Objectives: A great number of people visit forests for their bountiful healing factors. We investigated the quantity of terpene and analyzed the correlations with meteorological and environmental factors at Mt. Mudeung in order to support public health. Methods: The terpene amounts were investigated...
Objectives: A great number of people visit forests for their bountiful healing factors. We investigated the quantity of terpene and analyzed the correlations with meteorological and environmental factors at Mt. Mudeung in order to support public health. Methods: The terpene amounts were investigated along 11 main trails using stainless steel tube packed by Tenax TA (150 mg) and Carbopack B (130 mg) during March to November 2012. Terpene amounts of 20 species (${\alpha}$-pinene, camphene, etc.), and meteorological and environmental factors were investigated in the field. Results: Terpene of 16 species was released from the forest and total terpene amounts were 2,080 pptv at the site of Chamaecyparis obtusa, the highest among 11 sites, nearby the first reservoir on Mt. Mudeung. Terpene concentrations in the forest were nine to 23 times higher than found in urban areas. Total terpene amounts had positive correlations with temperature, humidity, carbon dioxide and oxygen (p<0.01) with $R^2$ of 0.345, 0.369, 0.591, 0.145, respectively, from April to July. Wind speed and solar radiation in the forest had a negative correlation with terpene amounts and showed statistical insignificance with p-values of 0.118 and 0.233, respectively. Conclusions: This study suggests that the amounts of terpene around Mt. Mudeung are indeed higher, so visitors may enjoy a therapeutic walk in the forest with a healing effect. These results showed the forest was very effective for improving human health.
Objectives: A great number of people visit forests for their bountiful healing factors. We investigated the quantity of terpene and analyzed the correlations with meteorological and environmental factors at Mt. Mudeung in order to support public health. Methods: The terpene amounts were investigated along 11 main trails using stainless steel tube packed by Tenax TA (150 mg) and Carbopack B (130 mg) during March to November 2012. Terpene amounts of 20 species (${\alpha}$-pinene, camphene, etc.), and meteorological and environmental factors were investigated in the field. Results: Terpene of 16 species was released from the forest and total terpene amounts were 2,080 pptv at the site of Chamaecyparis obtusa, the highest among 11 sites, nearby the first reservoir on Mt. Mudeung. Terpene concentrations in the forest were nine to 23 times higher than found in urban areas. Total terpene amounts had positive correlations with temperature, humidity, carbon dioxide and oxygen (p<0.01) with $R^2$ of 0.345, 0.369, 0.591, 0.145, respectively, from April to July. Wind speed and solar radiation in the forest had a negative correlation with terpene amounts and showed statistical insignificance with p-values of 0.118 and 0.233, respectively. Conclusions: This study suggests that the amounts of terpene around Mt. Mudeung are indeed higher, so visitors may enjoy a therapeutic walk in the forest with a healing effect. These results showed the forest was very effective for improving human health.
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문제 정의
본 연구에서는 무등산 주요 탐방로 11개 지점의 산림 대기 중에서와 대조군인 도심 1개 지점에서 모노테르펜류와 기상 및 환경인자에 대한 조사를 실시하였다. 특히 월별, 계절별 테르펜양을 측정하고 연중 기상 및 환경인자와의 상관성을 비교하여 산림치유 효과가 높은 시기에 대한 정보를 사람에게 제공하여 건강한 삶을 누릴 수 있도록 하고자 하였다.
본 연구에서는 무등산 주요 탐방로 11개 지점의 산림 대기 중에서와 대조군인 도심 1개 지점에서 모노테르펜류와 기상 및 환경인자에 대한 조사를 실시하였다. 특히 월별, 계절별 테르펜양을 측정하고 연중 기상 및 환경인자와의 상관성을 비교하여 산림치유 효과가 높은 시기에 대한 정보를 사람에게 제공하여 건강한 삶을 누릴 수 있도록 하고자 하였다.
제안 방법
2012년 3월부터 7월까지 Site 1지점에서 기상 및 환경인자의 시간별 변화를 월별로 비교하여 보았다. 평균기온의 경우 14~16시에서 가장 높았고 새벽 5~7시경이 가장 낮았다.
