (%)

NW (℃)

BG (℃)

AV (m/s)

CO

2

(ppm) CO (ppm)

O

3

(ppm) Ministry of Environment

Ministry of Health & Welfare

･ 17~28

･ 30~80

･

･

･

･

･ 0.5

1000 1000

25 10

･

･ Classroom Before

During

12.3 19.4

62 43

･

･

･

･

0.05 0.11

540 1310

1.57 0.41

0.01 0.01 Scientific

classroom

Before During

14.6 16.7

57 62

･

･

･

･

0.04 0.07

432 2030

1.25 1.09

0.01 0.01 Electricity

classroom

Before During

13.7 16.1

56 51

･

･

･

･

0.08 0.10

493 1393

1.17 0.92

0.01 0.01 Electronic

classroom

Before During

14.6 22.6

52 38

･

･

･

･

0.05 0.14

412 1161

1.04 0.27

0 0.01 Welding shop Before

During

11.4 11.9

68 49

･

･

･

･

0.09 0.12

404 541

2.29 3.59

0.02 0.08 Table 3. Comparison of environmental standard in Korea and each classroom.

를 줄일 수 있도록 하여야 할 것이다.

과학실에서 수업 중 실내온도, 상대습도, 습구 온도, 복사온도, 실내기류와 이산화탄소, 오존 일 산화탄소 농도와의 상관관계를 분석한 결과, 이산 화탄소와 온도의 상관계수가 0.98, 상대습도는 0.76, 습구온도는 0.95, 복사온도는 0.98, 기류는 0.65로 온도, 상대습도, 습구온도, 복사온도, 기 류 등과 이산화탄소간에는 매우 높은 양(+)의 상관관계를 보였다. 그러나 오존 및 일산화탄 소는 교실과 유사하게 낮은 상관관계를 보였 다. 따라서 밀폐되고 교실보다 좁은 공간인 과학실에서 이론 수업을 하는 경우 온도, 상 대습도, 습구온도, 복사온도, 기류 등이 높을 수록 이산화탄소의 농도도 증가하는 것으로 사료된다.

전기 실습장에서 실습 중 상대습도, 습구온도, 복사온도, 실내기류와 이산화탄소, 오존 일산화탄 소 사이에 상관관계는 이산화탄소와 온도의 상관계수가 0.94, 상대습도는 0.61, 습구온도 는 0.59, 복사온도는 0.93, 기류는 0.51로 온도, 상대습도, 습구온도, 복사온도, 기류 등과 이 산화탄소간에는 높은 양(+)의 상관관계를 보 였다. 일산화탄소와 온도의 상관계수가 -0.83, 상대습도는 -0.50, 복사온도는 -0.77, 이산화탄 소는 -0.70으로 일산화탄소는 온도, 이산화탄 소와 상대적으로 높은 음(-)의 상관관계를 나 타내고 있다. 따라서 밀폐되고 교실보다 넓 은 공간을 차지하는 전기 실습장에서 실습 수 업을 하는 경우에 온도, 습구온도, 복사온도 등 이 높을수록 이산화탄소의 농도는 증가되고 온도, 복사온도, 이산화탄소 등이 높을수록 일 산화탄소의 농도는 감소하는 것으로 사료된다.

전자기계 실습장에서 실습 중 상대습도, 습구온

도, 흑구온도, 실내기류와 이산화탄소, 오존 일산 화탄소 사이의 상관관계는 이산화탄소와 온도의 상관계수가 0.91, 습구온도는 0.98, 복사온도는 0.92로 온도, 습구온도, 복사온도와 이산화탄소간 에는 매우 높은 양(+)의 상관관계를 보였다. 일산 화탄소와 온도의 상관계수가 -0.81, 습구온도는 -0.83, 복사온도는 -0.84, 이산화탄소는 -0.82로 온 도, 습구온도, 복사온도, 이산화탄소와 일산화탄소 간에는 높은 음(-)의 상관관계를 나타내었다. 따라 서 밀폐되고 교실보다 넓은 공간을 사용하는 전자 기계 실습장에서 실습 수업을 하는 경우 온도, 습 구온도, 복사온도 등이 높을수록 이산화탄소의 농 도는 증가하고 온도, 습구온도, 복사온도, 이산화 탄소 등이 높을수록 일산화탄소의 농도는 감소하 는 것으로 판단된다.

