Objectives: This study was conducted to provide scientific and effective information on phytoncides, which are associated with forest healing, and to activate recreational forests. Methods: The target sites were natural recreation forests, a forest park and an arboretum, and the control sites were t...
Objectives: This study was conducted to provide scientific and effective information on phytoncides, which are associated with forest healing, and to activate recreational forests. Methods: The target sites were natural recreation forests, a forest park and an arboretum, and the control sites were three urban parks. The samples were collected at a volume of 6.0 L and a flow rate of 0.1 L/min for one hour using a low volume pump and the solid adsorbent sampling method. The phytoncide compounds adsorbed in the Tenax TA tube were analyzed by a automatic heat desorption unit and GC-MS. Results: By type of recreational forest, the annual concentrations of phytoncide (monoterpene) for the forest park showed the highest concentration with $1.450{\mu}g/m^3$, while those for the arboretum showed the lowest concentration at $0.892{\mu}g/m^3$, and thus the concentration of the forest park was approximately 1.6 times higher than the arboretum. The season showing the highest concentration of phytoncides was summer (June) and the forest park was the highest among the recreational forests. The concentrations of major components for phytoncide showed in descending order: ${\alpha}-pinene$, ${\beta}-pinene$, camphene, 3-carene and limonene. The seasonal concentration of ${\alpha}-pinene$, camphene and ${\beta}-pinene$ by type of recreational forest increased in April, which is characterized by low temperature and humidity, and the seasonal concentration of camphene decreased with higher humidity. The meteorological factors which had the high correlation with the concentration of total terpene were temperature and humidity. $CO_2$ and $O_2$ showed an inverse correlation. Conclusion: The major components of phytoncide were ${\alpha}-pinene$, ${\beta}-pinene$, camphene, 3-carene and limonene in descending order of concentration. Further and systematic study on the chemical nature of individual phytoncides, and on the effect of phytoncides on humans needs to be performed.
Objectives: This study was conducted to provide scientific and effective information on phytoncides, which are associated with forest healing, and to activate recreational forests. Methods: The target sites were natural recreation forests, a forest park and an arboretum, and the control sites were three urban parks. The samples were collected at a volume of 6.0 L and a flow rate of 0.1 L/min for one hour using a low volume pump and the solid adsorbent sampling method. The phytoncide compounds adsorbed in the Tenax TA tube were analyzed by a automatic heat desorption unit and GC-MS. Results: By type of recreational forest, the annual concentrations of phytoncide (monoterpene) for the forest park showed the highest concentration with $1.450{\mu}g/m^3$, while those for the arboretum showed the lowest concentration at $0.892{\mu}g/m^3$, and thus the concentration of the forest park was approximately 1.6 times higher than the arboretum. The season showing the highest concentration of phytoncides was summer (June) and the forest park was the highest among the recreational forests. The concentrations of major components for phytoncide showed in descending order: ${\alpha}-pinene$, ${\beta}-pinene$, camphene, 3-carene and limonene. The seasonal concentration of ${\alpha}-pinene$, camphene and ${\beta}-pinene$ by type of recreational forest increased in April, which is characterized by low temperature and humidity, and the seasonal concentration of camphene decreased with higher humidity. The meteorological factors which had the high correlation with the concentration of total terpene were temperature and humidity. $CO_2$ and $O_2$ showed an inverse correlation. Conclusion: The major components of phytoncide were ${\alpha}-pinene$, ${\beta}-pinene$, camphene, 3-carene and limonene in descending order of concentration. Further and systematic study on the chemical nature of individual phytoncides, and on the effect of phytoncides on humans needs to be performed.
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문제 정의
6) 우리나라도 산림욕에 대한 제도적인 차원에서 체계적인 모습을 갖추고 있으며 대표적인 산림문화 휴양시설은 자연휴양림, 산림욕장, 수목원, 치유의 숲 등으로 매년 이용객이 증가하고 있다. 본 연구는 산림휴양에 유용한 물질인 피톤치드의 분포특성을 조사하여 산림치유에 필요한 과학적이고 효과적인 정보를 제공하고 환경적 영향에 대한 연구를 통해 산림 휴양지의 활성화 및 행복한 삶을 추구하기 위한 환경정책 수립방안을 제시하고자 하였다.