7. 23~24일까지 맑고 쾌청한 날 30초 간격으로 데이터를 측정하였다. 대기온도의 경우, 숲 속은 도심보다 최대 4.
편백림 지역은 고도가 163 m인 침엽수림 지역이고, 도심지역은 주변에 차량과 사람의 이동이 많고 정원수로서 소나무 2그루와 감나무, 단풍나무 등이 식재되어 있었다. 2지점간의 대기온도, 지면온도, 일사량, 상대습도, 산소와 이산화탄소 농도를 비교하였다(Table 3).
기상 및 대기인자는 조사대상지에서 이동식 장비를 설치하여 측정하였고, 측정센서를 데이터로거에 연결하여 실시간으로 데이터를 전송받도록 구성하였다. 측정 데이터는 30초 간격으로 전송받아 2시간 동안의 평균값을 사용하였다.
측정 데이터는 30초 간격으로 전송받아 2시간 동안의 평균값을 사용하였다. 데이터로거의 장시간 사용이 어려우므로 태양 집광판을 설치하여 충전기에 연결함으로서 전력을 확보하도록 하여 장시간 사용이 가능하도록 하였다. 측정장비와 시료채취 위치는 사람의 키를 고려한 지상 1.
무등산 조사지점인 8개의 침염수림과 3개의 혼효림 지역 중에서 테르펜의 농도가 가장 높은 제1수 원지 주변 편백림(site 1) 지점과 대조군인 도심지역에서 7월중 기상 및 환경인자의 농도변화를 비교하였다. 테르펜양에 영향을 주는 요소로는 기상 및 환경인자, 산림 지형과 수종분포, 계절 및 시간별 영향 등 다양한데, 도심지역의 온도보다는 숲 속의 대기온도와 지면온도가 각각 평균 3.
제1수원지 주변 편백림 지역(site 1)과 대조군인 도심 지역(site 12)에서 기상 및 환경인자의 농도를 비교하였다. 편백림 지역은 고도가 163 m인 침엽수림 지역이고, 도심지역은 주변에 차량과 사람의 이동이 많고 정원수로서 소나무 2그루와 감나무, 단풍나무 등이 식재되어 있었다.
1과 같으며, 대조군 도심지역은 광주시 서구 화정동 광주보건환경연구원 지점으로 주변에 차량이나 사람의 왕래가 빈번한 곳을 선정하였다. 조사지점에서 2012년 3월부터 11월까지 월별, 계절별, 시간별 테르펜 발생량과 기상 및 환경인자의 변화를 조사하여 상관성 분석을 실시하였다.
조사항목은 기상 및 대기인자로서 온도, 습도, 일사량, 풍속, 산소, 이산화탄소 등이며, 건강 치유인자인 테르펜류 20종을 포함하여 26항목을 조사하였다. 테르펜류 분석항목은 α-pinene, camphene, sabinene, myrcene, β-pinene, 2-carene, phellandrene, α-terpinene, cymene, δ-limonene, eucalyptol, γterpinene, camphor, mentol, borneol, thymol, coumarin, linalool, α-terpinolene, citral 등이다.
대상 데이터
2012년 3월부터 7월까지 숲 속(Site 1)에서 특정한 하루 중 기상 및 환경인자를 조사하였다. 3월 20일의 평균기온은 2.
24) 조사지점은 무등산 제1수원지 주변 편백(Site 1)과 삼나무(site 2)의 침엽수림, 토끼등(site 3)의 침엽수림, 장불재(site 4) 침엽수림, 물통거리(site 5)의 혼효림, 관음암(site 6)의 침엽수림, 옛주막터(site 7)의 침엽수림, 청풍쉼터(site 8)의 혼효림, 송풍정(site 9)의 침엽수림 , 약사사(site 10)의 혼효림, 바람재(site 11)의 침엽수림 등 총 11개소로 Fig. 1과 같으며, 대조군 도심지역은 광주시 서구 화정동 광주보건환경연구원 지점으로 주변에 차량이나 사람의 왕래가 빈번한 곳을 선정하였다. 조사지점에서 2012년 3월부터 11월까지 월별, 계절별, 시간별 테르펜 발생량과 기상 및 환경인자의 변화를 조사하여 상관성 분석을 실시하였다.