용접 실습장에서 실습 중 상대습도, 습구온도, 흑구온도, 실내기류와 이산화탄소, 오존 일산화탄 소 사이의 상관관계는 이산화탄소와 온도의 상관 계수가 0.85, 복사온도는 0.89로 온도, 복사온도와 이산화탄소간에는 양(+)의 상관관계를 나타내고, 오존과 습구온도는 상관계수가 -0.69, 이산화탄소 와는 0.61로 습구온도와 오존간에는 음(-)의 상관 관계를 보이며, 이산화탄소와 오존간에는 양(+)의 상관관계를 나타내었다. 일산화탄소와 습구온도 는 상관계수가 -0.50, 오존과는 0.79로 습구온도와 일산화탄소간에는 음(-)의 상관관계를 보이며, 오 존과 일산화탄소간에는 양(+)의 상관관계를 나타 내었다. 따라서 개방되고 상대적으로 가장 넓은 공간을 사용하는 용접 실습장에서 용접실습을 하 는 경우 온도, 복사온도가 높을수록 이산화탄소의 농도는 증가하고, 습구온도가 낮을수록 이산화탄 소의 농도가 높을수록 오존의 농도는 증가하는 경 향이 있고, 습구온도가 낮을수록 오존의 농도가

Classroom AT RH NW BG AV CO

2

O

3

CO ATRH

NWBG COAV

2

O

3

CO

0.311 0.480.83 0.210.34 0.340

-0.501 0.250.89 -0.44 0.040

0.691 -0.63 0.930 0.05

0.001 0.610 0.02

-0.491 0.390

10

0.17 1

0 1

Scientific

classroom AT RH NW BG AV CO

2

O

3

CO

ATRH NWBG COAV

2

O

3

CO

0.621 0.940.99 0.650.98 0.350

0.771 0.690.42 0.760 -0.37

0.971 0.680.95 0.130

0.661 0.980 0.26

0.651 0.450

10

0.17 1

0 1

Electricity

classroom AT RH NW BG AV CO

2

O

3

CO

ATRH NWBG COAV

2

O

3

CO

0.481 0.440.99 0.640.94 -0.830

0.821 -0.130.35 0.610 -0.50

0.331 -0.32 0.590 -0.39

0.711 0.930 -0.77

0.511 -0.480

10

-0.70 1

0 1

Electronic

classroom AT RH NW BG AV CO

2

O

3

CO

ATRH NWBG COAV

2

O

3

CO

-0.091 0.970.99 -0.19 0.910 -0.81

0.101 -0.07 -0.12 0.290 -0.16

0.981 -0.23 0.980 -0.83

-0.181 0.920 -0.84

-0.261 0.130

10

-0.82 1

0 1

Welding

classroom AT RH NW BG AV CO

2

O

3

CO

ATRH NWBG COAV

2

O

3

CO

-0.481 -0.19 -0.040.95 0.850.36 0.39

0.241 -0.48 -0.04 -0.39 -0.04 0.34

0.041 -0.72 -0.18 -0.69 -0.50

-0.251 0.890.25 0.25

-0.141 0.360.45

0.611

0.45 1

0.79 1 Table 4. The correlation coefficients of indoor pollutants before and during tthe practice in each classroom.

Fig. 3. Flow chart for prediction of indoor air pollutants.

높을수록 일산화탄소의 농도는 증가하는 것으 로 나타났다. 특히 농도가 조금이라도 증가하 면 인체에 직접적으로 영향을 미칠 수 있는 이 산화탄소, 오존, 일산화탄소가 용접 실습장에 서는 상호간에 매우 밀접한 상관성을 가지고 있다.

3.3 각 실습장에서 실습 중 이산화탄소, 오존, 일 산화탄소의 농도 예측 경험식

각 실습장별로 이산화탄소, 일산화탄소, 오 존 등과 상관계수가 ±0.5 이상의 상관성을 가 지는 AT, RH, NW, BG, AV 등을 종속변수에 대한 독립변수로 선정하여 독립변수(AT, RH, NW, BG, AV)의 변화에 의해서 종속변수 (CO

2

, O

3

, CO의 농도)가 어떻게 변화하는지를 예측하고자 다중회귀분석을 실시하였다(Fig.

3). 예측경험식은 독립변수가 5개이고, 종속변수 가 3개이므로 다음과 같이 표현된다.

Y = aX

1

+ bX

2

+ cX

3

+ dX

4

+ eX

5

+ f 여기서, Y는 종속변수(예측 CO

2

, O

3

, CO 등의

농도), X

1

, X

2

, X

3

, X

4

, X

5

는 독립변수(AT, RH, NW, BG, AV 등의 자료), a, b, c, d, e는 독립변수 의 계수, f는 Y의 절편이다.

Table 4에서 각 실습실에서의 상관성이 높은 독 립변수를 결정하고 구하고자 하는 종속변수에 대 한 예측경험식은 아래의 식과 같다.

