1. 서 론

산업화의 진전과 경제․사회발전은 사람이 실내에서 거주하는 시간을 점차 증가시키며, 어느 정도 선진화가 진행된 사회의 경우 하루 24시간 중 80% 이상을 실내에서 생활한다고 보고⁽¹⁾되고 있다. 따라서 실내 공기가 인체에 미치는 영향은 매우 중요하다. 한편, 건물에너지 절약을 위한 건물의 기밀성 강화에서 기인하는 환기 부족과 복합적인 화학물질로 구성된 건축자재의 사용 증가에 의한 실내 공간으로의 오염물질 배출은 실내 공기가 인체에 미치는 영향을 더욱 증대시키고 있다. 이러한 이유로 실내 공기 오염물질과 실내공기질 관리 대책에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있으며, 이에 더해 우리나라의 경우 산업화와 해외 유입에 의한 미세먼지 문제가 실내공기질과 관련된 또 다른 이슈로 급부상하였다.

건물 내부에서의 미세먼지 농도는 외부 유입 요인과 재부유를 포함한 실내 발생 요인에 의해 증가할 수 있다.⁽²⁾ 이에 따라 외기를 도입하여 실내 공기와 혼합함으로써 실내 공간의 오염물질 농도를 관리하던 전통적인 방식의 환기장치에 미세먼지 여과 기능을 통합함으로써 환기장치에 의해 의도적으로 도입되는 외기에 의한 실내 공간으로의 외부 미세먼지 유입을 방지하고자 하는 시도뿐 아니라, 실내에 공기청정 장치를 설치함으로써 내부 공간의 미세먼지를 제거하는 등의 적극적인 시도들이 도입되고 있다. 실내 미세먼지 저감을 위해서는 미세먼지 발생 또는 유입요인을 관리하는 것이 효과적이며, 이런 측면에서 볼 때 외부 미세먼지의 유입을 차단하는 것도 중요하다. 이와 관련하여, 건물외피의 틈새 또는 자연환기를 통한 유입, 환기 및 공조장치를 통한 유입 등에 대한 방지대책에 주로 관심을 두고 있으나, 이러한 영역은 미세먼지 유입량이 미미하거나 미세먼지의 유입을 적절히 통제하는 것이 가능한 영역이다.

한편, 건물에는 비교적 많은 양의 외부공기가 자유롭게 유입될 수 있는 대규모 개구부가 존재하는데, 옥내 주차장 출입구나 주동 현관 등이 대표적인 사례이다. 특히, 항상 개방되어 있는 옥내 주차장 진입로의 경우, 외부의 미세먼지가 개방된 진입로를 통해 옥내 주차장의 입구영역(진입로를 모두 통과한 후 주차영역의 시작지점)으로 유입된 후 주차장을 출입하는 사람의 이동 과정에서 건물 내부의 점유공간으로 유입될 가능성이 있다.⁽³⁾ 지하주차장의 미세먼지 농도를 측정․분석하는 연구가 수행⁽⁴⁾되고 있으나, 주로 지하주차장 내부의 미세먼지 농도 특성이나 환기설비를 통한 농도 관리에 대한 연구로, 지하주차장 미세먼지 농도의 변화 요인에 대한 분석은 포함되지 않고 있다.

지하주차장 내부의 미세먼지 증가 요인으로 차량 배기가스 외에, 개방된 진입로를 통한 외부 미세먼지의 자연적 유입뿐 아니라, 차량진입 과정에서 차량 진입 방향으로 외부의 미세먼지가 유인되거나 진입로 바닥 등에 침착되어 있던 미세먼지가 재부유하여 유인되는 것을 배제할 수 없다. 이러한 이유에서, 국제적으로 널리 활용되고 있는 친환경건축물 인증 프로그램 중 하나인 LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)의 실내공기질 관련 평가항목에는 진입로시스템을 설치하는 것이 포함되어 있다.

