푸른환경산업연구소

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작성일 : 14-05-02 12:59

실내공기질관리방안

글쓴이 : 최고관리자

깨끗한 실내공기질을 유지하기 위한 방안으로서는 크게 4가지로 구분할 수 있다.

첫째는 실내오염물질의 무(無)방출 혹은 저(低)방출의 친환경 건축자재를 사용하여 실내공간을 구성하는 발생원 억제대책이고, 둘째는 실내의 오염물질을 환기에 의해 외기의 신선한 공기와 치환하는 방법이 있다. 셋째는 공기청정기 또는 흡착제 등을 적용하여 실내에서 제거·흡착방식에 의해 저감시키는 방법을 들 수 있다. 넷째는 저감 공법으로서 발생원으로부터 유해 오염물질을 조기 배출시키는 베이크아웃(Bake-out) 방식도 적극적으로 고려할 수 있다.

본 연구보고에서는 상기한 각 방법의 특징 및 장단점에 대해서 간단히 소개하고자 한다.

건축공사에서는 많은 종류의 건축자재(건축재료 및 내장재료 등)가 사용되고 있으며, 특히 화학기술의 발달과 더불어 복합화합물로 구성된 건축자재의 사용이 증가하고 있다. 이러한 복합 건축자재는 다량의 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)을 실내공기로 방출하고 있다. 따라서 실내공기오염을 근본적으로 차단하기 위해서는 가급적 오염물질의 방출이 적은 건축자재를 사용하는 것이 효과적인 방안이다. 그러나 건축재료를 선정하고 사용함에 있어도 세심한 주의가 요구된다.

환경친화적 건축자재를 적용하기 위해서는 우선 공인된 기관의 친환경 기준을 통해 인증을 획득한 자재의 사용이 바람직하다. 환경부에서는 쾌적하고 건강한 실내환경의 창출과 오염물질의 방출이 적은 건축자재의 개발 및 생산을 유도하기 위해 각종 건축자재(합판, 바닥재, 벽지, 판넬, 페인트, 접착제 등)으로부터 방출되는 오염물질의 정도에 따라 인증등급을 부여하는 친환경 건축자재 품질인증제를 시행하고 있다.

현재, 국내에서 운영중인 친환경 건축자재 인증제도의 경우, 건축내장재의 종류와 유형에 대한 특성이 고려되지 않은 일반적인 시험방법에 따라 시험이 실시되고 있기 때문에, 자재의 특성에 대한 고려가 우선 필요하다. 또한 건축내장재의 물질적 특성에 대한 명확한 구분과 오염물질의 방출특성을 고려한 보다 현실적인 시험방법과 기준의 설정이 요구되며, 객관적인 측정 결과를 얻을 수 있는 공인시험기관의 선정 등이 필요할 것으로 사료된다. 게다가 주요 건축자재의 오염물질 방출량에 대한 시험데이터가 매우 부족한 실정이다. 그러나 향후 보다 다양한 자재 및 제품군에 대한 시험자료가 확보되면 실내오염 저감을 위한 건축자재의 선정에 있어서 좋은 참고자료가 될 것으로 사료된다.

일반적으로 주택의 필요환기량은 환기횟수로 1시간당 약 0.5～0.7회가 적당한 것으로 세계적으로 널리 알려져 있고, 이때 환기횟수 량은 거실 부분의 공기오염 물질의 저감을 위해 필요한 환기량으로 인식되고 있다. 특히 포름알데히드를 포함해 최근 주목을 받고 있는 다양한 유기오염물질의 저감 효과를 어느 정도 반영하고 있는 것으로 인식해도 무방할 것으로 사료된다.

본 연구에서 의미하는 환기는 단순히 창문을 열고 닫는 일반적 자연환기가 아니고, 거주자가 어떠한 조작을 하지 않아도 환기가 이루어지는 상시 환기를 나타낸다. 이것과는 별도로 흡연 혹은 조리시에 일시적으로 오염물질량이 증가하는 경우에는 자연환기와 국소적 환기팬 등을 작동시켜 오염물질을 저감시킬 필요성이 있다.

한편 환기량이 증가할수록 실내의 공기는 깨끗해지지만, 열교환형 환기팬 등을 설치하지 않는다면 냉난반의 효율이 저하될 우려가 있다. 결과적으로 0.5～0.7회/h의 환기횟수는 환기와 냉난방의 발란스를 취한 수치로 볼 수 있다.

환기대책으로는 크게 기계환기와 자연환기 2가지로 구분된다. 기계환기는 기계설비팬을 가동시켜 강제적으로 급배기를 실시하는 방식과 급기 또는 배기 중 어느 한쪽 방식을 채용하는 방식이다. 자연환기는 온도·압력의 고·저차를 나타내는 지점에 급기구와 배기구를 설치하여 급배기를 실시하는 것을 말한다. 한편 일반 주택은 반드시 외기로의 틈이 존재하여 자연스럽게 공기가 통과하고 있기 때문에 주택의 기밀성의 정도에 따라 적절히 기계설비 팬 및 급배기구의 크기 등을 선정할 필요가 있다.

