선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구를 위해 제작된 반응기내에서 포름알데히드 누출가능성을 조사하기 위해 빈 반응기에 포름알데히드(Aldrich, 37 wt %) 10㎕를 주입하여 시간에 따른 포름알데히드의 농도변화를 살펴보았다. 반응기 내 포름알데히드 주입 후 농도가 점차 증가하다가 주입 후 5시간이 지난 후에 포름알데히드 농도가 평형상태에 도달하였으며 이는 주입된 포름알데히드가 반응기 내 균일하게 확산되는데 걸리는 시간이라 예측할 수 있다 이후 30시간 동안 포름알데히드의 농도변화가 거의 없음을 관찰할 수 있었는데 이러한 결과는 반응기 외부로의 포름알데히드의 누출에 의한 반응기 내포름알데히드 농도감소가 일어날 가능성은 거의 없음을 보여주는 것이다(박소영 등, 2005).
- 수생식물의 효과적인 실내도입은 단순한 시각적 효과이외에도 실내 온․습도의 조절 등의 부수적인 효과를 거둘 수 있고, 아울러 실내오염정화의 효과를 얻을 수 있으리라 기대된다. 본 연구에서는 신축 건물의 대표적인 오염물질인 포름알데히드의 실내 농도저감에 미치는 수생식물의 효과를 규명하기 위하여 실시되었다.
제안 방법
- 반응기내의 오염물질을 채취하기 위하여 반응기의 좌우 상부의 밸브를 타이곤 튜브를 이용하여 흡수병에 연결하여서 흡수병을 통과한 공기를 다시 반응기로 순환시켜 포름알데히드의 외부 유출을 방지하고 반응기내의 압력을 유지하고자 하였다. 30㎖의 유리재질의 흡수병 2개를 직렬로 연결하였으며 각각의 흡수병에 흡수액 10㎖를 주입하였는데, 흡수액으로는 공정시험법에 따라 초산암모늄 75g, 빙초산 1.5㎖, 아세틸 아세톤1㎖ 및 물을 가하여 500㎖로 한 용액에 염화나트륨 0.1g, 염화제이수은 0.25g을 물에 녹여 500㎖로 한 용액을 혼합하여 1ℓ로 조제한 흡수발색액을 사용하였다. 반응기내 공기의 포집은 소형 유량펌프(Kimoto HS-7)를 이용하여 1 liter/hr의 유량으로 1시간동안 포집하였고 포집 후 흡수액은 4℃ 이하의 온도로 분석 시까지 보관하였다.
- 반응기의 상부에는 수분주입밸브가, 앞뒤에는 각각 3개의 밸브가 설치되어 위치별 오염물질의 유입 및 환기의 영향을 고려할 수 있도록 설계되었으며, 압력계를 설치하여 실험 기간동안의 반응기내 압력변화를 측정할 수 있게 하였다. 대상 식물을 반응기에 넣고 실내공기가 외부로 누출되지 않도록 반응기를 밀폐한 후 먼저 오염 전 반응기내의 농도를 측정하였으며, 배경농도의 측정 후 포름알데히드 25㎕를 마이크로 시린지를 이용하여 반응기내에 주입하여 인위적으로 오염시켰다. 반응기내의 포름알데히드 농도는 오염 후 32시간까지 9-11회씩 측정하였다.
- 5시간 이후에는 시간이 지남에 따라 포름알데히드의 농도가 점차 감소함을 관찰 할 수 있었는데 이는 수용성인 포름알데히드가 수조에 담긴 물에 점차 용해되어 나타난 결과라 할 수 있다. 또한 이러한 결과를 바탕으로 수생식물이 존재하는 수조를 포함한 반응기내 포름알데히드 농도의 분석을 포름알데히드 주입 후 최소한 5시간이 지난 이후에 실시하였으며 최고농도 2.13ppm을 기준으로 하여 시간별 측정농도를 %로 계산하였다.
- 반응기내의 오염물질을 채취하기 위하여 반응기의 좌우 상부의 밸브를 타이곤 튜브를 이용하여 흡수병에 연결하여서 흡수병을 통과한 공기를 다시 반응기로 순환시켜 포름알데히드의 외부 유출을 방지하고 반응기내의 압력을 유지하고자 하였다. 30㎖의 유리재질의 흡수병 2개를 직렬로 연결하였으며 각각의 흡수병에 흡수액 10㎖를 주입하였는데, 흡수액으로는 공정시험법에 따라 초산암모늄 75g, 빙초산 1.