제안 방법
2013년부터 2014년까지 측정한 산림휴양지의 자료를 유형별, 항목별, 계절별로 분류하여 산림휴양지 유형에 따른 테르펜류 항목별 농도와 계절별 농도, 그리고 총 테르펜류 농도를 산출하였다. 산림휴양지 유형 별 테르펜류의 구성비는 유형별 총 테르펜류에서 차지하는 항목별 농도 비율로 산출하였고 계절별로 분류한 자료를 같은 방법으로 통계 처리하여 계절별 각 항목의 구성비를 산출하였다.
Tenax TA tube에 흡착된 피톤치드 성분들은 자동열탈착기(Unity, Markes, UK)와 가스크로마토그래피-질량분석기(450GC-220MS, Varian, USA)를 이용하여 분석하였다. 분석 조건은 Table 3과 같다.
대상지역은 경기도 소재 산림휴양지로 Table 1과 같으며 자연휴양림, 산림욕장, 수목원에 대하여 각 3개소씩을 대상으로 하였다. 또 대조군으로 도시공원 3개소를 선정하여 산림휴양지와 비교할 수 있도록 하였다. 연구기간은 2013년과 2014년 4월부터 10월까지 매년 4회 측정하였다.
피톤치드에 속하는 성분은 수백 가지에 이를 정도로 다양하지만 본 연구에서는 선행연구 자료를 바탕으로 산림지역에서 많이 배출되는 5종류를 선정했다. 모노테르펜 표준물질은 fluka, aldrich, supelco (95% 이상) 제품이며, 메탄올로 희석하여 혼합 표준용액을 조제하고 단계적으로 취하여 외부표준법으로 농도와 peak area의 관계를 나타내는 검량선을 작성하였다.
또한 산림지역에서 우점하는 수목의 종류와 피톤치드를 측정하는 계절적 시기, 환경조건 등에 따라 농도의 차이가 현저하게 나타나는 것으로 알려져3) 있어 지역별로 단순하게 비교하는 것은 많은 오류가 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 단일지역의 농도보다는 산림휴양지 유형별로 3지역의 평균농도를 사용하였다.
2013년부터 2014년까지 측정한 산림휴양지의 자료를 유형별, 항목별, 계절별로 분류하여 산림휴양지 유형에 따른 테르펜류 항목별 농도와 계절별 농도, 그리고 총 테르펜류 농도를 산출하였다. 산림휴양지 유형 별 테르펜류의 구성비는 유형별 총 테르펜류에서 차지하는 항목별 농도 비율로 산출하였고 계절별로 분류한 자료를 같은 방법으로 통계 처리하여 계절별 각 항목의 구성비를 산출하였다. 환경조건과 피톤치드의 상관분석은 통계프로그램 SPSS(v18)를 이용하였다.
시료는 하루에 2지역 4지점을 이동하면서 채취하였다. 시료 채취 높이는 산림욕을 즐기는 사람의 코 높이를 고려하여 지상 1.5m에 샘플러를 설치하였고, 동시에 이동식 기상측정 장비(DWS-P5)와 휴대용 측정기 (IQ-610Xtra)를 이용하여 시료채취 당시의 국지기상과 CO2 및 O2를 측정하였다.
피톤치드를 포함한 공기시료는 고체흡착관법으로 Tenax TA tube의 흡착용량을 고려하여, 저용량 펌프(MP-Σ30, SIBATA, Japan)로 0.1 L/min의 유량으로 1시간 동안 총 6.0 L를 포집하였다.
대상 데이터
대상지역은 경기도 소재 산림휴양지로 Table 1과 같으며 자연휴양림, 산림욕장, 수목원에 대하여 각 3개소씩을 대상으로 하였다. 또 대조군으로 도시공원 3개소를 선정하여 산림휴양지와 비교할 수 있도록 하였다.
