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4차산업혁명 기술로 똑똑해진 미세먼지 관리‘4차 산업혁명 스마트 공기질 관리 세미나’

실내공기질 측정·개선·관리 방안 제시
커져가는 블록체인 시장 선점할 기상데이터 소개

[송도컨벤시아=환경일보] 서효림 기자 = 4차 산업혁명 시대를 맞아 공조관리도 스마트하게 변하고 있다. 인천국제기계전과 함께 진행된 ‘4차 산업혁명 스마트 공기질 관리 세미나’에서 시대의 변화에 맞는 스마트한 공기질 관리와 블록체인 기술을 활용한 기상 빅데이터 확보 및 미세먼지 현황 파악에 대한 실질적이고 다양한 방안이 논의됐다.

4차 산업혁명 스마트 공기질 관리 세미나가 지난 6일 송도 컨벤시아 특별전시장에서 열렸다. 세미나는 본지와 (사)한국실내환경협회, (사)한국환경정보연구센터가 공동주최했다.

실내공기질 개선 위한 방안 제시

본지(대표 이미화)와 (사)한국실내환경협회(회장 정상기), (사)한국환경정보연구센터(회장 이재성)가 공동 주최한 세미나에서는 실내공기질 개선에 도움을 주는 복합 공조시스템과 미세먼지 측정방법 중 하나인 광산란식 미세먼지 센서의 정밀·정확도 평가, 그리고 블록체인 기술을 접목시킨 기상 빅데이터 확보 및 미세먼지 현황 파악에 대한 발표가 이어졌다.

첫 번째 주제발표를 맡은 한국실내환경협회 윤대성 연구위원에 따르면 실내공기를 위한 첨단 장비의 홍수 속에서 장치를 통합관리할 공조설비가 필요하며, 좋은 공기란 단순히 오염물질이 없는 공기가 아닌 다양한 조건을 갖추고 있어야 한다고 설명했다. 윤 연구위원의 발표에 따르면 좋은 공기란 적정한 온도와 습도·적정 압력을 유지하고, 먼지·냄새·세균이 최소화된 상태이다. 또 총휘발성 유기화합물질(TVOC), 산화물질이 적고 음이온, 피톤치드 등을 함유해야 한다.

첨단장비 가동만으로 잡을 수 없는 실내공기질

실내공기질 개선에 도움을 주는 복합공조시스템에 대해 발표한 (사)한국실내환경협회 윤대성 연구위원

실내공기는 외부요인과 내부요인이 함께 작용해 나빠진다. 실내공기를 오염시키는 외부요인에는 미세먼지, 황사, 꽃가루, 각종 대기오염물질이 있다. 인체활동으로 인한 먼지, 일산화탄소의 발생, 요리 시 발생하는 냄새, 미세먼지, 각종 화학물질, 겨울철 난방으로 인한 공기건조, 강제 배기로 인한 부압 발생 등이 포함된다. 좋은 공기를 만들기 위한 장치에는 냉난방기, 가습기, 공기청정기 그 밖의 환기 장치 등이 있다. 윤 연구위원은 첨단장비의 가동이 곧 실내공기의 개선을 뜻하는 것은 아니라고 설명했다.

그는 공기청정기를 가동하면 먼지·냄새·세균은 감소하지만 TVOC·이산화탄소·일산화탄소·라돈은 증가하고, 저주식 가습기는 수조의 오염에 의해 호흡기 질환을 비롯한 각종 질환의 원인이 되기도 한다고 말했다. 장비의 용량을 결정하는 것은 공간의 크기에 따라 달라져야 한다. 또한 집과 학교처럼 사용 인원의 차이가 있는 경우 공간 대비 인원을 고려한 선택이 중요하다.

냉·난방기는 실내 발생열, 환기량, 전도열을 고려해 선택해야 하며 가습기는 재실인원, 환기량, 침입외기량을 고려해야 한다. 공기청정기는 실내 체적, 오염물질 발생량·성분을 따져보고 결정해야 하며 환기장치는 재실인원, 오염물질 발생량·성분과 더불어 자연환기량을 고려해야 한다. 고려할 사항과 장비의 종류, 상표가 모두 다른 실내환경 개선 장비는 설치장소가 늘어날수록 관리비용도 함께 증가할 뿐 아니라 관리가 잘 안 되면 설치목적과 반대로 오염물질을 배출, 실내공기를 악화시키는 요인이 되기도 한다.

