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칼럼[5] 그린스마트미래학교의 실내환경 조성방안
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칼럼[5] 그린스마트미래학교의 실내환경 조성방안
  • 남효갑 기자
  • 승인 2022.08.26 10:05
  • 댓글 0
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남효갑 교육시설인협동조합 이사장-제2편 학교 건물의 용도별 특성에 따른 공조시스템 검토

지난주 제1편의 기고를 통해 학교 건물이 가지고 있는 다양한 특성을 실내 환경과 공기조화 분야의 관점에서 개략적으로 살펴보았다.

이번 기고에서는 학교 건물에 혼재 되어 있는 다양한 용도의 실별 특성과, 각 특성에 따른 가장 효과적인 맞춤형 공기조화 방식에 대해 논해보고자 한다.

1. 학교라는 공간에서 학생들이 가장 오랜 시간 머물면서 수업과 교우관계가 이루어지는 생활공간인 교실의 특성 및 문제점을 살펴보자.

1) 교실은 적은 공간에 많은 인원이 밀집하여 이산화탄소의 농도가 빠르게 증가한다. (주거 및 일반 사무공간 대비 밀집도 5~10배)

2) 교실은 긴 수업 시간과 짧은 휴식 시간이 반복된다.

3) 교실에서는 수업 시간 중 자연 환기량이 제로에 가깝다.

4) 많은 인원의 땀과 채취, 신발, 화장품 등의 영향으로 냄새와 휘발성유기화합물질의 증가도가 높다.

5) 냉난방기, 공기청정기, 환기장치 등 여러 종류의 실내공기 질 개선 장비가 혼재되어 소음이 발생하고 기류가 불균일하다.

6) 천장 부위와 바닥 부위의 온도 편차가 크게 발생하여 머리는 뜨겁고 발이 차가운 현상이 일어날 수 있다.(겨울철 천장 부위와 바닥 부위의 온도편차 7˚C 내외로 발생)

7) 겨울철 건조한 실내 공기로 인해 안구 건조, 인후통, 피부 알레르기 등이 발생하기 쉽고 바이러스가 번식하기 좋은 환경이 조성될 수 있다.( 실내 습도가 20% 일 경우 바이러스의 생존 시간은 적정 습도 유지 시에 비하여 10배 이상 늘어남)

8) 공기 질 개선 장비가 여러 대로 분산되어 개별적으로 운전되는 관계로 장비의 운전상태 및 실내공기 질의 유기적인 통합관제가 불가능하다.

이와 같은 교실에서의 특성과 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 방안을 제시해 본다.

1) 사용 교실의 공기 청정을 위해 필요한 풍량을 현실에 맞게 산정하여야 한다. 특히 과다한 고효율 필터 사용으로 인한 풍량 저하와 소음 발생 등의 문제를 감안하여 실효성 있는 교실 내 공기 질 관리기준에 따른 세부 지침의 재정립이 반드시 필요하다.

2) 교실 내 이산화탄소의 농도를 1,000ppm 이하로 유지하기 위한 통일된 기준이 필요하며, 이산화탄소와 휘발성유기화합물질의 농도에 따른 가변제어 방식의 도입이 필요하다. (현재 교실 공기질 관리 기준은 자연환기 시 1,000ppm 이하, 기계식 환기 시 1,500ppm 이하)

3) 급배기 환기시스템 구축시 시간이 경과 할수록 급기 필터 막힘 현상에 의한 급기량의 부족과 그로 인한 오염된 외기의 유입 문제를 해결하기 위한 급배기 정풍량 연동 시스템의 구축이 필요하다.

4) 여러 가지 공기 질 개선 기능(냉난방, 가습, 환기, 공기청정살균 등)을 동시에 수행하는 복합공조장치 필요하다.

5) 공기의 토출 온도에 따라 기류의 방향을 자동으로 조절하여 천장 부위와 바닥 부위의 온도 편차를 해소하는 기류 조절 디퓨져가 필요하다.

6) 소음으로부터 비교적 자유로운 휴식시간을 활용한 집중 공조방식이 필요하다.

7) 복합공조장치를 활용하여 실내 공기 질 개선을 유기적이고 지속적으로 관리할 수 있는 상시통합관제시스템의 구축이 필요하다.

