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생활공감환경보건기술개발사업 최종보고서 2016. 04 한국화학융합시험연구원한국산업기술시험원한양대학교산학협력단

보안과제 [ ], 일반과제 [ ] 최종보고서 [2013001350001] 생활공감환경보건기술개발사업 Development in Environmental Health and Empathy Living Project 석면함유건축자재별비산방지및제어기술개발을통한적용및평가시스템구축 Application and evaluation system development of asbestos encapsulation and control technology on each Asbestos Containing Building Materials 2016. 04 한국화학융합시험연구원 / 선일식 환경부한국환경산업기술원 - ii -

1. 총괄주관연구기관최종보고서 [ 한국화학융합시험연구원 ]

환경정책기반공공기술개발사업최종보고서 [2013001350001] 환경보건정책대응기술 (Technologies for the Environmental Health Policy) 석면함유건축자재별비산방지및제어기술개발을통한적용및평가시스템구축 Application and evaluation system development of asbestos encapsulation and control technology on each Asbestos Containing Building Materials 2016. 04 한국화학융합시험연구원선일식 환경부 한국환경산업기술원

제출문 환경부장관귀하 본보고서를 석면함유건축자재별비산방지및제어기술개발을 통한적용및평가시스템구축에관한연구 ( 개발기간 : 2013. 04. 01. ~ 2016. 03. 31.) 과제의최종보고서로 8 부를제출합니다. 2016. 04. 30. 총괄연구기관명 : 한국화학융합시험연구원 ( 대표자 ) 최형기 ( 인 ) 협동연구기관명 : ( 대표자 ) ( 인 ) 참여기업명 : ( 대표자 ) ( 인 ) ( 주관 ) 연구책임자 : 선일식 (2013.04.01.~2016.03.31.) ( 주관 ) 참여연구원 : 이재형 (2013.04.01.~2016.03.31.) : 백선호 (2013.04.01.~2015.03.31.) : 이정일 (2013.04.01.~2014.03.31.) : 황범구 (2013.04.01.~2016.03.31.) : 정민종 (2013.04.01.~2016.03.31.) : 이진욱 (2013.04.01.~2016.03.31.) : 김남준 (2013.04.01.~2014.03.31. 2015.03.31.~2016.03.31.) : 권예빈 (2013.04.01.~2015.12.31.) : 김승민 (2014.04.01.~2016.03.31.) : 김지호 (2014.04.01.~2016.03.31.) : 곽주현 (2015.04.01.~2016.03.31.) - i -

요약서 사업명환경정책기반공공기술개발사업과제번호 201300135001 생활공감생활환경유해인자단위사업명대기환경정책대분야중분야환경보건기술개발사업위해관리기술개발석면함유건축자재별비산방지및제어기술과제명기술단계기초개발을통한적용및평가시스템구축 최종성과기술 연구책임자 석면비산방지제성능평가방법매뉴얼및인증제도 ( 안 ) 제시 선일식 최종연도참여연구원수총연구기간참여연구원수 7 명 12 명 참여기업 - 최종연도연구개발비 총연구개발비 정부 : 140,000,000 원민간 : 0원계 : 140,000,000원 정부 : 425,000,000 원민간 : 0원계 : 425,000,000원 2013. 04. 01. 연락처 032-260-9601 이메일 sunys@ktr.or.kr 총연구기간 ~ 2016. 03. 31. 연구기관명및연구기관한국화학융합시험연구원황해비즈니스본부재단법인소속부서명유형위탁기관명 - 위탁책임자 - 석면건축물을관리하는방법중석면비산방지제를이용한방법이증가하고있음 개발목적 및필요성 연구개발 결과 하지만, 해당석면비산방지제에대한성능평가방법은일부건축자재에한해 KS 기준은있지만, 시험방법만명시되어있고기준은명시되어있지않음 비산방지제의품질과더불어방지제를사용한이후의성능평가를객관적으로입증 할수있는시험방법과기준이필요함 석면함유건축자재의종류별, 소재별특성분석 - 슬레이트 : 외부환경에노출된부위를측정한결과표면의노후화로인하여석면이 심하게노출되어있음을확인하였으며, 이로인하여외부환경 ( 비, 바람등 ) 에의하여 석면이비산될가능성이있음 - 바닥타일 : 바닥타일은분석결과표면에석면섬유가노출되지않음 - 천장재 : 천장재는시공시노출되는부분과노출되지않은부분으로구분할수 있으며, 노출되는부분은하얀색으로코팅이되어있어석면이비산될가능성이없다고 생각하여석면비산안정화처리제를사용할때도앞부분은제외하고하는경우도있지만, 표면분석결과앞부분도뒷면과마찬가지로미세한석면섬유가비산될가능성이있음 - 밤라이트 : 코팅이되어있는부분과되어있지않은부분에상관없이석면이외부로 노출될가능성이있음 - 석면건축자재의위해성평가 : 석면건축자재에대한평가인자는물리적평가만 해당이되며, 나머지평가지표는외부환경요인과관련이있음 건축자재의파쇄후석면섬유비산성평가장치개발 - 이장치는내화뿜칠재, 천장재, 지붕재등의건축자재에석면비산안정화처리제를도포후파쇄하여석면섬유비산유무를평가하는데적용할수있음 - 공기흐름을순환식과연속식으로변경하여시험할수있으며, 또한공기순환장치를 - ii -

자유자재로움직이게하여공기가직접파쇄된시험체에닿을수있고, 유속을조정할수 있도록제작하였음 석면함유건축자재의적용기술의평가기술개발 - 석면섬유의비산성시험 : 석면비산안정화제를처리한이후취부재에환기시설등에의해바람이맞을경우에석면섬유의비산을억제하는효과를평가하기위한목적으로섬유비산성능평가장치를이용하여전처리후위상차현미경또는투과전자현미경 ( 이후현미경 ) 으로분석하여성능을확인할수있음 - 표면손상에의한섬유비산시험 : 석면비산안정화제를처리한이후외부요인 ( 전기공사, 천장공사등 ) 에의하여천장재표면에손상이발생한경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적으로전처리후현미경으로분석하여성능을확인함 - 파쇄시석면섬유의비산성시험 : 석면비산안정화제를처리한이후외부요인에의하여천장재가낙하하여파쇄되는경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적으로파쇄비산성능평가장치를이용하여전처리후현미경으로분석하여성능을확인함 - 일부비산방지제는수분에도포가벗겨지는것들이있으므로비산성시험을할경우에는열화처리반드시필요함 - 충격시험 : 석면비산방지제를처리한취부재에고체가충돌할경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적으로충격시험기를이용하여성능을확인함 - 부착강도시험 : 석면비산방지제를처리한취부재에국부적인하중이걸렸을경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적으로부착강도시험기를이용하여성능을확인함 - 현장시험 : 비산방지제를지붕재에사용한경우외부환경에의한노후화진행을확인하기위하여실제외부조건에노출시켜비산방지제노후화를확인하기위한목적으로현장에도포후일정시간이경과하면현장에서육안및비산성시험을실시하여성능을확인함 공정 제품사진및도면성능사양및기술개발수준활용계획 석면비산방지제처리기술의인증제구축 - 일본의경우국가 ( 국토교통성 ) 에서석면비산방지제를인증하는제도가있음 - 국내에도사용자가석면비산방지제를믿고사용할수있는환경을조성하기위하여해당비산방지제처리기술의인증제도입이필요함개발한장치사진별도첨부 - 석면건축자재비산방지처리기술의적용성능평가기술을적립함으로서관련제품의생산과개발을촉진하고이를통하여석면건축자재의안정적인유지 보수활동이가능함 석면안전관리법에서는당장에해체 제거하지않아도되는석면건축자재는일정주기로유지관리를하도록규정하고있으며, 유지관리를위해서반드시필요한기술기반이바로비산방지를위한적절한처리약품의보급과기술평가로판단되어지며, 이번연구를통하여이러한기술기반을구축함으로서보다효율적인정책의실효성을확보할수있음 - iii -

주요성과 색인어 ( 각 5 개이상 ) 특허 출원 ( 국내 ) 1 건등록 ( 국내 ) 건출원 ( 국외 ) 건등록 ( 국외 ) 건 논문 SCI급 건 일반 1 건 인증 신기술인증 건 신기술검증 건 매출 국내매출 원 해외수출 원 정책활용 제안 건 채택 건 기타 ( 한글 ) 석면, 석면함유건축자재, 비산방지, 풍동시험, 평가기술 ( 영문 ) asbestos, asbestos containing material, encapsulation system, wind tunnel test, evaluation technology - iv -

요약문 연구개발결과의보안등급 보안등급분류 보안과제 일반과제 결정사유 본과제는일반과제로분류됨 평가의착안점및기준 구분세부내용평가의착안점및기준 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종평가 석면함유건축자재의종류별, 소재별특성분석 석면함유건축내장재의안정화처리적용기술및석면비산먼지제어기술에대한평가기술개발 ⑴ 석면함유건축내장재의석면비산성평가장치개발 석면함유건축내장재의안정화처리적용기술및석면비산먼지제어기술에대한평가기술개발 ⑵ 석면함유뿜칠재 ( 내화피복재등 ) 의안정화처리적용기술및석면비산먼지제어기술에대한평가기술개발 석면함유건축외장재 ( 슬레이트등 ) 의안정화처리적용기술및비산먼지제어기술에대한평가기술개발 (Ⅰ ) 석면함유건축외장재 ( 슬레이트등 ) 의안정화처리적용기술및석면비산먼지제어기술에대한평가기술개발 ( 촉진내후성등 ) 안정화처리기술의인증제구축 안정화처리를통한석면섬유비산성평가매뉴얼작성 석면비산성평가장치개발 석면비산방지제어시스템구축 과학기술기반 석면함유건축자재의특성분석보고서 ( 실험결과포함 ) 안정화처리평가기술보고서 ⑴ 학회발표 평가장치의특허출원 안정화처리평가기술보고서 ⑵ 학회발표및투고 뿜칠재의평가기술검토보고서학회발표 외장재의평기기술보고서국내논문발표 내장재, 뿜칠재, 외장재등석면함유건축자재분야별적용기술평가보고서 S C I 급논문발표 안정화처리인증제 ( 안 ) 제시 비산방지안정화처리기술평가매뉴얼 장치가동여부 제어시스템평가매뉴얼 S C I 논문제출, 특허출원 - v -

Ⅰ. 연구과제명 주관과제명 : 석면함유건축자재별비산방지및제어기술개발을통한적용및평가시스템구축 Ⅱ. 연구개발의목적및필요성 연구목적 석면건축자재관리방안중석면비산방지제를활용하는방안이증가하고있지만, 석면비산방지제에대한성능평가방법은일부건축자재에한해 KS기준 ( 시험방법 ) 만있음 이에본연구에서는비산방지제를사용하여석면의비산을방지하는기술에대한성능평가방법과기준을마련하기위함 연구필요성 국가에서관련제도가도입되기전에민간과공공분야에서석면함유건축자재의비산방지를위한유지 보수활동기술의적용과관련시장이형성되고또지속적인수요가발생하고있으므로국가에서보다체계적인기술자료확립을통하여관련제도의보완이시급히요망되고있는실정 국가적으로관련분야산업기반을구축하고기술적가이드라인을설정한다면국내산업 기술을통하여제품및시공능력을향상시키고산업경쟁력강화에도움이될수있을 것으로기대 Ⅲ. 연구개발의내용및범위 석면함유건축자재의종류별, 소재별석면특성분석및위해성등급분류 건축물에시공된석면건축자재의종류별, 소재별석면특성분석 석면건축자재의위해성평가실시 석면함유건축내장재의석면비산성평가장치개발 기존의비산시험장치를개선하여내장재가파손될때를가정하여시험할수있는장치개발 해당평가장치의특허출원 석면건축자재의비산방지제처리적용기술에대한성능평가기술개발 뿜칠재 ( 내화피복재 ) 의비산방지제처리적용기술성능평가방법및기준설정 내장재중천장재의비산방지제처리적용기술성능평가방법및기준설정 외장재 ( 슬레이트 ) 의비산방지제처리적용기술성능평가방법및기준설정 석면비산방지제성능평가매뉴얼작성 석면비산방지처리기술의인증제구축 건축자재중석면비산방지처리인증제도입 ( 안 ) 제시 - vi -

Ⅳ. 연구개발결과 석면함유건축자재의종류별, 소재별특성분석 슬레이트 외부환경에노출되어표면의노후화로인하여석면이심하게노출되어있음 외부환경 ( 비, 바람등 ) 에의하여석면이비산됨 바닥타일 표면에석면섬유가노출되지않음 천장재 시공시노출되는부분과노출되지않은부분표면에서석면섬유가노출되어있음 충격또는바람에의해미세한석면섬유가비산됨 밤라이트 코팅이되어있는부분과되어있지않은부분에상관없이석면이외부로노출되어있음 석면건축자재의위해성평가 석면건축자재에대한평가인자는물리적평가만해당이되며, 나머지평가지표는외부환경요인과관련이있음 동일한석면건축자재도현재상태및사용처에따라위해성등급이달라짐 석면건축자재가사용한건축물에따라비산방지평가항목의다변화가필요함 건축자재의파쇄후석면섬유비산성평가장치개발 천장재및지붕재등의석면비산방지제를도포후파쇄하여석면섬유비산유무를평가할수있도록제작됨 뿜칠재시료의경우에는충격강도시험이가능하도록제작됨 특허출원완료 석면함유건축자재의적용기술의평가기술개발 섬유의비산성시험 석면비산안정화제를처리한후취부재에환기시설등에의해바람이맞을경우에석면섬유의비산을억제하는효과를평가하기위한목적 섬유비산성능평가장치를이용하여시료채취후위상차현미경또는투과전자현미경으로분석하여성능을확인함 기준은 0.005 개 /cm 2 미만으로설정함 표면손상에의한섬유비산시험 석면비산안정화제를처리한이후외부요인 ( 전기공사, 천장공사등 ) 에의하여천장재표면에손상이발생한경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적 표면손상후섬유비산성능평가장치를이용하여시료채취후위상차현미경또는투과전자현미경으로분석하여성능을확인함 기준은 0.005 개 /cm 2 미만으로설정함 파쇄시석면섬유의비산성시험 - vii -

석면비산안정화제를처리한이후외부요인에의하여천장재가낙하하여파쇄되는경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적 파쇄비산성능평가장치를이용하여전처리후투과전자현미경으로분석하여성능을확인함 기준은 0.005 개 /cm 2 미만으로설정함 열화처리 일부비산방지제는수분 ( 또는높은습도 ) 에도포된방지제가손상이되어벗겨지기때문에비산성시험을할경우에는열화처리반드시필요함 충격시험 석면비산방지제를처리한취부재에고체가충돌할경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적 충격시험기를이용하여성능을확인함 기준은석면비산방지제를처리하지않은시험체의부착강도결과치의 20 % 이내로설정함 부착강도시험 석면비산방지제를처리한취부재에국부적인하중이걸렸을경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적 부착강도시험기를이용하여성능을확인함 기준은섬유층탈락이없는것으로설정함 현장시험 비산방지제를지붕재에사용한경우외부환경에의한노후화진행을확인하기위하여실제외부조건에노출시켜비산방지제노후화를확인하기위한목적 현장에도포후일정시간이경과하면현장에서육안및비산성시험을실시하여성능을확인함 기준은육안결과도포된석면비산방지제가손상이없어야하며, 비산시험은 0.005 개 /cm 2 미만으로설정함 석면비산방지제처리기술의인증제구축 국가또는민간기관에인증하는인증제도 ( 안 ) 제시 인증제구축관련성능평가매뉴얼작성 Ⅴ. 연구개발결과의활용계획 ( 기대효과 ) 석면함유건축자재의자재종류별, 소재별위해성등급에따른비산방지기술개발을통한안정적인건축물의석면유지관리실현 다양한유지관리기술개발및평가기술의확립을통한석면건축물의체계적인관리기반이구축 석면건축자재의비산방지및제어기술평가인프라구축을통한처리기술의인증제도구축 - viii -

SUMMARY ( 영문요약문 ) Ⅰ. Title Research Title : Application and evaluation system development of asbestos encapsulation and control technology on each asbestos containing building materials Ⅱ. The Objective & Necessity of the Research Research Purpose Management plan for Asbestos containing building material includes expanded scope of utilizing Scattering inhibitor; however, for efficiency evaluation for Scattering inhibitor, there is only KS standard (test method) for certain building material. Hereupon this research aims at creating and applying efficiency evaluation method and standard for use of scattering inhibitor to prevent asbestos spattering Research necessity Before nation s adoption of the related system, market related to application of the maintenance and repair techniques for asbestos containing building material had been formed in private and public sector, also steady demand has occurred; therefore, immediate national wide supplementation to related system through establishment of a systematic technical data are required. Once an establishment of national industrial base in related field and setting up a technical guideline are made improvement in product and construction ability and also consolidation in industrial competitiveness can be expected through domestic industrial technology. Ⅲ. Contents and Scope Analysis on Asbestos feature and Risk Classification for each type and material of Asbestos containing building material Feature analysis on each type and material of Asbestos building material used for - ix -

construction Implementation of risk assessment on asbestos building material Development of Scattering inhibition efficiency evaluation device for Interior building materials that contain asbestos Development of a testing device which can assess interior material damage in speculation by betterment of the existing spattering testing device A patent application for efficiency evaluation device Developing performance test on application technology for handling asbestos building materials by scattering inhibitors Setting up a standard and method to conduct a performance test on application technology of when anti-spatter spray coating (fireproofing materials) is handled Setting up a standard and method to conduct a performance test on application technology of when headlining among interior material are handled by scattering inhibitors Setting up a standard and method to conduct a performance test on application technology of when exterior material (Slate) is handled by scattering inhibitors Preparing a manual for performance evaluation on asbestos Scattering Inhibitor Establishing a certification system for techniques on handling asbestos scattering inhibitor Proposing adoption of the drafted certification system for handling asbestos scattering inhibitor on building material Ⅳ. Results Feature analysis on respective material/ type of asbestos containing building material Developing an evaluation device for measurement of fugacity of asbestos fiber after fragmentation of building materials Developing an evaluation technique for asbestos containing building material application technology Establishing a certification system for techniques on handling asbestos scattering inhibitor - x -

Ⅴ. Business Application Based the Outcomes Fulfilling building s stable asbestos maintenance administration for respective material/type of asbestos containing building material through asbestos scattering inhibitor technology developed based on its risk level Building a systematic maintenance system for asbestos building materials through a diverse maintenance technology and evaluation technique Establishing a certification system for techniques on handling asbestos scattering inhibitor - xi -

< 목차 > 1. 연구개발과제의개요 01 1-1. 연구개발목적 01 1-2. 연구개발의필요성 03 1-3. 연구개발범위 03 2. 국내외기술개발현황 04 3. 연구수행내용및결과 06 3-1. 연구개발의내용 ( 범위 ) 및최종목표 06 3-2. 연구개발결과및토의 07 3-3. 연구개발결과요약 67 4. 목표달성도및관련분야기여도 ( 환경적성과포함 ) 70 4-1. 목표달성도 70 4-2. 관련분야기여도 72 5. 연구결과의활용계획등 73 6. 연구과정에서수집한해외과학기술정보 73 7. 연구개발결과의보안등급 73 8. NTIS 에등록한연구시설 장비현황 73 9. 연구개발과제수행에따른연구실등의안전조치이행실적 73 10. 연구개발과제의대표적연구실적 73 11. 기타사항 73 12. 참고문헌 74 부록 ( 석면건축자재의석면비산안정화제성능평가매뉴얼 ) - xii -

1. 연구개발과제의개요 1-1. 연구개발목적 가. 비산방지제성능평가항목및기준필요 ⑴ 국외사례일본은석면문제로인하여건축기준법이 2006년 10월 1일개정되어석면등을이용한건축자재 ( 뿜칠석면, 석면함유뿜칠암면 ) 의사용금지및제거가의무화되었다. 기존건축물의일정규모이하의증개축, 대규모리모델링에대해서는밀봉의조치가허용되어그기준이마련되었다. 특히, 뿜칠석면, 석면함유뿜칠암면의봉쇄조치에사용하는 석면비산방지제 는건축기준법제37조제2항의인정대상건축자재가되어그품질성능에관해서점도및밀도, 도포량, 풍압을가하였을때의섬유의비산성, 내충격성의시험및평가방법이국토교통성의고시로정해졌다. 이러한배경아래, 석면비산방지제 의실태를보다상세하게파악하는동시에고시의시험및평가방법을참고하여적용대상으로하는석면함유건축자재의확대또는시공후의안전성등의시험및평가방법의추가및확충의가능성에대해검토하기위하여 3년에걸쳐조사연구를진행하였으며, 이연구를기반으로 석면비산방지제 의성능시험및평가방법을표준화하여사용하고있다. ⑵ 국내는건축자재중내장재에만일부국한되어석면비산방지제성능평가시험방법이 KS 기준으로제정되어있다. 하지만, 기본적인시험방법만규정할뿐시험기준이명시되어있지않아현장에서논란이되고있다. ⑶ 이에비산방지제성능평가항목및기준을마련하여제품의표준화에따른신뢰성을향상시키는데목적이있다. 나. 기술적파급효과 ⑴ 성능평가매뉴얼작성에따른관련업체의비산방지제개발비용의절감효과발생및제품의성능향상 ⑵ 관련산업분야의비산방지제시험결과에대한신뢰성향상을꾀함으로서우리기업의대외경쟁력을향상 ⑶ 석면비산에대한국내환경오염방지대책수립방안제공 ⑷ 환경부에서진행하고있는석면관련정책수립에대한지원이가능 ⑸ 약품의품질뿐만아니라약품을사용한이후의성능평가를객관적으로입증할수있음 1-2. 연구개발의필요성 가. 석면함유건축자재의석면비산위험성 건축물의화재상태가일정기간지속되면철골구조물강도는일반적인상온조건과비교할때 - 1 -

약 1/2 수준으로저하하게되는화재에취약한성질을갖고있다. 이같은특성으로인한화재시구조적손상위험을방지하기위한방법으로서뛰어난고단열성재료를사용하여강재부재에내화피복재를시공하는습식뿜칠공법이사용되었다. 습식뿜칠공법은다른타설, 바름, 부착등의공법과는달리비교적경량으로시공할수있으며줄눈이없는장점이있다. 그러나, 시공후일정한양생기간이지나면피복재의박락에주의해야하는단점을가지고있다. 내화피복재에일부함유된석면이공기중에비산될경우호흡기를통하여인체에침투하게되며일단침투하게되면체내에서배출되기가어려운특성을가지고있어장기적으로질병이발생할수있는우려가있다 ( 한국폐기물학회, 2009). 또한, 1970년대부터새마을운동의일환으로전국에있는초가지붕을개량하면서석면이함유된슬레이트지붕으로대폭교체하였고, 이때부터사용량이급증하기시작하였다. 지금까지수입된백석면의양은약 200만톤으로추산되며, 수입된대부분의석면은슬레이트등의건축자재를생산하는데 80% 이상이사용되었다. 현재에도전국적으로주택과공장, 축사등에당시에사용되었던슬레이트가많이남아있으며점차노후화되어가고있다. 최근에실시된농가건물에대한지붕재종류별현황을조사한결과전국단위로조사한 981호중슬레이트지붕이 372호로약 38% 를차지하고있어가장많은비율을보였다. 슬레이트는주성분이시멘트와백석면으로시멘트는시간이경과함에따라풍화작용을받아부식이진행된다. 슬레이트는시멘트가주성분이고시멘트의구성성분인수산화칼슘은물에녹으며, 시간이경과하면서슬레이트에함유된석면섬유가주변환경으로방출되고있으며, 특히산성비에용해도가더증가하는것으로알려져있다. 이렇게노후화된슬레이트지붕을가진건물주위에서대기중농도를측정했을때농도는 1 f/l 정도로높게측정되었다. 슬레이트설치연한이오래되었을수록증가하였으며, 강우량이증가할수록증가하였다. 방출되는석면섬유의수가많아오염된빗물이흘러주변환경으로가게되면오염이확산될수있으며, 빗물이증발하게되면남은섬유가다시대기중으로비산되는이차오염도예상되므로시급히슬레이트지붕에대한조치가필요하다. 이차오염을방지하기위한방법으로는오염물질을제거하여석면이함유되지않는제품으로교체하면된다. 하지만, 이는많은비용이소요되기때문에현실적으로어렵다 ( 한국산업위생학회, 2010). 나. 석면비산방지처리약품을활용한석면함유건축자재유지 관리활성화석면함유건축자재의비산위험성을방지하기위하여최근에일부학교건축물등에서비산방지제처리를통한안정적인유지관리활동을하고있는것으로파악되었다. 특히ㅇㅇ교육청은 2012년에일부시범사업등을통하여석면비산방지제적용시범사업을실시한바있다. 이는일시에석면이함유된학교건축물의건축내장재등을해체 제거하는데많은비용이소요되므로보다실용적인석면함유건축자재의유지관리활동으로평가되어 - 2 -

진다. 이렇듯이미국가에서관련제도가도입되기전에민간과공공분야에서석면함유건축자재의비산방지를위한유지 보수활동기술의적용과관련시장이형성되고또지속적인수요가발생하고있으므로국가에서보다체계적인기술자료확립을통하여관련제도의보완이시급히요망되고있는실정이다. 다. 비산방지약품의객관적평가기준설정을통한기술선진화석면은비산되지않으면위험하지않기때문에교체비용보다저렴한비산방지약품을이용하여석면섬유를안정화처리하는것이효율적인방법으로미국, 일본등의국가에서적용되어지고있다. 현재비산방지약품에대한기준및시공방법등의표준화가이루어지고있지않아상당부분일본등에서수입되거나외국의공법을활용하고있는경우가많다. 따라서, 국가적으로관련분야산업기반을구축하고기술적가이드라인을설정한다면국내산업기술을통하여제품및시공능력을향상시키고산업경쟁력강화에도움이될수있을것으로기대하고있다. 1-3. 연구개발범위 가. 성능평가항목및기준설정 ⑴ 석면함유건축내장재 ( 뿜칠재, 천장재 ) 의안정화처리적용기술에대한평가기술개발 ⑵ 석면함유건축외장재 ( 슬레이트 ) 의안정화처리적용기술에대한평가기술개발 ⑶ 석면비산방지제인증제도 ( 안 ) 제시 나. 장치개발 ⑴ 기존의풍동시험장치를개선하여내장재가함유된건축물의상황을고려한내장재비산성평가용풍동시험장치개발 - 파쇄시험시비산성시험장치 ⑵ 건축자재외장재 ( 슬레이트 ) 의현장시험용장치개발 - 3 -

2. 국내외기술개발현황 2-1. 해외기술개발동향 가. 미국 EPA에서운영하는 AHERA(Asbestos Hazard Response Act) 규정을 1986년에제정하여학교시설의경우석면조사를실시한후석면함유건축자재상태에따라관리계획을수립하도록하고있으며, 6개월주기로석면함유건축자재의상태를점검하고, 3년마다재조사를실시하여건축물을안전하고지속적으로사용할수있도록하고있다. 미국재료시험협회규격 (ASTM) 에서는석면관리를위하여밀봉 (encasement) 와봉쇄 (encapsulation) 방법을권장하고있으며, 뿜칠재의경우봉쇄재 (encapsulant) 를위해 ASTM E 1492(1992) 시험기준을제시하고있다. 그러나안정화제제품을위한인증제도를운영하고있지는않다. 나. 일본일본의국토교통성은석면사용규제배경을분사석면등이석면을비산시킬경우건축물의이용자에게건강상피해를유발시킬있을가능성이있기때문에이러한건강피해를예방하기위하여 2006년부터관련규정을개정하여관리하고있다. 또한일본은현재일본에서는석면비산방지제의성능시험방법의 JIS 개발과관련하여 2006년건축기준법시행령이개정되어뿜칠석면의비산을방지하기위하여사용되는석면비산방지제에관한기준이설치되었다. 따라서, 석면비산방지제에의한비산방지조치를강구할있도록뿜칠석면에대해, 사용후에있어서의안전성을확인하는시험방법에대하여개발중이며, 주로뿜칠석면과석면이함유된뿜칠암면에대해서만적용하는석면비산방지제에대한기준을설정하여운영하고있다. 아울러일본에서는일본국토교통성건축기준법제 37조 2호에건축물의기초, 주요구조부, 그외안전상, 방화상또는위생상중요한정령으로정하는부분에사용하는목재, 강재, 콘크리트그외건축재료로서국토교통성장관이정하는것으로지정하는건축재료중석면함유건축자재에대한비산방지조치서석면비산안정화제를인정하고있으며안정화제의평가기관은 ( 재 ) 건재시험센터와 ( 재 )Better living에서담당하고있다. 다. 호주호주의경우호주페인트협회기술문서 (APAS 1720, Australian paint approval scheme) 를통하여석면시멘트에대한비산방지시스템기준을제정하여운용하고있다. 이기준에서는호주내석면함유물질로부터공기중비산을방지하기위하여비산방지제의적용기술을제시하고있으며, 이를통하여적절한유지관리를하도록규정하고있다. 이기준에서안정화 - 4 -

시스템의분류는크게안정화코팅과마감코팅의두가지분야로구분되어관리하고있다. 안정화코팅은석면시멘트표면에직접분사하여노출된모든층과증식하는유기물에침투하고밀봉되어풍화되지않은온전한층과밀봉된층을단단히결합하기위해이용된다. 그후안정화된층은마감코팅으로외부노출에의한풍화를방지한다. 2-2. 국내기술개발동향 가. 국내안정화제기술개발및현황국내의경우안정화제제품의대부분을일본에서수입하여사용하고있으나, 최근국내업체들이자체적으로기술을개발하여제품을보급해오고있다. 2009년건설기술연구원은국내관련업체와함께나노실리카및알카리이온을이용하여무기질계석면안정화제제품을개발한것으로보고 ( 건설기술연구원, 2009) 되고있으며, ( 주 ) 에코텍등에서도비산방지제개발을통한특허출원및제품을학교시설등에시공하고있는것으로알려져있다. 특히, 안정화제의적용사례는 2009년서울메트로선릉역에뿜칠재의안정화처리를위한시공을실시한바있으며, 2012년에는ㅇㅇ교육청에서관내시범학교를선정하여교실내천장재의안정화처리시범사업을실시하고, 이후일부학교에서본사업을진행하여직접안정화처리약품을도포하여시공한사례가있다. 이렇듯해당부처에서아직관련제도를정립하지않은상태에서도민간분야에서는활발하게석면함유건축자재의유지관리활동을하고있으며, 그중심에석면비산방지처리약품을사용한비산방지시공이대부분으로파악되고있다. 나. 국내안정화제평가연구및표준화동향비산방지를위한안정화제약품은그동안주로일본등에서수입하여사용하고있었으나, 최근에는민간기업을중심으로활발히개발되고있다. 아울러이러한제품들에대한현장적용평가기술은상대적으로연구가부진한편이다. 2010년에는국립환경과학원에서 석면함유건축자재비산방지관리방안연구 를통하여시중에유통되는비산방지안정화제의실태조사및기술평가를실시한바있다. 아울러본연구의주관기관인한국화학융합시험연구원은 석면비산방지용처리약품의성능평가표준화연구 를통하여석면비산방지제의기본적인성능기준을지식경제부와설정하고이를통하여우수한처리약품이활발하게개발될수있도록추진하고있다. - 5 -

3. 연구수행내용및결과 3-1. 연구개발의내용 ( 범위 ) 및최종목표 가. 연구개발의최종목표 ⑴ 석면함유건축자재의종류별, 소재별석면특성분석및위해성등급분류 건축물에시공된석면함유건축자재의종류별, 소재별석면특성분석 건축물에위해성평가실시 ⑵ 석면비산방지처리약품의실태조사및적용기술파악 현재시장에유통되고있는 석면비산방지제 의함유성분등의사양, 시공대상으로하고있는석면함유건축자재등의실태를조사한다. 이울러, 건축물의해체작업에수반하는분진의비산을억제하기위해서사용하는 석면비산억제제 에대해서도조사한다. 석면비산방지처리제의형태는크게 1 침투형, 2 표면고형화형, 3 침투형 + 표면고형화형의 3형태로나눌수있다. 각각의형태의따라어느정도의분포로사용되고있는지확인한다. 시공방법의경우에어건에의해도포하는방법이대부분이지만, 취부재의내부에길쭉한노즐을삽입하여석면비산방지처리제를주입하여전체를고형화하는시공방법도있다. 따라서시공방법의종류도조사한다. 일본고시에는석면비산방지처리제의도포량의하한치가규정되어있기때문에, 우리나라도기준에적합한도포량의하한치를확인하여제시하고자한다. ⑶ 시험및평가방법의적용범위검토 일본의고시로정해진시험및평가방법과작년환경부에서실시한비산방지제적용가능성평가실험계획을참고하여 석면비산방지제 를사용한후의안전성등에대한생산자나사용자로부터의요구가높다고생각되는항목에대한시험및평가방법의추가및확충의가능성에대해연구한다. 또한실태조사결과에따라필요한경우에는버미큐라이트 ( 질석 ), 펄라이트등의석면함유분무재, 석면함유보온재등에적용하는경우에대해서도규정한다. ⑷ 시험평가방법의확립 사용하는원료약품에대한품질기준으로완전무기질불연소재이며, 내구성과내후성이뛰어나야하며, 중금속과휘발성유기화합물이포함되지말아야한다. 비산성시험은석면비산방지처리를실시한시험체에풍향 & 풍동시험기를이용하여바람이시료에닿았을때섬유가비산하는지아닌지를조사하기위한목적으로하는 - 6 -

시험이다. 비산한섬유는위상차현미경또는투과전자현미경으로확인한다. 나. 연구개발의내용 연구개발의목표 연구개발의내용 석면함유건축자재의종류별, 석면함유건축자재별비산방지제적용기술및제어소재별특성분석기술개발및평가를위한기초자료확보 각각의세부과제를통해도출된안정화처리기술, 제어기술석면함유건축자재 ( 천장재, 뿜칠재, 등에대한평가기법을개발하고관련시스템을구축슬레이트 ) 의안정화처리적용기술 적용기술의평가를위한물리적평가, 풍동시험장치개발및석면비산먼지제어기술에대한 석면함유건축외장재 ( 슬레이트등 ) 의안정화처리적용평가기술개발기술및비산먼지제어기술에대한평가기술개발 (Ⅰ) 외장재비산성적용기술의내구성평가를위한기술개발석면함유건축내장재의석면 기존의풍동시험장치를개선하여내장재가함유된건축물의비산성평가장치개발상황을고려한내장재비산성평가용풍동시험장치개발안정화처리를통한석면비산성 안정화처리및비산제어평가매뉴얼작성평가매뉴얼작성 관련기반과기술을확보하여건축자재비산방지안정화안정화처리기술의인증제구축처리인증제도입을위한자료제시 3-2. 연구개발결과및토의 가. 석면함유건축자재의종류별, 소재별특성분석 ⑴ 석면함유건축자재 석면건축자재 1 석면건축자재 - 정의 : 석면을함유하고있는건축자재로서석면이 1 퍼센트 ( 무게퍼센트 ) 를초과하여함유된건축자재 2 석면을함유한건축자재 - 지붕재, 벽면재로사용되거나, 마감재로써장식, 음향조절, 방화용으로벽과천장에분사하고미장바름이나철골부재에내화피복으로사용 - 단열및보온재는급수관, 증기관, 덕트, 보일러및온수탱크에사용되고기타수장재로비닐석면바닥타일, 천장타일, 트랜사이트또는시멘트판, 벽판, 지붕용곱슬레이트등으로사용함 석면함유물질의분류 - 7 -

1 표면재 (Surfacing materials) - 모든비산가능물질 (All friable materials) - 모든비산불가능물질콘크리트제외 (All non-friable materials except concrete-like) 2 단열재 (Thermal system insulation) - 단열에사용된모든물질 유리솜, 고무, form glass 제외 3 기타물질 (Miscellaneous materials) - 바닥재 : Floor tiles - 천장재 : Ceiling tiles - 벽면재 : Hard wallboard - 시멘트파이프 : Cement pipe - HVAC 천 : HVAC cloth etc 석면함유주요건축자재 1 슬레이트 : 석면함유율이 8 ~ 14 % 이며, 2004년 11월이후생산중단 2 천장재 : 석면함유율이 3 ~ 6 % 이며, 2005년 4월이후석면대체물질 ( 규회석, 해포석 ) 을사용하여생산 3 내장벽재 : 석면함유율이 10 % 내외이며, 2002년 4월이후석면대체물질 ( 규회석, 해포석 ) 을사용하여생산 4 석면압축외벽재 : 석면함유율 8 ~ 14 % 이며, 2006년부터생산이중단됨 ⑵ 건축물내석면의사용처 그림 1. 건축물내석면의사용 [ 출처 : 환경부석면관리종합정보망 ] - 8 -

⑶ 석면대체 ( 유사 ) 물질 대체물질성상및용도비고 Glass Fibers ( 유리섬유 ) Mineral Fibers ( 암면 ) Wollastonite ( 규회석 ) Sepiolite ( 해포석 ) Pulp ( 난연목재펄프 ) Organic and Plastic Fibers ⑷ 석면함유주요건축자재의특성 슬레이트 섬유상태로보온 단열및가공재로사용 섬유상태로내화 단열및가공재로사용 자연섬유상태로단열및가공재로사용 자연섬유상태로단열및가공재로사용 섬유상태로보온및가공재로사용 인조섬유 인조섬유 자연섬유 자연섬유 가공천연펄프 섬유상태로가공용으로사용되나내열, 단열성이낮음야자섬유, 마섬유등 - 주택, 공장, 축사, 창고등모든건축물의지붕및벽체에사용되는슬레이트는 1960 ~ 1970 년대농어촌의지붕개량사업에주로사용되었고, 2004 년 11 월이후생산이중단된 상태임 - 골판또는평판형태의제품으로최초생산시연한회색을띄나장기간사용된경우 짙은회색으로변색되어쉽게부스러져해체및제거작업시주의가필요함 - 현재우리나라농어촌지붕으로사용된슬레이트들은장기간의자연풍화작용에의해 부식되어외부의작은압력에도쉽게부스러져석면분진이비산될우려가많으며석면 함유율은 8 ~ 14 % 로주로백석면과갈석면이포함되어있음 천장재 ( 일명천장텍스 ) - 텍스는석고가함유된제품으로써건축천장마감재로주로사용되는데, 보통표면이 백색으로벌레무늬를띠고, 장기간사용시충격에쉽게부스러져석면분진의비산의 우려가있으므로관리나제거시주의를요함 - 2005 년 4 월이후석면대체물질 ( 규회석, 해포석 ) 을사용하여생산되고있고석면함유율이 3 ~ 6 % 로천장방음타일이나천장재에는주로백석면이포함되어있음 - 텍스의종류중하나인아스칼은일반빌딩사무실, 공장, 상가, 학교, 병원등의천장, 녹음실, 음악실등흡음을요하는장소의천장및벽체에사용되며주로 5 ~ 10 % 의 석면이함유됨 내장벽재 ( 밤 / 나무라이트 ) - 밤라이트는일반건축물내부의사무실및화장실칸막이등의내부공사의마감재및 조립식욕실 (UBR) 의 Back-up 재로사용되고있음 - 시공또는사용과정에서코팅이나페인팅을많이하여표면상으로판별이곤란함 - 9 -

- 석면함유율 10 % 내외로사무실내파티션이나석고보드에는백석면이주로포함 (2002년 4월이후석면대체물질인규회석, 해포석을사용하여생산하고있음 ) 뿜칠석면 - 극장 : 무대의후면및천장에사용되었으며, '80년대이후에는암면, 펄라이트 ( 다공질진주암 ) 등이사용되어면밀한확인이필요 - 주차장 : 주로천장에사용되었으며, 거의암면이뿜칠되어있어견본을채취하여손으로비벼서뭉치는경우석면으로추정하여정밀검사를실시 - 체육관 : 주로천장과벽면에사용되었으며, 주차장의확인방법과동일하게실시 - 철골 ( 데크플래이트 ) : 철골의부식방지를위하여사용되었으며, 섬유질상태의내화피복을채취하여육안및손으로비벼검사후정밀검사실시 - 기관실 ( 공조실 ) : 석고및불연테이프와함께거의고형상태로기계를감싸고있어견본을채취하여정밀검사실시 - 기타냉동창고등 : 일반적으로스티로폼이사용되나오랜건물의경우암면이나석면을사용한사례가있어 1차육안및손으로검사후정밀검사필요 ⑸ 제품별석면함유량및식별방법 ( 제조업체별 ) - 10 -

벽산 구분 제품명 규격 (mm) 두께넓이길이 석면 함유량 생산기간식별방법사진 슬레이트 슬레이트 6.3 960 720 1820 2120 2420 2720 약 10 % '91 ~ '04.11 물결무늬의단면을 가지는시멘트 색상의골판 음각무늬 ( 벌레무늬 ) 가 아미텍스 6 300 600 약 5 % '85 ~ '05.3 있는백색의판상형으로일반적으로 천 나사못으로시공 장 재 음각무늬 ( 벌레무늬 ) 가 아스칼텍스 6 300 600 약 5 % '83 ~ '03.4 있는백색의판상형으로일반적으로 나사못으로시공 내장벽재 밤라이트 3 4 5 6 900 1200 1800 2100 2400 2700 약 10 % '71 ~ '04.4 회색의시멘트 재질의판상형 보드 기 타 압축성형 시멘트 판넬 20 35 50 60 400 500 600 2100 ~5000 약 8±2 % '83 ~ '03.4 단면형상에요철및중공부위가있는콘크리트재질의패널 - 11 -

( 주 )KCC 구분 제품명 규격 (mm) 두께넓이길이 석면 함유량 생산기간식별방법사진 슬레이트 슬레이트 6.3 720 960 1820 2120 2420 약 10 % '65 ~ '03.10 물결무늬의단면을가지는시멘트색상의골판 음각무늬 ( 벌레무늬 ) 가 천 장 재 아미텍스 6 300 600 약 5 % '89 ~ '03.12 있는백색의판상형으로일반적으로 나사못으로시공 내 밤라이트 3~6 900 1200 1800 2400 약 10 % '74 ~ '03.12 회색의시멘트재질의판상형보드 장 벽 재 나무라이트 3~6 900 1200 1800 2400 약 10 % '75 ~ '03.4 밤라이트의표면에유성도장을함 - 12 -

나. 석면함유건축자재의석면특성분석 ⑴ 공공건물의석면함유실태 - 조사대상 224개공공건물중 170개건물에서석면이검출되어약 75 % 의검출율을보임 - 시설별석면검출건물현황조사결과, 시청및구청이 72 %, 도서관 66.7 %, 문화예술시설 70.8 %, 주민센터 79.3 %, 체육시설 72.7 % 에서석면이검출되었음 - 1970년대이전건물은 84.6 %, 1970년대건물은 92.1 %, 1980년대건물은 86.4 %, 1990년대건물은 85.4 %, 2000년대건물은 44.1 % 에서석면이검출되었음 - 조사대상 224개공공건물의전체채취시료수는 1,613개이며, 525개시료에서석면이검출되어검출율 32.5 % 를보임 - 시설별석면검출시료수조사결과, 시청및구청은 26.6 %, 도서관은 25.1 %, 문화예술시설은 21.7 %, 문화예술시설은 21.7 %, 주민센터는 37.9 %, 체육시설은 35.2 % 의석면검출율을보임 - 시료재질별석면검출시료수조사결과, 뿜칠재 0.8 %, 단열재 15.4 %, 가스켓 69.7 %, 벽재 33.1 %, 지붕재 87.5 %, 천장재 54.6 %, 기타 12.5 % 의석면검출율을보였으며, 마감재와바닥재에서는불검출로확인됨 - 건축연도별석면검출시료수조사결과, 1970년대이전건물은 35.7 %, 1970년대건물은 46.9 %, 1980년대건물은 38.5 %, 1990년대건물은 33.9 %, 2000년대건물은 14.0 % 의석면검출율을보였음. 검출된석면은 100 % 백석면이었으며, 석면검출시료중 7.4 % 에서갈석면이함께검출되었음 - 석면검출시료중비산성이있는것으로판단되는시료는 58개로 11.0 %, 석면검출시료중비산성이있는시료를건축연도별로평가한결과, 1970년대건축물에서 21.8 % 로가장높게나타남 ⑵ 다중이용시설의석면함유실태 - 조사대상 112개다중이용시설중 47개시설 (41.9 %) 에서석면함유물질을사용하고있으며, 채취된 1,641개의고형시료를대상으로석면검출여부를조사한결과, 164개 (9.9 %) 의고형시료에서석면이검출 - 조사된가스켓의 41.5 %, 천장재의 30.8 %, 덕트포의 9.3 %, 벽면재의 6.1 % 에서석면이검출되었음 - 조사대상고형시료에서검출된석면은대부분백석면 (98.8 %) 이고, 트레모라이트석면이일부확인되었음 (1.2 %) - 대규모점포, 도서관, 박물관및미술관, 보육시설, 여객자동차터미널, 지하도상가, 의료기관, 찜질방중 50 % 이상이석면함유건축자재를사용하고있는것으로조사됨 - 1970년이전건축된건물의 50.0 % 가석면건축자재를사용하고있는것으로나타났고, 2001년이후에건축된건물은 30.6 % 정도만이석면함유건축자재를사용하고있는것으로나타남 - 13 -

⑶ 석면건축자재유형에따른석면형태 자재종류 사용석면 석면함유율 사용처 슬레이트 백석면 10 % 이상 지붕 천장텍스 갈석면 10 % 이내백석면 15 % 이내 사무실천장 밤라이트 백석면 10 % 이내 벽체, 천장 타일 백석면, 안소필라이트석면등 5 % 이내 사무실바닥재 가스켓 백석면 20 ~ 30 % 이내 배관, 보일러실 패킹재 갈석면 5 % 이내백석면 90 % 이상 덕트 분사재 ( 뿜칠 ) 백석면, 갈석면청석면, 트레모라이트석면 10 %, 1 % 이내 1 %, 5 % 이내 지하철, 지하주차장, 철골피복재 ⑷ 석면건축자재표면의석면특성 석면이함유된건축자재의표면에석면이어떤형태로존재하는지주사전자현미경을 이용하여표면을확대하여석면의비산가능성유무를확인하였다. 시험방법 1 시험기기 장비명 주사전자현미경 (SEM, Scanning Electron Microscope) 모델및제조사 NOVANANOSEM 440 FEI, Netherlands 그림 2. 주사전자현미경사진 2 시험방법각건축자재를일부크기로절단하여스터브 (stub) 에고정시키고분석을위하여백금 (Pt) 으로코팅후 1,000 ~ 8,000배로확대후표면상태를확인하였다. KS D ISO 16700 : 2007 - 마이크로빔분석 - 주사전자현미경 - 영상배율검정 3 시험체 - 14 -

슬레이트, 천장재, 밤라이트, 바닥타일, 분사재 ( 뿜칠 ) 등석면이많이사용된건축자재를 선정하여분석하였다. 단, 분사재 ( 뿜칠 ) 의경우잘부스러져전자현미경으로표면분석이 불가능하여분석에서제외하였다. 슬레이트 바닥타일 천장재앞면 천장재뒷면 밤라이트색상이있는면 밤라이트색상이없는면 분사재 그림 3. 표면분석석면건축자재 - 15 -

시험결과 1 슬레이트외부환경에노출된부위를측정한결과표면의노후화로인하여석면이심하게노출되어있음을확인하였으며, 이로인하여외부환경 ( 비, 바람등 ) 에의하여석면이비산될가능성이있음을확인하였다. 2,000배 4,000배그림 4. 슬레이트표면주사전자현미경사진 2 바닥타일바닥타일은분석결과표면에석면섬유가노출되지않음을확인하였다. 1,000배 8,000배그림 5. 바닥타일표면주사전자현미경사진 3 천장재천장재는시공시노출되는부분과노출되지않은부분으로구분할수있으며, 노출되는부분은하얀색으로코팅이되어있어석면이비산될가능성이없다고생각하여석면비산비산방지제를사용할때도앞부분은제외하고하는경우도있다. 하지만, 표면분석결과앞부분도뒷면과마찬가지로미세한석면섬유가노출되어있는것을확인하였다. - 16 -

천장재앞면 (A 구역 : 도장면, B 구역 : 홈파인부분 ) 천장재앞면 A 구역 (2,000 배 ) 천장재앞면 A 구역 (8,000 배 ) 천장재앞면 B 구역 (2,000 배 ) 천장재앞면 B 구역 (8,000 배 ) 천장재뒷면 (2,000 배 ) 천장재뒷면 (4,000 배 ) 그림 6. 천장재표면주사전자현미경사진 - 17 -

4 밤라이트 코팅이되어있는부분과되어있지않은부분에상관없이석면이외부로노출될 가능성을확인하였다. 색상이있는부분 (2,000 배 ) 색상이있는부분 (8,000 배 ) 색상이없는부분 (2,000 배 ) 색상이없는부분 (8,000 배 ) 그림 7. 밤라이트표면주사전자현미경사진 다. 석면건축자재의위해성평가 ⑴ 위해성평가방법 환경부석면안전관리법 1 물리적평가 - 석면함유건축자재의비산정도를예상하는물리적평가는비산성, 손상상태및석면함유량으로세분하여평가한다. - 비산성은석면함유건축자재가건조상태에서손힘 ( 압력 ) 에의해부서지거나분쇄되어가루가되기쉬운정도에따라판단하며, 판단기준에따라 4단계의점수를부여한다. - 손상상태는석면함유건축자재의손상여부에따른판단기준에따라 4단계의점수를부여한다. - 석면함유량은건축자재의석면함유율 (%) 에따라 3단계로구분하여점수를부여한다. - 18 -

평가방법및기준항목판단기준점수 물리적평가 비산성손상상태석면함유량 없음 손힘에의해전혀부스러지지않는다 ( 예 : 바닥타일, 접착제, 아스팔트함유지붕재 ) 0 낮음 손힘에의해어렵게부스러진다 ( 예 : 천장재, 벽재, 지붕재 ) 1 중간 손힘에의해쉽게떨어지거나부스러진다 ( 예 : 보온재, 단열재 ) 2 높음 손힘에의해쉽게가루가된다 ( 예 : 분무재, 부식된지붕재 ) 3 손상없음 시각적으로전혀손상이없는상태 0 작은손상 표면에미미한손상이있거나모서리에약간의균열이있는경우 1 손상부위의면적이전체적으로 10 % 이하로 부분손상 고르게분포하거나, 부분적인손상부위가 25 % 2 미만으로분포하는경우 손상부위가전체면적의 10 % 이상고르게 심한손상 분포하거나, 부분적인손상부위가 25 % 이상 3 분포하는경우 20 % 미만 건축자재의석면함유율이 20 % 미만인경우 1 20 ~ 39 % 건축자재의석면함유율이 20 % 이상, 40 % 미만인경우 2 40 % 이상 건축자재의석면함유율이 40 % 이상인경우 3 2 진동, 기류, 누수에의한잠재적손상가능성평가 - 건축물또는설비의설치위치및진동, 기류, 누수등의환경적인영향으로인한현상태의석면건축자재가추가적인손상을입을잠재성을평가한다. - 진동, 기류, 누수를석면건축자재의상태에영향을줄수있는환경적인요인으로규정하고개별대상에대한평가를수행한다. - 진동에의한손상가능성은실내공조설비또는기계설비의가동으로인한석면함유건축자재의진동영향을평가한다. - 기류에의한손상가능성은공기정화장치의가동이나외부기류등에따른공기흐름으로인한석면함유건축자재의영향을평가한다. - 누수에의한손상가능성은파이프또는배관의누수로인한건축자재의손상가능성에대한영향을평가한다. - 19 -

평가방법및기준항목판단기준점수 없음아래의상황이없는경우 0 잠재적손상 진동영향기류영향 중간 높음 큰모터나엔진이있지만거슬리는소음이나진동이없는경우 또는간헐적으로큰소음이발생하는경우큰모터나엔진이있으며방해적인소음또는쉽게 진동을느낄수있는경우 ( 예 : 공조실, 기계실등 ) 없음아래의상황이없는경우 0 중간약한공기흐름을감지할수있는경우 ( 환기구등 ) 1 높음 빠른공기흐름을감지할수있는경우 ( 엘리베이터통로, 환기및급기팬이설치된지역 ) 없음아래의상황이없는경우 0 1 2 2 누수 영향 중간 누수에의한손상은없지만파이프 또는배관이해당건축자재상부에설치된경우 1 높음누수에의한석면함유건축자재의손상이명확한경우 2 3 건축물유지 보수활동에따른손상가능성평가 - 건축물유지 보수활동에기인한손상가능성평가는유지보수형태와빈도를고려하여평가한다. - 건축물유지 보수형태는유지 보수시석면함유건축자재를접촉하여석면입자를교란시킬수있는가능성여부를판단하여평가한다. - 건축물유지 보수빈도는건축물의유지 보수빈도를고려하여평가한다. - 20 -

평가방법및기준항목판단기준점수 없음유지 보수시석면건축자재를접촉하지않는경우 0 유지 보수 유지보수형태유지보수빈도 직접적으로석면건축자재를접촉하지않지만교란을낮은시킬가능성이있는경우 ( 예 : 석면천장재에설치된교란전구를교체하는행위 ) 1 유지 보수를위해직접적으로교란하는경우 ( 예 : 보통천장위에설치된밸브등을점검하기위해석면교란천장재한두장정도를들추는행위 ) 2 유지 보수를위해석면건축자재를반드시제거해야높은하는경우 ( 예 : 밸브또는전선설치를위해교란석면천장재한두장정도를제거하는행위 ) 3 없음 거의없음 0 낮음 1년에 1번미만 1 보통 한달에한번미만 2 높음 한달에한번이상 3 4 인체노출가능성평가 - 인체노출가능성평가의세부항목은상주인원또는거주자수, 구역의사용빈도, 구역의일평균사용시간의항목으로구분하여평가한다. - 상주인원또는거주자수의평가는평상시업무활동, 상주인원, 거주자수를고려하여평가한다. - 구역의사용빈도는평상시의사용빈도를고려하여평가한다. - 구역의일평균사용시간은평상시의사용시간을고려하여평가한다. 평가방법및기준항목판단기준점수 인체노출가능성 상주인원사용빈도사용시간 없음 거의없음 0 보통 10인미만 1 높음 10인이상 2 없음 부정기적 0 보통 매주사용 1 높음 매일사용 2 없음 1시간이내 0 보통 1시간이상 4시간이내 1 높음 4시간이상 2-21 -

5 석면함유건축물의위해성등급구분 - 석면함유건축물의위해성등급은 3단계의낮음, 중간, 높음으로구성한다. - 위해성등급이 높음 에해당하는평가점수는 20점이상으로한다. - 위해성등급이 중간 에해당하는평가점수는 12 ~ 19점으로한다. - 위해성등급이 낮음 에해당하는평가점수는 11점이하로한다. 미국 AHERA(Asbestos Hazard Emergency Response Act, 석면긴급대응법 ) 규정 1 표면물질과기타물질상태분류가심한손상 (Significantly damaged) : 아래의조건중한개이상에해당되는경우 - 표면물질인경우 1/10 이상이손상된경우 - 1/10 손상이분포되어있는경우 ( 국소파손이 25% 이상인경우 ) 또는접착력이떨어진경우 - 물로인한손상흔적, 기타손상으로의한흔적이 1/10 이상나손상 (Damaged) - 전체표면에서부풀어오른현상, 부스러지는현상, 물에의한손상, 공구에의한손상, 훼손, 공구에의한연마로인하여 1/10 이하가손상된경우다양호 (Good condition) - 의심물질의시각적인조사에서손상및악화되지않은경우 2 단열재의상태분류가심한손상 (Significantly damaged) : 아래의조건중한개이상에해당되는경우 - 파이프또는설비의단열재의표면보호재가 1/10 이상없는경우 - 파쇄되거나심각하게손상, 구멍이뚫린경우가파이프, 보일러, 탱크, 덕트등에 1/10( 국소부분 25%) 손상된경우나손상 (Damaged) - 파이프또는설비의단열재의표면보호재가 1/10 이하가없으며, 물흔적이있는경우 - 단열재가파쇄되거나물흔적, 도구에의한파손등부분손상이전체 1/10 이하로분포되어있는경우와 1/10까지국소파손이되어있는경우다양호 (Good condition) - 의심물질의시각적인조사에서손상및악화되지않은경우 3 물리적평가방법 잠재적손상가능성가접근가능성 - 높음 : 근로자가주 1일이상접근하는경우또는복도, 현관, 강당등다수의인원이접근이용이한경우 - 중간 : 근로자가월 1회이상접근하는경우도는사무실, 침실등거주자가접근이용이한경우 - 22 -

- 낮음 : 시각적으로보이지않거나접근이용이하지않은경우 ( 천정내부 ) 나진동에의한영향 - 높음 : 소리가큰모터나엔진이있는경우또는소음과진동등을쉽게감지하는경우 - 중간 : 모터나엔진이위치해있지만, 소리가거스르지않고지속적이지않는경우 - 낮음 : 진동영향을주는인자가없는경우다공기흐름에의한영향 - 높음 : 공기의흐름이빠른경우 ( 엘리베이터공간, 환풍실등 ) - 중간 : 공기의흐름을감지할정도의경우 ( 환기시스템 ) - 낮음 : 공기흐름이전혀없는경우 4 물리적평가방법 잠재적손상가능성평가손상가능성접근성진동공기흐름잠재적심한손상 높음 값을갖는경우 (Potential for Significantly damage) 잠재적손상 중간 값을갖는경우 (Potential for damage) 잠재적손상낮음모두 낮음 값을갖는경우 (Low Potential) 5 물리적평가구분 - #1 : 심각하게손상된상태 - #2 : 손상된상태및심각한손상이추가적으로발생될가능성이있는상태 - #3 : 손상된상태및추가적인손상가능성이있는상태 - #4 : 손상된상태 - #5 : 심각한손상의가능성이있는상태 - #6 : 손상가능성이있는상태 - #7 : 양호한상태 - 23 -

⑵ 위해성등급별조치방법 환경부석면안전관리법 위해성등급 높음 평가등급 1 2 평가점수조치방법 20 이상 중간 12 19 낮음 11 이하 AHERA 범주 AHERA 에준한조치방법 심각하게 손상된상태 손상된상태및 심각한손상이 추가적으로 발생될 가능성이있는 상태 < 석면함유건축자재의손상이매우심한상태 > 해당건축자재를제거. 다만, 제거하지않고도인체영향을완벽히 차단할수있다면해당구역폐쇄또는해당건축자재밀봉 보온재의경우, 보온재를완벽하게보수할수있다면보수 제거가아닌폐쇄, 밀봉또는보수를한경우에는해당건축 자재를지속적으로유지 관리 석면함유건축자재의해체 제거시석면의비산방지및격리조치 < 석면함유건축자재의잠재적인손상가능성이높은상태 > 손상에대한보수 손상위험에대한원인제거 필요시해당지역에대한출입을금지하거나폐쇄 석면함유건축자재의해체 제거시석면의비산방지조치수립 보수하여도잠재적인석면노출위험이우려될경우제거조치 < 석면함유건축자재의잠재적인손상가능성이낮은상태 > 비산성과손상이동시에있는경우손상에대한보수 석면함유건축자재또는설비에대한지속적인유지관리 석면함유건축자재또는설비가손상되었을경우즉시보수 석면함유건축자재를인위적으로손상시키지않도록함 전기공사, 배관공사등건축물유지보수공사시석면함유설비 또는자재가훼손되어석면이비산되지않도록작업수행 미국 AHERA(Asbestos Hazard Emergency Response Act, 석면긴급대응법 ) 규정 가능하면그지역의출입을금지하거나폐쇄한다. 석면함유물질을제거한다. 보온재의경우보온재를안전하고, 완벽하게보수할수있다면 보수작업을실시한다. 제거하지않고, 보수나폐쇄, 밀봉 밀폐를할경우에는석면 함유물질에대한지속적인유지및관리를실시한다. 가능하면그지역의출입을금지하거나폐쇄한다. 석면함유물질을제거하거나그지역을폐쇄, 그물질에 대한밀봉 밀폐또는보수작업을실시한다. 물리적충격에의해손상되어비산될가능성이있기때문에 석면의비산을줄이기위해단계적으로실시한다. 제거하지않고, 보수나폐쇄, 밀봉 밀폐를할경우에는석면 함유물질에대한지속적인유지및관리를실시한다. - 24 -

손상된상태및추가적인손상 3 가능성이있는상태 4 손상된상태심각한손상의 5 가능성이있는상태손상 6 가능성이있는상태 7 양호한상태 석면함유물질을제거하거나그지역을폐쇄또는그물질에대한밀봉 밀폐, 보수작업을실시한다. 제거하지않고, 보수나폐쇄, 밀봉 밀폐를할경우에는석면함유물질에대한지속적인유지및관리를실시한다. 석면함유물질을제거하거나그지역을폐쇄또는그물질에대한밀봉 밀폐, 보수작업을실시한다. 제거하지않고, 보수나폐쇄, 밀봉 밀폐를할경우에는석면함유물질에대한지속적인유지및관리를실시한다. 석면함유물질의손상을줄이거나제거하기위한절차를수행한다. 모든비산가능성의석면함유물질과보온재에대한지속적인유지및관리를실시한다. 모든비산가능성의석면함유물질과보온재에대한지속적인유지및관리를실시한다. 모든비산가능성의석면함유물질과보온재에대한지속적인유지및관리를실시한다. 하지만, 석면함유물질이평가등급 1~6의상태로변하지않는다면위와같은과정을수행하지않아도된다. ⑷ 석면건축자재의위해성평가환경부고시제2012-81호에따라석면건축자재에대하여위해성평가를실시하였다. 위해성평가에대한평가인자는물리적평가, 잠재적손상가능성평가, 손상가능성평가, 인체노출가능성평가등으로구분된다. 여기서석면건축자재에대한평가인자는물리적평가만해당이되며, 나머지평가지표는외부환경요인과관련이있다. ⑸ 표면분석결과동일의석면건축자재도현재상태및사용처에따라위해성등급이달라지기때문에석면건축자재를사용한건축물에따라비산방지평가항목의다변화가필요함을확인함 나. 건축자재의파쇄후석면섬유비산성평가장치개발 ⑴ 적용범위이장치는내화뿜칠재, 천장재, 지붕재등의건축자재에석면비산비산방지제를도포후파쇄하여석면섬유비산유무를평가하는데적용할수있다. ⑵ 목적석면건축자재에석면비산비산방지제를도포한이후외부요인에의하여천장재가낙하하여파쇄되는경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적으로실시한다. ⑶ 장비제작 - 25 -

장치를제작하기전에아크릴박스로모형을제작하고실험을실시한후문제점을보완 한후장비를제작하고자하였다. 모형제작 모식도 제작품그림 8. 파쇄후석면섬유비산성능평가장치모형장치 장치제작 - 실험과전문가회의를통하여문제점을보완하여시험장치를개발하였다. - 공기흐름을순환식과연속식으로변경하여시험할수있으며, 또한공기순환장치를자유자재로움직이게하여공기가직접파쇄된시험체에닿을수있고, 유속을조정할수있도록제작되었다. 전면도 그림 9. 파쇄후석면섬유비산성능평가장치 설명도 - 26 -

다. 석면함유건축내장재안정화처리적용기술평가 ⑴ 국외비산방지제평가기준조사 미국미국 ASTM에서는석면안정화제의성능실험은실험실내실험과현장실험으로나눠제시하고있으며, 성능검사항목은부착강도, 침투깊이, 내충격성, 표면연소특성등총 5가지의성능검사를실시하도록규정하고있다. 이에따르는기준은다음과같다. Test Adhesive Strength Penetration Depth Fire Resistance Impact Resistance Surface Burning Standards The force required to cause failure of the encapsulated matrix shall not be less than the adhesion or cohesion force required to cause failure of the unencapsulated matrix, and in ni case shall the load be less than 2.4 kpa (50 lb f /ft 2 ) If penetration to a depth of matrix more than 25 % occurs, the product is classified as a penetration encapsulant. Products having lesser penetrations are classified as bridging encapsulants. The sprayed material of specimen thicknesses in ASTM : 10 mm ~ 40 mm The sprayed material with the encapsulating agent in place shall not fall from the deck during the fire test If the endpoint of the fire test on the steel deck protected with the encapsulated sprayed material dose not differ unfavorably from the unencapsulanted sprayed material by more than 10 %, the encapsulant shall be deemed not to affect the fire-resistance rating of an assembly protected with sprayed material. The force to produce a minimum penetration into the encapsulated matric of 7.6 mm shall not be less than 43 in.lb f The surface flame spread shall not be greater than 25. The smoke developed values shall not be greater than 50. All encapsulants shall be water insoluble after curing. 일본 일본은석면비산방지제에대한성능평가및인정규정이마련되어있으며기준은 다음과같다. Test Density & Viscidity Spread Wind Affection Impact Resistance Adhesive Strength Standards Fixed density and viscidity depend on the stabilizer Fixed spread mass and method Friable asbestos and fiber concentration 4 f/l less than in wind situation When impacted on the test sample by solid, the depth of sunken area is less than that of comparison test and stabilizer is not seceded When applied tensile strength on the test sample, adhesive strength is higher than comparison test sample - 27 -

호주 호주의경우호주페인트협회의단체규격으로석면시멘트판에서석면이비산되지 않도록페인트로표면을둘러싸는기준을명시하고있다. 시험항목및기준은다음과같다. Test Preliminary examination Skin formation Requirements To be readily reincorporated. Shall be free of coarse particles, gel and foreign matter No skin Stabilising coating tests Viscosity Application properties - brushing - rolling - spraying Surface dry condition Rein corporation after storage To be recorded When applied by the appropriate method, shall show satisfactory application properties Maximum 7 hours To comply with all the preceding requirements after 18 months storage at ambient temperature Degree of settling Not to fall below 6 Finish or top coating tests Hard dry condition (Mechanical thumb test) Adhesion to aged asbestos Preliminary examination Skin formation Application properties - brushing - rolling - spraying Surface dry condition Rein corporation after storage Maximum 24 hours Average of 10 readings >1.5 MPa; and no reading < 1.2 MPa To be readily reincorporated. Shall be free of coarse particles, gel and foreign matter No skin When applied by the appropriate method, shall show satisfactory application properties Maximum 4 hours Degree of settling Not to fall below 6 Hard dry condition (Mechanical thumb test) dry hiding power Contrast ratio To comply with all the preceding requirements after 18 months storage at ambient temperature Maximum 24 hours Minimum 94 % for products typically applied at 16 m 2 /L - 28 -