관리 용이한 복합공조시스템 구축 중요

윤대성 연구위원은 이러한 문제를 해결하고 실내공기질을 개선하기 위해 ‘복합공조시스템의 구축’이 중요하다고 강조했다. 그는 복합공조장치가 갖춰야 할 5가지 요소로 ▷냉·난방기, 가습기, 환기장치, 공기청정기의 4가지 기능을 1대로 통합한 패키지 장치 ▷기능별 목적에 맞는 적정용량의 설계 ▷유수식 가습장치의 채택 ▷기능별 상호 유기적인 통합관제 ▷설치공간 최소화를 위한 콤팩트화를 들었다.

복합공조장치를 설치할 경우 설치 장소를 최소화하고 유지관리 포인트 및 비용을 절감해야 하며 기능별 적정용량과 유기적인 통합 관제를 통해 실내공기질 유지·관리가 가능해야 한다. 윤 연구위원은 유기적인 통합관제란 실내환경(온도, 습도, 환기, 공기청정 등)을 사용자 또는 관리자가 사전에 정해놓은 조건에 맞춰 자동으로 기동, 정지, 용량제어 등의 기능을 하고 부품교체 시기 및 이상발생 유무 등 유지관리 요소를 기기 자체에 표시하거나 원격 통보해 실내공기질을 안정적이고 지속적으로 유지·관리하는 시스템이라 설명했다.

멈춰 있는 미세먼지 측정방법 도입, 대안은 없나

광산란식 미세먼지 센서의 표준화 및 정밀 정확도 평가를 주제로 발표한 한국산업기술시험원 이정훈 책임연구원

이어진 두 번째 주제발표에서 한국산업기술시험원 이정훈 책임연구원은 ‘광산란식 미세먼지 센서의 표준화 및 정밀·정확도 평가’에 대해 발표했다. 먼지에 빛을 비추게 되면 빛이 반사되기도 하고 흩어지기도 하는데 사방으로 흩어지는 것을 ‘산란(散亂)’이라고 한다. 산란되는 빛의 양은 먼지의 크기가 크면 클수록 크고, 작으면 작을수록 작다. 이렇게 산란된 빛을 검출기로 측정하면 전기적인 신호를 얻을 수 있고 이를 통해 먼지의 크기를 알 수 있다. 이렇게 전기적인 신호의 크기와 수에 따라 먼지의 크기와 개수를 측정할 수 있도록 응용해 자동화한 장치가 ‘광산란식 먼지 계수기’ 또는 ‘파티클 카운터’라고 불린다. 먼지의 수와 밀도를 고려해 질량 단위로 환산·표시한 것이 ‘광산란식 미세먼지 측정기’ 또는 ‘미세먼지 간이 측정기’다.

광산란법은 산란광의 양을 측정하는 것으로 먼지입자의 크기와 수를 알 수 있다. 광산란법은 빛을 쏘면 대기 중에 떠 있는 물질에 의해 빛이 산란하는 원리를 이용해 미세먼지 입자를 측정하기 때문에 실시간 측정이 가능하고 가벼운 센서로 인해 설치비용도 저렴하다. 그러나 국가표준기본법에 의해 측정방법으로 인정받지 못하고 있는 실정이다. 1993년 미세먼지에 관한 규정이 처음 도입 당시 관련 법은 미세먼지 측정 방식으로 중량법과 베타선 흡수법 2가지만 인정했다. 정부 측정기에는 중량법이 주로 사용되는데 특정 장소에서 1시간 동안 먼지를 쌓아 정밀한 저울로 미세먼지 양을 잰다. 결과가 정확할 수는 있지만 측정 결과를 내는 데 1시간이나 걸리는 데다, 습도·온도·정전기 등 환경에 의해 오차 범위가 생기기도 한다.

측정 용이한 광산란 측정법 주목

광산란 측정기의 성능을 정부가 인증해 주는 미세먼지특별법은 성능기준에 맞는 미세먼지 간이측정기가 제작·수입될 수 있도록 미세먼지 간이측정기에 대한 성능 인증제를 시행하게 한다. 미세먼지 간이측정기는 환경분야 시험‧검사 등에 관한 법률에 따라 형식승인이나 예비형식승인을 받지 않은 미세먼지 측정기기를 의미하는 것으로서 누구든지 성능인증을 받지 않은 미세먼지 간이측정기를 제작‧수입할 수 없도록 했다. 간이측정기 성능인증을 위해 필요한 인력이나 시설을 갖춘 법인이나 단체 중에서 성능인증기관을 지정하거나 취소할 수 있다.

IoT(사물인터넷) 기반 미세먼지 측정기 측정방식인 광산란법처럼 모바일을 기반으로 한 기상빅데이터 확보 및 미세먼지 현황 파악에 블록체인 기술을 활용한 새로운 기상시스템이 소개돼 눈길을 끌었다.

