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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.20 No.2 pp.166-177
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2021.20.2.166

Proposal for improvement and management status of indoor air quality in School

Sujin Noh1, Soo Hyang Yoon2, Eun Young Hwang2, Seonyeop Lee2, Sang Sin Lee2, Jong Bum Kim2*
1Institute for Environmental Research, Yonsei University
2Seahaean Research Institute, ChungNam Institute
*Corresponding Author: Tel: +82-41-630-3924 E-mail: kjb0810@cni.re.kr
10/05/2021 07/06/2021 28/06/2021

Abstract


National concerns about air pollution are growing. The importance of indoor air quality is emerging because people live in an indoor environment more than 90% of the day. In particular, the indoor air quality of schools needs to be managed as teenagers are vulnerable to environmental pollution. The government has designated the School Health Act in order to manage indoor air quality in schools. Air purifiers have been operated to improve indoor air quality in the classroom since 2018. In this study, we performed on-site evaluations in some classrooms, and then we proposed a plan for improving the air quality in the classroom. In this study, PM10, PM2.5, and CO2 in classrooms in Chungnam were measured to analyze the effect of air cleaner supply. A portable aerosol spectrometer (PAS, model 1.109, Grimm) and CO2 meter (TES 1370, TES) were used as measuring instruments. Schools A and B exceeded the recommended standards, while school C met the standards. The ratio of PM10, PM2.5 in classrooms A and B was 0.58 and 0.5, respectively. Correlation analysis was performed between indoor and outdoor pollutants to analyze the effects of particulate pollutants present in each classroom. First, the measured concentration of fine particles was classified according to/on the basis of factors that affect/influence the internal environment of the classroom. Then, fine dust concentrations measured at the same time as AQMS were classified with regard to the external factors. The gradients for each classroom were 1.57, 1.63, and 1.54, although there were differences in concentration, but they were relatively similar. It is necessary to develop and disseminate customized air purifiers considering the activity of the occupants of classrooms. It is important to consider the areas in which s tudents breathe when installing air purifiers in the classroom. In addition, follow-up management of air purifiers is an essential element. For efficient operation and management of indoor air quality, it is necessary to develop and disseminate standard manuals for air purifiers. It is proposed that an environmental manager should be deployed in schools to manage environmental issues. Standardization of air purifiers, management guidelines for standard manuals, and field support for environmental sheriffs should be established on a legal basis.



학교의 실내공기질 관리현황 및 개선방안 제언

노수진1, 윤수향2, 황은영2, 이선엽2, 이상신2, 김종범2*
1연세대 환경공해연구소
2충남연구원 서해안기후환경연구소

초록


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

    1. 서 론

    2013년 국제암연구소(international agency for research on ancer, IARC)는 공기 중의 에어로졸과 관련한 미세 먼지를 1군 발암물질로 분류하여, 입자상 오염물질의 위해성에 대한 인체 피해를 심각한 수준으로 판단하 였다(IARC, 2012). 입자상 오염물질은 입자의 공기역 학적 직경을 기준으로 10 μm 이하인 미세먼지(particulate matter less than 10 μm, PM10)와 2.5 μm 이하인 초미세 먼지(particulate matter less than 2.5 μm, PM2.5)로 구 분할 수 있다. PM2.5에 장기간 노출된 경우 호흡기를 통한 흡입으로 심근경색과 같은 허혈성 질환의 사망 률이 30%~80% 증가하며(Gwak et al, 2015;Joo, 2018), 대기 중 PM2.5 배출량이 1% 증가할 경우 호흡기계 질 환으로 인한 내원 확률이 0.76%~1.22%, 입원 확률이 0.15%~1.19% 증가하는 것으로 나타나고 있다(Choi and Lee, 2015). 국제보건기구(world health organization, WHO)에서는 대기오염으로 인한 사망이 실내외 노 출을 합쳐 전 세계적으로 7백만 명에 이르며, 이 중 서 태평양지역에서만 외부 대기오염으로 1.67백만 명, 실 내오염으로 1.62백만 명이 사망한 것으로 보고하였다 (WHO, 2014). 최근 연구에서는 미세먼지가 각종 정 신질환(우울증, 조현병, 분노조절장애 등) 및 신경퇴 행성질환(알츠하이머, 파킨슨병)에도 영향을 미치는 것으로 확인되었다(Lee and Kim, 2019).

