추적가스법을 적용한 국내 석회석 광산의 환기성능 평가 연구

김영수(Young-su Kim),노장훈(Jang-hoon Roh),김진(Jin Kim) 한국암반공학회 2016 터널과지하공간 Vol.26 No.4

현재 국내에서 가행 중인 석회석 광산은 자연환기력을 주된 환기방법으로 사용하고 있고, 대단면 굴착으로 매우 저속의 공기유동현상이 나타나고 있다. 이로 인하여 작업구간의 공기질이 매우 저하되어 있는 실정이다. 이러한 문제점들을 개선하기 위해서는 먼저 환기성능을 면밀하게 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 환기성능평가를 위해서 추적가스법을 적용하여 평가를 실시하였다. 연구 결과, 추적가스법을 통해 매우 저속의 공기유동, 공기재순환현상, 작업장 공기교환율 등을 정량적으로 평가함에 따라서 연구광산의 환기문제점들을 정밀하게 확인할 수 있었다. 이러한 추적가스법을 활용한 환기성능 평가방법은 광산의 작업환경 개선을 위하여 매우 정밀한 도구로 사용될 수 있음을 확인하였다. Natural ventilation is employed in limestone mines that have been currently operated in Korea, and there has been a growing issue of a significantly weak airflow caused by the large-scale excavation. Thus, the air quality in the working area is considerably poor. In order to improve this circumstance, it is mainly required to examine ventilation performance. In this study, the examination of ventilation efficiency was conducted by using tracer gas method. The result of this work indicated detailedly the ventilation problems in research mine, in that extremely low air velocity, recirculation, and air change rate were evaluated quantitatively using tracer gas. Therefore the ventilation performance evaluation using tracer gas can be opted as a precise method to improve the working area in mines.

추적가스 실험을 통한 축사 내 질병 확산 분석

송상현,이인복,권경석,하태환,홍세운,서일환,문운경,김연주,최은진,Song, Sang-Hyeon,Lee, In-Bok,Kwon, Kyeong-Seok,Ha, Tae-Hwan,Bitog, Jessie P.,Hong, Se-Woon,Seo, Il-Hwan,Moon, Oun-Kyeong,Kim, Yeon-Joo,Choi, Eun-Jin 한국농공학회 2012 한국농공학회논문집 Vol.54 No.3

Recently, the livestock industry in Korea was heavily affected by the outbreak of official livestock diseases such as foot and mouse disease, high pathogenic avian influenza, swine influenza, and so on. It has been established that these diseases are being spread through direct contact, droplet and airborne transmission. Among these transmissions, airborne transmission is very complex in conducting field investigation due to the invisibility of the pathogens and unstable weather conditions. In this study, the airborne transmission was thoroughly investigated inside a pig house by conducting tracer gas ($CO_2$) experiment because experiment with real pathogen is limited and dangerous. This is possible as it can be assumed that the flow is similar pattern very fine particles and gas. In the experiment, the ventilation structure as well as the location of gas emission were varied. The $CO_2$ detection sensors were installed at 0.5 and 1.3 m height from the floor surface. The tracer gas level was measured every second. Results revealed that the direction of spread can be determined by the response time. Response time refers to the time to reach 150 ppm from the gas emission source at each measuring points. The location of the main flow as well as the gas emission was also found to be very important factor causing the spread.

Tracer gas법을 이용한 창문 부착형 자연환기장치 성능 분석

나후승(Na, Hooseung),최하늘(Choi, Haneul),이경수(Lee, Kyungsoo),박경용(Park, Kyungyong),김나리(Kim, Naree),김태연(Kim, Taeyeon) 대한건축학회 2018 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.38 No.1

CO2 추적가스 농도감소법을 이용한 공동주택의 급·배기구 조합에 따른 환기 성능 분석

이상윤,이수만,김종엽,김길태,곽병창 한국토지주택공사 토지주택연구원 2023 LHI journal of land, housing, and urban affairs Vol.14 No.4

주거 공간에서의 시간 증가와 외부 미세먼지, 황사 등의 영향 그리고 코로나 19 이후에 실내 공기질에 대한 중요성이 점차 중요해지고 있다. 이를 해결하기 위해 주거 공간에서 기계환기의 영향이 중요해지고 있고, 국내에서는 시간당 환기횟수 0.5회에 대한 법적 기준이 있다. 하지만, 급배기구의 위치는 구체적인 기준이 없어서 관습적으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 급배기구 위치에 따른 주거 공간의 환기 성능 영향을 분석하고자 하였다. 실험은 외부 영향을 최소화할 수 있는 대형 챔버안에 있는 목업주택에서 추적가스법 중 농도감소법을 이용해서 실제 현장시험을 진행하여 실험을 진행했다. 실험 결과 거실 공간에서 일반적으로 사용하는 급기구 2개, 배기구 2개 조합은 급기 1개 배기 2개 조합보다 공기연령이 낮았으며, 급기와 배기를 1개씩 사용하는 것보다 급기나 배기를 여러개 사용하는 것이 측정점에서 오차율이 적어 실내 환기성능이 유사한 것을 확인했다.

