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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.17 No.4 pp.346-354
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2018.17.4.346

A study on the effect on indoor air quality by ventilation system operation in buses

Sun-Min An1, Jung-Sub Lee2, In-Keun Shim2, Ho-Hyun Kim1,3*
1Life & Industry Environmental R&D Center in Pyeongtaek University
2Indoor environment and Noise Research Division, National Institute of Environment Research, Incheon, Korea
3Department of Information, Communication and Technology Convergence, ICT Environment Convergence, Pyeongtaek University
Corresponding author Tel :+82-31-659-8308 E-mail :ho4sh@ptu.ac.kr
26/10/2018 20/11/2018 22/11/2018

Abstract


In this study, the condition of the hazardous materials in the bus was monitored according to the ventilation mode of the air conditioning system during bus service. The bus was surveyed using the indoor air quality measurement method of public transportation vehicles within one year of delivery. We evaluate the CO2 and PM10, which are the controlled parameters in buses by the Ministry of Environment, and VOCs and HCHO, the non-controlled parameters. The PM10 concentration increased due to outdoor air intake; however the CO2 concentration was found to decrease. In addition, the concentration of VOCs and HCHO was found to decrease due to the forced ventilation system and the outdoor air intake. These results show that the concentration of the other materials except PM10 can be changed due to the outside air concentration and forced ventilation system. Therefore, through indoor air quality characteristics of the bus according to air condition system are intended to be used as the basis of an operation manual.



고속버스 운행시 공조시스템 조건에 따른 객실 내 실내공기질 변화

안 선민1, 이 정섭2, 심 인근2, 김 호현1,3*
1평택대학교 생활 및 산업 환경 R&D센터
2국립환경과학원 생활환경연구과
3평택대학교 ICT융합학부 ICT환경융합전공

초록


    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    통계청 조사에 따르면 많은 인원을 수송하는 대중교 통수단의 수송분담률은 2003년 36.8%에서 2015년 41.3%로 지난 10년간 4.5% 증가하였고 유럽의 대부분 국가들과 비교하였을 때 2-4배 높은 이용률을 보였다 (Statistics Korea, 2018a). 국토교통부 대중교통현황조 사에 따르면 전세버스의 경우 ‘93년 정부의 규제완화 정책에 의해 등록제로 전환되면서 업체 수 및 보유 대 수가 증가하여 2003년 140백만 명에서 2016년 371백 만 명으로 증가하였다. 이처럼 대중교통은 현대인들이 이용하는 대표적인 교통수단으로 자리 잡고 있다(Statistics Korea, 2018b).

    특히 시외(고속)버스의 경우, 밀폐화 및 단위면적당 이용객 수 등의 다양한 특성으로 인해 오염물질의 축 적이 쉽기 때문에 이로 인한 실내공기질로 인해 유해 영향 및 쾌적성에 대한 문제를 유발할 수 있다. 신규 제작 차량의 경우 “새차 증후군”이라는 단어가 생겨날 만큼 차 내 공기질에 대한 많은 관심이 집중되고 있다 (Yoo and Noh, 2009). 자동차 실내 공기 오염물질을 분류하면 크게 외부로부터 유입되는 배기가스, 미세먼 지(PM10) 등과 버스 내 내장재에서 발생되는 각종 휘 발성 유기화합물(VOCs), 인간에 의해 배출되는 이산 화탄소(CO2) 등이 있다(Yoo and Noh, 2010).

    탑승자 호흡에 의해 발생되는 CO2의 경우도 농도가 지나치게 되면 산소의 결핍으로 주의력 저하 및 인지 능력 저하 등의 인체 악영향을 미쳐 문제가 되고 있다 (Yoo and Noh, 2009). PM10의 경우, 공기역학적 입자 직경이 2.5 μg/m3 이하인 입자상 물질로 폐포에 흡착 되어 혈관으로 침투하면 기관지와 같은 호흡기계 질병 및 심장 질환을 유발뿐만 아니라 심하면 사망에까지 이르는 심각한 문제로 발생되어진다(Choe and Lee, 2015).