- 대상 식물을 반응기에 넣고 실내공기가 외부로 누출되지 않도록 반응기를 밀폐한 후 먼저 오염 전 반응기내의 농도를 측정하였으며, 배경농도의 측정 후 포름알데히드 25㎕를 마이크로 시린지를 이용하여 반응기내에 주입하여 인위적으로 오염시켰다. 반응기내의 포름알데히드 농도는 오염 후 32시간까지 9-11회씩 측정하였다. 실험시 반응기내의 온도는 24.
- 5m3의 아크릴 재질의 반응기를 제작하여 사용하였다(Figure 1). 반응기의 상부에는 수분주입밸브가, 앞뒤에는 각각 3개의 밸브가 설치되어 위치별 오염물질의 유입 및 환기의 영향을 고려할 수 있도록 설계되었으며, 압력계를 설치하여 실험 기간동안의 반응기내 압력변화를 측정할 수 있게 하였다. 대상 식물을 반응기에 넣고 실내공기가 외부로 누출되지 않도록 반응기를 밀폐한 후 먼저 오염 전 반응기내의 농도를 측정하였으며, 배경농도의 측정 후 포름알데히드 25㎕를 마이크로 시린지를 이용하여 반응기내에 주입하여 인위적으로 오염시켰다.
- 반응기내 공기의 포집은 소형 유량펌프(Kimoto HS-7)를 이용하여 1 liter/hr의 유량으로 1시간동안 포집하였고 포집 후 흡수액은 4℃ 이하의 온도로 분석 시까지 보관하였다. 분석은 흡광도계(Shimadzu UV-1601)를 이용하여 분석하였는데, 먼저 흡수발색액에 기지의 포름알데히드(Aldrich, 37 wt %)를 주입하여 작성한 고농도부분과 저농도부분(<0.026ppm)의 2개의 검량선을 이용하여 농도를 측정하였다. 시료 분석시 분석용 시료용액 10ml와 배경농도로서의 흡수발색액 10ml를 각각 별도의 시험관에 취하고 중탕 속에서 10분간 가온한 후 파장 420nm부근에서 10mm 셀을 사용하여 흡광도를 측정하였다.
- 수생식물에 의한 실내공기 정화효과를 알아보기 위해 가로 0.5m×세로 1m×높이 1m인 부피 0.5m3의 아크릴 재질의 반응기를 제작하여 사용하였다(Figure 1). 반응기의 상부에는 수분주입밸브가, 앞뒤에는 각각 3개의 밸브가 설치되어 위치별 오염물질의 유입 및 환기의 영향을 고려할 수 있도록 설계되었으며, 압력계를 설치하여 실험 기간동안의 반응기내 압력변화를 측정할 수 있게 하였다.
- 026ppm)의 2개의 검량선을 이용하여 농도를 측정하였다. 시료 분석시 분석용 시료용액 10ml와 배경농도로서의 흡수발색액 10ml를 각각 별도의 시험관에 취하고 중탕 속에서 10분간 가온한 후 파장 420nm부근에서 10mm 셀을 사용하여 흡광도를 측정하였다. 한편, 수생식물의 포름알데히드 정화효과를 정확하게 판단하기 위해서 반응기내 수생식물을 제거하고 물만 들어있는 수조만을 넣어두고 control test를 실시함으로써 수용성인 포름알데히드에 대한 물의 영향을 살펴보았는데, 이때 수조의 지름은 30cm, 수조에 안에 들어있는 물의 용량은 3 리터였다.
- 식물에 의한 오염물질의 정화기작중의 하나가 잎 뒤쪽 표면에 있는 기공을 통해 흡수되는 근거로 잎면적에 연관되어 있을 가능성이 있으므로, 본 실험결과에서 나타난 각 식물의 제거능력을 총 잎면적과 연관지어 살펴보았다. 24시간동안 제거된 포름알데히드의 양이 가장 적은 것으로 나타난 Cyperus alternifolius가 총잎면적이 가장 넓은 것으로 확인되었는데, 이러한 결과는 포름알데히드의 제거에 있어서 식물의 단순한 총 잎면적 크기보다는 잎의 형태 혹은 식물종에 따라 오염물질의 제거능력에 차이가 있을 수 있음을 시사하는 것이다.