태양집열창방식 자연환기시스템에 의한 실내 환기효율 예측

정용호(Jung Yong-Ho) 한국건축친환경설비학회 2008 한국건축친환경설비학회 논문집 Vol.2 No.1

This study estimates ventilation efficiency for apartment using solar radiation in order to improve energy savings and indoor air environment. Field measurements were performed in a full-scale mock-up model. A solar collection device and ordinary device for natural ventilation were installed in each room. Temperature and airflow velocity were monitored in each five minutes. Solar radiation and daylight illuminance were also measured. The concentration of indoor air for two conditions was monitored using a multi-gas monitor and tracer gas. The air change rates per hour(ACH) under the conditions were computed based on the concentrations. The air change rates per hour (ACH) using solar radiation exceeded the required air change rate per hour was linearly proportional to the solar radiation. The ventilation device using solar radiation contributed to provide better thermal environment with energy savings. From the result of ventilation efficiency prediction for the 85㎡ area of practical residential building by CFD simulation. it was found that average age of air was 90.3min, nominal time constant was 82.9min. So total average ventilation efficiency was 0.918, this value means about 92% of indoor air could be mixed.

건물 내 위생설비 및 배관 시스템을 통한 병원균 전파 가능성에 대한 실험적 연구

조진균,장승민,박병용 대한설비공학회 2022 설비공학 논문집 Vol.34 No.12

The building sanitary plumbing system may be one of the transmission routes for the virus. The trap without water seal can allow the aerosolized virus to enter living rooms from the drainage system; however, no experimental evidence has been presented yet. There is no risk of the virus spreading through the water supply system because the drinking water disinfection is sufficiently effective. The virus in wastewater maybe an early-warning before an epidemic develops. A small scale sanitary plumbing system was built with two simulated toilets on the same floor. This study presents evidence by experiment that virus can be aerosolized and transported on airflow within sanitary plumbing systems and enter buildings via empty traps. Typical sanitary plumbing system airflows were sufficient to carry aerosolized virus between bathrooms due to pressure differences. Traps without water seal allowed virus to enter the negative pressure chamber, encouraging cross-transmission. All test cases of no trap water seal were found to be contaminated with SF6 tracer gas. In hospitals, the infection risk via sanitary plumbing systems increases. Basically, on the premise that the trap water seal is maintained, the exhaust fan should be left running regardless of whether the toilet is used or not, and the door must be always closed. COVID-19 팬데믹 상황에서 다양한 원인에 의해서 위생배관을 통하여 병원균을 포함된 실내공기가 다른 공간으로 전파되는 가능성을 제기하고 있다. 보고된 의심사례는 많지만 아직까지는 명확하게 규명되지 않은 상황이다. 본 연구에서는 축소 규모 화장실의 파일럿 실험시설을 구축하고 위생배관을 통하여 병원균 전파 가능성에 대한 실험을 수행하였다. SF6 추적가스 실험방법을 활용하여 정량적으로 위생배관 경로의 감염 가능성을 조사하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. ⦁비말 및 공기전파 병원균이 위생배관을 흐르는 상수 또는 하수에 포함되어 사람에게 감염을 전파시킬 수 있는 조건은 매우 희박하고 수처리 설비가 적용되면 병원균의 생존을 효과적으로 막을 수 있다. ⦁그러나 위생배관 내의 빈 공간에 병원균이 포함된 공기가 유입되어 기류의 영향으로 다시 실내로 역류할 수 있는 경로를 고려할 수 있다. ⦁2개의 화장실과 위생배관 시스템의 축소 규모 파일럿 실험은 실내에서 형성된 차압으로 기류 및 병원균이 배관을 통해 이동할 수 있다는 가능성을 충분하게 보여주었다. ⦁본 실험에 사용된 가정과 조건은 실제 건물(병원)에서 볼 수 있는 전형적인 운영상황이다. 단속된 조건에서의 실험 결과는 트랩의 봉수가 유지되는 경우, 병원균 전파의 정도가 유도된 기류에서 발생할 수 없기 때문에 무시할 수 있다. ⦁반면에 봉수가 유실된 경우, 유도 기류는 실내에 약간의 차압(< -0.5 Pa)이 유지되는 조건의 모든 실험에서 발생했음을 보여준다. 즉, 위생(배수) 배관으로 상호 연결된 인접 화장실의 음압수준에 따라서 공기 및 공기에 포함된 병원균의 이동 가능성을 확인하였다. ⦁위생배관을 통한 병원균 이동을 방지하기 위한 가장 근본적인 방안은 트랩의 봉수를 적정하게 유지하여 유실되지 않게 하는 것이 매우 중요하다. 여기에는 깊은 봉수를 갖는 트랩, 자동 재충전 봉수 트랩, 봉수가 없는 특수 트랩 등으로 교체하는 것도 고려대상이다. ⦁마지막으로 병원시설에서는 격리병실 등 음압을 인위적으로 유지해야 하는 시설이 있기 때문에 위생배관을 통한 감염 위험성이 커진다. 따라서 기본적으로 화장실의 트랩 봉수는 유지되는 전제 하에 화장실의 사용 유무와 관계없이 배기 팬은 항시 가동하고 출입문은 항상 닫혀있도록 관리해야 한다. 본 연구결과를 기반으로 감염병 전파방지를 위한 위생설비의 설치 및 운영기준 개발의 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구가 갖은 가장 큰 의미는 축소 파일럿 실험을 통하여 위생배관의 경로로 기류 이동과 더불어 병원균도 전파 가능하다는 것을 검증한 것이다. 향후, 건축물의 위생설비 설계에 대한 관련 표준 및 지침을 지원하기 위해 후속 연구가 필요하다.

