[기획] 실내외 공기 관리를 돕는 공공디자인

공공디자인 소식지 제38호(2024. 01)

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더 안전하고 쾌적하게

어린이 활동 공간을 위한 실내 환경 디자인

세계보건기구(WHO) 연구에 따르면 매년 전 세계적으로 약 600만 명이 대기오염으로 사망하고 10명 중 9명은 높은 수준의 오염물질을 함유한 공기를 마시고 있는 것으로 나타났다. 산업 과정에서 배출되는 오염물질과 매연, 바이오매스 연소 등으로 유발된 대기오염이 나날이 심각해지는 추세다. 특히 팬데믹 이후 바이러스 확산을 지원하는 공기 중 입자의 연관성이 제기되면서 안전한 ‘대기’에 대한 관심은 어느때보다 높다. 자연히 이에 더 취약할 수밖에 없는 어린이와 노약자 등에 대한 연구와 대책 마련이 시급한 상황. 환경과 도시, 사람이 공존하는 것이야 말로 공공디자인의 역할이라 한다면 이제 편의만이 아니라 자연과의 균형을 통해 ‘더 건강하고 지속 가능한’ 환경 디자인에 눈을 돌려야 할 때다. 대기환경 관리를 위한 솔루션부터 대기질에 더 민감할 수밖에 없는 어린이 활동 공간을 위한 다양한 실내 공기질 관련 제도와 시설, 환경 디자인을 살펴봄으로써 다양한 사회적 문제를 해결하는 공공디자인의 역할을 돌아본다. 

실시간 정보 공유를 통한 대처법, 대기질 모니터링

환경 기준은 국가별 상황을 고려해 정한다. 공기질도 마찬가지다. WHO의 대기 관리 통합 정책이 마련돼 있지만, 전 세계가 저마다 다른 기준과 목표로 통합 정보 대기질 관리 시스템(AQMS, Air Quality Monitoring System)을 운영하는 이유다. 대기질은 미세먼지, 초미세먼지, 오존, 황사, 일산화탄소, 이산화질소까지 다양한 항목을 측정하는데 개중에서도 질병 발병에 직접적 영향을 미치는 ‘미세먼지’에 대한 우려가 높다. 미세먼지란 대기 중에 떠다니는 입자상물질로 질산염(NO3-), 암모늄 이온(NH4+), 황산염(SO42-) 등의 이온 성분과 탄소 화합물과 금속 화합물 등으로 구성됐다. 보통 PM-10, PM-2.5 등으로 표기하며 PM은 미세먼지이고 숫자는 입자크기를 말한다. 입자의 지름이 10㎛ 이하면 미세먼지로, 2.5㎛ 이하면 초미세먼지로 구분한다. 현재 각국에서 다양한 관리 시스템을 운영 중인데 미국의 에어나우, 독일의 연방환경청, 일본의 기상협회 등에서 실시간으로 대기질을 확인할 수 있다. 

대기 환경 정보 공개시스템, 에어코리아

우리나라는 환경부 산하 한국환경공단이 운영하는 ‘에어코리아’가 대표적이다. 전국 162개 시, 군에 설치된 642개의 도시대기 측정망, 국가배경농도 측정망, 교외대기 측정망, 도로변대기 측정망 등에서 측정한 대기환경기준물질의 측정 자료를 다양한 형태로 표출해 실시간으로 제공하고 그에 따른 행동 요령도 알려준다. 대기환경기준물질 6개 항목(아황산가스, 일산화탄소, 이산화질소, 오존, 미세먼지(PM-10,PM-2.5))에 대한 대기오염도를 대기오염 시계, 대기오염 달력 등으로 시간대별, 일자별, 요일별로 제공하며 인체 영향과 체감오염도를 반영한 통합대기환경지수의 적용을 통해 대기오염 상황을 한눈에 알기 쉽게 ‘좋음’, ‘보통’, ‘나쁨’, ‘매우나쁨’ 4개 등급과 색상으로 표현해 제공한다. 언제 어디서나 손쉽게 대기오염 정도를 확인할 수 있도록 애플리케이션도 제공한다. 

