Ecology and Resilient Infrastructure. December 2019. 277-286
https://doi.org/10.17820/eri.2019.6.4.277


ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  •   1.1 연구의 배경 및 필요성

  •   1.2 연구의 목적

  • 2. 연구 방법

  •   2.1 건설현장에서 비산먼지로 인한 생태학적 피해

  •   2.2 건설현장에서의 미세먼지 발생 현황

  •   2.3 건축공사 공정별 비산먼지 발생 정도

  •   2.4 미세먼지 저감을 위한 기존의 대응방법

  •   2.5 대응방안 적용 미비 사례

  • 3. 결 과

  •   3.1 모바일 미세먼지 측정 방안

  •   3.2 모바일 미세먼지 제거 방안

  •   3.3 건설현장 미세먼지 측정 및 제거 시스템

  • 4. 고 찰

  • 5. 결 론

1. 서 론

1.1 연구의 배경 및 필요성

최근 한국에서는 황사 등 미세먼지의 발생빈도와 지속기간이 증가하고, 농도까지 짙어지면서, 생태학적으로 다양한 문제를 야기하고 있다. 일 예로, 미세먼지는 10 ㎍이하 크기의 미세먼지와 2.5 ㎍크기의 초미세먼지로 구분하기도 하는데, 지난 2013년에 대기오염과 미세먼지를 WHO (World Health Organization)의 국제암연구소가 1군 발암물질(Group 1)로 분류할 정도로 생태학적 위험물질이며, 이들은 반드시 관리되어져야 한다. 그런데 미세먼지를 포함한 비산먼지는 한번 발생한 후에 일단 퍼지고 나면, 관리하는 것이 매우 어렵다. 따라서 발생을 억제하거나, 발생 즉시 제거하는 등 발생 단계에서 관리하는 것이 매우 중요하다.

한편 건설현장에서는 다양한 원인에 의해 많은 미세먼지가 발생하고 있다. 국립환경과학원 (2018)의 에 따르면, 미세먼지의 다양한 배출원들 중에서 비산먼지에 의해서 발생하는 미세먼지의 비율이 약 47.02%이다. 또한 건설공사에서 발생하는 비산먼지가 전체 비산먼지 발생량의 약 34.86%이다. 따라서 단순하게 계산하면, 건설공사에서 발생하는 미세먼지는 국내 전체 미세먼지 발생량의 약 16.39%에 해당하는 셈이 된다. 또한 건설장비에 의해서도 미세먼지가 발생되는데, 전체 미세먼지 발생량의 약 2.72%에 해당한다 (National Institute of Environmental Research 2018). 따라서 건설공사 및 건설장비에서 발생하는 미세먼지 량을 합하면, 전체 국내 발생량의 약 1/5 수준에 육박한다고 할 수 있다.

다른 측면에서, 2014년도에 한국의 대기환경보전법상 관리 대상인 비산먼지 발생 사업장은 건설업, 시멘트 제조업 등 10종이며, 전체 사업장 38,236개소 중 건설업이 31,225개소로 81.66%나 차지하고 있다. 따라서 사업장 개수 측면에서도 건설현장의 비중이 높은 실정이다. 이로 인하여 민원도 많이 발생하고 있는데, 2015년의 미세먼지 관련 전체민원 중 대부분인 91.11%를 건설업 (공사현장)이 차지하고 있다 (Ministry of Environment 2015). 요약하면, 미세먼지가 생태학적으로 심각한 문제를 야기시키는 원인이 되고 있으며, 건설현장은 국내 미세먼지의 주요 발생원들 중 하나이다. 그러나 건설현장에서 미세먼지 발생단계의 모니터링은 거의 이루어지지 않고 있으며, 제거를 위한 활동도 방진덮개, 방진벽 및 방진망, 살수시설, 세륜시설 등 수동적인 방안들이 대부분인 실정이다.

한편, 최근에는 소위 4차산업혁명기술이 국내외적으로 이슈가 되고 있으며, 국내의 IoT (Internet of Things) 기술은 세계적인 수준이라고 할 수 있다. 따라서 건설현장의 미세먼지 발생 현황 모니터링에 4차산업혁명기술 중 하나인 자율이동체와 IoT 기술을 적용하는 등의 보다 능동적인 모니터링과 제거방안의 개발이 필요한 시점이라고 할 수 있다.