    최근 우리나라는 겨울철과 봄철에 집중적으로 발 생하는 고농도 미세먼지 현상으로 미세먼지로 인한 인체 영향과 피해에 대한 국민적 관심이 폭발적으로 증가하고 있다(Yeo and Kim, 2019). 미세먼지에 노출 될 경우 인체에 대한 영향의 강도는 성장기의 어린이 와 노인 그리고 임산부와 같은 취약계층에 더 큰 피 해를 줄 수 있다. 성장기의 어린이나 청소년은 성인 에 비해 단위 체중 당 공기흡입량이 3배 정도로 호흡 량이 많고, 아동과 청소년은 높은 대사율과 흡수율을 가지며, 미성숙한 신체 방어체계에 의해 고농도 미세 먼지에 빈번히 노출될 경우 성인보다 위해성이 크게 작용한다. 성장기의 어린이부터 청소년 시기는 성인 기의 건강을 결정하는 시기로 세심한 주의와 관리가 필요하다(Bae, 2017;Park et al, 2018).

    교육부에서는 어린이와 청소년들의 건강 보호를 위 해 2002년 학교보건법을 제정하여 교실의 이산화탄 소(carbon dioxide, CO2)와 PM10의 관리를 시작하였다. 학 교 교실 내 공기질 관리 강화를 위해 2018년 PM2.5 항 목을 신설, 2020년 현재 휘발성유기화합물(volatile organic compounds, VOCs)과 폼알데하이드(formaldehyde, HCHO)를 포함 18개 항목을 관리하고 있다(MOE, 2019a). 2016년부터 고농도 미세먼지 및 스모그 발생 빈도가 급격히 증가함에 따라 학교 미세먼지에 대한 효과적인 관리를 위해 학교 차원의 실질적인 관리대 책이 요구되고 있다. 이에 따라 교육부에서는 미세먼 지 대응을 위해 2017년부터 초등학교 공기정화장치 시범 설치사업을 추진하여 도로 인접 학교를 우선 대 상으로 선정, 공기정화장치를 설치 및 운영하고 있다. 2018년 4월에는 “학교 고농도 미세먼지 대책”을 수립 하였으며, 이 대책에는 학교 공기정화장치 설치 확대, 학교 실내 체육시설 설치 지원, 고농도 미세먼지 발 생 시 질병 결석 인정 기준 개설, 미세먼지 담당자 지 정, 미세먼지 교육 및 홍보 강화 등을 제시하고 있다 (MOE, 2018). 2019년 7월에는 “학교 공기정화장치 등 설치 및 운영에 관한 고시”를 제정하여 학교 교실 내 공기를 정화할 수 있는 설비 그리고 이를 상시 모니 터링 할 수 있는 미세먼지 측정기기의 설치 및 운영 을 법제화하였다(MOE, 2019b). 하지만 제도 수립 시 교실 내에서 수업 및 휴식시간 등을 고려한 미세먼지 의 거동에 대한 체계적인 검토가 이루어지지 않아 제 도의 실효성에 대한 의문이 제기되고 있다.

    본 연구에서는 현재 학교 공기질관리의 근거인 학 교보건법과 최근 신설된 규정들에 대하여 검토하였 고, 이와 더불어 충청남도 내 위치하고 있는 일부 학 급을 대상으로 실시간 측정 장비를 활용하여 공기청 정기 가동에 따른 현황을 분석, “학교보건법”에 따른 현 관리체계의 현황과 문제점을 검토하여 개선방안 에 대해 제언하고자 한다.

