[KNS뉴스통신=윤대성 기자] 코로나19 팬데믹이 지속되고 있는 상황에서 학교 실내공기질(IAQ) 관리중요성이 높아지는 가운데 최근 교육시설인협동조합이 참여한 교실 공기 질 개선 실증사업이 수행되어 관심을 끌고 있다.

서울컨벤션고등학교는 서울시교육청의 지원을 받아 ‘복합공조기 교실환경개선 시범사업 공기질 측정연구’를 진행하고 결과를 발표했다.

연구용역은 우원엠앤이가 총괄기관을 맡았으며 △교육시설인협동조합 △한국실내환경협회 △KT 환경사업팀 △잘그린건축연구소 △대한미세먼지예방협회 등이 공동연구 수행기관으로 참여했다.

 이번 연구용역에 활용된 복합공조기는 천장카세트형 하이브리드 공조기로 냉난방·환기·가습·제습·공기청정 기능을 단일기기로 수행할 수 있는 제품이며 실외기와 연결된 히트펌프 방식으로 냉난방을 수행하고 전열교환소자, 항균·항바이러스필터를 장착해 열회수형 환기와 청정공기 유입 및 바이패스를 통한 공기청정이 가능하다.

또한, UV램프, TiO₂ 촉매제, 고성능 3단식 항균필터를 통해 공기를 살균하며 냉매 또는 냉온수 코일을 통해 여름철 냉방·제습 및 겨울철 난방을, 살균식 여재를 사용해 기화식 청정가습을 수행한다.

연구용역 결과 기존 EHP, 공기청정기를 사용한 대조군 교실대비 실험군 교실에서 쾌적도, IAQ, 소음 등이 크게 개선된 것으로 나타났다.

■ 연구목적 및 방법

이번 연구는 각 교실별로 한 대씩 설치되어 교실 내 공기 질을 종합적으로  관리하고 제어하는 복합공조기 성능을 확인하기 위한 실증·시범사업으로 진행됐다.

서울컨벤션고등학교의 1학년 교실과 3학년 교실을 대상으로 복합공조기가 설치된 교실과 미설치된 교실(냉난방기와 공기청정기 설치)의 실내 환경을 측정하고 데이터를 비교해 IAQ 개선효과를 파악하기 위해 시행됐다.

 서울컨벤션고는 강동구에 위치해 2009년 사용 승인됐으며 철근콘크리트조로 지하 1층~지상 6층, 연면적 1만4,813㎡ 규모의 교육연구시설이다.

측정일인 2021년 6월29일 외기조건은 △온도 26.1℃ △습도 66.7%RH △PM2.5 25㎍/㎥ △PM10 44㎍/㎥ △CO₂ 273ppm △HCHO 0㎍/㎥ △TVOC 344㎍/㎥ △CO 1.45ppm △O₃ 0.123ppm 등이었다.

실험군·대조군 설정은 같은 층, 같은 학년, 인접공간에 위치한 교실을 지정했으며 1학년, 3학년 각 2개, 총 4개 교실을 학생들이 주로 활동하는 오전 10시부터 오후 4시까지 측정했다.

측정항목은 △온도 및 습도 △쾌적도(PMV-PPD: 예상평균온열감-예상불만족도) △소음 △초미세먼지 및 미세먼지 △HCHO △TVOC △CO₂ △CO △O₃ △NO₂ △TVOC 등으로 이를 통해 온열환경, IAQ, 음환경 등을 평가했다.

■ 측정결과

온열환경의 쾌적성 평가척도인 PMV-PPD 측정결과  PMV 측정값의 경우 실험군이 대조군보다 약 84%, PPD 측정값의 경우 실험군이 대조군보다 약 25% 우수한 것으로 나타났다.

IAQ 측정결과를 살펴보면 대부분 항목이 기준에 만족하는 것으로 나타났지만 실험군이 대조군보다 더 개선된 결과를 도출했다.  

초미세먼지는 복합공조기가 설치된 실험군 교실이 대조군 교실에 비해 1·3학년 각각 57.1%, 67.2% 저감돼 초미세먼지 농도가 매우 좋음 수준으로 개선됐다.

또한, 부유세균은 대조군대비 실험군이 71.5%, 62.3% 저감돼 기준치의 평균 1/100 수준을 유지했다.

CO₂는 대조군에서 기준치를 2배이상 초과한 반면 실험군에서는 기준치를 만족하는 결과가 측정됐다.