앞서 말한 바와 같이 기계환기 및 자연환기는 0.5～0.7회/h의 환기횟수를 달성하는 것을 목표로 하는 점에서는 일치하지만, 자연환기의 경우에는 기계환기의 경우와 비교하여 보다 외부의 영향을 받기 쉽다는 점에서 주의를 요한다.

상시 기계환기는 팬을 상시 작동시켜 필요한 환기량을 확보할 수 있는 것을 대상으로 하고 있다. 거주자가 간단히 스위치를 조작하여 기계를 멈출 수 있는 것은 대상에서 제외된다. 단, 부엌의 후드 등을 활용하여 조리시에 스위치를 켜면 큰 환기량을 확보할 수 있고, 스위치를 껏을 때도 상시 환기에 필요한 만큼의 환기량이 확보할 수 있도록 조치를 취한 것도 본 방식에 대상이 될 수 있다.

덕트식의 전관공조 등에서는 팬의 능력이 높은 환기설비일지라도 덕트가 몇 군데로 분기되었다던지, 구부러졌다든지 너무 길어서 기대하는 능력이 발휘되지 않는 경우가 있기 때문에 환기량 평가기준에서 이러한 영향을 고려하여 설계할 필요가 있다. 그러나 24시간 상시 기계환기 설비를 가동할 경우는 환기량 증가에 의해 실내공기오염은 저감되지만 냉난방 효율이 크게 저하되어 에너지 효율측면에서는 매우 불리한 단점이 있다. 따라서 필요에 따라서는 자연환기 방식과 병용하는 하이브리드 기계환기 방식이 바람직할 것으로 사료된다.

상시 자연환기는 주택의 기밀화의 정도에 따라 적절한 크기의 환기구가 상시 외기에 개방되어 설치된 것을 대상으로 한다. 환기구를 막아 버리면 필요한 환기량을 확보할 수 없는 경우가 발생하기 때문에 주의할 필요가 있다. 한편 단층의 일반주택에서는 흡기구와 배기구의 설치위치에 환기에 필요한 고저차를 설치하는 것이 곤란한 경우가 많기 때문에 특정 조치를 취한 경우를 제외하고는 자연환기 만으로는 일반적으로 환기량 달성이 곤란하다.

최근 포름알데히드와 VOCs에 대한 농도 저감에 효과가 있는 것으로 알려진 마감재를 비롯하여 건축자재, 부품, 장치 설비 등이 다양하게 판매되고 있다. 그러나 이들 제품들이 어느 정도의 효과를 가지는지는 현재 제조사 측의 데이터에 의존할 수 밖에 없고, 시험방법이 확립되어 있지 않고 있기 때문에 정확한 평가가 어려운 실정이다. 향후 이러한 제품들에 대해 공인된 시험기관에서 자세한 검증 등의 작업을 거쳐야 할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 현재 시중에서 알려지고 있는 실내공기오염물질 저감기술에 대해 간략히 소개하고자 한다.

우선 실내공기질의 제거기술로서 요구되는 성능 기능은 다음과 같다.

실내공기오염 물질에 대해 일정한 저감효과가 있을 것
효과가 지속적이며, 그 지속기간도 확인가능할 것(기간이 짧은 경우는 교환이 용이할 것)
기타 화학물질의 방산 등 다른 부차적 유해성이 없을 것 적용 비용이 적당할 것 등의 요건이 있다. 다만 현재는 상기와 같은 점에 유의하여 제조사 측의 데이터와 주장을 잘 듣고 검토한 후 선택할 필요가 있다. 그리고 앞으로 시험방법 및 표시방법이 통일되고, 데이터의 수도 증가하면 선택함에 있어서 보다 용이해질 것으로 생각된다.

현재 시중에서 시판 또는 알려진 제품들을 저감기술 원리에 따라 분류하면 다음과 같다.

*구 분, 제품 및 저감기술

1. 기존 마감재 위에 시공하는 방식
  도포형의 흡착재, 분해재, 도료, 마감재 도료,왁 스 등

2. 기존 재료의 내부 혹은 수납내부에 시공하는 방식  흡착 시트

3. 기존 부재, 마감재를 교환하여 시공 하는 방식  벽지, 도벽재료, 천정재료, 바닥재

4. 인테리어 제품으로서 설치하는 방식  커텐, 활성탄 제품

5. 저감효과가 있는 단열재  울 단열재

6. 설비로서 설치하는 방식  환기팬, 에어콘, 조명기구

7. 독립적으로 운영하는 방식  설치형 흡착재, 분해제, 공기청정기, 흡착장치 등

8. 저감기술 및 공법  베이크 아웃, 분무공법, 훈증공법 등

주로 약물제재 형태로 시판되고 있다. 실내용, 가구용 등으로 설치가능하며, 흡착시키는 방식과 고분자계 약물로서 분해하는 방식, 특수가공수(水)를 실내에 분무하여 건자재내의 화학물질을 안정화시키는 방식, 노송나무유(油), 아미노산 등 천연성분을 주성분으로 하는 분무 도포형, 특수산소의 변화를 이용한 도포액 등이 있다.