태양열 집열식 자연환기시스템의 난방기 환기성능 평가

정용호(Yong-Ho Jung),손장열(Jang-Yeul Sohn) 한국생활환경학회 2006 한국생활환경학회지 Vol.13 No.3

This study evaluates ventilation performance for apartment using solar radiation in order to improve energy savings and indoor air environment. Field measurements were performed in a full-scale mock-up model. A solar collection device and ordinary device for natural ventilation were installed in each room. Temperature and airflow velocity were monitored in each five minutes. Solar radiation and daylight illuminance were also measured. The concentration of indoor air for two conditions was monitored using a multi-gas monitor and tracer gas. The air change rates per hour (ACH) under the conditions were computed based on the concentrations. The air change rates per hour (ACH) using solar radiation exceeded the required air change rate per hour was linearly proportional to the solar radiation. The ventilation device using solar radiation contributed to provide better thermal environment with energy savings. In addition, it achieved better indoor air environment for residents compared with the natural ventilation device. In summary, the ventilation device using the solar collection device used in this study appears to provide increased ventilation rate per hour continuously.

하이브리드 환기시스템의 환기성능 평가분석

이종은(Jong-Eun Lee),강재식(Jae-Sik Kang),김유민(Yu-Min Kim) 한국생활환경학회 2015 한국생활환경학회지 Vol.22 No.3

Hybrid ventilation is the building ventilation system that integrates natural ventilators for air supply and mechanical ventilation components. It creates a negative pressure in air duct with an exhaust fan to prevent the backflow of air into the room and has advantage of preventing condensation of water vapor by the absolute humidity control. The purpose of the study is to identify the apartment ventilation performance in applying the hybrid ventilation system. Ventilation experiments were performed with concentration decay method using tracer gas. The six experimental conditions were set by an exhaust fan, natural ventilators and windows opening. Ventilation performance was evaluated by average air change rate, room mean age of air and ventilation effectiveness. When the exhaust fan was activated, the air change rate was found over 0.5 ACH and the value of ventilation effectiveness was over 0.5. Those results indicate that the fan-assisted hybrid ventilation system satisfies the criteria of a designed ventilation rate and the completely mixed indoor air condition in two experimental apartments that have different floor plan.