        

실시간 대기 정보와 예보를 확인할 수 있는 에어코리아 홈페이지(좌)와 에어코리아 애플리케이션(우). 이미지 출처: 에어코리아

 

원아 및 어린이를 대상으로 한 <고농도 미세먼지 계층별 대처요령>일부. 이미지 출처: 에어코리아

공기질 감독 강화, 미세먼지 계절관리제

우리나라에서는 ‘미세먼지 계절관리제’도 실시하고 있다. 고농도 미세먼지가 집중 발생하는 12월부터 이듬해 3월까지 평소보다 강화된 배출 저감 및 관리 조치를 시행하는 제도로 2019년 12월 첫 도입되었다. 수송, 산업, 발전, 국민건강을 위한 실천방안부터 특히 미세먼지에 민감하고 취약한 어린이와 노인 대상 이용시설의 점검 및 지원을 병행한다. 올해 ‘제5차 미세먼지 계절관리제’는 고농도 미세먼지 예보 대상지역을 기존 수도권에서 충청·호남권까지 확대해 지역 주민들이 고농도 미세먼지 발생에 보다 신속하게 대응할 수 있도록 했으며 무엇보다 국민이 미세먼지 저감 성과를 느낄 수 있도록 어린이집, 학교, 노인요양시설 등 민감·취약계층 이용시설은 계절관리제 시행 전부터 실내 공기질의 현장점검을 강화한다. 지하역사, 대합실 등 다중이용시설 4701곳도 환기, 공기정화설비가 정상적으로 작동하는지 특별점검하고 서울지역 지하역사 331곳은 전수 점검한다.

제5차 미세먼지 계절관리제 주요 내용 일부. 이미지 출처: 환경부

새롭게 주목해야 할 실내 공기질 

그간 실내 공기오염 문제는 실외에 비해 상대적으로 주목을 덜 받아온 게 사실이다. 하지만 2020년 WHO는 실내 공기오염으로 320만 명이, 실외 공기오염으로 350만 명이 사망한 것으로 추산하며 ‘실내 공기오염’의 심각성을 알렸다. 물론 아직까지 세계적으로 통용되는 실내 공기질 기준은 정해져 있지 않고 기준이 애매하다 보니 엄격한 관리가 어려운 것도 사실이다. 법이 아닌 권고 수준에 머무는 것도 이 때문이다. 

실내는 실외에 비해 다양한 오염 물질을 포함한다. 이를테면 건축 자재와 접착제에서 포름알데히드, 냉난방 기기의 불완전 연소 과정에서 일산화탄소, 페인트, 카펫, 재료 처리제 및 기타 가정용품에서 휘발성 유기 화합물 및 라돈이 방출된다. 환기가 어려운 상황에서는 농도가 더 높아질 수밖에 없다. 특히 어린이의 경우 성인보다 대기오염 물질에 취약해 세포 손상이나 각종 질병에 노출될 우려가 큰 만큼 학교와 보육시설 등 아이들을 대상으로 한 공간의 공기질은 더 세심히 점검할 필요가 있다. 

각국의 실내 공기질 관리

우리나라의 실내 공기질은 미세먼지, 이산화탄소, 라돈 등의 항목 등을 측정해서 결정된다. 깐깐한 기준을 세우고 ‘법’을 제정해 관리하고 있으며 관리하는 부처에 따라 다양한 실내 공기질 관련 조항들을 시행하고 있다. 먼저 다중이용시설과 신축공동주택은 ‘실내 공기질 관리법’에 의해 환경부가 관장하며 미세먼지, 이산화탄소 등 유해 물질의 기준을 설정해 위반 시 과태료를 부과하는 등의 조치를 취한다. 학교는 그 안에서의 공기질과 환기 관리 기준을 설정한 ‘학교보건법’에 의해 교육과학기술부가 관할하고, 사무실은 쾌적한 사무 환경과 공기를 유지하기 위한 ‘산업안전보건법’에 의해 고용노동부가 담당한다. 국가 전체 실내공기질 측정망 정보를 지도상에서 확인할 수 있는 ‘실내공기질 관리 종합정보망’도 운영 중인데, 지하역사 실내공기질 측정망 정보를 노선도상에서 확인할 수 있으며 다중이용시설 및 신축공동주택의 실내공기실 인증서도 조회 가능하다. 