본 연구는 ‘차량진입’이 지하주차장 내부의 미세먼지 농도 변화에 미치는 영향 분석을 목적으로, 항상 개방되어 있는 지하주차장 진입로를 통해 차량진입 시 외부 미세먼지의 주차장 내부로의 유입 가능성과 그로 인한 지하주차장 입구영역의 미세먼지 분포 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 또한 차량진입에 의한 지하주차장 입구영역 미세먼지 거동 특성이 건물 내부 점유공간의 미세먼지 농도 변화에 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 수행되었다. 측정․분석 결과는 지하주차장 미세먼지 변화 요인의 선제적 관리방안 도출을 위한 판단의 근거로 활용이 가능할 것으로 기대된다. 이를 위해 3차례에 걸쳐 지하주차장에서의 미세먼지 농도 실측을 진행하였다.

지하주차장의 미세먼지 농도는 차량의 배기가스에 의해서도 영향을 받게 된다. 그러나 본 연구에서는 지하주차장 내부의 미세먼지 농도 변화의 구체적인 원인들을 구분하고 각각의 영향정도를 검증하는 것보다는, 개방된 개구부를 통한 ‘차량진입’이라는 원인(상태)이 지하주차장 입구영역(진입로가 끝나고 주차영역이 시작되는 지점)의 미세먼지 농도에 영향을 미치는지의 여부와 그 결과가 지하주차장의 엘리베이터 홀과 같은 건물 내부 점유공간의 미세먼지 농도에 영향을 미치는지를 확인하는 것에 집중하였다. 결국 ‘차량진입’이라는 원인(상태)에는 차량에 의한 배기가스의 영향뿐 아니라 차량진입에 의한 외부 미세먼지의 지하주차장 내부로의 유입 가능성을 포괄적으로 포함한다고 볼 수 있다. 따라서 절대적인 값으로서의 미세먼지 농도보다는 ‘차량진입’에 의한 미세먼지의 농도 변화 패턴과 특성을 중심으로 분석을 수행하였다.

아울러, 지하주차장의 공기환경 관리를 위해 일반적으로 주차장 환기설비가 적용되고 있으며, 환기설비의 가동 특성은 지하주차장 내부의 장기적인 미세먼지 농도에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 지하주차장 입구영역의 일시적이고 부분적인 미세먼지 농도 변화 요인으로서의 ‘차량진입’의 영향 분석에 제약을 주는 수준이라고 볼 수는 없다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 지하주차장의 환기설비는 본래 운전방식에 대한 제약을 두지 않은 상태에서 측정을 수행하였다.

2. 지하주차장 미세먼지 농도 측정방법

지하주차장 진입로를 통한 ‘차량진입’이 주차장 내부의 입구영역 미세먼지 농도에 미치는 영향 및 입구영역과 연결된 건물 내부 공간(엘리베이터 홀 등)으로의 미세먼지 유입 가능성을 평가하기 위해서는 미세먼지 분포 및 농도 변화의 주된 요인이라 할 수 있는 차량 및 출입인원이 반영되어야 한다. 실제적인 상황에서의 미세먼지 특성과 영향여부를 분석하기 위해, 실제 거주 중인 공동주택의 지하주차장에서 차량 및 출입자 통행에 제한을 두지 않은 상태에서 실측을 진행하였다. 측정 대상 공동주택은 세종시에 소재하고 있으며, 신축 공동주택인 관계로 지하주차장 내부와 진입로의 바닥은 비교적 청결한 상태를 유지하고 있었다. 다양한 조건에서의 측정 자료 수집을 위해 2021년 4월, 6월과 2022년 2월, 총 세 차례에 걸쳐 실측을 진행하였다.