0 L를 포집하였다. 시료는 하루에 2지역 4지점을 이동하면서 채취하였다. 시료 채취 높이는 산림욕을 즐기는 사람의 코 높이를 고려하여 지상 1.
또 대조군으로 도시공원 3개소를 선정하여 산림휴양지와 비교할 수 있도록 하였다. 연구기간은 2013년과 2014년 4월부터 10월까지 매년 4회 측정하였다. 자연휴양림(natural recreational forests)은 국민의 정서함양·보건휴양 및 산림교육 등을 위하여 조성한 산림을 말하며 숙박시설을 갖추고 있는 특징이 있다.
피톤치드의 주성분인 테르펜류(모노페르펜) 중 이번 조사항목 5종류의 특성은 Table 2와 같다. 피톤치드에 속하는 성분은 수백 가지에 이를 정도로 다양하지만 본 연구에서는 선행연구 자료를 바탕으로 산림지역에서 많이 배출되는 5종류를 선정했다. 모노테르펜 표준물질은 fluka, aldrich, supelco (95% 이상) 제품이며, 메탄올로 희석하여 혼합 표준용액을 조제하고 단계적으로 취하여 외부표준법으로 농도와 peak area의 관계를 나타내는 검량선을 작성하였다.
데이터처리
산림휴양지 유형 별 테르펜류의 구성비는 유형별 총 테르펜류에서 차지하는 항목별 농도 비율로 산출하였고 계절별로 분류한 자료를 같은 방법으로 통계 처리하여 계절별 각 항목의 구성비를 산출하였다. 환경조건과 피톤치드의 상관분석은 통계프로그램 SPSS(v18)를 이용하였다.
성능/효과
또한 나무가 곤충이나 미생물 등 외부로부터 자기방어 수단으로 방출하여 섭식 저해작용, 살충작용, 살균작용 등의 역할을 하는데 인간에게는 신체적·정서적 안정감과 쾌적감을 주고 스트레스를 완화시켜 주며 숙면효과가 있어 이것이 면역력 향상으로 이어지면서 건강증진의 효과를 낳는다.2) 주로 pinene, camphene 등은 사람이 들이마시면 스트레스 호르몬 분비가 줄고 혈압이 떨어지며 면역 세포가 활성화되는 등의 건강효과가 있는 것으로 알려지고 있다.3) 아울러 공기를 정화하거나 악취를 없애는 소취, 탈취 기능이 있으며, 식품의 방부 및 살균작용 그리고 곰팡이와 진드기를 없애는 방충작용도 있다.
2) 주로 pinene, camphene 등은 사람이 들이마시면 스트레스 호르몬 분비가 줄고 혈압이 떨어지며 면역 세포가 활성화되는 등의 건강효과가 있는 것으로 알려지고 있다.3) 아울러 공기를 정화하거나 악취를 없애는 소취, 탈취 기능이 있으며, 식품의 방부 및 살균작용 그리고 곰팡이와 진드기를 없애는 방충작용도 있다.4)
산림테라피란 과학적 증거로 입증된 산림욕 효과를 뜻하며, 산림에서 유래한 자극이 생리적 이완 상태를 유도하여 면역기능이 올라가고 병에잘 걸리지 않는 몸을 만드는 효과를 뜻하며 예방의학 차원의 개념이라 할 수 있다.6) 우리나라도 산림욕에 대한 제도적인 차원에서 체계적인 모습을 갖추고 있으며 대표적인 산림문화 휴양시설은 자연휴양림, 산림욕장, 수목원, 치유의 숲 등으로 매년 이용객이 증가하고 있다. 본 연구는 산림휴양에 유용한 물질인 피톤치드의 분포특성을 조사하여 산림치유에 필요한 과학적이고 효과적인 정보를 제공하고 환경적 영향에 대한 연구를 통해 산림 휴양지의 활성화 및 행복한 삶을 추구하기 위한 환경정책 수립방안을 제시하고자 하였다.