    Hsu and Huang (2009)의 연구에 따르면 문과 창문 이 닫혀있는 상태에서 에어컨을 가동하였을 때, 탑승객 수가 증가하면 이산화탄소의 농도 또한 증가하는 경향 성을 보였다. 또한 PCV와 ABS등 석유화합물질로 이 루어진 자재, 인조피혁, 합성고무, 플라스틱 등의 내장 재에서 발생되는 VOCs과 폼알데하이드(HCHO)와 같 은 경우, 소형 챔버법 연구 결과 온도와 밀폐시간이 증 가할수록 방출 농도가 증가하였을 뿐만 아니라 밀폐시 유기용제 DMF (N,N-dimethyl-formamide)와 산화방지 제BHT (butul hydroxy tolune)와 같은 차량 내 커버에 서 발생하는 것으로 나타났으며 노출 시 암 등 심각한 질환을 발생시킨다고 나타냈다(Lim et al., 2007; Lee et al., 2009).

    이와 관련하여, 버스 내 실내공기질에 많은 관심이 집중되어짐에 따라 대중교통 차량 내 공기질을 알맞게 유지하고자 대중교통수단 실내공기질 관리 가이드라인 을 제정하여 시행하고 있다. 현행 가이드라인에 의하면 PM10와 CO2 2가지 물질은 관리되고 있으나 HCHO, VOCs물질에 대한 규제는 신규제작자동차의 경우에만 관리되어지고 있는 실정이다(MOLEG, 2018). 또한 2015 환경부의 대중교통차량 실내공기질 실태조사 및 측정방법 개선연구(II)에 따르면 신규제작차량시 관리 되어지고 있는 법적 규제 대상 물질인 CO2 농도가 높 게 나타나 관리가 필요할 것으로 판단되어졌다.

    따라서 본 연구에서는 환기모드 등 공조시스템 조건 에 따른 버스 내 실내공기질 특성을 살펴보고 그에 따 른 운행 관리 매뉴얼의 기초 자료로 사용하고자한다.

    2. 연구방법

    2.1 연구대상 및 조사기간

    본 연구에서는 고속버스 운행 중 공조시스템 환기모 드 조건에 따른 객실 내 유해물질 현황을 모니터링하 기 위해 버스를 일정기간 대여하여, 버스 내 통제된 조 건을 적용하여 오염물질의 변화를 측정하였다.

    총 20회 중 하계 14회(2시간 이내 12회, 2시간 이상 2회), 추계 6회(2시간 이내 4회, 2시간 이상 2회)의 실 태조사를 2015년 08월부터 2015년 10월까지 약 3개월 의 기간 동안 출고 1년 이내 차량을 대상으로 측정하 였다.

    2.2 대중교통 차량별 시료 측정 방법

    2.2.1 측정 물질 선정

    본 연구에서는실내공기질 관리를 위한 대중교통차 량의 제작·운행 관리지침제8조 별표 1에 제시된 실 내공기질 권고기준 물질인 CO2와 PM10, 미규제 물질 이지만 신규제작자동차에서 관리되고 있는 물질인 VOCs, HCHO을 대상으로 하였다. 시험 방법은 대중 교통차량의 실내공기질 측정방법(제9조 제3항)에 준하 여 측정하되, 승객의 편의성, 버스의 구조 및 특성 등 현장상황을 고려하여 대표성 있게 측정하는 것을 원칙 으로 하였다.

    2.2.2 시료 채취 및 객실 내 지점

    본 연구에서는 통제된 조건하에 정확한 실험값 도출 을 위한 운행시간 구분 외에 환풍기 가동 여부, 출고 1 년 이내 차량을 선정하였다. 측정지점은 대상 버스 내 실내공기질을 대표할 수 있다고 판단되는 지점인 인접 공간에 직접적인 발생원이 없고, 천정으로부터 30 cm 이상 떨어지고 바닥면으로부터 1 m 이상의 높이, 출입 문으로 1 m 이상 떨어진 중앙점으로 선정하였다.