주요 지점에서의 미세먼지 농도와 지하주차장으로의 차량진입 및 건물 내부 공간(엘리베이터 홀)으로의 출입인원에 의한 영향을 함께 고려하기 위해, Fig. 1과 Fig. 2에 표시된 지점에서 미세먼지 농도를 측정하였으며, 차량진입 빈도 및 지하주차장 내부의 입구영역에서 엘리베이터 홀로 연결되는 지점의 출입문(자동 개폐) 개폐 빈도도 함께 기록하였다. 공동주택 거주자(출입자)에게 불편함을 끼치지 않으면서도 신뢰성 있는 측정 데이터를 확보하기 위해, 미세먼지 농도는 복수의 측정기기를 설치하여, 결과 분석 시 상호 보조적인 자료로 활용하였다. 또한 지하주차장 내부 입구영역의 온도 및 상대습도도 함께 측정하였으며, 측정에 사용된 측정기기는 Table 1과 같다. 기타 세부적인 측정방법은 결과 분석 부분에 소개하였다.

Fig. 1 Driveway of underground parking lot and location of measurement (Section).

Fig. 2 Location of measurement (Plan).

Table 1 Specifications of measurement instrument

	Model	Specifications
	TSI AM520	▪Light-scattering laser photometer that provides real-time aerosol mass concentration ▪Aerosol mass concentration readings of dusts, fumes, mists, smoke and fog ▪Size range : 1.0 / 2.5 / 5.0 / 10 ㎛ ▪Measurement accuracy : ±0.001 mg/m3
	TSI 9306-V2	▪Particle Counter ▪Size range : 0.3 / 0.5 / 1.0 / 3.0 / 5.0 / 10 ㎛ ▪Measurement accuracy : ±5% @ 0.1CFM
	GRIMM 11-A	▪Aerosol Spectrometer (particle concentration or particle mass) ▪Size range : 0.25 to 32 ㎛
	Testo 400 + IAQ Probe	▪CO2 concentration, air humidity and air temperature

3. 지하주차장 및 건물 내부 공간 미세먼지 분포 특성

지하주차장 및 건물 내부 점유공간의 미세먼지 분포 특성 분석을 위해, 외부 미세먼지 농도와 지하주차장 진입로 및 내부 입구영역(진입로 종료 후 주차영역이 시작되는 지점), 지하주차장 내부 입구영역에서 건물 내부로 들어가는 엘리베이터 홀 내부(건물 내부 공간)의 미세먼지 농도 측정치를 비교․분석하였다. 외부 미세먼지 농도는 Fig. 2(a)의 ① 지점, 지하주차장 내부 입구영역의 미세먼지 농도는 Fig. 1의 진입 후(After Entering) 위치 및 Fig. 2(b)의 ④ 지점, 건물 내부 점유공간의 미세먼지 농도는 Fig. 2(b)의 ⑤ 지점에서 측정한 값을 활용하여 분석하였다. 미세먼지 농도, 차량 및 출입인원의 이동 빈도는 본격적으로 차량 및 출입인원의 이동이 시작되는 6시 30분부터 차량 및 출입인원의 이동이 현저히 감소하는 21시까지 측정하였으며, ‘차량진입’이라는 원인상태뿐 아니라 차량진입 및 출입인원의 이동 빈도의 차이가 미세먼지 농도 변화에 영향을 미치는지를 함께 고려하기 위해 30분 간격으로 측정/기록하였다.

3.1 외부 미세먼지 농도가 상대적으로 낮은 조건

우선적으로 외부 미세먼지 농도가 비교적 낮은 날의 측정값을 선택하여 각 지점의 미세먼지 농도를 비교하였다. 선택된 날은 평균 외기온도 4℃(최저 0.6℃, 최고 6.8℃), 평균 상대습도 29%(최저 20%, 최고 37%)의 분포를 나타내었다. 각 측정지점에서 측정된 미세먼지 농도(PM2.5)와 지하주차장과 엘리베이터 홀 사이의 출입문의 개방 빈도는 Fig. 3과 같다.

