[논문]초음파안개분무시스템을 이용한 벽면녹화 관수시스템 개발 연구

김경훈; 김용; 성현찬

doi:10.13087/kosert.2013.16.6.135

[국내논문] 초음파안개분무시스템을 이용한 벽면녹화 관수시스템 개발 연구
A Study on the Irrigation System of Greenwell Using Ultrasonic Mist Fogger System 원문보기

環境復元綠化 = Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology, v.16 no.6, 2013년, pp.135 - 143

김경훈 (일송환경복원(주)) , 김용 (일송환경복원(주)) , 성현찬 (단국대학교)

Abstract ▼ AI-Helper

Ultrasonic mist fogger and the fan were used for investigating the availability of fog circulation system in greenwall and the potential growing ability of the plant. The mist caused by ultrasonic mist fogger was circulated by the fan through the pipeline and supplied to the pots containing plants. Moisture content of the 3 different soils was measured at different irrigation time points. The moisture content of 15-26% in PP and Co soil was maintained at irrigation of 24H, 18H, 12H in a day. Proper growth condition was found in Ardisia pusilla and Hosta plantaginea at the height of L level after 1 month of growth when the plants were irrigated by the fog circulation system. The results suggest that the fog circulation, by ultrasonic mist fogger to the green walls is system of choice for suppling moisture to plants.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

2차 실험은 안개분무시간에 따른 실험토양별 함수율의 변화를 보고자 하였다. 포트 5개(폭)×16개(높이)가 들어가게 제작된 벽면녹화 실험구 3개를 타이머를 이용하여 각각 24시간(연속관수), 18시간(45분/15분, on/off), 12시간(30분/30분,on/off)으로 관수시간을 설정하고, 각 벽면 녹화 위치별 배지의 수분함수율을 비교하기 위해 높이를 기준으로 4구역(VH, H, M, L)으로 나누었다(Figure 6).
특히 대량으로 식물을 재배하는 시설원예의 양액재배 또는 수경재배방식과 유사한 면이 있다. 그래서 본 연구에서는 수경재배에서 이용되는 양액공급방법을 분석하여 벽면녹화 관수방법에서 발생하는 문제점을 극복할 수 있는 방법을 찾고자 하였다.
그래서 본 연구에서는 탈부착형 벽면녹화의 관수방법에 대하여 살펴보고, 발생하는 문제점을 극복할 수 있는 새로운 관수방법 및 벽면녹화 기술을 개발하는데 목적을 두고 진행하였으며, 새롭게 개발된 관수방법이 벽면에 식재된 식물에 수분을 공급하여 벽면녹화 시스템으로 충분히 이용가능한지를 살펴보고자 실증 실험을 수행하였다.
벽면 녹화를 위해 자생식물 중 새로 개발된 유닛에 적합한 종을 선발하기 위한 실험이 진행되었다. 식물재료는 자생식물 중 벽면녹화에 가능할 것으로 판단되는 총 5가지를 이용하였다(Table 3).
이에 본 연구에서는 수경재배에서 이용되고 있는 양액공급방법 중 분무경(aeroponic system)에 착안하여 벽면녹화에 적용 가능한 새로운 관수 방법으로 초음파 가습장치를 이용하여 안개(mist) 형태로 수분을 공급하는 방법을 고안하였다.