옵저버파운데이션의 김세진 대표는 블록체인의 높은 활용도를 강조했다. 블록체인은 누구나 열람할 수 있는 장부에 거래 내역을 투명하게 기록하고, 여러 대의 컴퓨터에 이를 복제해 저장하는 분산형 데이터 저장기술이다. 여러 대의 컴퓨터가 기록을 검증해 해킹을 막고 정확한 데이터를 기록한 다수에게 약간의 보상을 한다. 김 대표는 “블록체인은 수정할 수 없는 공공성이 특징이며 기술 난이도는 높으나 공유할 수 있는 시스템으로 기술의 장벽이 낮아져 더 많이 확장될 수 있다”고 말했다. 그는 앞으로 블록체인은 금전적 가치가 있는 전자적 형태의 화폐뿐 아니라 에스토니아의 사례와 같은 전자시민증, 전자시민권이나 IoT 계약, 범용 디지털장부 등으로 활용될 수 있다고 예측했다.

기상빅데이터 확보 및 미세먼지 현황 파악에 블록체인 기술을 활용한 새로운 기상시스템을 소개한 옵저버파운데이션의 김세진 대표

투명한 블록체인 기술, 날씨와 만나 고급 정보가 되다

김세진 대표는 이어 기상 정보 수집과 수집된 기상정보에 대한 품질 검증 후 의미가 있는 기상 정보를 축적하는 옵저버 파운데이션의 시스템에 대해 알렸다. 김 대표는 발표를 통해 “미국 연간 기상관측과 관련한 비용만 5조가 소요된다”고 말하며 기상현상으로 발생한 피해액은 한 해 약 200억 달러에 달하며 스위스 국가의 경우 에너지 수요를 정확히 예측할 경우 1억 달러가 절감 가능하다고 말했다. 그는 기상 민간 관측이 필요한 이유를 보다 촘촘한 관측망을 갖추기 위해서라고 설명했다. 정규 관측망은 지역별로 설치 개수가 다르고 이미 관측망이 구성돼 있더라도 그 위치가 균질하지 않다. 한정적인 관측망의 수는 고해상도 관측에는 미흡하다.

김 대표는 “기존 기상관측과 달리 옵저버에서는 누구나 간단한 장비를 이용해 손쉽게 기상관측을 할 수 있다”고 설명하며 “관측데이터를 옵저버에 제공하면 탄소마일리지처럼 블록체인 기반의 암호화폐로 보상을 받는다”고 말했다. 관측자는 날씨를 채굴하고 이를 유통시킬 수 있는 것이다. 그는 “모든 보상과 거래는 블록체인기술을 통해 투명하게 이뤄진다”고 덧붙였다

접근·관리 어려움 타개할 스마트 공기질 관리 선도

보다 정확한 파악을 위해 크라우드 소싱을 위한 자체 개발 장비인 ‘미니 웨더 스테이션(가칭)’의 프로토 차입을 제작 완료했다. 자체개발 어플리케이션인 옵저버 어플리케이션은 사용자가 현재 자신의 스마트폰에서 수집하는 기상정보 전송 기능을 보여주고 실시간 확인이 가능하다. 많은 기상 자료를 내포하고 있는 구름 사진을 서버에 보내는 기능을 제작 완료했다. 김 대표는 “정확한 기상 정보를 가지고 미세먼지 현황을 파악하는 데 블록체인 기술은 획기적인 변화를 가져올 것이며 기상장비의 자체 제작, 데이터 품질관리, 데이터 딜리버리를 통해 더 정확한 현황 파악을 위해 노력할 것”이라고 말했다.

주제발표를 마치고 인천기후환경연구센터 조경두 박사를 좌장으로 발제자들과 참석자들의 질의응답이 이어졌다.

질의응답 좌장을 맡은 인천기후환경연구센터 조경두 박사

(사)한국실내환경협회 정상기 회장은 “현행 실내공기질 관리법에서는 도서관, 의료기관, 어린이집, 학원, 공동주택 등 다중이용시설이 적용 대상이지만, 많은 장병이 함께 생활하는 병영 생활관이나 군사작전을 위해 지하에 위치한 지휘통제실 같은 국방·군사시설의 경우 실내공기질에 대한 점검이 이뤄지지 않고 있었다”며 최근 입법발의를 통해 이 문제가 해결되고 있음을 알렸다. 국방·군사시설의 실내공기질 문제는 중요성과 함께 접근·관리의 어려움을 가지고 있다. 정 회장은 관리사업, 측정망 구축 등의 보완책을 제시해 스마트 공기질 분야의 발전을 위해 노력하겠다고 말했다.

서효림 기자  shr8212@hkbs.co.kr

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