미국은 간접적이고 최소한의 규제로 실내 공기질을 관리한다. 주로 위험성이 알려진 오염물질을 중심으로 미국 환경 보호청(EPA) 내 실내 공기질을 전담하는 부서인 실내환경과(IED)가 담당한다. 유럽의 경우 각 나라에 맞는 기준을 적용하고 특히 실내 오염물질에 영향을 줄 수 있는 건축 자재가 중점 관리 대상이다. 건축 자재를 만들거나 선정하는 기준이 매우 까다로운 배경이다. 일본은 특정 건축물에 대해 오염물질별로 기준을 정하는 ‘빌딩위생관리법’ 을 적용하며 실내의 온도, 습도, 기류까지 위생적 요소까지 함께 체크한다. 대만은 2011년 대만행정원 환경보호서 에서 ‘실내공기질관리법’을 제정해 관리한다. 체계적인 실내 공기질 관리의 모범으로 꼽히는 대만은 총칙, 관리, 벌칙, 부칙 등 4장 총 24개 조항으로 구성된 촘촘한 법을 운영 중이다.

 

국가 전체 실내공기질 측정망 등의 정보 확인이 가능한 실내공기질 관리 종합정보망. 이미지 출처: 실내공기질 관리 종합정보망

영유아 대상 어린이집 실내 공기질 관리법

어린이의 경우 대기오염으로 인해 각종 질병에 노출될 우려가 크다. 어린이가 이용하는 어린이집과 실내 어린이 놀이시설 등의 실내 공기질 관리와 점검이 꾸준히 이루어져야 하는 이유다. 어린이집은 다중이용시설을 이용하는 취약계층으로 ‘실내공기질 관리법’에 따라 관리, 감독되는데 제4차 실내공기질 관리 기본계획(2020~2024년)에서는 “어린이, 학생, 어르신 등 건강 민감계층과 함께 사회적·경제적 취약계층의 환경권 보장은 중앙·지방 정부의 기본 책무”로 규정하고 있다. 다중이용시설 소유자는 1년 또는 2년에 한번 시설의 공기질을 점검해야 하며 유지기준 위반 시 관리책임자에게 개선명령이 내려지고, 이를 이행하지 않을 경우 1년 이하의 징역 또는 1000만원 이하의 벌금에 처해진다. 

 

다중이용시설 실내 공기질 유지기준(위) 및 권고기준(아래). 이미지 출처: 찾기 쉬운 생활법령정보

어린이집의 경우 영유아가 하루 중 대부분의 시간을 보내는 공간이며, 영유아의 발달을 위해 구비된 다양한 교육 용품 및 교육 시설에 포함된 유해물질로 인해 오염된 실내 공기에 노출 될 수 있다. 따라서 정기적이고 지속적인 환기가 필요하며 이산화탄소 센서를 활용하는 것도 방법이다. 되도록 교구 및 자재는 환경마크 제품을 사용하고 이불과 매트리스 등의 생활용품 역시 세탁과 살균 등의 관리가 필요하다. 

어린이집 공간별 실내 공기 오염 물질 및 발생 원인. 이미지 출처: <어린이집 실내 공기질 관리 행동지침>, 환경부

     

공기정화설비 인증마크인 CA 마크 & 전기용품에 대한 안정 인증 마크와 실내에서 사용하기 적합한 건축자재 인증 마크안. 