제안 방법

1차 실험은 토양을 충분히 포화시킨 후 시간이 경과함에 따른 토양별 함수율의 변화를 측정하였다. 벽면 녹화에 삽입되는 포트(5×16)에 충분히 물을 적신 부직포를 안쪽 면에 넣고 그 위에 미리 준비한 3종류의 인공배지를 압력을 가하지 않고 담은 뒤, 5cm높이에서 3차례 다짐작업을 해주어 동일한 충진도를 유지해주었다.
벽면 녹화에 삽입되는 포트(5×16)에 충분히 물을 적신 부직포를 안쪽 면에 넣고 그 위에 미리 준비한 3종류의 인공배지를 압력을 가하지 않고 담은 뒤, 5cm높이에서 3차례 다짐작업을 해주어 동일한 충진도를 유지해주었다. 24시간동안 실험토양의 배지의 수분함수율을 TDR센서(Procheck-5TM-Decagon Devices, Inc,)를 이용하여 측정하였다.
23±%였다. 4주후 생육정도는 0(완전괴사), 1(잎의 다수가 마름), 2(잎의 절반이 마름), 3(잎이 약간 마름), 4(잎이 마르지 않고 전체적인 생육이 양호)로 기준을 설정하여 점수를 부여하였다.
포트 5개(폭)×16개(높이)가 들어가게 제작된 벽면녹화 실험구 3개를 타이머를 이용하여 각각 24시간(연속관수), 18시간(45분/15분, on/off), 12시간(30분/30분,on/off)으로 관수시간을 설정하고, 각 벽면 녹화 위치별 배지의 수분함수율을 비교하기 위해 높이를 기준으로 4구역(VH, H, M, L)으로 나누었다(Figure 6). 각 인공배지를 한 구역 당 3반복 개념으로 3개씩 임의로 배치하고 TDR센서(Procheck-5TM-Decagon Devices, Inc,)를 이용하여 5일간 배지의 수분함수율을 측정하였다.
실험구는 안개가 흐를 수 있도록 내경 80mm 파이프를 이용하여 관로를 형성하였고, 파이프와 파이프를 Y자형의 연결모듈을 이용하여 결합하고 전면부에 식물 포트를 45도 각도로 끼울 수 있도록 만들었다. 각 포트간격은 포트 중심부의 거리가 14cm가 되도록 하였으며, 가로 5개, 세로 16개의 포트가 끼워질 수 있도록 제작하였다(Figure 4).
관수시간은 이전 실험과 마찬가지로 24H(연속관수), 18H(45분/15분, on/off), 12H(30분/30분, on/off)으로 관수시간을 설정하고 위치별 식물의 생육 정도를 비교하기 위해 높이를 기준으로 4구역(VH, H, M, L)으로 나누어 각 식물을 구역 당 4반복의 개념으로 4개씩 임의로 배치하였다(Figure 7).
벽면 녹화에 삽입되는 포트(5×16)에 충분히 물을 적신 부직포를 안쪽 면에 넣고 그 위에 미리 준비한 3종류의 인공배지를 압력을 가하지 않고 담은 뒤, 5cm높이에서 3차례 다짐작업을 해주어 동일한 충진도를 유지해주었다.
사용된 인공배지는 Table 3의 3개의 토양과 피트모스+펄라이트(PP)+완효성비료 처리구 4종류였으며, 각각 배지 8L에 물 1.5L를 혼합하여 포트 위에 충분히 적신 부직포를 안쪽 면에 넣고, 기존 토양이 제거된 식물체에 미리 준비된 배지를 충진하여 각 식물을 이식해주었다.
새로 개발된 안개분무시스템을 이용한 벽면 녹화 포트의 위치별, 사용한 인공배지 종류별, 관수 시간별 배지의 수분함수율의 변화를 검정하였다. 실험에 사용된 인공배지는 상토(D사, Korea), 피트모스(A사, Canada), 펄라이트(C사, Korea), 바텀애쉬(H사, Korea), 퇴비(S사, Korea를 이용하여 Table 2와 같은 배합으로 조성하였으며, 각각의 배지 10L에 물 2.
실험구는 안개가 흐를 수 있도록 내경 80mm 파이프를 이용하여 관로를 형성하였고, 파이프와 파이프를 Y자형의 연결모듈을 이용하여 결합하고 전면부에 식물 포트를 45도 각도로 끼울 수 있도록 만들었다. 각 포트간격은 포트 중심부의 거리가 14cm가 되도록 하였으며, 가로 5개, 세로 16개의 포트가 끼워질 수 있도록 제작하였다(Figure 4).
포트 5개(폭)×16개(높이)가 들어가게 제작된 벽면녹화 실험구 3개를 타이머를 이용하여 각각 24시간(연속관수), 18시간(45분/15분, on/off), 12시간(30분/30분,on/off)으로 관수시간을 설정하고, 각 벽면 녹화 위치별 배지의 수분함수율을 비교하기 위해 높이를 기준으로 4구역(VH, H, M, L)으로 나누었다(Figure 6).

대상 데이터

식물재료는 자생식물 중 벽면녹화에 가능할 것으로 판단되는 총 5가지를 이용하였다(Table 3). 모든 식물재료는 S식물원에서 구입하였으며, 실험에 사용된 재료는 식물종마다 비슷한 생육을 지닌 것만을 선택하여 사용하였다.
벽면 녹화를 위해 자생식물 중 새로 개발된 유닛에 적합한 종을 선발하기 위한 실험이 진행되었다. 식물재료는 자생식물 중 벽면녹화에 가능할 것으로 판단되는 총 5가지를 이용하였다(Table 3). 모든 식물재료는 S식물원에서 구입하였으며, 실험에 사용된 재료는 식물종마다 비슷한 생육을 지닌 것만을 선택하여 사용하였다.
실험구에 끼워지는 포트는 플라스틱 재질의 수경재배에으로 이용되는 64.3mm×24.0mm×17.5mm(가로×세로×높이) 크기의 것으로 하단부는 망 형태로 되어있어 실험구에 포트를 연결 시 관로를 통해 공급된 안개가 포트 내부로 유입될 수 있는 것을 사용하였다.
실험에 사용된 인공배지는 상토(D사, Korea), 피트모스(A사, Canada), 펄라이트(C사, Korea), 바텀애쉬(H사, Korea), 퇴비(S사, Korea를 이용하여 Table 2와 같은 배합으로 조성하였으며, 각각의 배지 10L에 물 2.5L를 혼합하여 실험에 사용할 배지를 조제하였다(함수율：25.4±1.9%).

