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문제 정의
- 본 연구에는 실내에 식물을 설치한 후에 식물의 종류, 식재량과 식재배치에 따른 실험을 실시하여 실내에서 발생되는 휘발성 유기화합물(VOCs)의 농도저감 효과를 파악한 결과다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는, 실내에 식물을 설치하였을 경우, 실내 오염물질의 저감효과를 확인하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여, 식물에 의한 실내공기 정화효과에 대하여 1차, 2차 실험으로 나누어 실험실에서 실시하였다.
제안 방법
- 1차 실험에서는 NASA의 실험결과 오염저감효과가 우수하다고 알려진 7가지 식물이 이용되어 식물 종의 효과실험을 실시하였고, 2차 실험에서는 1차 실험 결과 효과가 좋은 식종을 선발하여 식재 량과 식재배치에 따른 실험을 실시하였다.
- 2차 실험에서는 이전의 실험결과 효과가 좋았던 아글라오네마를 대상으로 식재량에 따른 실험은 공간부피의 10%식재, 5%식재, 3%식재시의 효과를, 식재배치에 따른 배치는 양지배치, 음지배치, 산재배치로 각각 나누어 측정하였다. 2차 실험도 온도, 습도, 환기량, Formaldehyde, Toluene의 변화량을 측정하였다.
- 2차 실험에서는 이전의 실험결과 효과가 좋았던 아글라오네마를 대상으로 식재량에 따른 실험은 공간부피의 10%식재, 5%식재, 3%식재시의 효과를, 식재배치에 따른 배치는 양지배치, 음지배치, 산재배치로 각각 나누어 측정하였다. 2차 실험도 온도, 습도, 환기량, Formaldehyde, Toluene의 변화량을 측정하였다.
- 이는 항온항습기(난방능력 5500㎉/hr)에 의하여 유지되었다. 두 공간(Ⅰ실, Ⅱ실)에서 온도, 습도, 환기량, Formaldehyde, Toluene의 농도 변화량을 측정하였다. 한 공간(Ⅰ실)에 한 개의 식물이 설치된 조건하에서, 위의 항목은 3일간 연속적으로 측정되었다, 측정이 완료된 후, 실의 모든 개구부를 완전 개방하여 24시간 동안 환기를 실시하였다.
- 본 실험의 결과분석은 식물이 설치된 지 3시간 후 측정된 초기농도와 3일 경과 후 측정된 최종농도와의 차이를 비교하였으며, 농도 저감량을 비율로 나타내어 VOCs 개별물질의 감소비율을 평가하였다. 그림 6, 그림 7, 그림 8, 그림 9, 그림 10에서 각 식물은 (a)가 벤자민고무나무, (b)가쉐프렐라, (c)가 아글라오네마, (d)가 스킨답서스, (e)가 네이비, (f)가 칼란코에, (g)가 산세베리아를 나타낸다.
- 4m 규격으로 실제 사용되는 7층 건물의 옥상에 정남향으로 위치하였다. 식물에 의한 개선효과에 관한 조사로 1차 실험과 2차 실험으로 나누어 실시하였다.
- 본 연구에서는, 실내에 식물을 설치하였을 경우, 실내 오염물질의 저감효과를 확인하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여, 식물에 의한 실내공기 정화효과에 대하여 1차, 2차 실험으로 나누어 실험실에서 실시하였다.
- 인공환경조절실 두 실의 포름알데히드 농도변화를 비교하기 위하여 포름알데히드 농도를 측정하였다.
- 포름알데히드는 DNPH-Cartridge를 이용하여 미니펌프로 공기를 30분간 샘플링을 한 후, Acetonitrile 용액 5ml로 축출하여 HPLC(High performance liquid chromatography)로 분석하였다. 그림 1은 HPLC 분석시스템 구성의 예를 나타낸다.
- 두 공간(Ⅰ실, Ⅱ실)에서 온도, 습도, 환기량, Formaldehyde, Toluene의 농도 변화량을 측정하였다. 한 공간(Ⅰ실)에 한 개의 식물이 설치된 조건하에서, 위의 항목은 3일간 연속적으로 측정되었다, 측정이 완료된 후, 실의 모든 개구부를 완전 개방하여 24시간 동안 환기를 실시하였다. 환기 후 다음 식물을 설치하고 3일 연속측정을 하였다.