1.2 연구의 목적

본 연구의 목적은 IoT와 드론 등 자율이동체 그리고 드라이 포그 시스템 (Dry Fog System; 이하 DFS라 함) 등 첨단기술을 활용하여 건설현장의 미세먼지 발생현황을 모니터링하고, 발생된 미세먼지를 제거할 수 있는 방안을 제시하는 것이다. 보다 상세하게는 우선, 비산먼지로 인한 건설근로자의 생태학적 피해와 비산먼지 발생 현황, 공정별 비산먼지 발생정도를 고찰한다. 다음으로 미세먼지 발생을 줄이기 위해 기존에 적용되던 방법인 방진덮개, 방진벽 및 방진망, 살수시설, 세륜시설 등을 조사하고, 그 한계점을 파악한다. 또 실시간 측정과 이동이 가능한 미세먼지 측정방안과, 미세먼지 제거방안을 도출한다. 마지막으로, 도출된 기술들을 요소기술로 하는 미세먼지 모니터링 및 대응 시스템을 제시하고, 그 타당성을 정성적, 정량적 측면에서 분석한다.

2. 연구 방법

2.1 건설현장에서 비산먼지로 인한 생태학적 피해

일반적으로 오염된 대기에서 생활하는 사람들은 인체에 생태학적 영향을 받게 되며, 생리학적으로 가역적인 반응이 일어난다. 그리고 오염된 대기에 계속적으로 노출되면, 그 증상이 악화되어 급성질환이 일어나고, 이 질환이 여러 번 반복되면 만성적인 결과로까지 나타나게 된다. Yu et al. (2004)은 건설현장에서 근무하는 직원 및 근로자들을 대상으로 하여, 비산먼지로 인한 생리적 피해정도에 대한 지적율을 조사하였으며, 그 결과는 Table 1와 같다 (Yu et al. 2004). “매우 크다”와 “크다”라고 응답한 응답자의 지적율을 보면, “목이 답답함”이 65.7%로 가장 높게 나타나고 있으며, 다음으로 “침을 자주 뱉고 싶음 (60.9%)”, “호흡 곤란 (55.2%)”, “눈의 피로 및 눈병 발발 (53.4%)” 순으로 나타났다. 반면에 “두통 (28.6%)” 이나 “피부가 건조해지거나 피부병 발발 (21.9%)”에 대한 지적율은 상대적으로 낮았다. 이러한 지적율을 보면, 비산먼지는 주로 호흡기 계통과 눈에 많은 생태학적 피해를 주고 있음을 알 수 있다.

Table 1. Physiological damage rate from scattering dust (%) (Source: Yu et al. 2004)

Degree of influence

Damage symptoms

Very big Big Usually Not big Not very big
Shortness of breath 17.1 38.1 29.6 15.2 -
Eye fatigue and eye disease 10.5 42.9 32.4 13.2 1.0
Headache 8.6 20.0 43.8 21.9 5.7
Skin dryness, skin disease 2.9 19.0 37.2 35.2 5.7
Spit frequently 17.1 43.8 27.6 8.6 2.9
Rhinitis, nasal disease 10.5 28.6 41.0 17.1 2.8
Throat is stuffy 18.1 47.6 23.8 9.5 1.0
Fatigue 11.4 28.6 40.0 16.2 3.8

2.2 건설현장에서의 미세먼지 발생 현황

건설공사에서 발생하는 미세먼지는 전체 미세먼지 발생량의 약 16.39%에 해당하며 (Fig. 1 참조), 건설기계에서 발생하는 미세먼지까지 포함하면 약 19.11%에 달한다. 초미세먼지의 경우, 건설공사에서 발생하는 량은 전체의 3.87%이며, 건설기계에서 발생하는 량 5.92%를 합하면 약 9.79%에 달한다 (National Institute of Environmental Research 2018).

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Fig. 1.

The percentage of construction sites among the sources of fine dust and ultrafine dust (Source: National Institute of Environmental Research 2018).