- 한편, 수생식물의 포름알데히드 정화효과를 정확하게 판단하기 위해서 반응기내 수생식물을 제거하고 물만 들어있는 수조만을 넣어두고 control test를 실시함으로써 수용성인 포름알데히드에 대한 물의 영향을 살펴보았는데, 이때 수조의 지름은 30cm, 수조에 안에 들어있는 물의 용량은 3 리터였다. 아울러 실험기간동안 수조안에서 난태성 송사리과인 거피(Lebistes reticulatus) 6마리를 함께 키워 오염물질의 독성효과를 조사하였다.
- 시료 분석시 분석용 시료용액 10ml와 배경농도로서의 흡수발색액 10ml를 각각 별도의 시험관에 취하고 중탕 속에서 10분간 가온한 후 파장 420nm부근에서 10mm 셀을 사용하여 흡광도를 측정하였다. 한편, 수생식물의 포름알데히드 정화효과를 정확하게 판단하기 위해서 반응기내 수생식물을 제거하고 물만 들어있는 수조만을 넣어두고 control test를 실시함으로써 수용성인 포름알데히드에 대한 물의 영향을 살펴보았는데, 이때 수조의 지름은 30cm, 수조에 안에 들어있는 물의 용량은 3 리터였다. 아울러 실험기간동안 수조안에서 난태성 송사리과인 거피(Lebistes reticulatus) 6마리를 함께 키워 오염물질의 독성효과를 조사하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 선택된 수생식물은 Eichhornia crassipes, Cyperus alternifolius, Echinodorus cordifolius로서 Eichhornia crassipes의 경우 그 크기가 다른 2종에 비해 작아서 총 4본을 사용하였다(Figure 2). 사용된 식물들의 영명과 학명, 그리고 일반적인 특성을 Table 1에 요약하였다.
성능/효과
- Figure 4(a)는 Eichhornia crassipes의 포름알데히드 정화효과를 보여 주는 것으로 포름알데히드의 농도가 시간이 지남에 따라 점차 감소하다가 24시간에 도달하였을 때 급격히 감소하여 초기농도의 96%까지 제거되었다. 이를 물만 담은 수조를 포함한 반응기 내 농도변화 양상(Figure 3)과 비교해 보면, 7시간까지는 포름알데히드 농도감소에 있어 비슷한 양상을 보이다가 24시간이후에는 Eichhornia이 담긴 수조를 포함한 반응기에서의 포름알데히드 농도감소가 물에 의해서만 제거된 포름알데히드의 양보다 훨씬 낮은 농도를 보이므로 Eichhornia가 포름알데히드 제거에 효과가 있음을 활인할 수 있었다.
- 정수식물인 Echinodorus cordifolius와 Cyperus alternifolius 경우, 포름알데히드제거가 식물과 물의 작용이외에도 이들 식물의 뿌리가 토양에 근간을 두고 있으므로 토양미생물의 분해활동도 또한 포름알데히드의 농도감소에 기여한다고 할 수 있다. 24시간동안 제거된 포름알데히드 양을 비교해보면 Echinodorus cordifolius, Eichhornia crassipes, Cyperus alternifolius 순으로 나타났는데 제거된 포름알데히드의 양이 가장 작은 것으로 나타난 Cyperus helferi가 총잎면적이 가장 넓은 것으로 확인되어 포름알데히드의 제거에 있어서 식물의 단순한 총 잎면적보다는 식물 종에 따른 오염물질의 제거능력에 차이가 있을 수 있음을 알 수 있었다.
- 식물에 의한 오염물질의 정화기작중의 하나가 잎 뒤쪽 표면에 있는 기공을 통해 흡수되는 근거로 잎면적에 연관되어 있을 가능성이 있으므로, 본 실험결과에서 나타난 각 식물의 제거능력을 총 잎면적과 연관지어 살펴보았다. 24시간동안 제거된 포름알데히드의 양이 가장 적은 것으로 나타난 Cyperus alternifolius가 총잎면적이 가장 넓은 것으로 확인되었는데, 이러한 결과는 포름알데히드의 제거에 있어서 식물의 단순한 총 잎면적 크기보다는 잎의 형태 혹은 식물종에 따라 오염물질의 제거능력에 차이가 있을 수 있음을 시사하는 것이다. Echinodorus cordifolius와 Cyperus alternifolius의 경우, 포름알데히드제거가 식물과 물의 작용이외에도 이들 식물의 뿌리가 토양에 근간을 두는 정수식물이므로 토양 미생물의 분해 활동도 함께 작용한 복합효과라 할 수 있다.