    2. 이론적 배경

    2.1 학교 교실의 공기질 관리 현황

    학교보건법은 1967년 6월 교육부 주제로 신설되었 으며, 당시 학생과 교직원의 건강관리를 위해 체격·체 질검사와 학교 시설 내 위생 및 식품위생, 질병관리, 전염병 예방 등을 목적으로 시행되었다. 학교 공기질 에 대한 관심을 갖기 시작한 시기는 2002년 법규가 개 정되고 학교보건법 시행규칙 별표 4에 오염공기·폐기 물·소음·미세먼지의 예방 및 처리기준이 포함되면서 부터이다. 여기서 처음으로 교실 내 실내오염물질로 CO2와 PM10의 농도가 언급되기 시작하였다. 이 때 기 준농도로 CO2는 시간 평균 1,000 ppm 이하, PM10은 24 시간 평균 150 μg/m3이었다. 이후 2005년 HCHO와 VOCs 등이 포함되어 총 12개 항목으로 증가하였으며, 기존 단위는 시간차원에 대한 고려가 존재하였던 반 면, 새로 수립된 기준에는 시간차원에 대한 고려가 없 어지면서 공간에 대한 규정이 추가되어 관리되기 시 작하였다. 2016년에는 라돈의 단위가 pCi (피코큐리) 에서 Bq (베큐럴)로 바뀌면서 농도변화가 있었고, 그 뒤 2018년 PM2.5의 기준이 신설되면서 관리항목이 12 개에서 13개로 증가하였다. 가장 최근인 2019년에는 13개 항목 외에 VOCs 물질 중 benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, styrene을 대상으로 개별 기준농 도가 추가되었고, PM10과 PM2.5, HCHO의 농도 기준 이 강화되면서 2020년 10월 기준 총 18개 항목이 관리 대상물질로 지정되어 관리되고 있다(MOE, 1967~2020). Table 1은 학교보건법 시행규칙 중 별표 4의 변천 과 정을 나타낸 것으로 우측에 표시한 대상 장소는 최근 에 개정된 2019년도 규정을 기준으로 작성하였다.

    2.2 학교 고농도 미세먼지 대책

    교육부에서는 미세먼지로부터 취약한 학생들의 건 강피해를 최소화하기 위해 2018년 4월 “학교 고농도 미세먼지 대책”을 발표하였다. 본 대책에서는 1. 학교 실내공기질 관리기준 강화, 2. 교실 내 공기정화장치 확대 설치, 3. 학교 실내 체육시설 설치 지원, 4. 어린 이와 호흡기 질환자 등 민감군 학생에 대한 건강 보 호 등을 담고 있다. 앞서 Table. 1에서 언급한 것과 같 이 PM2.5에 대한 기준을 신설하였고, PM10에 대해서 도 기존에 교사와 급식시설에 대해서만 관리해오던 것을 2019년 교사와 급식시설에 대해서는 기존의 100 μg/m3보다 강화된 75 μg/m3을 설정하였고, 체육 관 및 강당시설에 대해서도 150 μg/m3의 규정을 신설 하여 관리하기 시작하였다. 또한 학교보건법 제4조 2 의(공기질의 유지·관리 특례)에 따라 공기질의 위생 점검을 상·하반기에 각각 1회 이상 실시하도록 하였 으며, 동법 제4조의 3 (공기정화설비 등의 설치)에 의 거 교사 안의 공기질 측정을 매년 1회 이상 정기적으 로 하고, 공기질을 실시간으로 정화 및 측정할 수 있 는 장비를 설치·운영하도록 하였다. 이 외에도 미세먼 지가 나쁨일 경우 외부활동을 최소화하면서 학생들 의 수업에 방해를 받지 않도록 모든 학교의 실내 체 육시설 설치를 지원하도록 하였으며, 유아 및 미세먼 지 기저질환 환자의 경우 매년 초 학생들의 수요를 파 악하고, 이를 지원할 수 있는 담당교사의 응급조치 방 안 숙지, 황사마스크 및 상비약 비치, 민감군 학생의 질병 결석 인정 등을 제시하였다.

    2.3 학교 공기청정기 등 설치 및 운영에 관한 고시

    2018년 4월에 시행된 “학교 고농도 미세먼지 대책” 의 일환으로 2019년 6월 “학교 공기정화장치 등 설치 운영에 관한 고시”가 사전 공고(교육부 공고 제2019- 203호)되었다. 이 고시에 따르면 학교장은 교실에 공 기정화장치와 미세먼지 측정기를 설치 운영하여야 하며, 장비 운영·관리에 있어서 주기적인 소모품 점검 과 교체, 청소 등을 실시하여야 하고, 이를 별도 서식 에 따라 작성·관리하도록 되어있다. 미세먼지 측정기 는 실시간 측정을 원칙으로 환경부에서 실시한 성능 인증에서 최소 2등급 이상의 측정기를 선정하여 설 치하여야 한다. 현재 학교 교실의 면적은 <학교시설· 설비 기준령>에 의거 1학급당 기준은 63 m2 이상으로 규정하고 있으며, 공기정화장치의 적용용량은 이보 다 1.5배인 100 m2 (30평형) 이상을 설치하거나 혹은 2대 이상 복수로 설치하는 것을 권장하고 있다. “학교 고농도 미세먼지 대책”에 따르면 전국의 학교 교실에 공기정화장치 확대설치에 필요한 예산은 약 2천 2백 억 원 규모(교실당 평균 200만 원으로 산정)로 산정하 였다.

