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문제 정의
- 건축자재에서 발생하는 곰팡이의 경우, 기존 연구 결과에서 예측할 수 있듯이 건축자재 표면의 수분량 혹은 건축자재가 함유하는 수분량이 곰팡이의 성장에 큰 영향을 미칠 것으로 판단이 된다. 따라서 본 연구에서는 각종 건축자재의 함수율을 측정하여 건축자재가 함유하는 수분량이 건축자재에서 발생하는 곰팡이의 성장속도에 미치는 영향을 검토한다.
- 본 연구에서는 각종 건축자재의 함수율을 측정하여 건축자재가 함유하는 수분량이 건축자재에서 발생하는 곰팡이의 성장속도에 미치는 영향을 검토하였다.
제안 방법
- 본 연구에서 사용한 측정 대상의 목재는 규산칼슘보드(Silicate calcium board; SCB), 바닥마감재(Flooring; FL), 조습건재(Humidity-controlling porous ceramic material; HCPM), 염화비닐(Poly(vinyl chloride); VC) 4종로 선정하였다. 각 건축자재의 표면에 곰팡이센서를 부착시킨 각 건축자재를 온도 28℃, 상대습도 85% 및 95%의 챔버 속에 설치하여 7일간 실험을 하고, 건축자재의 함수량에 따른 곰팡이의 성장 속도를 측정한다. 곰팡이 균사길이의 측정 개념은 Fig.
- 본 실험에서는 상대습도 85% 및 95%의 조건에서 곰팡이의 성장속도 측정을 하였다. 함수율의 경우, 측정기기기의 성능을 고려하여 상대습도 0～90%범위에서 함수율을 측정하였다.
- 상대습도별 각 건축자재의 곰팡이들의 성장속도 비는 Table 2와 같다. 상대습도 95%의 환경에서는 실험경과 7일 후의 Alternaria alternata의 성장속도 비를 기준 값으로 비교하였고, 상대습도 85%의 환경에서는 7일 후의 Aspergillus penicillioides의 성장속도 비를 기준 값으로 설정하여 비교하였다.
대상 데이터
- Fig. 1과 같이 본 연구에서는 Alternaria alternata, Eurotium herbariorum, Aspergillus penicillioides의 3종류의 곰팡이가 배양된 곰팡이센서(8)를 실험대상으로 한다. Alternaria alternata는 호습성(好湿性)의 곰팡이로 상대습도 96% 이상에서 성장속도가 빨라지고, Eurotium herbariorum은 호건성(好乾性)의 곰팡이로 상대습도 73～95%의 환경에서 성장속도가 빠른 특징을 가지고 있다.
- 습기의 흡수력이 좋은 조습건재의 경우, 염화비닐에 비해서 수증기 흡착량이 많은 것으로 나타났으나, 상대습도 90% 지점에서 약 80 mg/g의 수증기를 흡착하여, 바닥마감재의 수증기 흡착량의 1/3정도의 능력을 보유하는 것으로 확인되었다. Fig. 6과 같이 본 실험의 측정 대상인 4종류의 건축자재는 수증기의 흡착과정과 탈착과정이 상이하였으며, 히스테리시스(Hysterisis) 현상을 나타냈다. 상대습도가 0～80%의 범위에서는 바닥마감재, 조습건재, 규산칼슘보드, 염화비닐의 순으로 수증기 흡착량, 즉 함수량이 많았으며, 상대습도가 85%를 넘는 범위에서는 조습건재보다 규산칼슘보드의 함수량이 많은 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 사용한 측정 대상의 목재는 규산칼슘보드(Silicate calcium board; SCB), 바닥마감재(Flooring; FL), 조습건재(Humidity-controlling porous ceramic material; HCPM), 염화비닐(Poly(vinyl chloride); VC) 4종로 선정하였다. 각 건축자재의 표면에 곰팡이센서를 부착시킨 각 건축자재를 온도 28℃, 상대습도 85% 및 95%의 챔버 속에 설치하여 7일간 실험을 하고, 건축자재의 함수량에 따른 곰팡이의 성장 속도를 측정한다.
이론/모형
- 함수율의 경우, 측정기기기의 성능을 고려하여 상대습도 0～90%범위에서 함수율을 측정하였다. 따라서 상대습도 90% 이상의 범위에서는 식(1)의 Shiligersky의 근사식(11)을 이용하여 4종류의 건축자재의 함수율을 예측하였다.
성능/효과
- 4와 같다. Alternaria alternata 및 Aspergillus penicillioides의 경우, 실험 1일째부터 균사의 성장이 확인되었으며, 3일째까지 급격한 성장이 하는 것으로 나타났다. Eurotium herbariorum는 실험개시 1일째부터 활발한 성장을 하였으며, 4일 이후에는 균사의 성장이 현미경의 촬영범위를 벗어나는 것으로 나타났다.