    2.2.3 측정 방법

    가이드라인 규제물질인 CO2의 경우, 비분산적외선 (NDIR) 연속측정법을 적용한 휴대용 측정 장비인 IAQ Surveyor II (Gray wolf Sensing solution, US)를 사용 하여 이산화탄소 농도를 측정하였다. 전체 운행시간 동 안 이루어졌으며, 주변 환경에 의해 영향을 받지 않도 록 바닥으로부터 1 m 이상 높이에서 설치하였다. 또한 승객 수, 환기 여부 등 현장조사 시 객실 내 특성을 반 영하기 위해 1분 단위로 연속 측정하였다. PM10의 경 우, 출·퇴근 승객, 혼잡 시간 및 협소한 공간의 특성을 반영하여 주시험법인 중량법 이용이 어려울 것으로 판 단되어 휴대성이 좋고 1분 단위 측정이 가능한 Dustmate (Turkey Instrument Ltd, UK)를 사용한 광산란 연 속측정법을 이용하여 지면에서 1 m 떨어진 높이에서 0.6 L/min의 유량으로 1분간 포집하였다.

    가이드인 미규제물질인 VOCs의 경우, 고체흡착열탈 착법을 이용한 미국 Aglient사의 GC/MS 분석법으로 바닥으로부터 1 m 높이에 0.1 L/min의 유량으로 약 30 분간 포집하였으며 흡착관은 미국 Supleco사의 Tenax- TA튜브를 이용하고 등속흡인펌프(Sibata, Japan)을 이 용하였다. 마지막으로 HCHO의 경우, 2,4-DNPH유도 체와 HPLC 분석법을 이용하여 측정하였으며 측정에 사용된 흡인퍼프는 personal air sampler (Sibata, Japan) 이고, 350 mg의 DNPH-silica (1.0 mg DNPH)를 충전 한 규격 1.0 cm (i.d.) × 2.0 cm (o.d.) × 4.3 cm (total length)의 cartridge인 DNPH-silica cartridge (Waters Corp, USA) 앞에 오존의 간섭을 제거하기 위해 (I.D.) × 10 cm의 copper tube에 KI (Potassium iodide) 결정을 채운 오존 scrubber cartridge를 장착하여 시료를 채취 하였다.

    3. 결과 및 고찰

    3.1 규제물질

    3.1.1 CO2

    하계 및 추계 CO2의 농도 결과는 Table 1, 2에 제시 하였다.

    하계 측정에서는 2시간 이내 운행한 버스 1, 2, 3의 경우 평균 승차인원은 14명이었다. 오전 운행시 에어 컨만 가동하고 밀폐된 조건에서 측정한 CO2 평균 농 도는 각각 1,225 ppm, 1,213 ppm, 1,688 ppm이었으며 강제 환기를 실시하였을 때 평균 23.9% 정도 감소하는 경향이 나타났다. 오후에는 외기 도입 전 에어컨만 가 동한 밀폐 조건에서의 CO2 평균농도가 버스 1의 경우 외기도입을 실시하였을때의 평균농도는 1,033 ppm으 로 밀폐시 평균 CO2 평균농도 1,274 ppm보다 2.3% 높 아진 수준을 보였다. 그러나 버스 2와 3의 경우 외기 도입을 실시하였을 때 각각 22.3%, 44.1% 감소하였다. ME (2012)의 운행 중 고속버스 실내공기질 관리 시범 사업에 따르면 운전석 창문 개방 이후로 CO2 농도가 불규칙적으로 변화하였으며 원인으로는 운전석 측 창 문이 개방되어 고속버스 실내 전방에 불규칙한 기류가 형성된 것으로 판단되어졌으며 본 연구에서도 외기도 입 후 CO2 농도가 감소하는 것으로 보아 CO2 농도와 외기 도입은 상관성이 있는 것으로 판단된다.