데이터처리

1일에 24H, 18H, 12H으로 안개분무를 실시한 시간대별 각 토양배지별 함수율의 평균 측정 값은 Figure 10과 같다. 각 실험에서 높이에 따른 함수율의 변화가 유의성이 나타나지 않아 실험구별 평균값으로 분석하였다. 24시간 분무 실험구의 PBC를 제외한 3개 실험구의 모든 토양 배지에서 설치 후 6H까지는 함수율이 저감하는 경향을 보였다.
식물 생육에 대한 통계적 분석은 SPSS Ver12.0(SPSS Inc.)을 이용하여 일원배치분산 분석을 실시하였으며, Duncan의 다중범위검정(multiple rage test)을 실시하여 유의성을 검증하였다.

성능/효과

의 경우 하루 중 18H의 안개분무를 해주었을 경우 가장 생육이 좋은 것으로 나타났다(Table 5). 24H 처리구에서는 Hosta plantaginea가, 18H, 16H 처리구에서는 Hosta longipes가 가장 생육이 좋은 것으로 조사되었다.
초기 배수 수분 함수율은 Co가 가장 높은 것으로 측정되었고, 다음으로 PBC, PP순으로 조사되었다. 24시간 경과 시 함수율 Co는 37.5%의 감소율을 보였으며, PBC는 40.7%, PP의 경우 25.2%로 조사되어 PBC의 시간에 따른 함수율 감소율이 가장 높고, PP의 경우 함수율 감소율이 가장 낮게 나타났다(Figure 8).
각 실험에서 높이에 따른 함수율의 변화가 유의성이 나타나지 않아 실험구별 평균값으로 분석하였다. 24시간 분무 실험구의 PBC를 제외한 3개 실험구의 모든 토양 배지에서 설치 후 6H까지는 함수율이 저감하는 경향을 보였다. 설치 후 6∼24h까지를 살펴보면 24H처리 실험구는 함수율이 소폭씩 증가하는 경향을 보였고, 8H 처리실험구와 12H처리 실험구는 증가하다 감소하는 경향을 보였다.
본 연구에서는 포트에 채워진 충분히 포화된 토양이 시간이 지남에 따라 증발되어 토양 함수율이 저감되는 실험을 통해, PP(펄라이트+ 피트모스)에서 토양함수율의 저감률이 가장 적은 것으로 조사되었다.
설치 후 6∼24h까지를 살펴보면 24H처리 실험구는 함수율이 소폭씩 증가하는 경향을 보였고, 8H 처리실험구와 12H처리 실험구는 증가하다 감소하는 경향을 보였다.
식물생육실험은 4주간 수행하였으며, 실험 기간 동안 건물 내 실험 장소의 평균온도는 20.47±°C, 습도는 65.23±%였다.
식물의 생육을 분석한 결과 토양에 따른 식물별 생육차이는 없는 것으로 조사되었다.
안개발생장치를 설치한 후 대부분의 토양이 실내온도에 따라 증감을 반복하였으나, 1일에 24H, 18H, 12H 안개분무를 하였을 경우 PP, Co에서 15%∼26%의 함수율을 유지할 수 있는 것으로 조사되었다.
안개분무시스템을 이용한 관수방법에 5가지의 식물을 식재하여 1개월 후 생육을 분석한 결과 토양과 식물의 생육과는 유의성이 없고, 위치별로 Ardisia pusilla, Hosta plantaginea가, M 수준의 높이에서 가장 생육이 좋은 것으로 나타났다.
위치에 따른 식물의 생육분석결과 Ardisia pusilla, Hosta plantaginea 의 경우 위치에 따라 생육의 차이가 있는 것으로 나타났으며, M 수준의 높이에서 가장 생육이 좋은 것으로 나타났다(Table 4). Hosta longipes(Fr.
의 청정대량생산을 위한 수경재배방법별 실험에서 분무경(aeroponics)과 Ebb&Flow 등 5종류를 선택하여 실험을 할 결과, E, anqustifolia와 E. purpurea의 지상부 및 지하부 생체중과 건물중은 분무경 시스템이 높게 나왔고, 분얼수 또한 E. purpurea가 분무경에서 유의적으로 높은 것으로 결론을 도출하였다.
이 연구를 통해서 안개분무시스템을 벽면녹화에 적용 시 충분히 식재토양에 수분을 공급할 수 있으며, 일정한 식물에서는 생육도 가능한 것으로 조사되어, 벽면녹화의 관수방법으로 안개분무시스템의 적용이 충분히 가능할 것으로 판단된다.