    3. 공기청정기 보급에 따른 영향 조사

    3.1 조사대상 및 측정항목 선정

    공기청정기 보급에 따른 영향 분석을 위해 일부 충 남지역에 위치한 초등학교(A), 중학교(B), 고등(C)학 교에서 각각 1개 교실을 선정하였다. Fig. 1은 조사대 상 학교들의 위치와 교실의 배치도, 실내공기질과 비 교분석에 활용한 주변 도시대기측정망(air quality monitoring system, AQMS)의 위치를 나타낸 것이다. 대상 지역은 도청이 이전해 오면서 생신 신도시로 관 공서를 비롯한 행정건물과 주변 대단위 주거단지로 이루어져 있으며, 지도 왼쪽 끝 AQMS 측정소 인근에 홍성과 예산을 연결하는 609번 국도를 제외하고는 큰 배출원이 없는 주거 밀집 지역이다.

    교실 내 공기질 특성분석은 PM10, PM2.5와 CO2를 대 상물질로 선정하였다. 최근 고농도 미세먼지 사례 발 생에 따라 취약계층인 학생들의 건강관리를 위해 환 경부와 교육부를 대상으로 공기청정기를 설치?운영 하고 있는데 이에 따른 교실 내 공기질 현황분석을 위 해 PM10과 PM2.5를 측정하였다. CO2의 경우 재실자의 영향을 받는 물질로 실내환경의 환기지표로 활용되 고 있어 학교 내 수업시간 실내 농도수준 파악 및 공 기청정기 운영에 따라 교실 내 CO2 고농도 현상이 발 생할 것으로 예측되어 이에 대한 영향 분석을 위해 선 정하였다.

    3.2 측정기기 및 일정

    미세먼지는 실내공기질 공정시험법에서 중량법과 베타선흡수법을 기준시험방법으로 제시하고 있다. 이 러한 방법들은 정확도가 높고 1시간 단위의 농도값 을 얻을 수 있지만, 실시간 농도변화를 확인할 수 없 다. 이와 반대로 광산란방식은 공정시험방법에 비해 정확도는 떨어지지만, 수초에서 분 단위의 단기간에 대한 농도변화를 확인할 수 있어 연구용으로 많이 활 용되고 있다(Kim et al, 2014a;Kim et al, 2014b). 본 연 구에서는 학생들의 교실 생활에 따른 실시간 농도변 화를 파악하기 위해서 광산란 방식의 실시간 측정 장 비들을 활용하였다. 입자상 오염물질 측정에는 0.25~ 32 μm 범위의 입자 개수농도와 입경 분포를 측정할 수 있는 portable aerosol spectrometer (PAS, model 1.109, Grimm)을 사용하였고, 실시간으로 측정된 자 료는 장비 제작사에서 제공되는 환산계수를 활용하 여 PM10과 PM2.5로 변환하여 비교·분석하였다. 이 외 에 교실 내 온·습도와 CO2 농도변화 측정을 위해 CO2 meter (TES 1370, TES)를 사용하였다. Table 2는 본 연 구에서 사용된 측정 장비들의 세부 사양을 나타낸 것이다.

    학교별 실내공기질 측정 기간과 세부항목을 Table 3에 나타냈다. 측정은 학교별 학사일정을 고려하여 2019 년 4월부터 5월 사이에 3일에 걸쳐 진행하였다. 학급 별 24시간 연속 측정을 원칙으로 하였으나, 2개 학교 는 스마트 절전시스템을 운영하고 있어 일과시간이 끝나면 각 교실 전원이 자동 차단됨에 따라 각 학교 별 차단 및 공급 시간에 맞춰 장치를 가동하였으며, 공기청정기는 설치된 2개 학급 모두 담임 선생님이 학교 등원 후 가동하여 방과 후 퇴실 시 끄고 퇴원하 는 것으로 확인되었다.

    3.3 교실별 실내오염물질 농도 변화

    3개의 교실과 동일 시간대 도시대기측정소(air quality monitoring station, AQMS)에서 측정된 오염물질의 농 도변화를 Fig. 2에 나타냈다. 스마트 절전시스템으로 인해 A 교실은 오전 8시경부터 16시까지, B 교실은 오 전 8시부터 17시까지 측정하였다. C 교실은 24시간 연 속으로 3일간 측정하였으나 각 학급별 비교를 위해 측정자료는 8시부터 18시를 기준으로 분석하였다.