데이터로거의 장시간 사용이 어려우므로 태양 집광판을 설치하여 충전기에 연결함으로서 전력을 확보하도록 하여 장시간 사용이 가능하도록 하였다. 측정장비와 시료채취 위치는 사람의 키를 고려한 지상 1.2~1.8 m 지점을 선정하였다. 흡착관은 Tenax TA(150 mg)와 Carbopack B(130 mg)가 충진된 Stainless steel tube(Φ 5 mm, L 90 mm)로서, 300℃에서 2시간 이상 컨디셔닝한후 밀봉용 캡을 씌우고 지퍼형 비닐 팩에 넣어 보관하여 외부 물질에 의한 오염을 최소화 하였다.
무등산의 조사지역은 총 11개소로서 침엽수림이 8개소, 혼효림이 3개소이었다. 편백과 삼나무, 소나무, 구상나무 등의 침엽수가 주로 있는 지역을 조사대상 지역으로 선정하였고, 조사지역의 임상, 주요 수종, 고도는 Table 2와 같다.
데이터처리
30) 숲 속에서 사람이 냄새를 맡을 수 있는 높이(1.2~1.5 m)에서 테르펜 양에 대한 기상 및 환경인자와의 회귀 분석을 위해 Pearson식을 사용하였다. 2012.
25) 현장 측정장비, 시료채취기 및 GC/MS 분석조건은 Table 1과 같다. 테르펜과 기상 및 대기인자와의 상관성 분석은 MS-Excel 2007을 이용하여 실시하였다.
성능/효과
대체적으로 α-pinene, β-pinene, δ-limonene, cymene 등이 주종을 이루고 있고, 지 등이 소나무와 잣나무의 침엽수 배출특성을 연구한 결과와 유사함을 보여주었다.10) 테르펜 양이 가장 높게 나타난 제1수원지 주변 편백림(site 1)과 삼나무림(site 2) 지점은 고도가 다른 지역에 비해 가장 낮고 계곡부에 위치하고 site 1은 경사도가 8.7도로서 매우 낮았다. 야간에는 휘발성유기화합물인 테르펜 물질이 아래 수원지로부터 위쪽으로 이동함에 따라 야간에 증가하는 현상을 보여주기도 했다.
5 m 지점에서는 잎이 없거나 빛이 약하여 광합성에 의한 산소의 생성량이 적고, 토양 미생물과 이동하는 사람이나 동물들의 호흡작용으로 산소의 소비량이 증가하여 아스팔트가 있는 도심에 비해 산소농도가 낮게 조사되었다.27) 이산화탄소의 경우는 산소와 반대로 숲 속에서 토양 미생물이나 동물들의 호흡작용으로 도심에 비해 평균값은 0.47 ppm 높게 나타났다. 그러나 도심에서의 이산화탄소가 숲 속보다 높은 경우의 최대값은 62 ppm으로서 오전 7~9시경에 사람과 차량의 이동이 많은 시간대에 역전현상을 보임을 알수 있다.
대체적으로 편백과 삼나무가 주종을 이루는 제1수원지 편백림과 삼나무림, 관음암 등에서 테르펜 양이 가장 많았고, 정유함량이 가장 많다는 구상나무가 주종을 이루는 장불재 지점은 고도가 910 m로서 지대가 높아 기온이 낮고 바람의 영향을 많이 받으므로 다른 지점보다 테르펜 농도가 많이 높지는 않았다.5) 조사기간 중에 무등산에서 태풍 볼라벤은 풍속 59.5 m/sec 강풍으로 편백이나 삼나무, 소나무 등을 쓰러뜨려 바닥부분 측정지점에서의 테르펜 농도에 영향을 주었는데, 물통거리의 경우 가장 큰 영향을 주어 9~10월 중 테르펜 농도를 증가시켰다.29)(Fig.
Pearson 상관식을 이용하여 대기온도, 상대습도, 이산화탄소, 산소농도와 테르펜 양과 회귀분석을 실시한 결과 양의 상관성을 보여주었으며, 테르펜양의 변화를 설명하는 결정계수(R2)는 각각 0.354, 0.370, 0.562, 0.141 이었다. 분산분석표에 의하면 이들은 유의인자 p=0.