‘환경정책기본법 시행령’의 환경기준에는 초미세먼지(PM2.5) 24시간 평균치를 35 ㎍/㎥으로 제시하고 있으며, 선택한 날의 외부 미세먼지 농도는 이 기준치 아래의 값을 나타내었다. 측정결과, 미세먼지 농도는 대부분의 기간에서 외부, 지하주차장 내부 입구영역, 엘리베이터 홀 내부 순으로 낮게 나타났으며, 농도 차이는 크지 않았다. 또한 Fig. 3을 통해, 외부와 지하주차장 내부 입구영역, 엘리베이터 홀 내부의 미세먼지 농도 변화 패턴이 유사한 것을 알 수 있다. 이는 외부 미세먼지의 농도가 지하주차장 진입로 및 지하주차장 내부 입구영역 뿐 아니라, 지하주차장에서 건물의 내부 공간으로 이어지는 공간까지 영향을 미치기 때문이라 판단된다. 한편, 외부 미세먼지가 낮아지는 일부 구간에서는 엘리베이터 홀이 지하주차장 내부 입구영역 및 외부 미세먼지 농도보다 높게 나타나는 현상이 나타나는데, 이는 이미 유입된 미세먼지가 외부 농도가 낮다고 해서 즉시 외부로 유출되는 것이 아니라 내부에 잔존하며 차량이동 시 재부유 등의 형태로 농도에 영향을 미치거나, 외부 미세먼지의 영향이 작아진 상황에서 차량이동 시 배출되는 배기가스의 영향이 일시적으로 두드러지게 나타나기 때문이라 사료된다.

Fig. 3의 결과에서는 엘리베이터 홀 출입문의 개방 빈도가 엘리베이터 홀 내부의 미세먼지 농도 및 변화 패턴에 미치는 영향 정도를 확인할 수 없었으며, 이는 출입자의 유무에 따라 자동으로 개폐되는 미닫이문(Sliding door)의 특성상 문의 상․하부의 기밀도가 높지 않아 출입문 내․외부 공간의 미세먼지 농도 차이가 크지 않기 때문에 나타나는 현상으로 판단된다.

Fig. 3 Profile of fine dust concentration (Relatively low).

3.2 외부 미세먼지 농도가 상대적으로 높은 조건

다양한 외부 미세먼지 농도 조건 하에서의 각 지점별 미세먼지 분포 특성을 분석하기 위해, 외부 미세먼지 농도가 비교적 높은 날의 측정값을 분석하였다. 선택된 날은 평균 외기온도 8.1℃(최저 1.4℃, 최고 11℃), 평균 상대습도 42%(최저 37%, 최고 50%)의 분포를 나타내었다. 분석 대상 일의 외부 초미세먼지(PM2.5) 농도는 대략적으로 70~170 ㎍/㎥로 나타났으며, 이는 ‘환경정책기본법 시행령’의 환경기준 상 초미세먼지(PM2.5) 24시간 평균치 35 ㎍/㎥에 비해 매우 높은 수치임을 알 수 있다. 각 측정지점에서 측정된 미세먼지 농도(PM2.5)와 지하주차장과 엘리베이터 홀 사이의 출입문의 개방 빈도는 Fig. 4와 같다.

외부 미세먼지 농도가 비교적 높은 날의 경우에도 미세먼지 농도는 외부, 지하주차장 내부 입구영역, 엘리베이터 홀 내부 순으로 낮게 나타났으나, 농도 차이는 상대적으로 크게 나타났다. 그러나 외부 미세먼지 농도가 비교적 낮은 날과 마찬가지로, 외부와 지하주차장 내부 입구영역, 엘리베이터 홀 내부의 미세먼지 농도 변화는 유사한 패턴을 보였다(Fig. 4). 따라서 외부 미세먼지 농도가 높은 날의 경우에도, 외부 미세먼지 농도가 지하주차장 진입로 및 지하주차장 내부 입구영역뿐 아니라, 지하주차장에서 건물의 내부 공간으로 이어지는 공간까지 영향을 미친다고 볼 수 있다. 이러한 현상이 항상 개방되어 있는 대형 개구부인 진입로를 통해 외부 미세먼지가 자유롭게 유입되어 발생하는 현상인지, 차량진입에 의한 외부 공기의 유입에 의한 영향인지 명확히 구분할 수는 없지만, 진입로를 통한 외부 공기의 유입에 의해 지하주차장 내부 입구영역뿐 아니라 공간적으로 근접하여 연결되어 있는 엘리베이터 홀 등의 건물 내부 공간도 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 다만, 외부 미세먼지 농도가 비교적 낮은 날과 달리, 엘리베이터 홀 내부의 미세먼지 농도는 외부 미세먼지 변화 패턴보다는 지하주차장 내부 입구영역(진입로 통과 이후 주차영역 시작지점)의 변화 패턴과 더 유사한 것을 확인할 수 있었다. 한편, 18시와 20시 30분경에 지하주차장 내부 입구영역과 엘리베이터 홀 내부의 미세먼지 변화 패턴이 약간 상이한 구간이 나타나는데, 이때의 공통적인 특성은 엘리베이터 홀 출입문의 개방 횟수가 다른 시간대에 비해 비교적 작다는 것이다. 즉, 엘리베이터 홀 출입문의 개방 빈도가 작아지면서 공간적으로 연결되어 있는 지하주차장 내부 입구영역의 미세먼지 변화 패턴과는 약간 다른 패턴을 보인 것으로 판단된다.