    Fig. 2(a)는 A 학교에서 3일간 측정한 자료를 나 타낸 것이다. 3일 동안 실내공기질을 측정한 결과 PM10 52±27 μg/m3, PM2.5 18±9 μg/m3, CO2 1,224±650 ppm 으로 나타났고, 동일 시간대 AQMS에서 측정된 농도 는 PM10 47±21 μg/m3, PM2.5 30±12 μg/m3로 나타났다. 측정기간 중 실내 농도는 3일차에 PM10 기준 62±22 μg/ m3로 가장 높게 나타났다. CO2는 측정기간 동안 각각 1,549±589 ppm, 941±399 ppm, 1,175±402 ppm으로 2 일차를 제외하고는 모두 학교보건법의 권고기준을 초과하였고(권고기준 1,000 ppm), 2일차 역시 기준치 에 근접한 농도 수준을 보였다. 실내에서 측정된 PM10 대비 PM2.5 비율(PM2.5/PM10)은 0.36으로 나타났고, AQMS에서는 0.62로 외부가 실내보다 PM2.5/PM10 비 율이 2배 정도 높게 나타났다.

    Fig. 2(b)는 B 학교의 실내 측정결과로 측정기간 평균 농도는 PM10 55±31 μg/m3, PM2.5 9±3 μg/m3, CO2 1,144±715 ppm으로 나타났다. 동일 기간 AQMS 에서 측정된 농도는 PM10 40±10 μg/m3, PM2.5 13±4 μg/m3로 실내측정 결과보다 PM10은 낮게 나타났으나, PM2.5는 AQMS가 더 높은 것으로 확인되었다. PM2.5/ PM10비는 교실 0.17, AQMS 0.34로 A 학교와 마찬가지 로 AQMS가 2배 정도 높았다. CO2 농도는 측정기간 동 안 일평균 1,127±650 ppm, 1,080±437 ppm, 1,223±715 ppm으로 기준치를 초과하는 것으로 나타났다.

    Fig. 2(c)는 C 학교에서 측정된 자료로 PM10 36±17 μg/m3, PM2.5 9±5 μg/m3, CO2 737±421 ppm이 었고, 동일 시간대 AQMS에서는 PM10 28±12 μg/m3, PM2.5 10±6 μg/m3으로 나타났다.

    미세먼지 농도 수준을 살펴보면 A, B 학교보다 C 학 교에서 측정된 실내 농도 값이 상대적으로 낮은 수준 으로 파악되었다. Kim et al (2019)는 다양한 공기청정 기를 대상으로 실내 성능평가 결과 실질적인 저감 효 과는 20%~50% 정도로 보고하였는데, 본 결과 역시 공 기청정기의 높지 않은 현장 저감효과를 감안했을 때 공기청정기의 효과라기보다는 C 학교를 측정했을 당 시 외기 농도 수준이 A와 B 학교를 측정하였을 때보 다 상대적으로 낮았기 때문으로 판단된다.

    하지만 앞선 A, B 학교에서 AQMS 대비 교실 내 PM2.5/PM10비가 각각 0.58과 0.5 수준인 것에 반해 C 학 교의 경우 0.74 수준으로 높게 나타났다. 이는 단편적 이긴 하지만 공기청정기가 설치되어 있는 A, B 학급 의 경우 C 학급에 비해 PM2.5 수준의 미세입자에 대해 서는 16%~20% 정도를 저감시켰기 때문인 것으로 판 단된다. CO2의 경우 앞서 A, B 학교에서는 대부분의 구간에서 학교보건법의 권고기준을 초과한 반면 C 학 교에서는 대부분 기준치를 만족하는 것으로 조사되 었다. A, B 학교의 경우 각 교실에 공기청정기가 설치 되어 있어 공기청정기에 의존하는 공기질 관리로 수 업시간동안 모든 문이 닫힌 상태로 환기가 부족한 반 면, 공기청정기가 없는 C 학교의 경우 상시 창문이 열 려있기 때문에 A, B 학교에 비해 공기교환이 원활하 게 이루어져 상대적으로 낮은 CO2 농도를 보였다. Table 4는 측정기간 동안 교실과 AQMS에서 측정된 오염물 질의 농도값을 나타낸 것이다.