2. 다음으로 제한된 시간 사용하는 급식실(식당)의 특성 및 문제점에 대해서 알아보자.

1) 학교의 공간 중 순간적인 밀집도가 가장 높음으로 세균과 바이러스의 감염 확산에 취약한 환경이 조성되고 있다.

2) 밥과 국을 비롯한 각종 양념이 섞인 반찬 냄새가 많이 발생한다.

3) 배기량에 비해 급기량이 부족한 경우가 많아 오염된 외기가 유입되기 쉬운 환경이 조성된다.

4) 조리과정을 거치면서 음식물의 발열과 수분 증발, 급기량과 배기량의 불균형으로 인한 여름철 다습한 외기의 유입 등으로 냉방 및 제습 부하가 증가 할 수 있다.

5) 급식실(식당)은 학교공간에서는 소음 발생에 비교적 덜 민감하다.

6) 주방의 발열 및 온도상승으로 인한 음식물의 변질과 종사자의 땀 등으로 인한 위생 문제가 발생한다.

7) 대부분의 학교가 좁은 공간에 많은 식탁이 설치되어 공조시스템 등의 바닥 설치 공간이 부족하다. 이와 같은 급식실(식당)에서의 특성과 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 방안을 제시해 본다.

1) 배기량과 급기량의 차이만큼 청정여과급기를 강제 유입하여 부압으로 인한 오염된 외기의 유입을 방지하고 실내 공기 질을 개선하여야 한다.

2) 기존의 급식실 환기용량 기준을 현실에 맞게 조정이 필요하다.(현행 학교보건법 제4조의 내용에 따르면 교실과 급식실 모두 미세먼지와 부유세균, 이산화탄소의 농도 기준을 동일하게 적용하고 있으나, 설계 관행에 따라 급식실 환기 장치의 용량을 교실의 면적과 동일한 방식으로 산정하여 환기용량이 절대적으로 부족함)

3) 급식실 이용 시간이 대부분 수업이 없는 시간대임을 활용하여 집중적인 냉방/제습과 환기 관리가 필요하다.

4) 열교환 방식을 현재의 전열교환 방식에서 현열교환 방식으로 전환이 필요하다.(기존의 전열교환 방식의 환기장치는 음식 냄새의 재(再)유입과 전열교환소자 내부 오염물질의 실내 유입으로 인한 세균 번식 등의 우려가 상존함)

5) 소음으로부터 비교적 자유로운 급식실의 특성을 활용하여 충분한 용량의 공기정화 및 환기시스템의 구축이 필요하다.

6) 주방의 발열을 최소화하고 주방 종사자들의 건강과 청결한 급식 위생을 위하여 기존의 가스 열원 주방 조리기구를 전기 열원 조리기구로 변경이 필요하다.

7) 신축 또는 증·개축하는 학교의 경우 급기량을 배기량의 90% 이상으로 상시적으로 유지할 수 있는 급배기 후드 시스템을 의무화 하도록 하여야 한다.

8) 주방의 열기를 이용하여 온수를 생산하는 공기열 히트펌프의 설치 검토가 필요하다.(주방에서 히트펌프 방식으로 온수를 생산하는 경우 운전효율인 COP가 연 평균 5.0 이상-일반 전기히터와 가스보일러 등에 비해 20~30%의 비용으로 온수 생산이 가능함-이 될 것으로 예상됨)

9) 대부분의 급식실이 바닥 설치 공간이 부족한 현실을 감안하여 천정형 또는 창틀 설치형의 다기능 공조 장치의 개발이 필요하다. 이번 기고에서는 학교 교실의 공간 중 교실과 급식실(식당)의 실내환경의 문제점과 개선 방안에 대해 논하였다.

상기 사항은 교육시설인협동조합 운영위원장(윤대성)과 전문기술진이 기술 검토를 통하여 작성하였으며 다음 기고인 제 3편 에서는 강당과 독서실 등을 비롯한 여러 용도의 공간에서 기존 공기 질 관리의 문제점과 함께 어떻게 효율적인 공조시스템을 구축할 수 있을 것인가에 대한 좀 더 깊이 있는 고민을 해 보고자 한다.

 

 

남효갑 기자 kns@kns.tv


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