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최부헌(Boo Hun Choi),김태한(Tae Han Kim) 인간식물환경학회 2020 인간식물환경학회 학술대회 Vol.2020 No.추계
최근 식물을 활용한 지속가능한 공기정화에 대한 사회적 요구가 증가하고 있다. 이에 따라 식물과 공기조화기를 결합한 형태인 ‘바이오월’의 조달청 품명 등록으로 이에 따른 행정지원이 요구되고 있다. 현재 식물을 이용한 공기정화장치는 정화성능이 비균질하며, 업체별 상이한 형태와 크기, 운용 방식에 따른 산업 표준화가 정의되어 있지 않은 상황이다. 또한, 발전되는 기술에 비해 관련 인증체계와 제품 성능에 대한 대책이 미비하며, 실질적인 검증기관도 선정되지 않고 있다. 따라서, 기술력 차별화 제품의 보호와 육성을 위해 관련 산업환경을 제공하고, 우수성능제품에 대한 소비자의 구매 결정권을 제고할 수 있도록 식물을 이용한 바이오필터의 표준시험방법 및 성능기준 마련이 시급하다. 식물을 이용하는 바이오필터에 대한 성능기준은 크게 환경성능과 생태성능으로 나눌 수 있으며, 환경성능은 공기질 개선성능과 공조성능, 생태성능은 정량적 성능과 심미적 성능으로 구분할 수 있다. 환경성능 중 공기질 개선성능은 미세먼지, 톨루엔의 경우, 『KC S 9314: 공기청정기』의 시험기준을 준용할 수 있는 반면, 미세먼지 시험의 경우 챔버 규모를 단순화하고, 오염물질의 종류를 다양화하도록 고려하였다. 온습도 조건의 경우, 식물 및 배지에서 증발산되는 습도로 인해 40±5% 유지가 어렵기 때문에 조수헌 외(1990), 환경부(2013), 일본 후생노동청 기준에 따라 40~70%에 해당하는 습도 조건에 대한 검토가 필요하다. 이산화탄소는 별도의 성능 규정이 없어 항목 대부분에서 미세먼지의 시험방법과 동일한 절차를 차용하였다. 공조성능은 『KC S 9314: 공기청정기』와 동일하게 미세먼지 감소 상수를 이용하여 표준면적을 산출할 수 있다. 생태성능 중정량적 성능은 녹시율을 분석할 수 있으며, 프로그램을 통해 식생피복비율을 추출하여 식생으로 피복된 토양의 면적비를 산정할 수 있다. 심미적 성능의 경우, 구성요소에 대한 디자인이 평가되며, 공조, 식생, 생육지원 요소 등의 구성 항목으로 정의하였다. 식물을 이용한 바이오필터의 시험기준 정립을 통하여 기업의 바이오필터 제작 과 소비자의 제품 선택권에 대한 기준을 마련할 수 있었다. 다만, 암모니아나 포름알데히드와 같은 유해물질에 대한 추가 시험이나 단위필터 실험, 생육 안정성에 대한 추가적인 연구를 통하여 체계적인 시험방법의 제고가 필요하다고 사료된다.
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다중이용시설 내 식생바이오필터 시스템의 PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</sub> 저감효과 및 측정방법에 대한 연구
김태한,최부헌,Kim, Tae-Han,Choi, Boo-Hun 한국조경학회 2020 韓國造景學會誌 Vol.48 No.5
2019년 3월 미세먼지 비상저감조치가 일주일 동안 발령되면서, 미세먼지로 인한 국민의 불안감은 점차 가중되고 있다. 본 연구는 공기정화식물이 적용된 바이오필터의 다중이용시설 내 적용성 평가를 위해 입자상 오염원의 실내 연속방출환경을 조성하여 오염원 저감효과에 대한 측정방법을 제안하고, 시스템의 실내공기질 개선 여부를 확인할 수 있는 기초연구를 진행하였다. 강의실을 대상으로 춘절기에 모니터링 1시간 전 모기향을 오염원으로 배경농도를 조성한 후, 스케줄에 따라 2시간 관수, 1시간 송풍하여 미세먼지의 저감능을 확인하였으며, 바이오필터 2m 전방에 PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</sub> 및 온습도 센서를 설치하고, 3개 송풍구 중 중앙에 풍속 프로브를 설치하여 시계열 모니터링을 수행하였다. 바이오필터에 구비된 총 3개소의 송풍구 평균 면풍속은 0.38±0.16 m/s로 댐퍼 면적이 제외된 송풍구별 면적 0.29m×0.65m을 적용한 총 공조풍량이 776.89±320.16㎥/h로 산출되었다. 시스템 가동으로 평균온도 21.5~22.3℃, 평균상대습도 63.79~73.6%를 유지하여, 선행연구의 다양한 조건별 온습도 범위에 부합하는 것으로 판단된다. 시스템 공조부 구동을 통해 급격하게 상대습도를 상승시키는 효과를 효율적으로 운용할 경우, 계절에 따른 실내 미세먼지 저감과 적정한 상대습도 확보도 가능할 것으로 판단된다. 미세먼지 농도는 바이오필터 시스템 가동 전의 모든 주기에서 상승 현상이 동일하게 집계되었으며, 시스템 가동 후 1주기 송풍구간(B-1, β=-3.83, β=-2.45)에서 미세먼지(PM<sub>10</sub>)는 최대 28.8% 수준인 560.3㎍/㎥, 초미세 먼지(PM<sub>2.5</sub>)는 최대 28.0% 수준인 350.0㎍/㎥까지 저감되었다. 이후 미세먼지(PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</sub>)의 농도는 2주기 송풍구간 감소(B-2, β=-5.50, β=-3.30)로 각각 최대 32.6% 수준인 647.0㎍/㎥, 32.4% 수준인 401.3㎍/㎥까지 저감되었고, 3주기 송풍구간감소(B-3, β=5.48, β=-3.51)로 최대 30.8% 수준인 732.7㎍/㎥, 31.0% 수준인 459.3㎍/㎥까지 저감된 것으로 확인되었다. 본 연구는 식생 바이오필터의 다중이용시설 내 설치와 유관한 관련 표준 및 규정을 참조하여, 객관적인 성능평가환경의 구축 방안을 제시할 수 있었다. 