    4. 학교 실내공기질 관리현황 분석 결과

    앞서 분석한 국내 학교(유치원)에 대한 공기질 관 리 현황과 일부이지만 현장평가를 진행한 결과를 토 대로 현재 시행되고 있는 학교 공기질 관리대책에 대 한 분석결과 아래와 같은 내용을 확인하였다.

    4.1. 재실자의 활동도를 고려하지 않은 농도관리와 유지기준 초과 여부만을 중심으로 하는 연구(과제) 수행

    학교보건법에서 공기질 관리를 시작한 2002년에는 유지기준에 대해 단위시간(CO2는 1시간, PM10은 24 시간 기준)당 농도를 기준으로 설정하여 관리하였으 나, 2005년 확대 개정되면서 시간단위에 대한 고려가 사라지고 공간에 대한 관리가 시행되었다. 지속적으 로 보수·개정되고 있는 “실내공기질 관리법”의 경우 공정시험법상 측정위치와 측정시간대에 대한 타당성 및 적절성에 대한 논의가 지속되고 있는 가운데 학교 보건법상의 측정항목과 측정시간대에 대한 고려는 아직 부족한 상태이다(ME, 2018). 연 1회에서 연 2회 (상·하반기)로 관리 강화를 제시하였지만 가장 기본 적인 측정시간대와 위치에 대한 제시가 전무한 상태 이다. 측정은 언제부터 언제까지 할 것인지, 쉬는 시 간대 재실자 활동에 따라 상승된 농도는 어떻게 처리 할 것인지, 측정위치는 최대한 활동에 지장을 주지 않 은 선에서 어디로 선정해야 되는지, 배경농도는 어떻 게 설정할 것이며, 측정대상 기간 중 고농도 미세먼 지가 발생하면 이에 대한 것은 데이터 처리는 어떻게 할 것인지 등 다양한 상황에 대한 고려와 대책마련이 지속적으로 진행되어야 하지만 대부분의 연구나 관 리가 기준농도 초과 여부 판단만을 목적으로 수행되 고 있었다.

    4.2. 상용 공기청정기 적용에 따른 단가상승 및 유지 관리 어려움 발생

    2016년도 100만대 수준의 국내 공기정화장치 시장 규모는 2019년 300만대로 3배 이상 성장하였으며, 2020 년도에는 전 세계적으로 206억 달러 규모로 예측하고 있다(Lee, 2018). 공기정화장치 개발 초기는 조대입자 나 일상생활에서 발생된 물질을 제거할 수 있는 전처 리 필터(pre-filter)에 공기정화기의 핵심부품인 고성 능 미립자제거필터(high efficiency particulate air filter, HEPA filter), 그리고 팬의 단순 구조로 이루어졌으며, 가격대도 30만~50만 원 선이었다. 이후 2000년대를 전 후로 쿨롱력(coulomb’s law)에 따른 전기하전을 이용 하는 고효율의 전기집진기가 유행하였으나 실내 오 존(O3) 발생 문제로 사장된 뒤 최근에는 다양한 부가 기능(악취제거, PM10 및 PM2.5 감지센서, 향균, 항바이 러스 등)과 함께 디자인 발달로 200만~300만 원 정도 의 고가 장치들이 소비되고 있다(Lee et al, 2005). 2019 년 교육부에서 발표한 “학교 고농도 미세먼지 대책” 또한 교실당 공기정화장치 보급비용으로 200만 원을 산정하고 있다. 하지만 최근 수행된 다양한 연구결과 에서 입자상 오염물질 외 다른 물질들에 대한 제거 효 과가 미미한 것으로 밝혀지면서 적용 제품들에 대한 단가대비 효율에 대한 우려의 목소리가 커지고 있다 (KCA, 2013). 또한 각 제조사마다 제각기 다른 디자인 으로 제작되어 다양한 규격의 필터들이 생산되고 있 는데 이러한 경우 필터 제조공정의 단일화가 어려워 유지보수 비용의 증가를 초래할 수 있다.

