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문제 정의
- 편백잎추출수는 편백 고유의 향기를 지닌 투명한 추출수로 편백 정유의 기능적 효과를 기대할 수 있을 것으로 보인다. 따라서 본 연구는 건조한 겨울철 실내의 습도를 조절하여 위해 사용되는 가습기의 가습 용액에 편백잎추출수를 첨가하였을 때 가습 시 발생 하는 휘발성분의 변화를 조사하고자 하였다.
- 본 연구는 실내공기질 개선의 한 방법으로 피톤치드 함유량이 높다고 알려진 편백잎추출수를 희석하여 일반 초음파가습기에 사용하였을 때 실내공기로 방출되는 휘발성유기화합물을 동정함으로서 편백잎추출수의 영향을 알아보고자 하였다. 대조구로 사용된 증류수 가습시험실에서 모두 86종의 화합물이 검출되었으며 이 중 54종이 동정되었다.
제안 방법
- MSD 분석 조건은 capillary direct interface 온도, 250℃; ion source 온도, 200℃; ionization energy, 70eV; mass range, 35∼350 amu로 설정하였다(Table 1).
- 1). 창문과 문을 모두 개방한 상태에서 30분간 환기 시킨 후, 외부공기가 유입될 수 있는 모든 창문과 문을 닫은 후 가습기를 가동하여 5시간 밀폐상태를 유지한 다음, 30분간 실내공기를 포집하였다. 휘발성유기화합물(VOCs)은 고체 흡착관(Tenax TA, Supelco, USA)에 펌프(MP-∑30H, Sibata, Japan) 를 연결하여 0.
- )를 이용하여 mass spectrum과 비교하여 동정하였고, 동정된 화합물은 상대적인 피크면적비율로 나타내었다. 추가적으로 실내공기오염 권고기준물질에 해당하는 benzene, toluene, ethyl benzene, xylene 및 styrene 등 5종의 VOC에 대해서 표준물질을 단계적으로 희석하여 작성된 검량선(R2 = 0.999)으로 정량하였다.
- 10-0868801)에 의거하여 분쇄된 편백잎과 물을 1 : 4 비율로 혼합하여 70∼80℃로 가열 후 발생된 수증기를 냉각장치에서 액화한 것을 사용하였다(Kil 2008). 편백잎추출수를 이용한 가습 시 1 : 3 비율로 증류수에 희석하여 사용하였으며 실내공기질 변화를 알아보기 위해 대조구로 증류수를 사용하였다.
- 휘발성유기화합물(VOCs)은 고체 흡착관(Tenax TA, Supelco, USA)에 펌프(MP-∑30H, Sibata, Japan) 를 연결하여 0.1 ℓ/min의 유량으로 2회 채취하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서는 사용한 편백잎추출수는 편백의 가지치기 후 발생된 잎을 채취하여 분쇄 후 사용하였다. 특허(No.
- 실내공기질 변화 측정 실험은 천장과 벽은 황토몰탈에 피톤치드벽지, 바닥재는 무늬목 치장 합판 플로어링 보드를 설치한 일반 가정집에서 진행하였으며, 실험 가정집의 면적은 61.2 m2이었다. 측정 시 사용한 가습기(NHV-5082C, Novita, Korea)는 초음파 진동식으로 시중에 판매되는 것을 구매하여 사용하였다.
- 2 m2이었다. 측정 시 사용한 가습기(NHV-5082C, Novita, Korea)는 초음파 진동식으로 시중에 판매되는 것을 구매하여 사용하였다.
- 특허(No. 10-0868801)에 의거하여 분쇄된 편백잎과 물을 1 : 4 비율로 혼합하여 70∼80℃로 가열 후 발생된 수증기를 냉각장치에서 액화한 것을 사용하였다(Kil 2008).