3.1절과 3.2절의 측정결과 분석을 통해, 외부로부터 지하주차장 내부 입구영역 및 지하주차장과 건물 내부를 연결하는 엘리베이터 홀 등 주요 지점의 미세먼지 농도는 대체적으로 외부 미세먼지 농도와 변화 패턴이 유사하게 나타나는 것을 확인하였으며, 지하주차장 진입로가 외부 공기가 자유롭게 유입될 수 있는 상시 개방된 개구부라는 측면을 함께 고려할 때 외부 미세먼지 농도가 지하주차장 내부 입구영역 미세먼지 농도에 영향을 미친다고 판단할 수 있다. 또한, 외부에서 내부로 순차적으로 연결되는 공간 구성(배치)의 특성상, 건물 내부로의 연결 공간(엘리베이터 홀 내부)의 미세먼지 농도 변화는 지하주차장 내부 입구영역의 농도 변화에 더 밀접하게 관련되는 것을 알 수 있다. 따라서 지하주차장과 같이 상시 개방된 개구부를 통한 미세먼지의 건물 내부 공간으로의 유입을 저감하기 위해, 외부에서 지하주차장으로의 미세먼지 유입을 관리하는 것이 효과적인 방법이라 판단된다.

Fig. 4 Profile of fine dust concentration (Relatively high).

4. 차량진입에 의한 지하주차장 미세먼지 농도 변화

4.1 차량진입에 따른 지하주차장 미세먼지 농도 변화

3장에서의 측정 결과 분석에 의하면, 지하주차장 내부 입구영역의 미세먼지 농도는 대체로 외부 미세먼지 농도와 유사한 패턴을 보인다고 볼 수 있으나 일치하는 패턴을 유지하는 것은 아니다. 특히 외부 미세먼지 농도가 높은 경우는 미세먼지 농도 값과 변화 패턴의 차이가 커지는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 4). 이는 개방된 개구부를 통한 외부 미세먼지의 지하주차장으로의 자연적 유입 외에 지하주차장 내부 입구영역 미세먼지 농도의 변화 요인이 존재한다는 것을 의미한다. 이러한 추론을 확인․검증하기 위해 보조적으로 측정한 데이터를 분석하였다.

Fig. 5는 6초 간격으로 외부와 지하주차장 내부 입구영역(After Entering, 지하주차장 진입로의 끝부분으로부터 지하주차장 내부 쪽으로 7 m 떨어진 지점, Fig. 1과 Fig. 2 참조)에서 직경 3 ㎛ 미만의 미세먼지 농도를 측정한 결과이다. 미세먼지 농도는 개수 농도로 나타내었다.

Fig. 5에서 보는 바와 같이, 외부 미세먼지 농도에 비해 지하주차장 내부 입구영역(After Entering)의 미세먼지 농도가 높은 경우도 존재한다. 뿐만 아니라 3장에서의 분석 결과와 동일하게, 지하주차장 내부 입구영역 미세먼지 농도는 대체적으로 외부 미세먼지 농도 분포와 유사한 패턴을 보이지만 독자적인 패턴을 보이는 구간들이 존재하는 것을 알 수 있다.

