모사챔버 실험을 통한 실내공간의 재실자 활동에 따른 미세먼지 비산 특성 연구

초록

본 연구는 실내공간 중 학교 교실의 특성을 반영한 모사챔버를 활용하여 주요 영향인자를 제어한 조건에서 재실자 활동에 따른 미세먼지 비산을 측정하였다. 이를 위해 67㎥ 크기의 모사챔버를 제작하였으며, 실험자가 모사챔버 내부를 걷기(1 m/s), 빠르게 걷기(2 m/s), 뛰기(3 m/s)로 편도 이동 시 비산되는 미세먼지 농도를 측정하였다. 이때 모사챔버의 바닥 미세먼지 침적량은 0.3 g/㎡, 온도는 20~25 ℃, 습도는 45~50 %를 유지하였다. 또한 바닥에 침적된 미세먼지 질량 대비 공기 중으로 부유하는 미세먼지 질량 비율인 비산계수[㎍/㎍]를 각 활동의 이동 속도별로 산출하였다. 모사챔버 내 PM10 비산농도는 걷기 시 7.3 ㎍/㎥, 빠르게 걷기 시 17.6 ㎍/㎥, 뛰기 시 26.7 ㎍/㎥이며 PM2.5 비산농도는 걷기 시 3.0 ㎍/㎥, 빠르게 걷기 시 4.7 ㎍/㎥, 뛰기 시 5.2 ㎍/㎥로 실험자의 이동속도가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 이는 이동속도가 증가함에 따라 실험자 주변 공기의 유동 및 유속이 증가하며, 이에 따라 입자의 비산 속도가 증가하기 때문으로 사료된다. 비산계수의 경우 PM10은 걷기에서 0.0097, 빠르게 걷기에서 0.0254, 뛰기에서 0.0454를 보였으며, PM2.5는 걷기에서 0.0040, 빠르게 걷기에서 0.0062, 뛰기에서 0.0095로 이동속도에 대해 선형적인 증가 경향을 보였다. 또한 이동속도와 비산 농도, 비산계수 간의 선형 회귀식을 도출하여 PM10은 99%, PM2.5는 97~99%의 정확도를 확인하였다. 모사챔버 실험을 통해 도출된 재실자 이동속도와 비산 농도, 비산계수 간의 회귀식을 활용하여 재실자의 여러 이동속도 조건에서의 미세먼지 비산 양 추정이 가능할 것으로 사료된다.

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