2.3 건축공사 공정별 비산먼지 발생 정도

건설현장은 작업의 공정에 따라 차이가 있지만, 하루 종일 비산먼지로 인한 열악한 환경에 노출되어 있다고 볼 수 있다. 특히 비산먼지가 많이 발생하는 공정에서는 정신적 스트레스와 호흡곤란 등이 발생하여 작업 의욕을 감퇴시키거나 집중력 등을 저하시켜 산업재해로까지 이어지고 있다. Yu et al. (2004)은 건축공사 건설현장의 어느 공정에서 비산먼지가 가장 많이 발생하는지를 파악하였으며, 그 결과는 Table 2와 같다. “매우 많다”와 “많다”라고 응답한 결과를 중심으로 살펴보면, “부지 조성공사 (88.6%)”가 비산먼지 발생정도가 가장 심하며, 다음으로 “토공사 (75.2%)”, “마무리 조성공사 (34.3%)” 로 나타났다. 따라서 이들 공종들을 중심으로 미세먼지에 대한 모니터링과 저감조치가 수행되어야 할 것으로 판단된다. 반면에 “조적, 미장공사 (10.5%)”와 “수장공사 (7.7%)”는 그 발생정도가 매우 적은 것으로 나타났다.

Table 2. Incidence rate of scattering dust by work process (%) (Source: Yu et al. 2004)

Degree of influence

Work process

Very big Big Usually Few Very few
Site work 47.6 41.0 10.4 1.0 -
Temporary work 7.6 22.9 43.8 18.1 7.6
Earthwork 29.5 45.7 20.0 4.8 -
Formwork 1.0 19.0 40.0 28.6 11.4
Concrete pouring work 1.9 15.2 33.3 28.6 21.0
Masonry, plasterer work 1.9 8.6 41.0 34.3 14.2
Interior work 1.0 6.7 35.2 37.1 20.0
Finishing work 6.7 27.6 40.0 17.1 8.6

2.4 미세먼지 저감을 위한 기존의 대응방법

2.4.1 분체상 물질의 야적

대기환경보전법에서는 현장에 분체상 물질을 1일 이상 야적할 때에는 반드시 방진덮개를 덮도록 규정하고 있. 따라서 분체상 물질인 토사, 골재, 시멘트 등을 건설현장에 야적하는 경우, 비산 먼지가 발생하지 않도록 방진덮개를 덮어야 한다. 또한 야적물질의 최고 저장높이 1/3 이상의 방진벽을 설치하고, 최고 저장높이의 1.25배 이상의 방진망 (막)을 설치하여야 한다. 다만, 건축물 축조 및 토목공사장・조경공사장・건축물해체공사장은 공사장 경계에 높이 1.8 m이상의 방진벽을 설치하여야 한다. 그리고 야적물질로 인한 비산먼지 발생억제를 위하여 물을 뿌리는 시설을 설치하여야 한다. Fig. 2는 방진덮개, 방진벽 및 방진망, 살수설비의 예시이다 (Ministry of Environment 2017).

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Fig. 2.

Countermeasures against scattering dust for particulate matter (Source: Ministry of Environment 2017).

2.4.2 적재 및 하역

건설공사장의 경우, 토사나 시멘트와 같이 비산먼지를 발생시킬 수 있는 물질을 적재하거나 하역하는 장소 주위에 별도의 살수요원을 배치하여 고압살수기로 살수 조치하여야 한다. 토목공사의 경우, 그 특성상 사전에 임시 물탱크를 확보하거나 스프링클러를 활용한다. 대형 공사장에서 동시 다발적으로 싣고 내리는 작업이 이루어지는 경우에는 이동식 살수시설 사용에 한계가 있으므로, 1시간 단위 등 주기적으로 현장 살수가 이루어질 수 있도록 조치하여야 한다. Fig. 3은 건설현장에서 살수작업을 수행하는 다양한 예들을 보여주고 있다 (Ministry of Environment 2017).

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Fig. 3.

Countermeasures against scattering dust on loading and placing (Source: Ministry of Environment 2017).

2.4.3 운송

운송이나 수송과 관련한 대표적인 조치 기준은 차량 (덤프트럭)으로 이동할 때에 비산먼지 발생을 방지하는 것이다. 덤프트럭으로 이동할 때에는 덮개를 설치하여 적재물이 외부에 보이지 않도록 하며, 정차나 이동시 흘림이 없도록 해야 한다. 적재 기준은 적재함 상단으로부터 수평 5 cm이하까지 적재물을 수평으로 적재하여야 하며, 환경담당자는 적재 기준을 확인한 후, 차량이 이동할 수 있도록 관리해야 한다. 적재차량은 외부 수송뿐 만 아니라, 현장내부 가설도로에서도 이동시 반드시 방진덮개를 설치하고 운행해야 한다. 또한 자동식 세륜시설과 수조를 이용한 세륜시설을 설치하여, 차 바퀴에 묻은 흙 등을 제거하여야 한다. Fig. 4는 건설현장에서 수송시에 비산먼지가 발생하지 않도록 조치한 예이다 (Ministry of Environment 2017).