- Alternaria alternata 및 Aspergillus penicillioides의 경우, 실험 1일째부터 균사의 성장이 확인되었으며, 3일째까지 급격한 성장이 하는 것으로 나타났다. Eurotium herbariorum는 실험개시 1일째부터 활발한 성장을 하였으며, 4일 이후에는 균사의 성장이 현미경의 촬영범위를 벗어나는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 성장속도 비를 측정일의 균사길이를 측정일 전일의 균사 길이로 나눈 값(= n일째의 균사길이/n -1일째의 균사길이)으로 정의한다. 곰팡이 균사의 길이를 이용한 성장속도 비는 실험 개시 1일 후 최대였으며, 실험 5일 후에는 균사 길이의 정량적 평가와 동일한 경향이 나타났다.
- 곰팡이의 균사길이와 성장속도 비의 평가에 의해 Alternaria alternata, Eurotium herbariorum, Aspergillus penicillioides의 성장 최적환경을 확인할 수 있었으며, 각 곰팡이의 성장속도는 상대습도 및 건축자재의 종류에 따라 다른 것으로 확인되었다.
- 바닥마감재의 경우, 상대습도가 증가함에 비례하여 함수율이 증가하는 것으로 나타났다. 규산칼슘보드는 상대습도가 80%를 넘어가는 지점에서 함수율이 급격히 증가하고, 상대습도 95%일 때의 함수율은 39.6%가 되어 4종류의 건축자재 중 가장 함수율이 큰 것으로 나타났다. 조습건재의 경우, 상대습도가 50%에 도달할 때까지 낮은 함수율을 증가하며, 상대습도 60% 지점에서 함수율이 서서히 증가하여 상대습도 95% 일 때, 함수율은 11.
- 본 실험에서 사용한 곰팡이센서는 건축자재의 표면에 직접 접촉하지 않기 때문에 섭취하는 영양분의 성분이나 양은 동일하고, 본 실험에서의 곰팡이는 건축자재 표면의 수분에 의존에서 성장하는 것으로 판단된다. 따라서 곰팡이 성장속도는 곰팡이의 종류에 따라 크게 다른 것으로 나타났으며, 측정결과는 곰팡이 성장에 관한 최적 습도환경 특성에 부합하는 것으로 확인되었다. 또한 곰팡이센서를 부착한 건축자재의 종류가 다르면, 동일한 온습도 환경조건에, 동일한 곰팡이라도 성장속도가 크게 다르게 나타났다.
- 따라서 곰팡이 성장속도는 곰팡이의 종류에 따라 크게 다른 것으로 나타났으며, 측정결과는 곰팡이 성장에 관한 최적 습도환경 특성에 부합하는 것으로 확인되었다. 또한 곰팡이센서를 부착한 건축자재의 종류가 다르면, 동일한 온습도 환경조건에, 동일한 곰팡이라도 성장속도가 크게 다르게 나타났다. 이는 온습도 등의 환경인자뿐만 아니라 곰팡이에 접촉하는 건축자재 표면의 수분상태가 곰팡이의 성장에 영향을 주는 것으로 판단된다.
- 상대습도를 95%로 제어한 경우, 규산칼슘보드 및 바닥마감재에 비해서 염화비닐 및 조습건재에 부착된 3종류의 곰팡이의 성장속도의 차이가 큰 것으로 나타났다. 본 실험에서 사용한 곰팡이센서는 건축자재의 표면에 직접 접촉하지 않기 때문에 섭취하는 영양분의 성분이나 양은 동일하고, 본 실험에서의 곰팡이는 건축자재 표면의 수분에 의존에서 성장하는 것으로 판단된다. 따라서 곰팡이 성장속도는 곰팡이의 종류에 따라 크게 다른 것으로 나타났으며, 측정결과는 곰팡이 성장에 관한 최적 습도환경 특성에 부합하는 것으로 확인되었다.
- 본 연구에서는 수증기 흡착등온선 측정에 의한 건축자재의 함수율을 측정하였고, 환경인자로서 상대습도가 동일하다 하더라도 건축자재의 함수율이 크면 곰팡이의 성장속도는 빨라지는 것으로 나타났다. 곰팡이의 성장속도는 온도, 습도뿐만 아니라, 번식장소가 되는 건축자재의 함수율의 영향을 받는 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 측정 대상 건축자재 중, 바닥마감재의 수증기 흡착량이 가장 많았으며 상대습도 90%에서 바닥마감재는 약 216 mg/g의 수증기를 흡착하는 것을 측정되었다. 한편, 염화비닐은 상대습도 90%의 조건에서 바닥마감재의 수증기 흡착량의 1/10정도인 약 25 mg/g의 수증기를 흡착하는 것으로 나타났으며, 염화비닐은 수증기에 대한 흡방습 능력이 아주 작은 것으로 확인되었다.