데이터처리
- 크로마토그램 상에서 검출된 휘발성화합물은 표준물질의 retention indices 및 Wiley library database(Wiley7 library, SHIMAZU co.)를 이용하여 mass spectrum과 비교하여 동정하였고, 동정된 화합물은 상대적인 피크면적비율로 나타내었다. 추가적으로 실내공기오염 권고기준물질에 해당하는 benzene, toluene, ethyl benzene, xylene 및 styrene 등 5종의 VOC에 대해서 표준물질을 단계적으로 희석하여 작성된 검량선(R2 = 0.
이론/모형
- 실내공기 포집 시 시험실은 적정 실내온도범위인 20℃로 설정하였고, 신축공동주택의 실내공기질 측정방법에 준하여 실시하였다(Ministry of Environment Announcement no.2004-80). 즉 실내공기 포집장치는 벽으로부터 1 m 이상 떨어진 위치에서 바닥면으로부터 1.
- 휘발성유기 화합물 분석에는 GCMS-QP2010 (Shimadzu, Japan)을 이용하였으며, VB-1 capillary column (60 m length × 0.32 mm i.d. × 1.00 µm film thickness, Valco instruments. Co., USA)을 사용하였다.
성능/효과
- α-Pinene, β -Pinene, terpinen-4-ol의 방출량의 합은 terpenoids 방출량의 약 54%를 차지하였고, terpinen-4-ol 자체만으로도 33.92%를 차지하였다.
- 반면에 편백잎추 출수 가습 시험실의 경우, 모두 115종의 화합물이 검출되었으며, 이 중에서 67종이 동정 가능했다. 23종의 terpenoids가 동정되었으며, alkanes과 aromatic compounds가 각각 13종씩 동정되었다. 또한, 편백잎추출수 가습 시 4종의 alcohols와 16종의 미지화합물이 추가로 검출되었다.
- Fig. 2에서 보는 바와 같이 증류수와 편백잎추출수 가습공기에서 동정된 화합물류들 중에서는 aromatic compounds가 각 13종씩, terpenoids가 23종(편백잎추출수)과 16종(증류수)이 나타났다. 동정된 화합물의 수를 기준으로 편백잎추출수를 가습기를 통해 방산을 하였을 경우 증류수에 비해서 terpenoides 7종, alkane, ketone, ester 각 1종, alcohols 4종의 화합물이 추가 검출되었다.
- Terpenoids의 경우 증류수에서 16종, 편백잎추출 수에서 23종이 동정이 되었으며 그 방출량은 편백잎 추출수가 약 10% 정도 높았다(Table. 1). 증류수 가습 시험실에서 동정된 16종의 화합물에서 α -Pinene 과 β -Pinene이 각 8.
- 3과 4에 나타내었다. 가습 증류수에서는 aromatic compounds가 52% (xylene 34%, ethylbenzene 7%, toluene 6%), terpenoids가 23%로 높은 분포를 나타내었다(Fig. 3). 대부분의 aromatic compounds는 무늬목 치장 합판 플로어링 보드로부터 발생된 것으로 추정되며, terpenoids는 벽마감재인 피톤치드 벽지와 바닥재에서 방출된 것으로 생각된다.
- 74%) 등이 검출되었고, 증류수 가습 시험실에서 검출되지 않은 γ -Terpinene, linalool, ocimene, camphor, 1-Borneol, α -Terpinyl acetate, germacrene D, terpinen-4-ol 등도 검출되었다. 그 중 극미량 검출되었던 terpinen-4-ol의 방출량이 0.16%(증류수)에서 11.44%(편백잎추출수)로 증가하여 총 terpenoids 방출량은 약 10% 증가하였다. α-Pinene, β -Pinene, terpinen-4-ol의 방출량의 합은 terpenoids 방출량의 약 54%를 차지하였고, terpinen-4-ol 자체만으로도 33.
- 본 연구는 실내공기질 개선의 한 방법으로 피톤치드 함유량이 높다고 알려진 편백잎추출수를 희석하여 일반 초음파가습기에 사용하였을 때 실내공기로 방출되는 휘발성유기화합물을 동정함으로서 편백잎추출수의 영향을 알아보고자 하였다. 대조구로 사용된 증류수 가습시험실에서 모두 86종의 화합물이 검출되었으며 이 중 54종이 동정되었다. 동정된 화합물들 중 aromatic compounds가 13종, terpenoids가 16종, alkanes이 12종 검출되었다.