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Fig. 4.

Countermeasures against scattering dust to transport vehicles (Source: Ministry of Environment 2017).

2.5 대응방안 적용 미비 사례

비산먼지 저감 시설물은 규정에 맞게 설치되어야 한다. 그러나 설치 위치나 기준을 명확히 인식하지 못하여, 기준에 미달하게 설치하거나 미설치한 경우가 있다. 일 예로 세륜시설을 살펴보면, 측면살수가 제대로 될 수 있도록 적정높이 (최소 차륜높이)까지 살수시설이 설치되어야 하나, 미비하거나 미설치된 경우 등이 있다. Fig. 5는 방진덮개가 미비하거나, 방진벽의 임의 철거, 수송시 적재함 높이 이상으로 적재 등 비산먼지 방지 대책이 적절하게 적용되지 못한 사례의 예들을 발췌한 것이다 (Ministry of Environment 2017).

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Fig. 5.

Insufficient countermeasures against scattering dust (Source: Ministry of Environment 2017).

3. 결 과

3.1 모바일 미세먼지 측정 방안

비산먼지 측정을 위한 대표적인 기술로는 중량법, 광산란법, 베타선 (β-ray)법, 디지털 영상정보 분석법이 있다 (Im and Yu 2018, Byun 2019). 먼저 중량법은 일반적으로 가장 많이 사용되는 방법으로, 비산먼지 발생장소에 채집장치를 설치하고 일정시간동안 대상 대기를 채집한 후, 실험실로 이동해 채집된 대기에 포함된 비산먼지 및 유해물질의 종류와 양을 분석하는 방법이다. 방사선을 이용한 베타선법은 먼지가 포집된 필터의 방사능 투과 정도를 이용해 간접적으로 먼지의 양을 측정하는 방식으로, 시간에 따라 감기는 포집 테이프에 베타선을 조여 포집 전후의 베타선 투과정도를 측정한다. 광산란법은 LED 등 반도체 기술이 발전하면서 등장한 기술인데, LED나 레이저로 빛을 비췄을 때 미세먼지에서 산란되는 빛의 양을 측정하고, 그 값으로부터 입자상 물질의 농도를 구하는 방법이다. 마지막으로 디지털 영상정보 분석법은 카메라를 통해 수집한 디지털 영상정보를 분석하여 가시성을 판단하는 방법이다.

조사된 비산먼지 측정 기술들을 사용하여 건설현장의 미세먼지를 측정하기 위해서는 측정기술이 건설현장 특성에 적합하여야 한다. 미세먼지 측정기술을 선택할 때에 고려하여야 할 건설현장의 특성으로는 우선, 이동성을 들 수 있다. 건설현장은 매우 동적이며, 공정에 따라 서로 다른 위치에서 미세먼지가 발생한다. 따라서 측정도구의 사용위치 변경이 용이하여야 한다. 다음으로는, 경제성을 들 수 있다. 동적인 건설현장 환경에 노출되거나 사용위치가 이동될 때, 파손의 위험이 높다. 따라서 측정장비의 구입비용이 경제적인 것이 좋다. 또한 건설현장의 필요 위치에서 주기적으로 측정하여야 하므로, 운용비용도 작을수록 좋다. 셋째, 실시간성이다. 건설현장은 다양한 타이밍에 여러 위치에서 비산먼지가 발생할 수 있고, 발생 즉시 대처하여야 하므로 즉각적인 판단이 필요하다. 따라서 실시간 측정이 가능하여야 한다. 마지막으로, 정확성이 필요하다. 환경적인 요인과 관계없이 측정되는 비산먼지량이 가급적 정확한 것이 좋다. 이와 같은 기준에 따라 비산먼지 측정기술의 적합성을 평가한 결과는 Table 3과 같다. 표에서도 볼 수 있듯이, 이동성과 경제성 그리고 실시간성을 감안할 때, 광산란법과 디지털 영상정보 분석법을 복합적으로 적용하는 것이 적합할 것으로 판단된다. 다만 이 두가지 방법은 중량법에 비하여 정확도가 떨어지는 한계가 있다. 따라서 2019년 8월 15일부터 환경부가 시행한 미세먼지 간이측정기 성능인증제에서 높은 등급의 성능인증을 받은 기기를 선정하여 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

