건물 밖 나무의 양을 바꾸면 실내 미세먼지도 달라질까요?

상세 설명

연구진은 자연환기 강당에서 실외 나무가 실내 PM1.0, PM2.5, PM10의 확산에 미치는 영향을 알아보기 위해 전산유체역학(CFD) 모델을 사용했다. 이 모델은 레이놀즈 평균 나비에-스토크스(RANS) 접근법에 기반한 표준 k-ε 모델과 수정된 일반화 드리프트 플럭스 모델을 결합했다.

실외 나무를 정량화하기 위해 수관 체적 피복도(CVC)를 도입하고, 여러 CVC와 유입 풍속, 창문 개방 크기를 모의했다. 창문을 반쯤 열었을 때와 완전히 열었을 때 벽체 개구율은 각각 3.5%와 7.0%였다.

기준 시나리오에서는 강당 내부에 소용돌이가 형성됐다. 공기가 재순환하면서 입자 농도의 차이가 작은 잘 혼합된 구역이 생겼다. 실내 PM10은 난류 확산으로 인해 유입 경계에서 멀어질수록 눈에 띄게 감소했다.

오염원이 유입구를 통해 희석된다고 가정하면, 유입 풍속이 증가할수록 실내 평균 입자 농도는 지수적으로 증가했다. PM10의 변화가 가장 컸는데, 이는 풍속 증가로 강화된 난류 확산과 표면 침착 감소에 기인했다. 창문 개방 크기를 늘리면 실내 맞통풍이 개선되어 실내 입자 농도가 감소했다.

CVC가 2.87~4.73 m³/m²일 때 실내 PM2.5는 세계보건기구 공기질 지침의 24시간 평균 농도 잠정목표 3(IT-3)을 충족할 수 있었다. 실내 평균 입자 농도는 자연환기량과 양의 상관관계를 보였다. 벽체 개구율이 3.5%일 때 R²는 PM1.0에서 0.9085, PM2.5에서 0.961, PM10에서 0.9683이었고, 개구율이 7.0%일 때는 각각 0.9158, 0.9734, 0.976이었다.