홍라이프 계산기호흡 CO₂ 배출량 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
이 계산기는 사람이 숨으로 내쉬는 이산화탄소가 하루, 1년에 얼마인지와 시간당 몇 리터인지를 추정합니다. 방이나 교실의 환기 계획, CO₂ 측정기 실험, 그리고 사람의 호흡도 기후변화에 영향을 주는지 궁금할 때 쓰입니다.
계산 방법
- 기초대사량(BMR, MJ/일)은 FAO/WHO/UNU가 쓰는 스코필드(Schofield) 식으로 성별·연령대별로 구합니다. 30~60세 남성: BMR = 0.048 × 체중 + 3.653
- CO₂ 유량(L/s) = RQ × BMR × M × (T ÷ P) × 0.000211, 호흡상 RQ = 0.85, M은 활동 배수, T는 켈빈 온도, P = 101.325kPa
- 하루 전체의 M은 신체활동수준(PAL): 좌식·가벼운 활동 1.55, 활동적 1.85, 격렬 2.2
- 하루 질량 = 0°C 유량 × 86,400초 ÷ 22.414L/mol × 44.01g/mol
- 시간당 유량은 20°C 기준으로, 하루 평균(PAL)과 안정 시(M = 1)를 보여 줍니다.
원리
몸은 탄수화물, 지방, 단백질을 산화해 에너지를 얻고, 음식 속 탄소는 CO₂가 되어 폐로 나갑니다. 소비한 산소에 대한 생성 CO₂의 비율인 호흡상은 일반 식사에서 약 0.85입니다. 따라서 내쉬는 CO₂는 에너지 소비를 그대로 따라가며, 몸집이 크거나 활동량이 많을수록 늘어납니다. 퍼실리와 드 용게는 이를 건물 환기용 식으로 정리했습니다. 기체 부피는 온도에 따라 커지므로 같은 질량이라도 20°C에서는 0°C보다 리터 수가 많습니다.
예제 풀이
기본값: 남성, 30~60세, 75kg, 좌식·가벼운 활동(PAL 1.55), 1명
- BMR = 0.048 × 75 + 3.653 = 7.253MJ/일 = 1,734kcal/일, 하루 소비 × 1.55 = 2,687kcal
- 0°C 유량 = 0.85 × 7.253 × 1.55 × (273.15 ÷ 101.325) × 0.000211 = 0.005435L/s
- 하루 469.6L ÷ 22.414 × 44.01g = 0.922kg, 1년 × 365.25 = 337kg
- 20°C 기준 평균 21L/h, 안정 시 13.5L/h
| 체중 (kg) | 하루 내쉬는 CO₂ (kg) |
|---|---|
| 18.8 | 0.579 |
| 37.5 | 0.693 |
| 56.2 | 0.808 |
| 75 | 0.922 |
| 93.8 | 1.037 |
| 112 | 1.151 |
| 150 | 1.38 |
결과 해석
성인은 하루 약 0.9~1kg의 CO₂를 내쉬는 것이 보통입니다. 실내에서는 시간당 리터 값으로 CO₂가 얼마나 빨리 쌓이는지, 실내 농도를 바깥 공기 수준에 가깝게 유지하려면 신선한 공기가 얼마나 필요한지 가늠할 수 있습니다. 호흡은 화석연료처럼 장기적인 온난화를 일으키지 않습니다. 음식 속 탄소는 식물이 최근 1년 남짓 사이에 공기에서 가져온 것이기 때문입니다.
흔한 실수
- 호흡을 화석연료 CO₂처럼 개인 탄소발자국에 넣는 경우
- 하루 종일 격렬한 활동 수준을 적용하는 경우
- 온도가 다른 리터 값을 그대로 비교하는 경우
- 성인용 식을 어린아이에게 쓰는 경우
자주 묻는 질문
사람은 하루에 CO₂를 얼마나 내쉬나요?
가벼운 활동을 하는 성인은 약 0.9~1kg이며, 몸집이 크거나 활동량이 많으면 더 많습니다.
사람의 호흡이 기후변화를 일으키나요?
연료를 태우는 것과는 다릅니다. 탄소가 최근 공기에서 식물로 들어간 것이라 짧은 순환의 일부입니다.
한 방에 몇 명까지 있어도 되나요?
환기량에 달려 있습니다. 시간당 유량에 인원수를 곱해 공급되는 바깥 공기량과 비교해 보십시오.
출처: A. Persily & L. de Jonge, "Carbon dioxide generation rates for building occupants", Indoor Air 27(5):868–879 (2017) · FAO/WHO/UNU, Human Energy Requirements, FAO Food and Nutrition Technical Report Series 1 (2004)