    반면 추계 측정시 2시간 이내 운행한 버스 1과 2의 경우, 승차인원은 각각 25명, 26명이었으며 오전 운행 시 냉난방기를 가동하지 않고 밀폐된 조건에서 측정한 CO2 평균농도는 3,408.5 ppm이었으며, 외기도입을 실 시하였을 때 버스 1의 경우 2,432 ppm, 버스 2의 경우 1,743 ppm으로 각각 15.7%, 55.7%로 감소하였으며 오 후 강제 환기 전 에어컨만 가동한 밀폐 조건에서도 CO2 평균농도가 감소하는 것으로 나타났다.

    2시간 이상 운행한 버스의 경우 오전 운행시간 동안 냉난방기를 가동하지 않고 밀폐한 조건으로 측정한 결 과 CO2의 평균 농도는 4,928 ppm이었으며 오후에는 강제 환기 전 냉난방기를 가동하지 않고 밀폐한 조건 에서 4,826 ppm, 강제환기를 실시하였을 때 2,478 ppm 으로 밀폐 조건에 비해 48.7% 감소하는 것으로 보아 이는 강제환기의 유무가 PM10와 상반되는 결과로 CO2 의 경우 외기가 도입되는 경우 실내기류 분포의 변화 및 기류의 추가 생성 등으로 인해 차량 내부의 CO2 농 도가 낮아지는 것으로 사료되어진다. Yoon et al. (2013)의 연구에 따르면 자동차 실내 CO2 농도를 빠르 게 저감시키기 위해서는 공조장치를 최대 풍량으로 작 동시켜야한다고 강조했다. 대중교통 계절별 조사에 따 르면, CO2 의 경우 추계농도(44.30 μg/m3)가 하계 농도 (38.90 μg/m3)보다 높게 나타났으며 지하철, 버스, 열차 순으로 가을철에 오염도가 가중되어 나타났다. 또한 사 람의 호흡으로 인해 발생하기 때문에 밀폐된 공간에서 장시간 운행되는 고속버스의 경우 가장 높은 수치를 보였으며 승객수와 환기량과의 밀접한 상관관계를 가 지는 것으로 나타났다(ME, 2008).

    3.1.2 PM10

    하계 및 추계 PM10의 농도 결과는 Table 3, 4에 제 시하였다.

    하계 측정시 버스 1의 경우, 외기 도입 전 에어컨만 가동한 밀폐 조건에서 PM10 평균 농도는 오전 32.7 μg/m3, 오후 22.7 μg/m3이었으나 강제 환기를 실 시하였을 때 오전 32.9 μg/m3, 오후 35.2 μg/m3으로 외 기를 도입하였을 때 PM10 평균 농도가 0.61%, 55.06% 증가하는 경향을 보였다. 버스 2의 경우, 오전 중 강제 환기 전 평균농도가 29.7 μg/m3이었으며 강제 환기를 실시하였을 때 32.7 μg/m3으로 10 % 정도 증가 되었으 며, 오후에는 외기 도입 전 평균농도가 36.2 μg/m3에서 외기 도입 후 평균농도는 46.0 μg/m3으로 27.07% 증가 한 결과를 보였다. 버스 3의 경우, 버스 1, 2와 달리 2 시간 이상 측정하였으나 오전 강제 환기 전 평균농도 7.4 μg/m3에서 강제 환기 후 9.3 μg/m3으로 25.67% 증 가하였다. 오후에는 외기 도입 전 평균농도가 12.6 μg/ m3이었고 외기 도입을 실시하였을 때의 평균농도는 20.2 μg/m3으로 밀폐 전보다 상대적으로 높은 증가율 을 보였다. Fig. 1