- 증류수와 편백잎추출수를 가습하였을 때 실내에 방출된 휘발성유기화합물 중 가장 많은 종류와 방출량을 보인 aromatic compounds와 terpernoids의 세부화합물들을 Table 2에 나타내었다. 동일한 13종의 aromatic compounds가 증류수와 편백잎추출수 가습 용액에서 검출되었고, Terpenoids류 경우 증류수에서는 16종 그리고 편백잎추출수에서는 23종의 화합물이 검출되었다(Fig. 2).
- 대조구로 사용된 증류수 가습시험실에서 모두 86종의 화합물이 검출되었으며 이 중 54종이 동정되었다. 동정된 화합물들 중 aromatic compounds가 13종, terpenoids가 16종, alkanes이 12종 검출되었다. 반면에 편백잎추 출수 가습 시험실의 경우, 모두 115종의 화합물이 검출되었으며, 이 중에서 67종이 동정 가능했다.
- 2에서 보는 바와 같이 증류수와 편백잎추출수 가습공기에서 동정된 화합물류들 중에서는 aromatic compounds가 각 13종씩, terpenoids가 23종(편백잎추출수)과 16종(증류수)이 나타났다. 동정된 화합물의 수를 기준으로 편백잎추출수를 가습기를 통해 방산을 하였을 경우 증류수에 비해서 terpenoides 7종, alkane, ketone, ester 각 1종, alcohols 4종의 화합물이 추가 검출되었다. 또한 편백잎추출수에서 16종의 미지화합물이 검출되었는데, 그중 7종의 terpenoides는 편백잎추출수에 기인한 것으로 판단된다.
- 그래서 BTEX는 시험실 제작에 사용된 자재인 벽지와 바닥재에서 기인한 것으로 판단이 된다. 또한 두 시험실의 aromatic compounds의 방출특성을 비교한 결과, 편백잎추출수에서 총 방출량은 약 16% 정도로 낮았지만 방출된 화합물들의 구성 비율은 증류수만 가습하였을 때와 유사한 경향을 보였다.
- 하지만 편백잎추출수의 가습으로 인한 미량 성분의 경우 검출이 되지 않았다. 또한 실내오염물질 중 권고기준물질인 5종(benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, styrene)에 대한 편백잎추출수에 의한 영향을 조사한 결과, 이들 물질에 대한 저감효과는 없는 것으로 나타났다.
- 동정된 화합물의 수를 기준으로 편백잎추출수를 가습기를 통해 방산을 하였을 경우 증류수에 비해서 terpenoides 7종, alkane, ketone, ester 각 1종, alcohols 4종의 화합물이 추가 검출되었다. 또한 편백잎추출수에서 16종의 미지화합물이 검출되었는데, 그중 7종의 terpenoides는 편백잎추출수에 기인한 것으로 판단된다.
- 대부분의 aromatic compounds는 무늬목 치장 합판 플로어링 보드로부터 발생된 것으로 추정되며, terpenoids는 벽마감재인 피톤치드 벽지와 바닥재에서 방출된 것으로 생각된다. 또한, 32종의 미지 화합물은 그 농도가 6% 미만으로 실내공기질에 큰 영향은 미치지 않을 것으로 판단된다.
- 반면 편백잎추출수 가습 시험실의 경우, 증류수 가습 시험실과 비교하여 다소 낮은 α -Pinene (5.49%), β -Pinene (1.47%), δ3-Carene (2.63%), β -Phellandrene (2.42%), junipene (0.74%) 등이 검출되었고, 증류수 가습 시험실에서 검출되지 않은 γ -Terpinene, linalool, ocimene, camphor, 1-Borneol, α -Terpinyl acetate, germacrene D, terpinen-4-ol 등도 검출되었다.