이를 통해 일반 강의실 환경 내에 보다 객관화된 모니터링 인프라를 조성하여, 상대적으로 신뢰성 있는 데이터 확보가 가능했던 것으로 판단된다. With the issuance of one-week fine dust emergency reduction measures in March 2019, the public's anxiety about fine dust is increasingly growing. In order to assess the application of air purifying plant-based bio-filters to public facilities, this study presented a method for measuring pollutant reduction effects by creating an indoor environment for continuous discharge of particle pollutants and conducted basic studies to verify whether indoor air quality has improved through the system. In this study conducted in a lecture room in spring, the background concentration was created by using mosquito repellent incense as a pollutant one hour before monitoring. Then, according to the schedule, the fine dust reduction capacity was monitored by irrigating for two hours and venting air for one hour. PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</sub>, and temperature & humidity sensors were installed two meters front of the bio-filters, and velocity probes were installed at the center of the three air vents to conduct time-series monitoring. The average face velocity of three air vents set up in the bio-filter was 0.38±0.16 m/s. Total air-conditioning air volume was calculated at 776.89±320.16㎥/h by applying an air vent area of 0.29m×0.65m after deducing damper area. With the system in operation, average temperature and average relative humidity were maintained at 21.5-22.3℃, and 63.79-73.6%, respectively, which indicates that it satisfies temperature and humidity range of various conditions of preceding studies. When the effects of raising relatively humidity rapidly by operating system's air-conditioning function are used efficiently, it would be possible to reduce indoor fine dust and maintain appropriate relative humidity seasonally. Concentration of fine dust increased the same in all cycles before operating the bio-filter system. After operating the system, in cycle 1 blast section (C-1, β=-3.83, β=-2.45), particulate matters (PM<sub>10</sub>) were lowered by up to 28.8% or 560.3㎍/㎥ and fine particulate matters (PM<sub>2.5</sub>) were reduced by up to 28.0% or 350.0㎍/㎥. Then, the concentration of find dust (PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</sub>) was reduced by up to 32.6% or 647.0㎍/㎥ and 32.4% or 401.3㎍/㎥ respectively through reduction in cycle 2 blast section (C-2, β=-5.50, β=-3.30) and up to 30.8% or 732.7㎍/㎥ and 31.0% or 459.3㎍/㎥ respectively through reduction in cycle 3 blast section (C-3, β=5.48, β=-3.51). By referring to standards and regulations related to the installation of vegetation bio-filters in public facilities, this study provided plans on how to set up objective performance evaluation environment. By doing so, it was possible to create monitoring infrastructure more objective than a regular lecture room environment and secure relatively reliable data.
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