제 1수원지 편백림 지역은 대조군인 도심지역에 비해 테르펜량이 9~23배까지 높았고, 다른 탐방로 지점도 전반적으로 도심지역보다 높게 나타났다. 대기온도, 상대습도, 이산화탄소와 산소 항목은 테르펜 물질과 양의 상관성을 보여주어 통계학적으로 유의하였고(p=0.01), 각각의 결정계수는 0.345, 0.369, 0.591, 0.145 이었다. 풍속과 일사량은 테르펜량과 음의 상관성을 보였는데, 유의인자가 각각 0.
야간에는 휘발성유기화합물인 테르펜 물질이 아래 수원지로부터 위쪽으로 이동함에 따라 야간에 증가하는 현상을 보여주기도 했다. 대체적으로 편백과 삼나무가 주종을 이루는 제1수원지 편백림과 삼나무림, 관음암 등에서 테르펜 양이 가장 많았고, 정유함량이 가장 많다는 구상나무가 주종을 이루는 장불재 지점은 고도가 910 m로서 지대가 높아 기온이 낮고 바람의 영향을 많이 받으므로 다른 지점보다 테르펜 농도가 많이 높지는 않았다.5) 조사기간 중에 무등산에서 태풍 볼라벤은 풍속 59.
도심과 숲 속의 측정값에 대한 t 검정 통계분석결과, 이산화탄소를 제외하고는 대기온도, 지면온도, 일사량, 산소의 경우 유의도 p<0.001로서 두 항목간의 차이가 없다는 영가설이 맞을 확률이 0.1%도 되지 않아 두 값에는 차이가 있음을 검증하였다.
본 연구에서 11개 주요 탐방로에 대한 테르펜 양을 조사한 결과 표준물질을 확보한 20여 종의 테르펜 중에서 α-pinene, camphene, sabinene, myrcene, β-pinene, phellandrene, α-terpinene, cymene, δlimonene, eucalyptol, γ-terpinene, camphor, mentol, borneol, thymol, coumarin 등 16종이 검출되었다.
26, 31) 특히 숲 속에서의 일사량은 도심에서와 비교할 때 매우 낮아서 여름철 폭염을 피할 수 있는 유용한 장소로 활용될 수 있을 것이다. 상대습도는 도심의 경우는 기온에 의해 증발량이 많고, 숲 속의 경우는 수목에 의해 증발량을 억제함으로 인해 평균 13.7%나 높은 것으로 조사되었다. 숲속의 경우 나뭇잎이 있는 상층부에서는 산소 농도가 증가할 것이나, 숲 속, 즉 지상에서 1.
7%나 높은 것으로 조사되었다. 숲속의 경우 나뭇잎이 있는 상층부에서는 산소 농도가 증가할 것이나, 숲 속, 즉 지상에서 1.2~1.5 m 지점에서는 잎이 없거나 빛이 약하여 광합성에 의한 산소의 생성량이 적고, 토양 미생물과 이동하는 사람이나 동물들의 호흡작용으로 산소의 소비량이 증가하여 아스팔트가 있는 도심에 비해 산소농도가 낮게 조사되었다.27) 이산화탄소의 경우는 산소와 반대로 숲 속에서 토양 미생물이나 동물들의 호흡작용으로 도심에 비해 평균값은 0.
4~7월까지 테르펜 양과 대기온도, 상대습도, 이산화탄소간에 양의 상관성을 보이는 것은 계절에 따라 기온이 증가하면서 지면에서의 상대습도와 이산화탄소도 동시에 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 월별 대기온도가 테르펜 양에 미치는 영향을 비교한 결과, 기온이 낮은 3~4월에는 테르펜 양과 비례하다가 6~7월과 9월은 반비례하였고, 5월과 8월, 10월은 기울기가 0으로 기온이 테르펜 양에 영향을 거의 주지 않았다. 그러나 3~10월까지 전기간에 걸쳐 비교하면, 기온이 증가함에 테르펜 양이 비례적으로 증가하는 경향을 보여주었다.