탄화성분을 주성분으로 하는 제품을 실내에 두어 화학물질을 흡착시키는 방식이다. 비장탄(1 box 10～15㎏), 세라믹과 탄소성분을 소성한 세라믹 활성탄, 광촉매와 함께 소성한 광촉매 탄 등이 있다.

폴리프로피온, 폴리에스테르, 나이론, 레온 등의 부직포와 재생지, 중합지 등에 흡착제를 조합시킨 시트 형태의 제품이다. 흡착제로서는 비장탄, 활성탄, 세라믹탄 등의 분말과 고분자계의 화학흡착제 등이 사용된다. 카펫의 깔게, 벽장 및 가구, 커텐 등에 활용된다.

양모를 원료로 하는 것과 셀룰로오스 유지를 매트 형식으로 가공한 것이 있다. 이들 모두 소재자체가 포름알데히드 등을 흡착하는 효과를 가진다.

화학흡착제를 혼입한 수성도료가 주성분이며, 보통 마감칠에 사용되기도 하고, 기존의 비닐 재료의 위에 바르는 것이 많다. 광촉매를 조합한 도료와 음이온을 발생시키는 도료도 있다. 아크릴계 또는 폴리우레탄계 폴리머 도료로서 투명하기 때문에 마루에 발라서 오염물질 방출억제 효과가 있는 마감재 도료로서 사용할 수 있다.

화학흡착제를 함유한 바닥재용 왁스가 있다.
효과의 지속은 대략 3개월이고, 그 후에는 재도포가 필요한 것으로 알려지고 있다

마직물과 레이온 혼합섬유의 벽지 혹은 마직물 계열의 창호지에 비장탄 분말을 혼합한 것, 창호지에 규조토를 혼합하여 벽지로 가공한 것, 창호지에 화학흡착제를 도포한 것, 염화비닐 또는 수지에 화학흡착제를 포함된 벽지 등이 있다.

양모를 원료로 카펫트에서는 소재자체가 포름알데히드 등을 흡착하는 효과가 있다. 또는 아크릴, 폴리에스테르 등의 섬유에 흡착제 등을 가공한 카펫 등이 있다.

일반적으로 실내에 방치해 두는 장치로서 팬으로 공기를 흡입하여 흡착시킨 후 제거하는 방식이다. 천연 수목정유분에 의한 중화, 무기재료와 활성탄에 의한 흡착, 금속촉매, 광촉매 및 오존에 의한 분해를 이용하는 방식이다.

활성탄에 여러 가지 효과를 조합한 것이 많다. 플라즈마 방전, 광촉매, 플라티나 촉매, 이온촉매, 화학흡착, 오존분해 등을 조합할 수 있다. 물에 흡수시키는 방식도 있다.

에어콘에 흡착분해기능을 부가시킨 방식이다.
활성탄, 고온분해, 산화촉매, 플라즈마 방전, 화학흡착제, 화학분해제 등이 조합된다.

조명기구에 광촉매를 코팅하여 형광등의 자외선과 반응시켜 화학물질을 분해시키는 방식이다.

광촉매를 코팅한 인공목재와 조화, 창호지 등이 알려지고 있다.

베이크 아웃은 실내를 35～38℃로 가온하고, 동시에 실내를 골고루 가온시키기 위해 확산팬을 이용하여 포름알데히드 및 VOCs의 방산을 강제적으로 촉진시킴으로서 평상시의 방산량을 저하시키는 물리적 방법이다.

가열온도가 높고, 가열일수가 많을수록 저감효과를 발휘하며, 일반적으로는 약 20%가 저감되는 것으로 알려지고 있다. 다만, 베이크 아웃 방식은 실내 전체 온도의 균등화가 어렵고, 방(室) 및 방(室)의 위치별로 온도차이가 발생하고, 또한 포름알데히드의 이동흡착이 발생하는 등 공사 후에 수일이 경과해도 농도가 높게 되는 경우도 보고 되고 있다. 또한 실시 직후에는 화학물질의 농도가 저하되지만 기간이 경과하면 원래대로 되돌아오는 경우도 보고 되고 있다.

따라서 가온배출 뿐만 아니라 흡착과 분해방법 등을 병용하는 것이 실시 후의 효과가 지속되는 것으로 알려지고 있다.