    4.3. 학생들의 호흡영역을 고려하지 않은 배출구

    일부 학교를 대상으로 보급된 공기정화장치를 조 사한 결과 기존 사용품을 그대로 적용한 경우가 많았 다. 학교 교실의 경우 면적이 63 m2 (20평형)으로 적지 않은데, 기존 상용품을 1대 설치한 경우가 많았으며, 위치 또한 최적의 효율을 낼 수 있는 공간이 아닌 학 생들의 활동에 지장을 주지 않는 가운데 관리가 편한 선생님 좌석 뒤편이나 좌우측 벽면에 스탠드형으로 설치되어 있었다. 일반적으로 공기정화장치는 장치 측하부로 공기를 유입시킨 뒤 상부로 배출하는 구조 를 가진다. 학생들의 앉은키를 감안할 때 1.2~1.5 m 정 도에 호흡영역이 위치하므로 현 시스템에서는 오염 된 공기가 호흡영역을 거쳐 공기정화장치로 유입된 뒤 깨끗한 공기는 상부로 배출되어 재실자가 공기청 정기의 청정효과를 전혀 볼 수 없는 구조이다. 또한 처리풍량이 교실면적을 고려하여 1.5배의 풍량(30평 형)을 설정하였다 해도, 이는 공학적 단순 계산일뿐 현실에 맞지 않다. 현실에서는 내부 미기류와 재실자 의 활동, 환기풍 등에 의해 실험조건에 비해 많은 방 해요소가 존재할 수 밖에 없어 공간 내 사영역(dead space)이 발생하게 되며, 이러한 경우 공기정화장치 의 영향권 밖에 위치한 학생의 경우 공기청정효과를 전혀 볼 수 없다.

    4.4. 환기나 공조설비를 고려하지 않은 공기정화장치 위주의 개선대책

    공기질 개선과 소방안전의 효율 개선을 위해 2015 년 “건축물의 설비기준 등에 관한 규칙”이 수정·보완 되어 100세대 이상의 공동주택에 환기설비가 의무화 되었다. 2020년 4월 동법을 재개정하여 30세대 이상 의 공동주택·주상복합건물과 일정규모 이상의 다중 이용시설 등에도 설치를 의무화하였다(MOLIT, 2020). 하지만 아직까지 학교에 대한 공조설비 의무화는 적 용되지 못한 채 공기정화장치에 의존한 근시안적인 대책만이 수립되고 있다. 공기정화장치의 경우 장치 의 처리용량과 배치위치, 실내외 농도 수준에 따라 성 능과 재실자 영향 영역이 달라지기 때문에 최적의 개 선 효과를 위해서는 공조설비와 환기 등과 함께 관리 계획이 수립되어야 한다.

    4.5. 비전문가에 의한 상황판단 및 개선대책 수립

    학교보건법에서는 법령상 “보건관리자”를 선임하 여 관련 계획 수립 및 운영·지원하도록 되어있으나, 가 장 중요한 관리자에 대한 자격요건이나 전문적 지식 수준에 대한 명시는 전무하다. 일부 학교를 대상으로 현장조사를 실시한 결과 대부분의 학교에서는 보건 교사가 환경관리를 겸임으로 하고 있었으며, 환경분 야에 대한 전문적인 지식이나 교육은 미미한 수준으 로 파악되었다.

    5. 결 론

    본 연구에서는 최근 이슈가 되고 있는 대기오염의 취약계층이 생활하고 있는 학교 교실의 공기질 관리 규정을 분석하고, 일부 학교를 대상으로 공기정화장 치 설치 여부에 따른 교실 공기질 특성을 조사하였다. 관련 규정과 최근 정책동향을 분석한 결과 다양한 문 제점이 도출되었으며, 학교 현장 또한 공기정화장치 에 의존한 편향적인 관리가 이루어지고 있는 것으로 파악되어 개선대책 마련이 시급한 것으로 나타났다. 앞선 자료 분석과 현장평가 결과를 기반으로 학교 교 실의 실내공기질 개선 및 지속적인 관리를 위해 다음 과 같은 정책이 수립·운영될 필요가 있다.

    5.1. 재실자의 활동도를 고려한 맞춤형 공기정화장치 개발 및 보급

    현재 학교에 보급되고 있는 공기정화장치는 기존 상용품을 보급한 것으로 학생들의 호흡영역이나 교 실의 기류 특성, 적용면적 등을 감안할 때 최적의 효 율을 기대하기 어렵다. 학생들의 앉은키를 감안했을 때 청정공기의 배출구는 1.2~1.5 m 정도에 위치하여 야 하며, 학교 교실 내 공기질 측정결과 입자상 오염 물질은 외부 유입이 없을 시 PM2.5보다는 조대한 PM10 영역의 입자가 많은 만큼 바닥면으로부터 흡인하는 것이 좀 더 나은 효율을 기대할 수 있다. 설치 위치 또 한 1대를 교실 사각지대에 설치하기보다는 장비 2대 를 설치하여 유량을 분배해주는 것이 사영역(dead space) 제거에 효과적이다. 기존 연구에서 전처리필터(prefilter) 와 HEPA 필터, 펌프의 단순 조합이 입자상 오염 물질 제거에 가장 효과적으로 나타난 만큼 가격을 올 릴 수 있는 기타 소모품들을 제외하고, 주요 부품인 HEPA 필터의 교체주기를 알려줄 수 있는 차압 센서 부착을 규격화하여 대량생산한다면 초기 설치비용과 유지보수 비용(HEPA 필터)을 절감할 수 있다. 이와 더 불어 제작업체가 사후 관리까지 담당하게 한다면 현 장의 공기정화장치 관리의 어려움을 해소할 수 있을 뿐더러 최적의 가동효율을 기대할 수 있다.

