1-5. 실내공기 오염물질인 분진, 유해가스, 미생물의 제거 방법에 대하여 설명하시오.

실내 공기에는 다양한 오염물질이 존재하며, 이들은 인체의 건강과 쾌적성에 영향을 미칩니다. 주요 실내 공기 오염물질인 분진(입자상 물질), 유해가스, 미생물을 효과적으로 제거하기 위한 방법은 오염물질의 특성에 따라 달라집니다.

 

1. 분진 (Particulate Matter, 먼지) 제거 방법

분진은 고체 또는 액체 상태의 미세한 입자상 물질을 통칭합니다. 크기에 따라 다양한 제거 방법이 적용됩니다.

• 여과 (Filtration): 공기 중의 입자를 물리적으로 포집하는 가장 일반적인 방법입니다.
  • 기계식 필터: 유리 섬유, 합성 섬유, 주름 필터지 등으로 만들어지며, 입자가 필터 매체를 통과할 때 관성 충돌, 차단, 확산 등의 원리로 입자를 포집합니다. 필터의 밀도와 구조에 따라 포집 효율(MERV 등급, HEPA 등급)이 달라지며, 미세먼지(PM2.5 이하) 제거에는 고성능(MERV 13 이상, HEPA) 필터가 사용됩니다.
  • 전기집진기 (Electrostatic Precipitator, ESP): 공기 중의 입자에 전기를 띠게 하여(대전) 전기장의 힘으로 집진판에 포집하는 방식입니다. 미세 입자 제거 효율이 높지만, 오존 발생 가능성 및 주기적인 집진판 청소가 필요합니다.
• 침강 (Settling): 비교적 크고 무거운 입자는 공기 흐름이 정체된 공간에서 중력에 의해 바닥이나 표면에 가라앉습니다. (공기 중에서 제거하는 능동적인 방법은 아니지만, 표면 청소를 통해 재비산을 방지하는 것이 중요합니다.)
• 습식 세정 (Wet Scrubbing): 물이나 용액을 이용하여 입자를 흡수하거나 충돌시켜 제거하는 방식입니다. 산업용 환기 시스템 등에서 사용되기도 합니다. (일반적인 건물 공조 시스템에서는 드뭅니다.)
• 환기 (Ventilation): 외부의 신선한 공기를 실내로 도입하여 오염된 실내 공기를 외부로 배출함으로써, 실내 분진 농도를 희석하고 낮추는 효과가 있습니다. 외부 공기 질이 좋을 때 효과적입니다.

2. 유해가스 (Harmful Gases) 제거 방법

유해가스는 휘발성 유기화합물(VOCs), 폼알데하이드, 일산화탄소, 이산화질소, 라돈, 악취 등 기체 상태의 오염물질입니다.

• 환기 (Ventilation): 외부의 신선한 공기로 유해가스가 포함된 실내 공기를 희석시켜 농도를 낮추는 가장 기본적인 방법입니다. 실내 공기질 관리 기준에서 정하는 최소 외기 도입량 확보가 중요합니다.
• 흡착 (Adsorption): 표면적이 넓고 다공성인 흡착제에 유해가스 분자가 달라붙게 하여 제거하는 방법입니다.
  • 활성탄 (Activated Carbon): 가장 대표적인 흡착제로, VOCs, 벤젠, 톨루엔, 포름알데하이드 등 다양한 유기 가스와 악취 제거에 효과적입니다.
  • 제올라이트 등 다른 종류의 흡착제도 특정 가스 제거에 사용될 수 있습니다.
• 화학적 반응 (Chemisorption): 흡착제 표면에 화학 물질을 코팅하여 특정 가스와 화학적으로 반응시켜 무해한 물질로 변환하거나 고착시키는 방법입니다. (예: 과망간산칼륨(KMnO4) 처리된 활성탄은 황화수소, 이산화황 등 특정 무기 가스 제거에 효과적)
• 촉매 산화 (Catalytic Oxidation): 촉매를 이용하여 유해가스 분자를 더 낮은 온도에서 산화시켜 이산화탄소와 물 등으로 분해하는 방법입니다. (예: 백금, 팔라듐 등의 촉매 사용)
  • 광촉매 산화 (Photocatalytic Oxidation, PCO): 이산화티타늄(TiO2) 등의 광촉매에 자외선(UV)을 쬐어 발생하는 산화력으로 유해가스를 분해하는 방식입니다.
• 오존 산화 (Ozone Oxidation): 오존(O3)의 강한 산화력을 이용하여 유해가스를 분해하는 방법입니다. 효과적일 수 있으나, 오존 자체도 인체에 유해한 오염물질이므로 실내 오존 농도 관리 및 안전한 설계가 필수적입니다.

3. 미생물 (Microorganisms) 제거 방법

미생물은 세균, 곰팡이, 바이러스, 진균 포자 등 실내 공기 또는 표면에 존재하며 건강 문제를 유발할 수 있습니다.

• 여과 (Filtration): 미생물 자체나 미생물이 부착된 입자를 물리적으로 포집합니다. 곰팡이 포자 등 비교적 큰 미생물은 일반 필터로도 일부 제거되지만, 세균이나 바이러스 등 미세한 미생물 제거에는 HEPA 필터와 같은 고성능 필터가 효과적입니다.
• 자외선 살균 (UV Germicidal Irradiation, UVGI): UV-C 대역의 자외선을 이용하여 미생물의 DNA나 RNA를 파괴함으로써 불활성화시키거나 사멸시키는 방법입니다. 주로 공조기의 코일 표면이나 덕트 내부에 설치하여 공기 중 또는 표면의 미생물 증식을 억제하고 제거합니다.
• 온습도 제어 (Temperature and Humidity Control): 많은 미생물(특히 곰팡이와 세균)은 높은 습도(상대 습도 60% 이상)와 적절한 온도(20~30°C)에서 잘 번식합니다. 실내 온습도를 적절하게 유지하여 미생물 번식 환경을 억제하는 것이 중요합니다.
• 청소 및 소독: 바닥, 벽, 가구 등 실내 표면에 존재하는 미생물을 물리적으로 제거하고 소독제를 사용하여 사멸시킴으로써 공기 중으로 비산되는 것을 방지합니다.
• 환기 (Ventilation): 공기 중 미생물 농도를 희석시켜 노출 위험을 줄입니다.
• 소스 제어: 곰팡이가 발생하는 누수 부위를 수리하거나, 오염된 건축 자재를 제거하는 등 미생물 발생원 자체를 제거하는 것이 가장 근본적인 방법입니다.

실내 공기질 관리는 단일 방법보다는 환기를 통한 희석, 여과를 통한 입자 제거, 흡착/화학 반응을 통한 가스 제거, UVGI나 온습도 제어를 통한 미생물 제어 등 여러 방법을 오염물질 특성과 실내 환경에 맞춰 조합하여 적용하는 것이 가장 효과적입니다. 또한, 오염물질 발생원을 관리하는 것이 모든 제거 방법의 전제 조건이자 가장 중요한 시작점입니다.