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5 회/hr

[해설]

CO₂는 그 자체의 독성이 문제가 되는 농도가 아니라, 재실자 수에 견주어 환기가 모자라지 않은지를 보여 주는 지표로 쓰인다. 발생량과 목표농도를 알면 필요환기량을 구할 수 있고, 이를 실내 체적으로 나누면 시간당 공기교환횟수가 된다.

① CO₂ 발생량

$G=21\ \mathrm{L/hr}\times 500\ \text{인}=10{,}500\ \mathrm{L/hr}=10.5\ \mathrm{m^3/hr}$

② 필요환기량 — 실내 목표농도와 외기 농도의 차로 나눈다. 백분율은 소수로 바꾸어 대입한다(0.1 % = 0.001, 0.03 % = 0.0003).

$Q=\dfrac{G}{C_s-C_o}=\dfrac{10.5}{0.001-0.0003}=\dfrac{10.5}{0.0007}=15{,}000\ \mathrm{m^3/hr}$

③ 시간당 공기교환횟수

$ACH=\dfrac{Q}{V}=\dfrac{15{,}000}{3{,}000}=\mathbf{5\ \text{회/hr}}$

외기 농도를 빼는 이유를 짚어 두자. 밖에서 들어오는 공기에도 이미 0.03 %의 CO₂가 들어 있어 그만큼은 희석에 쓰이지 못한다. 목표농도만으로 나누면 필요환기량이 10,500 m³/hr, 즉 3.5회/hr로 과소평가되어 실제로는 목표농도를 지킬 수 없다.

또 하나, 문제의 21 L/hr은 사람의 호흡량이 아니라 한 사람이 내뿜는 CO₂의 양이다. 성인의 호흡량은 안정 시에도 분당 6 L 안팎이어서 시간당 360 L을 넘으므로, 21 L/hr을 호흡량으로 읽으면 앞뒤가 맞지 않는다. 일부 지면에 ‘1인당 호흡량’으로 인쇄돼 있으나 풀이는 모두 CO₂ 발생량으로 계산하고 있다.