Y^CO2 = -3776.571 + 423.894NW - 28.698BG (교실 : R

²

= 0.87)

YCO2 = -21369.751 + 247.476AT + 183.219RH - 817.544NW + 1173.443BG + 3504.486AV

(과학실 : R

²

= 0.99)

Y^CO2 = -8090.821 - 570.471AT + 122.428RH + 169.266NW + 673.600BG + 499.373AV (전기실습실 : R

²

= 0.99)

Y^CO2 = - 218.119 + 49.216AT + 413.965NW - 274.732BG

(전자실습장 : R

²

= 0.99) YCO2 = -924.862 + 4.655AT + 126.034BG (용접실습실 : R

²

= 0.79)

Y^CO = 6.699 + 0.0119AT - 0.075RH - 0.189BG + 0.0005CO

2

(전기실습장 : R

²

= 0.84)

Y^CO = 2.891 + 0.582AT + 0.734NW - 1.133BG - 0.0017CO

2

(전자실습장 : R

²

= 0.92) Y^CO = 0.851 + 0.198NW + 15.363O

3

(용접실습장 : R

²

= 0.63) Y

O

3 = 0.3768 - 0.075NW + 0.0005CO

2

(용접실습장 : R

²

= 0.72)

이상과 같이 각 실습장 별로 온도, 상대습도, 습 구온도, 복사온도, 기류를 측정하여 예상 CO

2

, O

3

, CO의 농도를 예측식을 통하여 추정함으로써 쾌적 한 실습환경을 조성하기 위한 실내대기질 평가 자 료를 생산할 수 있을 것으로 판단된다.

4. 결 론

공업계 고등학교 실습장내의 실내공기오염도 (CO

2

, CO, O

3

)를 측정한 결과는 다음과 같다.

CO

2

의 농도는 교실, 과학실, 전기과 실습장, 전자기계과 실습장에서 보건복지부 기준치 또

는 환경부의 권고치 값(1,000ppm)을 훨씬 초과 하여 나타나 정기적인 환기 또는 지속적인 환 기가 필요한 것으로 나타났으며, CO의 농도는 교실, 과학실, 전기 실습장, 전자기계 실습장의 실습 중 농도가 실습 전보다 낮아지며 환경부 의 지하공간 권고 기준안인 20ppm과 공중위생 법의 10ppm에 비하면 매우 낮은 수치를 나타 내고 있다. 그러나 실습장 자체의 면적이 타 실습장에 비해 넓고, 자연적 및 강제적인 환기 를 계속적으로 시키고 있음에도 불구하고 용 접 실습장의 평균 농도는 3.6ppm으로 실습 전 에 비해 매우 높은 수치를 나타내었다. O

3

의 농도는 교실, 과학실, 전기 실습장, 전자기계 실습장의 실습 전과 실습 중의 평균농도는 0.01ppm 정도로 지하 공기질 기준은 명시되어 있지 않으나, 대기환경기준에 설정된 1시간 평 균 0.1ppm에 비하여 낮은 농도를 나타내었다.

그러나 용접 실습장의 실습 전 O

3

의 평균농도 는 0.02ppm이나 실습 중에는 점차 증가하여 최고치가 거의 0.11ppm까지 상승함을 알 수 있었다.

실내기상인자(온도, 상대습도, 습구온도, 복 사온도 및 기류)와 CO

2

, CO 및 O

3

의 상관관계 를 조사한 결과, 전 실습장과 교실의 경우 이 산화탄소 농도는 온도와 밀접한 관계가 있으 며, 이산화탄소가 증가할수록 일산화탄소의 농도는 감소하는 것을 알 수 있었다. 실내기 상인자를 이용한 실습장 및 교실의 농도예측 을 위한 다중회귀분석을 실시한 결과, 각 실내공 기오염물질별 농도예측식을 산출해 내었다.

결론적으로, 교실, 과학실, 전기과 실습장, 전자 기계과 실습장, 용접 실습장에서 발생된 이산화탄 소, 오존, 일산화탄소 등의 실내공기오염 물질을

계속적으로 흡입하였을 경우, 학생들의 학습 및 실습 의욕을 감소시켜 수업의 집중도가 떨어지고 실습 중 불의의 사고가 발생할 수가 있으며, 또한 학생들의 호흡기 계통을 중심으로 질환을 일으켜 건강상에 직･간접적으로 영향을 미칠 수 있으므 로 한정된 공간에서 많은 수의 학생들이 공부하고 실습하는 학교생활 공간의 실내공기오염의 주원 인인 CO

2,

O

3

, CO 등에 대한 적절한 제어의 필요 성이 요구되며, 창문을 열거나 환풍기를 이용한 환기보다 정기적이고 지속적인 환기를 위해서 국 소배기시스템의 도입이 절실하다. 또한 온도, 상 대습도, 습구온도, 복사온도, 기류 등의 예측을 통 해 실습 시간의 CO

2

, O

3

, CO의 농도를 경험식으로 계산하여 개략적인 값을 예측할 수 있으므로 금 후, 각 실습장의 오염 정도를 판단하여 실습여부 결정함으로써 쾌적한 실습환경의 조성에 큰 기여 를 할 수 있을 것으로 사료된다.

감사의 글

이 연구는 기상청 기상지진기술개발사업(CATER 2009-2312)의 지원으로 수행되었습니다. 측정기기 사용 에 협조해 주신 한국철도공사 부산 ·경남본부 안전환경 팀장님께 감사드립니다 .

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