- 한 공간(Ⅰ실)에 한 개의 식물이 설치된 조건하에서, 위의 항목은 3일간 연속적으로 측정되었다, 측정이 완료된 후, 실의 모든 개구부를 완전 개방하여 24시간 동안 환기를 실시하였다. 환기 후 다음 식물을 설치하고 3일 연속측정을 하였다. 나머지 식물의 경우에도 동일한 방법으로 측정이 이루어졌다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 인공환경조절실을 제작하여 실내환경 요소를 측정하였으며, 실험실은 가로 3.5m, 세로 3.5m, 높이2.4m 규격으로 실제 사용되는 7층 건물의 옥상에 정남향으로 위치하였다. 식물에 의한 개선효과에 관한 조사로 1차 실험과 2차 실험으로 나누어 실시하였다.
이론/모형
- 휘발성 유기화합물(VOCs)의 개별물질 농도를 측정하기 위하여 GC-FID(Gas Chromatography-FID)를 사용하였다. VOCs는 Charcoal tube를 이용하여 미니펌프로 샘플링 하였다.
성능/효과
- (1) 실내에서 식물 7종의 공기 오염물질 저감효과를 실험한 결과, Toluene의 경우에는 벤자민고무나무의 효과가 가장 크게 나타났다. Formaldehyde의 경우에는 벤자민고무나무, 아글라오네마의 효과가 크게 나타났다.
- (2) 효과가 좋은 종으로 판단된 아글라오네마를 공간부피의 10%, 5%, 3%로 식재량을 변화시키면서 실험한 결과, 식재량이 많을수록 농도저감량은 크게 나타났다.
- (3) 식재배치에 따른 실험결과는 양지배치가 가장 효과가 좋았고, 산재배치와 음지배치는 비슷하거나 산재배치가 약간 더 효과가 좋았다.
- 1㎍/㎥으로 나타났다. 7종의 식물중에서는 쉐프렐라를 제외한 6종 모두 톨루엔의 저감효과가 나타났으며, 특히 벤자민 고무나무와 산세베리아, 스킨답서스의 저감효과가 우수하게 나타났다. 식물이 미설치된 실에서는 농도저감효과가 나타나지 않았으며, 3일이 지난후의 농도가 초기농도와 비슷하거나, 약간 증가하기도 하였다.
- 5㎍/㎥가 저감되었다. 이는 7종의 식물 중에서 가장 효과가 우수한 것으로 벤자민 고무나무를 설치한 경우에 톨루엔의 농도가 많이 저감되는 것을 알 수 있었다. 산세베리아를 설치한 경우에 34.
- 식물이 미설치된 실에서는 농도저감효과가 나타나지 않았으며, 3일이 지난후의 농도가 초기농도와 비슷하거나, 약간 증가하기도 하였다. 톨루엔의 농도감소비율은 벤자민 고무나무가 93.6%로 농도저감비율로 평가했을 때도 효과가 가장 우수하게 나타났다. 산세베리아는 54.
- 포름알데히드의 경우에도 벤자민 고무나무를 식재한 경우에 농도저감효과가 가장 우수하였으며, 그 외로 아글레오네마를 식재한 경우에 232.9㎍/㎥, 산세베리아의 경우 172.1㎍/㎥의 농도저감량을 나타냈다.Ⅰ실에 식물을 설치했을 경우에 Ⅱ실에서의 농도변화는 초기의 농도보다 3일 후의 농도가 거의 유사하거나,적게는 0.
- 포름알데히드의 농도는 식물이 설치된 경우 대부분 저감되었으나, 네이비를 설치했을 경우에는 농도저감량이 미비한 것으로 나타났다. 포름알데히드의 농도감소비율은 아글라오네마가 26.9%로, 산세베리아가 22.1%로, 쉐프렐라가 20.8%로 나타났다. 그림 8과 그림 9는 포름알데히드의 3일간 농도변화와 농도저감량을, 그림 10은 농도저감비율을 나타낸다.
- 7㎍/㎥에서 많게는 50㎍/㎥으로 포름알데히드의 농도가 증가하였다. 포름알데히드의 농도는 식물이 설치된 경우 대부분 저감되었으나, 네이비를 설치했을 경우에는 농도저감량이 미비한 것으로 나타났다. 포름알데히드의 농도감소비율은 아글라오네마가 26.
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