후속연구

그러나 본 실험이 실내에서만 이루어져 실외벽면녹화에도 적용 가능하지 여부와 적정 토양배지 및 식물 선발 등 추가적인 실험이 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	건축물 녹화 설계기준 에서 등반부착형, 등반감기형, 하수형, 등반하수 병용형, 탈부착형 각각의 특징은?	등반부착형 또는 등반감기형 및 하수형의 경우 녹화식물로 덩굴식물이 이용되는데, 식물을 통해 전체피복을 이루기까지 상당한 시간이 소요된다(Rural Development Adminstration, 2012). 등반형과 하수형을 병용함으로써 전면 피복의 시간을 단축할 수 있지만 이 또한 일정 시간이 필요하다. 이와 반대로 탈부착형은 판넬 및 포켓형태의 경량화 된 식재용기를 이용하여 벽면에 식재기반을 조성하고 식물을 심는 방법으로 시공 직후 바로 전면 피복이 가능하다는 장점이 있으나(Choi, 2011), 토심이 얇거나 혹은 소량이기 때문에 필수적으로 시비 관리와 관수시스템이 수반되어야 한다.
	분무경에서 안개를 공급하는 방법은 어떻게 구분되는가?	분무경(Aeroponic system)은 수경재배의 가장 진보된 방법 중 하나로 수경재배에서 발생 하기 쉬운 뿌리의 산소부족과 배양액의 변질을 방지하기 위하여 개발된 재배법으로, 안개(mist)를 공급하는 방법은 크게 미세분무노즐을 이용하는 방법과 초음파진동자를 이용하는 방법으로 구분되었고, 대부분은 미세분무노즐(micro-mist nozzle)을 이용하는 방법이 이용되고 있었다.
	분무경이란?	분무경(Aeroponic system)은 수경재배의 가장 진보된 방법 중 하나로 수경재배에서 발생 하기 쉬운 뿌리의 산소부족과 배양액의 변질을 방지하기 위하여 개발된 재배법으로, 안개(mist)를 공급하는 방법은 크게 미세분무노즐을 이용하는 방법과 초음파진동자를 이용하는 방법으로 구분되었고, 대부분은 미세분무노즐(micro-mist nozzle)을 이용하는 방법이 이용되고 있었다.

참고문헌 (11)

Choi, K. J. 2011. Analysis of wall planting Preferences by Parthenocissus tricuspidata. Master's thesis. Kyung Hee University.
Han, J. H. and Yoon, J. O. 2010. The Influence of the Green Wall to the Surface Temperature on the School Buildings. Journal of the Korea Institute of Ecological Architecture and Environment. Vol. 10(2):125-128.
Ju, J. H.？Lee, S. Y. and Yoon, Y. H. 2013. Effect of Organic Soil Conditioner Ratio on the Soil Moisture Content and Growth of Cotoneater horizontalis in the Container Type for Wall-Planting under Non-irrigation. Jorunal of the Environmental Sciences. Vol. 22(1):17-23.

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Lee, D. H. 2011. A study on design guidelines improvement of green architecture for public recovery. Master's thesis. Korea University.
Lee, D. S.？Kwon, O. K.？Lee, Y. B.？Yae, B. W. and Lee, Y. R. 2010. Optimum Irrigation Interval for the Grewth of Phalaenopsis Hybrid Seedling in the Aeroponic System. Journal of Bio-Environment Control. Vol. 19(4):234-239.
Lee, H. J.？Yoo, H. J.？Lee, Y. H.？Choi, K. Y. and Lee, Y. B. 2009. Selection of Optimum Closed Hydroponic System for Production of Echinacea spp. Journal of Bio-Environment Control. Vol. 18(2):107-111.
Rural Development Adminstration. 2002. The Substrate Analysis Method of Rural Development Adminstration. Su Won:SangRok Co.
Shin, S. H. 2006. A Study on the Present Status of Techniques and Law-System of Domestic and Foreign to the Wall Greening. Master's thesis. Seoul Womens University.
Shin, S. H.？Jang, D. H.？Kim, H. S. and Nam, M. A. Temperature and Heat Island Reduction Effect in different Types of Extensive Green Roof2013. Journal of the Korea Institute of Ecological Architecture and Environment. Vol. 13(1):98-99.
Yang, W. M. and Yang, S. Y. 1991. Basic Study on a New Soilless Culture. Journal Korea Society for Horticultural Science. Vol 32(4):434-439.
http://hydroponicsdictionary.com/hydroponics-systems/

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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