Full coating system tests Test Relative dry hiding power Colour Specular gloss Finish Resistance to natural weathering Degree of discolouration Degree of change in gloss Degree of checking Degree of cracking Degree of blistering Degree of flaking & peeling Degree of chalking Degree of colour change Condition on accelerated storage Resistance to mud cracking Low temperature coalescence Adhesion to aged asbestos Requirements Complete coverage in 1 coat for products applied at higher film builds Close match Low gloss: 5-20 units at 60 Semi gloss:20-50 units at 60 gloss: 50-85 units at 60 Shall be free of coarse particles, wrinkling or excessive orange peel and have a uniform colour and appearances(high build coatings often have a degree of texture) After 2 or 5 years as appropriate, the ratings shall be; 2 yrs 5 yrs 2 3 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 2 3 2 3 Uniform consistency, free from lumps, gel and other defects(14 days @ 50 ± 3 ) No cracking No cracking Initial and after 2 or 5 years exposure (as appropriate); the average of 10 readings shall be > 1.2 MPa; and no single reading < 1.0 MPa ⑵ 천장재의비산방지안정화처리제의성능평가 시험체 ( 천장재 ) 의석면유무시험안정화처리제의성능평가를위해사용된천장재에대하여시험편제작전에석면유무를편광현미경과 X-선회절분석장비를이용하여확인하였다. 1 시험장비 장비명편광현미경 (PLM, Polarization Microscope) X-선회절분석기 (XRD, X-Ray Diffractometer) 모델및제조사 LV100 POL, Nikon, Japan LabX XRD-6000, Shimadzu, Japan - 29 -

편광현미경 (PLM) X- 선회절분석기 (XRD) 그림 10. 고형시료중석면분석장비 2 시험방법석면분석방법은 US EPA 1) -600/R-93-116 Method for the Determination of Asbestos in Bulk Building Materials 방법중편광현미경 (PLM) 과 X-선회절분석기 (XRD) 를이용하여분석하였다. 3 시험결과 그림 11. 석면분석순서도 결과치구분단위 1회 2회 3회평균 PLM 백석면확인됨정성분석 - XRD 백석면확인됨정량분석 % 5 3 5 4.3 1) US EPA : United States Environmental Protection Agency( 미국환경청 ) - 30 -

백석면표준물질의 PLM 사진 (n d =1.550) 천장재의백석면 PLM 사진 (n d =1.550) 석면표준물질의 XRD 회절패턴 천장재와백석면표준물질의 XRD 회절패턴비교차트 그림 12. 석면표준물질과천장재의비교 - 31 -

석면섬유의비산성시험 1 시험목적석면비산안정화제를처리한이후취부재에환기시설등에의해바람이맞을경우에석면섬유의비산을억제하는효과를평가하기위한목적 2 시험장비가전처리장비 : 섬유비산성능평가장치 그림 13. 섬유비산성능평가장치 나분석장비 : 위상차현미경, 투과전자현미경 위상차현미경 투과전자현미경 그림 14. 공기중석면분석장비 3 시험방법가오염을방지하기위하여시험장비천장에철판을설치한후시험장비챔버를진공청소기로청소후, 필요시챔버에정전기방지제를살포하고, 종이타월 ( 종이가루가발생하지않는것 ) 로닦아낸다. 나카세트홀더 ( 멤브레인필터지름 : 25 mm) 를소정의위치에설치한다. - 32 -

다준비된시험체를장착한다. 라회전공기분사장치의조건 ( 회전수 : 10 회전 / 분, 시료표면에평균유속 10 m/s) 으로조정한다. 마에어펌프를작동 ( 유량 : 10 L/min) 하여챔버내의공기를 60 분간채취한다. 바채취한시료는환경부실내공기질공정시험기준에따라분석한다. 그림 15. 석면섬유의비산성시험순서도 4 분석결과 - 약품처리전 후를비교한결과현저하게감소함을확인하였다. - 위상차현미경은모든섬유를계수하다보니투과전자현미경보다높은결과가도출되었다. - 이에천장재의경우에는분석결과의신뢰성을향상시키기위해위상차현미경보다는투과전자현미경으로분석해야하는것이좋다고사료된다. - 33 -

가위상차현미경결과 시료구분 단위 PCM 분석결과 1 회 2 회 3 회평균 약품처리전 0.029 0.034 0.031 0.031 A 0.008 0.010 0.012 0.010 B 0.011 0.008 0.012 0.010 개 /cc C 0.007 0.007 0.011 0.008 D 0.010 0.012 0.013 0.012 E 0.009 0.010 0.013 0.011 검출한계 : 0.004 개 /cc 나투과전자현미경결과 시료구분 단위 TEM 분석결과 1 회 2 회 3 회평균 약품처리전 0.016 0.013 0.013 0.014 A < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) B < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) structures/cc C < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) D < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) E < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) < 0.003 ) 분석감도 2) 미만 2) Analytical Sensitivity; 공기중석면의구조농도를계산한것으로, 동일한분석조건으로한개의석면구조가산출된것과동등 - 34 -

표면손상에의한섬유비산시험 1 시험목적석면비산안정화제를처리한이후외부요인 ( 전기공사, 천장공사등 ) 에의하여천장재표면에손상이발생한경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적 2 시험장비석면섬유의비산성시험과동일 3 표면손상가표면손상정도 : 미국 AHERA 1등급의심한훼손을기준 훼손정도 1등급심한훼손 (Significant Damaged) 2등급훼손 (Damaged) 3등급양호 (Good) 내용 - 표면물질, 단열재, 표면보호제가 1/10 이상이훼손된경우 - 1/10 이상훼손이분포되어있는경우 ( 국소파손이 25 % 이상인경우 ) 또는접착력이떨어진경우 ) - 물로인한훼손의흔적, 기타훼손으로의한흔적 1/10 이상훼손 - 의심물질의주변에있는가루, 분진, 조각등의누적은확실한증거로이용 - 부풀어오른현상, 부스러지는현상, 물에의한훼손, 공구에의한훼손, 훼손으로인하여 1/10 미만이훼손한경우 - 의심물질의주변에있는가루, 분진, 조각등의누적은확실한증거로이용 - 육안으로보았을때훼손및악화되지않은경우 나표면손상방법 - 면적대비 10 % 의손상분포를만들기위하여일정한크기의직경 (3 cm) 을가진장치로 표면에손상을가함 ( 깊이 : 대략 2 mm) - 35 -

- 총시편면적 : 20 cm 20 cm = 400 cm 2 - 시편의 10 % 면적 : 40 cm 2 다 3 cm의직경을가진공구를사용하여뚫은원의면적 - 1.5² 3.14 = 7.07 cm 2 40 cm 2-7.07 cm 2 5.66= 6 개 라최종표면손상개수 : 9개 4 시험방법 석면섬유의비산성시험과동일 그림 16. 손상된천장재표면 그림 17. 표면손상후석면섬유의비산성시험순서도 5 분석결과석면섬유의비산성시험결과위상차현미경은모든섬유를석면으로간주하기때문에투과전자현미경분석만실시하였다. 분석결과약품처리전보다는현저하게감소됨을확인하였지만, 안정화처리제를처리한시험편에서도석면섬유가일부확인되는것을확인하였다. - 36 -

시료구분 단위 TEM 분석결과 1회 2회 3회평균 약품처리전 0.045 0.039 0.051 0.045 A 0.006 0.010 0.006 0.007 B 0.010 0.006 0.010 0.009 structures/cc C 0.006 0.006 0.010 0.007 D 0.013 0.006 0.006 0.009 E 0.006 0.010 0.006 0.007 파쇄시석면섬유의비산성시험 1 시험목적석면비산안정화제를처리한이후외부요인에의하여천장재가낙하하여파쇄되는경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적 2 시험체의선정석면건축자재중특히천장마감텍스의경우건축물내장재로가장많이분포하고접근성이높은자재로파쇄시직접적인유해인자가될수있다고판단하여천정마감텍스를선정하였다. 그림 17. 천장재시험체 - 37 -

3 시험장비 가전처리장비 : 파쇄비산성능평가장치 그림 18. 파쇄시석면섬유의비산성시험장비나분석장비 : 위상차현미경, 투과전자현미경 4 시험방법가오염을방지하기위하여시험챔버안을깨끗이청소한다. 나카세트홀더 ( 멤브레인필터지름 : 25 mm, 공극크기 : 0.8 um 또는 0.45 um) 를소정의위치에설치한다. 다준비된시험체를시험체받침에장착한다. 라공기순환장치공기량을조정하여바람의방향을시험체표면을향하게한다. 마시험체중앙부 100 cm 높이에서강구 (530 g) 를낙하시킨다. 바파쇄전에미리에어펌프를작동 ( 유량 : 10 L/min) 하여챔버내의공기를 60 또는 120 분간채취한다. 사채취한시료는환경부실내공기질공정시험기준에따라분석한다. 그림 19. 파쇄시석면섬유의비산성시험순서도 - 38 -

5 분석결과 시험조건 ( 공기채취시간 ) 에따라결과가상이하다는것을확인하였다. 시료채취시간이 늘어날수록공기중석면농도는점점희석되는것을확인하였다. 이는천장재가파쇄될 때석면이비산되면그이후에는석면이비산된가능성이낮기때문이라고사료된다. 이에좀더다양한조건으로실험을실시하여정확한원인을파악하고이에따르는 시험조건을설정하고자한다. 가 60분시험결과 시료구분 단위 TEM 분석결과 1회 2회 3회평균 약품처리전 0.026 0.022 0.029 0.022 A 0.016 0.016 0.013 0.015 B 0.016 0.019 0.016 0.017 structures/cc C 0.013 0.010 0.010 0.011 D 0.013 0.013 0.016 0.014 E 0.010 0.016 0.016 0.014 나 120분시험결과 시료구분 단위 TEM 분석결과 1회 2회 3회평균 약품처리전 0.011 0.013 0.013 0.014 A 0.006 0.008 0.005 0.006 B 0.006 0.006 0.005 0.006 structures/cc C 0.006 0.005 0.006 0.006 D 0.006 0.008 0.006 0.006 E 0.003 0.005 0.005 0.003-39 -

6 시험조건설정석면건축자재중내장재는파쇄될시직접적인유해인자이며노출환경조건이제한되어있다. 실내로들어오는외부의공기유입이제한적이기때문에실내의공기흐름을제어하는환기시설 ( 에어컨, 온풍기등 ) 에서발생될수있는환경인자를기준으로다음의시험조건을설정하였다. 가바람의강도 ( 세기 ) : 일반대기연평균기준으로 5 m/s, 실내는환기시스템가동시기준으로 3 m/s로설정나시료채취높이 : 시험체파쇄시비산되는범위지점을임의로선정다바람의분사형식 : 바람은시험체에직접분사및대류에의한순환식회전분사로구분바람의강도 ( 세기 ) 시료채취높이바람의분사형식회전분사 ( 순환식 ) 40 cm직접분사 ( 고정식 ) 3 m/s 회전분사 ( 순환식 ) 80 cm직접분사 ( 고정식 ) 회전분사 ( 순환식 ) 40 cm직접분사 ( 고정식 ) 5 m/s 회전분사 ( 순환식 ) 80 cm직접분사 ( 고정식 ) 챔버내공기흡입유량은 10 L/min로 60분동안채취하였다. - 40 -

바람의세기 시료채취높이 바람의방향 그림 19. 시험장치 - 41 -

7 시험조건설정의분석결과 - 시험결과 ( 평균치, n=6) 바람의세기및시료채취높이에상관없이바람의방향에따라섬유의농도가변화되는것을위상차현미경 (PCM) 분석결과로확인할수있었다. - 따라서세기및시료채취높이보다제일중요한인자는바람의방향으로확인되었다. - 또한, 풍속 5m/s, 채취높이 80cm에서분사방식에따라섬유농도가 1.5 ~ 2배높아졌다. - 따라서, 최종파쇄시석면비산성시험의조건은다음과같이설정하였다. 바람의강도 ( 세기 ) 시료채취높이바람의분사형식 5 m/s 80 cm직접분사 ( 고정식 ) 챔버내공기흡입유량은 10 L/min로 60분동안채취 조건선정에필요한분석결과 - 1( 평균, n=6) 바람의세기 (m/s) 3 5 시료채취높이 ( cm ) 분사형식 PCM TEM ( 개 /cc) (structures/cc) 40 직접 0.0221 0.0896 40 회전 0.0208 0.0284 80 직접 0.0172 0.0835 80 회전 0.0171 0.1025 40 직접 0.0180 0.0373 40 회전 0.0145 0.0526 80 직접 0.0301 0.0718 80 회전 0.0154 0.0569 최종조건에따른분석결과 - 2 시료번호 바람의세기 (m/s) 시료채취높이 ( cm ) 분사형식 PCM ( 개 /cc) 결과 TEM (structures/cc) 619-1 5 80 회전 0.0033 0.014 703-1 5 80 회전 0.0161 0.064 703-2 5 80 회전 0.0163 0.092 703-3 5 80 회전 0.0182 0.064 703-4 5 80 회전 0.0233 0.050 회전분사시평균 0.0154 0.0569 619-2 5 80 직접 0.0253 0.139 703-5 5 80 직접 0.026 0.064 703-6 5 80 직접 0.0251 0.071 704-1 5 80 직접 0.0401 0.064 704-2 5 80 직접 0.0339 0.021 직접분사시평균 0.0301 0.0718-42 -

PCM 결과 TEM 결과그림 20. 시험조건에따른농도비교 촉진내후성시험에의한약품손상확인시험및석면섬유의비산성시험 1 시험목적석면비산안정화제를처리한이후외부환경요인 ( 기온, 누수등 ) 에의하여천장재표면에대한약품의손상유무및이에따른석면섬유의비산유무를평가하기위한목적 2 시험장비가전처리장비 : 섬유비산성능평가장치, 촉진내후성시험기파쇄비산성능평가장치 - 43 -

장비사진 내부사진그림 21. 촉진내후성시험장비나분석장비 : 위상차현미경, 투과전자현미경 3 시험방법가촉진내후성시험에의한약품손상확인시험 - 석면비산안정화제가처리된시험체를촉진내후성시험기에넣는다. - 촉진내후성시험기의조건은다음과같다. Light Source : 6500W Xenon Arc, Irradiance : 0.51 W/m² B.P.T. : 63 ± 3, Humidity : 50 % ± 5 % R.H. Inner/Outer Filter : Borosilicate/Borosilicate, Spray Cycle : 18 min /120 min, Exposure Time : 1000 h - 시험이종료되면시험체를꺼내어육안으로표면에변색, 부풀음, 갈라짐, 떨어짐등이있는지확인한다. 나촉진내후성시험에의한석면섬유의비산성시험 - 오염을방지하기위하여시험챔버안을깨끗이청소한다. - 카세트홀더 ( 멤브레인필터지름 : 25 mm, 공극크기 : 0.8 um 또는 0.45 um) 를소정의위치에설치한다. - 준비된시험체를시험체받침에장착한다. - 공기순환장치공기량을조정하여바람의방향을시험체표면을향하게한다. - 시험체중앙부 100 cm 높이에서강구 (530 g) 를낙하시킨다. - 파쇄전에미리에어펌프를작동 ( 유량 : 10 L/min) 하여챔버내의공기를 60 또는 120 분간채취한다. - 채취한시료는환경부실내공기질공정시험기준에따라분석한다. - 44 -

그림 22. 촉진내후성후석면섬유의비산성시험순서도 4 분석결과가촉진내후성시험에의한약품손상확인시험표면을육안으로확인한결과이상없음 ( 변색, 부풀음, 갈라짐, 떨어짐이없음 ) 으로확인하였다. 나촉진내후성시험에의한석면섬유의비산성시험촉진내후성이후비산성시험을실시한결과촉진내후성시험편의결과별차이가없음을확인하였다. TEM 분석결과시료구분단위 1회 2회 3회평균촉진내후성전 < 0.003 < 0.003 < 0.003 < 0.003 structures/cc 촉진내후성후 < 0.003 < 0.003 < 0.003 < 0.003 천장재의휨시험 1 시험목적석면비산안정화제를처리한천장재가처리전보다휨파괴하중에영향이있는지확인하기위한목적 2 시험장비가전처리장비 : 휨시험장비 장비사진 천장재시료휨파괴시험그림 23. 천장재의휨파괴시험 - 45 -

3 시험방법 - KS L 5114 : 23008( 섬유강화시멘트판 ) - 이표준은주로건축물에이용되는재료로서시멘트, 석회질원료, 펄라이트, 규산질원료, 슬래그및석고를주원료로하고섬유등으로강화성형하여, 오토클레이트양생및상압양생한판에대하여규정한다. - 평형시멘트판의휨강도시험 : KS F 2263에따라표면을위로하여시험하고, 휨강도시험을실시한다. - KS F 2263 : 2005( 건축용보드류의휨시험방법 ) - 이규격은건축용보드류 ( 건축물에사용되는구성재중어느정도강성을가진것으로, 주로인조비금속판을말한다. 예를들면, 석고보드, 목모시멘트판, 섬유판, 파티클보드, 합판등이해당된다.) 의휨시험방법에대하여규정한다. 가시험편의표면에서집중하중을스팬중앙의전체나비에가한다. 그리고필요시시험편을뒤집어서하중을가하여그결과를기록한다. 나시험편의지지와재하에는다음과같은강제장치를사용한다. 다평균하중속도는 5 mm/min으로하였다. 4 분석결과약품처리전보다약품처리후의휨강도가성능이 75 ~ 90 % 정도감소되는것을확인하였다. - 46 -

시료구분 단위 휨강도시험결과 1회 2회 3회평균 약품처리전 9.0 8.1 9.1 8.7 A 7.5 6.7 8.3 7.5 B N/mm 2 6.4 7.7 5.7 6.6 C 6.0 7.0 7.9 7.0 D 8.2 7.7 7.3 7.7 E 7.7 8.0 6.4 7.4 천장재시험편대체시험편 ( 해포석함유보드 ) 제작및타당성조사 1 시험목적 해포석함유보드에비산방지제를도포하기전과후에섬유비산유무를확인하여 석면함유천장재를대체하여적용할수있는지를확인하기위함. 2 시료배합 석면을대신하여해포석을이용하여다음조건으로배합하여시험편을제조하였다. 구분내용비고 배합원료 배합비 시험편크기 시료가공 해포석 + 시멘트 + 물 해포석 (25 kg) + 시멘트 (15 kg) + 물 (40 kg) 1,000 mm 1,200 mm 5mm 300 mm 300 mm 5 mm 300 mm 600 mm 5 mm 한쪽면만평탄작업 - 47 -

원료배합 시험편의제작 시험편의표면그림 24. 해포석함유시험편 3 시험방법가해포석시험편중표면평탄작업을하지않은면에비산방지제를도포한다. 나도포된시험편에비산성능시험방법과동일한열화조건의항온항습장치에 10일동안방치한다. 다비산방지제를도포한면을비산성시험장비아래로향하도록장착하고, 카세트홀더를장착한다. 라최소공기채취량은 600 L이며, 시료채취유량은 5 ~ 10 L/min으로한다. 채취시작시간및종료시간을기록하고, 채취공기량을구한다. 마포집된여과지홀더의필터는실내공기질공정시험기준 실내공기중석면및섬유상먼지농도측정방법-위상차현미경법 (ES 02303.1) 과실내공기중석면측정방법-투과전자현미경법 (ES 02304.1) 으로분석한다. - 48 -

비산방지제도포후 항온항습의시험편 그림 25. 해포석시험편의전저리과정 4 분석결과 가위상차현미경분석 구분 위상차현미경분석결과 ( 단위 : 개 /cc) 1회 2회 3회 4회 5회평균 약품처리전 0.036 0.019 0.017 0.031 0.017 0.024 A 0.002 0.002 0.002 - - 0.002 B 0.002 0.001 0.002 - - 0.002 C 0.002 0.001 0.002 - - 0.002 D 0.002 0.000 0.001 - - 0.001 비산방지제도포전 나투과전자현미경분석 비산방지제도포후 그림 26. 해포석시험편의 PCM 분석사진 위상차현미경동등시험기준에따라분석 구분 투과전자현미경분석결과 ( 단위 : 개 /cc) 1회 2회 3회평균 A 0.004 0.002 0.005 0.004 B 0.005 0.007 0.007 0.007 C 0.002 0.005 0.004 0.004 D < 0.002 < 0.002 < 0.002 < 0.002-49 -

그림 27. 해포석시험편의 TEM 분석사진 ⑶ 석면함유뿜칠재 ( 내화피복재 ) 의안정화처리적용기술평가 시험편제작 - 시험체는암면, 시멘트및물을 35 : 15 : 50( 질량비 ) 으로혼합하여합판으로제작한거푸집에두께 40 mm로뿜칠작업을하여제작한다. 시험체의외관은그림 23과같다. - 시험체는현장에서시공되고있는뿜칠암면에비해딱딱하지않음을확인할수있었다. - 제조로트마다시험편의물리적인상태가달라지기때문에반드시시험을진행할경우에는동일한로트의시험편을이용해야한다. - 시험체는천장면을위로하여해당석면비산방지제약품을각업체에서제공하는시공방법에따라분사하여제작한다. 그림 28. 뿜칠재시험편 시험편전처리시험에앞서시험체를촉진시키는목적으로다음의열처리를실시한다. 1 석면비산방지제를도포한시험체와도포하지않은시험체를온도 (60 ± 3), 습도 (95 ± 5) % 에서 16시간동안보관유지한다. 2 그후온도 (60 ± 3) 에서 8시간보관유지한다. 3 위의조작을 10회반복한다. 섬유의비산성시험 - 50 -

1 시험목적석면비산방지제를처리한취부재에환기시설등에의해바람을맞을경우, 섬유의비산유무를확인하기위한목적으로실시한다. 2 시험장비 - 전처리장비 : 섬유비산성능평가장치 - 분석장비 : 위상차현미경 3 시험방법가오염을방지하기위하여시험장비천장에철판을설치한후시험장비챔버를진공청소기로청소후, 필요시챔버에정전기방지제를살포하고, 종이타월 ( 종이가루가발생하지않는것 ) 로닦아낸다. 나카세트홀더 ( 멤브레인필터지름 : 25 mm) 를소정의위치에설치한다. 다준비된시험체를장착한다. 라회전공기분사장치의조건 ( 회전수 : 10 회전 / 분, 시료표면에평균유속 10 m/s) 으로조정한다. 마에어펌프를작동 ( 유량 : 10 L/min) 하여챔버내의공기를 60 분간채취한다. 바채취한시료는환경부실내공기질공정시험기준에따라분석한다. 사시험편의수는처리된것과처리되지않은것각각 3개씩실시한다. 그림 29. 섬유비산성능평가장치 4 시험결과비산방지처리제가처리된시험체와처리되지않은시험체를비교한결과섬유비산이현저하게감소됨을확인하였다. - 51 -

시료구분 단위 PCM 분석결과 1회 2회 3회평균 약품처리전 0.038 0.045 0.037 0.040 A < LOD < LOD < LOD < LOD B < LOD < LOD < LOD < LOD 개 /cc C < LOD < LOD < LOD < LOD D < LOD < LOD < LOD < LOD E < LOD < LOD < LOD < LOD LOD( 검출한계 ) : 0.004 비산방지제처리전 비산방지제처리후그림 30. 위상차현미경분석사진비교 충격시험 1 시험목적석면비산방지제를처리한취부재에고체가충돌할경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적으로실시한다. 2 시험장비충격시험기 - 52 -

그림 31. 충격시험기 3 시험방법 가오염을방지하기위하여시험챔버안을깨끗이청소한다. 나준비된시험체의표면이위로향하게평평하게시험체받침에장착한다. 다시험체중앙부 100 cm 높이에서강구 (530 g) 를낙하시킨다. 라낙하후, 시험체표면에갈라짐, 벗겨짐등의파손이발생하는지여부를 60 cm 정도 떨어진거리에서육안으로관찰한다. 마강구가떨어진부위중가장깊이파인곳의깊이를측정한다. 바시험체를거꾸로뒤집어시험체에서미네랄울섬유의탈락여부를확인한다. 사시험편의수는처리된것과처리되지않은것각각 3개씩실시한다. 4 시험결과 내충격성이최소 27% 이상감소된것으로확인되었다. 또한, 무처리한시험체에서는 섬유탈락현상이확인되었지만, 약품처리를한시험체에서는섬유탈락이없는것을 확인하였다. 시료구분 충격강도시험결과파인깊이 (mm, n=3) 섬유탈락유무 약품처리전 21.8 Y A 14.3 N B 13.5 N C 15.9 N D 14.9 N E 14.6 N - 53 -

시험전 시험후그림 32. 충격강도시험결과표면사진 부착강도시험 1 시험목적석면비산방지제를처리한취부재에국부적인하중이걸렸을경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적으로실시한다. 2 시험장비부착강도시험기 3 시험방법가시험체의중앙에 100 mm 100 mm의철판 ( 또는단단한플라스틱 ) 으로제작된원통형접시를 2액형에폭시또는우레탄수지접착제로접착시킨다. 나질량 1 kg의하중으로 24시간정치하여원통형접시부위를견고히한다. 다인장시험기를이용하여시험면에대하여연직방향으로 1 mm/min의속도로하중을가한다. 라부착한면이절단이되는시점의힘 (N) 을기록한다. 마결과는 N/mm 2 로기록한다. 바시험편의수는처리된것과처리되지않은것각각 3개씩실시한다. 4 시험결과약품을처리했을때처리하지않은시험편과비교하여부착강도가최소 30 % 이상감소한것으로확인되었다. 파단깊이 ( 가장깊은곳 ) 또한약품을사용했을때최소 4 % 이상감소하는것으로확인되었다. 하지만, 파단면의깊이가일정하게파단이되지않음을확인하였다. 결과해석에대한정밀한분석이필요하다. - 54 -

시료구분 부착강도시험결과파인깊이 (mm, n=3) 부착강도 (N/mm 2 ) 약품처리전 30.23 0.031 A 27.44 0.009 B 27.23 0.015 C 25.16 0.021 D 22.54 0.011 E 27.76 0.008 시험전 시험후그림 33. 부착강도시험결과표면사진 ⑷ 석면함유건축외장재 ( 슬레이트 ) 의안정화처리적용기술평가 강수등외부환경에의한석면비산확인시험 1 시험목적슬레이트는주성분이시멘트와백석면으로시간이경과함에따라풍화작용을받아부식이진행된다. 특히외부환경, 강우, 바람, 햇빛, 온도등에직접노출되어실내건축자재보다풍화작용이급격하게진행된다. 비산방지제를지붕재에사용한경우외부환경에의한노후화진행을확인하기위하여실제외부조건에노출시켜비산방지제노후화를확인하기위하여본시험을실시하였다. 2 시험방법가시료를일정크기 (900 1600 mm) 로제작한후일정량 (5 ~ 10 L/min) 의강제분사하여물을포집한다 ( 단, 비가내리는경우에는자연강우를이용 ). 나주기적 (7 ~ 14일 ) 으로슬레이트표면을확인하여도포된약품의손상유무를확인하고물시료를포집하여구분한다. 다포집한시료를균질하게한후일정량 (50 ml) 을취하여 47 mm MCE(mixed cellulose ester) 멤브레인필터로여과한필터를분석시료로사용한다. 라채취된필터는수질중석면분석방법 (EPA-600/4-83-043, Analytical method for determination of asbestos fibers in water) 으로분석한다. - 55 -

그림 34. 강우시험전경 4 환경조건 가시료를채취한차수에맞춰석면비산방지제에영향을줄수있는외부환경요인 ( 강수량, 기온, 풍속 ) 을기상청홈페이지 (http://www.kma.go.kr) 를통해확인하였다. 나총강수량은 6차가 87 mm로가장많았고, 2차가 1 mm로가장적었다. 다최고온도는 1차가 29.8 로가장높았으며, 최저온도는 8차로 -7.1 로가장낮았다. 라일일최고및최저풍속은 6차로 4.8 m/s, 0.8 m/s로확인되었다. 차수 총강수량 기온 ( ) 풍속 ( m s ) 차 일수 ( mm ) 평균최저 차수최저 평균최고 차수최고 평균 일일최저 일일최고 1차 10 39 18.0 15.6 27.5 29.8 1.9 1.0 3.3 2차 14 1 14.5 12.0 25.8 27.7 2.0 1.1 3.1 3차 16 32 12.2 6.8 24.9 28.5 2.0 0.9 3.8 4차 14 12 9.6 5.7 21.3 24.0 1.7 0.9 3.1 5차 13 80 6.2-0.6 16.4 21.6 1.7 1.0 3.1 6차 14 87 7.4 3.1 15.2 19.5 2.0 0.8 4.8 7차 10 24 3.3-4.6 10.4 17.8 2.3 1.3 4.1 8차 13 24-3.1-7.1 6.2 10.3 1.7 1.0 3.8 3 분석결과 가길이 0.5 μm이상, 종횡비가 3:1 이상인섬유만계수한다. 나시험결과비산방지제를처리한슬레이트의석면검출량이감소한것을알수있고, 무기질계 비산방지제 (A, B, C) 보다유기질계비산방지제 (D) 가효과가더좋은것을알수있다. - 56 -

시료구분 분석결과 ( 단위 : MFL 3) ) 1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차 8차 A 63.1 18.7 30.4 85.5 78.0 73.6 35.1 30.7 B 70.6 29.3 39.3 175.1 85.5 38.1 37.5 33.6 C 75.3 20.6 44.1 210.5 90.5 80.1 33.9 47.9 D 1.0 0.5 0.6 1.5 1.3 1.2 0.8 0.7 blank 590.5 504.7 490.7 614.6 458.0 408.6 480.6 438.3 (a) 형태 (b) 회절패턴 (c) 화학조성그림 35. 슬레이트에서검출된백석면 ⑸ 석면비산먼지제어기술평가 HEPA 필터에대한국내외규정 1 국내가 KS A 4812 : 2001( 방사성에어로졸용고성능에어필터 ) : 방사성에어로졸을제거하는목적으로, 원자력시설등의배기계, 환기공조계통등에서사용하는고성능에어필터중화재방호의난연성이요구되는것에대하여규정 (DOP 0.15 um 입자를가지고효율평가실시 ) 나 KS B 6740 : 1995( 클린룸용에어필터성능시험방법 ) : 클린룸및클린룸기기에사용하는입자포집용의에어필터의성능시험방법에대하여규정 ( 단분산형태의 0.3 um DOP 입자를가지고효율평가실시 ) 3) MFL : Million Fibers per Liter - 57 -

다고성능에어필터시험방법 ( 한국공기청정협회 ) : 유럽 EN 1822와미국등여러가지기준을참고하였으며, 기본적으로 KS B 6740 규격과유사하고시험용에어로졸로 DOP, DEHP, PAO 등을사용함 (0.3 um 입자가 99.97 % 이상포집되어야하며, 검출기로입자계수기를사용 ) 2 미국 MIL-STD-282 <Filter Unit, Protective Clothing, Gas-mask Components AND Related Products> : 시험에어로졸로 DOP 액체를가열, 증기화시킨후다시응축시켜평균직경 0.3 um 입자를만든다. 3 영국 EN 1822 : 종류분류ㅡ에어로졸생산, 측정장비, 테스트방법의 5개의규격으로나뉘어져있음 ( 시험에어로졸은 DOS, DOP, 파라핀오일이며, 에어로졸크기는 MPPS(Most Penetrating Particle Size) 을쓰며, 시료채취장비는광학카운터나응축핵계수기를사용 ) 제어시스템의필터확인시험 1 시험목적제어시스템에서사용하고있는필터 ( 본과제를통해개발된여재 ) 에대하여, 시스템가동후해당필터를투과전자현미경으로확인하여석면여부를확인하여제어시스템을정성적으로확인하기위한목적 2 시험편시험편은제어시스템에있는필터를대상으로하였으며, 현장에서사용한것을대상으로하였다. 제어시스템현장설치 필터 그림 36. 제어시스템의필터 3 시험방법가제어시스템의필터를분리한후, 10 cm 10 cm크기로절단한다. 나알콜과물의비율을 1:1로혼합한후, 절단한필터를넣고초음파세척기를이용하여섬유가필터지에서잘분리되도록한다. 50 ml 분취후, MCE 필터에여과시킨다. - 58 -

다여과된필터지를건조시킨후, 아세톤증기화장치및 DMF 용액을이용하여필터를투명화한다. 라 Jaffe 세정기를이용하여, TEM용그리드위에투명화한필터지를올린후, 수시간동안방치한다. 마시험방법은 ASTM D 6480-05(2010) 4) 를적용하여분석한다. 바길이 0.5 μm이상, 종횡비 5:1 이상인섬유만계수한다. 4 분석결과가필터상, 중, 하의시료에서평균 1,194 structures/cm 2 의석면이검출되었다. 구분 분석결과 ( 단위 : structure/ cm2 ) 1 회 2 회 3 회평균 필터-상 1,408 1,440 1,382 1,410 필터-중 1,222 1,205 1,200 1,209 필터-하 931 1,001 959 964 나투과전자현미경으로분석하면 95 % 상한치와하한지를계산해야하는데검출된석면 섬유수가푸아송신뢰구간의표에있는수치를초과하여계산이불가능하였다. 비고푸아송신뢰구간의최대구조수 470 구조 그림 37. 제어시스템필터에서검출된백석면검출이미지 ⑹ 일본및 KS 표준의비교 일본시험방법 1 시험체가시험체는암면, 시멘트및물을 35:15:50( 질량비 ) 으로혼합한것으로, 합판으로제작한크기 560 mm 560 mm의거푸집에두께 40 mm로내뿜은것이다. 시험체의외관을그림 38과같다. 나이작성방법은현장에시공되고있는분사암면에비해꽤딱딱한마무리가된다. 4) Standard Test Method for Wipe Sampling of Surfaces, Indirect Preparation, and Analysis for Asbestos Structure Number Concentration by Transmission Electron Microscopy - 59 -

다에어에로 - 존시험용의시험체는이사이즈로실시하지만, 충격및부착강도시험용의 시험체는 9 개로분할하여, 약 147 147 mm 의시험체로실시한다. 그림 38. 시험체의외관 2 에어에로-존시험가에어에로-존시험은, 석면비산방지처리를가한취부재에공기조절기기등으로부터의바람이맞았을경우에섬유가비산하는지아닌지를조사하는것을목적으로한시험이다. 나밀폐된상자의상부에시험체의표면을아래로한상태로, 압력차이 98 kpa의공기를약 15 cm멀어진위치로부터시험체표면에균일하게맞힌다. 동시에상내의공기를직경 25 mm의멤브레인필터를이용하여, 분당 1.5 L 의양으로 60분간흡인하여챔버내부의공기를채취한다. 이필터를약품처리하여투명화하여, 배율 400배의위상차현미경으로 100 시야안의암면섬유의개수를계측하여공기 1리터당의개수 (f/l) 로환산한다. 다암면섬유는석면 (asbestos) 섬유와비교해꽤굵게직선모양이므로, 다른입자와의판별이비교적용이하다. 라시험장치는그림 39에, 비산한암면의현미경사진의일례를그림 40에나타낸다. 마시험은석면비산방지제를도포한시험체와이시험체를온도 60 ± 3, 습도 95 ± 5 % 상태로 16시간보관유지해, 그후온도 60 ± 3 으로 8시간보관유지하는조작을 10회반복이라고열화처리를실시한시험체의 2종류에대해실시한다. 바결과의판정치는, 3개의데이터의평균치가 4 f/l미만이다. 사계측되는섬유수는몇개단위의섬유이므로, 챔버내의청소를충분히실시하고, 배경시험을실시하여오염을줄이는것이중요한포인트가된다. - 60 -

그림 39. 에어에로전시험장치 그림 40. 비산한암면의사진 3 충격시험가석면비산방지처리를가한취부재에고체가충돌했을때, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는것을목적으로한시험이다. 시험장치는그림 41과같다. 나석면비산방지층의표면으로부터 1 m의높이로직경 50.8 cm, 질량약 530 g의강구를낙하시켜, 발생한움푹한곳의깊이를측정한다. 그후, 시험체를석면비산방지층의표면이아래가되도록보관유지하여, 석면비산방지층의탈락의유무를확인한다. 시험체수는 3개이다. 다결과의판정은, 석면비산방지처리를가하지않은시험체와비교하여움푹한곳의깊이가크지않고, 한편석면비산방지층의탈락이없는것이다. 라침투형의경우는비산방지층에움푹한곳이생길뿐 ( 만큼 ) 이지만, 몰탈이나물유리계등의도막이형성된표면고체화형의경우는, 낙하한지점이파쇄되어도막의탈락이일어날가능성이있다. 그림 41. 충격시험장치 - 61 -

4 부착강도시험가석면비산방지처리를가한취부재에국부적인하중이걸렸을때, 석면비산방지층의탈락이생기는지아닌지를조사하는것을목적으로한시험이다. 시험상황은그림 42와같다. 나시험체의중앙부에 10 cm 10 cm의알루미늄제어태치먼트를 2액형에폭시접착제로접착시켜, 질량약 1 kg의하중을걸쳐 24시간정치한다. 어태치먼트의주변을따라깊이 20 mm의절삭깊이를넣은후, 인장시험기를사용해시험면에대해서연직방향으로 1 mm/ 분의속도로하중을가하여절단시의하중을측정한다. 결과는 N/ cm2로나타낸다. 시험체수는 5개이다. 결과의판정은, 석면비산방지처리를가하지않은시험체와비교해강도가밑돌지않는것이다. 다시험체가실제로시공되고있는취부재와비교해딱딱하기때문에, 예상만큼침투하지않기때문에, 비교용의무도포의강도와별로차이가없다. 그림 42. 부착강도시험상황 KS 표준 1 시험편제작건축자재의사용위치에따라크게 3종류 ( 내장재 : 뿜칠재 / 천장재, 외장재 : 지붕재 ) 로구분한다. 내장재와외장재의시험체는주변환경특성상시험항목이달라지므로구분하여시험체를제작하며, 다음의절차는내장재중뿜칠재시험체제작에대하여규정한다. 가사용재료 - 미네랄울 : KS L 9102에서규정하는미네랄울 - 시멘트 : KS L 5201에서규정하는 1종포틀랜드시멘트 - 시험틀 : 두께 12 mm의합판나시험편 ( 뿜칠재의배합 ) 미네랄울시멘트물질량 (%) 35 15 50-62 -

비고시험실에서뿜칠재의배합이어렵거나제작이불가능한경우, 관련전문기관에의뢰하여제작이가능하다. 다제작방법시험체는두께 12 mm의합판바닥판과 40 mm 30 mm 470 mm( 높이 두께 길이 ) 목재에못을박은나무패널로구성된틀에미네랄울 (mineral wool) 35 %( 질량분율 ), 1종포틀랜드시멘트 15 %( 질량분율 ) 및물 50 %( 질량분율 ) 를혼합하여두께 40 mm가되도록분무하여제작한다. 그림 43. 시험틀 2 시험편의열화처리시험에앞서시험체를촉진시키는목적으로다음의열화처리를실시한다. 가석면비산방지제를도포한시험체와도포하지않은시험체를온도 (60 ± 3), 습도 (95 ± 5) % 에서 16시간동안보관유지한다. 나그후온도 (60 ± 3) 에서 8시간보관유지한다. 다나와다조작을 10 회반복한다. 3 공기에의한섬유비산시험석면비산방지제를처리한취부재에환기시설등에의해바람을맞을경우, 섬유의비산유무를조사하는것을목적으로한다. 가시험장비시험장치는밀폐형상자용기에회전공기분사장치, 외부용기의내압을조정하는블로어 (blower) 및미세차압계가설치된것을사용한다. - 공기의송풍구에 3 개의노즐 ( 외경 : 9.5 mm, 내경 : 1.7 mm, 길이 : 25 mm, 확산각도 : - 63 -

90 ) 을노즐설치관의중앙및그양측 133 mm 에위치한곳에장착하여튜브단면에서각각 120 위치에설치한다. - 공기분사압력조정기, 압력게이지및부착관회전을위한동력부는밀폐용기외부에설치한다. - 시험장치의용기와블로어사이에는직경 55 mm 의유리거르개 ( 포집효율 98 %, 입자직경 0.3 μm) 가설치된홀더와압력조절밸브를설치한다. 그림 44. 섬유비산시험장비도면나시험편수전처리가완료된시험체중비산방지제를처리하지않은것과처리한것각각 3 개씩실시한다. 다시험방법 - 오염을방지하기위하여시험장비천장에철판을설치한후시험장비챔버를진공청소기로청소후, 필요시챔버에정전기방지제를살포하고, 종이타월 ( 종이가루가발생하지않는것 ) 로닦아낸다. - 카세트홀더 ( 멤브레인필터지름 : 25 mm) 를소정의위치에설치한다. - 준비된시험체를장착한다. 비고시험체를장착할때큰충격을주지않도록주의한다. - 회전공기분사장치의조건 ( 회전수 : 10 r/min, 압력 : 98 kpa) 으로조정한다. - 64 -

- 에어펌프를작동 ( 흡입량 : 5 ~ 10 L/min) 하여챔버내의공기를 60 분간채취한다. - 채취한시료는 KS I ISO 8672에따라조작한다. 비고 KS I ISO 8672 4.3.4 c) 계수되는섬유및 / 또는시야의수 는적어도 100개이상의섬유를계수하는경우최소 20시야까지계수해야하며, 최대 100시야가될때까지계수한다. 또한, 계수하는섬유는종횡비가 3 : 1보다크고, 직경 3 μm 미만, 길이가 5 μm가초과되는것으로한다. 하지만, 시험체에사용된미네랄울섬유의지름은일부 3 μm를초과하는것도있기때문에뿜칠재의경우에는직경이 3 μm 이상도계수한다. 라결과보고 MCE(Mixed Cellulose Ester) 필터에포집된미네랄울의비산농도를개 /cm3에서소수점이하세자리까지보고한다 (3회시험결과의평균값 ). 4 충격시험석면비산방지제를처리한취부재에고체가충돌할경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는것이목적이다. 가시험장비자석또는기타방법으로시험체의표면부터 100 cm의높이에서 KS B 2001( 볼베어링용강구 ) 에규정하는공칭볼지름 50의강구 ( 볼지름 53.975 mm, 질량약 530 g) 를회전없이자유낙하시킬수있는장비여야한다. 그림 45. 충격강도시험장비도면나시험체수전처리가완료된시험체중비산방지제를처리하지않은것과처리한것각각 5 개씩실시한다. - 65 -

다시험방법 - 시험체의표면이위로향하게하여평평하게올린다. 비고시험체를 (140 ± 10) mm를절단하는경우, 건조상태의시멘트강도용표준모래 ( 두께약 10 cm) 에시험체의표면이위로향하게하여평평하게올린다. - 시험체의중앙부에 100 cm 높이에서강구를낙하시킨다. - 낙하후, 시험체표면에갈라짐, 벗겨짐등의파손이발생하는지여부를 60 cm 정도떨어진거리에서육안으로관찰한다. - 강구가떨어진부위중가장깊이파인곳의깊이를캘리퍼스를이용하여 1 mm까지측정한다. - 시험체를거꾸로뒤집어시험체에서미네랄울섬유의탈락여부를확인한다. - 미네랄울섬유의탈락이확인되는경우에는접사로사진을촬영하여기록으로남긴다. 라결과보고겉모양관찰, 파인깊이및미네랄울섬유탈락상황을보고한다. 5 부착강도시험석면비산방지제를처리한취부재에국부적인하중이걸렸을경우, 석면비산방지층의탈락이생기는지를확인하는것이목적이다. 가시험장치시험기는크로스헤드 (crosshead) 이동속도를일정하게유지하게하여, 하중에대한허용오차가 ± 1 % 이내에서시험체의최대인장하중이용량 15 % ~ 85 % 의범위에들어가는것을사용한다. 또한, 시험기본체와상부의손잡이재료의조인트는자동조임형으로한다. 나시험체전처리가완료된시험체중비산방지제를처리하지않은것과처리한것각각 5 개씩실시한다. 다시험방법 - 시험체의중앙부에 100 mm 100 mm의철판 ( 또는단단한플라스틱 ) 으로제작된원통형접시를 2 액형에폭시또는우레탄수지접착제로접착시킨다. - 질량 1 kg의하중으로 24 시간정치하여원통형접시부위를견고히한다. - 인장시험기를이용하여시험면에대하여연직방향으로 1 mm/min의속도로하중을가한다. - 부착된면이절단이되는시점의힘 (N) 을기록한다. - 결과는 N/mm 2 로기록한다. 라결과보고부착강도는다음식에따라계산하고보고한다. - 66 -

B = F/A 여기에서, B : 부착강도 (N/mm 2 ) F : 기록된힘 (N) A : 원통형접시의면적 (mm 2 ) 분석방법비교일본에서시행하고있는성능평가시험방법과 KS M 2757( 석면비산방지제성능시험방법 ) 을비교한결과시험항목및시험방법모두동일한것으로확인되었다. 단지, 일본의시험평가방법에는기준이언급되어있음을확인하였고, KS규격의경우에는기준을제시하지않고있으며단지시험방법에대한부분만기술하고있다. 항목시험항목기준 KS M 2757 공기에의한섬유 비산시험 충격시험 없음 없음 일본 성능평가 시험방법 부착강도시험도포량에어에로젼시험충격시험부착강도시험 없음의뢰자의시공요령규정에따름 3개의결과평균이 4 f/l 미만석면비산방지처리를가하지않은시험체와비교하여움푹한곳의깊이가크지않고석면비산방지층의탈락이없어야함석면비산방지처리를가하지않은시험체와비교하여강도가밑돌지않아야함 3-3. 연구개발결과요약 가. 석면함유건축자재의종류별, 소재별특성분석 ⑴ 슬레이트 : 외부환경에노출된부위를측정한결과표면의노후화로인하여석면이심하게노출되어있음을확인하였으며, 이로인하여외부환경 ( 비, 바람등 ) 에의하여석면이비산될가능성이있음 ⑵ 바닥타일 : 바닥타일은분석결과표면에석면섬유가노출되지않음 ⑶ 천장재 : 천장재는시공시노출되는부분과노출되지않은부분으로구분할수있으며, 노출되는부분은하얀색으로코팅이되어있어석면이비산될가능성이없다고생각하여석면비산안정화처리제를사용할때도앞부분은제외하고하는경우도있지만, 표면분석결과앞부분도뒷면과마찬가지로미세한석면섬유가비산될가능성이있음 - 67 -

⑷ 밤라이트 : 코팅이되어있는부분과되어있지않은부분에상관없이석면이외부로노출될가능성이있음 ⑸ 석면건축자재의위해성평가 : 석면건축자재에대한평가인자는물리적평가만해당이되며, 나머지평가지표는외부환경요인과관련이있음 ⑹ 석면함유건축자재의성능평가시험항목기초자료활용동일의석면건축자재도현재상태및사용처에따라위해성등급이달라지기때문에석면건축자재를사용한건축물에따라비산방지평가항목의다변화가필요함을확인함 나. 건축자재의파쇄후석면섬유비산성평가장치개발 ⑴ 이장치는내화뿜칠재, 천장재, 지붕재등의건축자재에석면비산안정화처리제를도포후파쇄하여석면섬유비산유무를평가하는데적용할수있음 ⑵ 공기흐름을순환식과연속식으로변경하여시험할수있으며, 또한공기순환장치를자유자재로움직이게하여공기가직접파쇄된시험체에닿을수있고, 유속을조정할수있도록제작하였음 다. 석면함유건축자재의적용기술의평가기술개발 ⑴ 석면섬유의비산성시험 : 석면비산안정화제를처리한이후취부재에환기시설등에의해바람이맞을경우에석면섬유의비산을억제하는효과를평가하기위한목적으로섬유비산성능평가장치를이용하여전처리후위상차현미경또는투과전자현미경 ( 이후현미경 ) 으로분석하여성능을확인할수있음 ⑵ 표면손상에의한섬유비산시험 : 석면비산안정화제를처리한이후외부요인 ( 전기공사, 천장공사등 ) 에의하여천장재표면에손상이발생한경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적으로전처리후현미경으로분석하여성능을확인함 ⑶ 파쇄시석면섬유의비산성시험 : 석면비산안정화제를처리한이후외부요인에의하여천장재가낙하하여파쇄되는경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적으로파쇄비산성능평가장치를이용하여전처리후현미경으로분석하여성능을확인함 ⑷ 일부비산방지제는수분에도포가벗겨지는것들이있으므로비산성시험을할경우에는열화처리반드시필요함 ⑸ 충격시험 : 석면비산방지제를처리한취부재에고체가충돌할경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적으로충격시험기를이용하여성능을확인함 ⑹ 부착강도시험 : 석면비산방지제를처리한취부재에국부적인하중이걸렸을경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적으로부착강도시험기를이용하여성능을확인함 ⑺ 현장시험 : 비산방지제를지붕재에사용한경우외부환경에의한노후화진행을확인하기 - 68 -

위하여실제외부조건에노출시켜비산방지제노후화를확인하기위한목적으로현장에 도포후일정시간이경과하면현장에서육안및비산성시험을실시하여성능을확인함 라. 석면비산방지제처리기술의인증제구축 ⑴ 일본의경우국가 ( 국토교통성 ) 에서석면비산방지제를인증하는제도가있음 ⑵ 국내에도사용자가석면비산방지제를믿고사용할수있는환경을조성하기위하여해당비산방지제처리기술의인증제도입이필요함 - 69 -

4. 목표달성도및관련분야기여도 4-1. 목표달성도 가. 석면함유건축자재의종류별, 소재별특성분석 ⑴ 석면건축자재국내외문헌조사및사용현황조사완료 ⑵ 환경부석면안전관리법에따른건축자재별위해성등급분류완료 ⑶ 주사전자현미경을이용하여건축자재별석면비산가능성검토완료나. 석면함유건축자재의적용기술의평가기술개발 ⑴ 국내외선행연구자료조사완료 ⑵ 일본석면비산방지처리제도, 약품, 인증방안등자료조사완료 ⑶ 세부과제에서도출된내용과국외시험방법을토대로시험항목, 방법및기준선정완료 ⑷ 석면건축자재의석면비산안정화제성능평가매뉴얼작성완료다. 석면함유건축자재의석면비산성평가장치개발 ⑴ 기존의풍동시험장치를기반으로 자재파쇄시비산성평가장치 개발완료 ⑵ 특허출원완료 (2014년 3월 26일 ) ⑶ 개발된장치를이용하여시험방법및조건선정완료라. 일본기준및 KS기준비교완료마. 안정화처리기술의인증제구축 ⑴ 국내외안정화처리기술인증제자료조사완료 ⑵ 국내에서적용할수있는인증제도소개및의견수렴 ( 석면건축물관리방안세미나, 2016. 03. 30.) ⑶ 인증제도 ( 안 ) 제시바. 기타 ⑴ 연구내용논문작성및학회발표 석면함유천장재의비산방지제성능평가연구, 한국환경분석학회지, 2016. 06. 논문게재확정 Study on Friability of Asbestos Fiber in Stabilizer Applied Asbestos-Containing Ceiling (ACCM) Materials during Crushing, 한국분석과학회춘계학술대회, 2014. 06. 11. 포스터발표 Asbestos Containing Building Materials Asbestos fiber scattering test by crushing, 한국환경분석학회추계학술대회, 2014. 11. 17. 포스터발표 석면건축자재표면의석면특성연구, 한국산업보건학회동계학술대회, 2016. 01. 27. 구두발표 - 70 -

⑵ 세미나개최 2014 석면건축물관리방안세미나 ( 석면비산방지안정화처리제를이용한 ), 2014. 03. 27. 2015 석면건축물관리방안세미나 ( 석면건축자재별비산방지및제어 ), 2015. 03. 30. 2016 석면건축물관리방안세미나 ( 석면함유건축자재별비산방지및제어기술 ), 2016. 03. 30. 연차연구개발목표연구개발수행내용 석면건축자재에관한국내외문헌조사및사용현황조사석면함유건축자재의종류별, 자재의사용빈도, 설치위치, 비산성, 노후정도등을소재별특성분석고려한석면안전관리법에따른위해성등급분류 달성도 (%) 100 비고 1 차년도 국내외자료조사및관계부처담당자와의협의석면함유건축내장재의 일본석면비산방지처리제도의벤치마킹을통해서구축된안정화처리적용기술및장비와제도연구석면비산먼지제어기술에 국내외시험방법을조사하여공통점및차이점을확인하고대한평가기술개발⑴ 국내에서주로많이사용된건축자재와국내의여건을고려한시험방법적용 석면함유건축내장재의기존의풍동시험장치를통해도출된안정화처리기술, 석면비산성평가장치개발제어기술등에대한평가기법을개발하고관련시스템을구축 100 100 2 차년도 3 차년도 석면함유건축내장재의안정화처리적용기술및각각의세부과제를통해도출된안정화처리기술, 제어석면비산먼지제어기술에기술등에대한평가기법을개발 (2) 대한평가기술개발⑵ 석면함유뿜칠재 ( 내화피복재등 ) 의안정화처리적용기술및적용기술의평가를위한물리적평가기법확인 100 석면비산먼지제어기술에대한평가기술개발석면함유건축외장재 ( 슬레이트등 ) 의석면함유건축외장재 ( 슬레이트등 ) 의안정화처리적용기술안정화처리적용기술및 100 및비산먼지제어기술에대한평가기술개발⑴ 비산먼지제어기술에대한평가기술개발⑴ 일본기준및 KS 표준과의비교 석면비산방지제평가방법수립 ( 내장재 ) 100 기존에제정된비산방지제관련규정과의비교검토 100 내장재의평가방법을정량화, 객관화할수있는기초자료확보 석면함유건축외장재 ( 슬레이트등 ) 의외장재비산성적용기술의내구성평가를위한기술개발안정화처리적용기술및 100 ( 촉진내후성등 ) 석면비산먼지제어기술에대한평가기술개발⑵ 안정화처리를통한석면안정화처리및비산제어평가매뉴얼작성 100 비산성평가매뉴얼작성 안정화처리기술의인증제구축 관련기반과기술을확보하여건축자재비산방지안정화처리인증제도입을위한자료제시 100 100-71 -

연차연구개발목표연구개발수행내용 최종평가 안정화처리기술의인증제구축안정화처리를통한석면섬유비산성평가매뉴얼작성석면비산성평가장치개발 석면비산방지제어시스템구축 달성도 (%) 안정화처리인증제 ( 안 ) 제시 100 비산방지안정화처리기술평가매뉴얼 100 장치가동여부 100 제어시스템평가매뉴얼 100 비고 과학기술기반 SCI 논문제출, 특허출원 100 4-2. 관련분야기여도 석면비산방지제를이용한석면건축물관리방안세미나를통해사업자및사용자에게성능평가방법, 기준등의내용으로교육을실시하여궁금증해소에이바지 관련사업을추진하고있는교육지원청및국방부의사업에연구결과를활용하여업무의활성화에도움 석면비산방지제를사용하여석면건축물관리방안으로활용하고자하는건축물담당자 ( 또는건축주 ) 에가이드라인제시 - 72 -

5. 연구결과의활용계획 석면함유건축자재의자재종류별, 소재별위해성등급에따른비산방지기술개발을통한안정적인건축물의석면유지관리실현 다양한유지관리기술개발및평가기술의확립을통한석면건축물의체계적인관리기반이구축 석면건축자재의비산방지및제어기술평가인프라구축을통한처리기술의인증제도구축 업체및사용자는석면비산방지제의수명을명확하게표시해주기를바라고있으나, 본과제에서는여건상검토가되지않아, 향후수명예측방법을통해수명을제시할수있는추가연구가필요함 6. 연구과정에서수집한해외과학기술정보 해당사항없음 7. 연구개발결과의보안등급 본과제는일반과제로분류됨 8. 국가과학기술종합정보시스템 (NTIS) 에등록한연구시설 장비현황 해당없음 9. 연구개발과제수행에따른연구실등의안전조치이행실적 석면은 1급발암물질이기때문에연구개발을수행하는데있어연구에참여한연구진에게석면안전교육을매년실시하였음 또한, 모든전처리작업은 HEPA 여과지가장착된후드또는챔버안에서진행하였음 10. 연구개발과제의대표적연구실적 11. 기타사항 - 73 -

구분 ( 논문 / 번호특허 / 기타 1 특허 2 논문 해당없음 논문명 / 특허명 / 기타 자재파쇄시비산성평가장치 석면함유천장재의 비산방지제성능 평가연구 소속 기관명 역할논문게재지 / 특허등록국가 Impact Factor 논문게재일 / 특허등록일 사사여부 ( 단독사사 또는중복사사 ) 특기사항 (SCI 여부 / 인용횟수등 ) KTR - 대한민국 - 2014.03.26. - 특허출원 KTR 제 1 저자한국환경분 석학회지 2016.06. - 게재확정 12. 참고문헌 1. 일본건재시험센터, 건축재료의품질성능평가업무방법서, 2000. 2. 일본건재시험센터, 성능평가에있어서의아스베스토스 (Asbestos) 봉쇄재의시험, 2007. 3. 일본건재시험센터, 아스베스토스 (Asbestos) 비산방지처리제의성능평가, 2007. 4. 일본국토교통성, 건축기준법에따르는석면규제의개요, 2006. 5. 일본국토교통성, 석면비산방지제의인정상황에대해, 2008. 6. 일본국토교통성, 봉쇄및확보조치의기준을정하는고시, 제1168호, 2006. 7. 일본국토교통성, 봉쇄및둘러쌈의조치의기준을정하는고시, 제1173호, 2006. 8. 김현욱, 석면슬레이트표면에서시간에따른석면섬유방출연구, 한국산업위생학회지, 2010;30(2):88~93. 9. 환경부, 실내공기질공정시험기준, 제2010-24호, 2010. 10. 한국건설기술연구원, 석면함유판상형건축자재안정화처리재현장시험결과, 2009. 11. 한국건설기술연구원, 진동및풍속인자에따른내화피복재석면비산방지를위한비산방지제의적용성분석, 2009. 12. ASTM E 1494:92, Standard Practice for Encapsulants for Spray- or Trowel-Applied Friable Asbestos-Containing Building Materials, 2010. 13. US EPA, NESHAP 40 CFR 61 Subpart M, 1973. 14. KS B 2001, 볼베어링용강구, 2001. 15. KS F 2902, 구조부재에시공하는내화뿜칠재의부착강도시험방법, 2008. 16. 임호주, 석면함유뿜칠재에대한석면비산안정화제효율평가방안연구, Journal of Korean Society for Indoor Environment Vol. 9, No. 4, pp.345-353. - 74 -

[ 부록 ] 석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면건축자재의석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산석면비산안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제안정화제석면건축자재의석면비산안정화제성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가성능평가매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼매뉴얼성능평가매뉴얼 2016.03.