    추계 측정시, 버스 1은 오전 냉난방기를 가동하지 않 고 밀폐된 조건에서 측정한 PM10 평균 농도가 369.8 μg/m3이었으며 외기도입을 실시하였을 때 291.0 μg/m3으로 21.3% 감소하였고, 오후에는 강제 환 기 전 에어컨만 가동한 밀폐 조건에 PM10 평균농도가 68.8 μg/m3 이었으나 강제 환기를 실시하였을 때의 평 균 농도는 177.4 μg/m3으로 약 50% 이상 증가한 경향 을 보였다. 버스 2의 경우, 외기 도입 전 PM10 평균농 도가 49.1 μg/m3이었으며 외기 도입을 실시하였을 때 27.5 μg/m3으로 44 % 정도 감소되었으며, 오후에는 강 제 환기 전 평균 농도가 17.0 μg/m3에서 강제 환기 후 PM10 평균 농도가 47.1 μg/m3으로 2배 넘게 증가한 결 과를 보였다. 2시간 이상 운행한 버스 3의 경우, 오전 운행시간 동안 냉난방기를 가동하기 않고 밀폐한 조건 으로 측정한 결과 PM10 평균 농도가 37.8 μg/m3이었으 며 오후에는 강제 환기 전 냉난방기를 가동하지 않고 밀폐한 조건에서 PM10 평균 농도가 32.9 μg/m3이었고 강제 환기를 실시하였을 때 51.1 μg/m3으로 밀폐 조건 에 비하여 55.3%의 높은 증가를 보였다. Fig. 2

    An et al. (2018)의 연구에 따르면, 밀폐되어진 하계 보다 외기의 유입이 잦은 추계의 PM10의 농도가 높게 나타나는 것으로 판단되어졌으며 본 연구에서도 외기 의 유입이 잦은 추계의 경우 PM10의 농도가 높았을 뿐 만 아니라 밀폐시 보다 외기의 다수 물질에 의해 기인 되었을 것이라고 사료된다. 대부분의 고속버스의 경우, PM10의 발생원인 디젤이 연료로 사용되기 때문에 공회 전 후 승객이 탑승하기까지의 시간 동안 PM10의 농도 가 축적 되어 버스 환기시스템, 유지보수 시스템 등은 버스 실내 공기질에 영향을 줄 뿐만 아니라 220.00 ± 120.0 μg/m3의 농도 값으로 USEPA에서 권장하는 24 시간 연평균(15 μg/m3)을 초과되어진 연구 결과도 보 고되었다(Mohd and Juliana, 2014).

    이처럼 대중교통수단 내 PM10 농도의 경우 실외 공 기 중 존재하는 PM10의 영향으로 인해 실내 PM10 농 도가 변화하므로 대중교통 내 PM10 저감을 위해서는 실외 공기의 미세먼지 관리가 필요하다(Shin et al., 2010). 따라서 본 연구에서도 PM10의 경우, 외기 도입 이나 강제 환기시, 밀폐시 보다 상대적으로 높게 나타 났기 때문에 외기유입이 도입으로 인해 고속버스 내 PM10 농도가 높아지는 경향을 보이므로 봄철, 가을철같이 황사 및 대기질 PM10 농도가 높아지는 경향을 보 이므로 봄철, 가을철 같이 황사 및 대기질 PM10 농도 가 높은 시기에는 외기도입 모드는 자제하도록 홍보가 필요하다.

    3.2 미규제 물질

    3.2.1 휘발성유기화합물류(VOCs)

    하계 조사 결과를 살펴보면, 버스 1의 경우, 강제환 풍과 외기도입이 없는 상태에서 VOCs의 농도가 800.0 μg/m3으로 측정되었으며, 강제환풍 실시 후 481.8 μg/ m3로 VOCs의 농도는 39.78% 낮아졌다. 버스 2의 경 우, 강제환풍을 실시하였을 때, VOCs의 농도가 현저히 낮게 측정되었으나, 오후 조사 결과에서는 외기도입의 효과를 살펴볼 수 없었다. 반면, 버스 3의 경우에는 오 전과 오후 측정 결과 모두 강제환풍이나 외기도입을 하 였을 경우, VOCs의 농도가 감소하였다. 특히, 오후의 외기도입을 하였을 경우가 오전의 강제환풍을 하였을 경우보다 VOCs의 농도 감소율이 더 높게 조사되었다.