- Table 4는 세가지 종류의 식물을 포함한 반응기 내에서 7시간과 24시간 동안 제거되어진 포름알데히드의 양을 비교한 것이다. 7시간 동안의 결과를 살펴보면 Echinodorus cordifolius을 배치한 반응기에서 포름알데히드 제거량이 가장 많았으며 그 다음에 Cyperus alternifolius, Eichhornia crassipes의 순으로 나타났다. 한편 24시간동안 제거된 포름알데히드 양을 비교해보면 Echinodorus cordifolius, Eichhornia crassipes, Cyperus alternifolius 순으로 나타났다.
- 한편 실험기간동안 수조안에서 함께 키운 구피 6마리 모두 건강하게 생존하여, 용존 포름알데히드에 의한 독성영향이 본 실험 농도수준에서 미미하였음을 알 수 있었다. 또한 수생식물을 실내에서 사용하였을 때 관상어와 함께 사용해도 무방함을 보여주었다.
- 수생식물을 이용한 포름알데히드 제거효과를 알아보기 위해 실시한 본 연구에서 식물종류에 따라 다소 상이한 경향이 나타나지만 식물을 이용한 반응기 모두에서 시간에 따라 반응기내 포름알데히드의 농도는 점차 감소하는 결과를 확인함으로써 실험에 이용된 세가지 식물 모두가 포름알데히드를 제거하는데 효과가 있음을 알 수 있었다. 부수식물인 Eichhornia crassipes의 경우는 뿌리가 흙에 근간을 두고 있지 않으므로 포름알데히드의 제거가 식물에 의한 흡수와 물로의 용해에 의한 영향이라고 할 수 있다.
- 반면 정수식물인 Cyperus와 Echinodorus는 지금까지 환경정화의 목적으로 연구되어진 실례가 없던 식물이다. 실험에 사용된 식물들의 잎면적을 측정한 결과 Cyperus alternifolius의 총 잎면적, 수변에서부터의 지상부의 높이, 수관의 폭 및 전체입면적과 반응기부피의 비율이 가장 컸으며, Eichhornia crassipes 총 잎면적이 가장 적었다(Table 2). 한편 각 수생식물을 담고 있는 물의 용량은 물만의 영향을 알아보고자 실시한 control test에서 사용한 물의 용량과 동일한 3 리터이다.
- 하지만 반응기 내 포름알데히드 농도의 감소속도가 Eichhornia crassipes와 Cyperus alternifolius을 이용한 실험에 비해 다소 빠른 경향을 볼 수 있는데 5시간이 지난 후에 이미 주입된 포름알데히드의 88%가 제거되고 24시간이 경과한 후에는 98%이상 제거됨을 확인할 수 있었다. 위의 결과를 종합할 때 제거효율에서 다소 차이가 나지만 본 연구에 이용된 세 가지 식물모두가 포름알데히드를 제거하는데 효과가 있음을 알 수 있었다. 하지만 본 연구가 제한된 공간에서 일시적인 오염물질의 노출 하에서 수행되었으므로, 실제 실내 환경에서와 같이 오염물질이 지속적으로 배출되거나, 노출공간에 대한 식생의 비가 작을 경우 식물에 의한 정화효과는 작아질 수도 있을 것이다.
- 한편 24시간동안 제거된 포름알데히드 양을 비교해보면 Echinodorus cordifolius, Eichhornia crassipes, Cyperus alternifolius 순으로 나타났다. 이를 7시간동안의 결과와 종합하여 살펴보면 Eichhornia crassipes는 실험초기에는 제거효과가 크지 않으나 시간이 지날수록 포름 알데히드 제거능력이 왕성해졌으며 Echinodorus cordifolius와 Cyperus alternifolius의 경우에는 오히려 실험초기에 제거효과가 왕성하다가 시간이 지남에 따라 효과가 점차 감소함을 확인할 수 있었다.
- 포름알데히드제거 효율만을 비교하자면 본 연구에서 사용된 수생식물의 포름알데히드 정화효율은 육상식물의 정화효율과 유사하게 파악되었다. 하지만 박소영 등 연구(2005)에 비해 본 연구의 초기 농도가 높았으므로 제거된 포름알데히드의 절대적인 양은 많다고 할 수 있다.