목차 1. 개요 1 1-1. 석면함유건축자재 1 1-2. 석면비산방지기술의국내외현황 6 2. 성능평가일반사항 10 2-1. 적용범위 10 2-2. 성능평가기준 11 2-3. 용어와정의 11 2-4. 시험항목 12 3. 성능평가시험방법 13 3-1. 시험편제작 13 3-2. 시험편전처리 15 3-3. 약품의유해성평가 15 3-4. 섬유의비산성시험 15 3-5. 손상에의한비산성시험 17 3-6. 파쇄에의한비산성시험 18 3-7. 충격시험 20 3-8. 부착강도시험 21 4. 참고문헌 23

1. 개요 1-1. 석면함유건축자재 가. 석면건축자재 ⑴ 정의석면을함유하고있는건축자재로서석면이 1 퍼센트 ( 무게퍼센트 ) 를초과하여함유된건축자재 ⑵ 석면을함유한건축자재 지붕재, 벽면재로사용되거나, 마감재로써장식, 음향조절, 방화용으로벽과천장에분사하고미장바름이나철골부재에내화피복으로사용 단열및보온재는급수관, 증기관, 덕트, 보일러및온수탱크에사용되고기타수장재로비닐석면바닥타일, 천장타일, 트랜사이트또는시멘트판, 벽판, 지붕용곱슬레이트등으로사용함 ⑶ 석면함유물질의분류 표면재 (Surfacing materials) - 모든비산가능물질 (All friable materials) - 모든비산불가능물질콘크리트제외 (All non-friable materials except concrete-like) 단열재 (Thermal system insulation) - 단열에사용된모든물질 유리솜, 고무, form glass 제외 기타물질 (Miscellaneous materials) - 바닥재 : Floor tiles - 천장재 : Ceiling tiles - 벽면재 : Hard wallboard - 시멘트파이프 : Cement pipe - HVAC 천 : HVAC cloth etc ⑷ 석면함유주요건축자재 슬레이트 : 석면함유율이 8 ~ 14 % 이며, 2004년 11월이후생산중단 천장재 : 석면함유율이 3 ~ 6 % 이며, 2005년 4월이후석면대체물질 ( 규회석, 해포석 ) 을사용하여생산 내장벽재 : 석면함유율이 10 % 내외이며, 2002년 4월이후석면대체물질 ( 규회석, 해포석 ) 을사용하여생산 ⑸ 석면압축외벽재 : 석면함유율 8 ~ 14 % 이며, 2006년부터생산이중단됨 - 1 -

나. 건축물내석면의사용처 그림 1. 건축물내석면의사용 [ 출처 : 환경부석면관리종합정보망 ] 다. 석면대체 ( 유사 ) 물질 대체물질성상및용도비고 Glass Fibers ( 유리섬유 ) Mineral Fibers ( 암면 ) Wollastonite ( 규회석 ) Sepiolite ( 해포석 ) Pulp ( 난연목재펄프 ) 섬유상태로보온 단열및가공재로사용 섬유상태로내화 단열및가공재로사용 자연섬유상태로단열및가공재로사용 자연섬유상태로단열및가공재로사용 섬유상태로보온및가공재로사용 인조섬유 인조섬유 자연섬유 자연섬유 가공천연펄프 Organic and Plastic Fibers 섬유상태로가공용으로사용되나내열, 단열성이낮음야자섬유, 마섬유등 라. 석면함유주요건축자재의특성 ⑴ 슬레이트 주택, 공장, 축사, 창고등모든건축물의지붕및벽체에사용되는슬레이트는 1960 ~ 1970년대농어촌의지붕개량사업에주로사용되었고, 2004년 11월이후생산이중단된상태임 골판또는평판형태의제품으로최초생산시연한회색을띄나장기간사용된경우짙은회색으로변색되어쉽게부스러져해체및제거작업시주의가필요함 - 2 -

현재우리나라농어촌지붕으로사용된슬레이트들은장기간의자연풍화작용에의해부식되어외부의작은압력에도쉽게부스러져석면분진이비산될우려가많으며석면함유율은 8 ~ 14 % 로주로백석면과갈석면이포함되어있음 ⑵ 천장재 ( 일명텍스 ) 텍스는석고가함유된제품으로써건축천장마감재로주로사용되는데, 보통표면이백색으로벌레무늬를띠고, 장기간사용시충격에쉽게부스러져석면분진의비산의우려가있으므로관리나제거시주의를요함 2005년 4월이후석면대체물질 ( 규회석, 해포석 ) 을사용하여생산되고있고석면함유율이 3 ~ 6 % 로천장방음타일이나천장재에는주로백석면이포함되어있음 텍스의종류중하나인아스칼은일반빌딩사무실, 공장, 상가, 학교, 병원등의천장, 녹음실, 음악실등흡음을요하는장소의천장및벽체에사용되며주로 5 ~ 10 % 의석면이함유됨 ⑶ 내장벽재 ( 밤 / 나무라이트 ) 밤라이트는일반건축물내부의사무실및화장실칸막이등의내부공사의마감재및조립식욕실 (UBR) 의 Back-up재로사용되고있음 시공또는사용과정에서코팅이나페인팅을많이하여표면상으로판별이곤란함 석면함유율 10 % 내외로사무실내파티션이나석고보드에는백석면이주로포함 (2002년 4월이후석면대체물질인규회석, 해포석을사용하여생산하고있음 ). ⑷ 뿜칠석면 극장 : 무대의후면및천장에사용되었으며, '80년대이후에는암면, 펄라이트 ( 다공질진주암 ) 등이사용되어면밀한확인이필요 주차장 : 주로천장에사용되었으며, 거의암면이뿜칠되어있어견본을채취하여손으로비벼서뭉치는경우석면으로추정하여정밀검사를실시 체육관 : 주로천장과벽면에사용되었으며, 주차장의확인방법과동일하게실시 철골 ( 데크플래이트 ) : 철골의부식방지를위하여사용되었으며, 섬유질상태의내화피복을채취하여육안및손으로비벼검사후정밀검사실시 기관실 ( 공조실 ) : 석고및불연테이프와함께거의고형상태로기계를감싸고있어견본을채취하여정밀검사실시 기타냉동창고등 : 일반적으로스티로폼이사용되나오랜건물의경우암면이나석면을사용한사례가있어 1차육안및손으로검사후정밀검사필요 - 3 -

마. 제품별석면함유량및식별방법 ( 제조업체별 ) ⑴ 벽산 구분 제품명 규격 (mm) 두께넓이길이 석면함유량 생산기간식별방법사진 슬레이트 슬레이트 6.3 960 720 1820 2120 2420 2720 약 10% '91 ~ '04.11 물결무늬의단면을 가지는시멘트 색상의골판 음각무늬 ( 벌레무늬 ) 가 천 장 재 아미텍스 6 300 600 약5% 아스칼텍스 6 300 600 약5% '85 ~ '05.3 '83 ~ '03.4 있는백색의판상형으로일반적으로나사못으로시공음각무늬 ( 벌레무늬 ) 가있는백색의판상형으로일반적으로 나사못으로시공 내장벽재 밤라이트 3 4 5 6 900 1200 1800 2100 2400 2700 약 10% '71 ~ '04.4 회색의시멘트 재질의판상형보드 기 타 압축성형 시멘트 판넬 20 35 50 60 400 500 600 2100 ~5000 약8±2% '83 ~ '03.4 단면형상에요철및중공부위가있는콘크리트재질의패널 - 4 -

⑵ ( 주 )KCC 구분 제품명 규격 (mm) 두께넓이길이 석면 함유량 생산기간식별방법사진 슬레이트 슬레이트 6.3 720 960 1820 2120 2420 약 10% '65 ~ '03.10 물결무늬의단면을가지는시멘트색상의골판 음각무늬 ( 벌레무늬 ) 가 천 장 재 아미텍스 6 300 600 약 5% '89 ~ '03.12 있는백색의판상형으로일반적으로 나사못으로시공 내 밤라이트 3~6 900 1200 1800 2400 약 10% '74 ~ '03.12 회색의시멘트재질의판상형보드 장 벽 재 나무라이트 3~6 900 1200 1800 2400 약 10% '75 ~ '03.4 밤라이트의표면에유성도장을함 - 5 -

1-2. 석면비산방지기술의국내외현황 가. 국외건축자재비산방지관리방안및제도 ⑴ 미국 미국환경청 (Environment Protection Agency, EPA) 미국환경청은석면위험긴급대응조치 (Asbestos Hazard Emergency Response Act, AHERA) 규정을 1986년에제정하여교육시설의경우석면조사를실시한후석면함유건축자재상태에따라관리계획을수립하도록하고있으며, 6개월주기로석면함유건축자재의상태를점검하도록하고, 3년마다재조사를실시하여건축물을안전하고지속적으로사용할수있도록하고있다. 또한학교석면위해감소재승인조치 (Asbestos School Hazard Abatement Reauthorization Act, ASHARA) 를 1992년에제정하여기존학교시설에서상업 / 공공시설로조사및관리하는것을관고하고있으나조사와관리를기존 AHERA 규정을참조하고있다. 미국재료시험협회 (American Society for Testing Materials, ASTM) 미국재료시험협회에서는석면관리를위하여 Encasement 와 Encapsulation 방법을권장하고있으며, 뿜칠재의 Encapsulant 를위해 ASTM E 1494 (Standard Practice for Encapsulants for Spray- or Trowel-Applied Friable Asbestos-Containing Building Materials) 로시험기준을제시하고있다. 하지만, 안정화제약품을위한인증제도를운영하고있지는않고있다. ⑵ 일본 석면과관련된법률개정 2005년 7월 1일에석면규칙이시행되고나서, 현재까지석면문제에대해다음과같은법률등의개정이이루어지고있다. 1 건축기준법의개정 (2006년 2월 10일공포, 2006년 10월 1일시행 ) - 건축기준법에따른석면의규제 - 건축기준법제27조제2항에의한석면비산방지제의인정 2 대기오염방지법시행령등개정 (2006년 3월 1일시행 ) - 특정건축재료지정의추가 ( 뿜칠석면, 석면을함유하고있는단열재, 보온재및내화피복재추가 ) - 특정분진배출등작업지정의변경 - 석면비산방지를위한작업기준의개정 3 대기오염방지법의개정 (2006년 2월 10일공포, 2006년 10월 1일시행 ) - 건축물의해체등의작업시발생되는공작물 ( 공장의플랜트등 ) 을규제대상에포함 4 노동안전위생법시행령 - 석면규칙의개정 (2006년 9월 1일시행 ) - 포지티브리스트 ( 제조등금지가유예되는제품 ) 이외의석면을함유하는모든물건의제조, 수입, 양도, 제공또는사용의금지 - 6 -

- 규제대상 : 석면혹은석면을그중량의 0.1 % 를초과하는재료 - 봉쇄작업및둘러싸는작업을사전조사등의대상으로추가 - 석면등이분무된건축물등에있어서의임시업무와관계되는조치 - 기록의보존기간의연장이밖에도석면피해구제를위하여 석면에의한건강피해구제에관한법률 이공포시행되고있다. 또, 폐기물처리법개정, 지방재정법의개정등의대응이취해지고있다. 건축기준법등의석면규제 1 건축기준법의개정 ( 석면그외물질의비산또는발산에대한위생조치 ) 제28조 2항건축물은석면그외물질의건축재료로부터비산또는발산에의한위생상의지장이없도록, 다음의기준에적합한것으로한다. 1. 건축재료에석면이외의현저하고위생상유해한것으로법령으로정하는물질 ( 제2호및제3호에대해 석면등 이라고한다.) 을첨가하지않는것. 2. 석면등을미리첨가한건축재료 ( 석면을비산또는발산시킬우려가없는것으로서국토교통대신이규정한것또는국토교통대신의인정을받은것은제외한다.) 를사용하지않는것. 3. 거실을포함한건축물에있어서제2호에정하는것의석면등이외의물질로거실내에있어위생상의지장을일으킬수우려가있는것으로법령으로정하는물질의구분에의해건축재료및환기설비에대해법령으로정하는기술적기준에적합한것. 2 규제대상석면비산의우려가있는뿜칠재료의사용규제 - 흡음재석면 - 석면함유흡음재료의락울 ( 석면의함유율이 0.1% 를초과하는것 ) - 기타석면함유건축재료 ( 흡음재바라이트, 흡음재버미큐라이트, 성형품등 ) 는규제대상에포함되지않는다. 3 기존건축물의증개축시의취급 ( 건축기준법시행령제137조제4항3호 ) - 증개축을할때에는원칙적으로석면제거가의무이지만, 증개축부분의바닥면적이증개축전바닥면적의 1/2을초과하지않는증개축은증개축부분이외의부분에대하여봉쇄나둘러쌈의조치를허용한다. - 대규모수선 재배치시에는, 대규모수선 재배치부분이외의부분에대하여봉쇄나둘러쌈의조치를허용한다. 4 비산방지대책 - 7 -

- 봉쇄 : 건축기준법제37조에서인정된석면비산방지제를사용하여석면이함유된건축재료를피복또는함유된석면을건축자재에고착시키는방법 - 둘러쌈 : 석면이함유된건축자재판등석면이투과하지않는재료로둘러싸는방법 제거, 둘러쌈, 봉쇄의공사를할때에는노동안전후생법, 대기오염방지법등관계법령을준수할필요가있다. 건축기준법제37조규정에의한석면비산방지제의대신인정석면비산방지제에대한법제37조규정에의한대신인정의취득절차는다음과같다. 성능평가기관 1) 에신청 성능평가시험 2) 의실시 성능평가위원회에서조사 3) 성능평가서의발행 국토교통성에신청 국토교통성에조사 대신인정서의발행 1) 지정성능평가기관 재단법인 Better Living 재단법인건재시험센타 2) 지정성능평가기관에서의시험실시항목 도포량의측정 에어에로젼시험 충격시험 부착강도시험 3) 석면비산방지제품질등에관한조사 시험결과 제조하는공장등에관한사항 생산에관한사항 품질관리추진책임자에관한사항 시공요령등 신청회사등의개요 기타사항 나. 국내 외석면비산방지제의기술개발현황 ⑴ 한국국내의경우비산방지제제품에대한개발이일부이루어지고있으나활성화되지못하여답보상태에있으며, 일부업체에서는호주, 미국또는일본등의제품을수입하여사업에활용하고있다. 최근교육청등에서관심을보이면서일부업체에서는제품을개발하여상용화하려고준비중에있는것으로조사되었다. 2009년한국건설기술연구원은국내관련업체와함께나노실리카및알카리이온을이용하여 100 % 무기질계석면비산방지제를개발한것으로보고 ( 건설기술연구원, 2009년 ) 되었다. SiO 2 계수용성무기제와아크릴에멀젼의합성을통한비산방지제의경우생산비용이 - 8 -

고가인 SiO 2 계수용성무기제를국내에서대량생산할수있는기술개발이우선적으로필요하며이를통해국산화로서시공비용을낮추어경제성문제를해결할수있다. ⑵ 일본일본에서는 2006년 11월이후, 2014년현재 39 종의석면비산방지제가인정되었으며, 성분은기타 (44 %) 를제외한무기질계 23 %, 합성수지계 20 % 로가장많은것으로확인되었고, 작용기법에따른분류로는내부침투고형화형 77 % 로가장많은것으로확인되었다 ( 일본국토교통성홈페이지 ). - 9 -

2. 성능평가일반사항 2-1. 적용범위 가. 석면이함유된건축자재의석면비산을방지및억제하기위하여사용하는석면비산방지용안정화처리제 ( 이하석면비산방지제 ) 의성능을평가하는기준과방법에대하여규정한다. 나. 건축자재는내장재 ( 천장재와뿜칠재 ) 와외장재 ( 슬레이트 ) 로구분한다. 다. 석면비산방지제도포는제조업체의규정에따른다. 라. 현장시료인천장재와슬레이트는성능평가시험을하기전에반드시석면함유량분석을실시한다. 마. 성능평가는석면건축물과석면건축자재종류에따라평가항목은다음과같이구분되어진다. 마. 슬레이트에적용되는비산방지제는천장재평가항목에따른다. 단, 비산방지제도포후 현장평가를추가로실시한다. - 10 -

2-2. 성능평가기준 항 목 단위 기준 As mg/kg 불검출 Cd mg/kg 불검출 중금속 Cr mg/kg 불검출 Hg mg/kg 불검출 Pb mg/kg 불검출 VOCs g/l 불검출 부착강도시험 N/mm 2 비산방지제를처리하지않은시험체의부착강도의 20 % 이내 충격시험 - 섬유층탈락이없을것 섬유비산성시험개 /cm 3 0.005 미만 손상에의한비산성시험파쇄에의한비산성시험 2-3. 용어와정의 가. 석면비산안정화처리 개 /cm 3 개 /cm 3 0.005 미만 0.005 미만 비산가능한석면함유건축자재에대하여섬유의비산또는이탈방지를위하여매트릭스 (matrix) 표면및주위에석면비산방지제를분무또는칠하는공정 나. 석면 암석에함유된광물의일종으로, 천연으로자연계에존재하는사문석및각섬석의광물에서 채취한섬유모양의규산화합물 다. 석면의종류 석면 이라함은사문석의백석면 (chrysotile), 각섬석의갈석면 (amosite), 청석면 (crocidolite), 안소필라이트석면 (Anthopyllite asbestos), 액티노라이트석면 (actinolite asbestos), 트레모라이트 석면 (tremolite asbestos) 등 6 종류를말한다. 라. 석면함유건축자재 석면을함유하고있는건축자재로지붕재, 천장재, 벽체재료, 바닥재, 단열재, 보온재, 분무재, 내화피복재, 칸막이, 배관재 ( 개스킷, 패킹, 실링등 ) 로구분한다. 마. 내화뿜칠재 석고나시멘트계결합재에질석, 퍼라이트등의내화세라믹재를혼합하여콘크리트나 강재에뿜칠된재료 - 11 -

바. 천장재건축물의천장에사용된건축자재 ( 석고시멘트판또는규산칼슘판 ) 사. 비산석면이함유된건축자재의석면섬유가건축자재노화및외부환경요인등의영향을받아외부로흩어지는현상 2-4. 시험항목 가. 시험편제작나. 시험편전처리다. 약품의유해성평가라. 섬유의비산성시험마. 손상에의한비산성시험바. 파쇄에의한비산성시험사. 충격시험아. 부착강도시험 - 12 -

3. 성능평가시험방법 3-1. 시험편제작 가. 내화뿜칠재용 ⑴ 사용재료 미네랄울 : KS L 9102에서규정하는미네랄울 시멘트 : KS L 5201에서규정하는 1종포틀랜드시멘트 시험틀 ⑵ 시험틀두께 12 mm의합판바닥판과 40 mm 30 mm 470 mm( 높이 두께 길이 ) 목재에못을박은나무패널로제작한다. 시험틀도면 ⑶ 시험편제작 ( 뿜칠재의배합 ) 미네랄울시멘트물질량 (%) 35 15 50 비고 : 시험실에서뿜칠재의배합이불가능한경우, 관련전문기관 ( 내화뿜칠재시공업체등 ) 에의뢰하여제작할수있다. ⑷ 제작방법시험체는제작된시험틀에규정된뿜칠재의배합비로실제현장에서분무하는방법으로분무하여제작한다. 비고 1 시험틀의바닥면적은섬유비산시험장비의크기에따라변경이가능하다. 비고 2 시험체제작시시험편의섬유형상이뭉치지않고골고루분포하도록주의한다. - 13 -

제작된시험틀예시 비고시험체는현장에서시공되고있는뿜칠암면에비해견고하지않을수있다. 따라서, 제조로트마다시험편의물리적인상태가달라지기때문에반드시시험을진행할경우에는동일로트의시험편을이용해야한다. ⑸ 석면비산방지제처리방법시험체는천장면을위로하여석면비산방지제를각업체에서시공하는방법에따라분사하여제작한다. 나. 천장재 ⑴ 사용재료천장재시료인경우, 현재제조할수있는방법이없으므로시공하고자하는건축물에사용중인건축자재일부를취하여분석시료로사용한다. 비고 1 천장재를채취할때는관련규정에따라석면이비산되지않도록주의하고, 실험실에서는 HEPA 필터가장착된챔버또는후드내에서작업을실시한다. 천장재시험체 ⑵ 석면비산방지제처리방법시험체는천장면을위로하여석면비산방지제를각업체에서시공하는방법에따라분사하여제작하며, 시료특성상앞, 뒤모두도포한다. - 14 -

다. 슬레이트 - 슬레이트시료는특성상현장시료를채취하여분석할수가없기때문에실험실에서진행하는석면비산유무시험의경우에는내화뿜칠재또는천장재시험편을이용한다. - 현장시험의경우에는석면비산방지제가도포된현장에서진행한다. 3-2. 시험편전처리 가. 목적석면비산방지제가외부환경 ( 온도, 습도등 ) 에영향을받아도포된약품의성능을저하시키는지확인하기위한목적으로전처리를실시한다. 나. 시험장치 ⑴ 항온항습장치 - 온도 : (60 ± 3) 유지가능할것 - 습도 : (95 ± 5) %, 습도 10 % 미만으로유지가능할것다. 방법 ⑴ 석면비산방지제를도포한시험체와도포하지않은시험체를온도 (60 ± 3), 습도 (95 ± 5) % 에서 16시간동안보관유지한다. ⑵ 그후온도 (60 ± 3) 에서 8시간보관유지한다. ⑶ 위의조작을 10회반복한다. 3-3. 약품의유해성평가 가. 목적석면비산방지제를시공하는근로자및해당공간에거주하는거주민으로부터유해성분에서안전하게보호하기위한목적이다. 나. 시험항목 ⑴ 중금속 : As, Cd, Cr, Hg, Pb ⑵ 유기화합물 : 비휘발성유기화합물 (VOCs) 다. 시험방법유해성평가시험방법은현재규정된시험방법 ( 예 : ISO, KS, EPA 시험방법등 ) 에따른다. 3-4. 섬유의비산성시험 가. 목적석면비산방지제를처리한취부재에환기시설등에의해바람을맞을경우, 섬유의비산유무를확인하기위한목적이다. - 15 -

나. 시험장치시험장치는밀폐형상자용기에회전공기분사장치, 외부용기의내압을조정하는블로어 (blower) 및미세차압계가설치된것을사용한다. - 공기의송풍구에 3개의노즐 ( 외경 : 9.5 mm, 내경 : 1.7 mm, 길이 : 25 mm, 확산각도 : 90 ) 을노즐설치관의중앙및그양측 133 mm에위치한장착하여튜브단면에서각각 120 위치에설치한다. - 공기분사압력조정기, 압력게이지및부착관회전을위한동력부는밀폐용기외부에설치한다. - 시험장치의용기와블로어사이에는직경 55 mm의유리여과지 ( 포집효율 98 %, 입자직경 0.3 μm) 가설치된홀더와압력조절밸브를설치한다. 섬유비산시험장비 다. 시험체수전처리가완료된시험체중비산방지제를처리하지않은것과처리한것각각 3개씩실시한다. 라. 시험방법 ⑴ 오염을방지하기위하여시험장비천장에철판을설치한후시험장비챔버를진공청소기로청소후, 필요시챔버에정전기방지제를살포하고, 종이타월 ( 종이가루가발생하지않는것 ) 로닦아낸다. ⑵ 카세트홀더 ( 멤브레인필터지름 : 25 mm) 를소정의위치에설치한다. - 16 -

⑶ 준비된시험체를장착한다. 비고시험체를장착할때큰충격을주지않도록주의한다. ⑷ 회전공기분사장치의조건 ( 회전수 : 10 회전 / 분, 압력 : 98 kpa) 으로조정한다. ⑸ 에어펌프를작동 ( 흡입량 : 5 ~ 10 L/min) 하여챔버내의공기를 60 분간채취한다. ⑹ 채취한시료는실내공기질공정시험기준에따라분석한다. 비고내화뿜칠재는위상차현미경, 천장재는투과전자현미경으로분석한다. 단, 투과전자현미경으로분석시위상차현미경동등시험방법으로분석한다. 마. 결과보고여과지에포집된섬유의비산농도를개 /cm 3 로소수점이하세자리까지보고한다 (3회시험결과의평균치 ) 3-5. 손상에의한비산성시험 가. 시험목적석면비산안정화제를처리한이후외부요인 ( 전기공사, 천장공사등 ) 에의하여천장재표면에손상이발생한경우, 석면섬유의비산유무를평가하기위한목적나. 시험장비 3-4. 나. 섬유의비산성시험과동일하다. 다. 표면손상 ⑴ 표면손상상태 : 석면건축물의위해성평가방법 ( 환경부고시제2012-81호 ) 석면건축물의위해성평가방법 항목 판단기준 손상없음시각적으로전혀손상이없는상태 작은손상 부분손상 심한손상 표면에미미한손상이있거나모서리에약간의균열이있는경우 손상부위의면적이전체적으로 10% 이하로고르게분포하거나, 25% 이하로 부분적으로분포하는경우손상부위가전체면적의 10% 이상고르게분포하거나 25% 이상부분적으로 분포하는경우 ⑵ 표면손상방법 면적대비 10 % 이상의손상분포를만들기위하여일정한크기의직경 ( 대략 3~4 cm) 을가진장치로표면에손상을가함 ( 깊이는대략 2 mm) 표면손상개수예시 - 총시편면적 : 20 cm 20 cm = 400 cm 2-17 -

- 시편의 10 % 면적 : 40 cm 2-3 cm의직경을가진공구를사용하여뚫은원의면적 - 1.5² 3.14 = 7.07 cm 2 40 cm2 7.07 cm 2 5.66(6 개 ) - 최종표면손상개수 : 9개 손상된천장재표면 라. 시험체수전처리가완료된시험체중비산방지제를처리하지않은것과처리한것각각 3개씩실시한다. 마. 시험방법 ⑴ 3-4. 라. 섬유의비산성시험과동일하다. ⑵ 단, 채취한시료는투과전자현미경을이용하여위상차현미경동등시험방법으로분석한다. 바. 결과보고여과지에포집된섬유의비산농도를개 /cm 3 로소수점이하세자리까지보고한다 (3회시험결과의평균치 ). 3-6. 파쇄시석면섬유의비산성시험 가. 시험목적석면비산안정화제를처리한후외부요인에의하여낙하하여파쇄되는경우, 건축자재내부에있는석면섬유의비산유무를평가하기위한목적이다. 나. 시험장비파쇄시섬유비산성능평가장치 - 공기흐름을순환식과연속식으로변경하여시험할수있는챔버로제작된장비를사용한다. - 장치는에어샘플러, 공기순환장치공기량조정판, 공기순환장치, 강구낙하장치, 시험체받침, 카세트홀더등으로구성된다. - 18 -

- 챔버내부크기는가로, 세로, 높이약 1 m 가되도록한다. - 강구는 1 m 높이에서낙하할수있어야한다. 전면도 설명도 파쇄시석면섬유의비산성시험장비 라. 시험체수전처리가완료된시험체중비산방지제를처리한것 3개를분석한다. 마. 시험방법 ⑴ 오염을방지하기위하여시험챔버안을깨끗이청소한다. ⑵ 카세트홀더 (Mixed Cellulose Ester 멤브레인필터지름 : 25 mm, 공극크기 : 0.45 um) 를소정의위치에설치한다. ⑶ 준비된시험체를시험체받침에장착한다. ⑷ 공기순환장치공기량및바람방향은다음과같다. 바람의강도 ( 세기 ) : 시험체표면에 3 ~ 5 m/s 시료채취높이 : 시험체파쇄되는지점으로부터 70 ~ 80 cm 바람의분사형식 : 바람은시험체에직접분사 - 19 -

풍향은시험체에직접분사 ⑸ 시험체중앙부 100 cm 높이에서강구 (530 g) 를낙하시킨다. ⑹ 파쇄전에미리에어펌프를작동 ( 평균유속 10 L/min) 하여챔버내의공기를 60 분간채취한다. ⑺ 채취한시료는환경부실내공기질공정시험기준투과전자현미경법을따른다. 비고단, 투과전자현미경으로분석시위상차현미경동등시험방법으로분석한다. 바. 결과보고여과지에포집된섬유의비산농도를개 /cm 3 로소수점이하세자리까지보고한다 (3회시험결과의평균치 ). 3-7. 충격시험 가. 목적석면비산방지제를처리한취부재에고체가충돌할경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적으로실시한다. 나. 시험장비 - 충격시험기 : 시험체로부터 100 cm 높이에서자석또는기타방법으로강구를회전없이자유낙하가능한장치비고직경 50.8 mm, 질량 530 g(ks B 2001 참조 ) - 20 -

측면도 충격시험기 장치예시 다. 시험방법 ⑴ 준비된시험체의표면이위로향하게평평하게시험체받침에장착한다. 비고시험체를 (140 ± 10) mm로절단하는경우에는건조상태의시멘트강도용표준모래 ( 두께약 10 cm) 에시험체의표면이위로향하게하여평평하게장착한다. ⑵ 시험체중앙부 100 cm 높이에서강구를낙하시킨다. ⑶ 낙하후, 시험체표면에갈라짐, 벗겨짐등의파손이발생하는지여부를 60 cm 정도떨어진거리에서육안으로관찰한다. ⑷ 시험체를거꾸로뒤집어시험체에서미네랄울섬유의탈락여부를확인한다. ⑸ 시험편의수는처리된것과처리되지않은것각각 5개씩실시한다. 라. 결과보고겉모양관찰을통해미네랄울섬유탈락상황을확인한다. 3-8. 부착강도시험 가. 목적석면비산방지제를처리한취부재에국부적인하중이걸렸을경우, 석면비산방지층의이탈이생기는지아닌지를조사하는목적으로실시한다. 나. 시험장비 ⑴ 부착강도시험기 접착제 : 뿜칠재시험편의표면에원통형접시를단단하게고정시킬수있는종류 (2액형에폭시수지또는우레탄수지 )

1 mm/min의속도로인장력을시험할수있는장치 원통형접시 : 지름이 80 ~ 150 mm이고, 공칭깊이가 12 mm인금속또는단단한플라스틱인것으로한다. 또한, 원통형접시의중앙에갈고리가부착된것으로한다. 다. 시험방법 ⑴ 시험체의중앙에지름이 80 ~ 150 mm의철판 ( 또는단단한플라스틱 ) 으로제작된원통형접시를 2액형에폭시또는우레탄수지접착제로접착시킨다. ⑵ 질량 1 kg의하중으로 24시간정치하여원통형접시부위를견고히한다. ⑶ 인장시험기를이용하여시험면에대하여연직방향으로 1 mm/min의속도로하중을가한다. ⑷ 부착한면이절단이되는시점의힘 (N) 을기록한다. ⑸ 결과는 N/mm 2 로기록한다. ⑹ 시험편의수는처리된것과처리되지않은것각각 5개씩실시한다. 라. 결과보고부착강도는다음식에따라계산하여보고한다. F B A 여기에서, B : 부착강도 (N/mm 2 ) F : 기록된힘 (N) A : 원통형접시의면적 (mm 2 ) - 22 -

4. 참고문헌 1. 일본건재시험센터, 건축재료의품질성능평가업무방법서, 2000. 2. 일본건재시험센터, 성능평가에있어서의아스베스토스 (Asbestos) 봉쇄재의시험, 2007. 3. 일본건재시험센터, 아스베스토스 (Asbestos) 비산방지처리제의성능평가, 2007. 4. 일본국토교통성, 건축기준법에따르는석면규제의개요, 2006. 5. 일본국토교통성, 석면비산방지제의인정상황에대해, 2008. 6. 일본국토교통성, 봉쇄및확보조치의기준을정하는고시, 제1168호, 2006. 7. 일본국토교통성, 봉쇄및둘러쌈의조치의기준을정하는고시, 제1173호, 2006. 8. 김현욱, 석면슬레이트표면에서시간에따른석면섬유방출연구, 한국산업위생학회지, 2010;30(2):88~93. 9. 환경부, 실내공기질공정시험기준, 제2010-24호, 2010. 10. 한국건설기술연구원, 석면함유판상형건축자재안정화처리재현장시험결과, 2009. 11. 한국건설기술연구원, 진동및풍속인자에따른내화피복재석면비산방지를위한비산방지제의적용성분석, 2009. 12. ASTM E 1494:92, Standard Practice for Encapsulants for Spray- or Trowel-Applied Friable Asbestos-Containing Building Materials, 2010. 13. US EPA, NESHAP 40 CFR 61 Subpart M, 1973. 14. KS B 2001, 볼베어링용강구, 2001. 15. KS F 2902, 구조부재에시공하는내화뿜칠재의부착강도시험방법, 2008. 16. 임호주, 석면함유뿜칠재에대한석면비산안정화제효율평가방안연구, Journal of Korean Society for Indoor Environment Vol. 9, No. 4, pp.345-353. - 23 -

2. 세부 1 주관연구기관최종보고서 [ 한국산업기술시험원 ]

환경정책기반공공기술개발사업최종보고서 [ 2013001350002 ] 생활환경유해인자위해관리 (Management of hazardous factors in living environment) 석면함유건축자재의비산방지처리및적용기술개발 The development of applied technology and scattering prevention processing of asbestos stabilizer building materials 2016. 04 한국산업기술시험원신현규 환경부 한국환경산업기술원

제출문 환경부장관귀하 본보고서를 석면함유건축자재의비산방지처리및적용기술개발에관한연구 ( 개발기간 : 2013. 4. 01 ~ 2016. 3. 31) 과제의최종보고서로제출합니다. 2016. 4. 30. 총괄연구기관명 : 한국산업기술시험원 ( 이원복 ) ( 인 ) ( 주관 ) 연구책임자 ( 주관 ) 참여연구원 : 신현규 : 신민철, 김용남, 최용규, 하주연, 전보람 - i -

요약서 사업명 생활공감환경보건기술개발사업 과제번호 2013001350002 생활공감생활환경유해인자단위사업명대기환경정책대분야중분야환경보건기술개발사업위해관리기술개발 과제명 석면함유건축자재의비산방지처리및적용기술개발 기술단계 기초 최종성과기술 석면비산안정화제작업표준 참여기업 - 연구책임자 신현규 최종연도참여연구원수총연구기간참여연구원수 6 명 9 명 최종연도연구개발비 총연구개발비 정부 : 110,000 천원민간 : - 원계 : 110,000 천원 정부 : 300,000 천원민간 : - 원계 : 300,000 천원 연락처 02-860-1574 이메일 hgshin@ktl.re.kr 총연구기간 13. 4 ~ 16. 3 연구기관명및연구기관한국산업기술시험원소재부품기술센터공공기관소속부서명유형위탁기관명 - 위탁책임자 - 최근노후된석면함유건축물의유지보수를위하여석면비산안정화제의수요및적용요구처가증가하고있는추세임개발목적 하지만, 석면비산의위험을최소화하기위한석면비산안정화제의약품자체의품질, 및필요성비산방지효율, 비산방지메커니즘등의연구가전무한상황임 따라서, 다양한환경인자에대응하는안정화제의석면비산방지메커니즘및최적처리기술에대해연구할필요가있으며내구성평가를통한보증수명에대한연구가필요함 석면건축자재밀도및형태에따른안정화처리메커니즘연구 - 무기계안정화제주성분은 Si, K 이며점도, ph 및고형분함량등기초특성은유사함 - 천장재에대하여안정화제는표면고착및내부침투를통하여석면비산방지 - 석면함유천장재를대상으로안정화제처리시, 성능평가결과무처리대비최대 90% 석면비산방지효과가나타남 연구개발 결과 최적안정화처리를위한조건연구 - 안정화제처리량이증가할수록석면비산방지효율은높게나타남 - 일정량이상에서는성능평가결과 saturation 발생 - 경제적, 시간적효율성을고려했을때최소 250g/m 2 의도포량이적절함 실환경을모사한내장재의안정화처리연구 - Spray 방법으로안정화제처리시, loss 되는량을고려하여시공할필요가있음 - 안정화제처리후, 파단및파손발생시내부고착화되지않은석면섬유의비산이발생 - 안정화제원액을희석에따라점도가감소하며이에따라천장재에대한침투깊이증가 - 천장재에대한안정화제의침투깊이증가에따라파손발생시석면비산농도를최소화할수있음 - 파손환경을고려하여희석도포시, 안정화제원액기준동일한량의고형성분이침투될수있도록수회도포필요 ( 원액기준안정화제고형분량 ) - 1회도포후건조시간은 3시간이상이필요함 - 도포전건축자재에묻어있는먼지등이물질을최소화할필요가있음 안정화제의내구성능분석 ( 자외선, 온도, 습도, 수분 ) - ii -

- 무기질계안정화제는고습및저온의환경에매우취약함 - 실제안정화제를시공하여시간경과에따라분석해본결과 3년이상의수명을가짐 - 실제시공결과와챔버를이용한내구성평가결과를비교분석하여안정화제의수명평가방법도출이필요함 ( 가속계수산출을통한수명평가적용, Database 확보필요 ) 내장재의안정화처리공법재현성확보및시험시공 - 실환경조건에따른성능평가를안정화제종류별로실시하여 database 확보 - 도출된결과를바탕으로 Mock-up 및실제시험시공을통하여유효성을검증함 공정 제품사진및도면성능사양및기술개발수준활용계획주요성과색인어 ( 각 5개이상 ) 석면안정화처리요구기관대상기술전파및제안 - 안정화처리조건관련기술세미나및공청회개최를통한기술전파 - 도출된연구결과 ( 작업표준 ) 에대한관련업체및기관대상제안 안정화처리제어및최적적용기술연구결과로도출된내용관련기관공유 안정화제의성능평가방법구축을위한기초자료로활용 안정화제내구성관련연구를통한수명예측기술개발 공공활용을위한석면안정화처리요구기관및업체대상기술전파 특허 출원 ( 국내 ) 건등록 ( 국내 ) 건출원 ( 국외 ) 건등록 ( 국외 ) 건 논문 SCI급 1 건 일반 2 건 인증 신기술인증 건 신기술검증 건 매출 국내매출 원 해외수출 원 정책활용 제안 1 건 채택 건 기타 석면비산안정화제작업표준, 해설서각각 1건 ( 한글 ) 석면, 석면안정화제, 성능평가, 내구성, 수명 - - ( 영문 ) Asbestos, asbestos stabilizer, performance evaluation, durability, lifetime - iii -

요약문 연구개발결과의보안등급 보안등급분류 보안과제 일반과제 결정사유 본과제는일반과제로분류됨 평가의착안점및기준 구분세부내용평가의착안점및기준 1 차년도 2 차년도 석면건축자재밀도및형태에따른안정화처리메커니즘연구 최적안정화처리를위한처리제의특성및성능기준연구 내장재석면비산안정화처리공정확보및내구성향상방안연구 외장재안정화처리를위한기초내구성능시험 자외선, 습도, 온도, 풍속등에따른안정화처리제내구성능분석및내구성향상방안연구 실환경을모사한내장재의안정화처리연구 외장재 ( 슬레이트 ) 안정화처리효과기초분석 - 안정화처리메커니즘도출 - 안정화제기초특성분석 - 안정화제조건별성능평가 - 안정화제내구성기초특성평가 - 외장재기초성능평가 - 환경인자에따른내구성분석 - 실사용조건별안정화제의성능평가 - 외장재기초성능평가 3 차년도 외장재의안정화처리성능평가 내장재의안정화처리공법재현성확보및시험시공을통한 feedback 연구 국내석면안정화처리요구기관대상기술전파및제안 - 외장재내구성평가 - 반복시험및현장평가 - 관련세미나및토론회개최 - iv -

Ⅰ. 연구과제명 주관과제명 : 석면함유건축자재의비산방지처리및적용기술개발 Ⅱ. 연구개발의목적및필요성 연구목적 - 본연구에서는노후화된석면함유건축자재를대상으로석면유지 보수중한방법인안정화제를사용하여공기중석면의비산을방지하는기술에대한최적처리및적용기술개발에대한연구를진행함. 연구필요성 - 석면비산의위험을최소화하기위하여최근많이사용되고있는석면비산방지제약품자체의품질, 비산방지효율, 비산방지메커니즘등기본적인연구및비산방지성능에대한평가방법이구축되어있지않은상황임. - 특히, 석면건축자재는진동및바람등의인자에의하여비산성이높아질수있는문제를가지고있기때문에이러한환경인자에대응하는안정화제의석면비산방지메커니즘및최적처리기술에대해연구할필요가있음. - 또한, 안정화제의기초성능평가를통하여비산방지성능에대해연구할필요가있고내구성평가를통한수명평가에대한연구가필요한상황임. Ⅲ. 연구개발의내용및범위 석면건축자재종류별안정화처리메커니즘도출 ( 내장재, 외장재 ) - 내장재 (6mm 천장재 ), 외장재 ( 슬레이트 ) 를대표로하여메커니즘도출 석면안정화처리제성능에따른종류별안정화효과분석 - 안정화처리제종류에따른안정화효과및환경인자에따른내구성능평가 석면건축자재종류별최적안정화공법의도출 - 현장적용시험및평가를통한안정화효과분석 - 최적안정화효과위한처리제활용방안및처리공법의도출, 시방서제시 - v -

Ⅳ. 연구개발결과 석면건축자재밀도및형태에따른안정화처리메커니즘연구 - 무기계안정화제주성분은 Si, K 이며점도, ph 및고형분함량등기초특성은유사함 - 천장재에대하여안정화제는표면고착및내부침투를통하여석면비산방지 - 석면함유천장재를대상으로안정화제처리시, 성능평가결과무처리대비최대 90% 석면비산방지효과가나타남 최적안정화처리를위한조건연구 - 안정화제처리량이증가할수록석면비산방지효율은높게나타남 - 일정량이상에서는성능평가결과 saturation 발생 - 경제적, 시간적효율성을고려했을때최소 250g/m 2 의도포량이적절함 실환경을모사한내장재의안정화처리연구 - Spray 방법으로안정화제처리시, loss 되는량을고려하여시공할필요가있음 - 안정화제처리후, 파단및파손발생시내부고착화되지않은석면섬유의비산이발생 - 안정화제원액을희석에따라점도가감소하며이에따라천장재에대한침투깊이증가 - 천장재에대한안정화제의침투깊이증가에따라파손발생시석면비산농도를최소화할수있음 - 파손환경을고려하여희석도포시, 안정화제원액기준동일한량의고형성분이침투될수있도록수회도포필요 ( 원액기준안정화제고형분량 ) - 1회도포후건조시간은 3시간이상이필요함 - 도포전건축자재에묻어있는먼지등이물질을최소화할필요가있음 안정화제의내구성능분석 ( 자외선, 온도, 습도, 수분 ) - 무기질계안정화제는고습및저온의환경에매우취약함 - 실제안정화제를시공하여시간경과에따라분석해본결과 3년이상의수명을가짐 - 실제시공결과와챔버를이용한내구성평가결과를비교분석하여안정화제의수명평가방법도출이필요함 ( 가속계수산출을통한수명평가적용, Database 확보필요 ) 내장재의안정화처리공법재현성확보및시험시공 - 실환경조건에따른성능평가를안정화제종류별로실시하여 database 확보 - 도출된결과를바탕으로 Mock-up 및실제시험시공을통하여유효성을검증함 석면안정화처리요구기관대상기술전파및제안 - 안정화처리조건관련기술세미나및공청회개최를통한기술전파 - 도출된연구결과 ( 작업표준 ) 에대한관련업체및기관대상제안 - vi -

Ⅴ. 연구개발결과의활용계획 ( 기대효과 ) 안정화처리제어및최적적용기술연구결과로도출된내용관련기관공유 안정화제의성능평가방법구축을위한기초자료로활용 안정화제의내구성및수명평가를위해 database 구축필요 지속적인안정화제내구성관련연구를통한수명예측기술개발 공공활용을위한석면안정화처리요구기관및업체대상기술전파 - vii -

SUMMARY Ⅰ. Title Total Project Name : The development of applied technology and scattering prevention processing of asbestos stabilizer building materials Ⅱ. The Objective & Necessity of the Research The Objective of the Research - In this study, using a asbestos stabilizer which is one of the methods of the subject to asbestos maintain and repair the aging asbestos containing building materials, the development of optimal processing and application technology of the technology to prevent the scattering of asbestos in the air promote studying for The Necessity of the Research - In order to minimize the risk of asbestos scattering, the quality of the medicine itself of recently much used to have asbestos of asbestos stabilizer, scattering prevention efficiency, such as the scattering prevention mechanism, evaluation method of the basic research and scattering prevention performance it is a situation in which but not established - In particular, asbestos building materials, because they have the problem that the scattering of the asbestos is increased by factors such as vibration and wind, to study these asbestos scattering prevention mechanism of the corresponding stabilizer to environmental factors and the optimum processing technology There is a need - Further, it is necessary to study the scattering prevention performance through basic performance evaluation of the asbestos stabilizer, a study is needed situation of life assessment through durability evaluation Ⅲ. Contents and Scope Type of stabilizer treatment mechanism derivation of asbestos building materials - The mechanism derived by interior material (6mm ceiling material) and exterior material (slate) to the representative - viii -

Analyze the asbestos stabilizer effect depending on the performance of assortatively asbestos stabilizer - Durability evaluation of effects and environmental factors in accordance with the type of the asbestos stabilizer Derivation of optimal stabilization method for each type of asbestos building materials - Analysis of the stabilizing effect through the evaluation and field application test - The utilization scheme stabilizer and processing method derived for optimal stabilization effect, specifications presented Ⅳ. Result Studies on stabilization mechanism according to the density and form of asbestos building materials - Main components of the asbestos stabilizers are Si, K, and their basic properties such as viscosity, ph, and the solids content are similar - The asbestos stabilizer prevents fibers scattering by embedding them in adhesive matrix and internal penetration onto the surface of ceiling materials - For cases in which the asbestos stabilizer was treated onto the asbestos-containing ceiling materials, the asbestos scattering level was shown to be enhanced up to approximately 90% compared to the case in which stabilizer was not applied Study of conditions for optimal stabilization treatment - The asbestos scattering prevention efficiency is increased with increasing the amount of treating asbestos stabilizer - Results of the performance evaluation shows saturation point over the certain amount of asbestos stabilizer treatment - Considering both performance and efficiency, the optimum condition is at least 250 g/m 2 of treatment amount of asbestos stabilizer Study of asbestos stabilization treatment for internal materials simulating the real environment - When processing asbestos stabilizer in a spray method, it is necessary to construction in consideration of the loss - ix -

- After treatment asbestos stabilizer, scattering of asbestos fibers may occur which is not fixed to the inside of at failure occurrence - The higher dilution rate of the stabilizer resulted in lower viscosities and hence greated penetration depths into asbestos-containing ceiling materials - Increase in penetration depth of the asbestos stabilizer onto the ceiling materials can be minimize the concentration of the scattered asbestos even when the ceiling materials are damaged - In view of the damaged environment, the solid component in the same amount as the asbestos stabilizer stock solution is necessary also applied many times to be able to penetrate (The amount of stabilizer solids in the stock solution reference) - A minimum of three hours drying time is required after once treating of the asbestos stabilizer onto ceiling materials - There is a need to minimize the foreign matter such as dust adhering to the seeding before building materials Durability analysis of the asbestos stabilizer (Ultraviolet rays, Temperature, Humidity, Moisture) - Inorganic-based asbestos stabilizer is very vulnerable to high humidity and low temperature of the environment - In fact by construction the asbestos stabilizer, was analyzed with the passage of time, with more than 3 years of life - Verification derived the results through the Mock-up test and actual construction test - Comparative analysis of the actual evaluation results and durability with the chamber construction, there is a need for life evaluation method of deriving the asbestos stabilizer (Applies to life evaluation through the acceleration factor calculation, Need to secure database) Reproducibility of securing the test construction of asbestos stabilizer treatment method of interior materials - The performance evaluation according to the actual environmental conditions was performed by type of asbestos stabilizer that is a database reserved - Based on the derived results and mock-up, it is verified through the actual test construction Proposed technology propagated to the target institutions that require asbestos stabilizer treatment - x -

- Technology propagation through the holding of technical seminars and public hearings on the asbestos stabilizer processing conditions - Related companies and institutions subject proposal of the derived research results (working standard) Ⅴ. Business Application Based the Outcomes Institution sharing related to what has been derived as a result of the studies of the control and the optimum application technique of asbestos stabilizer Used as a basic material for the construction of performance evaluation method of asbestos stabilizer Required database built for durability and life evaluation of the asbestos stabilizer The development of life prediction technology through research on the durability of the ongoing asbestos stabilizer Reporting the technology to target the institutions and companies that need the asbestos stabilizer treatment for public utilization - xi -

< 목차 > 1. 연구개발과제의개요 16 1-1. 연구개발목적 16 1-2. 연구개발의필요성 17 1-3. 연구개발범위 18 2. 국내외기술개발현황 19 3. 연구수행내용및결과 21 3-1. 연구개발의내용 ( 범위 ) 및최종목표 21 3-2. 연구개발결과및토의 31 3-3. 연구개발결과요약 83 4. 목표달성도및관련분야기여도 ( 환경적성과포함 ) 85 4-1. 목표달성도 85 4-2. 관련분야기여도 85 5. 연구결과의활용계획등 86 6. 연구과정에서수집한해외과학기술정보 86 7. 연구개발결과의보안등급 86 8. NTIS 에등록한연구시설 장비현황 86 9. 연구개발과제수행에따른연구실등의안전조치이행실적 86 10. 연구개발과제의대표적연구실적 87 11. 기타사항 87 12. 참고문헌 87 부록 ( 기타부록, 지침서, 매뉴얼, 안내서, 핸드북등 ) - xii -

1. 연구개발과제의개요 1-1. 연구개발목적 석면은자연적으로생산된광물로서내열성, 내마모성, 단열성등의유용한특성을지니고있어절연체, 보온단열재, 방직제품, 자동차용품등의산업용이나충진재, 내화피복재, 벽체, 미장재, 지붕재, 흡음재및타일등의건축자재용으로광범위하게사용되어왔으나세계보건기구에서규정한 1급발암물질로서국내에서도 2007년 1월부터수입 제조 유통등사용에있어서전면적으로금지된품목이다. < 그림 1.1.1 석면함유건축자재 > 국내에서사용된석면의대부분은수입된것으로서수입석면량의 82% 가량이건축내장재, 천장재, 바닥재, 지붕재, 보온단열재, 흡음재등의건축자재제조에사용되었으며, 이렇게제조된건축자재는건축물신축에사용된후현재까지잔존하고있어석면비산으로인한위험성에노출되어있는상황이다. 2006년국내사업장건축물을대상으로조사한결과대상사업장의 90% 에서적어도한건이상의석면함유건축자재가사용된것으로확인되었으며, 정부에서도석면에대한심각성을인식하고석면관리종합대책을 2007. 7. 3. 에수립하여관련정책을추진하였다. 또한, 2012년 4월부터기존건축물의석면건축자재관리를위한석면지도작성의의무, 건축물석면관리인의지정, 석면건축자재함유건축물의공기중석면의농도, 석면해체를위한감리제도도입, 그리고석면정책의장기적관리를위한중장기관리계획수립등을주내용으로하고있는 석면안전관리법 을제정하여시행하고있다. 본연구에서는노후화된석면함유건축자재를대상으로석면유지 보수중한방법인안정 화제를사용하여공기중석면의비산을방지하는기술에대한연구를진행하였다. - 1 -

1-2. 연구개발의필요성 석면의안정적관리를위하여사용하는기존의비산방지제는 습윤제 개념으로, 석면함유건축자재의해체 제거단계에서먼지의비산을방지하기위하여사용하는것으로효과를높이기위하여계면활성제를혼합하여사용하고있는상황이지만, 건조후비산성이활발해지는특성을가지고있다. < 그림 1.2.1 석면함유건축자재 ( 내 외장재 ) 에대한비산방지제도포 > 석면비산의위험을최소화하기위하여최근많이사용되고있는석면비산방지제 ( 이하안정화제 ) 는약품자체의품질, 비산방지효율, 비산방지메커니즘등기본적인연구및비산방지성능에대한평가방법이구축되어있지않은상황이다. 특히, 석면건축자재는진동및바람등의인자에의하여비산성이높아질수있는문제를가지고있기때문에이러한환경인자에대응하는안정화제의석면비산방지메커니즘및최적처리기술에대해연구할필요가있다. < 그림 1.2.2 교육시설석면건축자재손상사례 > 따라서, 본연구에서는석면건축자재별 ( 내장재, 외장재 ) 안정화처리메커니즘을파악하 고, 석면안정화처리제종류및환경인자에따른내구성요인 ( 물리 / 화학적, 기계적, 열적 요인등 ) 을도출하여석면건축자재안정화처리제어기술및적용기술을확보하고자한다. - 2 -

1-3. 연구개발범위 가. 연구개발의최종목표 석면건축자재안정화처리제어기술확보및적용기술개발 이를위한주요수행 내용은다음과같다. (1) 석면건축자재종류별안정화처리메커니즘도출 ( 내장재, 외장재 ) 내장재 (6mm 천장재 ), 외장재 ( 슬레이트 ) 를대표로하여메커니즘도출 (2) 석면안정화처리제성능에따른종류별안정화효과분석 안정화처리제종류에따른안정화효과및환경인자에따른내구성능평가 (3) 석면건축자재종류별최적안정화공법의도출 현장적용시험및평가를통한안정화효과분석 ( 최적안정화효과위한처리제활용방안및처리공법의도출, 시방서제시 ) 나. 연도별연구개발목표및평가방법 구분연구개발의목표연구개발의내용비고 1 차년도 석면건축자재안정화처리메커니즘연구및내장재안정화처리시스템구축 - 석면건축자재밀도및형태에따른안정화처리메커니즘연구 - 최적안정화처리를위한처리제의특성및성능기준연구 - 내장재석면비산안정화처리공정확보및내구성향상방안연구 - 외장재안정화처리를위한기초내구성능시험 비산방지제종류별특성분석을통한메커니즘연구 2 차년도 안정화처리제내구성능분석및 - 자외선, 습도, 온도, 풍속등에따른안정화처리제내구내구성향상방안성능분석및내구성향상방안연구 ( 내장재 ) 연구및외장재에 - 실환경을모사한내장재의안정화처리연구대한안정화처리제 - 외장재 ( 슬레이트 ) 안정화처리효과기초분석적용기초연구 안정화제내구성평가관련연구및외장재적용가능성평가 3 차년도 안정화처리공법의재현성확보및시험시공을통한종합제어기술확보 - 외장재의안정화처리성능평가 - 내장재의안정화처리공법재현성확보및시험시공을통한 feedback 연구 - 국내석면안정화처리요구기관대상기술전파및제안 현장적용시험및이를통한시공방법정립중심 - 3 -

2. 국내외기술개발현황 가. 국내의기술개발동향 석면의유해성에대한관심이증대되면서 2005년부터공공건물및다중이용시설에대한실내오염물질관리방안으로실내석면배출기준 (0.1개/cc 이하 ) 를적용하고대기중석면농도측정을의무화해석면비산방지효율을최대화하기위한부분에노력하고있다. 국내에서는대진하이테크, 주식회사 CEG재팬, 한빛케미컬등의업체에서고가 (30,000~50,000 원 /kg) 의일본석면안정화처리제를수입하여도포처리하는수준이며, 삼성에버랜드는일본석면제거전문업체 NS테크사와석면함유자재의내외부를고형화해제거하고제거가어려운부분은반영구적인봉쇄제로코팅해향후석면이비산되는것을방지하는 AGR (Asbestos Guard & Remove) 시스템공법을적용하는기술을도입하였다. AGR시스템공법은석면비산방지와유해성차단효과가뛰어난선진기술이지만, 시간과비용이과다하게들어실제로현장에적용하기에는무리가있다. 최근국내안정화제관련업체에서자체적으로안정화제및시공기술을개발하여현장에 적용하고있지만, 이러한안정화제에대한유해물질, 비산성능등의평가가제대로이루어지 고있지않는실정이다. 나. 해외의기술개발동향 일본은 2005 년 석면문제에관계된종합대책 을발표하면서석면비산방지를위한국가 적인지원을하고있으며이와관련된아래와같이법률개정과석면비산방지대책의의무 화를통해석면유해성을최소화하는방안을진행하고있다. < 표 2.1 일본석면비산방지관련사항 > 구분 석면대책 세부사항 2006년 2월에 석면으로인해건강에미치는피해를방지하기위한대기오염방지법등의일부를개정하는법률 로서석면관련 3개법률의일부를개정함 개정법률에따라건물또는산업시설물의증개축및제거시에석면비산위험이있는경우석면비산방지대책실시를의무화 석면비산방지대책매뉴얼을 2007년작성하여석면비산방지처리후건축물을해체하도록규정함 석면비산방지제는국토교통성고시 1173호 (1998년 9월 29일 ) 에서정해져놓은규정에따라석면비산방지조치때사용하도록의무화함 1996년이전에준공 ( 개보수 ) 된건축물에대한조사를실시, 폭로우려가되는 958개교에대하여출입제한조치 - 4 -

또한, 일본은석면비산방지제관련기술력확보와관련특허가등록된상황이며유기계, 유 무기계, 무기계석면비산방지제기술과관련된사항으로확인된다. 비산방지제개발초기에는도포시도막성능이우수한유기계제품개발이주로수행되었으나석면과의반응성향상을통한석면비산방지성능개선을위해서유무기복합체개발이진행되었으며점차적으로성능개선과친환경성확보를위해무기계로구성된제품개발방향으로진행되고있는상황이다. 석면함유건축자재에대한석면함유를평가할수있는규격서 JIS A 1481 (Determination of asbestos in building material products) 을 2008년에규정하여정성분석과정량분석을통해석면의잔존여부를확인하고있으며이와관련된기술개발현황은다음과같다. < 표 2.2 석면비산방지제관련기술개발사항 > 업체명기술개발사항 환경성으로부터연구개발을위탁받아촉매와무기산을주성분으로하는백석면용해제에침투고체화제기술을조합하여석면무스미토모오사카시멘트해화봉쇄공법을개발함주식회사 미국의백석면융해제 ( 무기산과특수촉매주성분 ) 에침투고체화제기술적용 실험을통해레벨1~ 레벨3 까지석면함유무해와시스템개발진행중 Top planning 이산화규소를주성분으로하여석면비산방지효과가우수한첨투처 japan 주식회사리제를개발상용화다카마츠유지주식회사 합성수지계내부침투고형화석면비산방지제개발하여일본국토주식회사 JCL 등교통대신의인정번호획득하여상용화자요이화학공업주식회사 2액형합성수지계내부침투고형화석면비산방지제개발하여일본개믹스주식회사국토교통대신의인정번호획득하여상용화사이토우주식회사등 일본의사단법인건축업협회에서는석면비산방지제개발로인해석면함유자재의석면비산방지처리시 300m2이하는 2.0~8.5 만엔 / m2, 300~1,000 m2이하는 1.5~4.5 만엔 / m2, 1,000 m2이상은 1.0~3.0 만엔 / m2의비용이들어석면함유자재철거시별도의석면비산방지용시설물을최소화할수있으므로비용절감효과가우수할것으로보고있다. 미국, 일본등에서는국가별로학교에대한석면관리실태는석면에대한유해성확인을통해석면함유건축자재사용을전면금지하고있으며, 학교건축물에대해서는석면실태를조사하여석면비산방지에대한조치나제거를통해관리를하고있는상황이다. 특히미국은 EPA의 AHERA, NESHAP, OSHA의석면건축기준에서학교, 공공건물, 상업용건물등의석면조사측정, 관리에대하여엄격한기준을적용하고있으며, EU는 1999년석면및석면이함유된제품의유통및사용을금지하였고, 백색면의경우대체재가없는경우에만한하여사용을허가하고있는상황이다. - 5 -

3. 연구수행내용및결과 3-1. 연구개발의내용 ( 범위 ) 및최종목표 가. 연구개발의최종목표 (1) 석면건축자재종류별안정화처리메커니즘도출 ( 내장재, 외장재 ) (2) 석면안정화처리제성능에따른종류별안정화효과분석 (3) 석면건축자재종류별최적안정화공법의도출 나. 연차별연구개발내용 (1) 1 차년도 ( 가 ) 연구목표 석면건축자재안정화처리메커니즘연구및내장재안정화처리시스템구축 ( 나 ) 연구내용 1 석면건축자재밀도및형태에따른안정화처리메커니즘연구 - 6 -

2 석면함유건축자재종류 ( 밀도및형태 ) 에따른안정화처리 [ 석면함유건축자재천장재, 슬레이트, 뿜칠재 ] - 석면건축자재종류별적절량의안정화제도포 - 일정시간경과후안정화제도포전후의비교분석 3 석면안정화처리메커니즘연구 - 석면함유건축자재의안정화제도포전후의미세구조관찰 (SEM) - 안정화제처리전후석면함유건축자재표면성분분석 (EDX) - 석면안정화처리전후의건축자재의결정성분석 (XRD) - 안정화처리후의석면함유건축자재별침투깊이파악 ( 단면관찰등 ) 및침투깊이에따른안정화제성능관찰 - 석면안정화처리에따른건축자재의열특성분석 [ 석면소재의열분석및 FT-IR 분석 ] - 석면안정화처리전후의건축자재의기본적특성측정및물리 화학적인분석을 통하여석면함유건축자재별로안정화가이루어지는안정화기구 (mechanism) 에 대하여재료적관점에서의해석연구 - 7 -

[ 석면고형화안정메커니즘의예 ] - 석면안정화처리에따른제품고유물성비교연구 4 최적안정화처리를위한처리제의특성및성능기준연구 - 석면안정화처리제에관한자료 ( 규격및성능 ) 수집 선진국에서사용되고있는석면안정화제에대한 guide line 비교분석 석면관련해외규격 (ASTM, JIS 등 ) 에관한자료조사 [ 석면안정화제에대한해외규격및 guide line] - 8 -

- 석면안정화처리제특성연구 일본, 미국등석면관련선진국가에서사용되고있는석면안정화제기본적인물성및특성비교 국내에서사용되고있는여러종류의석면안정화제물성및특성비교 석면안정화제의특성에대한 database화 석면안정화제관련국내, 해외특허 database화 [ 석면안정화제관련국내특허 ] - 석면안정화처리제의최적성능기준및최적처리조건연구 석면함유건축자재종류에대한안정화제의성능도출 도출된성능에대한항목별기준연구 ( 점도, 분사방식등 ) 재현실험을통하여석면안정화제성능기준에대한신뢰성확보 5 내장재석면비산안정화처리공정확보및내구성향상방안연구 - 내장재석면안정화최적공정연구 석면함유건축자재중내장재의안정화처리를위한절차도수립 안정화처리절차에맞는각단계별 guide line 연구 반복시험및재현성검사를통한최적처리공정확보 - 석면함유내장재안정화처리내구성향상방안연구 내장재에대한기본물성연구를통한내구성항목도출 내구성항목별열화시험을통한내장재의내구성향상방안연구 - 9 -

(2) 2 차년도 ( 가 ) 연구목표 안정화처리제내구성능분석및내구성향상방안연구 외장재 ( 슬레이트 ) 에대한안정화처리제적용기초연구 ( 나 ) 연구내용 1 자외선, 습도, 온도, 풍속등에따른안정화처리제내구성능분석및내구성향상방안연구 ( 내장재 ) - 환경인자별안정화처리제내구성능분석 석면함유건축자재별자외선노출량 / 습도 / 온도 / 풍속 / 풍량등변화에따른석면안정화처리제의처리조건설정및내구성능평가적용가능성연구 조건별연구를통해유효성있는처리인자도출및적용 현장조건에적합한실험실적환경구현연구 각조건별내구성능상호관계도출 [ 진동및풍량에따른내구성능분석장치 ] - 10 -

- 환경인자에대한내구성향상방안연구 실환경에서의스트레스로작용하는부하, 수준등의주요인자도출 [ 스트레스인가방식 ] 주요인자별내구성향상방안도출 각종환경 chamber 등을통한가속조건도출가능성파악및시험설계 [ 각종환경 Chamber] 주요인자별내구성향상방안도출 각종환경 chamber 등을통한가속조건도출가능성파악및시험설계 - 11 -

2 실환경을모사한내장재의안정화처리연구 - 내장재에대한안정화처리기술확보 안정화제의기초특성및성능특성을기반으로내장재적용시최적조건연구 실제시공조건을모사한환경에서의안정화제의성능특성평가 3 외장재 ( 슬레이트 ) 안정화처리효과기초분석 - 고밀도슬레이트에대한안정화처리기술연구 외장재건축소재시료확보및기본적인물성측정 ( 미세구조, 기계적강도, 밀도등 ) 고밀도슬레이트의석면안정화제처리적용성검토 - 고밀도슬레이트안정화처리를위한코팅시공방법연구 - 안정화처리전후단순비교및기초성능평가 [ 슬레이트외장재에대한안정화처리예 ] - 12 -

(3) 3 차년도 ( 가 ) 연구목표 안정화처리공법의재현성확보및시험시공을통한종합제어기술확보 ( 나 ) 연구내용 1 외장재의안정화처리성능평가 - 챔버시험을통한외장재의안정화처리성능평가 환경인자 ( 자외선, 습도, 온도, 강수등 ) 에따른안정화제성능평가 조건별안정화제성능시험결과 database 화 석면함유건축자재에대한내구성평가방법기초연구 - 현장시험을통한외장재의내구성능확인 주관기관 (KTR) 과연계하여외장재에대한안정화제성능평가연구지원 2 내장재의안정화처리공법재현성확보및시험시공을통한 feedback 연구 - 실환경조건을모사한환경에서안정화제의반복성능평가 반복시험을통한시방서제시사항의재현성확보및신뢰성향상 실환경조건을모사한추가시험에따른시방서내용추가및보완 - 13 -

- 석면안정화제처리공법현장평가등을통한유효성검증 도출된각석면건축자재별안정화제최적처리공법에대하여현장적용 현장적용평가를통한신뢰성향상및유효성검증 [ 석면처리에대한선택기준제시예 ] 3 국내석면안정화처리요구기관대상기술전파및제안 - 공공활용을위한대상기술전파및제안 교육청 ( 초, 중, 고등학교교실대상 ), 지하철, 공공건축물등다수 성능평가기준, 시방서, 내구성가이드라인등 석면안정화처리재의제조및수입관련기업에대한기술지원 - 14 -

다. 연차개발의추진전략 (1) 기존석면비산방지제에대한평가의경우안정화처리전후의석면농도파악을주된목적으로진행되어왔으나, 본세부과제에서는안정화처리제와석면건축자재간의안정화메카니즘에대한재료적인접근을수행함으로써, 안정화처리제자체의물성, 석면건축자재의물성, 안정화처리반응고찰등에대한결과를도출하고, 이를바탕으로내구성요인선정및향상방안에대한가이드라인을제시하는방식으로추진할예정임. (2) 본세부주관과제에서도출된연구결과및가이드라인은총괄주관기관 (KTR) 에서구축예정인성능평가방법및인증제도를위한기초자료로써반영될예정으로, 기존환경적측면이외재료적측면을추가적으로고려함으로써보다근본적인석면비산방지방안으로활용하고자함. (3) 비산방지제종류별선정시객관성이확보될수있도록선정기준또는객관성확보방 안 ( 자문등 ) 제시전략 - 비산방지제선정은실제비산방지처리현장에서많이사용되는제품순으로선정예정 - 비산방지제특성은성능, 농도, 침투성등기존국내외규격 (ASTM, APAS 등 ) 적용 - 석면비산방지관련전문기관 ( 한국건설기술연구원등 ) 및관련제품제조기업전문가를활용한 Technical Committee 구성운영예정 - 15 -

3-2. 연구개발결과및토의 가. 석면건축자재안정화메커니즘도출및안정화처리시스템구축 (1) 석면건축자재별특성평가 ( 가 ) 석면건축자재별 ( 내 외장재 ) 시료확보 석면건축자재안정화메커니즘도출및안정화처리시스템구축을위하여석면텍스, 슬레이트및자체제작판상형시편을연구적용대상으로선정하였다. 1차년도연구의경우사업기획초기부터논의된바와같이, 학교, 공공기관등실내공간에서해체되지못한채로사용되고있어문제점으로지적되고있는내장재인석면텍스를주된대상으로진행하였다. 석면텍스슬레이트판상형시편 < 그림 3.2.1> 석면함유건축자재및시편 내장재인석면텍스와외장재인슬레이트의경우현장조건을최대한반영한연구를진행하기위하여실제현장에서사용되었던시료를사용하였으며, 판상형시편의경우석면 25 중량 %, 보통포틀랜드시멘트 30 중량 % 및물 45 중량 % 의배합비율로혼합한혼합물을크기 W 250mm L 250 mm H 10 mm의몰드에 25±3, 상대습도 80% 이상에서 24시간동안방치한후탈형하여 25±3, 상대습도 60% 이하의양생실에서 7일이상양생하여사용하였다. ( 나 ) 석면함유건축자재특성평가 석면안정화제적용을위해석면함유건축자재에대한석면의정성분석및정량분석, 미세 구조, 결정성분석, 성분분석을실시하였다. 석면종류는고유의 XRD peak 패턴을이용한방 법을이용하였으며, 석면의함유율은일반적으로사용되는 PLM 법을이용하였다. 석면텍스의 - 16 -

경우백석면 5%, 슬레이트의경우백석면, 갈석면 8% 함유하는것을확인할수있었으며, 판상 형시편의경우제조과정에서배합된 25% 의백석면을함유하고있는것을확인하였다. < 표 3.2.1> 내외장재및판상형시편석면함유율 재료명 종류 함유석면 함유율 (%) 석면텍스 석면텍스 백석면 5 슬레이트 지붕골슬레이트 백석면, 갈석면 8 판상형 판상형시편 백석면 25 < 그림 3.2.2> 석면텍스의 XRD peak pattern 및 PLM (2) 안정화제특성평가 ( 가 ) 기초특성평가 안정화제는석면을해체ㆍ제거하지않고석면분진이날리지않도록표면및내부를안정화시켜석면의비산을방지하는역할을하는약품으로알려져있다. 석면비산방지를위한해결책으로는근본적으로비용을지급하여석면을해체또는제거를하는방안이있지만비용, 공사기간, 공사시간, 사후안전성등의측면을고려해볼때다양한문제점들이야기되고있기때문에이를대체하기위한수단으로개발된것이안정화제라할수있다. 일반적인안정화제의특징은작업기간, 경제적측면에서석면해체대비효율적, 경제적이 며, 안정화제혼합첨가제에따라차이가있으나비교적내화성이강하며, 100 % 로물에용해 - 17 -

되지만경화후에는내구성이높아져쉽게분해되지않는성질때문에분사살포가용이하고, 혼합첨가제에따라서천장을두껍게미장할수있는등의특징을가지는것으로알려져있다. 하지만, 안정화제자체의성분이나원리, 성능구현을위한시공량및시공방법, 각시공변수및제품상태에따른석면비산안정화성능, 다양한조건에서의내구성등에대해서명확하게검증된바가없고, 각제조사별로제시되는사양에만의존하고있는상황이기때문에본사업과같은공공사업을통한기초특성및성능에대한연구가필요한상황이라할수있다. 본연구에서는이러한안정화제에대한연구를위하여국내외에서시판되고있는일본산무기계제품 3종류와국내산무기계제품 2종류그리고일본유기계제품 1종류를대상으로연구를진행하였다. < 표 3.2.2> 안정화제종류및계열 제품종류 계열 제조국 무기계유기계한국일본 A o o B o o C o o D o o E o o F o o 6 가지안정화제에대하여시공특성및재료와의부착특성, 침투특성에영향을미칠수있 는점도, 밀도, 안정화제고형분, 환경에영향을미칠수있는 ph 등기초특성을분석한결과 를 < 표 3.2.3> 에나타내었다. < 표 3.2.3> 안정화제의기초특성 항목 A B C D E F 비고 유 / 무기 무기계 무기계 무기계 무기계 무기계 유기계 - 고형분 (wt %) 14~16 12~15 10~12 16~18 10~12 10~12 - 점도 (cp) 5.6 2.2 2.5 5.0 1.9 28.9 - 비중 1.11~1.15 1.08~1.12 1.10~1.15 1.15~1.18 1.08~1.12 1.21~1.25 - ph 11.2 12.1 11.7 11.5 11.8 9.5 - - 18 -

안정화제는약 10~18 wt% 의고형분함량을가지고있었으며, 1.10~1.25의비중으로 6가지제품모두비슷한물성을나타내는것으로확인되었다. 단, 무기계와유기계의경우점도가 1. 9~5.6 : 28.9로유기계제품이 5~10배정도높은것으로측정되었으며, ph는무기계에비해유기계제품이낮은것으로확인되었다. ( 나 ) 안정화제고형분특성평가 안정화제는석면함유건축자재에살포되는방식으로사용되기때문에거의모든제품이액상형태로제조되어사용되고있다. 본연구에서는이러한안정화기구에대한연구를위한기초단계로안정화제자체의건조를통하여고형분의형상, 결정성및성분에대한분석을통하여특성을분석하고자하였다. 안정화제의건조및습도조건은대기상태를기준으로상온에서건조하였으며충분히건조될수있도록 48시간건조후유발을사용하여분쇄하였다. 건조후고형화된시료는제품종류별로건조상태, 투명도, 분쇄양상등에차이가나는것으로확인되었으며, 이는각제품별고형분의함량과무기질계주원료로예상되는실리케이트계물질및기타염의상태에따라차이가나타나는것으로예상된다. 안정화제 6종에대한 XRF 성분분석결과를 < 표 3.2.4> 에나타내었다. 유기계인 F제품을제외한나머지안정화제의경우 Na, K, Si가주된성분으로나타내는것을확인할수있다. 이는안정화제의기초가되는것으로알려져있는 water glass, 즉알칼리금속인나트륨및칼륨이실리카와다양한방식으로결합되어있는화합물인규산염이주된성분을이루고있는것으로판단할수있다. 이러한제품들은친수성이강한알칼리금속을함유하고있어점결력과분산력이우수한것으로알려져있어다양한코팅제, 시멘트, 제지등의분야에사용되어있으며, 이러한원리를이용하여안정화제에도응용되어사용된것으로알려져있다. < 표 3.2.4> XRF 분석에의한안정화제성분 Component A B C D E F Unit Na 6.03 0.262 0.174 8.11 0.232 17.2 Wt% Mg 0.0095 0.0106 - - - 0.0591 Wt% Al 0.122 0.0151 0.0141 0.16 0.0849 - Wt% Si 43.0 28.7 25.2 90.1 32.5 0.208 Wt% P 0.0046 - - - 0.0140 33.8 Wt% S 0.0425 0.0121-0.0703 0.033 40.1 Wt% Cl 0.153 - - - - 0.972 Wt% K 50.2 71.0 72.0 1.03 67.1 7.06 Wt% Ca 0.299 0.0477 0.0341-0.186 0.278 Wt% Fe 0.202 0.0464 0.0422 0.534-0.155 Wt% Rb 0.0166 0.0249 0.0162 - - - Wt% Zr 0.0277 - - 0.0633 - - Wt% Ni - 0.0244 - - - 0.0994 Wt% - 19 -

