환기량 산정법

왜 배우는가: 환기량 산정은 실내 공기질과 공조 설비 용량을 함께 결정하는 기초 계산이라 기술사 시험에서 반복 출제된다. 거실 용도와 재실인원 확정 여부에 따라 계산식이 달라지므로, 식의 조건을 정확히 구분해야 답안에서 감점을 피할 수 있다.

출제 이력: 제134회 3교시 2번, 제132회 4교시 2번, 제122회 4교시 1번, 제117회 3교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

환기량 산정은 실내에서 발생하는 오염물질과 열·수증기를 희석하여 기준 농도 이하로 유지하는 데 필요한 외기 공급량(또는 배기량)을 계산하는 것이다. 답안 첫 줄에는 다음과 같이 쓴다.

실내 오염물질 농도를 허용 기준 이하로 유지하기 위해 필요한 외기량을 재실인원 또는 발생량 기준으로 산정하는 과정이다.

핵심 키워드

• 필요 환기량: 실내 기준 농도를 유지하기 위해 시간당 공급해야 하는 외기량(㎥/h)
• 재실인원: 실내에 머무는 사람 수로, 1인당 환기량 계산의 기준이 된다
• 1인당 환기량: 재실자 한 명이 필요로 하는 외기량(㎥/h·인)
• CO₂ 농도 기준: 재실자의 호흡으로 발생하는 CO₂를 기준 농도 이하로 희석하는 방식
• 환기횟수(ACH): 시간당 실내 공기가 교체되는 횟수(회/h)
• 희석 환기: 오염물질을 외기로 희석해 배출하는 환기 원리
• 자연환기·기계환기: 환기 동력이 바람·온도차인지 송풍기인지에 따른 구분
• 거실 용도별 환기방식: 일반거실과 특수거실을 구분하는 기준

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 방 안 공기를 바꿔 주는 양을 정하는 계산이다. 사람이 많으면 CO₂와 체취가 많이 나오므로 더 많이 바꿔야 한다. 공기가 깨끗해야 할 공간이면 더 많이 바꿔야 한다.

정식 정의는 다음과 같다. 환기량 산정은 실내 발생 오염원(재실자의 CO₂, 체취, 실내 건축재·설비에서 나는 오염물질)의 발생량과 허용 농도 기준을 정하고, 실내 농도가 기준을 넘지 않도록 하는 외기 공급량을 질량수지 또는 경험적 계산식으로 구하는 것이다.

핵심 용어를 풀이한다.

• 재실인원(occupancy): 설계 시 확정된 인원이 있으면 그 값을 쓰고, 없으면 용도별 1인당 점유면적으로 추정한다. 이 구분이 계산식 선택을 결정한다.
• 1인당 환기량: 재실자 한 명을 기준으로 정한 외기량이다. 기준 농도를 맞추기 위해 시설 용도별로 다르게 정한다.
• 희석 원리: 발생량 G(㎥/h)를 외기량 Q로 희석해 실내 농도 C가 허용치 C_0 이하가 되도록 한다. 정상상태에서 C = C_o + G/Q 로 놓고, C ≤ C_s 가 되는 최소 Q를 구한다.
• 환기횟수: 실 체적 V(㎥)에 대해 Q = n × V 로 계산한다. 면적 기준 환기량 계산의 바탕이 된다.

3. 등장 배경과 필요성

실내 공기질 문제는 밀폐가 강화된 건축물에서 두드러졌다. 기밀성이 높아지고 외기 도입이 줄면서 CO₂와 오염물질이 쌓이고, 재실자의 두통·집중력 저하 같은 문제가 보고되었다. 이에 따라 환기량을 기준으로 정량적으로 관리할 필요가 커졌다.

국내에서는 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙이 공동주택과 다중이용시설에 대해 시간당 환기횟수와 시설별 필요 환기량을 정한다. 신축 또는 리모델링하는 30세대 이상 공동주택은 시간당 0.5회 이상 환기가 이루어지도록 자연환기설비 또는 기계환기설비를 설치해야 한다. 다중이용시설의 기계환기설비 용량은 시설이용 인원당 환기량을 원칙으로 산정한다.

재실인원이 설계에 명시되지 않은 경우, 건축설계자료집 등에서 정한 1인당 점유면적으로 재실인원을 추정한다. 이 방식은 인원 정보가 없는 초기 설계에서 실무적으로 쓰인다. 반대로 인원이 확정되면 인원 기준 계산이 더 정확하다. 따라서 답안에서는 두 경우를 분리해 설명하는 것이 필요하다.