- Echinodorus cordifolius이 담긴 수조를 넣어 둔 반응기에서도 Eichhornia crassipes와 Cyperus alternifolius의 경우와 마찬가지로 포름알데히드의 농도가 시간에 따라 감소함을 보여주고 있다(Figure 4(c)). 하지만 반응기 내 포름알데히드 농도의 감소속도가 Eichhornia crassipes와 Cyperus alternifolius을 이용한 실험에 비해 다소 빠른 경향을 볼 수 있는데 5시간이 지난 후에 이미 주입된 포름알데히드의 88%가 제거되고 24시간이 경과한 후에는 98%이상 제거됨을 확인할 수 있었다. 위의 결과를 종합할 때 제거효율에서 다소 차이가 나지만 본 연구에 이용된 세 가지 식물모두가 포름알데히드를 제거하는데 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 7시간 동안의 결과를 살펴보면 Echinodorus cordifolius을 배치한 반응기에서 포름알데히드 제거량이 가장 많았으며 그 다음에 Cyperus alternifolius, Eichhornia crassipes의 순으로 나타났다. 한편 24시간동안 제거된 포름알데히드 양을 비교해보면 Echinodorus cordifolius, Eichhornia crassipes, Cyperus alternifolius 순으로 나타났다. 이를 7시간동안의 결과와 종합하여 살펴보면 Eichhornia crassipes는 실험초기에는 제거효과가 크지 않으나 시간이 지날수록 포름 알데히드 제거능력이 왕성해졌으며 Echinodorus cordifolius와 Cyperus alternifolius의 경우에는 오히려 실험초기에 제거효과가 왕성하다가 시간이 지남에 따라 효과가 점차 감소함을 확인할 수 있었다.
- 반면 부수식물인 Eichhornia crassipes의 경우는 뿌리가 흙에 근간을 두고 있지 않으므로 포름알데히드의 제거가 식물과 물에 의한 영향이라고 할 수 있다. 한편 실험기간동안 수조안에서 함께 키운 구피 6마리 모두 건강하게 생존하여, 용존 포름알데히드에 의한 독성영향이 본 실험 농도수준에서 미미하였음을 알 수 있었다. 또한 수생식물을 실내에서 사용하였을 때 관상어와 함께 사용해도 무방함을 보여주었다.
후속연구
- 하지만 지금까지 수생식물의 환경정화에 관한 연구는 주로 폐수처리 및 하천의 수질정화 효과에 국한되어 연구되어졌는데, 수질정화능력이 있다고 알려진 수생식물로는 갈대(Phragmites communis), 줄(Zizania latifolia), 애기부들(Typha angustata), 미나리(Oenanthe Javanica)와 같은 정수식물; 물개구리밥(Azolla imbricata), 생이가래(Salvinia natnas), 부레옥잠(Eichhornia crassipes)과 같은 부수식물; 붕어마름(Ceratophyllum demersum), 새우가래와 같은 침수식물; 연꽃(Nelumbo nucifera), 마름(Trapa iaponica)과 같은 부엽식물 등으로 분류할 수 있다(권예랑․박철휘, 2003; 김영철 등, 2003; 김병욱․임재명, 2001; 김하송․임병선, 1998; 나규환 등, 1996; 권성환 등, 1996; 정재욱 등, 1994). 수생식물의 효과적인 실내도입은 단순한 시각적 효과이외에도 실내 온․습도의 조절 등의 부수적인 효과를 거둘 수 있고, 아울러 실내오염정화의 효과를 얻을 수 있으리라 기대된다. 본 연구에서는 신축 건물의 대표적인 오염물질인 포름알데히드의 실내 농도저감에 미치는 수생식물의 효과를 규명하기 위하여 실시되었다.
- 위의 결과를 종합할 때 제거효율에서 다소 차이가 나지만 본 연구에 이용된 세 가지 식물모두가 포름알데히드를 제거하는데 효과가 있음을 알 수 있었다. 하지만 본 연구가 제한된 공간에서 일시적인 오염물질의 노출 하에서 수행되었으므로, 실제 실내 환경에서와 같이 오염물질이 지속적으로 배출되거나, 노출공간에 대한 식생의 비가 작을 경우 식물에 의한 정화효과는 작아질 수도 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.