01)을 나타내 온도와 습도 모두 높은 상관성을 나타냈다. camphene은 모든 환경조건과 유의한 상관성이 없는 것으로 나타났고, 습도와 가장 낮은 상관성을 나타냈다. 온도와 가장 낮은 상관성을 나타낸 물질은 3-carene이며 유의성은 없는 것으로 나타났다.
온도와 습도가 낮은 4월은 나뭇잎이 나오기 시작하는 계절로 테르펜 물질의 종류도 α-pinene, camphene, β-pinene 3 가지 뿐 이었다. 기온과 습도가 오르면서 테르펜류의 종류도 늘어났으나 camphene의 경우 습도가 높을수록 농도가 낮아져 성분 구성비가 낮은 것으로 나타났다.
최고농도를 나타낸 계절은 6월이며 모든 유형의 산림휴양지에서 같은 양상을 나타냈다. 또 가장 높은 농도를 나타낸 산림욕장은 계절 별 농도 차이가 크게 나타났으며, 자연휴양림 및 수목원은 농도 차이가 크지 않았고 변화 양상도 대조군인 도시공원과 비슷하게 나타났다. Fig.
0배 높게 나타났다. 본 연구에서도 최고농도와 최저농도를 나타낸 계절적 차이는 약 4.7배 정도가 되는 것으로 나타났다. 기존의 연구에서도 피톤치드는 수목의 생육이 왕성한 시기인 초여름이나 여름의 더운 날씨에 발산되는 양은 겨울철에 비해 5~10배 정도 되는 것으로 보고되고 있다12).
산림휴양에 유용한 물질인 피톤치드의 분포특성을 조사하여 산림치유에 필요한 과학적이고 효과적인 정보를 제공하고 환경적 영향에 대한 연구를 통해 산림 휴양지의 활성화 및 행복한 삶을 추구하기 위한 방안을 수립하고자 연구를 실시한 결과 산림휴양지 피톤치드 연평균 농도가 가장 높은 휴양지는 산림욕장으로 1.450 μg/m3를 나타냈으며, 이 값은 가장 낮은 수목원(0.892 μg/m3)의 약 1.6배 수준이었다.
산림휴양지 유형별로는 습도가 높은 수목원과 삼림욕장에서 camphene의 구성비가 적고, β-pinene의 구성비는 높은 것으로 나타났다.
산림휴양지에서 검출된 피톤치드 성분은 α-pinene, β-pinene, camphene, 3-carene, limonene이며 구성비가 가장 높은 성분은 α-pinene이고 그 다음은 β-pinene이 높은 것으로 나타났다.
산림휴양지에서 연간 검출된 피톤치드 성분은 α-pinene, camphene, β-pinene, limonene, 3-carene이며 구성비가 가장 높은 성분은 α-pinene이고 다음은 β-pinene이 높은 것으로 나타났다.
최고 농도를 나타내는 성분은 α-pinene이며, 다음은 β-pinene, camphene, limonene, 3-carene 순으로 나타났다. 습도 변화에 의한 성분별 농도변화를 비교한 결과 camphene은 습도가 증가하면 농도 증가율이 떨어지고 최고 습도에서는 감소율이 가장 커지는 것으로 나타났다.
및 기상요소와 테르펜류의 상관분석 결과는 Table 5와 같다. 총 테르펜류와 상관성이 높은 기상요소는 온도와 습도이며 CO2와 O2는 역상관 관계를 나타냈다. α-pinene은 온도와 가장 높은 상관성을 나타낸 성분으로 r=0.
계절별 피톤치드 성분은 α-pinene, camphene, β-pinene 3종류가 4월부터 온도와 습도가 높아짐에 따라 농도가 증가하여 6월에 최고치를 보였다가 이후 점점 낮아지는 경향을 보였고, camphene은 습도가 높을수록 총 테르펜류에서 차지하는 구성비가 낮아지는 것으로 확인되었다. 총 테르펜류와 상관성이 높은 기상요소는 온도와 습도이며 CO2와 O2는 역상관성을 나타냈다. 산림치유에 유용한 물질인 피톤치드 정보를 숲을 이용하는 국민들에게 정확히 제공하려면 많은 조사와 연구가 필요하며, 본 연구와 같이 피톤치드의 분포를 조사하는 기초적인 연구에서 좀 더 진화하여 보다 세밀하고 체계적인 연구의 필요성이 요구된다고 하겠다.
