보스턴 공립학교, 공기질 센서 설치로 깨끗한 공기 확보 나서

보스턴 공립학교가 공기질 센서를 설치하고 보스턴 대학교의 연구자들과 협력해 결과를 분석하며 새로운 단계를 밟고 있다. 시민 보조금의 지원으로 이 교육청은 데이터 활용 방안을 개발하고 있어 더 깨끗한 공기를 위한 행동 계획을 수립하고 있다.

하버드 T.H. 찬 공공 보건 학교의 건강 건물 프로그램 책임자 조세프 앨런은 “그들은 앞으로 어떻게 해야 하는지에 대한 모델을 설정했다”고 말했다.

실내 공기는 실외 공기보다 규제가 덜하다. 그러나 대부분의 사람들은 실내에서 대부분의 시간을 보내며, 일부 오염 물질의 농도는 실외보다 몇 배나 높을 수 있다.

차량 배기 가스나 기후 변화로 인해 점점 더 빈번해지는 캐나다 및 서부의 산불 연기가 건물로 스며들 수 있다. 오염물질은 청소 제품에서 발생하는 먼지 및 휘발성 유기 화합물과 같이 실내에서 직접 발생할 수도 있다. 노후화된 인프라는 특히 취약하다. 미국에서 가장 오래된 공립학교 시스템인 보스턴 공립학교에서는 4분의 1이 100년 이상 된 건물이며 3분의 1은 중앙 난방 및 냉방 시스템을 갖추고 있다.

이 센서들은 교육청이 공기질 문제를 정확히 파악하고 이를 수리하는 능력을 제공한다. 이들은 환기 시스템 개선, 실내 공기를 악화시키는 활동 억제, 오염을 줄이는 정책 지원 등 여러 조치를 촉발하는 데 도움을 주었다.

보스턴의 접근 방식은 연구에서도 뒷받침된다. 앨런 교수는 학생 성공에 관한 학교 건물의 영향을 검토한 200여 개의 연구를 포함한 보고서에 기여했다. 그는 “더 나은 실내 공기 질과 더 낮은 감염 전파율 사이에 명확한 관계가 있다”고 말했다. 또한 실내 공기는 읽기 및 수학 시험 성적과도 관련이 있다. 높은 오염도는 불안 및 우울증과도 연결되어 있다는 연구도 있다.

그는 “우리는 기본적인 인체 생리학에 대해 이야기하고 있다”고 덧붙였다.

코네티컷에서 실시된 연구에서는 공기질 문제를 해결한 결과 학군 내 결석률이 50% 이상 감소했다. 또 다른 연구에서는 잘 환기되지 않은 교실에서 학생 집중도가 아침 식사를 пропустить 하는것과 비슷한 수준으로 떨어진다는 사실을 발견했다. 보스턴의 센서는 온도도 측정하며 뉴욕의 한 연구에서는 시험실의 온도가 1도 화씨 상승할 때마다 평균 학생 시험 점수가 0.2% 떨어진다는 결과를 도출했다.

보스턴 공립학교는 2021년 COVID 구호 기금으로 약 700만 달러를 받아 센서 설치 작업에 착수했다. 4,000개 이상의 장치가 교실, 사무실 및 간호실, 그리고 옥상에 설치되었으며, 100개 이상의 학교에 속한 모든 교실에도 센서가 장착되었다.

이 센서는 온도, 습도, 이산화탄소, 일산화탄소, 미세 입자 및 굵은 입자 등 6 가지 매개 변수를 측정한다. 학부모들은 개별 교실의 측정 결과를 온라인 실시간 대시보드를 통해 추적할 수 있다.

BPS의 프로그램을 주도하는 캐서린 월시는 데이터 모니터링을 수행하는 직원들이 기회를 발굴하고 있다고 밝혔다. 이 데이터는 폭염 동안 학교 폐쇄에 대한 결정을 안내하고, 교실에서 높은 일산화탄소 수준을 초래하는 HVAC 구성 요소 수리를 촉구하며, 학교 근처 차량 공회전 금지를 시행하는 등의 대응을 지원했다.

