실내 CO₂ 물질수지

정의와 핵심 개념

실내 CO₂ 물질수지는 사람이 내뿜는 CO₂와 환기로 빠져나가는 양이 균형을 이루는 식이다.

발생량과 환기 배출량이 같아지면 농도는 더 오르지 않고 일정해진다. 이를 정상상태라고 한다.

이때 실내 공간은 완전혼합 상태라고 가정하므로, 농도는 어느 곳에서나 같다고 본다.

물질수지 식 세우기

먼저 사람이 내는 CO₂ 발생량 N·G와 환기로 빠져나가는 양을 나란히 놓는다.

정상상태에서는 축적량이 0이므로 두 양이 같아진다. 이 관계를 식으로 쓴다.

정리하면 실내 농도는 외기 농도에 발생률을 환기량으로 나눈 값을 더한 것이다.

환기량이 커지면 농도 상승분이 줄어든다. 농도 차 C−C₀는 환기 적정성의 지표다.

예제로 확인하기

예제로 확인해 보자. 1인당 CO₂ 발생량은 0.03 m³/h, 허용농도는 1000 ppm, 외기농도는 350 ppm이다.

정상상태 식에서 필요 환기량은 발생량을 농도 차로 나눈 값이다. ppm은 10⁻⁶을 곱한다.

농도 차는 1000 − 350 = 650 ppm이다. 0.03을 650 × 10⁻⁶으로 나누어 계산한다.

그러면 1인당 필요 환기량은 약 46.15 m³/h다. 사무실 기준 환기량과 같은 자릿수라 상식 범위에 있다.

헷갈리는 점

마지막으로 시험에서 자주 틀리는 부분을 정리한다.

첫째는 단위 불일치다. L과 m³의 환산을 빠뜨리면 농도가 1,000배 틀린다.

둘째는 외기 농도 C₀를 빼지 않는 실수다. 결과는 실내 농도가 아니라 증가분이다.

셋째는 완전혼합 가정을 쓰지 않는 것이다. 이 가정이 있어야 물질수지식을 세울 수 있다.

핵심 정리

앞의 두 문제를 확인한다. 정상상태에서 발생량과 배출량은 같고, C−C₀는 증가분이다.

정리하면 농도는 C = C₀ + N·G / Q이고, 필요 환기량은 Q = N·G / (C−C₀)이다.

완전혼합 가정을 쓰고, 외기 농도 C₀를 빼서 해석하는 것을 잊지 않는다.