(3) 안정화제처리기구연구 ( 가 ) 처리기구분석을위한안정화제침투 안정화제의침투특성을확인하기위하여 < 그림 3.2.3> 과같이안정화처리를하고자하는석면텍스및판상형시편의표면을위로하여수평으로놓고그중앙부에나타낸눈금이표시된안지름 35 mm, 높이 50 mm의아크릴제의관을세우고관과시험편의접촉부분을실링재를이용하여밀봉하였다. 관의밑에서부터 30 mm의높이까지시험하고자하는안정화제를채우고안정화제가바닥면에서 10 mm의위치에도달할때까지의시간을매 5분간격으로육안판단하여침투시간을확인하였다. Φ=35 석면비산안정화제 시험편 실링재 h=30 h=50 h=10 < 그림 3.2.3> 침투시간시험모식도 판상형시편에침투시험을진행한결과안정화제 6종모두침투시간이 1시간이상으로측정되어안정화제가판상형시편에침투되지않는것으로확인되었으며, 비교군실험을위하여동일한시편에안정화제가아닌증류수를침투시킨결과 1시간이내에증류수가전부침투한것으로확인되었다. 이와동일하게석면텍스를대상으로시험한결과안정화제 6종모두침투시간이 1시간이상으로측정되었으며, 증류수의경우에도 1시간이내침투가일어나지않은것을확인하였다. 이결과는현재까지알려진바와같이안정화제의처리기구, 즉표면에처리된안정화제가석면텍스의내부까지침투되어표면및내부에작용하여석면비산을방지시키는것과상반되는결과로볼수있다. 대상시료인판상형시편과동일현장에서시공되어있던석면텍스의특성을고려한다하더라도모든안정화제의침투가일어나지않았기때문에안정화제자체의변수에의한결과로판단되었다. 점도의경우안정화제자체가수용성이므로물을이용하여변화시킬수있는변수이므로, 점도변화에의한침투성능을확인해보고자하였다. 6종의안정화제점도가 1.9 5.6 cp로물의점도인 1.0 cp보다높기때문에증류수와희석하는방식으로 20, 40, 60, 80 % 비율로원액을희석하여점도를측정한결과는 < 표 3.2.5> 와같다. - 20 -

< 표 3.2.5> 안정화제희석에따른점도 구분 0% 20% 40% 60% 80% 점도 (cp) 점도 (cp) 점도 (cp) 점도 (cp) 점도 (cp) 안정화제 A 5.6 2.3 1.8 1.5 1.3 안정화제 B 3.2 2.0 1.7 1.4 1.2 안정화제 C 2.5 2.0 1.7 1.5 1.2 안정화제 D 5.0 3.7 2.4 1.8 1.4 안정화제 E 1.9 1.8 1.3 1.3 1.2 안정화제 F 28.9 21.9 10.7 4.6 2.2 안정화제원액으로침투를시키는경우에비해희석을통해점도를낮춘안정화제의침투 성능이좋은것으로판단되며, 희석비율에따른비산성능평가는이후연구내용에포함되어 있다. < 그림 3.2.4> 안정화제침투시험 ( 나 ) EDS 를이용한침투성능평가 석면함유건축자재에대한안정화제침투는무색으로건조되며일어나기때문에침투깊이의확인이어려우며, 발색을시켜육안확인을위해염색시약을적용시킨경우에도실험결과석면텍스자체의필터링작용에의하여실제침투깊이파악이되지않는것으로확인되었다. 본연구에서는안정화제처리후건조이전의젖음상태확인이나발색제사용에의한육안판단등에의한오차요인을최대한배제시키고, 안정화제처리전후의차별되는특성평가에의한침투깊이를확인하고자하였다. 앞서언급한바와같이안정화제처리를한시료의경우에는처리대상시료인석면함유건축자재, 특히석면텍스에는일반적으로포함되어있지않은 K (Potassium) 성분이검출되는것을확인하였다. 이는안정화제에사용된알칼리금속성분이 - 21 -

석면텍스에침투하여고화된상태로존재하는것으로예상되기때문에 potassium 성분의유무 에따라안정화제처리여부를확인할수있는지표로사용이가능한것으로판단하였다. 본연구에서사용한안정화제의침투성능평가는 < 그림 3.2.5> 에나타낸바와같이안정화제의번짐을배제시키기위하여시료모서리부분에테이프를이용하여마스킹을실시하고, 표면에안정화제를브러싱방식으로도포하였으며, 처리시간에따른침투깊이를확인하기위하여충분한량의안정화제 (750 g/m 2 ) 를도포한후각시간에따라위치를달리하여절단한후도포된단면에대한 potassium 검출평가를진행하였다. < 그림 3.2.5> 시간경과에따른석면비산안정화제침투깊이측정 침투깊이평가는 < 그림 3.2.6> 에나타낸바와같이석면텍스의단면을 2000배로확대시켜이미지를얻은후 EDS를이용하여표면부터수직방향으로 point 분석을실시하는방식으로진행하였다. 수직방향으로 potassium의검출이안되는지점까지분석을실시하여검출경계를확인하고, 다시수평방향으로위치를이동하여검출유무를확인하는방식으로침투깊이를유추하였다. < 그림 3.2.6> EDS 를이용한침투깊이측정 - 22 -

평가결과 < 표 3.2.6> 과같이안정화제의점도가낮을수록상대적으로침투가깊게일어나 는경향을나타내는것으로확인되었으며, 점도가높을수록침투가일어나지못하고표면에서 만안정화처리가된것을확인할수있었다. < 표 3.2.6> 점도에따른침투깊이 ( 원액 ) A B C D E F 점도 (cp) 5.6 2.2 2.5 5.0 1.9 28.9 침투깊이 ( μm ) 114 156 103 98.5 147 62.5 안정화제 A 침투깊이 (114 μm ) 안정화제 D 침투깊이 (98.5 μm ) 안정화제 B 침투깊이 (156 μm ) 안정화제 E 침투깊이 (147 μm ) 안정화제 C 침투깊이 (103 μm ) 안정화제 F 침투깊이 (62.2 μm ) < 그림 3.2.7> 안정화제종류별 ( 점도별 ) 침투깊이 - 23 -

( 다 ) 안정화제의침투기구 무기계안정화제의주성분은실리케이트계 (SiO 2 ) 로서무색, 무취액상형태의용제가석면을함유한건축자재표면또는내로침투하여 < 그림 3.2.8> 에나타나는바와같이외부에서가해지는풍속이나진동등물리적영향으로인하여발생할수있는여러가지방식의석면비산을억제하는원리로이용된다. 이러한원리로표면에서노화및열화되어비산가능성이있는석면섬유를코팅및침투작용을통해구속시키며, 파손면의보수작용과상부면에서의적층된먼지와같이비산될수있는석면입자에대해서도안정화가가능하다. 근래에들어서는석면함유건축자재의표면뿐아니라내부까지안정화제가침투되어자재의전체적인범위에걸친안정화성능이구현되는제품이소개되고있어, 비산성능평가에총괄주관에서수행중인파쇄시험항목이포함되어연구가진행중에있다. 파쇄성능의경우표면뿐아니라시료내부까지안정화제가침투하여석면을구속하여야만족시킬수있기때문에침투성능이매우중요한인자인것으로알려져있다. 본연구에서진행중인침투성능의경우현재까지는원액상태의안정화제가내부까지완전하게침투하지못하는것으로확인되었기때문에대상시료및안정화제의조건, 비산성능등에대한전반적인연구가진행되고있으며, 향후연구진행에따라표면및내부침투양상에대한결과가도출될예정이다. 표면처리와내부처리유무에따라비산성능평가결과에큰영향을미칠것으로예상되기때문에본연구결과에의해안정화제의처리기구를재정립하거나, 성능평가에대한조건및인자를조절해야할것으로판단된다. < 그림 3.2.8> 안정화제비산억제메커니즘 - 24 -

나. 석면텍스석면비산안정화처리공정확보 (1) 안정화제기초성능실험 안정화제의침투성능확인실험후실제풍속에대한안정화제의석면비산방지효과를분 석하기위하여앞서언급한판상형시료를대상으로안정화처리전 후의공기중석면의농 도를측정하여성능비교평가를실시하였다. ( 가 ) 비산성능평가장치적용 판상형시료의풍속에따른안정화처리전 후의공기중석면농도를측정하기위하여제작된비산성능평가장치는 < 그림 3.2.9> 와같다. 비산성능평가장치의상부는판상형시료및석면텍스의탈 부착이가능하고상부덮개로서견고히고정될수있도록결속장치를구성하였으며각각의시료의크기및형태가다르기때문에시료에맞는지그를제작하여시험을진행하였다. 장치하부에는일정한풍속을가할수있도록압축공기토출구를설치하였으며, 매실험마다동일한풍속조건을인가하기위하여풍량계를사용하여풍속을보정하였다. 비산성능평가장치내부에측면에는비산된석면섬유를채취할수있도록 0.8μm 규격의멤브레인필터가삽입된 PCM 샘플러를거치하고, 반대편에는유입되는압축공기풍속을일정하게유지하고배기가가능한공기배출구를설치하였다. 또한, 시료의탈 부착과정이나시험진행과정에서석면이공기중으로비산되는것을방지하기위하여음압기를상시가동하며시험을진행하였다. < 그림 3.2.9> 석면비산성능평가장치 - 25 -

( 나 ) 실험조건 판상형시료를대상으로안정화제처리전 후의비산성능특성을비교하고자 6종류의안정화제를 250 g/m 2 의처리량으로각각의시료에붓을사용하여바름처리하였다. 이후 < 그림 3.2.10> 과같이제작된지그에각각의시료를고정시키고비산성능평가장치를이용하여시험을진행하였다. < 그림 3.2.10> 판상형시편 ( 왼쪽 ) 및석면텍스 ( 오른쪽 ) 지그 시료채취용홀더는 < 그림 3.2.11> 과같이직경 25 mm, 길이 50 mm의연장통 (extension cowl) 을사용하였으며, 여과지는조직크기가 0.8 μm인셀룰로스에스테르멤브레인필터를이용하여포집면이개방된상태에서시험박스에수평방향으로부착하여실험을실시하였다. 공기시료채취는미국산업안전보건연구소 (National Institute for Occupational Safety Health, NIOSH) 의 NIOSH 7402를참고하여풍속시험이이루어지는동안실시하였으며이때, 공기시료채취기의유량은실내공기질공정시험방법에따라 10.0 L/min으로설정하고 60분동안시험하였으며상세한시험조건은 < 표 3.2.7> 과같다. < 그림 3.2.11> 멤브레인필터의설치및채취한시료 - 26 -

< 표 3.2.7> 시험기측정시료의측정조건 시공처리 (g/m 2 ) 풍속 A B C D E F 무처리 250 공기중시료 10.0 L/min 60 분 95 Kpa (10 m/s) ( 다 ) 실험결과 위시험조건으로비산성능평가장치를가동하여판상형시료의안정화처리전 후의공기중시료를채취하여분석한결과는 < 그림 3.2.12> 와같다. 모든조건에서공기중석면농도는대기환경보전법에서규정하고있는석면의농도기준 0.01 f/cc를초과하는결과를나타내는것을확인하였다. 특히안정화제무처리실험의경우석면비산농도는 0.0359 개 /cc를나타내어기준치를크게초과하는것을확인할수있는데, 그이유는일반석면텍스에는 5~8 % 의석면을함유하고있지만본시험에서사용된판상형시료의경우 25 % 의석면을함유하고있기때문에상대적으로많은섬유상물질이분석된것으로판단된다. 6종의안정화제를판상형시료에도포하고비산성능평가를실시한경우, 안정화제 6종모두안정화제무처리성능평가에비해석면비산도를 50 % 이하로줄일수있는것으로확인되었다. 하지만시험대상시료가석면함유량이상대적으로높기때문에대기환경보전법에서규정하고있는석면농도기준은초과한것으로판단되며, 석면함유량에따른적절한안정화제의사용량이제시되어야할것으로판단된다. < 그림 3.2.12> 안정화제종류별석면텍스비산성시험결과 - 27 -

(2) 안정화처리제 mock-up 성능평가 ( 가 ) 실험조건 석면건축자재에가해지는환경부하조건인풍속을가한기초실험결과를바탕으로하여공공건축물 ( 학교실내공간 ) 을모사하여 < 그림 3.2.13> 과같이가로, 세로, 높이가각각 2.4 m 인정육면체형태의석면비산실험챔버를제작하고, 일정용적내에서의석면비산특성실험을위하여 mock-up 실험을실시하였다. < 그림 3.2.13> Mock-up 실험챔버 실험챔버의상단부는규격제품의거치가가능하도록 600 300 mm 크기의석면텍스 32장을시공할수있는가로바를설치하였다. 챔버내풍속요인에의한오염공기의외부누출을방지하기위하여내부가밀폐될수있도록육면을 2중비닐로보양하였으며비산석면의과포집을방지하기위하여음압기를설치하여공기가충분히순환될수있도록구성하였다. Mock-up 시험에앞선모의시험결과건축물실내에서풍속인자와진동인자를동시에적용할경우풍속요인영향에의한석면비산도발생이진동인자에비하여비교적크게나타났으며동시발생시풍속인자에대한영향이더크게나타났다. 또한진동인자는지하철내부와같은특수한조건에서더중요하게적용할수있을것으로판단되어본실험에서는풍속요인인자를우선적으로고려하고진동에외부환경인자는제외하였다. - 28 -

( 나 ) 실험방법 Mock-up 시험에사용된시료는 < 그림 3.2.14> 와같이 15년동안사용한석면텍스 ( 벌레무늬 ) 를사용하였다. 또한, 비교군으로같은종류의시료에파손상태를가정하여지름 7 mm의홀을 100 mm 간격으로가공하여파손단면을가정한실험체를제작하고, 일반석면텍스와파손석면텍스로구분하여석면텍스파손에따른석면비산특성비교실험을실시하였다. < 그림 3.2.14> Mock-up 실험시료 < 표 3.2.8> Mock-up 실험시료구분 석면텍스형태 무파손석면텍스 풍향 0 m/s 10 m/s 안정화제무처리무처리 A 처리 B 처리 C 처리 D 처리 E 처리 F 처리 시료형태 석면텍스형태 10.0 L/min 60 분 파손처리석면텍스 풍향 0 m/s 10 m/s 안정화제무처리무처리 A 처리 B 처리 C 처리 D 처리 E 처리 F 처리 시료형태 10.0 L/min 60 분 비교군은외부환경인자의영향이없으며시료가파손되지않은상태에서석면비산방지성능을평가하였다. 또한, 비산가능실험군은안정화제의처리여부와시료의일반및파손형태에따라구분하였으며바람요인풍속은 10 m/s로설정하여실험을실시하였다. 실험챔버중심부에유입공기의풍속을일정하게유지할수있는공기배출장치를설치하여이에따른석면텍스의석면비산이이루어질수있도록하였다. 실험챔버내부 3개소에공기중시료채취를위한시료채취펌프와멤브레인필터를설치하였고, 공기배출장치의배출노즐의높이는상부 - 29 -

시료로부터 1000 mm의간격을유지하였으며공기시료채취높이는지면으로부터실내공기질공정시험방법의석면공기시료채취방법에따라 1500 mm의높이로설정하여실시하였다. 실험진행시간은 60분이며채취유량은 10.0 L/min로설정하였으며 Mock up 진행순서는 < 그림 3.2.16> 과같다. < 그림 3.2.15> Mock-up 실험챔버내시험주요장비구성 < 그림 3.2.16> Mock-up 진행순서 - 30 -

( 다 ) 실험결과 건축물내의실공간에서석면건축자재의비산특성을분석하기위한 mock-up 실험을실시한결과는 < 그림 3.2.17> 과같다. 외부환경인자가가해지지않은일반상태의공기중시료분석결과는무파손석면텍스의경우 0.0025 f/cc의수치를나타냈으며파손처리된석면텍스는 0.0043 f/cc의수치를나타내어석면의실내공기질기준인 0.010 f/cc를넘지않는결과를나타냈다. 그러나풍속을인가하지않은일반상태와는달리풍속 10 m/s의환경인자가가해진실험군에서는평균 0.0067 f/cc의수치를나타내었다. 풍속 10 m/s 시험인자의경우무파손석면텍스의경우섬유비산농도 62 %, 파손처리석면텍스의경우 77 % 농도가증가하는것을알수있다. 이는실내공기질기준은넘지않지만풍속이석면비산에주요한변수가될수있다는것을의미한다. 풍속 10 m/s에서안정화제를처리한시료에대해서는일반상태의공기중시료의분석결과와유사한경향을나타내었다. 파손처리후풍압을가하지않을때, 공기중시료분석결과를살펴보면, 파손처리를하지않은시료분석결과에비해약 2배가까이공기중석면농도가증가한것을확인할수있다. 또한, 파손처리한석면텍스에안정화제를처리하지않고 10 m/s 의풍압을가할시공기중석면농도는 0.190 f/cc로실내공기질기준을초과하는것을확인할수있었다. 하지만풍압 10 m/s 하에서석면텍스에대해비산방지처리를한 6가지시험편의경우에는실내공기질기준이하농도로낮아진것을확인할수있었으며이는안정화처리가최대약 83 % 비산방지성능을나타내는것으로확인할수있다. < 그림 3.2.17> Mock-up 실험석면비산농도결과비교그래프 - 31 -

다. 실환경을모사한내장재의안정화처리연구 현장에서실제로천장재에대해석면안정화처리를할때, 여러조건에따라서안정화제의성능특성이달라질수있다. 하지만그에대한기초시험결과제시또는가이드라인이현재전무한실정이기때문에본연구에서는실환경을모사한환경에서기초시험을통해안정화제의성능특성을평가하고, 그결과를바탕으로안정화처리최적조건을제시하고자하였다. 이를위해, 앞서언급한실환경을모사한여러조건에서시험을실시하고안정화제의성능특성을평가하였으며그조건및시험내용은아래와같다. (1) 안정화제도포방법에따른성능연구 천장재에안정화제를도포하는방법은여러가지방법이있으나, 일반적으로실제현장에서천장재에석면안정화처리시작업의편의성과효율성을위해주로에어컴프레셔를이용한스프레이공법을사용한다. 이러한스프레이방법을사용하여안정화제를도포하는방법은붓이나롤러등으로도포하는방법에비해천장재표면에흡수되거나침투되지않고손실되는양이상대적으로많을것으로판단되어, 본연구에서는손실되는안정화제의양변화에따른성능변화를확인하고자하였다. 안정화제의도포방법에따른성능특성을평가하기위하여아래그림 11 과같이천장재 ( 백석면 3 % 함유, 300 600 mm) 에안정화제 200 g 을스프레이 ( 분무기사용 ) 방법과브러쉬 방법 ( 붓사용 ) 으로각각동일한종류의천장재에도포하였다. < 그림 3.2.18> 안정화제도포방법 ( 좌 : 브러쉬방법, 우 : 스프레이방법 ) 먼저초기천장재의무게를확인한다음, 각각스프레이방법과브러쉬방법으로안정화제를 200 g 도포한직후천장재의총무게를측정하여초기천장재의무게를감하는방식으로안정화제손실양측정시험을진행하였으며, 그결과는 < 표 3.2.7> 과같다. 브러쉬방법으로도포했을때, 안정화제 200 g 중천장재에흡수, 침투되지않고손실되는안정화제의양은 - 32 -

92.68 g (46.3 %) 로확인되었고, 스프레이방법으로도포했을때, 200 g 중손실되는안정화제 의양은 76.37 g (38.2 %) 로확인되어브러쉬방법에비해스프레이방법이약 8 % 손실이더 발생하는것을알수있었다. < 표 3.2.9> 도포방법에따른안정화제손실량 ( 단위 : g) 도포방법 초기천장재무게 안정화제 200 g 도포후 천장재무게 안정화제 200 g 중투입량 Brush 1533.37 1626.05 92.68 (46.3 %) Spray 1400.45 1476.82 76.37 (38.2 %) 안정화제를천장재에도포한이후, 시간경과에따른안정화제의침투및증발되는양을 확인하기위하여 10 분간격으로 2 시간동안천장재의총무게를측정하였으며, 그결과는 < 그 림 3.2.19> 와같다. < 그림 3.2.19> 시간경과에따른안정화제감소량 스프레이방법과브러쉬방법으로도포한직후부터약 2 시간경과시까지안정화제무게 는지속적으로감소하며, 안정화제도포 3 일후에천장재에남아있는안정화제의양은브러 쉬, 스프레이두방법모두초기에도포된무게의약 7~10 % 정도인것으로확인되었다. 앞선 - 33 -

연구결과에서종류별로약간의차이가있기는하지만안정화제의고형분양이약 10 % 내외인것을감안하면 3일건조후천장재에흡수되거나표면에코팅되어있는성분은안정화제의고형분으로판단된다. 따라서필요에따라안정화제를수회반복적으로도포할경우에는, 안정화제가증발되거나침투되는시간을고려하여 1회도포후 3일정도충분히건조시킨다음재도포하는것이바람직한방법이라판단된다. 하지만, 현장에서의시간, 경제적인측면과여러가지효율적인측면을고려하여 2시간정도건조시킨후에재도포하는것이유리할것으로생각된다. 도포방법에및시간경과에따라손실되는안정화제의양을위의실험을통하여확인한다음, 실제로안정화제도포방법에따라성능특성평가를실시하였을때어떠한차이가발생하는지정량적으로확인하기위하여, 동일한종류의천장재에안정화제 200 g을스프레이방법과브러쉬방법으로각각도포하고 2시간건조시킨다음진동및에어로존시험을실시하였다. < 그림 3.2.20> 도포방법에따른안정화제성능평가결과 < 그림 3.2.20> 은도포방법에따른안정화제의성능평가결과를보여준다. 성능평가결과에서나타난바와같이, 브러쉬방법이스프레이방법에비해더좋은성능을발현하는것을확인할수있을뿐아니라, 두가지방법모두실내공기질기준을만족하는것을알수있다. 위의도포방법에따른손실량, 건조시무게감소량, 성능평가시험결과로부터천장재에안정화처리를할때브러쉬방법으로도포하는것이이상적이나, 실제현장상황을고려하여스프레이방법으로시공하는것도양호할것으로판단된다. - 34 -

(2) 도포량에따른성능연구 천장재를안정화처리할때안정화제의도포량은성능특성을발현하는중요한요소중하나다. 너무많은양으로안정화제를도포하게되면경제적, 시간적인손실이발생하게되고너무적은양으로안정화제를도포하게되면성능특성이나타나지않을수있기때문이다. 본시험에서는천장재의종류에따라안정화제의양을달리하여도포한후천장재의총무게를측정하여도포시손실되는양을확인하였으며, 성능평가를통하여안정화제도포량의최적조건을도출하고자하였다. 먼저안정화제도포량에따른손실량을확인하기위하여, 석면함유량이다른두가지의천장재에 < 그림 3.2.21> 과같이각각안정화제를원액기준 30, 50, 100, 200, 400 g으로도포해도포전무게와도포한직후의천장재의무게를비교하여손실되는양을확인하였으며, < 표 3.2.10> 은안정화제원액기준도포량을나타낸다. 이후천장재를 300 300 mm 크기로절단하고진동및에어로존시험기를이용하여도포량에따른안정화제의성능평가를실시하였다. 이때, 사용한안정화제는앞선연구에서사용한 A를사용하였고안정화제 A의종류및기본특성은 < 표 3.2.11> 과같다. < 그림 3.2.21> 도포량에따른안정화제손실량측정 - 35 -

< 표 3.2.10> 원액기준도포량 ( 천장재 300 600 mm 기준 ) 원액 (g) 30 50 100 200 400 도포량 (g/m 2 ) 167 278 556 1,111 2,222 < 표 3.2.11> 안정화제 A 기초특성 종류고형분 (wt %) 점도 (cp) 비중 PH 주성분 (wt %) 무기계 ( 일본산 ) 14 ~ 16 5.6 1.11 ~ 1.15 11.2 Si: 43 K: 50.2 < 표 3.2.12> 와 < 그림 3.2.22> 에서보는바와같이, 천장재가함유한석면의함량에따라동일한안정화제를도포했을때흡수량이차이나는것을확인할수있다. 백석면을 3 % 함유한천장재 (A) 의경우, 30 g의안정화제를도포할경우손실되는양이거의없이천장재에흡수되고, 50 g, 100 g을도포했을시에도안정화제의손실량은약 20 % 내외인것을알수있다. 하지만 200 g 도포시에는안정화제의손실량이 50 % 이상으로급격히증가하는것을알수있는데이는천장재의단위면적당필요한안정화제총량을초과하였기때문이라판단되며, 같은이유로 400 g을도포했을경우에는약 75 % 이상손실되는것을확인할수있다. 반면, 백석면 3 %, 갈석면 5~7 % 를함유한천장재 (B) 의경우 30, 50, 100, 200 g의안정화제를도포했을시손실되는안정화제의양은약 10 % 이하로확인되었다. 하지만 400 g 도포했을경우에는앞서언급한천장재의단위면적당필요한안정화제의총량을초과하였기때문에손실량이약 70 % 로급격히증가한것을확인할수있었다. < 표 3.2.12> 안정화제도포량에따른천장재무게변화 ( 단위 : g) 도포량 초기천장재무게도포직후천장재무게안정화제침투량 A B A B A B 30 1550.96 1116.25 1580.38 1143.23 29.42 26.98 50 1556.69 1087.61 1598.95 1132.18 42.26 44.57 100 1560.11 1266.72 1638.60 1354.71 78.49 87.99 200 1400.45 1182.60 1476.82 1361.31 76.37 178.71 400 1545.19 1293.04 1642.05 1413.87 96.86 120.83-36 -

< 그림 3.2.22> 도포량에따른안정화제흡수량 전체적으로안정화제의도포량이증가할수록손실되는안정화제의양은늘어나며일정도포량이상에서는표면이고착되어더이상침투가되지않는다는것을확인할수있었다. 안정화제도포량에따른성능을평가하기위해서위의시험에서사용한천장재를충분히건조한다음적절한크기로잘라내고진동및에어로존시험을통해성능특성을평가한결과는 < 그림 3.2.23> 과같다. < 그림 3.2.23> 도포량에따른안정화제성능평가결과 - 37 -

석면을 3 % 함유한천장재의성능평가결과를보면, 도포량에관계없이모든조건에서실 내공기질기준을만족하며, 100 g 으로도포할때까지는공기중석면농도가감소하다가그 이상의도포량으로도포하게되면 saturation 되는경향이나타나는것을확인할수있다. 석면을상대적으로많이함유하고있는천장재 ( 백석면 3 %, 갈석면 5~7 %) 의성능평가결과를살펴보면, 앞서언급한상대적으로석면을적게함유하고있는천장재의성능평가결과에비해공기중석면의농도가많은것을확인할수있는데, 이는천장재자체의석면함유량의차이에의한것으로판단된다. 하지만안정화제도포량에따른성능평가결과의전체적인경향은석면함유량이낮은천장재의결과와유사한경향을보였다. 위의안정화제의도포량에따른성능평가의결과를통해, 많은양의안정화제를도포하는것이안정화제의성능특성을높이는방법이라고생각하기어렵다는결론을내릴수있다. 천장재의종류및석면함유량에따라안정화제도포량을달리할필요가있으며, 적정도포량이상으로안정화제를도포하게되면표면이고착되어흡수가되지않고오히려안정화제가손실될수있다. 따라서경제적인측면과효율적인측면, 그리고천장재의종류를고려하였을때, 원액기준 200 g/m 2 정도의도포량이최적성능을나타낼것이라판단되며, 손실되는안정화제의량을감안하여 250 g/m 2 의도포량으로안정화제를천장재에도포하는것이최적조건이라판단된다. (3) 희석및도포횟수에따른성능연구 도포횟수에따라안정화제가천장재에얼마나흡수되는지확인하기위하여 300 300 mm 크기의천장재를대상으로그림 20 과같이안정화제 100 g 을스프레이방법으로 5 회에걸쳐 도포하였으며, 1 회도포시마다총무게를측정한다음 2 시간간격으로도포하였다. 그결과 < 표 3.2.13> 에서보는바와같이안정화제의도포횟수가 1회증가할때마다총천장재의무게도약 5~7 g 증가하는것을알수있다. 하지만도포후천장재표면의상태를확인해보면총무게가증가하는이유가단순히천장재의표면에서내부로침투되는안정화제의총량이증가하기때문이아니라, 표면에고착되어코팅되는총량이증가하기때문인것으로판단된다. 따라서단순히도포횟수를늘려도포하여안정화제의성능특성을최대할수있는시공을하기보다는적절한비율로안정화제를희석하여적당횟수로도포하는것이중요하다고할수있다. - 38 -

< 표 3.2.13> 도포횟수에따른천장재무게변화 ( 단위 : g) 도포횟수 도포전 도포후 증가량 1회 761.30 766.71 5.41 2회 766.71 771.56 4.85 3회 771.56 777.35 5.79 4회 777.35 781.67 4.32 5회 781.67 788.49 6.82 앞선연구에서안정화제를희석하게되면점도가낮아지고침투깊이가증가하는것을확인하였다. 본시험에서는앞선연구결과를바탕으로안정화제종류별로희석비율에따라점도 (ASTM D1200-10: Standard Test Method for Viscosity by Ford Viscosity Cup 참조 ) 가어떻게변하는지 Ford Cup을사용하여확인하였고, 그결과는 < 표 3.2.14> 와같다. < 표 3.2.14> 안정화제종류별희석에따른점도변화 희석 (%) A (sec) B (sec) C (sec) 80 9.46 9.67 9.69 60 9.61 9.84 9.85 40 9.74 9.95 9.91 20 9.98 10.09 10.05 안정화제 3종모두물에의한원액의희석비율이증가할수록점도가낮아지는경향을보이는것을알수있으며, 안정화제 3종의점도편차는평균 3 % 이내로거의비슷한점도를나타내는것을확인할수있다. 안정화제점도에따른천장재의흡수율을확인하기위하여그림 21과같이물, 안정화제그리고 50 % 희석한안정화제를대상으로침투시험을실시한결과, 물에안정화제의희석비율이높을수록천장재는상대적으로많은양을흡수한다는사실을확인하였다. - 39 -

< 표 3.2.15> 희석비율및도포횟수에따른시험조건 천장재종류 시험조건 A ( 백석면 3% 함유 ) B ( 백석면 3%, 갈석면 5~7% 함유 ) 1 안정화제무처리한천장재성능평가 2 안정화제무처리파손한천장재성능평가 3 안정화제를 20, 40, 60, 80% 희석후 1회도포후성능평가 4 안정화제를 20, 40, 60, 80% 희석후 1회도포후파손성능평가 5 안정화제를 20, 40, 60, 80% 희석후원액 250g 기준수회도포후성능평가 6 안정화제를 20, 40, 60, 80% 희석후원액 250g 기준수회도포후파손성능평가 < 그림 3.2.24> 희석비율및도포횟수에따른시험조건모식도 천장재파손성능평가 (2, 4, 6 조건 ) 를실시할때는앞서 < 그림 3.2.14> 에서보는바와같이드릴을이용하여인위적으로천장재에 9개의구멍을낸후시험을진행하였으며, 희석후원액기준수회도포조건 (5, 6 조건 ) 에서는희석비율에따라각각 1.25회, 1.67회, 2.5 회, 5회스프레이방법으로도포한후성능평가를실시하였으며그결과는 < 그림 3.2.25> 와같다. - 40 -

< 그림 3.2.25> 안정화제희석비율별 1 회도포후성능평가결과 ( 천장재 A) 천장재에안정화처리를하지않은조건 ( 무처리조건 ) 에서는공기중비산되는석면의농도가 0.0057 f/cc로확인되지만, 안정화처리를하지않고파손을하게되면석면농도는 0.018 f/cc로파손전시험과비교해 3배이상석면의농도가증가하여실내공기질기준을초과하는결과를보인다. 상대적으로석면을적게함유한천장재의경우, 안정화처리를하지않아도파손이발생하지않으면비산되는석면의농도는적지만, 외부의자극이나환경에의해파손이발생하게되면천장재내부에존재하고있는석면이공기중으로비산되는것을확인할수있다. 안정화제를 20, 40, 60, 80 % 비율로희석하고 1회도포후성능평가결과를살펴보면, 무처리무파손 ( 조건 1) 성능평가결과와비교해모든희석조건에서공기중비산되는석면의농도는낮아졌음을확인할수있으며, 희석비율이낮을수록석면농도가낮아짐을확인할수있다. 희석비율별로 1회도포후파손성능평가결과를보면, 무처리파손시험 ( 조건 2) 결과와비교하여전체적으로비산되는석면의농도가약 50 % 정도줄어든것을확인할수있는데, 이는안정화제를희석하여도포함으로써천장재에대한안정화제의침투깊이가증가하면서나타나는결과로유추해볼수있다. 안정화제의침투깊이가증가하게되면천장재내부에존재하고있는석면을고착화시켜파 손이발생하더라도석면섬유가비산되는것을어느정도방지해주기때문이다. 안정화제의희 - 41 -

석비율이높을수록점도는낮아지고천장재에대한침투깊이는증가하지만안정화제의절 대적인양은부족하게되므로희석비율에따른성능평가결과에약간의차이가나타난다고 할수있다. < 그림 3.2.26> 안정화제희석비율별수회도포후성능평가결과 ( 천장재 A) < 그림 3.2.26> 은안정화제를희석하여원액기준 250 g/m 2 으로수회도포한후실시한성능평가결과를보여준다. 희석비율별로 1회도포한조건보다공기중석면농도는급격하게줄어드는것을확인할수있으며, 파손성능평가결과역시실내공기질기준을만족하면서 1회도포한결과와비교해낮은석면농도를보인다. 이는안정화제원액기준 250 g/m 2 으로 1 회도포한결과와비교해봐도파손발생시안정화제의희석을통하여천장재에충분히침투할수있도록수회도포하는것이효율적이라는결과를보여준다. 천장재의파손이발생하지않으면안정화제원액기준으로같은양을 1회도포하거나, 희석하여수회도포하여도성능특성에서는큰차이를보이지않는다. 하지만천장재가파손이발생하게되면안정화제를 1회도포한경우와희석을통하여수회도포한경우는안정화성능에서큰차이를보이게된다. 따라서현장에서안정화처리작업시어떠한환경에노출되어있는지고려하여, 천장재의파손위험이높다고생각되면안정화제를희석하여수회도포하는공정이필요할것으로판단된다. - 42 -

< 그림 3.2.27> 안정화제희석비율별 1 회도포후성능평가결과 ( 천장재 B) 앞선시험과동일한방법으로석면을비교적많이함유 ( 백석면 3 %, 갈석면 5-7 %) 하고있는천장재를대상으로안정화제성능평가시험을진행하였다. < 그림 3.2.27> 는희석비율별로 1회도포한천장재에대한성능평가결과이다. 무처리경우에도비산되는석면의농도가석면함유가상대적으로적은천장재의성능평가시험결과와비교해볼때, 매우높은것을확인할수있다. 이는천장재자체가함유하고있는석면의농도가높고, 앞서언급한바와같이위상차현미경 (Phase-contrast microscope) 으로석면을분석하기때문에천장재자체에묻어있는먼지등섬유상을모두석면으로판단해서발생된오차라고볼수있다. 희석비율에따라 1회도포한결과를살펴보면, 공기중비산되는석면의농도는약간의차이는있지만약 0.005 f/cc로확인되었다. 무처리결과와비교해보면 1회도포만으로도외부자극에의해천장재가파손되지않는다면충분히비산되는석면을방지할수있을것이라생각된다. 하지만파손후안정화제의성능평가결과를보면, 무처리파손결과에비해서는석면농도가약간줄어들지만파손전 1회도포성능평가결과에비해공기중비산되는석면의농도가약 20배이상증가하는것을알수있다. 따라서상대적으로석면을많이함유하고있는천장재에대해서는파손환경고려시, 안정화제의희석에따른 1회도포는적절치않은방법이라판단된다. < 그림 3.2.28> 은천장재 B 에대하여안정화제를희석비율별로수회도포한후 ( 원액 250-43 -

g/m 2 기준 ) 성능평가결과를나타낸다. 안정화제를수회도포한후희석비율에따른성능평가결과는 1회도포시성능평가결과와큰차이를보이지는않는다. 하지만수회도포후파손시성능평가결과를확인해보면, 실내공기질기준을만족하지는않지만 1회도포후파손한경우보다공기중석면의농도가줄어드는경향을보인다. 특히 20 % 희석하여 1.25 회도포한천장재는 1회도포한경우에비해약 90 % 비산되는석면의농도가줄어든것을확인할수있으며, 40 % 희석하여 2.5회도포한경우도약 50 % 정도석면농도가줄어든것을볼수있다. 하지만 60 % 희석하여 2.67회, 80 % 희석 5회도포한천장재는 1회도포한경우와비교하여큰차이를보이지않는데이는안정화제를희석하여수회도포함에따라천장재표면이코팅되어천장재내부로충분히안정화제가침투되지않아천장재내부에있는석면섬유를고착시키지못했기때문이라판단된다. < 그림 3.2.28> 안정화제희석비율별수회도포후성능평가결과 ( 천장재 B) 위의시험결과를종합해볼때천장재가외부자극에의한파손이일어날위험이낮은환경에서는안정화제원액기준 250 g/m 2 으로 1회도포해도무방하나, 파손이일어날위험이높은환경에서는안정화제를 40~50 % 희석하여원액기준 250 g/m 2 으로 2~3회도포하는것이공기중비산되는석면의농도를최소화할수있을것이라판단된다. - 44 -

라. 환경인자별안정화처리제내구성능분석 (1) 습도및수분에따른안정화처리제내구성능분석 ( 가 ) 습도에대한안정화제의내구성능시험조건선정 석면함유건축자재중내장재는실내건축물에주로사용되기때문에외부로부터차단되어있어자외선, 강수등의환경적요인에의한영향은받지않지만내부누수, 여름철높은상대습도, 계절별실내온도등의요인에따라안정화제의내구성능이변할수있다. 본연구에서는습도및수분을환경인자로설정하고이에따른석면함유내장재에대한안정화제의내구성능을분석하였다. < 그림 3.2.29> Solar Environment Chamber 그림 < 그림 3.2.29> 와같이온도및습도조절이가능한 Solar Environment Chamber에안정화제를처리한천장재를투입하고, 습도및수분인가조건에따른내구성능시험을진행하였으며습도조건은기상청에서확인한최근 5년동안의자료를바탕으로설정하였다. 서울의최근 5년간연평균습도는약 60 %, 적정실내습도는약 50~60 % 이며, 여름철습도가 80 % 이상지속되는기간은 < 표 3.2.16>, < 그림 3.2.30> 에서보는바와같이 10일안팎인점을고려하여표 2와같이상대습도조건을 80 %, chamber 내유지기간은 5일, 10일, 20일로설정하여습도및수분에따른안정화제의내구성능평가시험을실시하였다. - 45 -

< 표 3.2.16> 우리나라최근 5년간습도 80 % 이상일수 80% 이상 ( 일 ) 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 합계 % 2014년 1 1 0 5 1 4 7 11 3 4 5 1 43 11.8 2013년 2 1 0 2 5 2 16 3 6 1 1 1 40 11.0 2012년 0 0 2 3 0 1 8 8 3 1 2 1 29 7.9 2011년 0 1 0 4 4 8 21 11 1 2 4 0 56 15.3 2010년 3 5 3 0 5 5 7 14 12 1 2 2 59 16.2 < 그림 3.2.30> 우리나라최근 5 년간습도 80% 이상일수 < 표 3.2.17> 습도및수분인가조건설정 시험조건 120 hr 240 hr 480 hr 80 % (25 ) 1 cycle (102 분유지 18 분물분무 ) 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) - 46 -

( 나 ) 습도인자에대한안정화제의내구성능평가 < 표 3.2.17> 의시험조건으로안정화제 3종을천장재에도포한후각각 5일, 10일, 20일동안 80 % 상대습도조건에서 chamber에유지한다음, 천장재를꺼내어진동및에어로존시험을통한습도인자에따른안정화제의성능평가를실시하였다. < 그림 3.2.31> 은상대습도 80 % 인가조건에서시간경과에따른안정화제의내구성능평가결과를보여준다. 먼저 5일 (120시간) 동안 chamber 내에서유지한안정화제 3종에대한성능평가결과를확인해보면, 3 종모두실내공기질기준 (0.01 f/cc 이하 ) 을만족하는결과 ( 평균 0.0061 f/cc) 를보였으며, 10 일 (240시간) 유지한안정화제 3종의성능평가결과는각각 0.0102, 0.0078, 0.0065 f/cc로확인되었다. 안정화제종류별로약간의차이는있지만평균 0.0090 f/cc의결과로실내공기질기준을만족하는것을알수있었다. 안정화제 3종을천장재에도포한후 chamber에서 20일 (480시간) 동안유지한후진동및에어로존을이용한성능평가결과, 앞선 5, 10일동안유지한안정화제와는달리실내공기질기준을초과 ( 평균 0.0127 f/cc) 하는것으로확인되었다. < 그림 3.2.31> 습도인자에따른내구성능평가결과 위의습도인자에따른안정화제의내구성시험결과, 안정화제및천장재의종류, 도포량, 도포방법등여러변수에의해성능평가의결과가조금씩달라질수도있지만, 습도가높은환경에오래방치될수록안정화제의내구성능이감소하며, 공기중으로비산되는석면의농도가높아지는경향을나타내는것을알수있다. 즉, 습도인자가안정화제의성능및내구성에주요한영향을미치는것을확인할수있다. - 47 -

(2) 온도에따른안정화처리제내구성능분석 ( 가 ) 온도에대한안정화제의내구성시험조건선정 습도에대한안정화제의내구성능시험과동일한방법으로안정화제 3종을각각 250 g/m 2 의도포량으로도포한후 Solar simulation chamber를사용하여온도에대한안정화제의내구성능시험을실시하였다. 일반적으로천장재가설치되어있는실내의연평균온도는약 18~30 사이로편차가크지않기때문에습도조건설정과마찬가지로가혹한온도조건으로설정하여내구성을확인하였다. 실내에도포되는페인트및도료에관한내구성시험은이미확인된데이터가많기때문에시험조건은 KS M 5000:2009 규격중시험방법 3231 ( 도료의촉진내후성시험방법 ) 을참조하여실내평균온도보다가혹한조건인 60 로설정하였으며, < 표 3.2.18> 과같이 5, 10, 20일간 Solar Environment Chamber 내에유지한다음진동및에어로존시험기를이용하여성능평가를실시하였다. < 표 3.2.18> 온도인가조건설정 온도 ( ) 120 hr 240 hr 480 hr 60 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) ( 나 ) 온도인자에대한안정화제의내구성능평가 < 그림 3.2.32> 에서보는바와같이, 안정화제를천장재에도포하고 60 에서 5일유지한후성능평가를실시한결과, 안정화제 3종모두실내공기질기준을만족하였으며 ( 평균 0.0052 f/cc) 초기무처리성능평가결과와비교해도큰차이를보이지않았다. 10일 (240시간), 20일 (480시간) 동안같은조건에서유지한경우에도, 안정화제의종류에따라약간의차이는보이지만큰증가폭은보이지않았다. 앞서시험한상대습도 80 % 조건에서는 chamber 내유지시간이증가할수록안정화제의성능및내구성이저하되는것을확인한반면, 60 온도조건에서는시간경과에따라안정화제의내구성능이큰변화를보이지않는것을확인하였다. 위의시험결과를바탕으로안정화제의내구성능은온도에는크게영향을받지않지만, 습도에는크게영향을받을수있다는것을확인하였으며, 그이유는표면에코팅된안정화제가수분에의해서재용해되어증발하거나코팅층이벗겨지기때문인것으로판단된다. - 48 -

< 그림 3.2.32> 온도인자에따른내구성능평가결과 (3) 온도및습도동시인가에따른안정화처리제내구성능분석 ( 가 ) 온도및습도에대한안정화제의내구성시험조건선정 앞서시험한습도, 온도인자에따른안정화제의내구성능시험을바탕으로온도와습도인자를동시에인가하여안정화제의내구성능시험을실시하였다. 시험조건은 < 표 3.2.19> 에서보는바와같이 KS M 5000:2009 규격중시험방법 3231 ( 도료의촉진내후성시험방법 ) 을참조하여온도및습도인가조건을설정하였으며 5, 10, 20일동안 chamber 내에방치한후다시꺼내어성능평가시험을실시하였다. < 표 3.2.19> 온도및습도인가조건설정 온도 ( ), 습도 (%) 120 hr 240 hr 480 hr 60, 50 % 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) 안정화제 3 종 (250 g/m 2 ) - 49 -

( 나 ) 온도및습도인자에대한안정화제의내구성능평가 < 그림 3.2.33> 에서보는바와같이, Chamber 내유지시간이경과함에따라안정화제의성능특성이조금씩저하되는것으로확인되었으나, 모든조건에서실내공기질기준을만족하며시간경과에따른안정화제의성능특성차이역시미미한수준이다. 이는안정화제의내구성능이온도보다는습도인자영향을받지만상대습도가 50 % 수준에서는큰영향을받지않는다는것을나타낸다. 따라서외부자극 ( 누수, 물뿌림등 ) 이발생할확률이높거나실내습도가상대적으로높은환경에서는안정화제성능이저하될수있으므로주의를기울일필요가있다. < 그림 3.2.33> 온도및습도동시인가에따른내구성능평가결과 위의 chamber를이용한조건별내구성능시험을통하여온도, 습도등환경인자에대해안정화제의성능특성이어떠한영향을받는지확인하였다. 내장재에적용하는석면안정화제의경우, 내구성평가, 수명평가등에관한시험방법이정립되어있지않으므로내구성및수명을직접적으로평가하기는어려운실정이다. 하지만위의실험과같은방법으로 chamber 내에서온도및습도조건을인가하여유지시간에따른성능평가 data를축적하고, 실제현장에시공한안정화제에대하여유지시간에따른성능평가 data를축적하여도출된 data를바탕으로상호비교분석한다면상대비교를통하여수명평가의한방법으로제시할수있을것이라판단된다. - 50 -

마. 천장재에대한석면안정화제내구성평가를통한수명평가로의적용 천장재에대한석면안정화제처리는공기중으로비산되는석면의농도를 90% 이상줄일수있어석면을안정화시킬수있는하나의주요한방법이될수있다는것을시험결과확인할수있었다. 하지만석면해체 제거, 무석면천장재교체등의석면의비산을원천적으로방지할수있는방법과비교하여석면안정화제의수명이어느정도일지에대한부분은아직명확히연구된바가없다. 외부환경에의해천장재의파손이발생하지않는다면안정화제의수명은반영구적일것이라판단하지만그근거를명확히제시할필요가있으며, 근거제시를위해서는엄청난양의수명 database 구축과시간이필요하다. 본연구에서는환경챔버및실제시공을통하여확보한안정화제성능평가결과를바탕으로수명평가로의적용을검토하는연구를진행하였다. 외부환경인자에대한안정화제의내구성시험결과습도가안정화제성능저하를일으키 는주요한요소임을파악하고습도를스트레스인자로하는내구성시험평가방법을통하여 아래와같은방법으로안정화제의수명평가방법으로의적용을검토하였다. - Lifetime test (LT) 대상소재 : 천장재 ( 백석면 10% 함유 ) Stress source: Humidity ( 상대습도 ) 고장기준 : 0.01 f/cc 이상 ( 진동및에어로존시험후 PCM 확인 ) - 시험방법 무기질계안정화제 (3종) 250 g/m 2 도포 환경챔버내유지 ( 온도 : 25, 상대습도 : 50, 60, 80 %) 5일간격으로챔버에서꺼내어진동및에어로죤시험실시 < 그림 3.2.34> 환경챔버를이용한안정화제의내구성평가 - 51 -

< 표 3.2.20> 습도인자에따른안정화제의내구성평가결과 ( 단위 : f/cc) 온 도 ( ) 습 도 (%) 경과시간 (Hr) 24 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 1320 1440 50 0.0020 0.0022 0.0023 0.0025 0.0027 0.0027 0.0030 0.0032 0.0032 0.0035 0.0034 0.0036 0.0035 25 60 0.0025 0.0027 0.0027 0.0024 0.0028 0.0025 0.0029 0.0032 0.0032 0.0035 0.0038 0.0038 0.0040 80 0.0032 0.0035 0.0032 0.0038 0.0038 0.0040 0.0041 0.0042 0.0040 0.0043 0.0048 0.0048 0.0042 < 표 3.2.20> 은천장재 ( 백석면 10 % 함유 ) 를대상으로안정화제처리후일정시간환경챔버에유지한후꺼내어진동및에어로존시험을통해성능평가를실시한결과이다. 3가지습도조건모두 60일동안유지한후에도고장기준 (0.01 f/cc) 을초과한시료는발생되지않았다. 통계적방법으로접근해보면, 이러한경우 ( 고장이발생하지않는경우 ) 크게세가지방법으로수명을추정할수있다. (1) 외삽법에의한수명예측 < 그림 3.2.35> 외삽법을이용한안정화제의수명예측 < 그림 3.2.35> 에서보는바와같이, 외삽법을이용하여안정화제의수명을예측할수있으나이방법은일정시간경과후에도동일한고장메커니즘으로고장이발생하며물성치가시간경과에따라비례적으로증가한다는가정이필요하다. 안정화제의내구성평가를통해확보한 data를바탕으로외삽법을이용하여각습도조건별기울기와 y축절편을계산해보면 < 표 - 52 -

3.2.21> 과같고이때, 안정화제의수명은 50 % 습도조건에서약 292 일, 60 % 습도조건에서 약 281 일, 80 % 습도조건에서는약 257 일로나타나는것을확인할수있다. < 표 3.2.21> 습도인자에따른안정화제의내구성평가결과 Humidity (%) Slope Intercept F(0.01) (Hr) 50 0.00199 1.1429 E -6 7008.5 (292.0 days) 60 0.00226 1.14961 E -6 6732.7 (280.5 days) 80 0.00323 1.09644 E -6 6174.5 (257.3 days) 하지만실제시험결과 data를분석해보면챔버내유지시간이늘어날수록성능평가결과값의상승폭은비례관계가아닌일정한값으로수렴되는경향이나타나는것을확인할수있는데, 이는외삽법의가정과모순된다고할수있다. 따라서외삽법을이용하여안정화제의수명을평가하는방법은많은양의 data 확보와시간에따른안정화제의성능변화에대해좀더자세히연구할필요가있다고판단된다. (2) 베이즈분석방법 위의안정화제내구성평가결과확보한 data는수명자료 ( 고장이발생할때까지의시간이포함된자료 ) 가아니기때문에습도조건별로가속계수를산출하거나가속시험을설계할수없다. 이러한경우베이즈분석방법을활용할수있는데, 베이즈분석방법은수명분포를어느정도확신할수있고, 와이블분포일경우형상모수를설정할수있다고가정할시활용가능하다. 통계적자료분석프로그램인 Minitab을활용하여분석할수있으며신뢰구간의하한설정결과만을구할수있다. 위의내구성평가자료를바탕으로베이즈분석법을통하여신뢰구간의하한을아래와같은방법으로추정할수있다. 석면안정화제를도포한천장재 20 개를대상으로상대습도 50 % 에서 1,440 시간 (60 일 ) 동 안수명시험했으나고장이발생하지않았다. 이때, 8,760 시간 (365 일 ) 일때의신뢰도의 90% 신 뢰하한을추정해보면, ( 형상모수 1.2 로가정시 ) - 53 -

< 그림 3.2.36> 베이즈분석방법을활용한안정화제수명예측 (1) < 그림 3.2.36> 은 Minitab 프로그램을사용하여베이즈분석방법을활용하는것을보여준다. C1 Time 열은총시험시간, C2 Censor 열은총시험시간동안고장난시료의개수, C3 Count 열은총사용시료개수, C4 Hum 열은상대습도조건을나타낸다. 확보한수명자료는와이블분포를따르며형상모수는 1.2 이며 8,760시간 (1년) 동안안정화제의생존확률 ( 고장이발생하지않을확률 ) 을신뢰수준 90% 에서신뢰구간하한설정결과를확인한결과는 < 그림 3.2.37> 과같다. < 그림 3.2.37> 베이즈분석방법을활용한안정화제수명예측 (2) - 54 -

90 % 신뢰구간에서 8,760시간동안최소생존확률은 36.6 % 로확인되는것을알수있다. 다시말하면 100개의천장재중 ( 안정화처리 ) 최소 36개는상대습도 50 % 인조건에서 1년동안방치하여도실내공기질기준을초과하지않는다는의미이다 (90 % 신뢰수준 ). 베이즈분석방법에서총시험시료수를늘리거나, 총시험시간을늘리게되면최소생존확률은높아지며, 실제로총시료수를 20개에서 100개로늘리게되면 36.6 % 에서 81.1 % 로생존확률은높아지게된다. 본연구에서는여러제약조건으로인해 20개의천장재를대상으로시험을진행하였기때문에위의결과를실제안정화제의수명이라고판단하기에는무리가있다. 하지만앞서언급한대로안정화제수명시험방법수정 보완, 충분한시험시간, 충분한시료량을확보하여위의방법과같은내구성평가를통한수명시험을실시한다면, 장기간의실제시공과정을거치지않고안정화제의수명을평가할수있는근거자료로사용이가능할것이라판단되며이와관련된추후연구가필요하다고판단된다. (3) 실제시공을통한안정화제수명평가 안정화제수명을평가하는방법에있어가장정확한방법은실제로안정화제를천장재에도포하고일정시간경과후성능변화를측정하는방법이다. 하지만이방법은안정화제의수명만큼많은시간이필요하기때문에현실적으로단기간에확인하기는불가능하다. 따라서본연구에서는실제로안정화제를실험실에도포하고연구기간 (2.5년) 동안의안정화제 3종에대한성능변화를확인하였다. < 그림 3.2.38> 실제시공을통한안정화제의수명평가 < 그림 3.2.39> 는현재 2.5년경과시점까지의안정화제 3종에대한성능평가결과를나타낸다. 초기상태와비교하여안정화제종류별로약간의차이는보이지만안정화제성능은그대로유지되는것을확인할수있다. 이시험의결과를통해외력으로인한물리적인파손이발생하지않고유지되는경우약 3년정도안정화제의성능이유지되는것을확인할수있었다. - 55 -

실내평균습도가 50~60 % 정도임을감안하였을때, 실제시공을통한시험결과와환경챔버를이용하여상대습도 50 % 에서유지한천장재의시험결과를비교분석하여가속계수산출이가능하다면, 안정화제의수명을평가하는또다른방법으로의적용이가능할것으로판단된다. 하지만이러한방법을적용하기위해서는앞선다른수명평가방법과마찬가지로실제시공및챔버시험을통한성능평가결과 database 구축이우선일것이라판단되며, 확보한안정화제의수명 data의양이많을수록수명평가에대한신뢰도는더높아질것이라판단된다. < 그림 3.2.39> 실제시공을통한안정화제의수명평가결과 이상의실제환경을모사한시험, 내구성시험결과를바탕으로안정화제작업표준형식으로시방서를첨부 1에제시하였으며그에따른보충설명및기초데이터는첨부 2의해설서로첨부하였다. 첨부된작업표준및해설서는관련전문가회의및자문을통하여 3차에걸쳐수정 보완하였으며향후지속적인연구를통해제시된항목을보충, 보완및검증을계속적으로진행할예정이다. - 56 -

바. 석면안정화제처리공법현장평가를통한유효성검증 (1) 도출된내장재에대한안정화제최적처리공법에대한현장적용 실환경조건을모사한다양한조건에서내장재에대한안정화제의성능평가를실시하고결과분석을통해안정화제의최적처리공법을작업표준초안에제시하였으나, lab scale의실환경모사에의한실험결과로, 실제현장에적용하기에는많은변수들이존재하기때문에그유효성을검증할필요가있다. 본연구에서는, 66 m 2 규모의실내공간의천장재 ( 백석면 6~8 % 함유 ) 에대하여작업표준초안에제시한내용으로무석면교체작업전안정화제에대한현장적용시험을실시하였다. 현장시험을위한공간면적이 50 m 2 이상이므로, 먼저석면조사기관에의뢰하여석면조사를실시하였고조건별현장시험을위해작업공간을 4구역으로구분하여보양작업을진행하였다. 기준이되는무처리구역, 작업표준초안항목으로제시한내용을바탕으로안정화제원액기준 250 g/m 2 의양으로 1회도포한구역, 그리고권장사항으로제시한파손및파단의위험을고려하여안정화제를 50 % 물에희석하여 2회도포한구역으로, < 그림 3.2.40> 과같이구분하고조건별시험을통하여공기중시료를채취하였으며, PCM 분석을통하여결과를확인하였다. < 그림 3.2.40> 현장적용을위한보양작업 - 57 -

천장재의상태가비교적양호하고이물질이없었기때문에전처리작업은생략하였다. 본시험에서안정화제는무기질계국내산 D 제품을사용하였으며, 도포방법은에어리스스프레이방법을이용하여 4:6의비율로천장재의앞면 ( 코팅면 ) 과뒷면을도포하였다. 업체별로시공방법이다양하기때문에안정화제를도포하는방법은작업표준초안항목에큰제약을두지않았으므로, 본시험에서는앞면도포시에는스프레이건을이용하여천장재표면에직접분사하는방식으로도포하였으며, 뒷면도포시에는양모서리의천장재를철거하여총 4곳에서중앙으로분사하는형식으로천장재에도포되지않는면적이최소화될수있도록고르게도포하였다. < 그림 3.2.41> 에어리스스프레이장비및안정화제 < 그림 3.2.42> 에서보는바와같이, 조건별시험을위해 4구역으로공간을구분하여시험을진행하였다. # 3, 4 구역은안정화제원액을물에 50 % 희석하여 2회도포한구역으로총도포량은물 250 g/m 2, 안정화제 250 g/m 2 이며 1회도포후시방서초안에제시한건조시간을준수하여 5시간동안건조한후, 2회차도포를실시하였다. 2회차도포후에는안정화제가충분히침투될수있도록 12시간건조하였으며, 원액기준으로 250 g/m 2 으로도포한구역 (#2 구역 ) 역시도포후충분히 (12시간이상 ) 건조한후시험을진행하였다. < 그림 3.2.42> 조건별현장적용시험을위한구역구분 - 58 -

< 그림 3.2.43> 안정화제도포작업 안정화제도포작업후각구역별로파손, 바람의영향을고려한조건시험을통한안정화 제의성능평가를실시하였으며자세한시험조건은 < 표 3.2.22> 와같다. < 표 3.2.22> 현장시험을통한안정화제성능평가조건 구역시험조건비고 # 1 ( 무처리 ) 1 파손 + 바람 2 파손 + 바람 O 3 파손 O + 바람 4 파손 O + 바람 O # 2 ( 원액 1 회도포 ) 5 파손 + 바람 6 파손 + 바람 O 7 파손 O + 바람 8 파손 O + 바람 O # 3, 4 (50% 희석, 2 회도포 ) 9 파손 + 바람 10 파손 + 바람 O 11 파손 O + 바람 12 파손 O + 바람 O - 59 -

각조건별로시험공간중심부에공기중시료채취를위한시료채취펌프와멤브레인필터를설치하였고, 공기질공정시험방법의석면공기시료채취방법에따라지면에서 1500 mm의위치에서공기시료를채취하였다. 채취유량은 10 L/min 로총 60분동안 600 L를채취하였다. 앞선연구결과에서, 바람에의한영향이있을때공기중으로비산되는석면의농도가그렇지않은경우와비교하여약 3배이상더많아지는것을확인하고바람에의한영향이없을때와비교하기위한조건을추가하고, 안정화제를희석하여수회도포하는것이실제로파손및파단이발생하였을때, 어느정도효과가나타나는지확인하기위하여위와같은조건을선정하였다. < 그림 3.2.44> 현장시험모식도 바람에의한영향을확인하기위하여 < 그림 3.2.44> 에서보는바와같이, 공기시료채취와동시에시험구역양모서리에샘플러로부터 1.5 m 위치에선풍기를설치하여, 바람에의한영향을확인하기위한시험을모사하였으며, 이때선풍기의풍속은위치에따라 1~7 m/s 로확인되었다. 선풍기를이용한환경모사시험은시험공간의내부순환을목적으로수행하였으며, 바람에의해직접적으로천장재표면부또는고정나사부분에묻어있는석면이비산되는환경을모사하기위하여에어컴프레셔를이용하였다. 면으로부터 1.5 m 위치에노즐을설치하고천장재를향해에어를분사하였으며. 이때천장재위치를기준으로풍속은약 1~2 m/s 임을확인하였다. 또한, 그림 < 그림 3.2.46> 와같이파단및파손의환경을모사하기위하여공기중시료채취와동시에인위적으로파이프를이용하여현장시험공간내의천장재 6장을파손하여시험을진행하였으며, 파손시험후에는 HEPA 필터가장착된진공청소기등을이용하여작업공간을깨끗이청소한후다음시험을진행하였다. - 60 -

< 그림 3.2.45> 안정화제도포전 후및파손상태의천장재표면 < 그림 3.2.46> 천장재파손및청소작업 ( 가 ) 무처리구역에대한공기질시료분석결과 (# 1) 현장시험이시행되는 4 구역중 # 1 구역은안정화제를처리하지않은 ( 무처리 ) 공간으로 다른구역실험의비교군으로활용되었으며, 무처리, 무처리 + 바람, 무처리 + 파손, 무처리 + 파손 + 바람총 4 가지조건으로현장시험을진행하였다. < 그림 3.2.47> 은 # 1 구역에대한조건별성능평가결과를나타낸다. 무처리조건의경우 0.0065 f/cc의결과를나타냈고, 바람을인가한조건의경우 0.0082 f/cc로무처리한조건보다는비산되는석면의농도는높지만두조건모두실내공기질기준 (0.01 f/cc) 은만족하는결과를보였다. 파손을일으킨경우는실내공기질기준을초과한 0.0384 f/cc의결과를보였으며, 무처리한조건에비해비산되는석면의농도가약 6배높은결과를나타냈다. 파손동시에바람을일으킨조건에서도 0.0380 f/cc로바람없이파손된경우와비슷한결과를보였다. 이상의결과에서석면함유천장재는바람에의한영향을받게되면비산되는석면농도가증가하게되며 - 61 -

특히, 파손이발생시공기중으로비산되는석면의농도가급속히늘어나며파손을고려한환 경에서의석면비산방지처리가매우필요할것이라판단된다. < 그림 3.2.47> 무처리구역의현장시험 < 그림 3.2.48> 무처리구역시험결과 - 62 -

( 나 ) 안정화제원액으로 1 회도포한구역에대한공기질시료분석결과 (# 2) # 2 구역은 250 g/m 2 의도포량으로안정화제원액을 1회도포하였다. 앞서 # 1구역시험조건과같은방법으로원액 1회도포, 원액 + 바람, 원액 + 파손, 원액 + 파손 + 바람의 4 가지조건으로현장시험을진행하였으며그결과는 < 그림 3.2.49> 와같다. 이때안정화제도포는천장재앞면과뒷면에고르게도포하였으며 12시간이상건조후공기중시료를샘플링하였다. 원액을 1회도포한경우 0.0041 f/cc로무처리조건의결과 (0.0065 f/cc) 에비해상대적으로비산되는석면의농도가줄어드는것을확인하였고, 바람을일으킨경우역시 0.0061 f/cc로석면함유천장재에안정화제처리를하게되면무처리대비약 40 % 이상안정화효과가나타나는것을확인하였다. 파손을일으킨경우 0.0204 f/cc, 파손과동시에바람이인가된경우는 0.0274 f/cc로무처리결과와유사한경향을보이는것을확인할수있었다. 하지만안정화제도포에의해서천장재의표면이코팅되고어느정도의내부침투효과로인하여비산되는석면의농도는무처리조건에비해약 45% 이상줄어든것을확인하였다. < 그림 3.2.49> 원액도포구역시험결과 - 63 -

( 다 ) 안정화제를 50 % 희석하여 2 회도포한구역에대한공기질시료분석결과 (# 3, 4) # 3 구역과 # 4 구역은 50% 희석한안정화제를 1회도포후 5시간이상건조한후총 2회씩도포한구역이다. 희석한안정화제를 2회도포한앞선조건과같은조건으로성능평가를실시한결과분석한결과는 < 그림 3.2.50> 과같다. 안정화제를희석하여 2회도포한후공기중으로비산되는석면의농도를살펴보면 0.0033 f/cc로앞서수행한무처리 (0.0065 f/cc) 및원액 1회도포 (0.0041 f/cc) 한후의성능평가결과와비교했을때가장낮은농도의석면섬유가확인되었다. 희석한안정화제를 2회도포한후파손한결과역시 0.0119 f/cc로실내공기질기준 (0.01 f/cc) 은약간초과되지만앞선두조건 ( 무처리, 원액 1회도포처리 ) 에비해상대적으로비산되는석면의농도가낮은것을확인할수있다. 또한, 바람인가와동시에파손시험을한경우역시공기중으로비산되는석면의농도는 0.0184 f/cc로바람없이파손만인가한조건에비해조금높게확인되었지만, 앞선두조건보다는낮은것을알수있다. < 그림 3.2.50> 희석한안정화제도포구역시험결과 - 64 -

