3D 프린팅 작업현장에서 발생되는 유해물질 방출량 평가 및 저감방안 연구
Evaluation of emission rates of hazardous materials from 3D printing work place and research for its reduction method
초록/요약
제조분야 미래 혁신 기술로 떠오르고 있는 3D(3-Dimensional) 프린팅 방식 중 플라스틱 소재를 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling; 용융 적층 모델링) 방식의 특허가 2009년 만료되어 공공기관, 학교, 교육현장 등에서 교육 및 연구 목적으로 널리 사용되고 있다. 이와 함께 FDM 방식의 3D 프린터 가동 시 발생되는 유해물질이 실내공간에 다량으로 방출될 경우 인체에 유해하다는 사실이 보고되고 있다. 그러나 현재까지 FDM 방식 3D 프린터 가동 시 발생되는 유해물질 방출량에 대한 평가 및 작업자 환경 개선에 관한 대응이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 FDM 방식 3D 프린터가 보급되어 있는 시설을 방문하여 환경부 실내공기질 관리법 시행규칙(환경부령 제2017-681호)에 따라 유해물질 7종(미세먼지(PM10), 총휘발성유기화합물(TVOC), 폼알데하이드(HCHO), 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO), 이산화질소(NO2), 오존(O3))을 측정 평가하였고, 추가적으로 기준 초과 물질에 대한 방출량 저감방안을 모색하였다. 작업 현장을 밀폐하지 않고 FDM 방식 3D 프린터 9대를 가동후 측정한 유해물질 7종을 측정한 결과, 총휘발성유기화합물(556.6 ㎍/㎥)및 폼알데하이드(185.3 ㎍/㎥)가 환경부 실내공기질 관리기준을 초과하였다. 이 중 총휘발성유기화합물에 대한 방출량 저감방안 모색을 위해 작업 현장을 밀폐 후 환기 조절(10환기 ~ 25환기) 및 실내 난방을 적용하여 방출량을 평가 하였으며 결과로 총휘발성유기화합물 방출량이 밀폐 대비 78 % 까지 저감되는 것을 확인 하였으나 환경부 실내공기질 관리기준을 초과하였다. 따라서, 향후 FDM 방식 3D 프린터 작업자의 안전을 위해 작업 현장에 대한 광범위한 현장실태 조사 및 유해물질 저감 대책마련이 시급히 이루어져야 할 것으로 사료된다.
more목차
Ⅰ. 서 론 1
1. 연구배경 및 목적 1
2. 연구내용 및 범위 3
Ⅱ. 이론적 배경 4
1. 국내 실내 공기질 관리 기준 4
2. 3D 프린팅 유해물질 관련 연구사례 7
Ⅲ. 실험 및 분석방법 15
1. 3D 프린팅 작업현장 평가개요 15
2. 실내공기질 현장평가 항목 20
2.1 실내공기질 공정시험기준-미세먼지(PM10) 20
2.2 실내공기질 공정시험기준-TVOC 21
2.3 실내공기질 공정시험기준-폼알데하이드 22
2.4 실내공기질 공정시험기준-CO/CO2/NO2/O3 23
Ⅳ. 실험 결과 25
1. 3D 프린팅 작업현장 유해물질 방출량(1차 현장평가) 25
2. 작업현장 유해물질 저감방안 평가(2차 현장평가) 28
2.1 3D 프린터 가동 중 환기에 따른 TVOC 방출량(1일차) 28
2.2 3D 프린터 가동 중/후 환기에 따른 TVOC 방출량(2일차) 30
2.3 3D 프린터 가동 중 환기 및 실내온도 제어에 따른 TVOC 저감률(3일차) 32
2.4 TVOC 저감률 비교(1~3일차) 33
Ⅴ. 결론 및 고찰 35
참고 문헌 37
영문 초록 39