    추계 조사 결과 버스 1의 경우, 밀폐시보다 외기도입 후, VOCs의 농도가 소폭 증가하였고 에어컨을 가동시 켰을 때보다 강제환풍을 실시하였을 때, VOCs의 농도 가 감소하였다. 특히 VOCs 중 Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene의 농도는 강제환풍 실시 후 증가 한 것으로 조사된 것으로 보아, 강제환풍기 작동 유무 에 따른 휘발성유기화합물류 농도의 증감에는 관련성 이 없는 것으로 사료된다. 버스 2의 경우, 밀폐시 다른 측정 대상 차량에 비하여 높은 수치를 보였으나, 오전 의 외기 도입시나 강제환풍 실시 때에는 밀폐 상태 또 는 에어컨 가동할 때에 비하여 확연히 VOCs의 농도가 감소하는 경향을 보였다. 마지막으로 버스 3의 경우는 2시간 이상 운행 차량이며, 오전 밀폐 시에는 1,054.5 μg/m3으로 높은 농도 수준을 보였다. 오후의 밀폐 시에 는 오전의 밀폐 시에 비하여 VOCs의 농도가 11.21% 감소하였으며, 운행 중 강제환풍을 실시하였을 때 VOCs의 농도는 오전과 오후 밀폐시에 비하여 더욱 많 이 감소하였다. 대부분 조사 대상 물질들의 농도 변화 는 오전 밀폐시, 오후 밀폐시, 오후 강제 환풍기 실시 시와 같이 시간의 흐름에 따라 농도가 점점 감소하는 경향을 보였다.

    추계 측정의 경우, 하계 측정 때에 비하여 VOCs의 농도가 대부분 높은 수준으로 조사되었다. 에어컨 작동 시, 밀폐 시, 외기도입 시, 강제환풍실시 등 다양한 조 건에 대하여 각각의 차량마다 농도의 변화가 상이하게 조사되었다. 최근 VOCs의 방출원이 건축자재뿐만 아 니라 차량 내부의 내장재에서 발생하여 실내 중 VOCs 농도를 높이기 때문에 국외에서도 차량 내부의 VOCs 에 대한 조사와 저감 대책에 대한 연구가 활발히 이루 어지고 있다(Brown and Cheng, 2005; Cho et al., 2008).

    Jo and Park (1999)에 따르면 차량 내 여름철 벤젠과 톨루엔의 농도를 조사한 결과, 다른 화합물에 비해 가 장 휘발성이 크기 때문에 하계에 비해 동계의 농도가 더 높았으나 엔진 가동 손실이 높은 다른 화합물의 경 우에는 두 계절 사이의 영향이 통계적으로 유의하지 않았다. 또한 차량에서 배출되는 배기가스로 인해 차량 내 실내공기질이 저하될 수 있다고 보고한 바 있다. 또 한 대중운송수단별 실내 공기 중 VOCs의 농도를 조사 한 결과, 버스의 경우 VOCs는 하계 평균 641.4 μg/m3, 최대 농도 920.3 μg/m3으로 하계에 가장 높은 값을 보 였다. 그러나 톨루엔의 경우 최대 농도가 249.8 μg/m3 이었으나 249.8 μg/m3로 추계에 높은 결과를 나타냈다 (ME, 2006).

    Johansson (1999)에 따르면 신규 제작 차량의 경우, 몇 주 또는 몇 달 이내로 VOCs의 농도는 낮은 수준으 로 감소하지만 화합물을 완전히 제거하는 것은 불가능 하다고 주장했으며, An et al. (2018), Faber et al. (2013)의 연구에 따르면 1년 이내 출고된 차량의 경우 차량 내 마감재, 의자 시트 등으로 인해 VOCs의 농도 가 비교적 높은 것으로 나타났다. 따라서 신규 차량의 경우 차량 내 마감제 및 내장재 등으로 인한 환경적 요 인으로 인해 연식이 높은 차량보다 VOCs의 농도가 높 게 나타나 운전자와 탑승자 모두의 건강에 위해에 영 향을 줄 수 있기 때문에 신규 차량에 대한 관리가 필요 할 것으로 판단되어진다.