( 라 ) 에어컴프레셔를이용한구역에대한공기질시료분석결과 (# 1, 4) 무처리시험을수행한 # 1 구역과안정화제를희석하여 2 회도포한시험을수행한 # 4 구 역에서에어컴프레셔를천장방향으로불어주어천장재에직접바람의영향이미치도록조건 을설정한후공기중시료를채취한결과는 < 그림 3.2.51> 과같다. 무처리구간 (# 1) 에서파손을일으키며에어컴프레셔를사용한성능평가결과에서는 0.0466 f/cc로무처리 + 파손 + 바람의경우 (0.0380 f/cc) 보다조금더높은농도의석면이확인된다. 희석한안정화제를도포한구역 (# 4) 에서도유사한경향이확인되는데, 희석 + 파손 + 에어컴프레셔의경우 0.0204 f/cc의농도가확인된반면희석 + 파손 + 바람의경우는 0.0184 f/cc로에어컴프레셔를사용했을때조금더높은농도가확인되었다. 이는에어컴프레셔에서나오는바람은천장재위치에서약 1~2 m/s로약한풍속이지만, 파손된천장재에표면부에남아있는석면을추가적으로비산시킨것으로판단된다. < 그림 3.2.51> 에어컴프레셔시험결과 - 65 -

(2) 현장적용평가를통한유효성검증및신뢰성향상 다양한조건별시험을통해안정화제성능이최대로나타날수있는최적기술 ( 도포방법, 도포량, 시공방법등 ) 을지난연구에서수행하였으며, 그결과를바탕으로천장재에대한안정화제도포시작업표준을제시하였다. 하지만지난연구는 lab scale 및 mock-up 실험으로얻어진결과이므로, 실제현장적용시다양한환경조건에의해그결과가달라질가능성이있다. 따라서본연구에서는실험을통해얻은결과를바탕으로실제현장에적용해봄으로써제시한작업표준에대한유효성을검증하고부족한부분에대해서수정 보완하는연구를수행하고자하였다. 석면해체 제거작업전충분한보양작업을거쳐서안정화제최적처리에대한조건별현장평가를진행하였으며그결과는 < 그림 3.2.52> 와같다. 먼저바람에의한영향및파손에의해서공기중으로비산되는석면의농도는급격하게늘어날수있다는사실을확인할수있으며, 안정화제처리시무처리대비최소 40% 이상의비산방지효과를보이는것을확인할수있다. 또한파손이발생할경우, 원액기준으로안정화제를 1회도포하는방법보다는안정화제의침투깊이및고형분의양을충분히가져갈수있는방법인희석한후수회도포하는것이안정화제원액을 1회도포한결과와비교했을때, 약 40% 이상비산방지효과를보이는것을확인할수있다. < 그림 3.2.52> 현장시험전체시험결과 - 66 -

이상의결과는지난연구결과, 무처리보다는적절한도포량및도포방법으로안정화제를시공하는것이천장재의석면이공기중으로비산되는것을줄일수있으며, 파손의환경을고려하여안정화제원액을희석하여수회도포하는것이효율적이라는안정화제작업표준의결과내용 ( 해설서참조 ) 과비교하여공기중으로비산되는석면농도의절대적인수치값은차이가나지만전체적인경향성은유사하다고볼수있다. 석면작업공간, 작업자, 안정화제종류, 시공방법등에따라성능평가결과약간의차이가발생할수있지만, lab scale 및 mock-up 시험 평가로도출된결과를바탕으로현장적용을실시하여신뢰성을좀더향상시킬수있는시험결과라생각되며, 향후제시된결과에대한 data가축적이필요할것이라판단된다. - 67 -

3-3. 연구개발결과요약 가. 연구추진체계 1 차년도 (2013 년 ) 내장재 2 차년도 (2014 년 ) 내장재 외장재 3 차년도 (2015 년 ) 내장재 외장재 - 68 -

나. 연차별연구목표및달성도 1차년도 2차년도 3차년도 연구목표 연구개발수행내용 - 석면함유건축자재에따른안정화처리 - 석면건축자재밀도및 - 석면안정화처리메커니즘연구형태에따른안정화처리 - 석면안정화처리전후의기본적특성측정메커니즘연구 - 석면안정화처리에따른제품고유물성비교연구 - 석면안정화처리제에관한자료수집 - 최적안정화처리를위 - 석면안정화처리제특성연구한처리제의특성및성 - 석면안정화처리제의최적성능기준능기준연구및최적처리조건연구 - 내장재석면비산안정 화처리공정확보및내 달성도 (%) 비고 ( 미진사유 ) 100-100 - - 내장재석면안정화최적공정연구 - 석면함유내장재처리내구성향상방안연구 100 - 구성향상방안연구 - 석면함유외장재기본물성연구 - 외장재안정화처리를 - 외장재의내구성항목도출및기초위한기초내구성능시험내구성능시험 - 자외선, 습도, 온도, 풍 속등에따른안정화처 - 환경인자별안정화처리제내구성능분석 리제내구성능분석및 - 환경인자에대한내구성향상방안연구 내구성향상방안연구 - 내장재에대한안정화처리기술확보 - 안정화제의기초특성및성능특성을 - 실환경을모사한내장기반으로내장재적용시최적조건연구재의안정화처리연구 - 실제시공조건을모사한환경에서의 안정화제의성능특성평가 - 고밀도슬레이트에대한안정화처리기술연구 - 외장재 ( 슬레이트 ) 안정 - 고밀도슬레이트안정화처리를위한 화처리효과기초분석 - 외장재의안정화처리 성능평가 코팅시공방법연구 - 안정화처리전후단순비교및기초성능평가 100-100 100 100 - 챔버시험을통한외장재의안정화처리성능분석 - 현장시험을통한외장재의내구성능확인 100 - - 내장재의안정화처리공 - 실환경조건을모사한환경에서의반복성능평가 법재현성확보및시험시 - 석면안정화제처리공법현장평가 공을통한 feedback 연구 - 국내석면안정화처리 등을통한유효성검증 100 - 요구기관대상기술전 - 공공활용을위한대상기술전파및제안 100 - 파및제안 - 69 -

4. 목표달성도및관련분야기여도 4-1. 목표달성도 구분성과목표성과지표 목표치 ( 실적 ) 비고 ( 미진사유 ) 1 차 년도 과학기술적 성과항목및 성과지표 - 비산방지제내구성관련장비활용연구장비활용건수 5 (6) - 석면건축자재별위해성등급에 1 따른안정화및코팅관련가이드매뉴얼작성건수 (1) 라인매뉴얼초안작성 - 비산방지제내구성관련장비활용연구장비활용건수 5 (7) 2 차 년도 과학기술적 성과항목및 성과지표 - 국내학술지논문게재 학술지게재논문건수 1 (1) - 단체규격 (KTL 073) 수정및개정 표준제정 / 개정건수 1 (1) - 국내학술지논문게재 학술지게재논문건수 1 (1) 3 차 년도 과학기술적 성과항목및 성과지표 - 국제학술지논문게재 학술지게재논문건수 1 (1) SCI 투고 review 중 - 국내외학술회의 ( 세미나 ) 발표 학술회의발표건수 1 (1) 4-2. 관련분야기여도 현재석면비산안정화제에대한국내연구는전무한실정이며본연구결과를통해실제 안정화제를석면함유건축자재에현장적용시가이드라인으로활용할수있으며, 석면비산성 능평가방법개발을위한기초자료로활용이가능함. - 70 -

5. 연구결과의활용계획 안정화처리제어기술및최적적용기술연구결과로도출된내용관련기관공유 안정화제의성능평가방법구축을위한기초자료로활용 안정화제의내구성및수명평가를위해 database 구축필요 지속적인안정화제내구성관련연구를통한수명예측기술개발 공공활용을위한석면안정화처리요구기관및업체대상기술전파 6. 연구과정에서수집한해외과학기술정보 해당사항없음 7. 연구개발결과의보안등급 본과제는일반과제로분류됨 8. 국가과학기술종합정보시스템 (NTIS) 에등록한연구시설 장비현황 해당사항없음 9. 연구개발과제수행에따른연구실등의안전조치이행실적 해당사항없음 - 71 -

10. 연구개발과제의대표적연구실적 번호 구분 ( 논문 / 특 허 / 기타 1 논문 2 논문 3 논문 논문명 / 특허명 / 기타 소속 기관명 역할 석면함유천장재의안정화제한국산업희석에따른기술시험원주저자침투깊이연구 실제환경을고려한천장재의안정화제처리연구 Studies on prevention performance improvement with invreasing pentration depth of the asbestos stabilizer 한국산업기술시험원주저자 한국산업기술시험원주저자 논문게재지 / 특허등록국 가 한국산업보건학회지 한국산업보건학회지 Indoor and Built Environme nt Impact 논문게재일 Factor / 특허등록일 사사여부 ( 단독사사또는중복사사 ) 특기사항 (SCI 여부 / 인용횟수등 ) - 2015.3.24 단독사사 KCI - 2016.6 단독사사 KCI 투고상태 1.225 (Under 단독사사 SCI review) 11. 기타사항 해당사항없음 12. 참고문헌 1. Anderson, A.M., Bruno, B.A., and Smith, L.S. (2011). Viscosity measurement. In M. Kutz, Eds., Handbook of Measurement in Science and Engineering. New York: John Wiley & Sons, Inc., p. 947. 2. Averroes, A., Sekiguchi, H., and Sakamoto, K. (2011). Treatment of airborne asbestos and asbestos-like microfiber particles using atmospheric microwave air plasma. J. Hazard. Mater. 195, 405. 3. Chan, Y., Agamuthu, P., and Mahalingam, R. (2000). Solidification and stabilization of asbestos brake lining dust using polymeric resins. Environ. Eng. Sci. 17, 203. 4. Frumkin, H., and Berlin, J. (1988). Asbestos Exposure and Gastrointestinal Malignancy Review and Meta Analysis. Am. J. Ind. Med. 14, 79. 5. Ghio, A.J., Stonehuerner, J., Richards, J., and Devlin, R.B. (2008). Iron homeostasis in the - 72 -

lung following asbestos exposure. Antioxid. Redox Sign. 10, 371. 6. Gualtieri, A.F., Gualtieri, M.L., and Tonelli, M. (2008). In situ ESEM study of the thermal decomposition of chrysotile asbestos in view of safe recycling of the transformation product. J. Hazard. Mater. 156, 260. 7. Hodgson, J.T., and Darnton, A. (2000). The quantitative risks of mesothelioma and lung cancer in relation to asbestos exposure. Ann. Occup. Hyg. 44, 565. 8. Jung, H.S., Cha, J.S., Kim, S., Lee, W., Lim, H.J., and Kim, H. (2015). Evaluating the efficiency of an asbestos stabilizer on ceiling tiles and the characteristics of the released asbestos fibers. J. Hazard. Mater. 300, 378. 9. Kim, Y.H., Song, T.H., and Lee, S.H. (2010a). The Characteristics of Penetrating Hardener Solidification to Prevent Flying-Asbestos Material. Presented at the 2010 Architectural Institute of Korea Autumn Conference, Seoul, Korea, October 23. 10. Kim, Y.C., Hong, W.H., and Zhang, Y.L. (2015). Development of a model to calculate asbestos fiber from damaged asbestos slates depending on the degree of damage. J. Clean. Prod. 86, 88. 11. Kim, Y.H., Song, T.H., and Lee, S.H. (2010b). A Study on the Entraining Properties of Plate Type Asbestos Building Materials. Archit. Inst. Korea 26,141. 12. Li, J., Dong, Q., Yu, K., and Liu, L. (2014). Asbestos and asbestos waste management in the Asian-Pacific region: trends, challenges and solutions. J. Clean. Prod. 81, 218. 13. Mossman, B., Janssen, Y., Marsh, J., Manohar, M., Garrone, M., Shull, S., and Hemenway, D. (1990). Antioxidant defense mechanisms in asbestos-induced lung disease. J. Aerosol Med. 3, S-75. 14. Paustenbach, D.J., Sage, A., Bono, M., and Mowat, F. (2004). Occupational exposure to airborne asbestos from coatings, mastics, and adhesives. J. Expo. Anal. Env. Epid. 14, 234. 15. Rice, J. (2014). Asbestos and the Globalization of an Occupational and Environmental Hazard, 1960 2011. Environmental Justice 7, 1. 16. Schneider, J., Rödelsperger, K., Brückel, B., Kleineberg, J., and Woitowitz, H.J. (2001). Pleural mesothelioma associated with indoor pollution of asbestos. J. Cancer Res. Clin. 127, 123. 17. Sebastien, P., Bignon, J., and Martin, M. (1982). Indoor airborne asbestos pollution: from the ceiling and the floor. Science 216, 1410. 18. Sebastien, P., Billon, M., Dufour, G., Gaudichet, A., Bonnaud, G., and Bignon, J. (1979). Levels of asbestos air pollution in some environmental situations. Ann. NY. Acad. Sci. 330, 401. 19. Shin, H., Choi, Y., Jeon, B., Ha, J. (2015). A Study of Penetration Depth into Ceiling Materials containing Asbestos according to Dilution Rate of Scattering Prevention Agent. J. Korean Soc. Occup. Environ. Hyg. 25, 82. - 73 -

[ 부록 1] 석면비산안정화제작업표준 2015 년 12 월 07 일 한국산업기술시험원 Korea Testing Laboratory

목차 1. 일반사항 1 1.1 적용범위 1 1.2 제출사항 1 1.3 납품및취급 1 2. 자재및시공 2 2.1 안정화제품질기준 2 2.2 도장장비 2 2.3 검측기구 3 2.4 안정화제품질 3 2.5 저장안정성 3 2.6 안정화제도장작업 4 2.7 도장시주의사항 6 3. 현장품질관리 6 3.1 검사 6 3.2 보수 7 4. 제품사용주의사항 7

1. 일반사항석면비산방지제혹은안정화제 ( 이하안정화제 ) 는석면함유판상형자재의석면비산을방지할수있도록개발된인체에무해한수용성무기질계제품을대상으로하며그성능은 KTL L 073 및관련된규격에제시된사항을만족해야한다. 1.1 적용범위 이표준은석면함유판상형자재에대해석면의비산을방지하는인체에무해한생활환경 조성을목적으로사용되는안정화제에대해적용한다. 1.2 제출사항 1.2.1 제품기술문서안정화제의제품규격서, 물질안전보건자료 1.2.2 시공계획서안정화제의작업순서, 도장사양및방법, 검사및품질관리안, 안전관리안, 장비사용안등을포함하는시공계획서를제출한다. 1.2.3 시료현장시공에사용되는제품과동일한안정화제로상기발주자가검토할수있도록 1 kg 이상을제시한다. 1.3 납품및취급 1.3.1 밀봉된플라스틱용기에납품하고, 직사광선을피하고서늘한실내에보관하여야한다. 1.3.2 포장용기에는제품명, 제조일자, 중량, 색상, 용도, 제조자 ( 사 ) 및인체유해성등이표기되어야한다. - 1 -

2. 자재및시공 2.1 안정화제품질기준 2.1.1 환경영향정보안정화제는분해성, 축적성이없어야하며그외환경표지기준에해당하는유해성분이없어야한다. ( 환경표지기준 : 환경표지대상제품인증기준 [ 별표 1] 환경표지대상제품 ( 제3조관련 ) 중 EL248. 벽및천장마감재내용참조 ) 2.1.2 중요위험정보인화점및발화점은난연 1급을기준으로하고폭발한계, 만성독성, 변이독성이없어야한다. 2.1.3 무기질계불연소재가. 안정화제시공후석면함유판상형자재의내화, 내열, 절연성능이유지되어야한다. 나. 작업시작업장내의안전을위해불연성이여야한다. 2.1.4 불용성소재가. 안정화제가침투및경화된후에는불용성막을형성하여야한다. 나. 도포시흘러내리지않아야한다. 2.1.5 인체유해성가. 안정화제도장후화재및연소에의한유해가스가발생되지않아야한다. 나. 석면함유판상형자재에충분히침투및경화된이후자재철거작업중석면이비산되지않아야한다. 다. 같은양의물과안정화제를도장할경우물의건조속도보다빠르게침투건조되어야한다. 라. 안정화제의개봉및도장작업시악취등의인체유해성분이없어야한다. 2.2 도장장비안정화제도장은에어리스, 스프레이, 롤러및붓의사용을권장한다. 2.2.1 스프레이석면의비산을방지하기위하여압축공기는사용하지않는다. 2.2.2 롤러및붓벽지용페인트및수성페인트작업용롤러및붓을사용한다. 2.2.3 도장량가. 일반적인시공일경우도장량은원액기준최소 250 g/m 2 이상을시공한다. - 2 -

단, 외부환경인자에의하여판상형자재가파손또는파단의위험이있을경우에는안정화제가판상형자재에충분히침투될수있도록 40에서 50 % 희석하여 2에서 3회 ( 원액 250 g/m 2 기준 ) 시공하는것을권장한다. 이때, 1회도포시마다도막을충분히 (3 시간이상 ) 건조시킨후재도포한다. 2.2.4 작업자보호장비신체를감싸는보호복과보호장갑및보호신발을착용한다. 2.2.5 마스크및보호안경마스크는 산업안전보건법시행규칙 에서제정하는방진마스크 ( 특등급 ) 나송기마스크를사용한다. 눈을보호할수있고작업에불편함이없도록시력확보가가능한고글 (Goggles) 형보호안경을착용한다. 2.3 검측기구도장작업에있어서현장품질관리를위해다음과같이검측기구를구비하고항상사용가능한상태로유지되어야한다. 2.3.1 온도계 ( 대기온도측정용 ) 2.3.2 습도계 ( 상대습도측정용 ) 2.4 안정화제품질안정화제에대한품질규격이제정되어있지않으므로제품을납품하는제조자는제품의품질에대한자체성능확인서를제시한다. ( 단, 국내공인시험기관의품질표준이제정될경우품질규격서에따라시험하고이에대한시험결과서를제시한다. 제시된성능확인서및시험결과서는작성일로부터 1년이내에유효하다.) 2.5 저장안정성 2.5.1 적용범위이규격은무기질계안정화제를저장및보관하여사용하는경우의안정성시험에대하여적용한다. 2.5.2 확인사항가. 무기질계안정화제는제조일로부터 1년이내사용하는것을권장하며 1년이상경과한안정화제는개봉후내용물의상태를확인하여야한다. 또한, 붓이나롤러를사용하여간이도장실험을통해안정화제사용이적합한지를판단하여야한다. - 3 -

나. 상기에서제조일로부터 1년이상경과한안정화제는온도및습도등과같은보관환경에따라내용물의상태가차이있을수있다. 다. 안정화제내용물을확인하여엉겨있으면파기하고이때내용물을흔들거나물리적인힘으로혼합하여사용해서는안된다. 2.6 안정화제도장작업 2.6.1 시공공정도 ( 기본 ) 전처리 이물질및먼지제거하지면정리및보수 도장작업 표준도장량은원액기준최소 250 g/ m2도포량으로균일하게도장한다. 외부환경을고려하여필요시 2 차도장을실시하며이때, 1 차도막이충분히건조된후도장한다. 양생표면상태확인 2.6.2 사전조사가. 건축물내석면함유물질의위치및분포나. 건축물내석면함유물질의종류및명칭다. 건축물내석면함유물질의범위 ( 면적, 양등 ) 라. 건축물내석면함유물질의외형및색깔 2.6.3 전처리작업가. 석면함유판상형자재가파손되어있거나벌어져틈이있는경우는감독관에게전달하여작업에적합하도록조치를취해야한다. 나. 석면함유판상형자재에페인트, 코팅제, 벽지, 필름등이부착되어있는지확인하고벽지, 필름등과같은부착물은감독관에게전달하여동의하에제거되어야한다. 단페인트및코팅제종류가도장되어있거나벽지, 필름등과같은부착물을제거한면은상태에따라안정화제의흡수량에차이가있을수있다. 산업안전보건법 에명시되어있는작업기준을준수하는범주내에서석면함유판상형자재의표면이물질및먼지를제거하고수분및유분이있는경우는이에맞는세척을통해제거및건조하는공정을추가하는것을권장한다. 2.6.4 보양작업가. 석면함유판상형자재가부착되어있는부분에설치된조명기구및부착물등은무기질계안정화제가묻지않도록보양하고, 벽면 ( 천장에서최소 40 cm이상 ) 및바닥또 - 4 -

한보양을실시하여야한다. 나. 작업중무기질계안정화제가보양을하지않은곳에묻을경우바로면소재의천으로제거하여야한다. 2.6.5 도장작업가. 도장은표준 1회도장을기준으로하며피도장면의상태나도막상태에따라 1회도장을추가하며아래표에따라도장을실시하여야한다. 구분도장횟수도장량 (g/ m2 ) 건조시간텍스류 1~3회 ( 표준1회 ) 250~500 ( 표준 250 g/ m2 ) 12시간이상 도장횟수및재료소요량은기재및도장기구에따라달라질수있다. 건조시간은온도, 습도및작업소요량의차이에따라달라질수있다. 나. 외부환경인자작용에의하여파손, 파단에위험이있을때 2.2.3항을참조하여시공한다. 다. 안정화제도장작업시석면함유판상형자재를부착고정하고있는나사와판상형자재사이의틈새와판상형자재간의틈새에는안정화제가도장되지않을수있으므로작업자는붓이나롤러를이용하여틈새부분에도장하여주도록한다. 라. 도장은항상평행이동하면서운행의한줄마다도장나비의 1/3 정도를겹쳐도장한다. 마. 표준 1회도장한안정화제의표준소요량은 250 g/ m2이다. 바. 안정화제를여러번도포할경우도막을 3 시간이상충분히건조한후도장작업을진행한다. 감독관이도막색상을원하는경우제품제조자에의해제조된안정화제의유색제품을감독관의지시에따라색상및사용승인을득하여투명안정화제와동일한방법과재료소요량으로도장한다. 2.6.6 종료작업가. 도장작업완료후천장, 벽및바닥면보양에사용된비닐을모두제거하여야하며제거시보양비닐에묻어있는미건조된안정화제가도장면에묻지않도록주의한다. 나. 바닥면은무기질계안정화제가묻지않도록비닐시트등으로보양을실시하며천장면도장작업중이동식작업대를사용할경우바닥면의비닐시트가파손되지않도록주의하여야한다. 2.6.7 양생가. 도장된안정화제가완전히건조, 경화되기전까지도막에접촉하거나이물질이묻어서는안된다. - 5 -

나. 피도장면에누수등으로인한습기가없는지확인하여야한다. 다. 빠른양생을위해임의로열기, 온풍등을가하지않는다. 2.7 도장시주의사항 2.7.1 타제품과혼합하여사용하지않아야한다. 2.7.2 습도가높은날 (85 % 이상 ), 온도가낮은곳 (5 이하 ), 온도가높은곳 (35 이상 ) 에서는정상적인물성을발휘하지못할수있으므로가급적작업을피한다. 2.7.3 피도장면이불균일하여부분적으로흡수차이가발생하는경우얼룩이나타날수있으므로도장전에감독관에게전달하여피도장면의전처리여부를확인하고진행하도록한다. 2.7.4 도장시에동일제품, 색상, 제조일자라도도장작업자, 도장방법, 피도장면에따라이색현상이나타날수있으므로가급적동일제조일자를가지는제품과동일한도장방법에따라도장하도록한다. 2.7.5 작업중피도장면 ( 석면함유자재 ) 을작업의편의나작업자의필요에의하여임의로해체및제거할수없다. ( 석면이함유 ( 중량기준 1 % 초과 ) 된자재등의물질이포함되어있는설비또는건축물의해체및제거작업은산업안전보건법제38조의규정에의해노동부장관에게허가를받아야한다.) 3. 현장품질관리 3.1 검사도장작업의각단계별검사는다음규정에의거하여실시하며매단계별로감독관의확인을득한후다음공정작업을진행하여야한다. 3.1.1 도장작업전확인가. 환경조건적합성 ( 온도, 습도등 ) 나. 환기시설설치여부및소화기비치여부 3.1.2 바탕면정리작업확인가. 유분, 먼지, 이물질등의잔존여부나. 표면처리의적정성여부 3.1.3 도장작업확인가. 안정화제의상태및수량나. 도장장비및기구의적정성 - 6 -

다. 도장외관상의결함여부라. 재도장기간의준수여부 3.1.4 도장작업완료확인가. 도막의결함여부나. 경화후표면결함여부 3.2 보수도막이인위적인접촉에의해파손된경우본시방규정에따라보수공사를실시한다. 4. 제품사용주의사항 4.1 운송및보관시내용물이얼거나변질되지않도록상온 5에서 35 의건냉암소에보관하며밀폐된용기의주입구가상단을향하도록세워서보관한다. 사용후잔량또한이와동일하게보관한다. 4.2 어린이의손에닿지않는곳에보관하도록한다. 4.3 제품운송및보관시던지거나지나친충격을가하지않도록한다. 4.4 유효기간내에제품을사용하여야한다. 4.5 취급전제품의유해성관련자료는물질안전보건자료 (MSDS) 를확인하도록한다. 5. 참고문헌 - 환경표지대상제품인증기준 [ 별표 1] 환경표지대상제품중 EL248. 벽및천장마감재 - KS F 2271 : 2006 건축물의내장재료및구조의난연성시험방법 - KS F ISO 1182 : 2004 건축재료의불연성시험방법 - 산업안전보건법 - 산업안전보건법시행규칙 - KS F 9001 : 2004 콘크리트용에폭시수지계방수 방식도료도포방법시공표준 - APAS : Encapsulation system for asbestos cement sheeting - ARCA, Recommended guidelines for the encapsulation of asbestos containing materials, No 10, January 2008 - EPA : Guidelines for the use of encapsulants on asbestos-containing materials, February 23, 1981-7 -

[ 부록 2] 석면비산안정화제해설서 이해설은석면안정화제작업표준에서제시한사항및이것과관련된사항에대한기초시험결과를설 명하는것으로규격의일부는아니다. 1. 제정경위이해설서는석면비산안정화제의경제적이며효율적인시공을위한기준을제공하며사용자 가해당소재의품질, 특성, 사용환경을고려하여일부조건에대한사항을추가하거나일부조건을변경하 여이기준을적용하더라도효과를거둘수있도록하였다. 2. 기준체계석면안정화제의효율적이고경제적인시공방법과관련된시방서나매뉴얼등은국내에서는현재전무한실정이다. 본해설서에서는실환경을모사한기초시험을통해도출된결과를바탕으로시방서에제시된전처리방법, 도장방법, 유지 보수등에대한내용을뒷받침하는기초성능평가자료를설명하는것으로현장상황에맞게일부조건을변경하여적용할수있다. 3 시험결과실제안정화제시공환경을모사한여러조건에서안정화제의기초성능평가를실시하 여결과를분석하였으며해설서에제시된항목과관련된실환경조건시험방법은표 1 과같다. 해설표 1 석면안정화제시험조건정리 구분내용세부사항비고 전처리도포방법도포량희석및도포횟수파손 - 먼지제거를실시한천장재와실시하지않은천장 재의안정화성능평가비교먼지제거유 무 - 천장구조물, 장애물등에의해천장재가 masking Blind 처리되는부분을고려하여천장재를 Taping 처리한다 음안정화제성능평가 - 진동및에어로존 - 스프레이방법으로도포한천장재에대한안정화시험기사용 스프레이 성능평가 (KTL L 073 참조 ) 브러쉬 - 브러쉬방법으로도포한천장재에대한안정화 성능평가 - 시료채취유량 30 ~ 400g - 300 300 mm 크기의동일한천장재에안정화제를 : 10 L/min (300 300 mm 각각 30g, 50g, 100g, 200g, 400g 도포한후안정화 천장재기준 ) 성능평가 - 시료채취시간 - 안정화제를 20%, 40%, 60%, 80% 희석한다음 : 60분 20 ~ 80% 희석 천장재에 1회도포한후안정화성능평가 ( 원액기준도포 - 안정화제를 20%, 40%, 60%, 80% 희석한다음 - 천장재종류 횟수증가 ) 원액기준 250g 으로천장재에수회도포한후안정화성능평가 - 안정화제를 20%, 40%, 60%, 80% 희석한다음천장 : 3% 백석면 : 3% 백석면, 5-7% 갈석면 재에 1회도포한다음파손후안정화성능평가안정화제도포 - 안정화제를 20%, 40%, 60%, 80% 희석한다음후파손원액기준 250g 으로천장재에수회도포한다음 파손후안정화성능평가 - 1 -

3.1 전처리천장재의경우노출면이아닌뒷면에는먼지, 천장재를고정하고있는나사, 구조물가림 등에의해안정화제도포시충분히침투되지않는부분이발생한다. 전처리시험에서는이러한조건을모사하여천장재 (3% 백석면 ) 에안정화제 250 g/m 2 으로도포하고시험을진행하였으며그 결과는그림 1 과같다. 해설그림 1 안정화제전처리조건에따른성능평가결과 위의결과에서보는바와같이, 안정화제를도포하기전천장재에대하여충분한먼지제거를해주는 것이권장되며, 실내건축물의구조물이나장애물에의해안정화제가충분히도포되지않는부분도발 생할수있기때문에세심한주의가요구된다. ( 석면비산안정화제시방서 2.6.3 항 ) 3.4 도포방법안정화제시공시도포방법 ( 브러쉬, 스프레이방법 ) 에따라천장재에흡수 침투되지않고손실되는안정화제의총량이다르며그에따른성능차이도달라질수있다. 도포방법시험에서는천장재 (3% 백석면, 300 300 mm 크기 ) 에안정화제를도포방법에따라 200 g을도포하고성능평가를실시하였으며그결과는그림 4와같다. 해설그림 2 안정화제도포방법에따른성능평가결과 위의결과에서보는바와같이, 브러쉬방법으로도포하는것이안정화제성능이가장잘발현되었 으나, 스프레이방법으로도포하여도실내공기질기준을만족하는결과를나타냈다. 실제현장에서작 - 2 -

업환경을고려하여스프레이방법으로도포하는것도무관하나브러쉬방법으로도포하는것이권장된 다. ( 석면안정화제시방서 2.2, 2.6.5) 3.3 도포량안정화제의도포량은경제적, 효율적으로안정화시공하는데큰영향을미친다. 도포량시 험에서는안정화제도포량에따라성능이어떻게달라지는지시험하였고그결과는그림 3 과같다. 해설그림 3 안정화제도포량에따른성능평가결과 위의결과에서보는바와같이, 천장재의종류에따라결과는차이를보이나전체적인경향성은동 일한것으로나타났으며, 시간, 경제적인측면을고려했을때 250 g/m 2 의도포량으로처리하는것이가 장유리할것으로판단된다. ( 석면비산안정화제시방서 2.2.4, 2.6.5 항 ) 3.4 희석비율및도포횟수파손이발생할위험이높은장소에설치된천장재에대하여안정화처리 시안정화제의침투깊이가석면의비산을방지하는데주요한요인이다. 따라서안정화제를희석하여비 율에따라수회도포 ( 원액 250 g/m 2 ) 하고파손에대한성능평가를실시한결과는그림 4 와같다. 해설그림 4 안정화제희석비율및도포횟수에따른성능평가결과 위의결과에서보는바와같이, 천장재의종류에따라결과는차이를보이나전체적인경향성은동 일한것으로판단되며외부환경인자에의하여판상형자재가파손또는파단의위험이있을시안정화제가충분히침투될수있도록안정화제를희석 (40~50%) 하여 2~3 회 ( 원액 250g/m 2 기준 ) 시공하는것 - 3 -

이가장효율적이다. ( 석면비산안정화제시방서 2.2.4, 2.6.5 항 ) 3.5 기타안정화제의환경인자 ( 온도, 습도 ) 에대한내구성능을평가하기위하여천장재를안정화제 도포후 Chamber 에시간에따라유지시켰다. 이후 chamber 에서꺼내어안정화성능평가를실시하였으 며, 그결과는그림 5 와같다. 해설그림 5 환경인자에따른안정화제의성능특성평가결과 위의결과에서보는바와같이, 안정화제는온도보다는습도에민감한영향을받는다는것을확인 할수있었다. - 4 -

4. 부록 반복시험에따른경향성확인시험결과 ( 표 1 참조 ) 2 가지종류의안정화제를대상으로추가적인반복시험을통해데이터의신뢰성및경향성을확인하 였다. 1. 전처리 ( 먼지제거유무에따른성능평가결과 ) 해설그림 6 먼지제거유무에따른반복시험성능평가결과 2. 도포방법 해설그림 7 도포방법에따른반복시험성능평가결과 - 5 -

3. 도포량 해설그림 8 도포량에따른반복시험성능평가결과 4. 안정화제희석 해설그림 9 안정화제희석비율및도포횟수에따른반복시험성능평가결과 - 6 -

실제현장시공을통한성능평가결과 1. 시험조건 해설그림 10 조건별현장적용시험을위한구역구분 해설표 2 현장시험을통한안정화제성능평가조건 구역시험조건비고 # 1 ( 무처리 ) 1 파손 + 바람 2 파손 + 바람 O 3 파손 O + 바람 4 파손 O + 바람 O # 2 ( 원액 1 회도포 ) 5 파손 + 바람 6 파손 + 바람 O 7 파손 O + 바람 8 파손 O + 바람 O # 3, 4 (50% 희석, 2 회도포 ) 9 파손 + 바람 10 파손 + 바람 O 11 파손 O + 바람 12 파손 O + 바람 O - 7 -

2. 현장시험모식도 해설그림 11 현장시험모식도 3. 현장평가결과 해설그림 12 현장시험전체시험결과 5 참고문헌 - KS M 5000 : 2009 도료및관련원료의시험방법 - 8 -

3. 세부 2 주관연구기관최종보고서 [ 한양대학교산학협력단 ]

환경정책기반공공기술개발사업최종보고서 [ 2013001350003 ] 생활환경유해인자위해관리 (Management of hazardous factors in living environment) 석면함유건축자재의비산제어시스템개발 Development of friable asbestos control system for Asbestos Containing Materials 2016. 04. 한양대학교산학협력단박화미 환경부 한국환경산업기술원

제출문 환경부장관귀하 본보고서를 석면함유건축자재의비산제어시스템개발에관한연구 ( 개발기간 : 2013. 04. 01. ~ 2016. 03. 31.) 과제의최종보고서로 10부를제출합니다. 2016. 04. 30. 총괄연구기관명 : 한양대학교산학협력단 ( 인 ) ( 주관 ) 연구책임자 : 박화미 ( 주관 ) 참여연구원 : 김윤신, 류재명, 박찬정, 김종철, 손병훈, 이병혁, 강우진, 김승재, 김영규, 김재흥, 지은도, 백존엽, 신현우, 민정아, 박수진, 박영성, 박기순, 김경환, 남궁선주 - i -

요약서 사업명생활공감환경보건기술개발사업과제번호 2013001350003 단위사업명생활공감대분야 생활공감환경보건기술개발사업 중분야 생활환경유해인자관리기술개발 과제명석면함유건축자재의비산제어시스템개발기술단계원천기술 - 기초 최종성과기술석면제어시스템참여기업 위해 연구책임자연락처연구기관명및소속부서명위탁기관명개발목적및필요성 박화미 최종연도참여연구원수총연구기간참여연구원수 이메일 한양대학교산학협력단 11 명 19 명 wmpark2045 @hanmail.net 최종연도연구개발비 총연구개발비 총연구기간 연구기관유형위탁책임자 정부 : 120,000천원민간 : 원계 : 120,000천원 정부 : 305백만원민간 : 원계 : 305백만원 3 년 대학기관 1 급발암물질인석면입자가실내에서비산되는것을제어하기위해서는영국처럼발암성등위험성등급이제일높은 Class H 의고위험작업용석면비산제어제품사용을권장한다. 국내에서는석면비산제어 ( 흡입청소등 ) 제품들의성능및시험기준, 평가방법등이외국과비교하여엄격한규격기준부재로비산석면의효과적인제어제한에한계점이있다. 대부분의제품이석면비산제어제품들의등급화가이루어지지않고있으며, 석면해체작업시사용되는음압기의경우필터차압이높고, 고풍량구현을위해고전력사용, 높은고음수준으로인해실내에적용하기어려운실정으로석면비산제어제품들의제거효율및성능평가와고위험군제어에따른등급화된지표가필요하다. 실내공간의적용면적별석면제어효율극대화를통한저전력고효율시스템의개발이요구된다. 연구개발 결과 - 제거효율, 성능평가검증을통한흡입, 청소제품내비산제어및규격시험지표제시 - 개발된고효율저차압 HEPA Filter 를장착한일반실내공기중비산석면제어를위한 Energy saving 시스템개발 - 석면비산제어를위한저소비전력고효율시스템구축 - 석면제어장치의성능및효율성검토를통한최적의시스템개발 - 석면함유건축물현장제거효율테스트를통한적용가능성검증 - 저소비전력고효율석면제어시스템평가매트릭스구축 - ii -

공정 제품 사진및도면 성능사양및기술개발수준활용계획주요성과색인어 ( 각 5개이상 ) (200 자내외 ) - 고효율대용량석면제어공기청정시스템개발을위한장치 Scale-up 개발기술구축 - 고효율저차압필터적용을통한일정공간의최적석면제거공기청정시스템개발로다른유해화학물질과석면을동시에제어할수있는통합제어시스템개발에활용 - 석면비산제어제품성능평가를위해개선기술인증시스템도입이가능 - 건축물석면관리를동시에제어하고관리할수있는정책융합형기술시스템에적용가능하며석면안전관리방안정책수립의기초자료로활용 특허 출원 ( 국내 ) 건등록 ( 국내 ) 건출원 ( 국외 ) 건등록 ( 국외 ) 건 논문 SCI급 1 건 일반 3 건 인증 신기술인증 건 신기술검증 건 매출 국내매출 원 해외수출 원 정책활용 제안 1 건 채택 건 기타 ( 한글 ) 석면, 비산, 석면함유물질, 제어시스템, 고효율, 저차압, ( 영문 ) Asbestos, Friability, Asbestos Containig Material(ACM), Control system, High efficiency, Low pressure - iii -

요약문 연구개발결과의보안등급 보안등급분류 보안과제 일반과제 결정사유 본과제에대한해당기관자체의보완성검토결과양호한것으로판단됨 평가의착안점및기준 구분세부내용평가의착안점및기준 1 차년도 2 차년도 3 차년도 최종평가 흡입, 청소제품내비산제어및규격시험지표제시 석면비산제어를위한고효율저차압 HEPA Media 개발석면제어장치의성능및효율성검토를통한최적의시스템개발 저소비전력고효율석면제어시스템평가매트릭스구축 석면비산제어를위한고효율저차압 Filter 가장착된최적유로시스템개발 석면비산제어를위한고효율저차압 HEPA Media 개발 석면제어를위한최적유로시스템개발 석면비산제어시스템의효율성검증을통한현장 Field test 석면의비산제어시효율을고려한시스템구축을통해석면함유건축물의안전한관리방안도출 - iv -

Ⅰ. 연구과제명 주관과제명 : 석면함유건축자재의비산제어시스템개발 Ⅱ. 연구개발의목적및필요성 현재사용되어지는석면은내화성건축자재인석면은천연에존재하는광물섬유로서그종류는다양하여석면타일, 석면슬레이트등의형태로많이사용된다. 또한가정용품, 전기제품, 비행기등에내열성의공업제품으로서다양하게사용된다. 1급발암물질인석면입자가실내에서비산되는것을제어하기위해서는영국처럼발암성등위험성등급이제일높은 Class H의고위험작업용석면비산제어제품사용을권장한다. 국내에서는석면비산제어 ( 흡입 ) 제품들의성능및시험기준, 평가방법등이외국과비교하여엄격한규격기준부재로비산석면의효과적인제어제한에한계점이있다. 대부분의제품이석면비산제어제품들의등급화가이루어지지않고있으며, 석면해체작업시사용되는음압기의경우필터차압이높고, 고풍량구현을위해고전력사용, 높은고음수준으로인해실내에적용하기어려운실정으로석면비산제어제품들의제거효율및성능평가와고위험군제어에따른등급화된지표가필요하다. Ⅲ. 연구개발의내용및범위 - v -

흡입, 청소제품내비산제어및규격시험지표제시 - 석면비산제어제품관리매뉴얼제시 석면제거용여재와필터의효율및차압평가 - Automated Filter Tester (TSI Model 8130) - TOPAS Air Filter Test System (Particle Filtration) PAF 111 - 석면제거용여재의 Quality factor 분석 - Dust loading에따른여재의 Quality factor 분석 - 석면제거용여재의입자사이즈별효율및차압평가 - 석면제거용 HEPA 필터의 Dust loading에따른입자사이즈별효율및차압평가 석면비산제어시스템평가 - 고효율석면비산제어시스템을위한석면제거용여재의효율평가 - 저차압석면비산제어시스템을위한소음평가 - 석면비산제어시스템의집진효율평가 - 석면비산제어시스템의분진청정화능력평가 - 석면비산제어시스템의석면제거효율평가 - Field test를통한석면제어시스템효율성검증 Ⅳ. 연구개발결과 기존의석면제거용음압기등에서사용되어진여재는 Glass fiber로이는효율적인측면에서는본연구를통하여개발된 Melt blown 소재와유사하나차압 (Pressure drop) 에서약 7배정도의높은수준을보였으며, 이는 Energy saving 및시스템부하관점에서비효율적인수준으로일반거주실내공간적용을위하여보다저차압의고효율을보이는여재의개발을성공적으로달성함. 연구를통하여석면을포함한미세입자를효율적으로제거할수있는고효율저차압이구현된 Melt blown의 HEPA급여재를개발함. 이는기존의 Melt blown과음압기등의석면제거용으로사용된 Glass fiber보다높은효율을보이며상대적으로낮은차압수준을보이며즉시상용화가가능한수준이라판단됨. 일반적인 HEPA 그레이드인 H11, H12, H13으로세분화하여차징전과후의 0.3um 입자사이즈에대한집진효율을평가하였으며, 차징은코로나차징보다정전기력부여능력이뛰어난하이드로차징에의하여여재를제조한결과차징후의효율보다높은수준의집진효율을구현함과동시에제조단위중량감소를통하여상용화를위한원가절감의성과를이루었음. 실내공기중비산석면제어시스템개발시시스템수준에서보다높은수준의석면제거효 - vi -

율을구현하고낮은수준의부하가시스템에부여되어상대적으로낮은소비전력이구현되는 Energy saving 관점의석면제어시스템개발이가능하여상용화검토. Ⅴ. 연구개발결과의활용계획 ( 기대효과 ) - 고효율대용량석면제어공기청정시스템개발을위한장치 Scale-up 개발기술구축. - 석면비산저감으로실내공기및대기오염최소화. - 사전예방을통해선면피해가능성을최소화하고그로인해발생할 2차경제적손실방지. - 위해성저감효과가안정된공기청정기적용및보급효과기대석면을사용하지않고안전하게관리할수있는친환경산업의성장을유도하고촉진하는데기여. - 고효율저차압필터적용을통한일정공간의최적석면제거공기청정시스템개발로다른유해화학물질과석면을동시에제어할수있는통합제어시스템개발에활용 - 석면비산제어제품성능평가를위해개선기술인증시스템도입이가능 - 건축물석면관리를동시에제어하고관리할수있는정책융합형기술시스템에적용가능하며석면안전관리방안정책수립의기초자료로활용 - vii -

SUMMARY Ⅰ. Title Total Prodect Name : Development of friable asbestos control system for Asbestos Containing Materials Ⅱ. The Objective & Necessity of the Research Asbestos is a mineral fiber found in nature. It is a fire-resistant building material and comes in such different forms as asbestos tile and slate, etc. It is also widely used as a heat-resistant industrial good in household products, electric goods and jets. Use of anti-scattering products for high-risk asbestos work classified under the most stringent Class H in the UK in terms of carcinogenicity and hazard are advised in order to keep asbestos particles from scattering indoors. Specifications for performance, test standards and evaluation of anti-scattering products are still much too loose compared to those adopted outside of Korea, which limits the efforts to measure performance of the products. Most of them are not properly graded and sound pressure machines used for removing asbestos can rarely be applied indoors due to their high filter differential pressure, use of high electricity to deliver high air flow and high note. Hence, an indicator that grades anti-scattering products based on their removal efficiency, performance evaluation and controls high-risk groups is needed. Ⅲ. Contents and Scope Suggestion of test specifications indicators for asbestos cleaning products - Asbestos Management Manual to asbestos control products efficiency and differential pressure rating of filter media and filter for asbestos removal - Automated Filter Tester (TSI Model 8130) - TOPAS Air Filter Test System (Particle Filtration) PAF 111 - Quality factor analysis of the media for asbestos removal - Quality factor analysis of the media in accordance with the Dust loading - Particle size, specific evaluation of the efficiency and differential pressure media for asbestos removal - viii -

- Particle size, specific evaluation of the efficiency and differential pressure Dust loading of HEPA filters for asbestos removal asbestos scattering control system evaluation - Evaluate the efficiency of the high efficiency filter media for removal of asbestos for asbestos scattering control system - Low noise assessment for asbestos scattering differential pressure control system - Collection efficiency rating of asbestos scattering control system - Assessment of asbestos dust cleaning ability fugitive control system - Asbestos removal efficiency rating of asbestos scattering control system - Asbestos Control System with Field test proven effectiveness Ⅳ. Results Sound pressure for the existing asbestos removal of used in areas such as a medium that has developed effective through this study in the aspect of it as Glass fiber Melt blown the topics which are similar to Seizure (pressure drop), and this is shown high levels of about 7 times in Energy saving and system load in inefficient as the general level of residential interior space. In order to apply the low differential pressure of high efficiency more visible success to achieve the development of medium. Fine particles can effectively remove the asbestos, including through a study implemented highly efficient low differential pressure Melt blown HEPA class of the medium to develop ; This is the existing Melt blown and Sound pressure used for devices such as asbestos removal glass fiber, creating a relatively low differential pressure level and a higher efficiency than levels are believed to be used commercially available immediately. Charging by segmenting its normal HEPA grade H11, H12, H13 before and after the 0.3um than challenge the corona challenge, and evaluate the particle size for the Collection Efficiency Competent in assignment of strength for a cease fire after the hybrid result challenge to make the medium by the challenge of manufacturing units at the same time implementing efficiency than high levels of collection efficiency Undoubtedly achieve the performance of the weight loss for costs for commercial savings. Indoor air control systems in developing systems of asbestos levels of a higher level of asbestos removal and low levels of the workload assigned to the system to implement efficiency relatively low power consumption is implemented Energy saving asbestos control system development as it allows for review of commercialization of view. - ix -

Ⅴ. Business Application Based the Outcomes - Scale-up device development technology for building large asbestos control the development of high-efficiency air cleaning systems. - Asbestos minimize the possibility of damage through proactive and thereby cause secondary economic loss prevention. - Contribute to induce the growth of environmentally friendly industries to manage risk reduction is stable and supply air purifiers applied safely without the expected effects of asbestos and promote. - Take advantage of the development of integrated control system that allows you to control asbestos and other hazardous chemicals to the development of an optimum asbestos removal air control systems with high efficiency constant low differential space to apply the filter at the same time - Asbestos control system can be introduced to improve technical certification system for performance evaluation - Building of asbestos management at the same time to control and manage asbestos and for policy amalgamation, which technology system applicable to the Safety Management as base data for use of policy development - It can be applied to policy convergence technology system that allows it to control, management and buildings of asbestos management at the same time serve as a basis for safe asbestos management plan policies - x -

< 목차 > 1. 연구개발과제의개요 1 1-1. 연구개발목적 3 1-2. 연구개발의필요성 3 1-3. 연구개발범위 4 2. 국내외기술개발현황 6 3. 연구수행내용및결과 10 3-1. 연구개발의내용 ( 범위 ) 및최종목표 10 3-2. 연구개발결과및토의 22 3-3. 연구개발결과요약 167 4. 목표달성도및관련분야기여도 ( 환경적성과포함 ) 170 4-1. 목표달성도 170 4-2. 관련분야기여도 171 5. 연구결과의활용계획등 172 6. 연구과정에서수집한해외과학기술정보 173 7. 연구개발결과의보안등급 178 8. NTIS 에등록한연구시설 장비현황 178 9. 연구개발과제수행에따른연구실등의안전조치이행실적 178 10. 연구개발과제의대표적연구실적 178 11. 기타사항 178 12. 참고문헌 179 부록 ( 석면비산제어제품관리매뉴얼 ) - xi -

1. 연구개발과제의개요 1-1. 연구개발목적 가. 연구개발의중요성 석면은사문암이나각섬석으로부터추출한직경 0.02~0.03 μm정도의유연성이있는극미세섬유상의광물로흡음, 단열, 불연, 절연, 내약품성및내마모성등의뛰어난특성과경제성으로인해 3000여종의각종제품으로산업및건축환경전반에애용되어왔다. 이와같이매우광범위하게사용되는물질이므로일반환경의어디서나석면이발견될 수있으며빌딩의구성성분에서석면이포함되어있는경우에는석면함유부위가손 상되거나부식되면서석면이발생되어실내공기가석면에오염될수있다. 국내건축물내사용된석면함유자재 그림 1. 일반건축물내에사용된석면함유자재의위치정보 특히, 석면이함유된설비나건축물등이경년열화 ( 經年劣化 ) 과정을거치게됨에따 라석면의침상결정을잡고있는인력 ( 引力 ) 이약화되면서, 석면침상결정의중력침 하즉, 공기중비산등의현상이발생한다. 거주자위험은건물에서단순한석면함유물질의존재보다공기중섬유의흡입노출로결정되며 1차비산메커니즘 은건축에서사용하는석면함유제품인스프레이단열재및석면함유배관과보일러단열재같은저밀도비산성물질과저밀도비산성물질이충격, 마모, 강하, 진동, 풍식, 화재손상으로인해손상되거나비산될때또는유지보수, 개보수, 해체작업을수행할때섬유는때로높은수준으로비산될수있다. - 1 -

석면섬유의 2차비산의경우는바닥, 책상, 선반, 등의표면에서석면오염분진의재비산시건물의공기중농도에영향을줄수있는경우인데건물에서거주자의일상활동, 관리와유지보수활동, 공기조화장치등은 1차방출메커니즘으로비산된석면섬유의 2차확산을유도할수있는공기흐름을생성한다. 표 1. 석면함유건축자재종류및석면비산가능요인 구분제품사진석면비산가능요인 천장재 < 전등공사 > < 천장공사 > 뿜칠재 < 지하주차장 > - 지하공간으로이루어진지하주차장내에서자동차운행에따른진동요인과자동차운행시발생하는진동인자와바람에의한풍속인자로구분됨. 밤라 이트 < 화장실칸막이작업 > - 벽체및화장실칸막이이음새공사에서전동드릴로타공할경우 1980년대에들어서면서 ACM( 석면함유물질 ) 에직접적으로노출될수있는작업환경의종사자들외에일반건물에거주하고있는거주자들에대한잠재적석면노출에대한관심이증대되고있지만실내공기중에비산되는석면노출저감방안중하나인공기청정시스템및관리시스템은거의전무한상태이다. 이로인해인식되지못하는사이국민의석면노출에대한위험성이가중되고있는실정이다. - 2 -

1-2. 연구개발의필요성 국내 외석면비산먼지를제어하는방법으로는습식방법및해체제거시고성능필터가장착된음압기, 고성능필터가장착된진공청소기, 위생설비, 호흡기보호구등을사용하도록규정하고있으나이러한각장비들이갖추어야할성능및시험기준들이마련되어있지않고, 현실적으로비산되는석면의효과적인제어에는제한점이존재한다. 특히일반실내공기중에비상되는석면노출저감방안중하나인공기청정시스템및관 리시스템은거의전무한상태이다. 이로인해인식되지못하는사이국민의석면노출에 대한위해성이가중되고있는실정이다. 1급발암물질인석면입자를제어하기위해서는영국처럼발암성등위험성등급이제일높은 H의고위험작업용진공청소기를사용하여야하는데국내에서는진공청소기의등급화가이루지고지지않고 KS C IEC 60335-2-69 로규격사항이있지만이규격으로인증하는기관이나인증받은진공청소기가거의전무하므로이러한석면비산제어제품들의제거효율및성능평가와고위험군제어에따른등급화된지표가필요하다. 따라서, 공기중비산되어있는석면을포함한입자상물질을제어할수있는고효율저차압필터의개발과실내적용면적이고려된최적순환을만들어줌으로써비산석면의제거를위한효율적인석면비산제어시스템구축및개발이시급한실정이다. 더불어 Energy saving 관점에서기존의석면비산제어목적으로사용되어지는음압기및진공청소기의제어성능평가를통한보다저전력고효율시스템의개발이요구되어진다. - 3 -

1-3. 연구개발범위 가. 연구개발의최종목표 석면의위해성으로부터국민의보건복지향상을위해고효율저차압 HEPA Filter를장착한일반실내공기중비산석면제어를위한 Energy saving 시스템개발나. 연도별연구개발의목표및내용 구분 연구개발의목표 연구개발의내용 비고 1차년도 석면비산제어를위한고효율저차압 HEPA - 제거효율, 성능평가검증을통한흡입, 청소제품내비산제어및규격시험지표제시 (HEPA filter) Media 개발 - 석면비산 제어를 위한 고효율 저차압 HEPA media개발 - 건축물내석면제어장치의인터페이스석면제어장치의성능및 - 개발된 HEPA media의효율 / 차압검증 2차년도효율성검토를통한 - 석면제어를위한최적유로시스템개발최적의시스템개발 - 석면제어장비평가매트릭스구축 3차년도 - 석면제어시스템의효율성검증저소비전력고효율 - 석면제어시스템경제성검토석면제어시스템평가 - 현장적용가능성검토매트릭스구축 - Field test 다. 연구개발범위 (1) 석면비산제어제품의표준화시험지표제시 기존음압기등석면비산제품내의 HEPA filter 의집진효율및소비전력평가 제거효율, 성능평가검증을통한흡입, 청소제품내비산제어및규격시험지표제시 (2) 석면비산제어를위한고효율저차압 HEPA Media 개발 Spunbond, Thermalbond 등의 support layer에섬유상물질의제거효율상승을유도할수있는코팅제적용 기술적, 경제적상용화가능수준의소재적용 석면제어시스템개발시챔버에 CNT 방출후단위시간당제거되는석면의수준을파악 - 4 -

비산석면을효율적으로제거를위해기존의 Glass fiber 와차별화소재의고효율저 차압 Media 개발 개발된 HEPA media 의효율및차압검증 (3) 공기순환구현을통한석면제어효율극대화통한최적유로시스템개발 에너지세이빙을위한고효율모터개발 송풍시스템및필터적용에따라풍량및일정공간의공기유동이달라지는것을감안하여시스템구성시입자상오염물질의거동특성을전산해석으로파악 석면함유건축물사용시석면제어를공간의적용면적별시스템개발 제품상태의내구성테스트와병행하여일정량의입자가 loading 된필터를대상으로일정구간마다 one-pass 테스를통하여필터상태의효율및차압의변화추이파악 적용공간의특성과계절및오염원분포양상에따라다양한필터적용 건축물내석면제어장치의인터페이스구축 (4) 저소비전력고효율석면제어시스템평가매트릭스구축 석면제어시스템의효율성검증 개발된석면제어시스템의현장적용가능성검토 - 5 -

2. 국내외기술개발현황 2-1. 해외기술개발동향 일반실내공기중다양한오염물질제어를위한공기청정기및시스템은개발되어있으나, 석면을포커스하여제거효율이검증된시스템은전무한실정이다 다만, 석면해제작업장용비산석면제거를위해음압기및진공청소기등에대한규격 제품은존재하고있다. 미국 OSHA의 29 CFR 1926.1101에서는석면위해도에따라 Class I: 단열재 (TSI) 또는표면재석면함유물질및석면함유간주물질과관련된제거와관련된작업, Class II: 단열재또는표면재를제외한석면함유물질의제거와관련된작업, Class III: 석면함유물질이교란되는보수및유지관리와관련된작업, Class IV: 석면함유물질과접촉하지만해당물질을교란시키지않는유지관리및청소등과같은작업으로분류하고있으며석면해체시작업장의비산방지를위하여적용가능한공학적통제방법과작업실행통제를통하여작업자가 PEL 및 EL 이하로노출되도록하고있으며노출수준과는무관하게다음의통제방법이사용되어지고있다. HEPA(High Efficiency Particulate Air fiter) 가장착된진공청소기를이용하여부스러기및먼지청소 습식제거방법 폐기물처리및부스러기청소는즉시실행 미국에서는 Glass fiber 를적용한 HEPA 필터가장착된음압기를사용하고있으나필터 의차압수준이매우높아고풍량구현을위해고전력을사용하고있으며이로인한소음 수준또한매우높다. 영국, 일본등의선진국에서도석면작업자보호를위한관련규정및장비들은규정하고 있으나국민의석면위해성관리를위한시스템은미비한실정이다. - 6 -

가. 석면비산을제어하기고성능에어필터 (HEPA 필터 ) 미국은여러가지 HEPA 필터규격을사용하고있으며 MIL-STD-282 규격에서시 험에어로졸로 DOP 액체를가열, 증기화시킨후다시응축시켜평균직경 0.3 μm입 자를만든다. 독일의경우유해물질에관한기술규정 (TRGS 519) 에따라작업장에서발생된석면함유분진이작업장외부로비산되지않도록고효율인 HEPA(DOP제거효율 99.97% 이상인필터 ) 를사용하도록하고있고, HEPA 필터의경우 DOP테스트를통해효과를검증받은것으로사용하도록권고하고있다. 그외진공청소기와다른장비에대한규정은특별히마련되어있지않다. 영국의경우유럽연합의 HEPA 필터규격 (EN 1822) 은통일된한가지규격을가지고있으며 HEPA 필터에관한사항은총 5개의규격으로나뉘어져있고, 종류분류, 에어로졸생산, 측정장비, 테스트방법이각규격에나타나있으며 EN 1822 규격시험에어로졸은 DOS, DOP, 파라핀오일이며, 에어로졸크기는 MPPS(Most penetration Particle Size) 를사용하며시료채취장비는광학카운터나응축핵계수기를사용한다. 나. 석면비산을제어하기위한제어장비 : 고성능필터가장착된진공청소기 영국의경우분진위해도등급에따라다음과같은세가지등급에따른진공청소기를사용하고있으며석면함유물질제거를위해서는 HEPA 필터가장착된 Class H 진공청소기사용을권고하고있으며 Class H 진공청소기는규격 BS EN 60335-2-2009 규격을따르고있다. Class H 진공청소기의작동, 청소및유지에관해서는별도의규격인 BS 8520-3:2009 규격을따르고있다. Class L 청소기 ( 낮은위험도 ) : 노출한계가 1mg / m3을초과하는분진제거용 Class M 청소기 ( 중간위험도 ) : 노출한계가 0.1mg / m3을초과하는분진제거용 Class H 청소기 ( 높은위험도 ) : 발암성및병원성분진등, 모든노출한계치를가진분진제거용 - 7 -

2-2. 국내기술개발동향 가. 석면비산을제어하기위한고성능에어필터 (HEPA 필터 ) 국내에서판매되는 HEPA 필터에대한공인된규격과시험기준은현재없으며 HEPA 필 터를생산판매하는회사는시험시설이있는경우전수검사후판매하기도하고, 외부의 이증이필요한경우민간기관에서시험을받기도한다. 국내의 HEPA 필터기술력도점진적으로증가하고있으나, 실내공기중석면제어를위해 필요한저차압고효율구현은미비한실정이다. 이는상용화를위해서는낮은제조원가가 필요한데고효율구현시원가상승의원인이되고있다. 국내 HEPA 필터에관련된 2 가지의 KS 규격 -KS A4812:2001 : 방사성에어로졸 용고성능에어필터및 KS B 6740:1995 : 클린룸용에어필터성능시험방법이있다. KS A 4812 규격은원자력시설에서사용하는고성능에어필터중화재방호의난연성 이요구되는것에대한것이고 DOP( 프탈산디옥틸 ) 0.15 μm입자를가지고효율평가 를하도록하고있다. KS B 6740 규격은단분산형태의 0.3 μm DOP 입자를가지고입자포집율시험을 하는규격이다. 나. 석면비산을제어하기위한제어장비 : 고성능필터가장착된진공청소기 산업안전보건기준에관한규칙제497조에의하면 사업주는석면해체ㆍ제거작업에서발생된석면을함유한잔재물은습식으로청소하거나고성능필터가장착된진공청소기를사용하여청소하는등석면분진이흩날리지않도록하여야한다 하고명시하고있다. KOSHA Guide H-53-2009 석면해체ㆍ제거작업지침 에서진공청소기의규격 에대해정하고있으나누설에관한시험기준이없기때문에 KOSHA Guide 는실 효성이없다. - 8 -

국내에서는진공청소기에대해전기용품안전관리법에의하여의무안전인증을받도록 하고있으며가정용진공청소기만개별요구사항규격에의하여인증이실시되고있 다. 그림 2. 석면성능및규격기준이필요한석면해체ㆍ제거장비 그림 3. 진공청소기에대한장비규격및성능기준 - 9 -

3. 연구수행내용및결과 3-1. 연구개발의내용 ( 범위 ) 및최종목표 가. 연구개발의최종목표 석면의위해성으로부터국민의보건복지향상을위해고효율저차압 HEPA Filter를장착한일반실내공기중비산석면제어를위한 Energy saving 시스템개발 나. 연구개발의추진전략 - 10 -

다. 연구개발의내용 ( 범위 ) 라. 연차별연구개발의내용 - 11 -

(1) 1 차년도 1 연구목표 석면비산제어제품의표준화시험지표제시 석면비산제어를위한고효율저차압 HEPA Media 개발 2 연구내용 제거효율성, 흡입성능평가검증을통한석면비산제어제품 (filter) 및장비 ( 진공 청소기 ) 의규격ㆍ시험지표제시 * 석면안전관리법 고시제2012-81호에서는개별석면건축자재별로물리적평가, 진동, 기류, 누수에의한잠재적손상가능성평가, 진동, 기류, 누수에의한잠재적손상가능성평가, 건축물유지보수활동에기인한손상가능성평가, 인체노출가능성평가 4개항목으로구분하여항목별점수의합계가해당석면건축자재의평가점수로석면건축물의위해성을평가하고있다. 석면건축물의위해성평가 (4 단계 ) - 12 -

석면건축물 ( 천장텍스사용 ) 의위해성등급에따른석면비산제어제품의효율및성 능평가 상용화되고있는석면비산제어제품의대표적인 HEPA filter 에대한제거효율및제진 성능과누설여부에대한규격이없으므로기존제품의 DOP 테스트를통해제거효율성평가 HEPA 필터는 KS B 6740 시험방법에따라 0.3 μm DOP 에어로졸입자포집효율이 99.97% 이상인성능을가진것이어야한다. 필터차압 & 송풍기풍량곡선부착 : 송풍기는필터부에서발생되는압력손실과덕트라인에서발생되는압력손실을충분히견딜수있는용량으로선정해야한다. : 압력손실에따른송풍량은장치검인증시에측정하여석면집진기에부착하여야한다 - 13 -

그림 4. 필터차압과풍량과의관계표예시 그림 5. 석면집진기필터구성및구조 석면비산제어장비의비산제어평가표준화를위한규격시험지표제시 - 장비규격및제진효율등의성능, 평가시험방법의시험제표제시 고효율저차압 HEPA Filter 개발 - Glass fiber로제작된 HEPA 필터의경우약 25mmAq 수준의높은차압을보임 - 따라서, 시스템내에서일정수준의풍량을구현하기위해서는높은소비전력이필요 - 이는결국높은선속을형성해효율에도저감요소로작용하며높은소음수준을보이게됨 - 따라서, Melt blown 소재를적용하여고효율저차압 HEPA 필터개발 - 14 -

* 0.3um particle 기준 99.97% HEPA * 목표차압 : 6mmAq (Glass fiber HEPA 대비 1/4 수준 ) 그림 6. Melt blown HEPA 의 fiber 전자현미경사진 - Hydrostatic Charging 을통하여 Melt blown media 에정전기를부여하고시간 에따른 Charging Decay 을검토함. 그림 7. charging 을통한 Melt blown media process - Melt blown 중량 (20, 25, 30g/m 2 ) 에따라필터의차압과 Upstream & downstream probe 를이용하여석면에대한집진효율검토함. 단, 석면의방출실험 을불가능하기때문에유사입자사이즈를대상으로집진효율검증. - 15 -

(2) 2 차년도 1 연구목표 석면제어장치의성능및효율성검토를통한최적의시스템개발 2 연구내용 개발된 HEPA Media 의효율 / 차압테스트 - HEPA filter의절곡되는필터의산간격, 즉 Pitch 간격 (3~5mm), 에따라필터의차압과석면에대한집진효율검토. - HEPA filter의필터의두께에따라필터의차압과석면에대한집진효율검토. - TSI 8130을이용하여개발여재의효율및차압테스트 그림 8. 개발된 HEPA Media 의효율 / 차압테스트 - 16 -

석면제어를위한최적유로시스템개발 - 가정용석면제어를공간의적용면적별시스템개발 * 33m 2 / 66m 2 / 99m 2 - 에너지세이빙을위한고효율모터개발 * 모터효율을극대화하기위하여 BLDC 모터적용 - 최적공기순환구현을통한제어효율극대화를위한유로시스템개발 * 토출압력극대화를위하스크롤시스템개발 - 비산석면제어를위한고효율 HEPA 필터를송풍시스템최후단에배치하여내구성강화 - 적용공간의특성과계절및오염원분포양상에따라다양한필터적용 * 바이오에어로졸및가스상물질추가제어가능성으로석면을포함하여실내공기중다양한오염물질을효율적으로제어할수있는최적필터시스템개발및적용 그림 9. 석면제어시스템의필터구성의예 - 17 -

(3) 3 차년도 1 연구목표 저소비전력고효율석면제어시스템평가매트릭스구축 2 연구내용 석면제어시스템의효율성검증 - 음압기의경우작업장의비산석면을제어하기때문에국내에서생산되는음압기의풍량은약 8CMM~50CMM 수준의높은수준임 - One-pass 테스트를통한풍량수준 10CMM에서 20CMM 수준의개발된유로시스템효율성검증 그림 10. 석면제어시스템의효율성검증 석면비산제어를위한저소비전력고효율시스템현장적용가능성검토 - 비산석면최적구현을위하여기본적으로고효율저차압필터시스템, 고효율모 터, 고효율 Fan 으로시스템구성 - 18 -