Fig. 5 The relationship of fine dust concentration in and out of underground parking lot.

4.2 차량진입이 지하주차장 미세먼지 농도 변화에 미치는 영향

4.1절에서의 미세먼지 농도 분포를 볼 때, 지하주차장 내부 입구영역의 미세먼지 농도는 개방된 개구부를 통한 자연적 외부 공기의 유입 외의 영향 요인이 존재한다는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 요인들로는 ‘차량진입’이라는 원인상태에 의한 외부 공기(미세먼지)의 강제적 유인 효과와 진입하는 차량에 의해 배출되는 배기가스, 진입로 상에 침착되어 있던 미세먼지의 차량진입에 의한 재부유 등을 고려할 수 있다. 그러나 각각의 영향요인들을 독립적으로 분리하여 측정하고 그 영향 정도를 구분하는 것은 한계가 있을 뿐 아니라 ‘차량진입’이라는 원인상태에 의한 영향 여부를 파악하고자 하는 본 연구의 목적을 고려할 때, 각각의 영향요인을 구분하여 분석하지 않고 ‘차량진입’이라는 원인에 의한 결과의 종합적 분석으로 충분하다고 판단된다.

따라서 진입로 상을 차량이 이동하는 과정에서 ‘차량진입’에 의한 미세먼지 거동과 농도 변화 특성을 파악하기 위해 지하주차장 내부 입구영역의 한 지점에서 차량이 진입하는 위치에 따른 미세먼지 농도 변화를 측정하였다. 달리 말해, 차량진입에 의한 지하주차장 내부 미세먼지 농도 변화를 분석하기 위해, 차량 진입 전․중․후의 진입로 내부 미세먼지 농도 변화를 비교하였다. 미세먼지 농도의 측정 지점은 지하주차장 진입로의 끝 지점(End of Driveway)으로, 이전 차량 출입 이후 1분 이상 다른 차량의 출입이 없는 상태에서 새로운 차량이 지하주차장 진입로 입구로 들어오기 직전(진입로 외부에서 차량이 이동하고 있을 때, 즉 Fig. 2에서 ① 지점에 차량이 있을 때)과 진입로 중간 지점(Fig. 1의 Entering 지점)을 이동 중일 때, 차량이 진입로 끝 지점(End of Driveway)을 통과하여 지나간 후(Fig. 2의 ④ 지점인 After Entering의 위치에 있을 때)의 농도를 측정하였다. PM2.5와 PM10에 대해 측정된 데이터 중 5개의 측정값을 확보하여 비교․분석하였으며, 차량진입은 짧은 순간에 진행되는 과정이므로 측정은 6초 간격으로 진행되었다.

PM10의 경우, 5가지 사례를 표시한 Fig. 6(a)를 통해 알 수 있듯이 차량이 진입하지 않을 때에 비해 차량이 진입로 상에 진입 중(Fig. 1의 Entering 위치에 있을 때로, 차량이 End of Driveway에 아직 도달하지 않은 상태)일 때 진입로 내부(End of Driveway)에서의 미세먼지 농도가 상승(3~10%)하였으며, 차량이 진입로 내부 측정지점을 통과한 이후 오히려 미세먼지 농도가 하강하였다. 이는 차량이 진입로 상으로 진입 중일 때, 차량의 진입에 의해 진행하는 차량의 전방 진입로의 공기가 압축되어 진입로 내부(End of Driveway)로 밀려들어가면서 미세먼지 농도를 상승시키는 것으로 판단된다. 반면, 차량이 진입로 내부의 측정지점을 통과한 후에는 차량의 이동에 의해 차량 후방의 공기가 순간적으로 유인되어 지하주차장 내로 유입되므로 미세먼지 농도는 순간적으로 감소하는 것으로 판단된다.