이미지 출처:  :<어린이집 실내 공기질 관리 행동지침>, 환경부

특히 공기청정기와 같은 공기정화설비 용량은 적용 실내 면적의 1.5~2배의 규격으로 선택하는 것을 권장하며 믿을 수 있는 인증 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 한국공기청청협회에서 자체적으로 제정한 실내공기청정기 단체표준의 인증심사기준에 따라 집진효율, 탈취효율, 소음, 오존발생농도의 기준 적합 여부에 따라 부여되는 ‘CA 마크’, ‘전기용품에 대한  안전인증’ 등이 해당한다. 건축자재에 있어서도 기준 이내의 건축자재임을 확인할 수 있는 ‘건축자재 사전적합확인제도’ 마크, 국가기술표준원에서 방출량 1.5mg/L 이하의 제품에 대해서만 실내 가구용 사용 승인이 난 ‘친환경 자재 등급’을 확인한다. 

어린이집 실내공기질 관리 행동지침 더 보기 

더 맑은 숨을 위한 우리 학교 실내 환경 조성

오염된 실내 환경은 학습에 집중해야하는 학생들에게는 더 큰 영향을 끼칠 수 있다. 수십 명이 제한된 공간에서 함께 생활해야 하기 때문에 적절한 환기가 이루어지지 않을 경우, 실내 이산화탄소 농도는 3300 ppm 까지 급증하며 ‘학교보건법’상으로 제한되어 있는 교실 내 이산화탄소 농도보다 3배 이상 높은 수치가 될 수 있다. 건강은 물론 학생들의 학습 능력까지 저하시킬 수 있는 위험 요소다. 교실만 아니다. 체육관은 학생들이 신체활동을 활발하게 하기 때문에 호흡량이 증가하고 급식실은 음식물 섭취와 함께 호흡작용이 일어나기에 외부공기를 그대로 흡입해야 하는 곳이다. 조리실 역시 일산화탄소와 미세먼지가 다량으로 발생하는 곳으로 공기순환기를 우선 설치하는 등의 관리강화 대책이 필수다. 

미국의 학교 공기질 개선 가이드

미국 캘리포니아주는 구체적인 대기질 측정 데이터를 기반으로 고속도로와 가까운 곳에는 학교를 지을 수 없도록 하는 등의 정책을 도입할 정도로 어린이 대상 공기질 개선에 적극적이다. 미국 환경 보호국(EPA)이 미국 폐 협회와 협력해  ‘실내 공기질 관리 가이드(IAQ, Indoor Air Quality Tools)’를 만들어 선보인 배경이다. IAQ에는 각종 학교의 실내 공기오염을 발생시키는 원인을 제거하고 예방하며 문제 발생 시 대처 방안에 대한 정보가 담겨있다. 크게는 조직, 의사소통, 사전 평가, 계획, 행동, 사후 평가로 구성된 6가지 핵심 영역을 선정해 구체적인 가이드라인을 제공하고 있다. 더불어 기술적 문제해결방법(Action Kit)에서는 양질의 냉‧난방 및 공기순환, 습도 및 곰팡이 관리, 해충 관리, 청소 및 유지, 자재 선택 기준, 오염원인 관리, 에너지관리 등 7가지 요소에 대한 기술적 정보를 제공한다.

미국의 학교 공기질 관리 가이드(Indoor Air Quality Tools) 더 보기

    