그림 11. 고효율저차압필터시스템, 고효율모터, 고효율 Fan 으로시스템구성 - 아래와같이기본적으로스퀘어타입의석면제어공기청정시스템구성 - 설치공간의특수성을고려하여필요시벽걸이형타입또는협탁형등으로시스템추가구성 - Particle sensor 적용으로입자상오염물질의농도수준에따라자동으로시스템구현이가능하도록시스템구현 그림 12. 석면제어공기청정시스템의개략구성도 - 상용화수준의시작품제작 : Working mock up - 기존공기청정기청정효율테스트기준에준하여챔버테스트진행 - 효율적인공기순환시스템개발을위하여대표적인실내공간의대상으로공기청정시스템의순환을전산해석으로모사 - 19 -

- 전산해석을통하여최적의풍량과오염물질흡입및청정공기토출시스템구현 그림 13. 전산해석을이용한최적순환구현 - 개발된석면제어공기청정시스템의농도수준제어효율검증을위하여챔버테스트로검증 - 단, 석면의방출실험을불가능하기때문에유사입자사이즈를대상으로제어효율검증 - 챔버사이즈 : 30m 3 - 차후관련실험방법표준화기초데이터확보 - 20 -

그림 14. 제거효율테스트를위한챔버 Field test - 석면이검출될것으로예상되는다중이용시설또는일반거주공간을대상으로석면제거효율시험 - 비산석면제어시스템이적용되지않은경우와적용된경우의실내공기중석면농도비교 - 위해성평가등급별테스드베드운영통한시스템효율성및적용가능성평가 - 21 -

3-2. 연구개발결과및토의 가. 석면비산제어제품의표준화시험지표제시 (1) 석면입자를필터링하는제품인 HEPA 필터가장착된장비인음압기 음압기 (Negative Pressure System) 국내음압기성능에대한규정은 KOSHA H-53-2009에가이드라인으로제시되고있지만강제규정이아닌권고기준이며누설평가에대한구체적인시험방법없이누설방지되는구조가되야한다는일반적인지침만이제시되고있어석면제어제품에대한성능평가의기준이없는문제점이제기되고있다. 1) KOSHA Guide H-53-2009 석면해체 제거작업지침 음압기규격 ( 가 ) 고성능필터를장착 ( 나 ) 전처리필터를고성능필터앞쪽에반드시설치 ( 다 ) 필터차압게이지를설치 ( 라 ) 음압기내부를밀폐, 공기누설방지 ( 마 ) 송풍기는필터뒤쪽에설치 ( 바 ) 이동시음압기내외부의석면이비산하지않도록비산방지장치혹은설비구비 HEPA 필터가장착된장비인음압기의집진효율및성능검증 1) 상용중인음압기의 one-pass 집진효율성평가 석면제거를위해일반적으로사용되어지고있는음압기를대상으로하였으며음압기에내 장되어있는 Glass fiber HEPA 필터의집진효율성을평가하였다. - 22 -

그림 15. 상용중인석면제거용음압기 2) 석면제거용음압기의입자사이즈별집진효율평가 상용화되어있는음압기에적용되어지고있는 Glass fiber HEPA 필터가내장된음압기의입자사이즈별 one-pass 집진효율평가결과 0.3um 사이즈의집진효율은평균 98.91% 로조사되었다. 0.5um 사이즈의입자에대한집진효율은평균 99.21% 로 0.3um 사이즈보다미세하게높게조사되었다. 1.0um 사이즈의입자는 100% 의효율을보이고있으며각사이즈에대한집진효율은통계적으로유의한차이를보이고있다. - 23 -

표 2. Glass fiber 소재의 HEPA 필터가장착된석면제거용음압기의입자사이즈별집진효율 Filter Type Fiber Glass Particle Removal Efficiency (%) Size N (μm) Mean Std. Dev Min Max P-value 0.30 10 98.91 0.110 98.72 99.07 0.50 10 99.21 0.735 97.71 100 <0.05 1.0 10 100 0 100 100 3) 상용중인음압기의소비전력평가 상용중인음압기의성능검증을위하여소비전력을평가한결과 5m 3 /min 풍량에서의소비전력은 36.1W로, 풍량이 10m 3 /min 조건에서의평균소비전력은 96.7W로조사되었으며최대풍량조건인 16m 3 /min에서의평균소비전력은 211.1W의높은소비전력이측정되었다. Glass fiber의각풍량별소비전력은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. one-pass 집진효율의경우음압기에 Glass fiber HEPA 필터적용시고효율을보였으나시스템상에서동일풍량조건으로실제시스템을운용하기위하여소모되는소비전력은매우크게나타나는것으로나타났다. 석면제거관점에서보면석면을포함한입자를높은효율로제거하는것이매우중요하지만제거를위해소모되는전력량또한매우중요한요인이라고할수있다. 즉장기간석면제거를위한시스템을가동한다고가정할경우소요되는소비전력이높은만큼더많은전기세를지불해야하는경우가발생하게된다. 특히석면제어시스템이일정한크기의실내공간을대상으로한다고하면그공간내에서효율적인공기의순환을구현해야한다. 경우에따라소비전력을평가한 16m 3 /min 보다높은풍량이요구될수있는데 Glass fiber를적용할경우더많은소비전력이소모되게된다. 또한, Glass fiber로제작된 HEPA 필터을적용할경우최대풍량을구현하기위해서는필터에서걸리는차압을극복하기위해모터의 RPM을극단적으로상승시켜야하는경우가발생하게되는데이경우소비전력의과다소모뿐만아니라모터자체소음이매우커지며모터의수명을단축시키는원인으로작용한다. 즉, 석면제어시스템에서는고효율의제거성능을갖으면서낮은차압을형성하여 Energy saving 및소음수준을낮추는것이매우중요하다고할수있다. - 24 -

표 3. Glass fiber HEPA 필터가장착된음압기의풍량 16m 3 /min 조건에서소비전력 Flow Rate (m 3 /min) Filter Type N Power Consumption (W) Mean Std. Dev Min Max P-value 16 Glass Fiber 10 211.1 1.52 209.6 213.4 <0.05 (3) HEPA 필터가장착된음압기의제거효율성및성능평가를통해제시된규격 시험 사용 시표준지침제시 부록 1. 석면비산제어제품관리매뉴얼참조 나. 석면비산제어를위한고효율저차압 HEPA Media 개발 (1) 석면제거용여재와필터의효율및차압평가 Automated Filter Tester (TSI Model 8130) 포집효율과압력손실등여재의성능을평가하기위해 Automated Filter Tester (TSI Model 8130) 를사용하였다. Automated Filter Tester은청정공기를공급하는 Clean Air Supply Unit, 실험용입자를발생시키는 Aerosol Generator, 입자발생기 (Atomizer) 의내부온도조절을위한 Heater, 발생된입자의정전기를제거하는 Neutralizer, 공기유량을제어하는 Mass Flow Meter와유량조절벨브 (Flow Control Valve), 시험대상메디아의상류와하류의압손실을측정하는 Pressure Transducer와에어로졸를응축시켜광학적방법으로입자의농도를측정하는 photometer, (Condensation Nuclei Counter, CNC), CNC에입자를유입시키기위한진공펌프, 그리고시험대상의여과재를지지하는상, 하부 Filter Holder 로구성되어있다. - 25 -

그림 16. TSI 8130 모델의구성도 그림 17. Automated Filter Tester (TSI 8130) - 26 -

포집성능실험에사용된입자는평균입경이 0.3μm 인 NaCl 이며 32LPM 조건에서테스트 가이루어진다. Automated Filter Tester (TSI 8130) 의실험조건은아래의표와같다. 표 4. Automated Filter Tester (TSI 8130) 의실험조건 Parameter Test Aerosol Value NaCl Aerosol Size, D p (μm) 0.3 Flow Rate (l/min) 32.0 Face Velocity (cm/s) 5.33 Tested Area (cm 2 ) 100 Temperature ( ㅇ C) 20 Relative Humidity (%) 25 여재의초기효율과차압측정및 dust loading 에따른효율및차압의변화추이파악이 가능하다. TOPAS Air Filter Test System (Particle Filtration) PAF 111 입자크기에따른여재및필터의포집성능과 dust 로딩에따른필터포집효율및압력손실을평가하기위해 Air Filter Test System (TOPAS, PAF 111) 를사용하였다. Air Filter Test System의구성은청정공기를공급하기위한 HEPA filter (H13), 실험용입자를발생시키는 Aerosol Generator, 실험용 Dust를분사시키는 Dust dispenser, 공기유량조절을위한벨브 (Throttle Valve), 블로워 (blower), 유량센서 (Flowrate Sensor), 시험대상필터의상류와하류의압손실을측정하는 Differential Pressure Sensor, 상류와하류의입자의수농도를측정하는 Optical Particle Counter로이루어져있다. - 27 -

그림 18. TOPAS Air Filter Test System 의구성도 - 28 -

그림 19. TOPAS Air Filter Test System (Particle Filtration) PAF 111 포집성능실험에사용된입자는 A2 Fine Dust (ISO 12103) 이다. A2 Fine Dust는 SiO 2 (68-76%), Al 2 O 3 (10-15%),Fe 2 O 3 (2-5%), CaO, MgO, TiO, K 2 O 으로구성되었으며, 실험에사용된입자의입경범위는 0.1μm-10μm 이다. Air Filter Test System 실험조건은아래와같다. 표 5. Air Filter Test System 의실험조건 Parameter Test Dust Value A2 Fine Dust Aerosol Size, D p (μm) 0.1-10 Flow Rate (m 3 /hr) 252, 506, 756 Face Velocity (m/s) 1, 2, 3 Tested Area (m 2 ) 0.07 Temperature ( ㅇ C) 23 ±2 Relative Humidity (%) 45 ±5 여재및필터의초기효율과차압측정및 dust loading 에따른효율및차압의변화추이 파악이가능하다. - 29 -

(2) 석면제거시스템평가 풍동장치 ( 풍량측정 ) 풍량시험은음압기를정격주파수 60Hz, 정격전압 220V로운전하며 KS C 9304의부속서 1에따라평가하였다. 즉, 음압기를공기누설이없도록실험장치에설치하고작동시킨후, 오리피스를통하여생기는차압을마노미터를사용하여측정하였다. 단, 풍량에따라오리피스의노즐을교환하여측정하였다. 그림 20. 풍동장치의구성도 그림 21. 풍동장치 - 30 -

One-Pass 집진효율측정 음압기의집진효율을평가하기위해 Airborne Particle Counter (Rion, KC-01C) 를사용하였다. Airborne Particle Counter는광살란방법 (Light Scattering Method) 으로입자의농도를측정하고, 0.3μm, 0.5μm, 1μm, 입경크기의입자들을측정하였다. Flow Meter는 0.5L/min의유량샘플링하였고샘플용량은 1L, 또는 2.83L로하였다. 음압기를작동시키고풍량이안정된후음압기의흡입구와토출구에서입자농도를교대로측정하였다. 집진효율은다음식으로산출하였다. η = (1- C 0 / C i )X 100 여기서 η : 집진효율 (%) C 0 : 토출구의입자농도 ( 개 /L) C i : 흡입구의입자농도 ( 개 /L) 그림 22. Airborne Particle Counter 소비전력측정 소비전력측정은음압기의풍량이안정되었을때음압기에서소비되는전력을 Power meter (Wattman, HPM-100A) 을사용하여측정했다. 전기공급은정격주파수 60Hz, 정격 전압은단상교류 220V 였다. 측정조건, 즉음압기의풍량이안정되었을때, 에서 10 분후부터 - 31 -

1 분간격으로소비전력을 10 회이상측정하였다. 그림 23. Power meter (Wattman, HPM-100A) (3) 차징을통한고효율 Media ( 여재 ) 개발및평가 본연구에서는실내공기중석면 fiber를포함하는에어로졸제거를위하여고효율저차압 HEPA media 개발을목적으로한다. 특히, 현재까지석면제거현장에서석면제거를위하여사용되어왔던 Glass fiber ( 유리섬유 ) 를대체할수있는 Melt blown 개발은 Glass fiber 보다고효율을보이며, media ( 여재 ) 에걸리는차압을대폭낮추어궁극적으로실내공기중석면을제어하기위한시스템에적용시 Energy saving을구현할수있다. Melt blown은고분자합성수지를녹여미세 fiber로구성된 web ( 그물 ) 구조를형성하는 media를제조후이그물구조에공기중미세입자가달라붙어제거되는메커니즘을갖는다. 이과정에서제거효율을향상시키기위하여미세먼지가 fiber에잘달라붙을수있도록정전기력을부여한다. 일반적으로는코로나차징을통하여정전기력을부여하나본연구에서는보다정전기력부여능력이뛰어난하이드로차징기술을적용하여 Melt blown에정전기력을부여하였다. 본연구에서는석면 fiber를효율적으로제거하기위하여 HEPA (High-Efficiency Particulate Absorption) media 개발을목표로하고있다. 일반적으로 HEPA 그레이드는 H11 ~ H13까지를칭하며, H11은 media 상태에서 0.3um 사이즈의미세입자를 95% 제거하는수준을말하여 H12는 99.5%, H13은 99.95% 수준을칭한다. 본연구에서는더불어 True HEPA라고칭하는 0.3um 미세입자를 99.97% 제거하는고효율여재개발을수행하였다. - 32 -

그림 24. HEPA 그레이드의기준 아래의그림에서 H11 그레이드의집진효율구현을위하여제조한 media 원지 ( 정전기력부여이전 ) 와하이드로차징을통하여정전기력을부여한후의 media의집진효율을비교하여제시하였다. 집진효율의평가는 TSI 8130을이용하여 32LPM 조건에서 0.3um 사이즈의 particle을이용하여수행하였다. 정전기력부여전의원지의경우 0.3um의집진효율이 34.72% 의효율을보이고있으나, 차징후의동일사이즈에대한집진효율은 97.87% 로차징전보다우수한집진효율을보이고있으며 H11 그레이드의집진효율기준인 95% 를만족하고있다. 100 90 Collection Efficiency (%) 80 70 60 50 40 30 H11 Uncharged MB H11 Charged MB 그림 25. H11 Melt blown 여재의차징전후의집진효율 - 33 -

아래의그림에서는 H12 수준의 media 제조를위한차징전의원지와차징후의 0.3um 입자의집진효율을제시하였다. H12 그레이드는 0.3um 사이즈의입자를 99.5% 이상제거하는수준의 HEPA급여재를지칭한다. 차징전의집진효율은 37.05% 로낮은효율을보이고있으나, 동일여재에차징을한후의 0.3um 사이즈의입자에대한집진효율이 99.62% 를보이고있다. 즉, 차징후 H12 그레이드를만족하는고효율을보이고있다. 100 90 Collection Efficiency (%) 80 70 60 50 40 30 H12 Uncharged MB H12 Charged MB 그림 26. H12 Melt blown 여재의차징전후의집진효율 아래의그림에서는 H13 그레이드를위한차징전과차징후의집진효율을제시하였다. H13 그레이드는 HEPA 급에서가장높은수준으로 0.3um 사이즈입자를 99.95% 이상제거시 H13이라고칭한다. 그러나, 일반적으로 True HEPA라고말하는 HEPA 여재는 99.97% 이상의집진효율을말하며, 본연구에서는향후실내공기중석면제어시스템에최적화될수있도록모든그레이드의개발을목표로하고있다. 아래의그림에서는 H13 그레이드를위한 media의집진효율을제시하고있다. 차징전의 0.3um 사이즈의집진효율은 41.69% 수준이었으나, 차징후에는 99.98% 의집진효율을보이고있으며 H13 그레이드를만족하고있다. H11, H12, H13 그레이드를위한차징전의원지는 1m 2 당의중량으로구분하여 fiber를구성하고 web을형성한다. 단위중량이많아질수록유사직경의더많은 fiber가 web을형성하기때문에원지상태에서조금씩높은효율을보이게된다. 그러나결과에서보듯이, 고효율구현을위해서는단위중량보다는차징이중요한변수로작용된다. - 34 -

100 90 Collection Efficiency (%) 80 70 60 50 40 30 H13 Uncharged MB H13 Charged MB 그림 27. H13 Melt blown 여재의차징전후의집진효율 표 6에서는각그레이드별차징전의원지와차징후의여재의집진효율을보여주고있다. H11 그레이드에서는위의그림과같이차징전효율이 34.72%, 차징후의효율이 97.87% 를보이고있으며이는통계적으로유의한수준을보이고있다. H12와 H13 그레이드에서도차징전에비하여차징후에높은집진효율을보이고있으며모두통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. 표 6. 그레이드별 Melt blown 여재의차징전후의집진효율비교 Grade Charging State N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max P-value H11 H12 H13 Uncharged 10 34.72 0.699 33.34 35.62 Charged 10 97.87 0.236 97.60 98.30 Uncharged 10 37.05 0.534 36.12 37.98 Charged 10 99.62 0.036 99.56 99.67 Uncharged 10 41.69 0.724 40.23 42.42 Charged 10 99.984 0.002 99.980 99.987 <0.05 <0.05 <0.05-35 -

표 7에서는각그레이드별사용되어진원지의 m 2 당 fiber의단위중량을제시하고있다. H11 그레이드를위한여재의평균중량은 20.29g/m 2, H12 그레이드용여재의평균중량은 22.72g/m 2, H13용여재의평균중량은 30.41g/m 2 으로각그레이드별여재원지의중량은통계적으로유의한차이를보이고있다. 표 7. 그레이드별여재원지의단위중량 Grade N Media weight (g/m2) MEAN S.D Max Min P-value H11 10 20.29 0.21 20.64 19.98 H12 10 22.72 0.18 22.95 22.44 <0.05 H13 10 30.41 0.27 30.76 29.95 (4) 석면제거용여재의효율및차압평가 TSI 8130에서측정한 Melt blown의 0.3um 사이즈입자에대한집진효율을아래의표에제시하였다. H11 그레이드의평균집진효율은 97.87% 로 H11 그레이드의기준인 95% 를초과하여만족하고있으며, H12 그레이드의평균집진효율은 99.62% 로기준인 99.5% 를초과하고있다. 또한 H13의평균집진효율은 99.984% 로 H13 그레이드의기준인 99.95% 를초과함과동시에 True HEPA의기준인 99.97% 를만족하고있다. 각그레이드별집진효율의차이는통계적으로유의한차이를보이고있다. 표 8. 그레이드별 Melt blown 여재의집진효율비교 Grade N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max P-value H11 10 97.87 0.235 97.60 98.30 H12 10 99.62 0.036 99.56 99.67 <0.05 H13 10 99.984 0.0021 99.980 99.987 Melt blown의 H 그레이드별집진효율의분포를아래의그림에서제시하였다. H11과 H12 보다고효율을보이는 H13 그레이드에서의집진효율은평균 99.95% 이상을만족하면서효율의분포가집중되어있다. 또한각그레이드별로 H11의최소값이 97.60%, H12 그레이드의최소값이 99.56%, H13의최소값이 99.98% 로모든측정값이 H 그레이드의기준을만족하고있다. - 36 -

100 99 Collection Eff. (%) 98 97 96 95 H11 H12 H13 Meltblown Media 그림 28. 그레이드별 Melt blown 여재의집진효율분포 Glass fiber의각그레이드별 0.3um 입자에대한집진효율을아래의표에제시하였다. H11 그레이드의경우평균집진효율이 96.65%, H12 그레이드의평균집진효율이 99.95%, H13 그레이드의평균집진효율이 99.974% 로조사되었으며, 각그레이드별집진효율은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. 본연구에서평가한 Glass fiber의경우각그레이드별로평균집진효율이 H 그레이드의기준인 95%, 99.5%, 99.95% 를각각만족하고있었으나, H12 그레이드의경우평균집진효율이 99.95% 로 H13 그레이드수준을보이고있다. 표 9. 그레이드별 Glass fiber 여재의집진효율비교 Grade N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max P-value H11 10 96.65 0.148 96.44 96.85 H12 10 99.95 0.004 99.94 99.95 <0.05 H13 10 99.974 0.0086 99.955 99.979 아래의그림에서 Glass fiber 의각그레이드별집진효율의분포수준을제시하였다. Melt blown 과같이각그레이드별집진효율의편차는크지않았으며고효율그레이드인 H13 그레 이드에서의편차는매우적어신뢰도있는결과를보였다. - 37 -

100 99 Collection Eff. (%) 98 97 96 95 H11 H12 H13 Glass Fiber Media 그림 29. 그레이드별 Glass fiber 여재의집진효율분포 Melt blown의각그레이드별차압을아래의표에제시하였다. 차압은 Energy saving 및석면제어시스템의공기순환과가장밀접한관계를갖는변수이다. 차압이낮다는것은공기가쉽게통과할수있음을의미하며, 시스템상에서는공기가쉽게지나가지못하면그만큼잘통과시키기위하여더많은풍량을만들기위해고소비전력을사용하게된다. 따라서고효율을보이면서낮은수준의차압을보여야지만 Energy saving이가능한제어시스템을구현할수있다. 여재상태에서 H11 그레이드의평균차압은 1.61mmAq을보이고있으며, H12 그레이드의평균차압은 2.18mmAq 수준을보이고있다. H13 그레이드여재의평균차압은 3.33mmAq 를보이고있다.. 각그레이드별차압수준은통계적으로도유의한수준에서차이를보이고있다. 이수준은국내외 HEPA급여재의차압수준과비교해도매우낮은수준의우수한결과이다. - 38 -

표 10. 그레이드별 Melt blown 여재의차압비교 Grade N Pressure (mmaq) Mean Std. Dev Min Max P-value H11 10 1.61 0.074 1.5 1.7 H12 10 2.18 0.114 2.0 2.3 <0.05 H13 10 3.33 0.129 3.1 3.5 각그레이드별 Melt blown 여재차압의분포수준을아래의그림에제시하였다. 고효율그레이드인 H13 그레이드가가장높은차압수준을보이고있으며상대적으로 H11 그레이드의차압이가장낮은수준을보이고있다. 이는여재의원지중량에서기인하는것으로 H13 그레이드의단위면적당중량이가장높은이유이다. 즉, 중량이높다는것은동일면적인 m 2 당 web을구성하는 fiber가많기때문에공기가통과할수있는공간이적어지기때문에차압이높아지게된다. 고효율저차압여재의중요성은높은집진효율을보이면서낮은차압을보여야만석면을포함한공기청정시스템에서보다효율적으로공기순환을유도할수있으며사용되어지는소비전력을최소화할수있는의미를갖고있다. 3.5 3.0 Pressure (mmaq) 2.5 2.0 1.5 1.0 H11 H12 H13 Meltblown Media 그림 30. 그레이드별 Melt blown 여재의차압분포 - 39 -

Glass fiber의각그레이드별여재차압을아래의표에제시하였다. H11 그레이드의평균차압은 16.6mmAq로측정되었으며, H12 그레이드의평균차압은 26.1mmAq, H13 그레이드의평균차압은 29.6mmAq로평가되었다각그레이드별차압수준은통계적으로유의한것으로조사되었다. 표 11. 그레이드별 Glass fiber 여재의차압비교 Grade N Pressure (mmaq) Mean Std. Dev Min Max P-value H11 10 16.6 0.107 16.4 16.7 H12 10 26.1 0.125 25.9 26.2 <0.05 H13 10 29.6 0.110 29.4 29.7 H 그레이드별 Glass fiber의여재차압의분포를아래의그림에제시하였다. H11 그레이드가가장낮고 H13 그레이드가가장높은수준을보이고있으며, 전체적으로차압의분포는크지않은수준을보여주고있다. 특히, 차압수준이모든그레이드에서 Melt blown에비해약 15배정도높은수준을보이고있다. 즉, Melt blown과유사한수준의 0.3um 사이즈의집진효율을보여주고있으나, 차압측면에서는 Melt blown에비해비효율적임을보여주고있다. 35 30 25 Pressure (mmaq) 20 15 10 5 H11 H12 H13 Glass Fiber Media 그림 31. 그레이드별 Glass fiber 여재의차압분포 - 40 -

동일한 H11 그레이드의 Melt blown과 Glass fiber 집진효율을아래의표에제시하였다. Melt blown의 0.3um 사이즈입자에대한평균집진효율은 97.87% 이며 Glass fiber의평균집진효율은 96.65% 로평가되었으며각각의집진효율은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다.. Melt blown이 Glass fiber에비하여집진효율이다소높은경향은있으나모두 H11 그레이드의기준인 95% 를만족하고있다. 표 12. H11 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재집진효율비교 Type N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max P-value MB 10 97.87 0.235 97.60 98.30 GF 10 96.65 0.148 96.44 96.85 <0.05 H11 Melt blown 과 Glass fiber 의여재차압분포를아래의그림에제시하였다. Melt blown 이 Glass fiber 보다전체적으로높은집진효율을보이고있으나전체적인집진효율의분 포는유사한수준을보이고있다. 100 99 Collection Eff. (%) 98 97 96 Meltblown H11 GlassFiber 그림 32. H11 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재집진비교 - 41 -

아래의표에 H12 그레이드 Melt blown과 Glass fiber의여재집진효율비교결과를제시하였다. Melt blown의평균집진효율은 99.62% 로측정되었고 Glass fiber 0.3um 입자에대한평균집진효율은 99.95% 로평가되었으며통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. Glass fiber의경우평균집진효율이 H13 그레이드정도로높게조사되었다. 이는 H12 수준이필요한시스템에서는부하를줄수있을정도의차압수준을갖고있기때문에공기청정용여재의제작시에는목표그레이드수준에서효율과차압을구현하는것이중요하다. 표 13. H12 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재집진효율비교 Type N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max P-value MB 10 99.62 0.036 99.56 99.67 GF 10 99.95 0.004 99.94 99.95 <0.05 Melt blown 과 Glass fiber 모두 H12 수준을만족하였으며, Melt blown 의경우 Glass fiber 보다조금큰편차를보이고있으나최소값의경우에도 99.56% 로 H12 그레이드를만족 하고있다. 즉, 모든모수가목표수준의집진효율을구현하고있음을의미한다. 100.0 99.9 Collection Eff. (%) 99.8 99.7 99.6 99.5 Meltblown H12 GlassFiber 그림 33. H12 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재집진효율비교 - 42 -

H13 수준의 Melt blown과 Glass fiber의 0.3um 사이즈에대한집진효율을아래의표에제시하였다. Melt blown의경우평균집진효율이 99.984%, Glass fiber의경우 99.974% 로조사되었으며통계적으로유의한수준을보이고있다. 평균집진효율수준으로는모두 99.95% 의 H13 그레이드와일반적으로 True HEPA라고지칭하는 99.97% 를만족하는수준이다. 표 14. H13 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재집진효율비교 Type N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max P-value MB 10 99.984 0.0021 99.980 99.987 GF 10 99.974 0.0086 99.955 99.979 0.003 Melt blown과 Glass fiber의집진효율분포는 Melt blown이 Glass fiber보다좁은분포를보이고있다. Melt blown의경우최소값이 99.98% 로모두 99.97% 를초과하고있어 H13과 True HEPA 수준을만족하고있으나 Glass fiber의최소값은 99.955% 로 H13은만족하고있으나 True HEPA 수준인 99.97% 에는조금못미치고있다. 100.00 99.99 Collection Eff. (%) 99.98 99.97 99.96 99.95 Meltblown H13 GlassFiber 그림 34. H13 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재집진효율비교 - 43 -

표 15에서 H11 그레이드의 Melt blown과 Glass fiber의여재차압수준을제시하였다. Melt blown 여재의평균차압은 1.61mmAq로조사되었으며 H11 Glass fiber 여재평균차압은 16.64mmAq로조사되었으며통계적으로유의한차이를보였다. 0.3um 입자의집진효율이약 95% 로유사하지만 Glass fiber의차압은상대적으로 Melt blown에비하여약 10배정도높은수준을보이고있다. 표 15. H11 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재차압비교 Type N Pressure (mmaq) Mean Std. Dev Min Max P-value MB 10 1.61 0.074 1.5 1.7 GF 10 16.64 0.107 16.4 16.7 <0.05 H11 Melt blown과 Glass fiber 여재의차압분포를아래의그림에제시하였다. 각각의여재차압의분포는크지않으나 Glass fiber의차압은 Melt blown에비하여상당히높은수준을보여주고있다. 이는석면제어시스템구현시시스템의전체풍량에주는부하수준이커져전체효율의감소요인으로작용한다. 따라서, 고효율저차압 Melt blown 여재의개발은 Energy saving 관점에서도중요한의미를갖는다고할수있다. 20 15 Pressure (mmaq) 10 5 0 Meltblown H11 GlassFiber 그림 35. H11 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재차압비교 - 44 -

H12 그레이드의 Melt blown과 Glass fiber의여재차압수준을아래의표에비교하여제시하였다. H13 Melt blown 여재의평균차압은 2.18mmAq으로조사되었으며 Glass fiber 평균차압은 26.1mmAq로조사되었다. 두여재간의차압수준은통계적으로유의한수준을보이고있다. H11에서와같이 Melt blown에비해 Glass fiber의차압수준이약 10배이상높게평가되었다. 표 16. H12 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재차압비교 Type N Pressure (mmaq) Mean Std. Dev Min Max P-value MB 10 2.18 0.114 2 2.3 GF 10 26.1 0.125 25.9 26.2 <0.05 H12 그레이드에서도 Melt blown과 Glass fiber의차압분포는좁은범위에서분포하고있으나 Glass fiber의차압수준이 Melt blown에비해매우높은수준을보이고있다. 특히 Glass fiber H12의경우집진효율이 H13 수준으로그만큼더높은수준의차압을보이고있다. 30 25 Pressure (mmaq) 20 15 10 5 0 Meltblown H12 GlassFiber 그림 36. H12 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재차압비교 - 45 -

H13 수준의 Melt blown과 Glass fiber의여재차압을아래의표에비교하여제시하였다. Melt blown 여재의평균차압은 3.33mmAq로조사되었으며 Glass fiber 여재의평균차압은 29.6mmAq로조사되었다. 두소재간의차압차이는통계적으로유의한수준이다. 이결과는 H11과 H12의경우와같이 Glass fiber가 Melt blown에비하여약 10배정도높은수준을보이고있다. 표 17. H13 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재차압비교 Type N Pressure (mmaq) Mean Std. Dev Min Max P-value MB 10 3.33 0.129 3.1 3.5 GF 10 29.6 0.110 29.4 29.7 <0.05 H13 Melt blown과 Glass fiber의차압분포는유사하며좁은분포를보이고있다. 현재석면제거를위한음압기나진공청소기등의시스템에서는일반적으로 H13 수준의여재를적용하고있으며 Glass fiber를적용하고있다. 이는 Melt blown에비해본연구의결과와같이높은수준의부하가걸리게되어비효율적인소비전력낭비가초래되고있다. 30 25 Pressure (mmaq) 20 15 10 5 0 Meltblown H13 GlassFiber 그림 37. H13 그레이드의 Melt blown 과 Glass fiber 의여재차압비교 - 46 -

(5) 석면제거용여재의 Quality factor 분석 공기 (air) 를대상으로가장좋은필터와여재는높은포집효율을가지면서오염물질여과시압력강하는낮게유지하는것이다. 따라서, 이러한필터또는여재의질 (quality) 를결정하기위하여 Quality factor(qf) 라는지수사용한다. Quality factor는효율과차압으로결정되어지면그수치가높을수록상대적으로우수한필터또는여재로평가한다. 본연구에서는실내공기중비산석면시스템구현을위해효율적으로석면을포함한입자를제거하기위한고효율저차압의여재개발을수행함에있어, 기존에석면제거를위해사용되어진 Glass fiber와본연구를통해개발된 Melt blown을객관적으로비교분석하기위하여 Quality factor (Qf) 를적용하였다. Melt blown과 Glass fiber의각그레이드별로집진효율과차압수준을평가하였으며그결과를토대로 Quality factor 지수를산정하였다. 본연구를통하여개발된고효율저차압 Melt blown 여재를객관적으로평가하기위해결론부분에서국제적으로발표된논문에서제시하고있는유사여재의 Quality factor와도비교분석을진행하였다. H11, H12, H13의각그레이드별 Melt blown과 Glass fiber의 Quality factor를아래의표에제시하였다. 0.3um 사이즈입자의집진효율이 95% 이상을의미하는 H11의경우 Melt blown의평균 Quality factor가 2.40으로평가되었다. 반면 Glass fiber의평균 Quality factor는 0.204로매우낮은수준을보였다. Melt blown과 Glass fiber의 Quality factor는통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. Glass fiber의 Quality factor가 Melt blown에비하여약 10배정도낮게평가된이유는집진효율의경우유사수준이었으나차압이상대적으로매우높았던것에기인한다. 집진효율이 99.5% 이상의수준을의미하는 H12 그레이드의 Melt blown과 Glass fiber의경우 Melt blown의평균 Quality factor는 2.56으로산정되었으며 Glass fiber의평균 Quality factor는 0.290으로산정되었다. 두종류의여재의 Quality factor의차이는통계적으로유의한것으로조사되었다. H11에서와마찬가지로 Glass fiber의 Quality factor가 Melt blown에비하여약 10배정도낮은수준을보이고있다. 0.3um 사이즈의입자제거효율이 99.95% 이상인 H13 그레이드의경우 Melt blown의평균 Quality factor는 2.66으로조사되었으며 Glass fiber의평균 Quality factor는 0.280으로조사되었다. Melt blown과 Glass fiber의 Quality factor의수준은통계적으로유의하게차이를보이고있다. H11과 H12 그레이드와마찬가지로 H13 그레이드에서도 Melt blown이 Glass fiber에비하여매우높은수준을보이고있다. 즉, 본연구를통하여개발된 Melt blown이현재석면제거를위하여사용되어지고있는 Glass fiber보다객관적으로뛰어난소재임을보여주고있는결과라고할수있다. - 47 -

표 18. 그레이드별 Melt blown 과 Glass fiber 의 Quality factor 비교 Grade Type N Quality Factor (mmaq -1 ) Mean Std. Dev Min Max P-value H11 H12 H13 Melt blown 10 2.40 0.123 2.23 2.55 Glass Fiber 10 0.204 0.002 0.200 0.207 Melt blown 10 2.56 0.127 2.40 2.77 Glass Fiber 10 0.290 0.002 0.288 0.294 Melt blown 10 2.66 0.115 2.51 2.85 Glass Fiber 10 0.280 0.010 0.259 0.287 <0.05 <0.05 <0.05 그림 38에서 Melt blown의 H 그레이드별 Quality factor의분포를보여주고있다. 평균 Quality factor는 H11 2.40, H12 2.56, H13 2.66으로 H13 그레이드가가장높은수준의 Quality factor를보이고있으며 H11이상대적으로낮은 Quality factor를보이고있다. 이는 H13이높은고효율의집진효율을보이는것에비해상대적으로 H11과 H12에비해일정수준에서높은차압을보이는것으로부터기인된결과이다. 3.0 2.8 Quality Factor (mmaq -1 ) 2.6 2.4 2.2 2.0 H11 H12 H13 Meltblown Media 그림 38. 그레이드별 Melt blown 의 Quality factor - 48 -

Glass fiber의 H11, H12, H13 그레이드의 Quality factor 분포를아래의그림에제시하였다. H11의평균 Quality factor는 0.204이며 H12의경우 0.290, H13의경우 0.280으로조사되었다. Melt blown의 Quality factor에비해서는약 10배정도낮은수준으로조사되었다. Glass fiber의경우에는 H12의 Quality factor가 H11과 H13에비해가장높은수준을보였다. 이이유는 H12와 H13이모두 99.95% 수의유사한집진효율을보였던반면 H12의차압수준이 H13보다약 3mmAq 정도낮았던이유인것으로판단된다. 이와같이 H12의경우 Glass fiber의집진효율이 Melt blown보다매우높은수준이었으나차압수준에의해 Quality factor는 Melt blown이 Glass fiber보다높은수준을보이고있다. 0.30 0.28 Quality Factor (mmaq -1 ) 0.26 0.24 0.22 0.20 H11 H12 H13 Glass Fiber Media 그림 39. 그레이드별 Glass fiber 의 Quality factor 동일한 H11 그레이드의 Melt blown과 Glass fiber의 Quality factor를아래의그림에비교하여제시하였다. Melt blown이 Glass fiber에넓은범위에서분포하고있으나 Quality factor가 Glass fiber에비하여매우높은수준을보이고있는것으로조사되었다. H11과 H12 그레이드는일반공기청정기에서도많이사용되는수준으로 Glass fiber가일반공기청정시스템에서많이사용되지못하는이유를객관적으로보여주는결과라고도할수있다. 즉, 이러한수준차이가소비전력과전체시스템에걸리는부하로직결되는이유이다. - 49 -

3.0 2.5 Quality Factor (mmaq -1 ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Meltblown H11 GlassFiber 그림 40. H11 Melt blown 과 Glass fiber 의 Quality factor H12 그레이드의 Melt blown과 Glass fiber의 Quality factor를아래의그림에제시하였다. H11 그레이드와같이 Melt blown의 Quality factor가 Glass fiber에비하여통계적으로유의한수준에서매우높은값을보이고있다. H12의집진효율은은 Melt blown 99.62%, Glass fiber 99.95% 로오히려 Glass fiber가 Melt blown보다높은수준이었다. 그러나, 각여재의차압에서 Melt blown에비하여상대적으로차압이매우높았던 Glass fiber의 Quality factor가매우낮은수준으로조사되었다. 즉, 보다효율적으로석면을포함한공기중입자상오염물질을제어하기위해서는높은집진효율의구현이매우중요하지만전체의시스템성능과효율관점에서는차압이매우중요하게작용된다. H13 그레이드에서도 Melt blown의 Quality factor가 Glass fiber에비하여매우높은수준을보이고있으며통계적으로유의한차이를보이고있다. H13의경우집진효율에서도 Melt blown이미세하게높은효율을보였으며, 차압수준이 Glass fiber에비하여매우좋았던이유로 Quality factor가높은수준을보이고있다. - 50 -

3.0 2.5 Quality Factor (mmaq -1 ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Meltblown H12 GlassFiber 그림 41. H12 Melt blown 과 Glass fiber 의 Quality factor H13 그레이드에서도 H11 과 H12 와동일한경향을보이고있다. 3.0 2.5 Quality Factor (mmaq -1 ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Meltblown H13 GlassFiber 그림 42. H13 Melt blown 과 Glass fiber 의 Quality factor - 51 -

(6) Dust loading 에따른여재의효율및차압평가 공기중석면을포함한입자상물질을 H11 Melt blown 여재가포집함에따른 0.3um 사이즈의입자에대한집진효율과차압의변화추이를아래의그림에제시하였다. 여재면적 m2에약 4g의입자를약 30분에걸쳐 loading한조건에서의변화이다. 집진효율은초기 95% 이상의효율을보이고 loading된입자의양이늘면서효율이일부감소하였다가다시집진효율증가하는경향을보이고있다. 반면차압은입자가여재에쌓이면서점차적으로증가하는경향을보인다. 100 Collection Eff. Pressure 20 18 16 Collection Eff. (%) 95 90 85 14 12 10 8 6 4 2 Pressure (mmaq) 80 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 43. H11 Melt blown 의 dust loading 에따른효율과차압변화 H12 Melt blown 여재에동일조건의입자를 loading 했을경우효율과차압의변화추이를아래의그림에제시하였다. H11 그레이드보다는변화의폭이작으나 loading과함께약간감소했던집진효율은일정량의입자가 loading 된이후부터는다시증가하는경향을보이고있다. 차압은 H11과같이입자가 loading 됨에따라점차적으로증가하고있다. 이는입자가 web 구조의 fiber에달라붙게되어공기가통과할수있는공간이줄어들게됨에따라여재에걸리는부하가증가하기때문이다. - 52 -

100 20 18 16 Collection Eff. (%) 95 14 12 10 90 8 6 85 4 Collection Eff. 2 Pressure 80 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) Pressure (mmaq) 그림 44. H12 Melt blown 의 dust loading 에따른효율과차압변화 H13 그레이드 Melt blown의 dust loading에따른효율과차압변화를아래의그림에제시하였다. H11과 H12 그레이드의경우에는 dust loading에따라서효율의변화가감소했다가다시증가하는경향을보였으며이변화는 H11이 H12보다더큰변화를보였다. H13의경우에는 H11과 H12와비교해보면집진효율의변화가거의없는추이를보이고있다. 또한차압의경우에도포집되는입자가증가할수록증가하는경향을보이고는있으나그변화의폭이 H11과 H12에비하여매우적은것으로평가되었다. 이이유는 H13은단위면적당원재료의중량이 H11과 H12에비하여많으며이는 web을구성하고있는 fiber가더많음을의미한다. 이렇게더조밀하게구성된 fiber에의해입자를더많이포집할수있는능력이상승되어이와같은결과를보이고있다. - 53 -

100 20 18 Collection Eff. (%) 95 90 85 Collection Eff. Pressure 80 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Pressure (mmaq) 그림 45. H13 Melt blown 의 dust loading 에따른효율과차압변화 H11 그레이드의 Glass fiber의 dust loading에따른효율과차압의변화를아래의그림에제시하였다. Glass fiber의경우에는 Melt blown과다르게입자가포집됨에따라초기효율이점점증가하여일정량의입자가포집된이후부터는일정한수준의집진효율을보이고있다. 이는 Glass fiber는정전기력을갖지않고많은 fiber로구성된 web에의해서만포집이되기때문이다. 차압의경우는 Melt blown과같이입자의포집량이증가할수록지속적으로증가하는경향을보이고있다. m 2 에 2.5g 정도가 loading 되었을때문약 60mmAq 수준의매우높은차압이걸리고있다. H11 그레이드의 Glass fiber의 0.3um 입자포집증가에따른효율과차압의변화를아래의그림에제시하였다. Glass fiber의 H12 그레이드의초기집진효율은 99.95% 수준으로 H13과유사한수준이었다. 따라서높은초기집진효율이포집되는입자의양증가에따라큰변화없이유지되고있으며이는 H13 그레이드의 Melt blown과도유사한경향을보이고있다. 차압의변화는다른경우와같이 loading되는입자가증가할수록급격하게증가하는경향을보이고있다. 여재의 m 2 당 4.0g의입자가 loading 되었을경우 Melt blown의차압이약 6mmAq 였던반면 Glass fiber의차압이약 65mmAq인것과비교해보면매우큰차압차이를보이고있는것을알수있다. - 54 -

100 60 99 50 Collection Eff. (%) 98 97 40 30 Pressure (mmaq) 96 Collection Eff. Pressure 95 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 20 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 46. H11 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율과차압변화 100 60 99 50 Collection Eff. (%) 98 97 40 30 Pressure (mmaq) 96 Collection Eff. 20 Pressure 95 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 47. H12 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율과차압변화 - 55 -

H13 Glass fiber 여재의 dust loading에따른집진효율과차압의변화추이를아래의그림에제시하였다. H13 Glass fiber의집진효율은 99.974% 로 Melt blown H13과유사한수준이었다. dust loading에따른효율의변화또한 Melt blown과유사하게초기효율이큰변화없이지속되고있는경향을보이고있다. 차압의변화는 Melt blown보다는높은수준에서증가하고있으나집진효율수준이유사했던 Glass fiber H12와거의같은수준의증가추이를보이고있다. 100 60 99 50 Collection Eff. (%) 98 97 40 30 Pressure (mmaq) 96 Collection Eff. 20 Pressure 95 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 48. H13 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율과차압변화 Dust loading에따른 Melt blown의각그레이드별집진효율의변화추이를아래의그림에제시하였다. 입자의포집량에따라집진효율의변화가가장큰그레이드는 H11 이었으며, H12는 H11 보다는적은수준이나일정량의입자가 loading 됨에따라집진효율이미세하게감소했다다시증가하는경향을보인다. 반면 H13의경우에는 loading 되는입자에큰영향을받지않으면서유사한수준의집진효율을유지하는경향을보이고있다. 이는단위면적당 fiber가더많이구성되어있는 H13 그레이드가포집되는입자에영향을조금받기때문이다. 즉, 향후석면제거를위한시스템에적용이될경우장기적인내구성측면에서는 H11 그레이드보다 H13 그레이드가더유리할수있음을의미하고있다. - 56 -

100 98 Collection Eff. (%) 96 94 92 90 88 86 H11 H12 H13 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 49. H11, H12, H13 Melt blown 의 dust loading 에따른효율변화 각그레이드별 Melt blown의 dust loading에따른차압의변화를아래의그림에제시하였다. H11 그레이드의경우 dust loading 전초기차압이 1.61mmAq였으나약 4.0g/m2의입자가 loading 되었을경우약 16mmAq로지속적으로상승하였으며, H12의경우초기차압이 2.18mmAq였으나동일조건에서약 15mmAq로상승하는것으로조사되었다. 반면 H13의경우에는초기차압 3.33mmAq에서입자가포집됨에따라약 6mmAq로상승하고있다. H13 의경우 H11과 H12에비하여동일수준의입자가 loading 되었을경우상승하는차압의폭이적은경향을볼수있다. - 57 -

20 15 Pressure (mmaq) 10 5 H11 H12 H13 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 50. H11, H12, H13 Melt blown 의 dust loading 에따른차압변화 H11, H12, H13 Glass fiber의 dust loading에따른효율변화의추이를아래의그림에제시하였다. Glass fiber의경우에는 Melt blown과는조금다른경향의추이를보인다. 초기집진효율이서서의증가된후효율을유지하고있다. 초기효율이미세하게감소하였다가증가하는 Melt blown과는다른경향이라고할수있다. H12와 H13 그레이드의경우모두 99.95% 수준의고효율이었으며 dust loading에따라효율이변화는거의없는경향을보인다. 이는 Melt blown의 H13에서도유사한경향을보이고있다. Glass fiber의각그레이드별 dust loading에따른차압의변화를아래의그림에제시하였다. Glass fiber의 H11 초기차압은 16.6mmAq였으나유사수준의입자가 loading된이후에는약 60mmAq의높은차압을보이고있다. 입자포집이더진행되었을경우보다높은차압수준을보일것으로예상된다. H12과 H13의경우에는 H11보다는차압증가추이가둔하기는하지만 26.1mmAq과 29.6mmAq의초기차압이약 60mmAq 수준으로급격히증가하는경향을보이고있다. 집진효율이동일수준이 Melt blown H13 그레이드의경우 4.0g이 loading 된이후의차압이약 6mmAq 이었던것과비교하면 Glass fiber가 Melt blown에비하여높은차압수준을보이며입자의포집량이늘수록차압의추이가급격히증가하는것으로조사되었다. - 58 -

100 98 Collection Eff. (%) 96 94 92 90 88 86 H11 H12 H13 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 51. H11, H12, H13 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율변화 60 50 Pressure (mmaq) 40 30 20 H11 H12 H13 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 52. H11, H12, H13 Glass fiber 의 dust loading 에따른차압변화 - 59 -

H11 Melt blown과 Glass fiber의 dust loading에따른효율변화를아래의그림에제시하였다. 초기집진효율은약 95% 이상수준으로유사하였다. 그러나 Melt blown의경우는입자의포집량이증가할수록집진효율이감소후다시증가하는경향을보이는반면 Glass fiber 는집진효율이일부증가하여유지되는경향을보이고있다. 측정장비인 TSI 8130 장비의부하한계로인해더많은양의입자를 loading 한데이터는산출하지못했으나, 일반적으로포집량이증가하게되면 Melt blown과 Glass fiber 유사한수준에서집진효율을유지하게된다. loading되는입자에대한집진효율이유사하다고가정하면 loading 양이많아질수록차압수준을어느정도수준에서유지하느냐가결국내구성측면과에너지적인측면에서중요한요인으로나타나게된다. 100 98 Collection Eff. (%) 96 94 92 90 88 86 Meltblown Glass Fiber 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 53. H11 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율변화 dust loading에따른 H12 그레이드 Melt blown과 Glass fiber의효율변화를아래의그림에제시하였다. H12의경우에도 H11과유사한경향을보이고있다. Melt blown의경우 H11 보다효율변화의폭은감소하였으나초기효율이일부감소하였다가다시증가하는경향을보이고있다. Glass fiber의 H12의경우에는초기집진효율이 99.95% 수준으로거의 H13과유사한경향을보이고있다. 초기효율이입자의포집량이증가하는것과상관없이유사한수준이유지되고있다. 이는 Melt blown의 H13 그레이드와도유사한추이이다. - 60 -

100.0 99.5 99.0 Collection Eff. (%) 98.5 98.0 97.5 97.0 96.5 Meltblown Glass Fiber 96.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 54. H12 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율변화 H13 그레이드의 Melt blown과 Glass fiber의 dust loading에따른효율변화의추이를아래의그림에제시하였다. H13 그레이드의경우 dust loading에따라 Melt blown과 Glass fiber의효율변화추이가거의유사한수준을보이고있다. 이는 H11과 H12 보다많은 fiber로 web 구조를형성하고있어입자를포집할수있는용량자체가크기때문이다. 그러나 Quality factor 비교에서도제시하였듯이초기효율과입자포집량증가에따른집진효율의변화추이가유사하지만실제석면을포함하는제어시스템에서구현하게될때는차압의수준차이때문에질적으로많은차이를보이게된다. 시스템상태에서의 Melt blown과 Glass fiber로구성된 HEPA 필터가적용되었을경우의차이는다른챕터에서데이터를제시하였다. - 61 -

100.0 99.5 99.0 Collection Eff. (%) 98.5 98.0 97.5 97.0 96.5 Meltblown Glass Fiber 96.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 55. H13 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율변화 dust loading에따른효율변화 H11 Melt blown과 Glass fiber의차압변화추이를아래의그림에제시하였다. 그림에서확연하게표현되듯이 Melt blown과 Glass fiber의초기차압자체가높은수준차이를보이고있으며입자가여재에포집됨에따라차압의증가경향은 Glass fiber가 Melt blown에비하여급격하게증가하고있는것을확인할수있다. 포집되는입자의양이계속적으로증가한다고가정했을경우 Glass fiber의경우에는석면제어시스템상에서는소비전력이증가하고시스템에많은부하를줄것으로예상된다. H12 Melt blown과 Glass fiber의 dust loading에따른차압변화를아래의그림에제시하였다. H12의경우에도 H11과유사한경향을보이고있다. Glass fiber 경우 dust loading에따라차압이상승하는기울기가 Melt blown의차압이상승하는기울기보다매우가파르게증가하고있다. - 62 -

60 Meltblown Glass Fiber 50 Pressure (mmaq) 40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 56. H11 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른차압변화 60 Meltblown Glass Fiber 50 Pressure (mmaq) 40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 57. H12 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른차압변화 - 63 -

0.3um 사이즈의입자제거효율이 99.95% 이상인 H13 그레이드의 Melt blown과 Glass fiber의 dust loading에따른차압변화의추이를아래의그림에제시하였다. 초기차압이 Melt blown의경우약 3mmAq 수준이었으며 Glass fiber의경우약 30mmAq 수준이었다. dust loading에따른차압이모두증가하는경향을보이고는있지만 Melt blown이 Glass fiber에비하여차압이상승하는변화의폭이작은것으로조사되었다. Glass fiber의경우 3g/m 2 의입자가 loading 되었을조건에서약 60mmAq 수준으로약 2배정도차압이증가하고있으나 Melt blown 경우에는보다작은수준의기울기도차압이증가하고있다. 현재조건보다더많은양의입자가 loading 되어진다고가정했을경우 Melt blown과 Glass fiber에걸리는차압수준의차이는더커질것으로예상되어진다. 60 Meltblown Glass Fiber 50 Pressure (mmaq) 40 30 20 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 58. H13 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른차압변화 아래의그림에서그레이드별 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율과차 압의변화를모두포함하여제시하였다. 여재에입자가포집량이증가함에따라각각의효율과 차압의특성을비교할수있다. - 64 -

100 Collection Eff. (%) 95 90 MB (H11) MB (H12) MB (H13) GF (H11) GF (H12) GF (H13) 85 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 59. 그레이드별 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른효율변화 Pressure (mmaq) 60 50 40 30 20 MB (H11) MB (H12) MB (H13) GF (H11) GF (H12) GF (H13) 10 0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 60. 그레이드별 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른차압변화 - 65 -

(7) Dust loading 전후의 Melt blown 여재의전자현미경분석 H11, H12, H13의각그레이드별 Melt blown과 Glass fiber의전자현미경사진을아래의그림에제시하였다. dust loading 전후 fiber 구조를 500배와 1000배로확대하여입자포집전의 web 구조형상과입자포집후의형상을비교하였다. 향후석면제어시스템구축시동일한방법으로석면이포집된사진을제시예정이다. (a) 입자포집전 ( 500) (b) 입자포집후 ( 500) (c) 입자포집전 ( 1000) (d) 입자포집후 ( 1000) 그림 61. H11 Melt blown 의입자포집전후전자현미경사진 - 66 -

(a) 입자포집전 ( 500) (b) 입자포집후 ( 500) (c) 입자포집전 ( 1000) (d) 입자포집후 ( 1000) 그림 62. H12 Melt blown 의입자포집전후전자현미경사진 - 67 -

(a) 입자포집전 ( 500) (b) 입자포집후 ( 500) (c) 입자포집전 ( 1000) (d) 입자포집후 ( 1000) 그림 64. H13 Melt blown 의입자포집전후전자현미경사진 - 68 -

(a) 입자포집전 ( 500) (b) 입자포집후 ( 500) (c) 입자포집전 ( 1000) (d) 입자포집후 ( 1000) 그림 65. H11 Glass fiber 의입자포집전후전자현미경사진 - 69 -

(a) 입자포집전 ( 500) (b) 입자포집후 ( 500) (c) 입자포집전 ( 1000) (d) 입자포집후 ( 1000) 그림 66. H12 Glass fiber 의입자포집전후전자현미경사진 - 70 -

(a) 입자포집전 ( 500) (b) 입자포집후 ( 500) (c) 입자포집전 ( 1000) (d) 입자포집후 ( 1000) 그림 67. H13 Glass fiber 의입자포집전후전자현미경사진 (8) Dust loading 에따른여재의 Quality factor 분석 본연구에서는석면을포함하는공기중입자상오염물질을제거하기위한여재및필터의질 (Quality) 를평가하기위한척도로 Quality factor를제시했다. 이 Quality factor는초기의집진효율과차압으로평가하며기존의연구에서도초기수준에대한평가만이루어지고있다. 그러나, 본연구에서는실제여재나필터에입자가포집되면서변화하는효율과차압에따라 Quality factor의변화추이를파악하기위해 dust loading에따른 Quality factor 변화경향을평가하였다. 그레이드별 Melt blown의 dust loading에따른 Quality factor 변화추이를아래의그림에제시하였다. H11, H12, H13의모든경우에포집되는입자의양이많아질수록 Quality factor가점차적으로감소하고있는것을알수있다. 이는포집량이많아지면서여재의 web 구조에쌓이게되고이로인하여공기흐름에대한저항이증가하여차압이증가되기때문이 - 71 -

다. 이러한이유로 H11 그레이드의 Quality factor가가장급격하게감소하고있으며상대적으로 H13 그레이드는동일수준의입자가 loading되어도 Quality factor의감소기울기가 H11과 H12 보다적을것을알수있다. 즉, 향후실내공기중비산석면제어시스템개발시적용할 HEPA 필터선정시 Quality factor 기반의그레이드선정이타당한방법으로여겨진다. 다만, 전체의공기순환및소비전력등의기타변수또한고려되어야한다. 3.0 2.5 H11 H12 H13 Quality Factor (mmaq -1 ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 68. 그레이드별 Melt blown 의 dust loading 에따른 Quality factor 변화추이 Glass fiber의그레이드별 dust loading에따른 Quality factor 변화추이를아래의그림에제시하였다. H13 기준으로 Glass fiber의초기 Quality factor는 0.280으로 Melt blown의초기 Quality factor인 2.66에비하여낮은수준을보였다. 낮은수준의초기 Quality factor 에서시작되지만 dust loading에따라급격하게감소하고있는것을알수있다. Melt blown 의경우에는포집되는입자의양이많아질수록감소하는 Quality factor의기울기가둔화되었으나 Glass fiber의경우에는입자가 loading 되어도기울기의변화없이지속적으로급격하게 Quality factor가감소하고있는것으로조사되었다. 또한 H12의 Quality factor의경향이 H13보다좋게산정되고있다. 이는 Glass fiber H12 초기집진효율 99.95%, H13의집진효율이 99.97% 로유사수준이었으나차압수준의차이가있었던이유로포집되는입자가늘어나도이패턴을유지하면서 Quality factor가감소하는경향을보인다. H11의경우 Quality factor가증가하였다가감소하는경향을보이고있는데이이유는 Glass fiber H11의경우 dust loading에따른효율의변화추이에서초기포집입자가증가시에효율이증가했다가 - 72 -

유지되는경향을보였었다. 초기효율이증가되면서 Quality factor가같이증가하는경향을보이다가포집량증가에따라차압이급격하게증가되면서 Quality factor가함께감소하는경향을보이고있다. 즉, 석면을포함한입자상오염물질제거관점에서보면초기의효율과차압수준만으로적용여재를결정하게되면내구성및장기사용에따른시스템부하등에문제를야기할수있음을시사하고있다. 0.30 H11 H12 H13 Quality Factor (mmaq -1 ) 0.25 0.20 0.15 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 69. 그레이드별 Glass fiber 의 dust loading 에따른 Quality factor 변화추이 - 73 -

H11 그레이드 Melt blown과 Glass fiber의 dust loading에따른 Quality factor의변화추이를아래의그림에제시하였다. Melt blown과 Glass fiber의초기 Quality factor는각각 2.40과 0.204 수준이었다. Melt blown과 Glass fiber의 Quality factor가모두감소하는경향을보이고있으나감소의폭은 Melt blown이 Glass fiber에비하여더큰것으로조사되었다. 그러나동일수준의입자가 loading 되어있을경우에는 Melt blown이 Glass fiber보다높은수준의 Quality factor를보이고있다. 2.5 Meltblown (H11) Glass Fiber (H11) Quality Factor (mmaq -1 ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 70. H11 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른 Quality factor 의변화 추이 아래의그림에서 H12 Melt blown과 Glass fiber의 dust loading에따른 Quality factor의변화추이를제시하고있다. Melt blown과 Glass fiber의초기 Quality factor 2.56과 0.29 에서 H11과같이 loading되는입자의양이많아질수록감소하는경향을보이고있다. 그러나 Melt blown의 Quality factor 감소기울기는 H11에비하여감소하여포집되는입자에따라 Quality factor가보다천천히감소하는경향을보이고있다. 이로인하여 H11에서보다 Glass fiber와의 Quality factor 차이가커지고있는것을볼수있다. H13의경우에는 Melt blown과 Glass fiber의초기 Quality factor가각각 2.66과 0.28에서포집되는입자가많아질수록감소하는경향을보이고있다. 그러나, Melt blown의경우 H11과 H12에비하여 Quality factor의감소폭이더작아져 loading되는입자가많아질수록 H11과 H12에비하여 Glass fiber와의 Quality factor 차이가더커지는경향을보이고있다. - 74 -

2.5 Meltblown (H12) Glass Fiber (H12) Quality Factor (mmaq -1 ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 71. H12 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른 Quality factor 의변화 추이 3.0 2.5 Meltblown (H12) Glass Fiber (H12) Quality Factor (mmaq -1 ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 72. H13 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른 Quality factor 의변화 추이 - 75 -

모든그레이드별 Melt blown과 Glass fiber의 dust loading에따른 Quality factor의변화추이를모두아래의그림에제시하여비교하였다. 기본적으로 Melt blown 소재가 Glass fiber 소재에비하여높은초기 Quality factor를보이고있으며 loading되는입자에따라 Glass fiber보다급격하게감소하고있음에도불구하고동일양의입자가포집되었을경우여전히보다높은 Quality factor를보이고있다. 이중 Melt blown H13의경우초기 Quality factor 가다른 Melt blown 그레이드와모든 Glass fiber 그레이드보다높을뿐만아니라 dust loading에따는 Quality factor 또한가장우수한수준을보이고있는것으로조사되었다. 특히, 현재석면제거현장에서사용되어지고있는음압기등에서 Glass fiber 소재의 H13 그레이드를사용하고있다. 이경우본연구를통하여개발된 Melt blown과기존에사용되고있는 Glass fiber의 H13 그레이드의수준을비교해보면명확히구분되는질 (Quality) 의수준을보여주고있다. 즉, 차년도비산석면제어시스템개발시에 Melt blown과 Glass fiber를각각비교하겠지만전체시스템의성능을평가할예정이다. 또한본연구의마지막부분에서각각의여재로제작한필터로시스템상에서의풍량및소비전력을평가하여제시하였다. Quality Factor (mmaq -1 ) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Meltblown (H11) Meltblown (H12) Meltblown (H13) Glass Fiber (H11) Glass Fiber (H12) Glass Fiber (H13) 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) 그림 73. 그레이드별 Melt blown 과 Glass fiber 의 dust loading 에따른 Quality factor 의 변화추이 (Total) - 76 -

(9) 석면제거용여재의입자사이즈별효율및차압평가 석면제거용으로개발된 HEPA급여재에대하여입자의입경별제거효율수준을파악하기위하여 TOPAS 장비를이용하여분석을수행하였다. 제거효율평가를위한입자의사이즈는 0.1um에서 10um 사이즈이다. 면속도 1m/s 조건에서 Melt blown H11 그레이드여재의입자사이즈별집진효율을아래의그림에제시하였다. 측정범위중가장작은입자사이즈인 0.1um 사이즈의경우약 93% 수준의집진효율을보이고있으며 0.3um의입경의입자는약 97% 수준으로제거하고있는것으로조사되었다. 1um 이상의큰입자는약 98% 이상의수준을보이고 10um 수준의거대입자는 100% 제거효율을보이고있다. 1.00 Collection Efficiency 0.98 0.96 0.94 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 74. Melt blown H11 그레이드여재의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 1m/s) 동일면속도조건에서 Melt blown H12 그레이드여재의입자사이즈별집진효율을아래의그림에제시하였다. H12 Melt blown 여재테스트결과 0.1um 사이즈의입자제거효율은약 99.4% 수준을보고있으며 H11 그레이드와같이 10um 수준의거대입자에대해서는 100% 의입자제거효율을보이고있는것으로조사되었다. - 77 -

1.000 0.998 Collection Efficiency 0.996 0.994 0.992 0.990 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 75. Melt blown H12 그레이드여재의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 1m/s) H13 그레이드의 Melt blown여재의입자사이즈별집진효율을아래의그림에제시하였다. 0.1um ~ 0.3um 사이의입자를제외하면모든입자사이즈대에서 99.9% 수준으로높은입자제거효율을보이고있다. 특히 1um 이상의거대입자에서는 100% 수준의제거효율을보이고있는것으로조사되었다. H11, H12, H13 그레이드의 Melt blown 여재의입경별제거효율을동시에비교하여아래의그림에제시하였다. H11 그레이드의경우 H12과 H13에비해서모든입자사이즈영역에서낮은효율을보이고있다. 특히 1um 이하의미세입자구간에서는현저히떨어지는제거효율을보이고있으며가장작은입자사이즈인 0.1um의제거효율의경우 H12와 H13과의큰수준차이를보이고있다. H12 그레이드의경우 H13과유사한경향을보이고있으나모든구간에서 H13 그레이드에비하여미세하게낮은제거효율을보이고있다. 반면 H13 그레이드의경우모든입자사이즈영역에서높은효율을보이고있다. 1um 이하의미세입자구간에서도 H11과 H12에비하여높은수준의집진효율을보이고있는것으로평가되었다. - 78 -

1.000 0.998 Collection Efficiency 0.996 0.994 0.992 0.990 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 76. Melt blown H13 그레이드여재의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 1m/s) 1.00 Collection Efficiency 0.98 0.96 0.94 H11 H12 H13 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 77. Melt blown 각그레이드여재의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 1m/s) - 79 -

면속도 1m/s 조건에서 Melt blown 각그레이드별여재의차압수준을비교하여아래의표에제시하였다. H11의경우평균차압이 267Pa로조사되었으며 H12 그레이드여재의경우평균차압이 395Pa로조사되었다. 가장효율이높은 H13 그레이드의경우에는평균차압이 613Pa로 H11과 H12에비하여높은수준의차압을보이고있다. 각그레이드별차압의차이는통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. 표 19. Melt blown 각그레이드별여재의차압비교 ( 면속도 1m/s) Face Velocity (m/s) Grade N Pressure (Pa) Mean Std. Dev Min Max P-value 1 H11 10 267 6.22 255 275 H12 10 395 6.51 384 402 H13 10 613 7.70 601 627 <0.001 Melt blown 각그레이드별여재의면속도 1m/s 조건에서차압분포를아래의그림에제시하였다. 모든그레이드의경우차압분포가좁은구간에분포되어있는것으로조사되었다. 그레이드별차압수준은각그레이드기준에맞는집진효율구현을위하여차징전원지의단위중량의차이에서기인된다. H11보다 H13 그레이드의효율을상승시키기위하여단위중량을높인다. 즉, 동일면적의여재를구성하고있는 fiber가많아지게되어차압수준이상승하는결과를보인다. 600 Pressure (Pa) 500 400 300 200 H 11 H 12 H 13 그림 78. Melt blown 각그레이드별여재의차압분포 ( 면속도 1m/s) - 80 -

(10) 석면제거용 HEPA 필터의입자사이즈별효율및차압평가 Glass fiber에비하여초기효율및차압, Quality factor가우수했던 Melt blown을대상으로필터상태에서의성능을확인하기위하여 H11, H12, H13 그레이드로 HEPA 필터샘플을제작하였다. 제작된 HEPA 필터의사이즈및도면은아래의그림에제시하였다. 필터상태에서의각사이즈효율및차압수준을평가해보고필터를통과하게되는면속도 (face velocity, m/s) 에서각각의입자사이즈별집진효율수준을평가하였다. 그이유는시스템상에서필터를통과하는공기의속도에따라효율차이를보이기때문이다. (a) H11 (b) H12 (c) H13 그림 79. Melt blown 그레이드별 HEPA 필터샘플도면 - 81 -