Table 3. Analysis of measurement technology according to construction site characteristics (Source: Im and Yu 2018)

Measuring method

Requirements

Gravimetric β-ray Light scattering Digital image analysis
Mobility Fixed position Fixed position Moveable Moveable
Economics High price of
equipment
High Analysis Cost
High price of
equipment
Need to install
protective structure
Various (low
price, high price)
Various (General
camera is available)
Real time Determination after
24 hours collection
Determination after
1 hours collection
Immediate Immediate
Accuracy Very accurate Very accurate Inaccurate
compared to
gravimetric method
Inaccurate
compared to
gravimetric method

3.2 모바일 미세먼지 제거 방안

건설현장의 경우, 공정별로 발생되는 미세먼지의 위치, 종류와 양이 다르다. 또한 미세먼지는 발생 즉시 대처해야 한다. 따라서 전술한 바와 같은 방진덮개, 방진벽 및 방진망, 살수시설, 세륜시설 등 수동적인 기존의 미세먼지 저감방법이 최선의 대응방안이라고 평가하기 어렵다. 본 절에서는 자율이동체를 이용하여 위치이동이 가능하며, 실시간 능동적으로 미세먼지를 대응할 수 있는 방안을 검토한다.

미세먼지를 제거하는 가장 보편적인 방법은 필터로 거르는 것이다. 재래식 필터는기계식 필터 (Fig. 6 (a) 참조)나 헤파 필터 (Fig. 6 (b) 참조)가 있다. 하지만, 재래식 필터들은 일정시간을 사용하면 막히고 (Fig. 6 (c) 참조), 헤파필터가 아니면 미세먼지를 걸러내기 어렵다.

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Fig. 6.

Conventional filter.

필터가 막히지 않아서 이를 교환하지 않아도 되는 필터링 방식으로는 전기집진기가 있다. 전기집진기란, 방전부와 전자필터부로 구성된 것으로 (Fig. 7 (a) 참조), 먼지가 포함된 공기가 방전극을 지나면서 먼지가 양이온화 되고 (Fig. 7 (b)), 양이온화된 먼지입자가 음극인 전자식 필터부를 지나면서 전자식 필터에 부착되어 (Fig. 7 (c)) 먼지를 걸러내게 된다. 이 방식은 음극인 전자식 필터부에 이온화된 먼지가 부착하는 방식이므로 필터의 막힘이 없고, 전자필터를 간단히 세척하여 재사용하는 것이 가능하다.

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Fig. 7.

Electronic filter.

필터방식 외에 미세먼지를 제거하는 방식으로는, DFS가 있다. DFS란, 안개 입자가 지름 약 20 ㎛ 이하의 작은 것으로, 물체에 부착해도 곧 말라버려서 습한 느낌을 주지 않는 안개를 말한다. DFS는 2009년에 U.S. EPA (Environmental Protection Agency)에서 석탄 운반 장비들의 먼지 저감기술로 입증된 최고의 기술 (Best Demonstrated Technology)로 선정되어, 가장 비용효과적이라고 평가된 바 있다. DFS의 먼지 제거원리는 Fig. 8 (a)에 도시한 바와 같이, 분사된 미세수분 입자가 먼지 입자와 충돌하여 포집되고, 이 과정에서 입자가 무거워져서 낙하하게 되는 것이다. Fig. 8 (b)에 도시한 바와 같이, 안개입자의 크기가 먼지입자보다 크면, 서로 결합하지 않고 비켜가기 때문에 먼지가 효과적으로 제거되지 않는다. 반면에 입자크기가 먼지입자의 크기와 유사하거나 작으면, 결합이 용이하게 이루어지기 때문에 포집 효율이 올라가게 된다. 이러한 이유 때문에 미세먼지나 초미세먼지를 제거하는 데에 20 ㎛ 이하의 작은 물 입자를 사용하는 것이다 (Ministry of Environment 2017).