- 6과 같이 본 실험의 측정 대상인 4종류의 건축자재는 수증기의 흡착과정과 탈착과정이 상이하였으며, 히스테리시스(Hysterisis) 현상을 나타냈다. 상대습도가 0～80%의 범위에서는 바닥마감재, 조습건재, 규산칼슘보드, 염화비닐의 순으로 수증기 흡착량, 즉 함수량이 많았으며, 상대습도가 85%를 넘는 범위에서는 조습건재보다 규산칼슘보드의 함수량이 많은 것으로 나타났다.
- 5)의 순서로 작아졌다. 상대습도가 95%일 때는 대상 건축자재에 상관없이 Eurotium herbariorum 성장속도 비가 3.3 이상으로 나타났으며, 상대습도의 증가에 따른 함수율의 증가가 곰팡이의 성장에 크게 영향을 주는 것으로 확인되었다. 이는 Table 3의 상대습도 85% 및 95%의 건축자재의 함수율과 대응하는 것으로 나타났으며, 곰팡이의 성장속도는 건축자재의 함수율에 의존하는 것으로 판단된다.
- 이는 온습도 등의 환경인자뿐만 아니라 곰팡이에 접촉하는 건축자재 표면의 수분상태가 곰팡이의 성장에 영향을 주는 것으로 판단된다. 상대습도를 85%로 제어한 경우에도 곰팡이의 성장속도 비는 다르게 나타났지만, 건축자재 표면의 수분상태가 곰팡이의 성장에 크게 영향을 주는 것으로 확인되었다.
- 상대습도를 95%로 제어한 경우, 규산칼슘보드 및 바닥마감재에 비해서 염화비닐 및 조습건재에 부착된 3종류의 곰팡이의 성장속도의 차이가 큰 것으로 나타났다. 본 실험에서 사용한 곰팡이센서는 건축자재의 표면에 직접 접촉하지 않기 때문에 섭취하는 영양분의 성분이나 양은 동일하고, 본 실험에서의 곰팡이는 건축자재 표면의 수분에 의존에서 성장하는 것으로 판단된다.
- 한편, 염화비닐은 상대습도 90%의 조건에서 바닥마감재의 수증기 흡착량의 1/10정도인 약 25 mg/g의 수증기를 흡착하는 것으로 나타났으며, 염화비닐은 수증기에 대한 흡방습 능력이 아주 작은 것으로 확인되었다. 습기의 흡수력이 좋은 조습건재의 경우, 염화비닐에 비해서 수증기 흡착량이 많은 것으로 나타났으나, 상대습도 90% 지점에서 약 80 mg/g의 수증기를 흡착하여, 바닥마감재의 수증기 흡착량의 1/3정도의 능력을 보유하는 것으로 확인되었다. Fig.
- 실험 개시 1일 후, Alternaria alternata의 균사 길이는 170 μm이었고, 4일 후에는 1166 μm까지 빠른 속도로 성장하였다.
- 2%로 나타났다. 염화비닐의 경우, 최대 함수율이 5.4%로 확인되었으며, 4종류의 건축자재 중 가장 함수율이 낮은 것으로 나타났다.
- 6%가 되어 4종류의 건축자재 중 가장 함수율이 큰 것으로 나타났다. 조습건재의 경우, 상대습도가 50%에 도달할 때까지 낮은 함수율을 증가하며, 상대습도 60% 지점에서 함수율이 서서히 증가하여 상대습도 95% 일 때, 함수율은 11.2%로 나타났다. 염화비닐의 경우, 최대 함수율이 5.
- 본 연구에서는 측정 대상 건축자재 중, 바닥마감재의 수증기 흡착량이 가장 많았으며 상대습도 90%에서 바닥마감재는 약 216 mg/g의 수증기를 흡착하는 것을 측정되었다. 한편, 염화비닐은 상대습도 90%의 조건에서 바닥마감재의 수증기 흡착량의 1/10정도인 약 25 mg/g의 수증기를 흡착하는 것으로 나타났으며, 염화비닐은 수증기에 대한 흡방습 능력이 아주 작은 것으로 확인되었다. 습기의 흡수력이 좋은 조습건재의 경우, 염화비닐에 비해서 수증기 흡착량이 많은 것으로 나타났으나, 상대습도 90% 지점에서 약 80 mg/g의 수증기를 흡착하여, 바닥마감재의 수증기 흡착량의 1/3정도의 능력을 보유하는 것으로 확인되었다.
후속연구
- 곰팡이의 성장속도는 온도, 습도뿐만 아니라, 번식장소가 되는 건축자재의 함수율의 영향을 받는 것으로 판단된다. 향후, 본 연구의 결과를 바탕으로 곰팡이의 발생 및 성장에 기인한 각종 건축자재의 MVOC 발생량을 정량, 정성적으로 평가할 예정이다.
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