아래의그림에서 Melt blown H11 수준의 HEPA필터의면속도 1m/s에서의입자사이즈별집진효율의추이를제시하였다. 샘플로제작된 HEPA 필터의사이즈는 277mm( 가로 ) 361mm( 세로 ) 25mm( 두께 ) 이며여재를절곡하여 81산으로구성되었다. 평가한입자의사이즈는 0.1um에서부터 10um 구간의입자를대상으로하여 TOPAS 장비에서효율을평가하였다. HEPA 필터를통과하는입자를포함한공기의면속도 1m/s 조건이다. 아래의그림에서와같이 0.1um사이즈수준의입자에대한효율은약 99.7% 수준을보이고있으나입자의사이즈가커지면서집진효율이미세하게증가하는경향을보이고있다. 측정조건중가장큰입자의사이즈인 10um 입자는거의 100% 수준의제거효율을보이고있는것으로조사되었다. 1.000 0.995 Collection Efficiency 0.990 0.985 0.980 0.975 0.970 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 80. H11 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 1m/s) 면속도 2m/s 조건에서 H11 Melt blown HEPA 필터의입자사이즈별집진효율을아래의그림에제시하였다. 면속도가증가되었다는것은필터를통과하는바람의세기가증가되었음을의미하며일반적으로면속도가증가하면필터의 fiber로구성된 web 구조입자가빠르게통과되는과정에서집진효율이떨어지게된다. 면속도 1m/s 조건에서는 0.1um 사이즈의입자의제거효율이약 99.7% 수준이었으나면속도 2m/s 조건에서는약 98.5% 수준으로감소하는것으로평가되었다. 1um 사이즈의경우에약 99.5% 수준을보이고있다. 면속도가증가하였으나 10um의큰입자에서는여전히 100% 수준의집진효율을보이고있다. - 82 -

1.000 0.995 Collection Efficiency 0.990 0.985 0.980 0.975 0.970 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 81. H11 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 2m/s) 면속도 3m/s 조건에서 H11 HEPA 필터의입자사이즈별집진효율의추이를아래의그림에제시하였다. 필터를통과하는면속도가 3m/s로증가함에따라각입경별입자를포집하는효율이떨어지는것을볼수있다. 0.1um 사이즈대에서는약 98% 정도의제거효율을보이고있으며특히 1um 이하의입경에서다른면속도조건보다효율이전체적으로떨어지고있는것으로조사되었다. 이는 fiber로구성되어있는 web 구조의기공을미세한사이즈의입자들이빠른면속도의의해흡착되지못하고통과되기때문이다. 그러나, 10um 대의거대입자에서는 1m/s와 2m/s 조건에서와같이 100% 수준의제거효율을보이고있다. 이러한거대입자는 1um 이하의미세입자와다르게그물구조에잘걸리며 HEPA 필터에부여된정전기력에많은영향을받기때문에면속도가빠르더라도미세입자보다적은영향을받게되기때문이다. - 83 -

1.000 0.995 Collection Efficiency 0.990 0.985 0.980 0.975 0.970 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 82. H11 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 3m/s) 면속도 1m/s에서 H12 Melt blown HEPA 필터의입자사이즈별집진효율의경향을아래의그림에제시하였다. H12 그레이드는여재상태에서 99.5% 수준의집진효율을보이며 H11의 95% 보다높은수준의 HEPA급여재이다. H12 여재로제작된 HEPA 필터의 1m/s 면속도에서입경별제거효율을보면 1um 사이즈이하의입자에서는입자가일부입자가통과하여 100% 에못미치는효율을보이고있는것을알수있다. 그러나, 이수준은 H11과비교해보면동일한 1m/s 조건에서더높은집진효율을보이고있다. 1um 이상의사이즈에서는 100% 수준의입자제거효율을보이고있다. H12 그레이드의 HEPA 필터상태에서면속도 2m/s 조건의입자사이즈별집진효율의경향을아래의그림에제시하였다. H12 그레이드의 1m/s 조건과거의유사한경향을보이고있으나 1um 이하입자에서효율이미세하게떨어지는경향을알수있다. 그러나 1um에서 10um 사이의큰입자는모두제거하는경향을보이고있는것으로조사되었다. - 84 -

1.000 Collection Efficiency 0.999 0.998 0.997 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 83. H12 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 1m/s) 1.000 Collection Efficiency 0.999 0.998 0.997 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 84. H12 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 2m/s) - 85 -

면속도 3m/s 조건에서 H12 그레이드의 HEPA 필터의입자사이즈별집진효율의경향을아래의표에제시하였다. 필터를통과하는공기의흐름이빨라짐에따라 1m/s이하의미세입자들은통과하는비율이높아져집진효율이떨어지는경향을보이고있다. 이결과는 H13 HEPA 필터의 3m/s 조건에서와경향은유사한수준을보이고있으나, H11의경우 0.1um 사이즈의제거효율이약 98% 수준이었던반면 H12의경우는약 99.8% 로상대적으로높은제거효율을보여주고있다. 또한 H11 그레이드에서는 5um 이상의거대입자에서만 100% 수준을보였으나 H12의경우에는 2um 이상사이즈에서 100% 수준을보여주고있다. 즉, 동일면속도조건이었으나초기제거효율수준이높았던 H12 그레이드에서모든입자사이즈대에서더높은제거효율을보이고있다. 1.000 Collection Efficiency 0.999 0.998 0.997 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 85. H12 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 3m/s) H13 그레이드의 HEPA 필터의면속도 1m/s 조건에서입자사이즈별집진효율의경향을아래의그림에제시하였다. H13 그레이드의경우여재상태에서 99.95% 이상의효율을보이는수준으로면속도 1m/s 조건에서거의모든입자사이즈대에서 100% 가까운집진효율을보이고있다. 일부사이즈의입자가통과되어상대적으로피크를보이고는있으나이를감안하더라도전체적으로 99.9% 이상의고효율을보이고있는것으로조사되었다. 특히 1um 이하의미세입자의경우동일조건의 H11과 H12 그레이드에비하여높은제거효율의경향을보이고있다. - 86 -

1.0000 0.9995 Collection Efficiency 0.9990 0.9985 0.9980 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 86. H13 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 1m/s) 면속도 2m/s 조건에서 H13 HEPA 필터의입자사이즈별집진효율을아래의그림에제시하였다. 모든입자사이즈에서높은제거효율을보이고있으나동일그레이드의면속도 1m/s 에비해필터를통과한입자가더분포하고있다. 1um 이하의입경대에서입자의통과가증가하였으나동일면속도조건에서 H11과 H12에비하여매우높은수준의집진효율을보이고있다. 10um 수준의거대입자에대해서는 100% 수준을보이고있다. 면속도 3m/s 조건에서 H13 HEPA 필터의입자사이즈별집진효율을아래의그림에제시하였다. 1um 이상의거대입자구간에서는 100% 수준을보여주고있으나 1m 이하의미세입자에서는필터를통과하는입자가의해효율이미세하게떨어지고있는것으로조사되었다. 동일그레이드의 1m/s 조건과 2m/s 조건에비해서는 1um 이하의제거효율이다소낮지만전체적인제거효율이약 99.9% 이상으로다른그레이드의 HEPA 필터에비해매우안정적이고높은입자의제거효율을보이고있다. - 87 -

1.0000 0.9995 Collection Efficiency 0.9990 0.9985 0.9980 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 87. H13 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 2m/s) 1.0000 0.9995 Collection Efficiency 0.9990 0.9985 0.9980 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 88. H13 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 3m/s) - 88 -

면속도 1m/s 조건에서 H11, H12, H13 그레이드 HEPA 필터의 0.1um에서 10um 사이의입경별입자에대한제거효율을비교하여아래의그림에제시하였다. 본조건은테스트조건중면속도가가장느린조건으로입자포집관점에서 HEPA 필터에포집되기가장쉬운조건으로 4~5um 이상 10um 사이의거대입자는모든그레이드에서 100% 제거되고있다. 그러나 1um 이하의미세입자에서는 H11 그레이드가가장낮은수준의제거효율경향을보이고있으며, H13 그레이드가가장높은효율을보여주고있다. H13 그레이드의경우일부입자가통과한경우가발생했지만거의모든입자사이즈에서 100% 가까운고효율을보이고있다. 1.000 Collection Efficiency 0.999 0.998 H11 H12 H13 0.997 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 89. 그레이드별 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 1m/s) 면속도 2m/s 조건에서 H11, H12, H13 그레이드 HEPA 필터의 0.1um에서 10um 사이의입경별입자에대한제거효율을비교하여아래의그림에제시하였다. 전체적으로는면속도 1m/s의조건과유사한경향을보이고있으나 H11의경우가장작은입자인 0.1um 사이즈의제거효율이 1m/s 조건에서는약 99.7% 수준이었으나면속도가증가하면서약 98.5% 수준으로감소하고있다. 더불어 1um 이하의미세입자에서는전체적으로제거효율이감소하고있는것으로조사되었다. H12와 H13은 H11에비하여미세입자구간에서도상대적으로높은제거효율수준을보여주고있다. 5um 이상의거대입자에서는모든그레이드의 HEPA 필터가 100% 수준의높은제거효율을보여주고있다. - 89 -

1.000 0.995 Collection Efficiency 0.990 0.985 H11 H12 H13 0.980 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 90. 그레이드별 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 2m/s) 가장악조건인면속도 3m/s의조건에서모든그레이드 HEPA 필터의입자사이즈별집진효율의추이를아래의그림에제시하였다. 전체적인경향은면속도 1m/s와 2m/s 조건과유사한결과를보인다. 그러나각입경별제거효율수준을보면가장작은 0.1um 입자의경우 1m/s 조건에서는약 99.7%, 2m/s 조건에서는약 98.5% 수준을보이고있는반면 3m/s 조건에서는약 98 수준으로면속도증가에따라제거효율이감소하고있다. 더불어 1um 이하의미세입자의각입경별제거효율도다른조건에비하여전체적으로낮은수준의제거효율을보여주고있다. 2m/s 조건에서는 H12 그레이드도 1um 이하의미세입자에서도비교적높은제거효율을보였으나면속도가증가된 3m/s 조건에서는제거효율이미세하게감소하고있다. 1um 이상의큰입자에서비교적효율이좋았던 H11 그레이드는면속도가빨라지면대부분의구간에서집진효율이감소되어졌다. 면속도에따른입경별제거효율은향후비산석면제거를위한제어시스템개발시시스템에서공기순환을위해어느정도수준의풍량을구현하는가에따라석면제거효율에영향을줄수있기때문에매우중요한요소이며차후이러한자료를기본으로시스템이설계되어져야최적의효율을수반한시스템개발이가능하다. - 90 -

1.000 0.995 Collection Efficiency 0.990 0.985 0.980 0.975 H11 H12 H13 0.970 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 91. 그레이드별 Melt blown 의입자사이즈별집진효율 ( 면속도 3m/s) 각그레이드 Melt blown HEPA 필터의각면속도별차압수준을비교하여아래의표에제시하였다. H11 그레이드 HEPA 필터의경우면속도 1m/s에서걸리는차압이 31Pa, 2m/s 조건에서의차압이 75Pa, 3m/s 일때의차압이 131Pa로조사되었으며각면속도간차압수준은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. H12의경우 1m/s 일때의차압수준은 44Pa, 2m/s의경우 102Pa, 3m/s의경우 171Pa로조사되었으며통계적으로유의한결과를보이고있다. H13 HEPA 필터의차압수준은 1m/s에서 70Pa, 2m/s에서 161Pa, 3m/s에서 275Pa 이었으며통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. - 91 -

표 20. 그레이드별 Melt blown HEPA 필터의각면속도에따른차압비교 Grade Face Velocity (m/s) N Pressure (Pa) Mean Std. Dev Min Max P-value H11 H12 1 10 31 1.20 29 33 2 10 75 1.84 72 78 3 10 131 3.13 126 136 1 10 44 2.30 41 48 2 10 102 4.14 96 109 3 10 171 7.62 158 180 <0.05 <0.05 H13 1 10 70 1.70 67 73 2 10 161 3.93 155 167 3 10 275 6.01 265 282 <0.05 아래의그림에서 H11 그레이드의 HEPA 필터에걸리는차압의분포를각면속도별로구분하여제시하였다. 면속도가 1m/s에서 3m/s로빨라질수록동일사양의필터에걸리는차압수준이현저히증가되고있는것을알수있다. 각조건별차압의분포는비교적적은수준에서분포하고있다. 각각의면속도별 H11 그레이드의 HEPA 필터차압분포를아래의그림에제시하였다. 전체적인차압수준은 H11 보다높게형성되고있으나면속도에따른차압의증가추이는유사한경향을보이고있다. 시스템에장착되어지는필터상태에서의차압은비산석면제어를위한석면제어시스템구축시일정공간의효율적인공기순환을위한유로에부하를가중시켜전체적인순환시스템에마이너스요인으로작용한다. 즉, 고효율을유지하면서필터의차압수준을낮추어야만효율적인공기의순환을구현할수있으며 Energy saving 관점에서도낮은소비전력으로시스템을운용할수있게된다. 이러한측면에서본연구에서는 Glass fiber보다상대적으로차압수준이현저히낮은 Melt blown 개발을목표에두고있는것이다. 차압수준은필터소재뿐만아니라필터의크기, 산과산의간격 (pitch), 필터의두께등에도영향을받기때문에향후제어시스템개발시이러한변수들도고려되어진시스템과필터의설계가꼭필요하다고할수있다. - 92 -

140 120 100 Pressure (Pa) 80 60 40 20 1 2 3 Face Velocity (m/s) 그림 92. H11 HEPA 필터의면속도별차압 180 160 140 Pressure (Pa) 120 100 80 60 40 1 2 3 Face Velocity (m/s) 그림 93. H12 HEPA 필터의면속도별차압 - 93 -

H13 그레이드의 HEPA 필터에각면속도별로걸리는차압의분포를아래의그림에제시하 였다. H11 과 H12 와같이면속도가 1m/s 에서 3m/s 로빨라질수록차압수준은상승하고있 다. 300 250 Pressure (Pa) 200 150 100 50 1 2 3 Face Velocity (m/s) 그림 94. H13 HEPA 필터의면속도별차압 면속도조건에따른 HEPA 필터의각그레이드별차압을아래의표에비교제시하였다. 1m/s 조건에서 H11 그레이드의차압은 31Pa이었으며, H12 그레이드의차압수준은 44Pa, H13의경우 70Pa로조사되었으며각그레이드별차압은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. Melt blown 여재상태의차압수준이 H11의경우 1.61mmAq, H12 그레이드의경우 2.18mmAq, H13 그레이드의경우 3.33mmAq 이었다. 즉, 여재를필터상태로제작하면서발생가능한 leak를포함한변수들이있지만기본적으로원지상태에서의차압이필터로제작되었을때유사한경향을보이고있다. 2m/s 조건에서는 H11의차압은 75Pa이었으며, H12의경우 102Pa, H13의경우 161Pa로통계적으로유의한수준에서차압의차이를보이고있는것으로조사되었다. 가장빠른면속도조건인 3m/s에서의 H11 그레이드 HEPA 필터의차압수준은 131Pa로 1m/s 조건에비해약 4배정도높은수준을보였으며 H12의 HEPA 필터의차압은 171Pa로 1m/s 조건보다약 4배이상높은수준을보이고있다. H13 의경우에도 275Pa로 1m/s 보다약 4배정도의높은차압을보이고있다. - 94 -

표 21. 면속도별 Melt blown HEPA 필터의각그레이드별차압비교 Face Velocity (m/s) Grade N Pressure (Pa) Mean Std. Dev Max Min P-value H11 10 31 1.20 33 29 1 H12 10 44 2.30 48 41 <0.05 H13 10 70 1.70 73 67 2 H11 10 75 1.84 78 72 H12 10 102 4.14 109 96 H13 10 161 3.93 167 155 <0.05 3 H11 10 131 3.13 136 126 H12 10 171 7.62 180 158 H13 10 275 6.01 282 265 <0.05 1m/s의면속도조건에서각각의 HEPA 그레이드에따른차압의분포를아래의그림에제시하였다. 여재차압이가장낮은수준인 H11이가장낮은차압분포를보이고있으며 H13 이가장높은차압수준을보이고있으며 H11 그레이드와비교해보면약 2배이상높은수준의차압분포를보이고있다. 면속도 2m/s의조건에서그레이드별 HEPA 필터에걸리는차압분포를아래의그림에제시하였다. 1m/s 조건과같이 H11이가장낮은수준의차압을보이고 H13이가장높은수준의차압을보이고있다. 그러나, 1m/s의면속도조건보다모두증가된차압을보이고있다. - 95 -

80 70 60 Pressure (Pa) 50 40 30 20 H11 H12 Face Velocity (1.0 m/s) H13 그림 95. 그레이드별 HEPA 필터의차압 ( 면속도 1m/s) 180 160 140 Pressure (Pa) 120 100 80 60 H11 H12 Face Velocity (2.0 m/s) H13 그림 96. 그레이드별 HEPA 필터의차압 ( 면속도 2m/s) - 96 -

면속도 3m/s 조건에서그레이드별 HEPA 필터의차압분포를아래의그림에제시하였다. 1m/s 와 2m/s 면속도조건보다전체적으로차압은상승했으나차압의분포및경향은유사하 게나타났다. 300 280 260 240 Pressure (Pa) 220 200 180 160 140 120 H11 H12 Face Velocity (3.0 m/s) H13 그림 97. 그레이드별 HEPA 필터의차압 ( 면속도 3m/s) - 97 -

(11) 석면제거용 HEPA 필터의 Dust loading 에따른입자사이즈별효율및차압평가 일반적으로비산석면제거를위한음압기에서는 Glass fiber로제작된 HEPA 필터를적용하고있다. 그러나, 너무높은차압으로인하여전체시스템의풍량이감소하게되며높은차압만큼걸리는부하를극복하기위해많은소비전력을소모하게된다. 또한, 사용되어지면서석면을포함한입자가포집될수록차압의상승이급속도로진행되기때문에이러한문제가점점가중되어진다. 이러한관점에서본연구에서는고효율을보이면서 Glass fiber보다상대적으로차압이우수한 Melt blown 소재를개발하고이를실내공기중비산되어있는석면을제거할수있는석면제어시스템개발을최종목표로하고있다. 아래의그림에서그레이드별 HEPA 필터를가면속도조건에서입자를 loading 시켜필터전체에걸리는차압의변화추이를제시하였다. loading 시키는시험용 A2 입자를사용하였으며입자를 loading 시키면서차압수준을평가하였다. 면속도 1m/s 조건에서 H11 그레이드의 HEPA 필터의경우지속적으로차압이증가하고있다. 포집되는입자량이많아질수록차압이증가하고있으나급격하게상승하는변화는없다. 동일면속도에서 H12 HEPA 필터의경우에도마찬가지고차압이특이한변화없이지속적으로상승하고있는유사한경향을보이고있다. 1m/s 의면속도조건에서 H13 HEPA 필터의경우에도입자가포집되면서차압이상승되고있으며포집량증가에따른특이한경향은보이지않고있다. H11, H12, H13의경우모두입자 loading에따라차압이 2배정도상승할때까지약 8g의입자가포집되었다. H13 HEPA 필터를대상으로공기의면속도를 2m/s 조건에서입자포집에따른차압분석결과, 면속도조건이올라감에따라동일그레이드의 H11보다높은수준의차압을보이고있다. 그러나, 입자가 loading 되면서상승되는차압의경향은동일한수준으로조사되었다. H13 HEPA 필터를면속도 3m/s 조건에서 dust loading 하면서차압변화조사결과동일그레이드의 HEPA 필터의 1m/s와 2m/s의면속도조건보다높은수준의차압을보이고있으며입자가포집되면서상승되는차압의기울기가더크게나타났다. 이는공기가필터를더빠르게통과하면서여재에부하가더커져높은차압수준을보이는것으로판단할수있다. 이는향후공기중비산석면제어시스템개발시넓은면적에적용하기위해서는시스템의전체풍량을증가시켜야하는데이경우차압이상승하게되어전체풍량의감소를가져올수있으며특히, 시스템운영을위한소비전력의소모가늘어날수있다. 따라서석면제어시스템에서는 Glass fiber 대비고효율과저차압구현이가능한여재를선택이가장중요하다고할수있다. - 98 -

60 Pressure (Pa) 50 40 30 20 H11 Meltblown Filter 0 2 4 6 8 10 Dust Loading Amount (g) 그림 98. H11 HEPA 필터의 dust loading 에따른차압변화 ( 면속도 1m/s) 100 80 Pressure (Pa) 60 40 20 H12 Meltblown Filter 0 2 4 6 8 Dust Loading Amount (g) 그림 99. H12 HEPA 필터의 dust loading 에따른차압변화 ( 면속도 1m/s) - 99 -

120 Pressure (Pa) 80 40 H13 Meltblown Filter, Face Velocity 1 m/s 0 2 4 6 8 Dust Loading Amount (g) 그림 100. H13 HEPA 필터의 dust loading 에따른차압변화 ( 면속도 1m/s) 360 320 Pressure (Pa) 280 240 200 160 120 H13 Meltblown Filter, Face Velocity 2 m/s 0 2 4 6 8 Dust Loading Amount (g) 그림 101. H13 HEPA 필터의 dust loading 에따른차압변화 ( 면속도 2m/s) - 100 -

600 550 Pressure (Pa) 500 450 400 350 300 H13 Meltblown Filter, Face Velocity 3 m/s 0 1 2 3 4 5 6 7 Dust Loading Amount (g) 그림 102. H13 HEPA 필터의 dust loading 에따른차압변화 ( 면속도 3m/s) 면속도 1m/s의조건에서 HEPA 필터그레이드별 dust loading에따른차압변화를아래의그림에제시하였다. 모든그레이드의 HEPA 필터가입자의포집량이늘어남에따라차압수준의지속적으로상승하고있다. 입자의 loading 양이증가되어도특이한경향을보이지는않고있다. H13의경우 H11과 H12에비하여차압의상승수준이높은경향을보이고있다. 그러나이는초기차압이높은수준에서시작된이유이며약 8g 정도의입자가 loading 되었을경우모든그레이드에서의차압수준이약 2배정도상승하고있는것으로조사되었다. 면속도별 H13 HEPA 필터의 dust loading에따른차압변화를아래의그림에제시하였다. 필터및여재의질을평가하였던 Quality factor가가장우수했던 H13 그레이드를대상으로각면속도별로 dust loading에따른차압비교결과 H11이가장낮은수준이며 H13이가장높은수준의결과를보이고있다. H13이포집량증가에따라다른그레이드보다가파른차압상승경향을보이고있다. - 101 -

140 H11 H12 H13 120 Pressure (Pa) 100 80 60 40 20 0 2 4 6 8 Dust Loading Amount (g) 그림 103. HEPA 필터그레이드별 dust loading 에따른차압변화 ( 면속도 1m/s) 600 500 1.0 m/s 2.0 m/s 3.0 m/s Pressure (Pa) 400 300 200 100 0 2 4 6 8 Dust Loading Amount (g) 그림 104. 면속도별 H13 HEPA 필터의 dust loading 에따른차압변화 - 102 -

아래의그림에서 H11 HEPA 필터의 dust loading 전후집진효율을비교하여제시하였다. 필터상태에서입자포집시험전측정한집진효율과지속적으로입자를 loading 시켜초기보다차압이약 2배상승된상태의필터의집진효율을측정하여입자의사이즈를 0.1um에서 10um 범위에서평가하여비교하였다. 1um 이하의미세입자구간에서는전체적으로입자 loading 후에효율이다소증가한경향을보이고있다. 이는필터에입자가포집되면서 web 구조에쌓이게되어입자가통과하지못하고다시쌓이면서효율이증가한결과라고할수있다. 효율을좋아졌으나차압의상승하게되는것이라고할수있다. 1um 이상의거대입자구간에서는입자포집전후의차이가없이모두높은집진효율을보이고있다. 입자포집초기필터에서도거의모든입자를제거했기때문에 loading 후에도 100% 수준의높은제거효율을보이고있다. 1.000 0.999 Collection Efficiency 0.998 0.997 H11 Initial H11 Loaded 0.996 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 105. H11 HEPA 필터의 dust loading 전후 ( 초기 / 말기 ) 집진효율비교 H12 HEPA 필터의 dust loading 전후집진효율을비교하여아래의그림에제시하였다. H12 그레이드의경우에도 H11과유사한경향을보이고있다. 0.1um에서 1um 사이의미세입자구간에서는포집전의집진효율보다포집후의집진효율이미세하게상승하고있다. 이는차압이약 2배증가할정도의입자가필터에쌓이게되어필터의 web 구조에달라붙고입자가통과할수있는기공을많이막으면서통과되는입자의양이줄어효율이증가하고있다. 입자의직경이 1um 이상 10um 이하의거대입자구간에서는포집전후모든경우에 100% 수준의높은집진효율을보이고있다. - 103 -

1.0000 Collection Efficiency 0.9995 H12 Initial H12 Loaded 0.9990 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 106. H12 HEPA 필터의 dust loading 전후 ( 초기 / 말기 ) 집진효율비교 H12 HEPA 필터의 dust loading 전후집진효율을비교하여아래의그림에제시하였다. H13의경우초기집진효율과말기집진효율의경향이차이를보였던 H11과 H12와달리입자 loading 전후의차이가거의없는수준으로평가되었다. 이는입자포집전수준이이미대부분의입자사이즈에서 100% 수준을보였던이유로판단되어진다. - 104 -

1.0000 Collection Efficiency 0.9995 H13 Initial H13 Loaded 0.9990 0.1 1 10 Particle Size (µm) 그림 107. H13 HEPA 필터의 dust loading 전후 ( 초기 / 말기 ) 집진효율비교 (12) Melt blown 과 Glass fiber HEPA 필터의집진효율및소비전력평가 당해연도연구를통해개발된 Melt blown HEPA 필터의성능테스트를진행하였다. 석면제거을위해일반적으로사용되어지고있는음압기를대상으로하였으며음압기에내장되어있는 Glass fiber HEPA 필터와동일사양 Melt blown으로제작한 HEPA 필터를대상으로평가를수행하였다. 석면제거용음압기에는프리필터, 미디움필터, HEPA 필터로구성되어있었으며, 테스트는본연구를통해개발된 Melt blown으로제작된 HEPA 필터를샘플로제작하여음압기상태에서 Glass fiber와 Melt blown 필터장착시의 one-pass 집진효율과 3가지의풍량에서각필터적용에의한소비전력을평가하였다. 아래의사진은음압기에내장되어있는 Glass fiber HEPA 필터와본연구에서샘플로제작한 Melt blown HEPA 필터이다. 각필터는 H13 그레이드로제작되었으며여재상태에서 0.3um 입자를 99.95% 이상제거효율을갖는다. - 105 -

그림 108. 음압기용 HEPA 필터와테스트용 Melt blown HEPA 필터샘플 석면제거용음압기에내장되어있던 Glass fiber HEPA 필터와샘플로제작한 Melt blown HEPA 필터를각각장착시의입자사이즈별 one-pass 집진효율의결과를비교하여제시하였다. 기존에적용되어지고있는 Glass fiber HEPA 필터가내장된음압기상태에서 0.3um 사이즈의집진효율은평균 98.91% 로조사되었다. 0.5um 사이즈의입자에대한집진효율은평균 99.21% 로 0.3um 사이즈보다미세하게높게조사되었다. 1.0um 사이즈의입자는 100% 의효율을보이고있으며각사이즈에대한집진효율은통계적으로유의한차이를보이고있다. 동일음압기에본연구를통하여제작된 Melt blown HEPA 필터를장착후동일한시험을진행한결롸 0.3um 사이즈의입자에대한평균 one-pass 집진효율은 99.33% 였으며 0.5um 사이즈입자에대한평균집진효율은 99.53% 로 0.3um 입자의제거효율보다미세하게높은수준을보이고있다. 1.0um 사이즈의입자의경우 100% 의제거효율을보이고있다. 각각의집진효율은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. 0.3um 사이즈의집진효율을 Glass fiber HEPA 필터와 Melt blown HEPA 필터로비교해보면 Melt blown 소재로제작된 HEPA 필터의집진효율이 99.93%, Glass fiber로제작된 HEPA 필터의집진효율이 98.91% 로미세하게높은수준을보이고있다. 0.5um 사이즈입자의경우, Melt blown HEPA 필터의집진효율이 99.53% 로 Glass fiber로제작된 HEPA 필터의집진효율인 99.21% 보다미세하게높은수준을보이고있다. 1.0um 사이즈입자에대해서는각각의필터가적용되었을때모두 100% 의집진효율을보이고있다. Melt blown으로제작된 HEPA 필터가모든입자의입경에서미세하게높은집진효율을보이고있은나전체적으로유사한수준을보이고있다. 그러나, 석면을포함한입자제거시스템에서는제거효율뿐만아니라시스템에걸리게되는부하가매우중요한요인으로작용한다. - 106 -

표 22. Glass fiber 와 Melt blown HEPA 필터적용에따른석면제거용음압기의입자사이 즈별집진효율 Filter Type Particle Size (μm) N Removal Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max P-value Melt blown 0.30 10 99.33 0.080 99.16 99.42 0.50 10 99.53 0.407 98.82 100 1.0 10 100 0 100 100 <0.05 Fiber Glass 0.30 10 98.91 0.110 98.72 99.07 0.50 10 99.21 0.735 97.71 100 1.0 10 100 0 100 100 <0.05 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의 one-pass 집진효율분포를아래의그림에제시하였다. 0.5um 입자의제거효율은평균 99.21% 의수준을보이고있으나넓은분포를보이고있다. 최대값의경우에는 100% 의효율을보이고있으며최소값의범위는 97.71% 수준을보이고있다. 0.3um 입자에대한집진효율의경우평균 98.91% 로효율의분포는 0.5um 입자에비해좁게분포하고있는것으로조사되었다. Melt blown HEPA 필터장착음압기의 0.3um와 0.5um 입자에대한 one-pass 집진효율분포를아래의그림에제시하였다. 0.5um 입자에대한평균집진효율은 99.53% 로 Glasss fiber 필터장착시보다미세하게높았으나효율자료의분포는상대적으로좁게분포하고있다. 최대값의경우에는마찬가지로 100% 의집진효율을보이고있다. 0.3um 입자에대한집진효율의분포또한 Glass fiber 보다좁게분포하고있는것으로조사되었다. 이는여재및필터의집진효율에대한정확도를반영하는것으로써집진효율의편차가적게분포하는것은상용화이매우중요한요소이다. - 107 -

100.0 99.5 Removal Efficiency (%) 99.0 98.5 98.0 97.5 0.3 µm 0.5 µm Glass Fiber 그림 109. Glass fiber HEPA 필터장착음압기의 one-pass 집진효율분포 100.0 99.5 Removal Efficiency (%) 99.0 98.5 98.0 97.5 0.3 µm 0.5 µm Meltblown 그림 110. Melt blown HEPA 필터장착음압기의 one-pass 집진효율분포 - 108 -

0.3um 입자에대한 Glass fiber와 Melt blown HEPA 필터가장착된음압기의 one-pass 집진효율분포를아래의그림에제시하였다. Melt blown HEPA 필터가장착되었을경우 Glass fiber HEPA 필터가장착되었을경우보다미세하게높은수준의효율을보였으며집진효율의분포또한좁게분포하고있다. Glass fiber HEPA 필터와 Melt blown HEPA 필터의 one-pass 집진효율은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. 100.0 Removal Efficiency (%) 99.5 99.0 98.5 0.3 µm Glass Fiber Meltblown 그림 111. 0.3um 입자에대한 Glass fiber 와 Melt blown HEPA 필터장착음압기의 one-pass 집진효율분포 0.5um 입자에대한 Glass fiber HEPA 필터와 Melt blown HEPA 필터가장착된음압기의 one-pass 집진효율분포를아래의그림에제시하였다. Melt blown HEPA 필터의집진효율이 99.53% 로미세하게높은수준을보이고있으면서집진효율의분포가좁게분포되고있다. Glass fiber HEPA 필터의평균집진효율은 99.21% 로 Melt blown HEPA 필터의집진효율보다미세하게낮았으나통계적으로는유의하지않은수준을보였다. - 109 -

100.0 Removal Efficiency (%) 99.5 99.0 98.5 0.3 µm Glass Fiber Meltblown 그림 112. 0.5um 입자에대한 Glass fiber 와 Melt blown HEPA 필터장착음압기의 one-pass 집진효율분포 아래의표에서 Glass fiber와 Melt blown HEPA 필터적용에따른석면제거용음압기의풍량별소비전력을비교하여제시하였다. 석면제거용음압기에 Melt blown HEPA 필터적용된경우 5m 3 /min의풍량조건에서의평균소비전력은 25.9W로조사되었다. 평균풍량이 10m 3 /min에서의평균소비전력은 71.5W로상승하였으며본연구에사용되어진음압기가구현가능한최대풍량조건인 16m 3 /min의풍량에서의평균소비전력은 163.1W로측정되었다. 각풍량별소비전력은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. 음압기에 Glass fiber HEPA 필터적용된경우 5m 3 /min 풍량에서의소비전력은 36.1W로 Melt blown HEPA 필터가적용된경우보다 10.2W 높은소비전력을보이고있다. 풍량이 10m 3 /min 조건에서의평균소비전력은 96.7W로조사되었으며 Melt blown HEPA 필터의동일풍량조건보다 25.2W가더높은수준이다. 최대풍량조건인 16m 3 /min에서의평균소비전력은 211.1W의높은소비전력이측정되었으며이는 Melt blown HEPA 필터의경우보다 48W나더높은수준이다. Glass fiber의각풍량별소비전력은통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. one-pass 집진효율의경우음압기에 Glass fiber HEPA 필터와 Melt blown HEPA 필터적용시미세한차이는있었으나모두유사한수준의고효율을보였다. 그러나, 시스템상에서동일풍량조건으로실제시스템을운용하기위하여소모되는소비전력은큰차이를보이고있다. 석면제거관점에서보면석면을포함한입자를높은효율로제거하는것이매우중요하 - 110 -

지만제거를위해소모되는전력량또한매우중요한요인이라고할수있다. 최대풍량의경우 48W 정도의매우큰소비전력차이를보이고있다. 즉장기간석면제거를위한시스템을가동한다고가정할경우소요되는소비전력이높은만큼더많은전기세를지불해야하는경우가발생하게된다. 이는 Energy saving 관점에서도매우중요한이슈로본연구를통하여개발된여재가바로상용화가가능하다는것을의미한다. 본연구를통해개발될석면제어시스템이일정한크기의실내공간을대상으로한다고하면그공간내에서효율적인공기의순환을구현해야한다. 경우에따라소비전력을평가한 16m 3 /min 보다높은풍량이요구될수있는데 Glass fiber를적용할경우더많은소비전력이소모되게된다. 또한 Glass fiber로제작된 HEPA 필터을적용할경우최대풍량을구현하기위해서는필터에서걸리는차압을극복하기위해모터의 RPM을극단적으로상승시켜야하는경우가발생하게되는데이경우소비전력의과다소모뿐만아니라모터자체소음이매우커지며모터의수명을단축시키는원인으로작용한다. 즉, 석면제어시스템에서는고효율의제거성능을갖으면서낮은차압을형성하여 Energy saving 및소음수준을낮추는것이매우중요하다고할수있다. 표 23. Glass fiber 와 Melt blown HEPA 필터적용에따른석면제거용음압기의풍량별소 비전력 Filter Type Flow Rate (m 3 /min) N Power consumption (W) Mean Std. Dev Min Max P-value Melt blown 5 10 25.9 0.476 25.2 26.4 10 10 71.5 0.524 70.6 72.1 16 10 163.1 1.028 161.4 164.5 <0.05 Glass Fiber 5 10 36.1 0.786 35.2 37.2 10 10 96.7 0.892 95.7 98.1 16 10 211.1 1.519 213.4 209.6 <0.05 Melt blown HEPA 필터장착음압기와 Glass fiber HEPA 필터가장착된음압기에서 5m 3 /min, 10m 3 /min, 16m 3 /min의풍량조건에서각각의소비전력분포를제시하였다. 더높은수준의풍량을구현하기위해서는모터의 RPM을상승시키기때문에소비전력이증가하나 Melt blown과 Glass fiber가적용되었을경우를비교해보면많은소비전력이차이가나고있다. - 111 -

180 Meltblown 160 140 Power Consumption (W) 120 100 80 60 40 20 5.0 10 16 Flow Rate (m 3 /min) 그림 113. Melt blown HEPA 필터장착음압기의풍량별소비전력분포 220 200 Glass Fiber 180 Power Consumption (W) 160 140 120 100 80 60 40 20 5.0 10 16 Flow Rate (m 3 /min) 그림 114. Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량별소비전력분포 - 112 -

Melt blown과 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량 5m 3 /min 조건에서소비전력수준과분포를아래의표와그림에서제시하였다. Melt blown의경우평균소비전력이 25.9W로 Glass fiber가적용된 36.1W보다낮은수준의소비전력을보이고있으며이는통계적으로유의한수준에서차이를보이고있다. 표 24. Melt blown 과 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량 5m 3 /min 조건에서소비 전력비교 Flow Rate (m 3 /min) Filter Type N Power Consumption (W) Mean Std. Dev Min Max P-value 5.0 Melt blown 10 25.9 0.476 25.2 26.4 Glass Fiber 10 36.1 0.786 35.2 37.2 <0.05 40 Power Consumption (W) 35 30 25 20 Meltblown Glass Fiber 그림 115. Melt blown 과 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량 5m 3 /min 조건에서 소비전력분포 - 113 -

풍량 10m 3 /min 조건에서 Melt blown과 Glass fiber HEPA 필터가장착된경우의소비전력의차이와분포를아래의표와그림에제시하였다. Melt blown HEPA 필터가음압기에장착되었을경우의평균소비전력은 71.5W로 Glass fiber HEPA 필터가장착된경우의 96.7W 보다낮은수준을보이고있으며통계적으로유의한수준의차이를보이고있다. 표 25. Melt blown 과 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량 10m 3 /min 조건에서소비 전력비교 Flow Rate (m 3 /min) Filter Type N Power Consumption (W) Mean Std. Dev Min Max P-value 10 Melt blown 10 71.5 0.524 70.6 72.1 Glass Fiber 10 96.7 0.892 95.4 98.1 <0.05 100 95 Power Consumption (W) 90 85 80 75 70 65 Meltblown Glass Fiber 그림 116. Melt blown 과 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량 10m 3 /min 조건에서 소비전력분포 - 114 -

아래의표와그림에서 Melt blown과 Glass fiber HEPA 필터가장착된음압기의풍량 16m 3 /min 조건에서소비전력을비교하여제시하였다. Melt blown의경우평균소비전력이 163.1W로조사되었으며 Glass fiber의경우 211.1W로매우높은수준을보이고있다. Melt blown과 Glass fiber로제작된 HEPA 필터의소빈전력차이는통계적으로도유의한차이를보이고있다. 표 26. Melt blown 과 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량 16m 3 /min 조건에서소비 전력비교 Flow Rate (m 3 /min) Filter Type N Power Consumption (W) Mean Std. Dev Min Max P-value 16 Meltblown 10 163.1 1.03 161.4 164.5 Glass Fiber 10 211.1 1.52 209.6 213.4 <0.05 220 Power Consumption (W) 200 180 160 140 Meltblown Glass Fiber 그림 117. Melt blown 과 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량 16m 3 /min 조건에서 소비전력분포 - 115 -

Melt blown HEPA 필터와 Glass fiber HEPA 필터가음압기에각각장착되었을경우풍량증가에따른소비전력의변화추이를아래의그림에제시하였다. Melt blown과 Glass fiber가적용되었을경우모두풍량이증가하면서소비전력이상승하고있다. 이는음압기에서공기를빨아들이고공기중입자상오염물질을제거후다시내보내기위해서모터와팬을이용해서바람을만드는과정에서고풍량을내기위해모터의회전수를증가시키기때문이다. 5m 3 /min 이하의저풍량대에서는 Melt blown과 Glass fiber 적용에따른소비전력의차이가크지않지만 10m 3 /min 이상의고풍량대로갈수록 Glass fiber 적용시의소비전력이 Melt blown 적용시보다큰편차를보이면서증가하고있다. 250 200 Power Consumption (W) 150 100 50 0 Glass Fiber Meltblown 0 5 10 15 20 Flow Rate (m 3 /min) 그림 118. Melt blown 과 Glass fiber HEPA 필터장착음압기의풍량증가에따른소비전력 - 116 -

다. 공기순환구현을통한석면제어효율극대화통한최적유로시스템개발 (1) 비산석면제어를시스템설계및시작품개발 비산석면을제어하기위한시작품개발의프로세스는아래와같다.; 그림 119. 시작품개발프로세스 - 117 -

1차년연구를통하여기존에석면제거을위한음압기제품분석한결과를토대로본연구에서개발된시작품의적용목표에맞는컨셉을설정하고그컨셉에맞는풍량과청정효율을구현할수있는요소들을분석함으로써사이즈및시스템을결정한다. 더불어석면을비롯한입자상오염물질제거를위한필터의효율과차압을결정하는다양한변수를반영하여필터사양을결정한다. 상기의시스템과필터을최적화하여성능을만족하는시작품을개발한다. 본연구에서의시작품적용대상시설은비산석면오염이이루어질것으로가정하는노후된학교교실을대상으로하고있으며, 따라서청정화효율을약 25평규모 (82.5m 2 ) 를목표로설정되었다. 이를목표로하여개발된필터와효율적인유동을위한스크롤설계, 고효율모터를포함한전장회로설계를병행하였다. (2) 면적별적용가능한풍량구현시스템 표 32에서비산석면을제거하기위한공기청정시스템구성시목표풍량달성을위한공기의유입이이루어지는흡입면적별풍량시험결과를제시하였다. 시험한흡입면적중가장적었던 144cm 2 의경우시스템에서구현가능한풍량수준이약 8.43m 3 /min이었으며약 432cm 2 의흡입면적의경우약 11.77m 3 /min의풍량이구현되었다. 720cm 2 의흡입면적의경우풍량수준이 13.02m 3 /min, 1,128cm 2 의흡입면적의경우 13.3m 3 /min의풍량이확보되는것을확인할수있었다. 본연구에서의 25평수준의적용면적구현을위해서는약 13CMM 정도의풍량이확보되야하기때문에본시스템에서의공기의흡입이이루어지는흡입면적은최소 720cm 2 이상을확보해야하는것을증명하였다. 그림 142에서흡입면적증대에따른풍량증가와의상관관계를제시하고있다. 흡입면적이약 600cm2 이하의조건에서는흡입면적이증가됨에따라풍량이높은편차로증가하고있으나그이상에서는흡입면적이증가되는비율에비해풍량이증가하는수준이다소낮은수준인것으로조사되었다. 또한현재의시스템에서는흡입면적이 1,000cm 2 이상으로증가되어도풍량이증가되는수준은미비하며그이상에서는풍량의증가효과가거의없음을보여주고있다. - 118 -

표 27. 공기흡입면적별풍량 Inlet Area (cm 2 ) Flow rate (m 3 /min) 1128 13.3 912 13.25 816 13.11 720 13.02 624 12.58 528 12.53 432 11.77 336 11.54 240 10.36 144 8.43 그림 120. 흡입면적별풍량 표 28 에서실내공기중비산석면제어를위한시스템의운전을위한동작단수별풍량을 제시하였다. 최고의효율을내는최고단인 4 단에서는청정효율 25 평을만족하기위해풍량을 - 119 -

13.2CMM 으로셋팅하였으며, 각단수별로 3 단은 9.6CMM, 2 단은 6.6CMM, 최저단인 1 단은 3.6CMM 으로구성하였다. 표 28. 시스템의동작단수별풍량구성 단수 Air Flow Rate (m 3 /min) 1 3.6 2 6.6 3 9.6 4 13.2 (3) 석면입자사이즈별제거위한집진효율증대된시스템 표 29에서실내공기중비산석면을제어하기위한청정시스템에서입자의사이즈별 1-pass 집진효율을제시하고있다. 1-pass 집진효율은시스템의 inlet에서의입자농도와 outlet에서의입자농도와의비로산출한다. 0.3um 사이즈의입자에대한집진효율은 96.9% 로조사되었으며, 0.5um 입자사이즈에대한집진효율은 97.2, 1.0um 사이즈의입자에대한제거효율은 97.1% 로조사되었다. 표 29. 석면제어시스템의입자사이즈별 1-pass 집진효율 Particle size (μm) N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max 0.3 10 0.969 0.0027 0.966 0.974 0.5 10 0.972 0.0037 0.965 0.976 1.0 10 0.971 0.0027 0.968 0.977 그림 121 에서입자사이즈별입자의집진효율의분포를제시하고있다. 0.3um, 0.5um, 1um 의입자사이즈에서모두약 97% 수준의집진효율을보여주고있으며효율의분포특성도 - 120 -

유사한경향을보이고있다. 최대값과최소값의경우에도큰편차를보이지않고있는것으로 조사되었다. 그림 121. 시스템의입자사이즈별 1-pass 집진효율 (4) 입자사이즈별청정화효율극대화된시스템 그림 122~124에서석면제어시스템의운전이최고인 4단에서동작시 0.25um, 0.3um, 0.5um 사이즈의입자의청정성능을보여주고있다. 실험은 30m 3 의챔버에서이루어졌다. 가로축의 10분동안입자의농도가유지되고있는것은입자발생후자연적으로감소되는수준을보여주고있으며 10되는지점을기점으로시스템이운전을시작되었다. 운전시작후약 5 분안에각사이즈의입자가급격하게제거되고있는것을확인할수있다. - 121 -

그림 122. 시스템 4 단동작시 0.25um 의청정성능 그림 123. 시스템 4 단동작시 0.3um 의청정성능 - 122 -

그림 124. 시스템 4 단동작시 0.5um 의청정성능 표 30에서석면제어시스템을 4단으로동작시입자의사이즈별청정화율을제시하였다. 0.25um의입자사이즈에서는청정화율이 10.18m 3 /min으로조사되었다. 이의미는 1분동안약 10.18m 3 부피의공기를청정하고있다는의미로해석할수있다. 0.3um의입자사이즈의경우 10.84m 3 /min의청정화율을보이고있으며 0.5um 입자사이즈의경우 11.41m 3 /min의청정화율을보이이고있는것으로조사되었다. 표 30. 시스템 4 단동작시입자사이즈별청정화율 Particle size (μm) Natural Decay (min -1 ) Working Decay (min -1 ) Purification Rate (m 3 /min) 0.25 3.640 2.457 10.18 0.3 3.380 2.166 10.84 0.5 2.179 1.359 11.41 아래의그림들에서석면제어시스템의동작을 3 단으로운전시입자의사이즈별청정화효율 을제시하였다. 3 단의풍량은 9.6CMM 으로 4 단풍량인 13.2CMM 보다약 3.6CMM 정도약 - 123 -

하다. 따라서각사이즈마다시스템이동작후입자제거효율이 4단일때보다낮은효율을보이고있다. 0.25um 사이즈의경우 10분까지자연적인감소범위에서는거의변화가없는변화를보이고있다. 그러나, 시스템이가동되는 10분부터는급격하게감소되는것을알수있으나 4단동작시보다는입자가제거되는기울기가완만한경향을보이고있다. 0.3um 입자사이즈의경우에도시스템이동작하기시작하는 10분부터입자가급격하게감소하고있으며 0.25um 입자와유사한경향을보이고있으나 4단풍량에비해청정효율에대한기울기가완만한것으로조사되었다. 0.5um 입자사이즈의경우에도 0.25um와 0.3um와유사한경향을보이고있다. 그림 125. 시스템 3 단동작시 0.25um 의청정성능 - 124 -

그림 126. 시스템 3 단동작시 0.3um 의청정성능 그림 127. 시스템 3 단동작시 0.5um 의청정성능 - 125 -

표 31에서석면제어시스템이 3단으로동작시입자사이즈별청정화효율을제시하였다. 3단동작조건은풍량이 9.6CMM으로 4단동작풍량인 13.2CMM보다 3.2CMM 낮은수준이다. 3단조건에서 0.25um 사이즈의경우청정화효율이 5.52m3/min으로 1분동안 5.52m 3 부피의공기를청정시킨다는의미로해석할수있다. 4단동작시의 0.25um 입자의청정화율이었던 10.18m 3 /min에비해낮은수준을보이고있다. 0.3um 입자사이즈의경우 7.30m 3 /min으로 4단일경우의 10.84m 3 /min에비해역시낮은수준을보이고있으며 0.5um 입자사이즈의경우에도 8.39m 3 /min로 14.41m 3 /min이었던 4단동작조건보다낮은입자청정화효율을보이고있는것으로조사되었다. 표 31. 시스템 3 단동작시입자사이즈별청정화율 Particle size (μm) Natural Decay (min -1 ) Working Decay (min -1 ) Purification Rate (m 3 /min) 0.25 2.710 2.223 5.52 0.3 2.784 2.143 7.30 0.5 2.223 1.636 8.39 그림 128~130에서석면제어시스템이 2단조건으로동작시입자사이즈별청정화효율을제시하고있다. 2단조건의풍량은 6.6CMM으로 4단의 13.2CMM과 3단의 9.6CMM보다낮은수준을보이고있다. 0.25um 입자사이즈의경우 10분동안의자연적인입자감소구간에서는입자의농도의변화가없으나 10분경과후시스템이동작함과동시에입자가급격히제고되고있다. 그러나, 4단과 3단에비해입자가감소하는기울기가더완만한경향을보이고있으며이는청정화효율이낮은풍량에의해감소되고있음을의미하고있다. 0.3um 입자사이즈의경우에도 0.25um 입자와유사한경향을보이고있으며 4단과 3단에비해서도기울기가감소한경향을보이고있다. 0.5um 입자의경우에도유사한추이를보이고있는것으로조사되었다. - 126 -

그림 128. 시스템 2 단동작시 0.25um 의청정성능 그림 129. 시스템 2 단동작시 0.3um 의청정성능 - 127 -

그림 130. 시스템 2 단동작시 0.5um 의청정성능 표 32에서시스템이 2단으로동작시입자사이즈별청정화율을제시하고있다. 0.25um 사이즈의경우청정화율이 4.59m 3 /min으로조사되었으며이는분당 4.59m 3 부피의공기를청정화한다는의미로해석할수있다. 0.3um입자의경우 5.40m 3 /min, 0.5um의경우 5.76m 3 /min의청정화효율을보이고있는것으로조사되었다. 표 32. 시스템 2 단동작시입자사이즈별청정화율 Particle size (μm) Natural Decay (min -1 ) Working Decay (min -1 ) Purification Rate (m 3 /min) 0.25 2.121 1.806 4.59 0.3 2.181 1.813 5.40 0.5 1.639 1.340 5.76-128 -

그림 131~133에서석면제어시스템이 1단으로동작시입자의사이즈별제거효율의경향을제시하고있다. 1단의풍량은 3.6CMM으로가장풍량이강한 4단의 13.2CMM에비해약 25% 수준이다. 0.25um 입자사이즈의경우자연감소구간을지나시스템동작과함께입자가감소하는경향을보이고있으나 2~4단조건에비하여입자가감소하는기울기가완만한것을볼수있으며이는청정효율이낮은것을의미하고있다. 0.3um 입자사이즈와 0.5um의입자사이즈에서도유사한경향을보이고있는것으로조사되었다. 그림 131. 시스템 1 단동작시 0.25um 의청정성능 - 129 -

그림 132. 시스템 1 단동작시 0.3um 의청정성능 그림 133. 시스템 1 단동작시 0.5um 의청정성능 - 130 -

표 33에서시스템의가장낮은풍량인 1단으로동작시의입자사이즈별청정화효율을제시하고있다. 0.25um 사이즈의경우청정화율이 2.70m 3 /min으로 1분당 2.7m 3 부피의공기를청정화하는의미로해석할수있다. 0.3um 입자의경우 3.02m 3 /min, 0.5um의경우 3.32m 3 /min로조사되었다. 이는풍량이가장강했던 4단의 0.25um, 0.3um, 0.5um에서의 10.18m 3 /min, 10.84m 3 /min, 11.41m 3 /min에비해매우낮은청정화효율을보이고있다. 표 33. 시스템 1 단동작시입자사이즈별청정화율 Particle size (μm) Natural Decay (min -1 ) Working Decay (min -1 ) Purification Rate (m 3 /min) 0.25 1.362 1.244 2.70 0.3 1.353 1.219 3.02 0.5 1.232 1.101 3.32 그림 134에서 0.3um 입자사이즈를기준으로각동작단수에서의입자제거에대한경향을비교하여제시하였다. 모든풍량조건의경우에자연적으로감소하는경향은유사하며입자의농도변화가거의없다. 시스템의동작과함께입자가급격히제거되고있으며가장풍량이강한 4단의입자감소기울기가가장급격하게나타나고있으며 3단, 2단순으로입자가빠른시간안에제거되고있다. 1단의경우가장완만한기울기로 0.3um 입자를제거하고있는경향을보였다. - 131 -

그림 134. 0.3um 입자의운전단수별청정화효율 표 34 에서시스템의각단수별 0.3um 입자사이즈에대한청정화효율을비교하였다. 가장 풍량이강했던 4 단의경우 10.84m 3 /min 이고단수별로효율이감소하여가장약한단수인 1 단에서는 3.02m 3 /min 수준의낮은청정화효율을보이고있다. 표 34. 시스템단수별 0.3um 입자의청정화율 단수 0.3μm Particle, Purification Rate (m 3 /min) 4 10.84 3 7.30 2 5.40 1 3.02-132 -

(5) 저차압구현을통한실내적용가능한무소음시스템 표 35에서실내공기중석면제어를위한시스템의소음을측정하여제시하였다. 소음은전면, 후면, 좌, 우, 상부의 5개면에서측정하여평균을산출하였으며, 각단수별로측정하여제시하였다. 1단의경우 5방평균소음이 21.5dB 이었으며, 2단의경우 34.6dB, 3단의경우 48.6dB, 4단의경우 54.5dB로조사되었다. 단수가올라갈수록풍량이증대되어소음이증가하였다. 5방향중에모든조건에서전면부가가장높은소음을보이고있었다. 기존의석면제거를위한음압기와비교해보면약 10dB 이상낮은수준을보이고있다. 표 35. 시스템단수별동작소음 단수 Noise (dba) Front Right Left Rear Top Average 1 23.6 19.6 22.8 20.3 21.2 21.5 2 36.8 33.5 32.4 34.9 35.5 34.6 3 50.7 47.3 46.1 49.1 49.9 48.6 4 57 52.2 52.3 55.6 55.2 54.5-133 -

라. 저소비전력고효율석면제어시스템평가매트릭스구축 (1) 고효율석면비산제어시스템을위한석면제거용여재의효율평가 Asbestos Filtration Efficiency Tester 비산된석면에대한여재의포집효율을평가하기위해그림과같은실험장치를 (Asbestos Filtration Efficiency Tester) 사용하였다. Asbestos Filtration Efficiency Tester는청정공기를공급하는 Clean Air Supply Unit, 석면을 ( 영국 H&S Laboratory; asbestos reference standards) 비산시키는 atomizer, 공기중습기를제거하기위한 silica-gel dryer, 공기유량을제어하는 Mass Flow Meter와공기의유로를제어하는 3-way 벨브 (3-way Valve), 시험대상메디아의상류와하류의석면입자를응축시켜광학적방법으로농도를측정하는 Condensation Particle Counter, CPC), CPC에입자를유입시키기위한진공펌프, 그리고시험대상의여과재를지지하는상, 하부 Filter Holder로구성되어있다. 그림 135. Asbestos Filtration Efficiency Tester Schematics - 134 -

그림 136. Asbestos Filtration Efficiency Tester 그림 137. Filter Holder 포집성능실험에사용된석면은영국 H&S Laboratory 에서제공되는석면표준시료이며 3.0 LPM 조건에서테스트가이루어졌다. 여재의석면에대한집진효율측정이가능하다. - 135 -

(2) 저차압석면비산제어시스템을위한소음평가 무향실 ( 소음측정 ) 소음시험은무향실에서비산석면제어시작품 ( 청정기 ) 을공진및반향이없는받침대에설치하여정격주파수 60Hz, 정격전압에 220V로운전하여측정점 ( 취출측을포함하는 5곳 ) 의소음을소음계로 (METRAVIB tech, 01dB-stell) 청감보정회로 A특성을사용하여측정하였다. 단, 바람의취출구방향에서바람의영향이있는경우에는영향을받지않도록하여측정하였다. 그림 138. 소음측정위치 - 136 -

그림 139. 소음계 METRAVIB tech, 01dB-stell 풍동장치 ( 풍량측정 ) 풍량시험은비산석면제어시작품을정격주파수 60Hz, 정격전압 220V로운전하며 KS C 9304의부속서 1에따라평가하였다. 즉, 청정기를공기누설이없도록실험장치에설치하고작동시킨후, 오리피스를통하여생기는차압을마노미터를사용하여측정하였다. 단, 풍량에따라오리피스의노즐을교환하여측정하였다. 그림 140. 풍동장치의구성도 - 137 -

그림 141. 풍동장치 (3) 석면비산제어시스템의집진효율평가 One-Pass 집진효율측정 비산석면제어시작품의집진효율을평가하기위해 Airborne Particle Counter (Rion, KC-01C) 를사용하였다. Airborne Particle Counter는광산란방법 (Light Scattering Method) 으로입자의농도를측정하고, 0.3μm, 0.5μm, 1μm, 입경크기의입자들을측정하였다. Flow Meter는 0.5L/min의유량샘플링하였고샘플용량은 1L, 또는 2.83L로하였다. 음압기를작동시키고풍량이안정된후음압기의흡입구와토출구에서입자농도를교대로측정하였다. 집진효율은다음식으로산출하였다. η = (1- C 0 / C i )X 100 여기서 η : 집진효율 (%) C 0 : 토출구의입자농도 ( 개 /L) C i : 흡입구의입자농도 ( 개 /L) - 138 -

그림 142. Airborne Particle Counter (4) 석면비산제어시스템의분진청정화능력평가 비산석면제어시작품의분진청정화능력을평가하기위해 Coway Air Cleaner Test Chamber에서실험을진행하였다. 시험챔버는 30m 3 의직육면체형상이며시험챔버내부는무정전패널로제작되었다. 시험챔버에는배경농도를만족하는공기를공급할수있는고성능 (HEPA급이상 ) 필터와조절밸브가연결된유입구와실내과잉공기를자동으로배출할수있게댐퍼가연결된배출구가있다. 챔버의기밀도는입자크기가 0.3μm인입자에대해 20분경과후의입자농도가초기농도의 90% 이상확보된었다. 챔버내에교반기가설치되어시험입자가빠른시간내에공간적으로균일한농도분포를갖도록설치되었다. 그림 143. Coway Air Cleaner Test Chamber - 139 -

그림 144. Coway Air Cleaner Test Chamber 구성도 비산석면제어시작품의분진청정화능력측정은쳄버온도 23±5 o C, 상대습도40±10% 범위에서시험하였다. 시험입자로는고체상염화칼륨 (KCl) 입자를사용하였으며, 증류수에시약등급의염화칼륨을용해시킨수용액을입자발생장치를사용하여분무시켰다. 청정기의설치위치는벽면에면한바닥위에설치하였다. 입자발생장치는 KCl 입자들이챔버에투입되기전에건조될수있도록실리카젤을통과하도록하였다. 건조후입자들은베타또는감마방사성발생기나코로나방전이온화기등과같은입자중화기를통과시켜중화된후입자계수기 (Rion Particle Counter, KC-22A) 로광산란식으로 0.25μm에서부터 1μm 입경크기의입자들의농도를측정하였다. 자연감소입자농도측정을하기위하여고성능필터를통과한청정공기가유입구를통하여유입되었고챔버내의배경입자농도는입자크기가 0.3μm인입자에대해 1 10 4 개 /m 3 이하가되도록하였다. 입자발생장치를가지고시험입자를발생시키면서동시에교반기로충분히교반시킨다. 입자발생개시부터챔버내의입자농도를연속적으로측정하면서시험챔버내의입자농도가 10 8 ~10 9 개 /m 3 에도달될때입자발생을종료하였다. 입자발생종료후최대농도점을통과하고입자농도가감소하기시작하는시점에서교반기를정지시키고. 30분간자연감소입자농도을측정하였다. 30분간자연감소측정후공기청정기를운전시키고입자크기 0.25μm에서부터 1μm의입자농도가초기입자농도의 1/3이하가되는시점까지시험을수행하였다. 시험체의분진청정화능력은다음의공식으로산출하였다 : - 140 -

여기서, P : 분진청정화능력 (m 3 /min) V : 시험챔버체적 (m 3 ) t: 운전감소시의측정시간 (min) C i1 : 자연감소시측정개시점 t=0에서의입자농도 ( 개 /cm 3 ) C i2 : 운전감소시측정개시점 t=0에서의입자농도 ( 개 /cm 3 ) C t1 자연감소시측정시간 : t 분에서의입자농도 ( 개 /cm 3 ) C t2 운전감소시측정시간 : t 분에서의입자농도 ( 개 /cm 3 ) (5) 석면비산제어시스템의석면제거효율평가 석면제거 1-pass test 비산석면제거시스템에적용될필터의여재의석면제거효율을평가하기위해 1-pass 효율 평가를수행하였다. 그림 145. 석면 1-pass test - 141 -

테스트설비는석면을비산시킬수있는 Atomizer와유로중에필터여재를장착할수있는필터테스트홀더가장착되고필터여재전단과후단에서석면입자농도를측정할수있도록구축되었다. 배출공기는석면의위해성을고려해 HEPA급필터를거쳐배출될수있도록하였다. 석면제거효율평가를위해시험용청석면을사용하였으며크기는섬유직경 0.2um 이하를가지고있으며길이는 5um 이하의크기를갖는다. 1-pass 석면제거시험은본연구를통해개발된 MB(Melt Brown) 소재와기존석면제거를위한음압기등에서사용되어진 GB(Glass Fiber) 소재를비교평가하였으며, 여재효율기준인 H13 그레이드급과 H12 그레이드급여재를대상으로수행하였다. 표 36에서 MB와 GB 각소재를대상으로석면 1-pass test 결과를제시하였다. H13급 MB(Melt Brown) 여재의 1-pass 석면제거효율은 99.97% 수준으로여재단위의 H13 기준인 99.95% 이상의제거효율을보였다. GB(Glass Fiber) H13 여재의경우제거효율이 99.97% 로 MB와동일한수준의석면제거효율을보였다. 최대값의경우 MB(Melt Brown) 일때 99.996%, GB(Glass Fiber) 의경우 99.98% 수준을보였다. 최소값의경우에는 MB와 GB의경우모두 99.95% 로유사한수준을보이고있다. 표 36. H13 MB 와 GF 의석면 1-pass 제거효율 Type N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max MB, H13 34 99.97 0.0112 99.95 99.996 GF, H13 12 99.97 0.0104 99.95 99.98-142 -

그림 146 에서 H13 MB 와 GF 의석면 1-pass 제거효율결과의분포특성을제시하였다. 그림 146. H13 MB 와 GF 의석면 1-pass 제거효율 MB(Melt Brown) 과 GB(Glass Fiber) 은유사한수준에서편차를보이고있는것으로조사되었으며 MB의경우상위값의범위가 GB보다넓은분포를보이고있다. 표 42에서 H12 그레이드수준의 MB(Melt Brown) 과 GB(Glass Fiber) 각소재를대상으로석면 1-pass test 결과를제시하였다. MB(Melt Brown) H12 그레이드여재를대상으로한석면제거효율은 97.11% 로조사되었으며, 동일그레이드의 GB(Glass Fiber) 의 1-pass 제거효율은 95.28% 로 MB 소재여재의제거효율이약 2% 수준에서좋은것으로조사되었다. MB의최소값은 96.22%, 최대값은 97.52% 로 GB의최소값 94.79% 와최대값 95.99% 보다좋은효율을보이고있다. 표 37. H12 MB 와 GF 의석면 1-pass 제거효율 Type N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max MB, H12 9 97.11 0.376 96.22 97.52 GF, H12 8 95.28 0.392 94.79 95.99-143 -

그림 147에서 H12 그레이드의 MB(Melt Brown) 과 GB(Glass Fiber) 의석면 1-pass 제거효율결과의분포특성을제시하였다. 평균제거효율면에서 MB가 GB보다좋은효율을보이고있으며 MB의경우평균이하효율값들이범위가넓은특성을보이고있으며 GB의경우에는평균이상의효율값들이넓은범위를보이고있는것으로조사되었다. 그림 147. H12 MB 와 GF 의석면 1-pass 제거효율 (a) 2200-144 -

(b) 4300 (c) 5000 그림 148. H12 MB 의석면포집후전자현미경사진 - 145 -

(a) 2200 (b) 4300 (c) 5000 그림 149. H13 GB 의석면포집후전자현미경사진 - 146 -

(6) 비산석면제어시스템을위한필터설계및효율검증 개발된여재로시스템에적용될필터개발을위하여아래와같은단계를수행한다. 적용할공기청정시스템의컨셉을결정후필터의컨셉을확정한다. 석면을포함한입자상오염물질에집중하여일정공간내의입자상오염물질의제거를목표로한다. 적용필터의차압수준과효율을고려하여다양한기법을이용해적용하고자하는필터의 Spec을확립하고 prototype으로제작후석면제어시스템에장착후실평가를수행하고필요에따라개선사항을적용하여필터성능을최적화한다. 그림 150. 석면제거필터설계흐름도 그림 151에서 dust loading에따른여재의그레이드별 Quality factor의변화를제시하고있다. Quality factor는효율과차압을고려한여재의성능및품질기준으로사용되는 factor 이다. 일반적으로초기성능만으로 Quality factor를평가하나본연구에서는비산석면시스템의장기내구성까지고려하여실제여제에입자상오염물질을가중시켜 Quality factor의변화를조사하였으며이를기준으로시스템에적용할여재를결정하였다. 기존석면제거를위해사용되었던 GB(Glass Fiber) 의그레이드별여재와본연구를통하여개발된그레이드별 MB(Melt Brown) 소재의 dust loading에따른 Quality factor 조사결과 H13 그레이드의 MB(Melt Brown) 가다른그레이드와 GB에비하여초기및 dust loading에따라서도월등히우수한 Quality factor를보이고있는것으로조사되었다. 다음으로 H12 그레이드의 MB, H11 그레이드의 MB가 dust loading에따른좋은성능을유지하고있었다. 각그레이드별 GB의경우 MB와유사한입자상오염물질제거효율을보이고있으나현저히높은차압수준으로인하여 MB에비해매우낮은수준의 Quality factor를보였다. 이는장기적인내구성측면과에너지효율측면에서본연구를통하여개발된 MB가기존에음압기등에서석면제거를 - 147 -