1학년 대조군은 수업시간 완료기준 3,607ppm으로 나타나 기계환기장치 사용 시 기준치인 1,500ppm을 2.4배 이상 초과하였으나, 복합공조기가 설치된 실험군의 경우  1,004ppm으로 기준치 이하를 유지하는 것으로 나타났다.

특히 수업종료시간 기준 초미세먼지 농도는 대조군이 10.5㎍/㎥(3학년)와 7.0㎍/㎥(1학년)으로, 실험군이 1.2㎍/㎥(3학년)와 1.3㎍/㎥(1학년)으로 측정돼 각각 88.6%, 81.5% 감소해 평균 7배 정도의 농도 차이를 보였다.

실내소음 측정결과 실험군과 대조군 모두 기준치인 55dB 이하 수준을 만족했지만 음환경 역시 IAQ와 마찬가지로 실험군이 더 우수한 결과를 보였다.

대조군의 경우 측정시간 평균 49.6dB, 50.3dB을 기록한 것에 비해 실험군은 47.5dB, 41.7dB로 측정돼 약 15% 더 조용한 것으로 나타났다.

■ 연구의 특징

금번 연구의 실험군 장비인 복합공조기는 한 대로 교실 내 공기 질을 종합적으로 개선하는 다기능 콤팩트 장비로 향후 학교 교실의 공기 질 관리의 패러다임을 바꿀 수 있는 복합기능 공조장비라는 개념이 흥미롭다.

학교 교실에서 EHP, 공기순환기(열회수형 환기장치), 공기청정기 등이 없이도 냉난방, 전열교환, 공기청정을 할 수 있으며 이에 더해 제습·가습을 통한 습도조절까지 가능하다.

또한 24시간 공기 질을 통합관제하고 최적 관리하는 모니터링 기능과 연계되어 미래 교실의 환경개선 및 지속적 관리방안을 제시하고 있다.  

이번 연구가 진행된 서울컨벤션고는 2009년 사용 승인돼 비교적 여건이 양호한 학교에 해당한다.

또한 측정 당일 외기조건도 양호한 편이었다.

극명한 비교결과를 보이기 어려운 조건이었음에도 개선효과가 뚜렷하다는 점이 주목 할 만 하다.

특히 IAQ 측정에 있어 수업형태나 학생들의 활동양식 등 통제할 수 없는 변수에 따라 실험군의 조건이 대조군보다 열악했음에도 불구하고 우수한 측정값이 도출됐다.

 당초 실험·대조군 선정 시 유사한 조건을 만들기 위해 모두 이론수업인 교실을 선정했지만 대조군은 자습형 학습으로 조용하고 이동량이 없었던 것에 비해 실험군은 발표형 학습으로 떠들썩하고 다수 학생의 이동이 있었다.

만약 동일 조건으로 측정했다면 더 큰 차이를 도출했을 것으로 판단된다.

■ 향후 연구활용·확장 가능성

이번 측정 결과를 통해 학교 교실 내에서 실제 수업이 이뤄지는 환경에서 각종 IAQ 관련요소를 측정함으로써 실제 교육환경의 문제점과 개선방안을 마련할 수 있었다는 의미가 있다.

객관적 실증자료 확보를 통해 향후 미세먼지, 바이러스 저감, CO₂ 농도 유지 등 교실환경 개선을 위한 사업수행 시 유용한 실증자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

특히 코로나바이러스가 종식되지 않은 상태로 전면 등교수업을 진행할 수밖에 없는 최근의 현실을 감안할 때 교실 공기 질 개선은 곧 아이들의 건강과 생명을 지키는 중차대한 일이다.

최근 그린뉴딜 대표사업으로 진행 중인 그린스마트스쿨사업, 그린리모델링 등에서 중요하게 다뤄지는 부분이 IAQ개선 등 쾌적·건강을 위한 부분인 만큼 복합공조기의 에너지절감 성능을 비롯해 학교, 건물부문에서의 효과를 살펴볼 수 있는 데이터가 마련된다면 더욱 의미있는 자료가 될 것으로 판단한다.

교육시설인협동조합은 학교 공간 중에서도 밀집도가 높은 강당과 급식실 등의 공기 질 개선효과를 확인하기 위한 복합공조기 실증사업과 상시모니터링시스템 구축사업을 계획하고 있어, 향후 학교 공기 질 개선사업의 새로운 방향을 제시함은 물론 명실상부한 교육시설 전문 기관으로서 사회적 책임을 다해나갈 계획이다.  

 

 

윤대성 기자 kns@kns.tv