    3.2.2 폼알데하이드(HCHO)

    버스 1의 경우, 강제환풍과 외기도입이 없는 상태에 서 HCHO의 농도가 45.4 μg/m3으로 측정되었으며, 강 제환풍 실시 후 41.0 μg/m3로 HCHO의 농도가 10.73% 낮아졌다. 버스 2의 경우, 오전에 비하여 오후의 HCHO의 농도가 약 11.5% 낮게 조사되었으며 VOCs 와는 달리 오전과 오후 조사에서 모두 강제환풍이나 외기도입을 실시하였을 경우, HCHO의 농도가 더 높 게 측정되었다. 반면, 버스 3의 경우에는 오전과 오후 측정 결과 모두 강제환풍이나 외기도입을 하였을 경우, VOCs와 마찬가지로 HCHO의 농도가 감소하였다. 특 히, 오후의 외기도입을 하였을 경우가 오전의 강제환풍 을 하였을 경우보다 HCHO의 농도 감소율이 25.45% 더 높게 조사되었다.

    2시간 이내의 노선의 경우에는 버스 2의 경우를 제 외하고, 강제환풍이나 외기도입에 따라 HCHO의 농도 가 감소하는 경향을 보였다. 또한, 2시간 이상의 운행 노선 경우, 강제환풍을 실시하였을때 뚜렷한 HCHO의 농도의 감소를 보였다. 추계의 2시간 이내의 노선 측정 결과의 경우, 대부분의 조건에서 조사 대상 전세버스의 밀폐 시보다 외기도입이나 강제환풍을 실시하였을 경 우에 HCHO의 농도가 증가하였다. 강제환풍을 실시하 였을 경우보다 외기도입을 하였을 경우, HCHO가 높 게 측정되었으나, 특이 사항은 관찰되지 않았다. 또한, 2시간 이상의 노선의 경우, 오후 측정에서도 밀폐시보 다 강제 환풍기를 작동하였을 경우에 HCHO가 증가하 였다.

    폼알데하이드의 경우 코, 기관지 등에 타는 듯한 자 극과 기침 및 염증을 일으켜 심각하면 호흡곤란에 이 르게 된다. 또한 눈 및 피부에도 자극을 주어 눈 주위 의 부종 및 접촉성 피부염 등의 문제를 일으키며 주로 표면처리제, 가소제, 마감재 등에서 방출되어진다(Lee et al., 2009; Sakong et al., 2009). 새차 내 포름알데하 이드 방출량을 조사한 결과, 기존의 차량보다 새차를 운전하는 운전자의 경우 주의 집중력, 인지기능이 저하 되었고 창문을 의도적으로 개방한 농도가 개방하지 않 은 차량의 농도보다 약간 증가하였다(Sakong et al., 2009).

    본 연구에서는 HCHO농도의 경우에는 하계나 추계 에 비슷한 농도 수준으로 조사되었으며 에어컨을 작동, 밀폐시, 외기도입 후 또는 강제환풍기 실시 후 등 조건 과 HCHO농도 변화 사이에 뚜렷한 경향성이 없는 것 으로 조사되었다.

    본 연구의 제한점으로는 PM10을 짧은 시간 내 측정 을 진행하고자 다소 정확성이 떨어지나 광산란법 장치 (Kim, 2018)를 사용한 점과 한정적인 측정 대상의 수 와 강제 통제 조건 설정 등으로 인한 대표성 결여, 외 기 측정장비 설치를 통한 도심 운행 등 실외공기 유입 에 대한 내용을 고려하지 못한 점 등의 문제가 있다. 따라서 향후 대중교통 내 고속버스에 대한 지속적인 다양한 연구를 통해 버스 내 오염물질에 대한 저감방 법 및 인체 노출에 대한 다양한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

    4. 결 론

    본 연구에서는 통제된 조건하에 정확한 실험결과 값 을 도출하기 위해 밀폐, 외기도입, 강제환기 등의 다양 한 조건으로 운행 중인 전세버스(출고 1년 내외)를 조 사대상으로 하여 인위적인 실내공기질 항목에 대한 노 출평가를 진행하였고 결과는 다음과 같다.