위해사용되었던 GB 에비하여월등한수준에서효율적임을규명하였다. 즉, 본연구에서개발 되어질실내공기중비산석면을제어하기위한시스템에는 H13 그레이드의 MB(Melt Brown) 소재적용이효율적이며타당할것으로판단되어진다. 그림 151. 그레이드별 MB 와 GB 의 Quality factor 의변화추이 표 38에서 Quality factor 비교를통해석면제거시스템에적용예정인 H13 MB의차압수준을제시하였다. 32lpm 조건에서의차압은 3.33mmAq로매우낮은수준을보이고있으며, 기존에사용되었던 GB(Glass Fiber) 에비해약 7~10배정도낮은수준을보이고있으며, 일반적으로사용되어지고있는 MB 여재에비해약 20~30% 정도낮은수준의차압을보이고있다. 표 38. H13 MB 여재의차압 Type N Pressure (mmaq) Mean Std. Dev Min Max MB, H13 10 3.33 0.129 3.1 3.5-148 -

표 39에서 H13 그레이드의 MB(Melt Brown) 여재의집진효율을제시하고있다. 0.3um 사이즈의입자를 32lpm의유량조건에서의효율이다. 평균효율은 99.984% 로 H13 그레이드의기준인 99.95% 를만족하고있으며, 일반적으로 True HEPA 라고불리우는 99.97% 를만족하고있다. 본연구를통하여 HEPA 급최상위효율을구현하면서차압수준이기존의 MB 와 GB보다월등히개선된여재를개발하였다고판단되어진다. 이는제어시스템수준에서시스템운전을위한소비전력 (W) 과직결되는요소로구동원으로 AC 모터등을사용하게될시에너지절감효과를가져올수있을것으로판단된다. 표 39. H13 MB 여재의효율 Type N Collection Efficiency (%) Mean Std. Dev Min Max MB 10 99.984 0.0021 99.980 99.987 그림 152에서개발된시스템의적용면적컨셉에따른시스템유량산정의상관관계를제시하고있다. 반제품단위의시스템시작품으로청정화효율구현을위한시스템의유량수준을시험을통해검증하여제시하였다. 일반적인공기청정시스템단위에서청정효율을청정가능한평수로정량화하는것으로가정하면약 5평 (16.5m 2 ) 의면적을청정화하기위해서는약 2.5CMM 정도의유량이필요하다. 약 10평 (33m 2 ) 의면적을청정화한다고하면약 5CMM 수준의유량이적용되야함을보여주고있다. 또한, 20평 (66m 2 ) 의면적을청정화하기위해서는약 10CMM 정도의유량이필요하다. 본연구에서개발될비산석면제어시스템은실내공기중석면이이슈인학교교실을목표로하고있기때문에약 25평 (82.5m 2 ) 를청정화할수있는능력이필요하다. 따라서, 약 13CMM 수준의풍량구현으로목표적용면적인 25평수준을달성하였다. - 149 -

그림 152. 제품적용면적에따른유량선정 그림 153에서비산석면제어시스템에적용할필터설계를위해시스템의풍량에따른필터의여재면적산정을위한상관관계를보여주고있다. 목표청정효율산정을위한유량수준은시스템단위의시험을통하여산출하였으며, 이유량을기준으로석면을포함한입자상오염물질을효율적으로제거하기위한 MB(Melt Brown) 의총여재면적을산정하였다. 본연구에서목표인 25평수준의면적을청정화하기위한유량수준은 13CMM 이었으며, 이 13CMM 수준의유량을달성하기위해서필요한여재면적수준은약 4m 2 정도인것으로판단되어진다. 5평수준의면적을청정화하기위해서는풍량약 2.5CMM이고이정도풍량구현을위해서는약 0.7m 2 의여재면적이필요하다. 10평수준의청정화효율을위해서필요한 5CMM 수준의풍량구현을위해서는약 1.2 수준의여재면적이필요하다. 적용면적과유량, 유량과여재면적같의상관관계는차후전체시스템의정량화된목표의변경이나신규시스템개발시시스템설계및개발을위한기초자료로활용되기때문에매우중요한데이터이다. 즉, 동일시스템내에서도컨셉또는목표에따라성능의조절이가능하게구현할수있기때문이다. 또는시스템내에서동작단수에따른청정화효율을볼수있는지표로활용이가능하다. - 150 -

그림 153. 시스템유량에따른여재면적산정 석면을포함한입자상오염물질에대한효율구현을위해필요한여재면적을시스템내에적용하기위하여일반적으로아래와같은산구조로여재를구성한다. 이산구조는여재를절곡하는과정을거치며, 절곡과정후여재고정및간격조정을위해핫멜트등의고형재를고정하는공정을수행한다. 이경우각산과산사이의거리를 pitch라고명칭하며이거리가필터의전체면적, 차압과효율을결정하는요소로작용한다. 또한산의높이산의개수등이전제여재면적등에관여하나본연구에서는 pitch 만을고려하여석면제거를위한필터를설계하였다. 그림 154. 일반적인집진필터의산모양 - 151 -

표 40에서여재를절곡타입의필터로제작시산과산사이의거리에따른필터의면속도별차압수준을제시하고있다. pitch가 3.5mm인경우면속도 0.5m/s에서의차압이 2.82mmAq, 0.75m/s의경우 4.44mmAq, 1.0m/s에서 6.2mmAq, 1.25m/s에서 8.12mmAq 로조사되었다. pitch가 3.8mm의경우 2.39m/s에서 2.39mmAq, 0.75m/s에서 3.7mmAq, 1.0m/s에서 5.13mmAq, 1.25m/s에서 6.63mmAq 이었다. 4.0mm의경우에는 0.5m/s에서 2.65mmAq, 0.75m/s에서 4.1mmAq, 1m/s에서 5.74mmAq, 1.25m/s의조건에서는 7.55mmAq의차압수준을보였다. 즉동일여재를적용시산과산사이의 pitch를 3.8mm로설계할경우 3.5mm와 4.0mm의경우보다낮은필터차압을구현할수있다. 표 40. 산의 pitch 간격에따른차압 ( 단위 :mmaq) Pitch Distance (mm) Face Velocities (m/s) 0.5 0.75 1.0 1.25 3.5 2.82 4.44 6.2 8.12 3.8 2.39 3.7 5.13 6.63 4.0 2.65 4.1 5.74 7.55 그림 155에서 pitch에따른각면속도별차압변화추이를나타내었다. pitch가 3.5mm일경우에모든면속도조건에서높은수준의차압의추이를보여주고있으며산과산사이의거리가 3.8mm일경우가다른조건에비하여가장낮은수준의차압을보이고있다. 반면 4mm 의경우 3.8mm보다높은수준의차압수준을보이고있는것은 pitch 증가에의해좋아지던차압이이구간에서역치를가졌다고예상할수있다. 즉동일한여재나여재면적을적용하더라도적용하고자하는시스템에최적화된필터조건을설계에반영해야전체시스템의효율이좋아질수있다. - 152 -

그림 155. 필터 pitch 별면속도에따른차압 (7) 석면제어시스템가동에따른건강위해성 ( 발암성위해가능성 ) 감소평가모형 노출예측모델 모델링방법은구조모형과통계모형으로구분된다. 구조모형이란일반적으로이론에근거하여표현하기위한것으로설명변수, 결과변수간의관계를표현한식이며관계식은임의의함수형태가적용된다. 통계적모형은기존의연구에서확인되어진변수들간의관계에기초한모형이며, 이방법은가용자료의부족때문에미래예측모형으로서한계가생길수있으므로, 희귀식에포함되지못한변수에의한영향과다른변수와의관련성때문에생길수있는설명력은포함될수없다는한계성을가지고있으나구조모형에비해필요한자료의양이적은장점이있다. 모델링방법은이상의두가지모형중일방적으로한쪽모형에의존하여개발되지않으며, 두모형의핵심적인부분이결합된모형이사용되어지곤한다. 이에본연구에서는석면제어공기청정시스템가동에따른거주공간거주자들의실내공기오염물질의저감에따른건강위해성의감소를평가하기위한모델개발에있어실내공기질의개선을예측할수있는모형을도출하는데있으며, 이의모형을도철하는데있어앞에서제시한바와같이두가지모형 ( 구조모형과통계모형 ) 중본연구의개념에적합한핵심적인부분이결합된모형을도출하고자한다. - 153 -

실내공기질을예측하기위해가장보편적으로사용되어지는모델은 Mass-balance 모델로이는완전혼합된하나의공간으로공기의유입및유출사이의관계를기술하며실내공기질을설명하기위해자주사용되어지는모델이다. 이모델에의한실내공기질모델은실내공기오염물질농도와관련변수들사이의관계를나타낼수있는유용한방법이며, 오염물질의확산과이동, 오염물질발생강도, 환기율, 제거울등의요인들을기술한다. 이모델을이용한실내공기오염물질의농도를평가하기위해서는다음과같은가정이요구된다. 첫째, 공기오염물질은비압축성이다. 둘째, 공기가실내외로유입및유출할때오염물질의충돌 (impaction) 과홝산등으로인한손실은무시한다. 셋째, 실내공기오염물질은가능한실내공간내표면반으로감소및제거된다. 넷째, 실내에서연소도구및흡연등으로공기오염물질이발생된다. 본연구의연구대상실내공간을하나의공간 (one compartment) 으로가정하면거주공간내 실내공기의농도변화는다음과같이표현할수있다. dc i dt = mic o + S E - mic i - R V... (1) 여기서, C i : 실내오염물질농도 C o : 실외오염물질농도 I : 공기환기율 (ACH : Air Exchanges er Hour) S E : 실내오염물질발생강도 R : 실내내오염물질제거율 V : 실내공간부피 t : 시간 m : 실내공간의혼합계수 식 (1) 에서실내오염물질제거율 (R) 은감소상수 (K, hr-1) 와실내에존재하는질양 (VC) 으 로나타낼수있다. R = KVC... (2) - 154 -

식 (2) 을식 (1) 에대입하고대상실내공간에서완전혼합 (completely mixed condition,m=1) 을가정하면식 (1) 은다음과같은식으로나타낼수있다. dc i dt = IC o + S E + IC i + KC i...(3) 식 (3) 에서시간에따른농도변화는미분방정식을이용하여다음과같이나타낼수있다. C(t) = (S e + IC o ) (I + K ) [I - e - ( I + K )t ]+ C o e - ( I + K )t...(4) 하나이공간모델에서실내공기오염물질의농도가평형상태 (t=oo) 에도달할때시간에따 른농도변화는정상상태 ( dc dt = 0 ) 로가정할수있으며, 실내외오염물질에적용하여다음과 같은 (5) 식을유도할수있다. C i = IC o I + K + S E I + K...(5) 식 5 를통해실내공기질에영향을미치는주요인자로는공기환기율, 오염물질의감소상수, 실외오염물질의농도및실내오염물질의발생량임을확인할수있다. 첫번째과정은공기환기율및오염물질감소상수의확인으로구조모형의개념을도입하여전문가의의견및문헌조사를통해획득한다. 두번째과정은통계적모형의개념을도입하여실측을통해획득된실내외공기오염물질의농도와첫번째과정을통해획득된공기환기율및감소상수를이용하여 S E 를거주공간의환경적특성 ( 실내흡연자유무, 가족의수, 주거형태 ) 에따라각각산출한다. 첫번째과정에서본연구에적용하고자하는공기환기율은양원호등 (2008) 에제시한주거특성에따른공기환기율을본연구에적용하며, 감소상수의경우양원호등 (2008) 의연구에서제시한바와같이오염물질에따라그범위가매우크므로본연구에서는가스상오염물질의경우 1을, 입자상물질의경우오염물질이거주공간의표면과의반응이없으며, 침적된것이다시재비산된다는가정하에 0으로가정한다. - 155 -

표 41. 주거특성에따른공기환기율 실내흡연자의유무 가종의수 주거형태 주거특성 공기환기율유 1.59 무 1.25 3명이상 1.06 3명미만 1.92 단독주택 1.77 아파트 0.70 출처 : 양원호, 임성국, 손부순, 주택실내외이산화질소측정을이용한환기량및발생량추정, 한국환경과학회지제 7 권 ( 제 10 호 ), 1069-1073, 2008. 이와같은이론적근거를바탕으로크게연구대상거주공간의환경적특성즉, 앞에서제시한실내흡연자의유무, 가족의수, 주거형태별로구분하여오염물질별실내외공기질조사자료를본모형에적용함으로써최종적으로거주공간의환경적특성에따른 S E 의값을획득할수있으며, 이를모형에적용함으로써최종적으로실내공기질을예측할수있는모델을완성할수있을것이다. 또한거주공간의환경적특성에따른 S E 를산출하기위한실험에서공기청정기의특성 ( 청정원리, 저감대상오염물질등 ) 에따른공기청정기가동전후이실내공기질평가결과를모형에적용함으로써공기청정기오류별가동에따른실내공기질의개선효과평가를예측할수있는모델을완성할수있을것이다. C i = [ IC o I + K + S E - aircleaner off ]- S E - aircleaner on ]...(6) I + K I + K 여기서 C i : 공기청정기가동에따른실내공기중오염물질저감농도 S E - air clean off : 공기청정기미가동시실내오염물질발생강도 S E - airclean on : 공기청정기가동시실내오염물질발생강도 - 156 -

(8) 개발된시스템의제거효율성검증을위한현장적용가능성평가 석면함유건축물위해성평가방법 그림 156. 석면함유건축물위해성평가 ( 석면안전관리법 ) 석면비산관리를위한대응활동 (Responses Action) 그림 157. Operation and Management Program, O&M Program(EPA) - 157 -

그림 158. ASTM E 2356-04 대응방법 그림 159. 일본의비산방지제를통한고형안정화처리 ( 석면비산방지인증법적용 ) - 158 -

그림 160. 독일의석면비산대응활동 석면함유건축물해체전까지의석면비산대응방법 그림 161. 국내적용가능한대응활동 - 159 -

개발된석면비산제어시스템의현장적용전유동해석 그림 162. 유동해석 A 그림 163. 유동해석 B - 160 -

개발된시스템제거효율테스트를위한석면함유건축물적용평가방법 그림 164. 현장적용평가방법 - 위해성평가등급높음 : 석면해체, 제거현장 (A, B) 적용 - 위해성평가등급중간 : 석면함유건축자재 ( 천장텍스 ) 사용중인학교및사무실현장적용 - 위해성평가등급낮음 : 석면함유건축자재 ( 천장텍스 ) Encapsul화 ( 비산방지제도포 ) 후시스템적용평가 위상차현미경 (PCM), 전자현미경 (TEM) 를통한석면제거효율성평가 - 현장적용시료에대해 NIOSH method 7400 법에의해 PCM 분석 - TEM (ASTM D6480 법 ) 병행분석통해보다정밀한평가수행 - 161 -

위해성평가등급별현장적용 그림 165. 위해성평가등급높음 ( 석면해체제거현장 A) 그림 166. 위해성평가등급높음 ( 석면해체제거현장 B) - 162 -

그림 167. 위해성평가등급중간 ( 학교교실현장 ) 그림 168. 위해성평가등급중간 ( 사무실현장 ) - 163 -

그림 169. 위해성평가등급낮음 ( 비산방지제도포후평가 ) - 164 -

석면해체, 제거현장평가결과 위해성등급높은석면해체, 제거현장평가결과, 시스템가동전 PCM 분석에의한공기중섬유농도는현장 A의경우 0.038 f/cc, 현장 B는 0.027 f/cc로모두실내공기질공정시험기준인 0.01 f/cc를모두초과했으며, 시스템가동후 PCM 분석에의한공기중섬유농도는현장 A는 0.004 f/cc, 현장 B는 0.006 f/cc의결과를보였다. TEM 결과, 시스템적용전의경우현장 A, B 모두백석면 (chrysotile) 이검출되었으나, 시스템가동후의경우석면이검출되지않았다. 시스템적용후 PCM에서석면이검출된이유는석면외의섬유도계수되어과대평가의제한점을안고있는 PCM 분석법의한계를보인사례이며, 보다정확한 TEM 방법과병행한결과 PCM에서계수된섬유는석면이아닌것으로평가되었다. 이로써위해성등급높은석면해체, 제거현장에시스템을적용한결과석면제어효율성이높은것으로평가되었으며, 위해성등급높은현장에적용가능한결과로보여진다. 표 42. 석면해체, 제거현장적용결과 위해성등급 높음 높음 대상석면해체, 제거현장 A 석면해체, 제거현장 B 시스템가동유무 시스템 적용전 시스템 적용후 시스템 적용전 시스템 적용후 공기채취량 (L) PCM 섬유농도 fiber/cc Structures /cc TEM 석면종류 15.3 0.038 0.14 chrysotile 15.3 0.004 < 0.07 불검출 15.3 0.027 0.11 chrysotile 15.3 0.006 < 0.02 불검출 사용중인석면함유건축물적용평가결과 위해성등급이중간에해당되는석면함유건축자재 ( 천장텍스 ) 사용중인학교및사무실현장적용결과시스템가동전 PCM 분석에의한공기중섬유농도는학교교실의경우 0.007 f/cc, 사무실은 0.006 f/cc로모두실내공기질공정시험기준인 0.01 f/cc를모두초과하지않는결과를보였으며, 시스템가동후의결과는학교교실 0.004 f/cc, 사무실은 0.003 f/cc로각각 57.1%, 50% 섬유농도가감소된것으로나타났다. TEM 결과모두석면이검출되지않았다. - 165 -

표 43. 석면함유건축자재 ( 천장텍스 ) 사용중인학교및사무실현장적용결과 위해성 등급 위해성평가점수대상시스템가동유무 중간 17 학교 중간 12 사무실 시스템 적용전시스템 적용후시스템 적용전시스템 적용후 공기채취량 (L) PCM 석면농도 fiber/cc Structures /cc TEM 석면검출여부 10 0.007 < 0.02 불검출 10 0.004 < 0.02 불검출 10 0.006 < 0.02 불검출 10 0.003 < 0.02 불검출 석면함유건축자재 ( 천장텍스 ) 의 Encapsul 화 ( 비산방지제도포 ) 후시스템적용평가결과 석면함유건축자재 ( 천장텍스 ) 의 Encapsul화 ( 비산방지제도포 ) 한현장의위해성평가점수는학교 9, 사무실 7로모두위해성등급평가에서는낮음에해당된다. 비산방위해성등급이낮음에해당되는석면함유건축자재 ( 천장텍스 ) 사용중인학교및사무실현장적용결과시스템가동전 PCM 분석에의한공기중섬유농도는학교교실의경우 0.007 f/cc, 사무실은 0.006 f/cc로모두실내공기질공정시험기준인 0.01 f/cc를모두초과하지않는결과를보였으며, 시스템가동후의결과는학교교실 0.004 f/cc, 사무실은 0.003 f/cc로각각 57.1%, 50% 섬유농도가감소된것으로나타났다. TEM 결과모두석면이검출되지않았다. 표 43. 비산방지제도포현장적용결과 위해성 등급 위해성평가점수대상시스템가동유무 낮음 9 학교 낮음 7 사무실 시스템 적용전시스템 적용후시스템 적용전시스템 적용후 공기채취량 (L) PCM 석면농도 fiber/cc Structures /cc TEM 석면검출여부 10 0.004 < 0.01 불검출 10 0.003 < 0.01 불검출 10 0.003 < 0.01 불검출 10 0.001 < 0.01 불검출 - 166 -

3-3. 연구개발결과요약 가. 연구개발추진전략 - 167 -

나. 연구개발방법 다. 연구개발추진체계 - 168 -

라. 연도별연구개발추진일정 구분 연구개발의내용 추진일정 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 비고 석면비산제어제품의표준화시험지표 1 차년도 석면비산제어를위한고효율저차압 HEPA media 개발 2 차년도 개발된 HEPA 필터의효율 / 차압테스트 석면제어최적유로시스템개발 제어시스템의효율성및적용가능성검증 3 차년도 제어시스템의적용가능검증 - 169 -

4. 목표달성도및관련분야기여도 4-1. 목표달성도 구분성과목표성과지표 목표치 ( 실적 ) 달성도 (%) 1차년도 2차년도 과학기술적 성과항목및 성과지표 경제사회적성과항목및성과지표 과학기술적 성과항목및 성과지표 경제사회적 성과항목및 성과지표 - 석면비산제어설계기반구축 연구시설활용실적 - 석면비산제어제품표준지표제시 매뉴얼작성건수 - 연구내용의국내학술발표 학술회의발표건수 - 인력양성 학위별인력양성실적 - 연구결과발표 세미나개최건수 - 석면비산제어설계기반구축 연구시설활용실적 - 연구내용의국내학술발표 학술회의발표건수 - 인력양성 학위별인력양성실적 - 언론홍보 보도건수 - 연구결과발표 세미나개최건수 1 (1) 1 (1) 1 (1) 1 (3) 0 (1) 1 (1) 1 (2) 1 (2) 0 (1) 0 (1) 100 100 100 300 100 100 200 200 100 100 3차년도 과학기술적 성과항목및 성과지표 - 국내학술지논문게재 학술지게재논문건수 - 국제학술지논문게재 학술지게재논문건수 - 국내외학술회의 ( 세미나 ) 발표 학술회의발표건수 2 (1) 1 (1) 1 (2) 투고 review 중 SCIE 투고 review 중 200 경제사회적 성과항목및 성과지표 - 언론홍보 보도건수 - 연구결과발표 세미나개최건수 0 (1) 0 (1) 100 100-170 -

4-2. 관련분야기여도 가. 관련분야기여도 본연구의최종목표는실내공기중비산석면을효율적으로제어할수있는석면제어시스템개발이다. 실내비산석면에대한위해성및대국민관심은지속적으로증가하고있으나현재는석면의분포수준을파악하는실태조사수준에머물고있으며석면제거는석면건축자재철거현장일부에서만이루어지고있다. 따라서, 본연구에서는일반거주자가거주하는거주공간및다중이용시설등을대상으로석면을제어할수있는시스템개발을목적으로한다. 이러한최종목표를달성하기위해비산석면을효율적으로제거할수있는 HEPA급고효율저차압 Media ( 여재 ) 개발과동시에개발된 Media가장착되어높은수준의석면제거효율을구현하고낮은수준의부하가시스템에부여되어상대적으로낮은소비전력이구현되는 Energy saving 관점의석면제어시스템개발의성과를이루었다. 또한이러한시스템개발을통해석면을포함한미세입자를효율적으로제거하여다양한석면함유건축물에적용할수있는기여도를달성하였다. 이는기존의 Melt blown과음압기등의석면제거용으로사용된 Glass fiber보다높은효율을보이며상대적으로낮은차압수준을보이며즉시상용화가가능한수준이다. 나. 연구결과에따른파급효과 - 171 -

5. 연구결과의활용계획 본연구결과중석면비산제어제품및장비의규격시험지표는석면해체제거작업에사용되는장비뿐아니라석면함유건축물유지ㆍ관리에필요한장비를인증하는제도를수립할때그기준으로활용될수있으며석면비산제어제품성능평가를위해개선기술인증시스템도입이가능하다 고효율저차압필터적용을통한일정공간의최적석면제거공기청정시스템개발로 다른유해화학물질과석면을동시에제어할수있는통합제어시스템개발에활용 이가능하다. 실내공기질관리법 의실내공기질관리와 석면안전관리법 의건축물석면관리를 동시에제어하고관리할수있는정책융합형기술시스템에적용가능하며석면안 전관리방안정책수립의기초자료로활용가능하다. 산출된결과를바탕으로한실내공기질및환경관련학회에연구성과물을제출하고또한나아가관련국내외관련학회, 박람회및세미나에적극참여함으로써타연구기관및선진외국의연구방향과연구성과를본연구에최대한반영함과동시에본연구수행에서얻어진결과를홍보한다. 위해성저감효과가인정된석면제어공기청정기적용및보급함으로서기존사용되 어진석면비산으로부터안전하게관리할수있는친환경산업의성장도모정책활 용가능하다. 산출된결과를바탕으로한실내공기질및환경관련학회에연구성과물을제출하고또한나아가관련국내외관련학회, 박람회및세미나에적극참여함으로써타연구기관및선진외국의연구방향과연구성과를본연구에최대한반영함과동시에본연구수행에서얻어진결과를홍보한다. 향후실내공기내시스템가동에따른건강위해성감소평가연구가추가적으로요구되 어진다. - 172 -

6. 연구과정에서수집한해외과학기술정보 6-1. 해외기술개발현황과본연구와의비교검증 기존의석면제거용음압기등에서사용되어진여재는 Glass fiber로이는효율적인측면에서는본연구를통하여개발된 Melt blown 소재와유사하나차압 (Pressure drop) 에서약 7 배정도의높은수준을보인다. 이는 Energy saving 및시스템부하관점에서비효율적인수준으로일반거주실내공간적용을위하여보다저차압의고효율을보이는여재의개발을수행하였다. 본연구를통하여얻은결과를기존의유사연구참고문헌과비교하여제시하였다. Tsai 등 (2002) 의연구에서는미세입자를제거하기위한여재에코로나차징과물을이용한마찰대전방법에의한정전기력부여후집진효율을비교하여제시하였다. 차징전의원지상태에서의집진효율은약 20% 로매우낮은수준이었으나, 코로나차징후에는약 82% 로집진효율이상승하였으며, 일반적으로하이드로차징이라고하는마찰대전에의한차징후약 97.8% 수준의집진효율을보이고있다. 본연구에서는일반적인 HEPA 그레이드인 H11, H12, H13으로세분화하여차징전과후의 0.3um 입자사이즈에대한집진효율을평가하였다. 차징은코로나차징보다정전기력부여능력이뛰어난하이드로차징에의하여여재를제조하였다. H11 그레이의경우차징전 34.72% 의효율이차징후 97.87% 로상승하였다. H12의경우차징전 37.05% 에서 99.62% 로집진효율이상승하였으며 H13의경우차징전 41.69% 수준이었던효율이차징후 99.98% 수준의높은집진효율을보였다. 일반적으로코로나차징은여재제조방법이단순하고시간을절약할수있으며제조원가가저렴한장점을가지고있으나고효율의여재생산은한계가있다. 반면마찰대전을이용한하이드로차징의경우코로나차징보다제조에어려움이있으나 H13 그레이드와같이고효율여재생산에효과적인생산방법이라고할수있다. 본연구결과에서와같이참고문헌에서제시하고있는차징후의효율보다보다높은수준의집진효율이구현된 HEPA급여재개발및제조에성공하였다. - 173 -

(a) 참고문헌 : Tsai, P.P., Gibson, H.S., and Gibson, P. "Different electrostatic methods for making electret filters." Journal of Electrostatics, (2002), 54, 333-341. 100 100 90 90 Collection Efficiency (%) 80 70 60 50 Collection Efficiency (%) 80 70 60 50 40 40 30 H11 Uncharged MB H11 Charged MB 30 H12 Uncharged MB H12 Charged MB (b) H11 (c) H12 100 90 Collection Efficiency (%) 80 70 60 50 40 30 H13 Uncharged MB H13 Charged MB (d) H13 그림 125. 차징전후집진효율의참고문헌비교 HEPA 급여재는여재에효율을상승시키기위해차징을통하여정전기력을부여하여미세 입자가잘달라붙을수있도록하는메커니즘이다. 따라서, 미세 fiber 로구성된 web ( 그물 ) 구조형성시얼마나많은단위중량으로구조를형성하는냐에따라서도집진효율수준이달 - 174 -

라지게된다. Tsai 등 (2002) 의연구에서사용된 Melt blown의원지중량은 35g/m 2 이었으며집진효율은 98.6% 수준이었다. 그러나본연구의경우, H11 그레이드원지의평균단위중량은 20.29g/m 2 이었으며 H12의경우 22.72g/m 2, 가장고효율여재인 H13은평균중량은 30.41g/m 2 이었다. 즉, H12 그레이드의경우참고문헌의여재보다단위중량을약 35% 수준을줄였으나보다높은수준의집진효율을구현하였다. H13의경우에도참고문헌보다약 13% 중량이적었으나 99.98% 의 True HEPA급고효율수준을보였다. 즉, 본연구에서개발된석면제어용 HEPA급여재는제조단위중량감소를통하여상용화를위한원가절감을이루면서기존의여재보다높은수준의집진효율을구현하였다. 고효율의집진효율을보이면서제조단위중량이감소되었다는것은그물구조를형성한 fiber가미세하면적으면서도정전기력에의한효율이증가되었음을의미하며, 이는차압수준이참고문헌을비롯한다른 HEPA급여재에비하여매우우수한수준임을시사하고있다고할수있다. (a) 참고문헌 : Tsai, P.P., Gibson, H.S., and Gibson, P. "Different electrostatic methods for making electret filters." Journal of Electrostatics, (2002), 54, 333-341. (b) 그레이드별여재원지의단위중량 그림 126. 원지단위중량의참고문헌비교 연구결과에서제시한바와같이석면을포함한미세입자제어를위한 media ( 여재 ) 의수준 을평가하기위한척도로 Quality factor 라는지수를사용한다. 이는여재의효율과차압수준 을고려하여여재의질 (quality) 을객관적으로평가하기위한지수이다. Hasolli 등 (2013) - 175 -

의연구에서는본연구에서개발된여재와동일소재인 Melt blown 여재에대하여 Quality factor를산출하여제시하였다. 본연구에서진행되었던여재에입자를 loading 시키면서 Quality factor의단위시간변화에따른추이를조사하였다. 입자가포집전초기단계에서의 Quality factor는약 0.3 ~ 0.4 수준이었으며입자를 loading 시키는시간이증가할수록 Quality factor가감소하여약 200분후에는 Quality factor가약 0.1 수준으로감소하고있다. 아래의그림과같이본연구에서는기존의석면제거용음압기에서사용되고있는 Glass fiber와당해연도개발된 Melt blown의 dust loading에따른 Quality factor의변화추이를제시하였다. Hasolli의연구와달리본연구에서는시간에따른 Quality factor의변화가아닌실제 loading된입자의양에따른 Quality factor의추이를산출하였다. 여재를포함한필터의경우내구성은사용되어지는환경에따라다른양상을보이는데사용되어진시간보다는실제로포집된입자의양에따라성능및내구성결정되어지기때문이다. 본연구결과차압수준이 Melt blown에비하여약 7배정도높은수준이었던 Glass fiber 의초기 Quality factor가약 0.2 ~ 0.3 수준으로 Hasolli의연구결과와비슷한수준을보였다. 반면당해연도개발을통해제작한 Melt blown 여재의경우 H11의 Quality factor가 2.40, H12의경우 2.56, H13의경우 2.66으로 Hasolli 연구에서사용된 Melt blown보다약 10배정도높은수준의 Quality factor를보이고있다. 즉, 기존의연구에서사용된여재와현재석면제거를위해사용되고있는 Glass fiber 에비하여 Quality factor가높다는것은질적인측면에서본연구를통하여개발된 Melt blown이우수한것을증명하고있으며이는석면을포함한입자상오염물질제어를위해고효율저차압이구현된여재임을의미하고있다. (a) 참고문헌 : Hasolli, N., Park, Y.O., Rhee, Y.W. "Filtration performance evaluation of depth filter media cartridges as function of layer structure and pleat count"powder Technology, (2013), 237, 24-31. - 176 -

Quality Factor (mmaq -1 ) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Meltblown (H11) Meltblown (H12) Meltblown (H13) Glass Fiber (H11) Glass Fiber (H12) Glass Fiber (H13) 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Dust Loading Amount (g/m 2 ) (b) Melt blown 과 Glass fiber 그림 127. Dust loading 에따른 Quality factor 의참고문헌비교 - 177 -

7. 연구개발결과의보안등급 본과제는일반과제로분류됨 8. 국가과학기술종합정보시스템 (NTIS) 에등록한연구시설 장비현황 해당사항없음 9. 연구개발과제수행에따른연구실등의안전조치이행실적 9-1. 연구실안전점검실시 - 일일안전점검 (5년간기록보관 ) - 안전진단실시후진단결과에의거가스전기시설등보완설치 - 연구실안전관리매뉴얼비치및안전규정숙지 9-2. 정밀안전진단실시 - 1년에 1회이상안전교육실시 - 안전조치 ( 안전진단미비점시정조치및유지관리 ) 9-3. 참여연구원의교육훈련 - 온라인정기교육 / 신규연구활동종사자현장교육 10. 연구개발과제의대표적연구실적 번호 구분 ( 논문 / 특허 / 기타 2 국제학회초청강연 3 논문 논문명 / 특허명 / 기타 A Study on the Asbestos Risk Assessment with Usage of Building Evaluation on the Collection Efficiency and Performance of the Sound Pressure Machine Equipped with a HEPA Filter Eliminating Asbestos Particles 소속기관명 한양대 한양대 역할논문게재지 / 특허등록국가 Impact Factor 강연 교신저자 2015 APCBEES Seoul Conference Environmen t&industrial Innovation 논문게재일 / 특허등록일 - 2015.3 투고상태 (Under review) 사사여부 ( 단독사사또는중복사사 ) 단독사사 특기사항 (SCI 여부 / 인용횟수등 ) SCIE 11. 기타사항 해당사항없음 - 178 -

12. 참고문헌 1. American National Standard. American Industrial Hygiene Association Z9.9-2010. Portable ventikation systems(2010). 2. Asbestos Removal Contractor's Association. Recommended guidelines for personal decontamination procedures when working with asbestos(2006). 3. British Standards Institution. High efficiency air filters, Aerosol production, measuring equipment, particle counting statistics, BS EN 1822-2(2009). 4. British Standards Institution. Controlled wetting of asbestos-containing materials-specification, Equipment used in the controlled removal of asbestos-containing materials-part 1, BS 8520-1(2009). 5. British Standards Institution. Negative pressure unit-specification, Equipment used in the controlled removal of asbestos-containing materials-part 2, BS 8520-2(2009). 6. British Standards Institution. Operation, Cleaning and maintenance of Class H vacuum cleaners-code of practice, Equipment used in the controlled removal of asbestos-containing materials-part 3, BS 8520-3(2009). 7. Na Ru Lee. Dismantling of asbestos removal work-related equipment performance criteria research, Korea Occupational Safety and Health Agency(2011). 8. Hasolli, N., Park, Y.O., Rhee, Y.W. "Filtration performance evaluation of depth filter media cartridges as function of layer structure and pleat count", Powder Technology(2013), 237, 24-31. 9. Health and Safety Executive. Approved Code of Practice and guidance, Work with materials containing asbestos, Control of Asbestos Regulations(2006). 10. Health and Safety Executive. Approved Code of Practice and guidance, The management of asbestos in non-domestic premises(2006). 11. Health and Safety Laboratory. Investigation into the effectiveness of modular hygience unit(2001). 12. Korea Air Cleaning Association. High-performance air filter test method(2009). 13. Korean Agency for Technology and Standards. High-performance air filter for radioactive aerosol, KS A 4812(2001). - 179 -

14. Korean Agency for Technology and Standards. Air filter performance test method for clean room, KS B 6740(1995). 15. Korea Occupational Safety and Health Agency. Recommended guidelines for demolition and removal procedures when working with asbestos, KOSHA Guide(2009). 16. Occupational Safety and Health Administration, Safety and Health Regulations for Construction (1926.1101). Retrieved on(2012-01-10). 17. Tae Hyung Kim, Hyun Cheol Ha, Kang Yoon Kim, Jong Cheol Kim, Yoo Jin Jung., Study on Asbestos Removal Guidelines in Buildings to Prevent Scattering, Ministry of Environment(2010)H-70-2012(2012). 18. Tsai, P.P., Gibson, H.S., and Gibson, P. "Different electrostatic methods for making electret filters." Journal of Electrostatics(2002), 54, 333-341. 19. Won Ho Yang, Sung Guk Lim, Bu Soon Sohn. "Ventilation and indoor and outdoor nitrogen dioxide emissions estimated using the housing measures". Jonal of Environment Science International(2008), Vol 7(10), 1069-1073. 20. Young Man Roh, Mi Hee Seok, Kang Yoon Kim, Tae Jae Cho, Sang Hyo Sim, Hyun Cheol Ha., Study on Infrastructure Standards to Remove Asbestos, Occupational Safety & Health Research Institute(2008). - 180 -

[ 부록 ] 석면비산제어제품관리매뉴얼 1. HEPA filter가장착된석면비산제어제품의규격및구성요건 1-1. 음압기 1-2 진공청소기 2. 석면비산제어제품의제조및설치시관리사항 2-1. 제조및설치시제시되어야할정보 2-2. 장비관련검인증및평가방법 3. 석면비산제어제품의운영및유지시관리사항 3-1. 운영및유지시제시되어야할정보 3-2. 장비점검및교체시유의사항 - 1 -

1. HEPA filter 가장착된석면비산제어제품의규격및구성요건 1-1. 음압기 (Negative Pressure System) 1) KOSHA Guide H-53-2009 석면해체 제거작업지침 음압기규격 ( 가 ) 고성능필터를장착 ( 나 ) 전처리필터를고성능필터앞쪽에반드시설치 ( 다 ) 필터차압게이지를설치 ( 라 ) 음압기내부를밀폐, 공기누설방지 ( 마 ) 송풍기는필터뒤쪽에설치 ( 바 ) 이동시음압기내외부의석면이비산하지않도록비산방지장치혹은설비구비 2) 음압기구조 음압기는석면해체작업시발생될수있는석면분진을흡인하여처리해주는장치로서장치 로서 1~2 개의전처리필터와 HEPA(High Efficiency Particulate Air filter) 필터, 공기를 흡인해주기위한송풍기로구성되어있다. 그림 1. 음압기구조 - 2 -

( 가 ) 전처리필터 전처리필터의기능은고가의 HEPA 필터의수명을연장시키기위하여비교적큰입자 (5μm이하 ) 를미리걸러주는역할을한다. Medium급필터기능역시고가의 HEPA 필터에대한분진부하를줄이기위해사용하며 0.3μm입자에대해 65%, 85%, 95% 급으로나뉜다. 그림 2. 전처리필터 ( 나 ) HEPA 필터 국내에서판매되는 HEPA 필터에대한공인된규격과시험기준은현재없으며 HEPA 필터를생산판매하는회사는시험시설이있는경우전수검사후판매하거나외부의인증이필요한경우에어필터품질인증제를실시하고있는민간업체인한국공기청정협회등에서시험을받기도한다. 국내 HEPA 필터에대한 KS 규격은방사성에어로졸용고성능에어필터에대한규격인 KS A 4812:2001과클린룸용에어필터성능시험방법인 KS B 6740:1995이있다. 방사성에어로졸을제거할목적으로원자력시설에서사용하고있는 HEPA 필터중화재방호의난연성이요구사항은규격 KS A 4812에서제시하고있으며, KS B6740 규격은단분산형태의 0.3μm DOP 입자를사용하여입자포집율시험을하는규격이다. - 3 -

그림 3. 고성능필터 ( 다 ) 필터차압게이지 각필터 ( 프리 / 미디엄 / 헤파 ) 별로차압을모니터링할수있으며각필터교체주기를확인할수 있다. 또한각필터카트리지에필터단계별로차압을측정할수있는차압구가설치되어있 다. 그림 4. 필터차압게이지 - 4 -

( 라 ) 음압기내부밀폐및기밀유지 HEPA 필터와송풍기사이에고무로된가스킷을달아서흡인된공기가새지않도록해야하며틈새가있으면 HEPA 필터를통과하지않고음압기출구로배출되기때문에외부를오염시킬수있는가능성이매우크다. 또한가스킷이장착되어있더라도음압기케이스가구부러지거나하면기밀이유지되지않을수도있다. 그림 5. 음압기내부밀폐 ( 마 ) 음압기 - 5 -

1-2. 진공청소기 석면해체제거작업에상용되는진공청소기는 1) 석면을함유한잔재물이흩날리지않도록청소하는작업 2) 석면해체제거작업완료후작업에사용된사다리, 임시작업대등각종공구및장비를청소하는작업 3) 석면폐기처리용폴리에틸렌용기내부잉여공기배기용등다양한목적으로사용된다. 이러한진공청소기에도반드시고성능필터를장착하여석면이함유된분진이작업장외부로배출되지않도록해야한다. 또, 진공청소기의경우충분한진공도를형성하지못하면석면분진을포집할수없기때문에충분한진공도를낼수있는모터성능과고성능필터장착이반드시필요하다. 그림 6. 진공청소기사용예 ( 출처 : 보건분야기술자료보건 2006-29-759) 가 ) 장비규격기준 ( 가 ) HEPA 필터설치 : 석면집진기에는반드시고효율필터인 HEPA(High Efficiency Particulate Air filter) 필터급이상이설치되어야한다. : 석면집진기에사용되는고효율필터는검인증을받은제품에한한다. : HEPA 필터는 KS B 6740 시험방법에따라 0.3μm DOP 에어로졸입자포집효율이 99.97% 이상인성능을가진것이어야한다. ( 나 ) 진공청소기누설테스트를통과할것 : 필터하우징틈을통해석면함유물질이통과를하면헤파필터를사용한의미가없으지고, 청정지역으로석면함유분진이비산될가능성이높아진다. : 석면집진기는초기성능테스트중누설테스트항목을통과한제품만인증마크를부착한다. ( 다 ) 장비안전인증통과 : 기계기구등의안전인증규정 ( 노동부고시제 2003-15호 : 기계기구등에관한안전인증필수기준 (SI-G-35-2005) : 산업용기계설비의전기장치설치에관한기술기준 (KOSHA CODE E-11-98) - 6 -

2. 석면비산제어제품의제조및설치시관리사항 2-1. 제조및설치시제시되어야할정보 1) 설치 운영 유지를위해제시되어야할해설및정보 1 전처리필터교환방법, 공기유량성능바꾸기방법, 취급및보관방법을포함한음압기운영방법 2 공기유량성능은음압기에덕트를설치하면감소한다 3 음압기에덕트를연결하여건물밖으로배기하여야한다 4 최소한 6개월에한번씩은유능한사람이제조자가필요하다고생각하는부분을조사하여야한다. 5 운반중음압기를안전하게다루고, 차량에음압기를싣고내릴때주의해야하는등음압기운반에관한사항 6 음압기를주의깊게취급하는방법과사용시인력으로움직이는것을피하는것을포함한인력취급방법 7 보관시극한온도, 습기차고먼지가많은곳등을피해야한다. 8 전기장비의점검과시험에관한사항 9 공기유량m3 /h를 CFM으로바꾸는방법 ( 변환계수 1.7m3 /h=1cfm) 2) 석면함유물질제거에사용되는제어장비가갖추어야할구성요건 석면함유물질을제어할때사용하는 HEPA 필터가설치된휴대용, 혹은이동가능한음압기 가갖추어져야할성능의요건을음압기성능에대한국가규격을제시하고있는영국 BS 8520-2 의음압기사양을참조하여제시하면다음과같다. 1 풍력계 : 공기속도를측정하는장비 2 유량조절기또는통풍조절판 ( 댐퍼 ) : 공기유량을제한하기위해사용하는장치 3 배관재료 (ducting) : 배출공기를밖으로옮기기위해음압기에설치된플렉서블, 덕트, 로빙헤드에끼워지기도한다. 4 고성능에어필터 (HEPA filter) : 고효율필터요소를갖추어야한다. 여과효율을테스트할때완전히음압기로조립된상태에서 HEPA 필터는최대 0.005% 침투가허용된다. - 7 -

HEPA 필터보호 : 주입면은 HEPA 필터를사용할때사고로 HEPA 필터가손상되는것을방지하기위해금속망그릴혹은다른수단 ( 중간필터혹은전처리필터로보호되어야한다. 금속망그릴을사용하는경우최대메쉬크기가 13mm가되고 HEPA 필터바로앞에붙어있어단단해야한다. HEPA 필터위치 : HEPA 필터가기계적으로바른자리에붙어있고사용중일때나이동할때움직이지않도록외부케이스내부에서지지되어야한다. 5 압력측정기 ( 마노미터 ) : 압력차이를측정하기위한장비 6 비반송날개판 (non-return flaps) : 역방향의공기유량을방지하기위해설치된날개판으로음압기를끄거나역기류가생길때공기흐름의역류를방지하기위해제조단계에서음압기에비반송플랩을설치하여야한다. 7 전처리필터 (Pre-filter) : HEPA 필터를막히게하거나손상시키는입자의대부분을제거하는 HEPA 필터앞에설치하는굵은필터 8 로빙헤드 : 임시삽입플레이트를사용하여음압기의주입면에플래시를더트로연결된작업공간에인접한석면밀폐공간안에공기를넣는독립적으로셀수있는휴대용장치 9 임시삽입플레이트 : 로빙필터헤드를연결할목적으로플렉서블덕트가음압기전처리필터입구부분에붙을수있게하는장치 10 가스켓삽입 : HEPA 필터와케이스사이에삽입한다. 11 운반커버 : 운반동안음압기프리필터전면을보호할수있는운반커버를설치하여야한다. 운반커버는전처리필터면이운반동안에밀봉이되도록안전하게고정되어야한다. 12 외부케이스 : 먼지가쌓이지않는구조로디자인되어야하며쉽게표면을깨끗하게할수있어야한다. 13 조인트 : 플라스틱으로만들어진모든안전조인트는파손되는것을방지하기위해세번용접이되어야한다. 누설을최소화하기위해외부케이스는조인트수를최소화하여디자인되고제조되어야한다. 다른외부케이스조인트는전체길이에거쳐서용접이되어야한다. 14 플랜지 (Flange) : 작업인클로저에음압기를붙일때용이하게하기위해외부케이스의일부분으로공기주입구부분에내장된플랜지가있어야한다. - 8 -

그림 7. 음압기스펙 1. Flange 2. HEPA filter 3. Manometer gauge 4. non-return fla ps 5. Transit cover 6. Airflow direction 7. Pre-filter 8. Fan/motor 9. Exhaust air spigot 10. casters 11. flange - 9 -

2-3. 장비관련검인증및평가방법 1) 음압기 음압기성능인증은석면누출방지와작업자건강등을보호하기위해기본적으로갖추어야할제진성능및누설여부에대해입증할수있어야하므로장비에대한규격화된성능인증이필요하다. 석면집진기에대한성능평가는다음과같은항목으로구분하여실시하여야한다. 검인증항목측정방법측정기관 - 기계기구등의안전인증규정 ( 노동부고시제 2003-15 호 - 기계기구등에관한안전인증필수기준안전인증 - 한국산업안전공단 (SI-G-35-2005) - 산업용기계설비의전기장치설치에관한기술기준 (KOSHA CODE E-11-98) - KS B 6740 클린룸용에어필터성능시험방법또는이에준하는시험방법 - 한국산업안전공단음압기제진 - MIL-STD-282.102.9.1(Filter Unit, 또는표준과학연구원성능과누설평가 Protective Clothing, Gas-Mask - 기타공단에서인 Components And Related Producted : 증한기관 Performance Test Methods) 음압기에장착된 HEPA 필터제진성능평가 KS B 6740 클린룸용에어필터성능시험방법또는이에준하는시험방법 필터차압에따른 KS B 6311 송풍기시험및검사방법또유량데이터구축는이에준하는시험방법 주기적인석면집진기성능및누설평가 < 음압기성능평가 > 초기성능검사방법과동일 - 한국산업안전공단또는표준과학연구원 - 기타공단에서인증한기관 - 한국산업안전공단또는표준과학연구원 - 기타공단에서인증한기관 - 한국산업안전공단또는표준과학연구원 - 기타공단에서인증한기관 측정 주기 협의지정 협의지정 협의지정 협의지정 협의지정 ( 가 ) 안전인증 기계류의사용자가안전한환경에서제품을사용할수있도록안전보건기준에적합한지 여부를심사하여그안전성을인증하는것으로말하는데, - 10 -

노동부고시제 2003-15 호에의해기계 기구등의안정인증규정이정해져있다 석면집진기의경우에도안전인증을획득하여사용자의안전을보장할수있도록해야한다. ( 나 ) 음압기제진성능과누설여부에대한인증 * 시험방법 KS B 6740 클린룸용에어필터성능시험방법또는이에준하는시험방법을응용하여제품의제진효율과누설률을측정한다. 1 시험용입자 측정평가입자직경은 0.3μm의에어로졸을포함하는다분산 DOP 에어로졸을분사한다. 2 시험용입자농도 상류측입자농도는광산란식자동입자계수기의동시계수오차가 5% 를넘지않고, 하류측계수값이백그라운드값에비해충분히큰범위에서행하며, 상류측시험용입자농도가안정화된것을확인한후, 상류측및하류측의입자를등속흡인하고이것을동시또는서로교환해서 3회이상측정한다. 상류측입자농도가광산란식자동입자계수기가가지는최대농도범위를초과하는경우에는입자농도희석기를이용해도무방한것으로간주한다. 3 입자계수기 KS B 6336에규정된광산란식자동입자계수기또는이와동등한이상의성능을갖는입자계수기를사용하되, 0.3μm~10μm의입자크기범위에서적어도 5개이상의입자크기분류채널 (ex: 0.3μm /0.5μm/1.0μm/5.0μm/10μm) 을가져야하고샘플링유량은 28l /min(1cfm) 이상인것을사용한다. 4 시험덕트 성능시험덕트의구성은 KS B 6740 클린룸용에어필터성능시험방법에상당하는것으로, 상류측은에어로졸농도편차 ±10% 이내의균일농도의에어로졸이공급될수있고, 풍량은오리피스를사용해도좋으며, 또한풍량측정장치를이용해도무방하다. 단, 풍량측정장치는피토관과액주마노미터를이용한동압측정장치로구성한다. 상류측샘플링위치는시험체흡입부바로앞으로하고, 하류측은시험체로부터의모든배출입자를에어로졸혼합하여대표샘플링할수있는충분히긴교축형상을가진것으로한다. - 11 -

그림 8. 음압기제진및누설시험장치모식도 5 집진효율산출 시험체를시험덕트에장착시켜정격풍량을보내입자농도가안정된것을확인한후, 상류측및하류측의입자농도를교대로또는동시에측정하고교대로측정하는경우에는상류측농도의변동에유의하고, 동시에측정하는경우에는광산란식자동입자계수기의입자직경구분마다상관계수를구해서차이가있는경우에는보정해야만한다. 집진효율은다음식으로산출한다. η = ( 1- C o / C i ) 100 여기서, η : 집진효율 (%) C o : 하류측개수농도 ( 개 / ml ) C i : 상류측개수농도 ( 개 / ml ) 집진효율산출예 시험풍량 (m 3 /min) < 풍량에따른제진효율및누설률평가결과예 > 제진효율 (%) 누설률 (%) 비고 시험 1 30.0 99.96 0.04 최대운전유량 시험 2 22.5 99.96 0.04 최대운전유량의 75% 시험 3 15.0 99.95 0.05 최대운전유량 50% ( 다 ) 음압기에장착된 HEPA 필터의제진성능에대한인증제마련 시험방법은위 ( 나 ) 석면집진기제진성능과누설여부에대한인증 방법과동일하 게수행하며시험체는석면집진기가아닌 HEPA 필터를대상으로한다. - 12 -

음압기에장착되어지는 HEPA 필터에대해서도제진성능검증이필요하므로인증을받은제품만이장비에장착될수있도록관리하여야한다. 관리방법으로는, - 음압기제조업체에서보유하고있는 HEPA 필터에대해서랜덤추출검사를실시한다. - 합격한제품에대해서는재고 LOT별로 HEPA 인증마크를부여한다. - 인증마크가부여된제품만이음압기에장착될수있도록관리한다. ( 라 ) 필터차압에따른유량데이터구축 1 시험방법 KS B 6311 송풍기시험및검사방법또는이에준하는시험방법을응용하여필터차압에따른유량데이터를마련을위한풍동실험을수행한다. 2 시험덕트 KS B 6311 송풍기시험및검사방법을응용하여그림 18과같은시험용덕트를제작하여음압기에부착한다. 그림 9. 시험용덕트구성도 3 풍량측정장치 풍량측정장치는피토관과액주마노미터를이용한동압측정장치로구성하며동압측정시유로내횡단위치는다음과같다. 그림 10. 동압측정방법 - 13 -

4 차압측정장치 음압기에장착된각필터별로전후에차압측정용프로브를설치하여측정하고필터 total 차압은전처리필터전단과 HEPA 필터후단에프로브를설치하여측정한다. 그림 11. 필터차압측정방법 5 필터차압에따른풍량측정 음압기의운전유량을최대로설정한다. 최대운전유량에서의음압기의전체차압과운전유량을측정하여기록한다. 음압기의흡입부상단에서차압형성용분진을투여하여필터전체차압을증가시킨다. 필터의차압이증가되는임의의지점 4내지 5곳정도에서각기운전유량과필터의차압을측정하여기록한다. 필터차압과송풍량과의관계표산출예 그림 12. 필터차압과풍량과의관계표예시 - 14 -

- 필터 total 차압값만으로도현재배기유량을직접측정하지않고도확인할수있다. - 예를들면, 석면집진기디스플레이창에필터 total 차압값이약 40mmAq 가표시되고있 다면이때의풍량은약 20m 3 /min 임을아래곡선으로간단하게유추할수있다. 6 음압기장비규격및성능 장비규격및성능 검인증기준 비고 (1) 장비규격 1) HEPA 필터장착 (DOP 제거효율 99.97% 이상 ) 2) 전처리필터를 HEPA 필터전단에반드시설치할것 3) 필터차압게이지설치 4) 누설테스트통과 5) 송풍기는필터후단에설치 6) 이동시비산방지장치설치 (2) 장비성능 < 음압기장비규격및성능, 검인증방법 > 1) 안전인증 - 검인증기준통과 2) 누설테스트 - 제진효율 99.95% - 형식승인 * 석면집진기성능유지를위해고려할내용 1) HEPA 필터성능인증 : 필터에대한전수검사를할것인지아니면샘플검사후공단검인증 seal 을부착할것인지.(100 개제품중 2 개를랜덤샘플링후합격시 100 개에대한 seal 발행등 ) 2) 사용중석면집진기에대한누설테스트 : 석면집진기를장기가사용할경우밀폐가되지않아석면함유분진이누설될가능성이높음 : 사용중석면집진기에대한누설테스트를실시여부와테스트주기에대한향후협의가필요함 3) 전처리필터교체 : 전처리필터는 1 회사용후반드시교체하도록보건기준또는고시등에명시할것 - 기계기구등의안전인증규정 ( 노동부고시제 2003-15 호 - 기계기구등에관한안전인증필수기준 (SI-G-35-2005) - 산업용기계설비의전기장치설치에관한기술기준 (KOSHA CODE E-11-98) - KS B 6740 클린룸용에어필터성능시험방법또는이에준하는시험방법 - MIL-STD-282.102.9.1(Filter Unit, Protective Clothing, Gas-Mask Components And Related Producted : Performance Test Methods) 3) HEPA 필터 - 제진효율 99.97% KS B 6740 클린룸용에어필터성능시험방법또는이에준하는시험방법 - 15 -

2) 진공청소기 < 진공청소기에대한장비규격및성능기준 > 장비규격및성능 검인증기준 평가방법 (1) 장비규격 - 형식승인 1) HEPA필터장착 (DOP 제거효율 99.9 7% 이상 ) (2) 장비성능 1) 팬흡입정압 - 2,000 mmaq 이상 KS B 6311 송풍기시험및검사방법또는이에준하는시험방법 2) 누설테스트 - 제진효율 99.95% - KS B 6740 클린룸용에어필터성능시험방법또는이에준하는시험방법 - MIL-STD-282.102.9.1(Filter Unit, Protective Clothing, Gas-Mask Components And Related Producted : Performance Test Methods) 3) 안전인증 - 검인증기준통과 - 기계기구등의안전인증규정 ( 노동부고시제 2003-15 호 - 기계기구등에관한안전인증필수기준 (SI-G-35-2005) - 산업용기계설비의전기장치설치에관한기술기준 (KOSHA CODE E-11-98) - 16 -

3) 석면제어청정시스템평가방법 1 풍량시험풍량시험은석면제어청정시스템을정격주파수, 정격전압으로운전하여 KS C 9304의부속서 1에따라행한다. 즉, 공기누설이없도록적당한접속을하며, 시험장치를그림 13에나타낸다. 단, 풍량에따라오리피스을교환한다. 오리피스의교환은 KS B 6311에따른다. - 17 -

2 소음시험소음시험은무향실에서공기청정기를공진및반향이없는받침대에설치하여정격주파수, 정격전압에의해정격풍량으로운전하여그림 4의측정점 ( 취출측을포함하는 5곳 ) 의소음을 KS C 1502 또는 KS C 1505에규정된소음계로청감보정회로 A특성을사용하여 KS A 0701 에규정된방법으로측정한다. 단, 바람의취출구방향에서바람의영향이있는경우에는영향을받지않도록하여측정한다. 3 집진시험 환경조건시험용공기의환경조건은규정이없는한, 다음의범위에서시험한다. a) 온도 : 23±5oC b) 상대습도 : 55±15% 시험용입자시험입자로는다분산의고체상염화칼륨 (KCl) 입자를사용하며, 이것은순수 ( 또는증류수 ) 에시약등급의염화칼륨을용해시킨수용액을입자발생장치를사용하여분무시켜만든다. 이때발생되는입자의중간직경 (count median diameter) 이 0.2~0.6μm가되도록순수와염화칼륨의혼합비율을선정한다. - 18 -

구조및형상시험챔버는그림 15에도시된바와같이 30±5m3의체적을가진직육면체 ( 정육면체도가능 ) 형상을가져야한다. 시험챔버내부는무정전패널로제작되어야한다. 시험챔버에는 3.3의배경농도를만족하는공기를공급할수있는고성능 (HEPA급이상 ) 필터와조절밸브가연결된유입구와실내과잉공기를자동으로배출할수있는댐퍼가연결된배출구를설치해야한다. 배경입자농도 시험챔버내의배경입자농도는입자크기가 0.3 μm인입자에대해 3 10^5 개 /m3 이하가되도록 한다. 기밀도 시험챔버의기밀도는입자크기가 0.3 μm인입자에대해 20 분경과후의입자농도가초기농도의 80% 이상확보되는것이어야한다. 시험입자농도시험챔버내에서입자발생기와교반기는시험입자가빠른시간내에공간적으로균일한농도분포를갖도록설치되어야한다. 측정시시험챔버내의초기입자농도는 10^8 ~10^10개 /m3이어야한다 시험체설치위치 시험체의설치위치는제품의취급설명서에기재된위치로한다. 단, 기재되지않은경우는다 음의조건을따른다. - 19 -

a) 탁상형과탁상 / 벽걸이겸용형은벽면에인접하고, 바닥에서약 70cm 높이의탁자위에설치한다. b) 바닥설치전용형은벽면에면한바닥위에설치한다. c) 벽걸이전용형은제품의아래면이바닥면에서 180cm가되도록설치한다. 시험입자발생 a) 입자발생장치입자발생장치는염화칼륨수용액을분무시켜초당 107개이상의입자를발생시킬수있어야한다. b) 발생입자처리입자발생장치는염화칼륨입자들이시험챔버에투입되기전에건조될수있도록설계되어야한다. 건조후입자들은베타또는감마방사성발생기나코로나방전이온화기등과같은입자중화기를통과시켜중화되어야한다. 방사능생성원은 5millicurie 이상의방사능에너지를가져야한다. c) 입자계수기입자계수기로는 KS B 6336에규정된광산란식자동입자계수기또는이와동등이상의성능을갖는입자계수기를사용한다. 단, 입자계수기는 0.3μm~3μm의입자크기범위에서적어도 4 개이상의입자크기분류채널을가져야한다. - 20 -

입자농도측정 a) 샘플링위치입자농도측정을위한샘플링위치는시험챔버중앙바닥위 120cm의 1개의지점으로한다. b) 샘플링라인샘플링라인은샘플링프로우브와입자계수기의입구까지연결해주는샘플링튜브로구성된다. 샘플링튜브로는정전기에의한관내입자손실이적은재질로만든것을사용한다. c) 샘플링프로우브시험중에실내기류등에의해샘플링프로우브의위치가변경되지않도록고정시킨다. d) 희석기사용시험챔버내의입자농도가입자계수기의측정상한값에가깝거나초과할것이예상될경우희석기를사용할수있다. 이때희석기는희석비율, 입자손실등의성능이검증된것을사용하여야한다. 운전감소입자농도측정 a) 운전감소입자농도측정직전에고성능필터를통과한청정공기가유입구를통하여유입되도록하고시험챔버내의공기는댐퍼를통하여배출시키면서시험입자발생직전에입자크기 0.3μm인입자의시험챔버내의배경농도의수준을만족하도록한다. b) 입자발생장치를가지고시험입자를발생시키면서동시에선풍기등과같은교반기로충분히교반시킨다. 입자발생동안챔버내의양압에의해자연적으로과잉공기가배출되도록한다. 입자발생개시부터시험챔버내의입자농도를연속적으로측정하면서시험챔버내의입자농도가시험농도범위에도달될때입자발생을종료한다. 입자발생종료후 0.3μm크기의입자가포함된입자크기채널의입자농도 ( 그렇지않은경우인접한입자크기채널들의산술평균된입자농도 ) 가최대농도점을통과하고입자농도가감소하기시작하는시점에서교반기를정지시키고배출구를닫는다. c) 입자농도가감소하기시작하는시점에서공기청정기를운전시키고이시점을 t=0으로한다. 이때의입자농도를초기입자농도로하고입자농도범위에있어야한다. d) 공기청정기를운전시키면서입자크기 0.3μm가포함된입자크기채널의입자농도가그채널의초기입자농도의 1/3이되는시점까지만시험을수행하고그시점까지의그림 17과같은운전감소입자농도곡선을입자계수기의모든입자크기채널에대해각각구한다. e) 샘플링시간은 20초로지정하고운전감소입자농도곡선상에는적어도 10개이상의측정점이표시될수있도록한다. 단, 운전감소입자농도측정총시험시간이 30분미만인경우는측정점이 5개이상이면된다. 측정값은샘플링개시시간에표시한다. - 21 -

자연감소입자농도측정 a) 자연감소입자농도측정직전에시험챔버내의공기를동일하게처리한다. b) 입자발생장치를가지고시험입자를발생시키면서 3 동일하게수행한다. c) 입자농도가감소하기시작하는시점을 t=0으로하고이시점에서의입자농도를초기농도로한다. 초기입자농도는입자농도범위에있어야한다. d) 공기청정기를운전시키지않고그림 18과같은 30분간의자연감소입자농도곡선을입자계수기의모든입자크기채널에대해각각산출한다. 단, 운전감소입자농도측정시험시간이 30분을초과했을경우에는운전감소입자농도측정시험시간동안의자연감소입자농도곡선을산출한다. e) 샘플링은동일하게수행하여측정값을구한다. 측정값은샘플링개시시간 - 22 -

분진청정화능력의산출 시험체의분진청정화능력은다음의공식으로산출한다. P : 분진청정화능력 (m 3 /min), V : 시험챔버체적 (m 3 ), t : 운전감소시의측정시간 (min) Ci1 : 자연감소시측정개시점 t=0에서의입자농도 ( 개 /cm 3 ) Ci2 : 운전감소시측정개시점 t=0에서의입자농도 ( 개 /cm 3 ) Ct1 자연감소시측정시간 : t 분에서의입자농도 ( 개 /cm 3 ) Ct2 운전감소시측정시간 : t 분에서의입자농도 ( 개 /cm 3 ), N : 시험체대수주 : 측정시간은운전감소입자농도시험시간이고이시점에서의자연감소입자농도는이웃한시점들의입자농도들을시간에대해내삽하여구한다. 4 적용면적의산출시험체의적용면적은실내에설치하였을때 1시간당 1회의자연환기조건에서시험체를 10분동안가동시켜실내의입자농도를초기입자농도의 50% 로낮출수있는실내의면적으로정의한다. 이때실내의천장높이는 2.4m를기준으로한다. 적용면적은다음의공식으로산출한다. A : 적용면적 ( 평 ) P : 분진청정화능력 (m3/min) 적용면적은 1시간당 1회의자연환기조건에서공기청정기를 10분동안가동시켜실내입자농도를초기입자농도의 50% 로낮출수있는방의크기를기준으로한것이고, 이때천장높이는 2.4m를기준으로하였다. 일본전기공업회규격 JEM 1467 ' 가정용공기청정기 의부록 2 집진성능시험의 5.2 절의공식참조 C/Co=0.5, t=10, 자연환기율 Qf = 를대입하여정리하면 P/V=0.05265, V=2.4A를대입하여정리하면 A=7.914 x P( m2 ) 평형으로환산하기위해환산인수 3.3m2 / 평을나누면최종적으로다음의식을얻는다. A( 적용면적, 평 )=2.398 x P(2) - 23 -

3. 석면비산제어제품의운영및유지시관리사항 3-1. 운영및유지시제시되어야할정보 1) 운영및유지를위해제시되어야할해설및라벨 1 HEPA filter의점검, 테스트및교환에대한정보 2 틀과부속품의점검과유지에관한정보 3 전지장치에대한점검, 유지및테스트에대한정보 4 교환부품의공급에대한정보 5 공기유량 : 공기유량 ( m3 /h) 을외부케이스에부착된등급플레이트에명확히명시하여야한다. 라벨은음압기의안전한사용압력범위를나타내고있는마노미터위에 q nckr하거나마노미터표시창에인접한외부케이스에표시하여야한다. 6 경고표시 : 음압기에노란색바탕에검은색으로 14 포인트크기의경고판을붙여야한다. 예 ) 자격이있고훈련받은사람만사용, 조심해서취급, 고효율공기필터장치, 작업인클로저내부에서는사용되어서는안됨, 장비사용에관한제조자의설명서를읽고이해하고운영 7 제조년, 제조자이름혹은상표표시 8 누설테스트여부 2) 공기유량성능시험 1 음압기에표시할유량을계산하기위해 5대의음압기에대해유량을측정하여평균해야한다. 2 최소한 HEPA 필터앞면적의두배가되는길이로만들어야한다. 재료는카드보드, 합판, 알루미늄판과같이적절한가벼운물질로만들어야한다. 3 접착테이프등으로음압기에스커트를고정한다. 4 개구면을가상직사가형수 (N) 으로나누어서풍속계의평균값을읽는다.(N 값이 4보다적어서는안된다. 가상의직사각형의가운데에서풍속계의값을읽고기록한다. 5 결과값계산유량 ( m3 /h)=a 3600 Y (Y= 평균면속도m3 /s, 스커트의개구면적 =m 2,) *3600을곱하는것은 m/s를 m/h로전환하기위한것 6 동일한 5대의음압기에서구한최대유량측정치의평균값을구한다. - 24 -

그림 13. 공기유량성능시험 3-2 장비점검및교체시유의사항 1) 이동시비산방지장치설치 석면집진기를사용하지않거나, 장비이동시에석면분진이외부로새어나갈가능성도있으므로흡입구와토출구에가급적댐퍼가설치되어있거나이와유사한기능을가진구조이어야한다. 그림 14. 흡입구밀봉모습 - 25 -