6가지 사례를 표시한 Fig. 6(b)를 보면, PM2.5의 경우에도 차량이 진입하지 않을 때에 비해 차량이 진입로 상에 진입 중일 때 진입로 내부(End of Driveway)에서의 미세먼지 농도가 대체로 소폭 상승하는 것을 볼 수 있다. 그러나 PM10의 거동과는 달리, 차량이 진입로 내부 측정지점을 통과한 이후에도 미세먼지 농도가 증가하였다. 이는 PM2.5가 기류 및 차량 유인에 의해 PM10에 비해 더 불규칙적으로 비산하는 영향으로 예상된다.

차량진입에 의한 미세먼지 유인 효과를 가시적으로 확인하기 위해, 안전이 확보된 공간에서 기류 가시화 실험을 진행하였다. 지하주차장 진입로 끝 부분(End of Driveway, Fig. 2의 ③지점과 동일한 위치)에서 연기 분무장치로 연기를 분사하여 미세먼지를 모사하였으며, 연기가 분사되는 동안 차량을 지하주차장으로 진입시켜 차량에 의한 유인 효과를 살펴보았다. 그 결과는 Fig. 7과 같으며, 위의 미세먼지 농도 측정값에 의한 분석 결과를 뒷받침하는 결과를 얻을 수 있었다.

가시화 실험 결과를 볼 때, 차량이 외부에서 진입로 상으로 진입하기 전에는 안정적인 공기층의 영향으로 분사된 연기가 분사 지점에 집중되어 있는 것을 볼 수 있다(Fig. 7(a)). 이 상태에서 차량이 외부에서 진입로 상으로 진입해 들어올 때 차량보다 앞 서 진입로 끝 부분(End of Driveway)으로 연기가 밀려가는 것을 확인할 수 있으며(Fig. 7(b)), 이는 진입로 내부의 공기가 차량 진입에 의해 압축되어 주차장 내부로 밀려들어가는 것으로 추론할 수 있다. 차량이 측정지점을 통과한 후에는 차량에 의해 차량 뒷부분의 공기가 유인되어 들어가면서 분사된 연기도 함께 유인되는 것을 확인할 수 있다(Fig. 7(c)).

Fig. 6 Concentration of fine dust according to vehicle entry.

Fig. 7 Visualization experiment of fine dust inducing by vehicle entry.

5. 결 론

건물에는 지하주차장 진입로와 같이 비교적 많은 양의 외부공기가 자유롭게 유입될 수 있는 대규모의 개구부가 존재하며, 이와 같은 개구부를 통해 외부의 미세먼지가 건물 내부 공간으로 유입될 때 실내공기질 관리에 어려움을 겪을 수 있다. 따라서 실내공기질의 효과적인 관리 방안 수립을 위해서는 이러한 대규모 개구부를 통한 미세먼지 유입 특성을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 지하주차장에서의 미세먼지 농도 실측을 통해, 항상 개방되어 있는 지하주차장 진입로를 통한 지하주차장 내부 입구영역 및 이 공간과 물리적으로 통합․연결되어 있는 건물 내부 공간(엘리베이터 홀)으로의 미세먼지 유입 가능성을 평가하였다. 또한 차량진입이 지하주차장 내부 입구영역 및 건물 내부 연결공간 미세먼지 농도 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 주요한 결과는 다음과 같다.

(1) 외부로부터 지하주차장 내부 입구영역 및 지하주차장과 건물 내부를 연결하는 엘리베이터 홀 등 주요 지점의 미세먼지 농도를 측정한 결과, 각 공간은 대체적으로 외부 미세먼지 농도와 변화 패턴이 유사하게 나타났다. 지하주차장 진입로가 외부 공기가 자유롭게 유입될 수 있는 상시 개방된 개구부라는 측면을 함께 고려할 때, 외부 미세먼지 농도가 지하주차장 내부 입구영역 미세먼지 농도에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.