미국 환경 보호국에서는 학교 실내 공기질을 관리하는 데 필요한 정보와 기술을 제공하고 있다. 이미지 출처: 미국 환경 보호국 홈페이지

가이드는 최소한의 비용으로 대부분의 학교 실내 문제를 해결할 수 있도록 한 실천지침과 체크리스트를 담고 있는데 먼저 실외 공기 흐름을 증가시키기 위해 주기적으로 ‘환기’하고 휴대용 고효율 미립자 공기 헤파 필터(High Efficiency Particulate Air Filter) 팬 및 여과 시스템을 사용하며, 난방과 환기 및 냉방을 통합해 설계한 HVAC(Heating, Ventilation and Air Conditioning) 시스템이 올바르게 작동하고 허용 가능한 실내 공기 품질을 제공하는지 확인하는 것이다. 이산화탄소 농도가 800ppm 이상일 경우 적극적으로 자연 환기하고 장소에 따라 휴대용 공기청정 장치(PAC)를 추가할 것을 권고한다. 0.3㎛의 입자 포집능력을 가진 헤파필터 제품을 고르고 노후한 HVAC 설비는 업그레이드 또는 교체한다. 미국은 이러한 시설 확충 및 지원을 위한 안건이 구조 계획(American Rescue Plan)을 통과해 초등 및 중등 학교 긴급 구호금으로 1300억 달러가 투자돼 헤파 필터 구입과 HVAC 설비 개선에 쓰였다. 

   

교실은 물론 환기가 어려운 체육관, 구내식당까지 1500 평방피트의 헤파 여과가 가능한 공기청정기 Apex 2.0. 사진 출처: 박스 퓨어 에어

민관이 함께하는 우리 학교 공기질 개선 솔루션

우리나라의 학교 공기질은 ‘학교보건법’의 기준에 따르며 제4조에 따르면 학교는 교사 안에서의 환경위생 및 식품 위생을 적절히 유지, 관리하기 위하여 교육부령으로 정하는 바에 따라 점검하고 그 결과를 기록, 보존하고 보고해야 한다. 따라서 학교의 장은 공기질의 위생 점검을 상·하반기에 각각 1회 이상 실시하고 교사 안에서의 공기질을 측정하는 장비를 매년 2회 이상 정기적으로 점검해야 한다. 또 교사 안에서의 공기질 관리를 위해 각 교실에 공기를 정화하는 설비 및 미세먼지를 측정하는 기기를 설치해야 한다. 폼알데하이드, 일산화탄소, 총부유세균 등 16개의 항목을 측정하며 총 교실 수 10실 초과인 경우에는 일반교실 4실 이상(수업 중 2실, 빈 교실 2실), 특별교실 2실 이상(수업 중 1실, 빈 교실 1실)을 대상으로 한다. 또 보건실, 식당, 교무실, 행정실, 컴퓨터실, 체육관, 강당, 기숙사를 대상으로도 진행해야 한다. 오염물질과 적용시설에 따라 유지기준과 관리기준도 다르다. 미세먼지를 예로 들면 교사 및 급식시설의 경우 PM-2.5㎛는 35㎍/㎥, PM-210㎛은 75㎍/㎥ 이하다. 교사 및 급식시설의 이산화탄소 기준은 1000ppm으로 정하고 있다. 관리기준 또한 신축학교, 개교 후 3년 이내, 개교 10년 이상 학교마다 다르게 적용하고 있어 꼼꼼하게 챙겨야 한다. 공기정화설비 의무에 대응해 기기 설치 시, 헤파필터 등급 중에서도 H13 등급 이상이 좋다. 숫자가 높을수록 더 작은 입자를 걸러낼 수 있고 국내 인증 기준으로는 13 등급 이상이면 충분하다. 이밖에 실내 온습도도 학습 환경과 밀접하므로 관리해야 한다. 적절한 학교 실내 온도는 겨울철 22~24도, 여름철 26~28도로 습도는 계절에 관계없이 30~50%가 적절하다. 