- 동정된 화합물들 중 aromatic compounds가 13종, terpenoids가 16종, alkanes이 12종 검출되었다. 반면에 편백잎추 출수 가습 시험실의 경우, 모두 115종의 화합물이 검출되었으며, 이 중에서 67종이 동정 가능했다. 23종의 terpenoids가 동정되었으며, alkanes과 aromatic compounds가 각각 13종씩 동정되었다.
- 실내에서 초음파가습기를 이용하여 증류수와 희석된 편백잎추출수를 가습하였을 때 온습도는 증류수 19℃, 60%RH, 편백잎추출수 18℃, 65%RH로 겨울철 최적 온습도 범위에 포함되는 것을 알 수 있었다. 증류수를 초음파가습기로 가습 시, 실내공기 중에 분포되어 있는 휘발성유기화합물은 총 86종이 검출되었으며 이 중에서 동정이 가능한 화합물의 개수는 총 54종이었고, 편백잎추출수를 사용한 경우에는 총 115종의 화합물이 검출되었는데 이 중에 67종의 물질이 동정되었다.
- 증류수 가습 시 방출된 aromatic compounds 중에서 m-Xylene이 46.10%로 가장 높게 나타났으며, 다음으로 o-Xylene이 17.18%로 나타났다. 그 외에 toluene과 ethylbenzene이 10∼13%를 차지하였으며, benzene (3.
- 또한, 편백잎추출수 가습 시 4종의 alcohols와 16종의 미지화합물이 추가로 검출되었다. 증류수 가습 시험실 공기의각 화합물들의 방출량을 비교해보면 aromatic compounds의 방출량이 terpenoids에 비해 2배 이상 높게 나타났다. 편백잎추출수 가습 시험실의 경우, aromatic compounds의 방출량이 terpenoinds보다 5% 높았다.
- 증류수 가습 시험실에서 동정된 16종의 화합물에서 α -Pinene 과 β -Pinene이 각 8.65%와 2.22% 방출비율을 나타냈으며, δ3-Carene (3.75%), β -Phellandrene (2.74%), junipene (1.34%)도 검출되었다.
- 편백잎추출수에서 방출된 천연 휘발성물질 중에는 benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, styrene과 같은 5종의 실내공기오염 권고기준물질도 함유되어 있었으며, 그 정량 결과는 Table 2와 같다. 증류수 및 편백잎추출수를 가습한 시험실 모두에서 실내공기질 권고기준치 이하를 나타내었지만 편백잎추출수를 사용한 경우 증류수에 비해 약간 높은 함량을 나타내어 실내오염물질에 대한 저감효과는 없는 것으로 나타났다. 또한, 2008년부터 시행된 악취방지법에서 법적 규제물질로 지정된 14종의 악취물질 중 styrene을 제외한 다른 물질은 검출되지 않았다.
- 실내에서 초음파가습기를 이용하여 증류수와 희석된 편백잎추출수를 가습하였을 때 온습도는 증류수 19℃, 60%RH, 편백잎추출수 18℃, 65%RH로 겨울철 최적 온습도 범위에 포함되는 것을 알 수 있었다. 증류수를 초음파가습기로 가습 시, 실내공기 중에 분포되어 있는 휘발성유기화합물은 총 86종이 검출되었으며 이 중에서 동정이 가능한 화합물의 개수는 총 54종이었고, 편백잎추출수를 사용한 경우에는 총 115종의 화합물이 검출되었는데 이 중에 67종의 물질이 동정되었다. Lim et al.
- 편백잎추출수 가습 시에도, aromatic compounds의 비율이 가장 높게 나타났으나 전체 휘발성 성분비율은 증류수 가습 때보다 낮은 38%로 나타났다. Terpenoids는 10% 증가한 33%를 alcohol류는 7% 증가한 15%를 나타내었다(Fig.
후속연구
- 2000). 이러한 terpenoids를 다량 함유한 편백잎추출수를 가습제로 첨가하여 사용함으로써 실내공기의 쾌적성과 다양한 효능을 부여할 수 있을 것으로 판단된다.
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