미세먼지 제거방안에 대해서도, 이동성, 경제성, 실시간성, 정확성을 기준으로 평가하였다. 그 결과, 기존 필터는 다량의 먼지를 제거하려면 크기가 켜져서 이동하기 어렵고, 주기적으로 필터를 교체하여야 하므로 경제성이 낮다고 평가되었다. 전기집진기는 기존 필터에 비해 경제성은 높으나, 다량의 먼지를 제거하기 위해서 처리용량을 늘리려면 크기가 커지므로 이동성에 제약이 있는 것으로 평가되었다. 또한 필터방식은 모두 제거장치가 미세먼지 발생원으로 근접하여야 먼지가 비산되기 전에 제거할 수 있으나, 건설현장에서 제거장치가 발생원에 근접하는 것이 용이하지 않다. 따라서 두 방식 모두 실시간성도 낮은 것으로 평가되었다. 반면에 DFS는 이동이 가능하고, 소량의 물로 효율적으로 미세먼지를 제거할 수 있는 등 우수한 대안인 것으로 평가되었다.

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Fig. 8.

Dry fog system (Source: Ministry of Environment 2017).

3.3 건설현장 미세먼지 측정 및 제거 시스템

3.3.1 미세먼지 측정 및 제거 시스템 개념

본 연구에서는 전 절의 평가 결과를 근거로 하여, DFS와 드론 등의 자율이동체, 그리고 IoT 기반의 모니터링용 센서 등을 건설현장 미세먼지 측정 및 제거 시스템의 요소기술로 활용하도록 한다. 제안하는 시스템의 개념은 Fig. 9와 같다 (2.

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Fig. 9.

Concept diagram of autonomous vehicle and dry fog based fine dust monitoring and removal (Source: Kim 2019b).

3.3.2 미세먼지 측정 및 제거 시스템의 구성과 작동순서

우선 미세먼지 포집을 위하여, 방진벽 상부에 이동체의 이동을 위한 레일을 설치하고, 이 레일을 따라 이동하는 이동형 DFS를 설치한다 (Fig. 10 (a)). 그리고 실시간 미세먼지 측정기가 설치된 드론 등의 자율이동체를 구비한다. 건설작업이 시작되면, 드론 등의 자율이동체가 건설현장의 내부와 인근 지역을 이동하면서, 미세먼지의 양을 실시간으로 측정하고, 측정된 데이터를 자율이동체의 3차원 좌표값과 함께 서버에 전송한다(Fig. 10 (b) 및 (c) 참조). 만약 비산먼지를 많이 발생시키는 공종의 작업이 시작되면, 자율이동체가 해당 공종의 작업위치 인근을 중점적으로 모니터링할 수도 있다. 서버에서는 전송된 측정 데이터가 기준치를 초과하였는지 평가하다가, 측정값이 기준치를 초과하여 미세먼지 발생량이 과다한 것으로 판단되면, 발생량 데이터와 함께 해당위치의 3차원 좌표를 관리자에게 전송한다. 관리자가 이동형 DSF의 작동을 승인하면, 시스템은 이동형 DSF에게 작동명령을 내린다. 작동명령을 받은 이동형 DSF는 방진벽 상부의 레일을 따라 최적의 분사위치로 이동한다. 최적의 분사위치에 도착한 DFS는 자율이동체로부터 전송받은 3차원 좌표 위치를 향하여 드라이 포그를 분사하여, 발생된 미세먼지를 제거한다(Kim 2019a). 여기에서 이동형 DFS 대신에 펜스 상부에 고정형 DFS라인을 설치할 수도 있다. 이 경우에는 미세먼지 농도가 높은 곳에 가장 근접한 위치의 고정형 DFS 노즐이 작동되도록 한다. 또한 이동형 DFS와 고정형 DFS라인을 복합적으로 적용할 수도 있다. 이와 같은 미세먼지 측정 및 제어 시스템 중 이동형 DFS와 고정형 DFS라인을 복합적으로 적용한 경우에 대한 시스템 구성과 작동순서를 도식화하면, Fig. 11과 같다.

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Fig. 10.

Composition of fine dust monitoring and removal system (Source: Kim 2019a).

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Fig. 11.

Operating procedure of fine dust measurement and removal system (Source: Kim 2019a).