(2) 외부 미세먼지 농도가 지하주차장 내부 입구영역 및 건물 내부로 연결되는 엘리베이터 홀 내부의 미세먼지에 영향을 미치는 한편, 외부에서 내부로 순차적으로 연결되는 공간 배치 특성상 건물 내부로의 연결 공간(엘리베이터 홀 내부)의 미세먼지 농도 변화는 지하주차장 내부 입구영역의 농도 변화에 더 밀접하게 관련되는 것을 알 수 있다.

(3) 차량이 진입하지 않을 때에 비해 차량이 진입로 상에 진입 중일 때 진입로 내부 끝 지점에서의 미세먼지 농도가 상승하였으며, 차량이 진입로 내부 끝 지점의 측정지점을 통과한 이후 오히려 측정지점의 미세먼지 농도가 하강하였다.

(4) 이는 차량이 진입로 상에서 운행 중일 때, 차량의 진입에 의해 차량 전방 진입로 상의 공기가 압축되어 진입로 내부 방향으로 밀려들어가면서 지하주차장 입구영역 미세먼지 농도를 상승시키는 것으로 판단되며, 차량이 진입로 내부 끝 지점의 측정지점을 통과한 후에는 차량의 이동에 의해 차량 후방의 공기가 순간적으로 유인되어 지하주차장 내로 유입되므로 진입로 내부 끝 지점(측정지점)에서의 미세먼지 농도는 순간적으로 감소하는 것으로 판단된다.

본 연구에서는 지하주차장에서의 미세먼지 농도 측정 및 기류 가시화 실험을 통해, 지하주차장 내․외부 및 엘리베이터 홀의 미세먼지 분포 특성과 차량진입에 의한 지하주차장 내부 입구영역 미세먼지 농도 변화 영향을 분석하였다. 연구결과는 지하주차장과 같이 상시 개방된 개구부를 통한 미세먼지의 건물 내부 공간으로의 유입을 저감하는 방안을 통해 지하주차장 내부 입구영역의 미세먼지 농도를 관리하는 것이 필요함을 시사해 준다. 따라서 본 연구의 결과는 지하주차장을 통한 미세먼지의 건물 내부 공간으로의 유입을 차단하기 위한 대안 마련의 의사결정 근거로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서 실측을 진행한 지하주차장과 구조나 규모, 진입로의 형태 등이 다른 지하주차장이 존재할 것이며, 더욱이 지하주차장 내부 깊숙한 곳에서의 미세먼지 농도분포, 환기장치의 가동 특성 등을 함께 고려한다면 미세먼지 거동 특성은 다양한 형태를 보일 것으로 예상된다. 그러나 본 연구는 항상 개방되어 있는 지하주차장 진입로를 통해 차량진입 시 외부 미세먼지의 주차장 내부로의 유입 가능성과 그로 인한 지하주차장 내부 입구영역의 미세먼지 분포 특성을 확인하고, 차량진입에 의한 지하주차장 내부 입구영역 미세먼지 거동 특성이 건물 내부 점유공간의 미세먼지 농도 변화에 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 수행되었다. 따라서 본 연구의 결론을 일반적으로 적용할 수 있을 것으로 판단되나, 향후 앞에서 언급한 영향요인에 대한 구체적 분석은 추가적으로 필요하다고 생각된다.

아울러, 본 연구에서는 지하주차장 내부의 미세먼지 농도 변화의 구체적인 원인들을 구분하고 각각의 영향정도를 검증하는 것보다는, 개방된 개구부를 통한 ‘차량진입’이라는 원인이 지하주차장 내부 입구영역의 미세먼지 농도에 영향을 미치는지의 여부와 그 결과가 지하주차장의 엘리베이터 홀과 같은 건물 내부 점유공간의 미세먼지 농도에 영향을 미치는지를 확인하는 것에 집중하였으나, 향후 지하주차장 내부 미세먼지 농도에 영향을 미치는 구체적인 영향요인과 영향 정도를 분석해 보는 것도 필요하다고 판단된다. 특히 진입로로부터 멀리 이격된 지점, 즉 지하주차장 내부 깊숙한 곳에서의 미세먼지 농도 특성에 영향을 미치는지에 대한 부분과 장기적인 측면에서의 영향 지속정도에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다.