피톤치드의 주요 발생원이 침엽수라는 것을 감안하면 본 연구의 조사대상 지점인 산림휴양지는 비교적 소나무 등 침엽수가 주종을 이루는 산림으로 대조지역인 도시공원 보다는 높을 것으로 예측되었으나, 수목원과 자연휴양림 같은 일부 휴양지는 도시공원과 비교하여 농도 차이가 없음을 알 수 있었다. 이것은 자연휴양림은 숙박이 가능하고 자동차의 출입이 자유로워 여름철 휴양객의 취사와 자동차 배가스 등으로 인한 NO2, CO2, O3, 등이 피톤치드 농도를 감소시키며, 실제 일부 이중결합(C=C)을 포함하는 테르펜류는 산소, 오존 및 이산화질소와 같은 산화제에 의해 이차 물질인 저분자 알데히드 및 지방산을 형성하는 것으로 알려져 있다.
후속연구
총 테르펜류와 상관성이 높은 기상요소는 온도와 습도이며 CO2와 O2는 역상관성을 나타냈다. 산림치유에 유용한 물질인 피톤치드 정보를 숲을 이용하는 국민들에게 정확히 제공하려면 많은 조사와 연구가 필요하며, 본 연구와 같이 피톤치드의 분포를 조사하는 기초적인 연구에서 좀 더 진화하여 보다 세밀하고 체계적인 연구의 필요성이 요구된다고 하겠다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
피톤치드의 어원은 무엇인가?
숲에서 방출되는 피톤치드는 식물(Phyton)과 죽이다(cide)를 뜻하는 그리스어의 합성어로 수목이 자신을 보호하기 위해 발산하는 휘발성유기물질(VOCs, 주요 성분은 테르펜)이며 산림에서 나는 향기(산림향)로 정의할 수 있다. 피톤치드는 일반적으로 활엽수보다는 침엽수(소나무, 잣나무, 편백나무 등)에서 많이 방출되는 것으로 알려져 있다.
피톤치드가 많이 방출되는 침엽수의 종류는?
숲에서 방출되는 피톤치드는 식물(Phyton)과 죽이다(cide)를 뜻하는 그리스어의 합성어로 수목이 자신을 보호하기 위해 발산하는 휘발성유기물질(VOCs, 주요 성분은 테르펜)이며 산림에서 나는 향기(산림향)로 정의할 수 있다. 피톤치드는 일반적으로 활엽수보다는 침엽수(소나무, 잣나무, 편백나무 등)에서 많이 방출되는 것으로 알려져 있다. 또한 나무가 곤충이나 미생물 등 외부로부터 자기방어 수단으로 방출하여 섭식 저해작용, 살충작용, 살균작용 등의 역할을 하는데 인간에게는 신체적·정서적 안정감과 쾌적감을 주고 스트레스를 완화시켜 주며 숙면효과가 있어 이것이 면역력 향상으로 이어지면서 건강증진의 효과를 낳는다.
피톤치드는 나무에게 어떤 역할을 하는가?
피톤치드는 일반적으로 활엽수보다는 침엽수(소나무, 잣나무, 편백나무 등)에서 많이 방출되는 것으로 알려져 있다. 또한 나무가 곤충이나 미생물 등 외부로부터 자기방어 수단으로 방출하여 섭식 저해작용, 살충작용, 살균작용 등의 역할을 하는데 인간에게는 신체적·정서적 안정감과 쾌적감을 주고 스트레스를 완화시켜 주며 숙면효과가 있어 이것이 면역력 향상으로 이어지면서 건강증진의 효과를 낳는다.2) 주로 pinene, camphene 등은 사람이 들이마시면 스트레스 호르몬 분비가 줄고 혈압이 떨어지며 면역 세포가 활성화되는 등의 건강효과가 있는 것으로 알려지고 있다.
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