우리나라 학교 실내공기질 유지 및 관리 기준 더 보기

이밖에도 정부는 ‘에너지·환경 통합형 학교 미세먼지 관리기술 개발 사업’을 통해 아이들의 환경 개선에 앞장서고 있다. 2019년 과학기술정보통신부와 교육부가 힘을 합쳐 시작한 범부처 합동사업으로 학교 교실의 공기 제어를 통해 미세먼지를 효과적으로 제거하는 시스템을 연구 및 개발 중이다. 사업단이 개발한 시스템은 기존 시스템보다 시간당 초미세먼지 제거시간이 30% 이상 단축한 공법을 적용했다. 시스템의 원리는 간단하다. 교실 내 배기구로 빠져나간 공기가 외부 중앙 정화 시스템에서 정화되면 다시 실내 급기구를 통해 깨끗한 상태로 공급하는 방식이다. 중앙 정화 시스템을 통해 주기적으로 외부 공기를 넣어 실내 이산화탄소 농도도 자동으로 낮출 수 있다. 그런가 하면 최근 교육부는 노후 학교시설의 공간재구조화, 안전 위해 요인 제거, 학교시설성능개선 및 학교복합시설 조성을 위한 '2024~2028년 학교시설환경개선 5개년 계획’을 발표하며 향후 10년간 사업을 계속 추진해 전체 유·초·중·고 노후 시설의 50%를 해소하겠다는 포부를 밝혔다. ‘공간 재구조화’를 통해 내진보강, 석면 제거, 샌드위치 패널 제거, 드라이비트 제거, 스프링쿨러 설치, 급식실 환기설비 개선을 포함해 실내 공기질 개선을 위한 노력을 이어간다는 방침이다. 

민간 기업의 노력도 이어지고 있다. ‘맑은학교 만들기’는 한화그룹과 환경재단, 사회복지공동모금회가 함께 하는 초등학교 대상 공기질 개선 프로젝트다. 미세먼지 저감을 위한 프로젝트로 기계적 환기를 통해 실내 이산화탄소 및 유해물질 농도를 조절하는 환기 시스템, 지속 가능한 친환경적 방법으로 전력을 생산하는 ‘태양광 발전 설비’, 미세먼지를 저감하고 포름알데히드 등의 공기오염물질을 정화하는 ‘벽면 녹화 조성’, 등굣길에 묻은 먼지와 바이러스를 제거하는 ‘스마트 에어샤워’와 ‘에어클린 매트’ 등 교내 공기질 개선을 위한 설비를 지원한다. 학교당 1억원 이내의 범위에서 맞춤형 솔루션을 제공하며 지난해 서울·수도권 지역 4개 초등학교를 대상으로 처음 진행했고 올해는 전국으로 지원 대상을 확대해 5개 학교를 선정했다. 미세먼지를 줄이는 종합 솔루션을 가동하는 데 필요한 전기는 맑은학교에 설치된 태양광 발전기로 생산하며 이를 통해 매년 1만8341그루의 소나무를 심는 것과 같은 온실가스 감축 효과를 거둘 것으로 전망된다. 해당 사업은 홈페이지를 통해 신청하면 되고 최종 선발된 학교에 설비가 지원된다. 모든 설비는 겨울방학 기간을 활용해 설치되며 3년간 무상 사후관리 등 지속적으로 유지·관리를 도와준다. 

   

광명 중현초등학교에 설치된 태양광 발전 장치와 스마트 에어 워시. 사진 출처: 맑은학교

거제 국산초등학교의 미세먼지 알리미와 벽면 녹화. 사진 출처: 맑은학교

이밖에도 맑은학교 홈페이지에서는 공기와 환경에 대한 경각심을 일깨우고 인식을 변화시킬 수 있도록 다양한 친환경 교육자료를 제공한다. 저학년을 대상으로 한 ‘맑은학교 소풍 가는 날’은 그림 찾기, 스티커 붙이기, 초성 채우기 등으로 쉽게 미세먼지의 개념과 대응방법을 배울 수 있으며, 고학년용 ‘코드네임:맑은하늘’은 미세먼지로 위험에 처한 미래의 지구를 구하는 게임형식의 교육 프로그램으로 체험형 교육을 선사하고 있다. 

맑은학교 바로 가기

   

맑은학교 만들기 프로젝트를 통한 친환경 에너지 발생 결과(좌)와 저학년용 교육자료 ‘맑은학교 소풍가는 날’. 자료(우). 이미지 출처: 맑은학교

글: 홍지은, 담당: 박은영