추적가스를 이용한 단일공간 감염위험율 및 실간 교차감염 평가를 위한 현장 실험방법에 관한 연구

조진균 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.9

In this study, a dilution-based evaluation and on-site measurement of cross-infection risk using tracer gas transmission was proposed. Since the existing Wells-Riley model does not obtain a spatial distribution of infection risk, it was difficult to make effective alternatives to prevent cross-infection in buildings. The newly proposed approach benchmarked and integrated the dilution ratio and the classic Wells-Riley model and tracer gas test method. Compared with the Wells-Riley model, there were two advantages: the evaluation of the infection risk by spatial location with continuous time interval, and the convenience of actual in-situ measurement. Even if the locations of the infector and health care workers were not fixed in the room, it could be used to determine the spatial distribution of the infection risk based on the calculation of the dilution ratio at the measurement point. The dilution ratio at sampling point was used to calculate the inhaled amount of airborne pathogens for which the infection risk was calculated. As for the on-site test method using tracer gas transmission, a framework and procedure that could evaluate the infection risk by location in a single space and cross-infection between rooms was presented. The amount of tracer gas dosed for the source of pollution or infector presented quantitative values of the breathing rate and AGMPs. 본 논문에서는 병원 내 감염으로부터 의료진과 환자의 안정성이 확보된 의료공간과 설비시스템을 구현하고 최종적으로 운영단계에서 해당 성능을 확보하기 위해서 합리적인 교차감염 검증방법을 제시하는데 궁극적인 목적을 갖는다. 본 연구에서는 실내공기의 희석개념에 기초한 현장에서 추적가스를 이용한 교차감염 위험도 평가방법을 제안하였다. 기존 Wells-Riley 모델은 감염위험율의 공간적 분포를 얻지 못하기 때문에 실내에서 교차감염을 방지하기 위한 효과적인 대안을 공식화하는 것이 어려웠다. 새롭게 제안한 접근방식은 공기 희석비율과 기존의 Wells-Riley 모델 및 추적가스 시험방법을 벤치마킹하고 통합하였다. 감염위험율을 공간적, 시간적으로 평가하기 위해 기존에 수행한 연구결과를 활용하여 제안한 실험방법의 적용성을 입증하였다. 주요 연구결과는 다음과 같이 정리할 수 있다. 1) Wells-Riley 모델과 비교하여 공간위치별 및 연속적인 시간흐름에 대한 감염위험율 평가 및 실제 현장적용의 편의성이라는 두 가지 이점이 있다. 2) 감염자 및 의료진의 위치가 고정되어 있지 않더라도 측정위치에서의 희석비율 계산을 기반으로 감염위험율의 공간 분포를 결정하는 데 사용할 수 있다. 3) 실내의 희석비율은 감염위험율이 계산되는 공기 매개 병원체의 흡입량을 계산하는 데 사용된다. 4) 추적가스를 이용한 측정방법은 하나의 실내공간 위치별 감염위험율과 실간 교차감염을 평가할 수 있는 현장실험 체계와 절차를 제시하였다. 5) 오염원(감염자)을 모사한 추적가스 방출량은 호흡량과 AGMPs에 의한 감염자 토출량의 정량적 수치를 제시하였다. 이러한 현장평가로 운영 중인 공조환경에서 감염위험율을 효과적으로 제어하고 교차감염 확산을 억제하기 위해 공간계획과 설비자원을 최대한 활용할 수 있다. 또한 의료시설에서 의료진과 환자를 보호하기 위해 실제 운영지침의 개발과 실무에 반영할 수 있을 것으로 판단된다.

Application of Digital Signal Analysis Technique to Enhance the Quality of Tracer Gas Measurements in IAQ Model Tests

Heekwan Lee,Hazim B. Awbi 한국대기환경학회 2007 한국대기환경학회지 Vol.23 No.E2

The introduction of tracer gas techniques to ventilation studies in indoor environments provides valuable information that used to be unattainable from conventional testing environments. Data acquisition systems (DASs) containing analogue-to-digital (A/D) converters are usually used to function the key role that records signals to storage in digital format. In the testing process, there exist a number of components in the measuring equipment which may produce system-based inference to the monitored results. These unwanted fluctuations may cause significant error in data analysis, especially when non-linear algorithms are involved. In this study, a pre-processor is developed and applied to separate the unwanted fluctuations (noise or interference) in raw measurements and to reduce the uncertainty in the measurement. Moving average, notch filter, FIR (Finite Impulse Response) filters, and IIR (Infinite Impulse Response) filters are designed and applied to collect the desired information from the raw measurements. Tracer gas concentrations are monitored during leakage and ventilation tests in the model test room. The signal analysis functions are introduced to carry out the digital signal processing (DSP) work. Overall the FIR filters process the CO₂ measurement properly for ventilation rate and mean age of air calculations. It is found that, the Kaiser filter was the most applicable digital filter for pre-processing the tracer gas measurements. Although the IIR filters help to reduce the random noise in the data, they cause considerable changes to the filtered data, which is not desirable.