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ESP-NOW 통신을 이용한 공동주택 환기시스템 사용 형태에 따른 실내공기질 모니터링에 관한 연구 = A Study on Indoor Air Quality Monitoring According to the Type of Ventilation System Using ESP-NOW Communication
저자
발행기관
학술지명
설비공학 논문집(Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering)
권호사항
발행연도
2023
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI우수등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
421-433(13쪽)
제공처
This is a series of studies to develop an integrated ventilation system algorithm aimed at improving indoor air quality in apartment houses. The purpose of this study was to examine the problems of the ventilation system by measuring and observing changes in the indoor air quality according to the type of ventilation system used by residents of apartment houses. Using open-source hardware sensors and ESP-NOW's N:1 communication, the generation and spread of kitchen pollutants and changes in the bathroom wetting environment were analyzed. Contaminants that could not be removed from the kitchen range hood were stacked on the upper part of the kitchen and diffused along the ceiling. The operation of the household ventilation device reduced the concentration of fine dust, but it was more than 10 times the concentration standard of fine dust. CO2 was effective in providing natural ventilation. The bathroom wet environment was effective in reducing humidity when the exhaust fan was operated for a certain period or more during and after using the bathroom. Even though the humidity decreased, there was a high possibility that the condensed water vapor inside the bathroom remained. In addition, when the forced air supply was released after using the bathroom, it improved the wet environment and effectively supplied an appropriate air flow to the bathroom.
더보기본 연구는 공동주택의 실내공기질 개선을 목적으로 하는 통합환기시스템 알고리즘을 개발하기 위한 일련의 연구로 공동주택 환기시스템 사용 형태에 따른 실내공기질의 변화를 측정하고 현재 사용되는 환기시스템의 문제점을 고찰하기 위해 실험을 진행하였다. 실험은 크게 주방 오염물질 발생 및 확산 실험과 욕실 습윤 환경 변화 실험으로 나눠 진행하였다. 연구의 주요 결과는 다음과 같다.
(1) 공동주택 내 실내공기질을 측정하기 위해 오픈 소스 하드웨어 센서를 활용하였으며, 다지점 측정값을 실시간으로 모니터링하고 수집하기 위해 ESP-NOW의 N:1 통신을 사용하였다.
(2) 환기장치의 가동 여부는 CO2 농도 감소에 영향을 미치지 않았다. 주방에서 음식 조리 시 발생한 PM2.5와 PM10 중 주방 레인지 후드에서 제거되지 못한 경우 주방 상부에 적층되고 천장을 따라 인접영역으로 확산된 것으로 판단되었다. 환기장치를 가동하였을 때 미세먼지 발생량이 비교적 낮았지만, ‘매우 나쁨’ 기준의 10배 이상의 농도로 나타났다. 또한, 환기장치 가동으로 주방과 거실을 제외한 그 외 인접영역으로 미세먼지가 확산되는 경향은 감소하는 것으로 나타났다.
(3) 주방 오염물질 발생 및 확산 실험과 상관분석 결과를 통해 PM2.5와 PM10은 환기장치의 가동 여부, 주방과의 거리, 모듈 설치 높이와 p<0.01의 유의확률을 가졌다. PM2.5와 PM10은 주방 인근, 상부일수록 농도가 높았으며 환기장치를 가동함으로써 농도가 낮아진다고 판단할 수 있었다. 반면, CO2는 p<0.01의 유의확률을 가진 인자가 없었으며, CO2 농도의 감소를 도모하기 위해서는 환기장치의 가동보다 자연환기의 시행이 효과적이라 판단되었다.
(4) 욕실 습윤 환경 변화 실험 결과 습도 감소에 효과적이었던 배기팬 사용 형태는 샤워 중과 샤워 종료 후 30분 정도 배기팬을 가동한 Case B3로 습도 감소에 약 40분이 소요되었다. 또한 습도가 샤워 활동 전과 동일하게 감소해도 욕실 내부 응축된 수증기는 남아있을 가능성이 높으며, 잔존하는 응축된 수증기들이 바닥과 벽 등에 오랜 시간 부착되어 있으면 물때와 곰팡이 등을 유발할 수 있다.
(5) 배기팬 가동 시기와 샤워 부스 내부 습도 상승은 관계가 없는 것으로 판단되었다. 하지만, 샤워 중 배기팬을 가동하지 않았을 때는 샤워 종료 후 욕실 문을 완전히 개방하여 자연환기를 시행함에도 불구하고 습도 감소에는 많은 시간이 소요되었으며, 샤워 후에도 일정 시간 배기팬을 가동하는 것이 습윤 환경 개선에 효과적이라 판단되었다.
(5) 가장 욕실 습윤 환경 개선에 효과가 있는 Case B3에 공기 순환기를 이용하여 강제 급기하였을 때 변화를 확인하는 추가 실험을 하였다. Case B3에 비해 습도 감소에 소요되는 시간은 약 20분 감소하였으며, 강제 급기와 배기팬 가동을 동시에 진행한 샤워 후 30분 동안 급격한 습도 감소가 이루어졌다.
(6) 위 실험 결과를 통해 주방 사용 시점과 별개로 실내에 오염물질 농도가 기준 이상이 되었을 때 기계환기시스템이 가동되어 실내 공기질을 개선할 수 있는 시스템 개발이 필요할 것으로 판단되었다. 또한 욕실 습윤 환경 개선을 위해 배기 성능을 향상시킬 수 있도록 배기팬의 유량과 욕실 체적 등 다양한 조건을 고려하여 적합한 급기 유량과 풍속을 고려한 환기시스템 방안 마련이 필요할 것으로 사료되었다.
본 연구는 실제 거주자가 생활하고 있는 아파트에서 진행한 실험으로 실험 조...
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