4. 고 찰

첨단 IoT 기반의 미세먼지 측정 및 대응 기술을 적용하면, 정성적 효과, 정량적 효과 그리고 리스크 제거효과를 기대할 수 있다. 우선 정성적 효과로, 비산먼지 발생 예방, 민원 발생 가능성 차단, 시공사 및 발주처의 사회적 이미지 개선, 인근 주민 및 감독관청의 신뢰 확보 등을 기대할 수 있다. 건설현장에서 미세먼지를 포함한 비산먼지를 발생시키면, 인근 주민들의 민원이 발생할 가능성이 커지며, 이로 인하여 지역사회 및 감독관청과의 관계가 악화될 수 있다. 그러나 건설현장에서 비산먼지를 제거하기 위한 적극적인 시스템을 구축하고, 발생된 먼지들을 능동적으로 제거한다면, 지역사회의 신뢰를 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 기업의 사회적 이미지 개선 효과도 기대할 수 있을 것이다.

정량적 효과로는, 최소 1인 이상의 살수인원을 줄일 수 있다. 통상 보통인부의 인건비로 월 300만원/인 이상이 소요되므로, 1년으로 환산하면 약 4천만원의 살수인원 인건비를 절감하는 셈이 된다. 또한 지체상금 발생 리스크도 제거할 수 있는데, 통상 공공공사의 공기지연 지체상금은 1일당 공사금액의 0.3% 수준이다. 따라서 총공사비 1백억원 규모 공사일 지라도, 민원발생으로 인해 공기가 지연되게 되면, 3천만원/일의 지체상금 리스크가 발생하게 된다. 제안된 기술을 적용하면, 발생된 비산먼지를 능동적으로 제거함으로써 이와 같은 지체상금 발생 리스크를 제거할 수 있다. 실제로 미세먼지특별법이 시행되면서 비상저감조치가 발령되었을 때 아침에 2시간, 뒤에 2시간 작업 총4시간/일 동안 작업을 중단하여야 한다. 이와 같은 규제는 공공발주 현장은 의무 적용이며, 민간 현장은 권고 사항이지만 위반시 과태료 200만원이 부과되게 된다.

5. 결 론

발암물질인 미세먼지는 생태학적으로 다양한 문제를 야기하고 있다. 건설산업은 미세먼지를 발생시키는 대표적인 산업들 중 하나로, 건설현장에서의 미세먼지 발생량을 줄이는 것이 전체 미세먼지 관리에 매우 중요하다. 또한 미세먼지를 포함한 비산먼지는 발생된 후에 일단 퍼지고 나면 제어하기가 어려우므로, 발생단계에서 관리되어야 한다. 본 연구에서는 이와 같은 문제점에 착안하여, 건설현장의 미세먼지를 IoT 기반으로 측정하고, DFS를 활용하여 저감시키는 시스템의 개념을 제안하였다. 그리고 제안된 시스템의 구성과 작동순서를 제시하였으며, 시스템 도입의 효과를 정성적, 정량적, 리스크 제거 측면에서 분석하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 우선, 건설현장에서 비산먼지로 인한 생태학적 피해와 건설현장의 비산먼지 발생 현황, 공정별 비산먼지 발생정도를 고찰하였다. 다음으로 건설현장에서 비산먼지 발생을 줄이기 위한 기존의 대응방법과 한계점을 분석하였다. 마지막으로 실시간 측정과 이동이 가능한 미세먼지 측정방안, 미세먼지 제거방안을 도출하고, 이들을 요소기술로 하여 미세먼지 측정 및 제거시스템을 제시하였다. 본 연구는 구체적인 시스템 제작 및 실험단계까지 진행되지 못하여, 객관적인 데이터가 분석되지 못하였다는 한계가 있다. 따라서 제안된 개념과 구성 그리고 작동순서를 바탕으로 실제 시스템을 개발하고, 개발된 시스템을 테스트베드 현장에 적용함으로써, 그 실효성을 검증할 예정이다. 또한 비용편익분석 등을 통해 구체적인 경제성도 검증할 계획이다.

Acknowledgements

본 연구는 한국건설기술연구원 주요사업의 연구비 지원 (과제번호 : 20190093-001)에 의해 수행되었습니다.

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10.5345/JKIC.2004.4.4.109
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