    CO2의 경우 하계 강제환풍시 약 10-40%, 외기도입 모드시 약 20-40% 저감효과가 있는 것으로 나타났으 며 추계 외기도입의 경우, 약 15-55% 감소 효과가 나 타났고, 강제환풍모드 운행시에는 약 17-25% 저감효 과가 있는 것으로 나타났다. 이를 통해 CO2의 경우 강 제환풍 및 외기도입모드 운행 시 실내기류 분포의 변 화 및 기류의 추가 생성으로 인해 실내 공기 중 농도가 감소되는 것으로 나타났다. 따라서 고속도로 전 시내 주행시에는 강제환풍모드를 권장하고 고속도로 주행 시에는 외기도입모드를 사용, 장기 운행 시 출입문 또 는 창문을 열어 기류 변화를 주는 것이 바람직하다고 사려 된다.

    PM10의 경우 외기도입이나 강제환기시, 밀폐시보다 평균적으로 약 40% 정도 높은 농도 값을 나타냈다. 이를 통해 미세먼지의 경우 외부의 공기질에 따라 차 량 내부의 미세먼지 농도가 결정되는 경향을 보이므로 황사, 미세먼지 주의보, 교통정체가 있는 구간 등과 같 은 외부 공기질 악화 시에는 외기도입모드를 자제해야 한다.

    VOCs 의 경우 밀폐조건에 비해 강제환풍 및 외기도 입모드시 약 40% 감소하는 것으로 나타났고 오전 밀 폐시, 오후 밀폐시, 오후 강제환풍기 실시 시와 같이 시간의 흐름에 따라 농도가 점점 감소하는 경향을 보 였다. 이를 통해 휘발성이 강한 화학적 특징이 있는 VOCs의 경우 외기를 실내로 도입하는 공기 희석이 이 루어질 때 농도 저감의 효과가 있는 것으로 사료된다.

    HCHO의 경우 하계 2시간 이내의 노선의 경우 전세 버스 2를 제외하고 강제환풍이나 외기도입 모드에 따 라 HCHO의 농도가 평균 18% 감소하였으나 2시간 이 상의 운행 노선의 경우 강제환풍을 실시하였을 때 뚜 렷한 농도의 감소를 보였다. 그러나 추계의 2시간 이내 노선 측정 결과는 강제환풍을 실시하였을 때 외기 도 입시 보다 높은 농도를 나타나는 것을 보아 HCHO의 경우 기류의 변화 및 외기 도입의 운행조건이 뚜렷한 상관관계를 지니지 않는 것으로 조사되었다.

    고속버스 운행시 공조시스템 조건에 따른 객실 내 실내공기질 변화는 PM10를 제외한 나머지 물질의 경 우 강제환풍 및 외기도입모드시 저감효과가 있었고 HCHO는 큰 영향을 받지 않는 것으로 조사되었다. 그 러나 외부 공기질의 영향을 받는 PM10의 경우 봄철, 가을철과 같이 대기질 상태가 악화된 시기, 비교적 고 농도의 터널에서 공조시스템 작동시 농도가 높아질 우 려가 있어 외기 공기 유입부에 미세먼지를 제거할 수 있는 공기 정화필터 등을 설치한다면 버스 내 효율적 인 공기질 관리가 가능할 것이라 판단된다.

    감사의 글

    이 논문은 국립환경과학원(NIER-RP2015-336) 및 환경산업기술원 생활공감 환경보건기술개발사업 “대중 교통차량 내 실내공기질 측정 신뢰성 확보를 위한 측 정방법 및 평가 기술개발(과제번호 : 2016001350002)” 사업의 일부 연구 결과이며, 이에 감사드립니다.

    Figure

    JOIE-17-346_F1.gif

    Concentration of VOCs in buses changed by ventilation system opertaion in autumn.

    JOIE-17-346_F2.gif

    Concentration of HCHO in buses changed by ventilation system opertaion in summer.

    Table

    Concentration of CO2 in Buses categorized by ventilation system opertation in summer (unit : ppm)

    Concentration of CO2 in Buses categorized by ventilation system opertation in autumn (unit : ppm)

    Concentration of PM10 in Buses categorized by ventilation system opertation in summer (unit : μg/m3)

    Concentration of PM10 in Buses categorized by ventilation system opertation in autumn (unit : μg/m3)

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