    5.2. 효율적인 실내공기질 운영관리를 위한 표준메뉴 얼 개발 및 보급

    교실 내 보급된 공기정화장치들은 사후 현장관리 에 많은 애로사항을 나타내고 있다. 관리되지 못한 공 기정화장치 내 필터는 오염물질을 농축하여 오히려 미생물이나 박테리아를 양식하는 고오염원으로 작용 할 수 있다. 학교 환경에 맞춤으로 제작된 공기정화 장치 보급과 더불어 주변 공기질에 대한 평가가 같이 수행되어야 하며, 이 결과를 바탕으로 환기 시기 및 필터 교체주기 산정, 작동방법 및 필터 세척·관리방법 등을 명시한 표준 관리 메뉴얼이 제작, 보급된다면 현 장에서 좀 더 효과적인 성능을 기대할 수 있을 것이다.

    5.3. 환경보안관(가칭)을 통한 환경진단 및 개선방안 도출

    현재 일부 학교에서는 학교 보안관을 운영 중에 있 다. 학교 보안관은 학교 내 안전관리와 외부인 출입 단속, 학생 지도 등을 담당하고 있다. 현재 초등, 중학 교에서는 환경관련 업무를 대부분 보건교사가 담당 하고 있으며, 고등학교의 경우 일부 학교에서 기술교 사 등이 환경수업을 진행하고 있으나 이 또한 전문가 에 의한 교육이라고 보기에는 어려운 실정이다. 현재 학교에서는 고농도 미세먼지 발생 시 활동과 학생들 의 환경교육, 공기정화장치 및 환기장치, 교실 내 CO2 관리 등 많은 부분에서 전문가의 지식이나 정보가 필 요한 상태이다. 2016년 출범한 과학기술정보통신부 와 환경부, 보건복지부의 지원으로 운영된 미세먼지 범부처 프로젝트사업단에서도 “미세먼지 파수꾼”이 라는 명칭으로 일반 시민을 대상으로 시민교육을 진 행하였다. 이후 교육 수료생들의 지자체 환경 프로그 램 참여 등 활동을 도모하였다. 학교 내에도 이와 같 은 역할을 지닌 환경보안관(가칭)을 양성하여 운영한 다면 교실 내 공기질 관리뿐만 아니라 학교 내 다양 한 환경문제에 대해 효과적으로 대응할 수 있을 것으 로 기대된다.

    5.4. 관리규정 정비

    앞서 제시한 다양한 제언들을 추진하기 위해서는 학교보건법 개정 및 지자체 조례 신설(공기정화장치 규격화, 표준 메뉴얼 관리지침, 환경보안관 현장지원 법) 등 정책적 뒷받침이 되어야 한다. 미세먼지의 경 우 공동 대응 필요성이 대두된 만큼 부처 간 협조와 업무분담, 그리고 현장의 적절한 지원이 이루어진다 면 학교의 공기질이 가시적으로 개선될 수 있을 것으 로 기대된다.

    감사의 글

    본 연구는 충청남도의 정책지원과제 “학교 미세먼 지 저감을 위한 통합관리방안 구축 사전조사 연구”의 지원을 받아 수행된 연구이며, 측정 및 현장조사에 협 조해 주신 학교 학생 및 관계자 여러분께 감사드립니다.

    Figure

    JOIE-20-2-166_F1.gif

    Location and measurement position of each classroom investigated in this study.

    JOIE-20-2-166_F2.gif

    Concentration change of air pollutants measured at 3 classrooms and AQMS.

    Table

    Summary of pollutants managed in School

    Specification of devices used in this study

    Measurement period and time at each classroom

    Summary of air pollutants measured at 3 classrooms and AQMS

    Reference

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