그녀는 “이것은 보스턴 공립학교가 지금까지 해온 최고의 투자 중 하나”라고 말했다. “이미 수차례 그 가치를 간접적으로 확인했다.”

그러나 데이터가 파악한 문제를 해결하는 데에는 한계가 있다. 특히 온도가 너무 높거나 낮은 교실이 특히 주목받고 있다. 2023년 새 학년이 시작할 때 한 폭염 동안 몇몇 교실의 온도가 90도를 초과하는 경우가 있었다. 교육청은 에어컨이 없는 학교들이 냉풍기를 준비하고 아침과 저녁에 창문을 열어 시원한 공기를 유입하고 있다고 밝혔다.

월시는 다른 교육청들이 자신들의 프로그램을 수립하기 위한 조언을 요청했으며, 보스턴 공립학교의 사례를 따르게 된 지역구도 있다고 밝혔다. 덴버 공립학교와 메릴랜드주 몽고메리 카운티 교육청 등이 그 예시이다.

센서에서 수집된 데이터는 보스턴 대학교 환경 건강 안전 교수인 패트리시아 파비안에게 전달된다. 그녀는 데이터 과학자, 통계학자, 건물 과학 전문가 등 다양한 연구자들과 팀을 이루어 측정 결과를 분석하고 있다. 현재 그들은 실시간으로 공기 오염 사건을 탐지하고 궁극적으로 센서 데이터와 학생 성과를 연결하기 위한 알고리즘을 개발하고 있다.

학교 방학 동안 연구팀은 드라이아이스와 향을 사용하여 이산화탄소 및 미세 입자 농도를 높여 환기 비율을 측정하는 현장 실험을 진행한다.

파비안은 “매년 수십억 개의 데이터 포인트가 생성된다. 많은 작업이 필요하다”고 밝혔다.

이 센서 네트워크 프로젝트는 최근 보스턴 시로부터 20만 달러 거의 지원을 받았다. 이는 지역사회 청정 공기 보조금 프로그램을 통해 이루어진 것으로, 공기 오염 대응 계획을 수립하는 데 도움을 줄 수 있다. 시의 공기 질 프로젝트 관리자 토리 하스-미첼은 이 이니셔티브가 “모든 프로젝트 중 가장 많은 사람들에게 도달할 잠재력을 가지고 있다”고 강조했다.

하버드 아동 발전 센터의 수석 과학 책임자 린지 버가드트는 실내 공기가 광범위한 영향을 미칠 수 있다는 점을 믿기 어렵다고 인정했다. 그녀는 오염된 실내 공기가 어린이의 발달, 특히 뇌, 폐 및 면역계에 부정적인 영향을 미친다는 연구를 진행했다.

버가드트는 높은 이산화탄소 농도를 가진 교실에 앉아 있는 것과 긴 자동차 여행 중 졸음을 느끼는 것과 비유했다. 그녀는 “우리는 위험한 곳에 있으면 졸리다. 마찬가지로 실내 공기가 나쁘면 학생들의 학습에도 악영향을 미칠 수 있다”고 말했다.

파비안의 팀이 2022-23 학년도 데이터를 사용하여 실시한 연구에 따르면, 교실에서 가장 높은 농도의 이산화탄소는 5,000ppm를 초과했다. 1,000ppm의 농도는 의사결정에 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 있다.

도체젤리 리차드 J. 머피 K-8 학교의 해리 기리암 교장은 센서가 처음 설치되었을 때 부모들이 다양한 질문을 했다고 밝혔다. 그는 “벽에 왜 설치됐나? 불빛이 무엇을 의미하나?” 등 다문화 했다. 그러나 이제 그는 센서가 조명 스위치처럼 특별히 주목받지 않는다.

HVAC 엔지니어로 구성된 가정에서 자란 기리암은 이 센서들이 있음을 매우 기쁘게 생각하고 있으며, 이것이 건강 문제가 있는 학생들에게 추가적인 보호 수준을 제공한다고 말했다.

“이것은 우리가 볼 수 없고 냄새를 맡을 수 없는 것들을 식별하는 추가적인 보호 수준을 의미한다”고 그는 덧붙였다.

이미지 출처：bostonglobe