계절별 테르펜 검출량은 여름 > 봄 > 가을 > 겨울 순으로 높았고, 기온이 낮은 가을과 늦겨울에는 오전보다는 오후에 높았다. 제 1수원지 편백림 지역은 대조군인 도심지역에 비해 테르펜량이 9~23배까지 높았고, 다른 탐방로 지점도 전반적으로 도심지역보다 높게 나타났다. 대기온도, 상대습도, 이산화탄소와 산소 항목은 테르펜 물질과 양의 상관성을 보여주어 통계학적으로 유의하였고(p=0.
제1수원지 편백림(site 1)에서 테르펜양은 7월중 2,080 pptv(오전 2,357, 오후 1,802)로 가장 높았고, 제1수원지 삼나무림, 관음암, 바람재, 청풍쉼터, 물통거리, 토끼등, 약사사, 송풍정, 장불재, 옛주막터 등의 순으로 높았다. 월별로 순서가 바뀌는 경우도 있지만 편백과 삼나무가 주종을 이루고 있는 site 1, 2, 6 지점의 경우 대체적으로 테르펜 농도가 높았고, 혼효림인 site 5지점은 8월 이후로 높았다.
계절별로는 여름철에 테르펜 농도가 가장 높았고, 봄, 가을, 겨울 순이었다. 특히 기온이 낮은 가을과 늦겨울에는 오전보다 오후에 테르펜 농도가 높았고 봄과 여름에는 지점별로 차이가 있었는데, 제1수원지 편백림과 토끼등, 옛주막터, 청풍쉼터, 바람재 등은 오전에 높았고, 물통거리, 관음암, 장불재 지점은 오후에 높았다. Site 1지점은 대조군인 도심지역에 비해 테르펜양이 9~23배까지 높았고, 다른 지점도 도심지역보다 상당히 높았다.
후속연구
하절기 대도시지역에서 기온이 1℃ 상승하면 일별 사망자수가 3~11% 증가한다는 한국환경정책평가연구원의 연구결과처럼, 도심지역 기온이 높아질 때 숲을 찾으면 사망자수를 많이 줄일 수 있을 것으로 판단된다.26, 31) 특히 숲 속에서의 일사량은 도심에서와 비교할 때 매우 낮아서 여름철 폭염을 피할 수 있는 유용한 장소로 활용될 수 있을 것이다. 상대습도는 도심의 경우는 기온에 의해 증발량이 많고, 숲 속의 경우는 수목에 의해 증발량을 억제함으로 인해 평균 13.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산림치유란 무엇인가?
이런 정신적, 신체적으로 빈곤한 상황을 해소하는데 숲은 매우 유익한 매체로 작용해 왔고, 이러한 숲이 인간에게 미치는 건강증진 효과가 입증되면서 산림휴양과 산림치유에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 산림치유란 향기, 경관 등 자연의 다양한 요소를 활용하여 인체의 면역력을 높이고 건강을 증진시키는 활동을 말하는데, “치유의 숲”이란 산림치유를 할 수 있도록 조성한 산림을 말한다. 따라서 많은 사람들이 숲을 찾아 건강을 회복하려 하고 있고, 무등산의 경우 2009년에 매년 660만 명이던 방문객 수가 2012년에는 886만 명까지 34%가 증가하였다.
피톤치드의 효능은 무엇인가?
숲이 인간의 건강증진에 영향을 주는 자연환경 요소로는 빛, 소리, 경관, 음이온, 향기, 온습도 등 다양하다. 인체의 질병을 치유하는 주요 인자 중에 피톤치드(Phytoncide)는 나무가 해충이나 미생물의 공격을 막고 스스로를 보호하려고 내뿜는 식물 정유물질로서 항균작용, 소취(消臭)작용, 쾌적작용 등을 통해 스트레스 해소, 기억력 증진, 우울증 치료 등 정신적 부분뿐만 아니라 면역력을 증강시켜 심혈관 질환 예방과 함께 아토피, 비염, 천식에서 심지어는 암까지 치유하는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.5,23)
테르펜 양이 계절의 영향을 많이 받는 것으로 보아 어느 계절에 숲을 방문하는 것이 좋은가?
(Fig. 6) 따라서 여름철에 숲 속을 찾으면 폭염을 피할 수 있고 피톤치드로 인한 산림치유의 효과도 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
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