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문제 정의
- 본 실험에서는 별다른 오염 처리 및 인공적인 미생물 배양 없이 화훼용 인공배양토(한판승)를 사용하여 36일 동안 바이오 필터 처리구와 처리하지 않은 무처리구의 실내 오염 물질의 변화량을 조사해 보았다. CO, CO2, TVOCs 모두 처리구와 무 처리구간에 큰 차이는 없었으나, 식물바이오필터 처리구가 무처리구에 비해 모든 실내 오염물질의 농도가 낮았다.
- 본 실험에 사용된 식물 바이오 필터는 실내공간을 효율적으로 사용하기 위해 물펌프, 물탱크, 송풍기, 가습장치, 그리고 다층 구조의 식물 식재 공간을 일체형으로 설계하였다. 본 연구는 인공적인 실내 공기 오염원을 발생시키지 않은 상태에서 바이오필터 부근의 공간과 바이오필터와 멀리 떨어진 공간(무처리구)의 실내 공기질을 비교하고, 바이오필터 내 다층 구조의 식재층에 따른 식물의 생육을 평가하고자 수행하였다. 바이오필터 처리 공간 내 휘발성 유기 화합물(TVOCs), 일산화탄소, 이산화탄소와 같은 실내 공기 오염물질의 농도는 무처리구에 비해 낮게 나타났다.
- 본 연구에서는 식물 식재 기반 시스템을 활용한 벽면형 구조인 botanical biofiltration의 작동시 실내 공기질의 변화와 벽면형 식물바이오필터 내 식물의 생육을 평가함으로써 실내 공간의 활용성을 높인 벽면형 바이오필터의 이용 가능성에 대해 알아보고자 하였다.
- 본 연구의 최종 목표는 실내의 공간과 식물바이오필터의 규모에 따라 실내공기 오염물질을 정화할 수 있는 식물 녹화와 자동관수 그리고 생물학적 여과 기능을 통합한 식물 바이오 필터 시스템의 개발이다. 본 실험에 사용된 식물 바이오 필터는 실내공간을 효율적으로 사용하기 위해 물펌프, 물탱크, 송풍기, 가습장치, 그리고 다층 구조의 식물 식재 공간을 일체형으로 설계하였다.
제안 방법
- 공기 흐름 및 식물 생육 환경의 안정화와 실내 공기질 개선 효과를 알아보기 위한 벽면형 식물바이오필터 시스템은 도면설계 후 내부(L 1200 ㎜ × W 500 ㎜ × H 1750 ㎜) 두께 10 ㎜의 투명아크릴 재질을 사용하여 제작하였다. 벽면형(수직형) 식물 바이오 필터 내부의 구성은 다음과 같다(Fig.
- 1A)에 각각 토심 20 ㎝로 채워 넣었다. 그 후 바이오필터에 드라세나(Dracaena sanderiana ‘Vitoria’) 와 스킨답서스(Epipremnum aureum ‘N Joy’) 10 ㎝의 유묘를 벽면형 바이오필터의 6, 5, 4, 3, 2층에 각각 6개, 9개씩 식재하여 2014년 10월 17일부터 12월 30일 까지 총 75일간 키웠고, LED 등(144 red emitting diodes + 60white emitting diodes, Plantium, Suwon, Korea)을 벽면형 바이오 필터의 꼭대기 층에 설치하였고, 각 층별 광량을 광도측정기(Quantum light sensor, Spectrum Technologies, Inc., IL, USA)로 15분 간격으로 3 반복 측정하였다. 생장특성으로 초장, 초폭, 엽수, 체적, 생체중, 건물중을 조사하였다.
- 그러나 EBRT를 길게 적용하면 보다 큰 바이오필터의 체적을 요구하게 되고, 유입되는 풍속이 너무 높을 경우 필터층내 수분이 유속에 의해 빠져나가게 되어 필터층을 탈수시키는 경향을 보이기때문에 대부분의 바이오필터에는 EBRT를 15초에서 수 분사 이의 범위에서 작동시킨다고 하였다(Delhoménie and Heitz, 2005). 그러나 본 바이오필터의 연구 목적은 실내 사무공간이나 생활공간에서 공기정화 기능뿐만 아니라 식물의 생육 배지로서의 기능도 수행해야 하기 때문에 공간을 적게 차지하는 벽면형으로 설계하였다. 이에 따라 필터층인 인공배양토의 깊이를 충분히 줄 수 없는 부분과 식물의 근권부에 적은 스트레스를 주기 위한 느린 풍속을 사용해야 하기에 선행 연구(Choi et al.
- 본 실험에서 제작된 식물바이오필터는 산업용 대형 바이오 필터처럼 생물학적 여과장치로서의 기능만 필요한 것이 아니라 사무 공간에서 식물 식재 벽면으로서의 기능도 수행해야 하기 때문에 공간 내 단면적을 적게 설계할 필요가 있었으며, 필터의 체적 중 특히 두께를 줄여야 하였다. 따라서 높이(1.4 m)는 높게 하고 두께(토양 필터층)를 0.2 m로 설계하여 전체 체적을 0.336 ㎥으로 조정하였다. 이는 일반 공기여과장치인 바이오필터(10~3, 000 ㎥)보다 소형이라고 볼 수 있다.
- 1%)을 유지하였다. 따라서 본 실험에서는 가습을 위한 물 펌프의 작동 시간은 타이머를 사용하여 15분 작동/ 45분 작동 중지(15 min on -45 min off)로 실행하였다. 이러한 물 펌프의 작동 주기 조절은 연속 가동에 비해 15분 작동의 경우 하루 1/4의 소비전력량을 소비하게 되므로 전체 소비전력량 감소에도 기여할 것으로 판단하였다.
- , Yongin, Korea)를 전원과 연결하여 흡수탑으로 들어가는 송풍량을 조절하였다. 또한 식물바이오필터를 통과하는 실제 풍속의 조절은 각 식재 층의 토출구를 밀폐할 수 있는 직사각형의 판(두께 10 ㎜의 투명아크릴 재질, L 1220 ㎜ × W 120 ㎜)을 제작하여, 이 판의 중앙에 원통형의 토출구(두께 10 ㎜의 투명아크릴 재질, ∅ 50 ㎜, H 70 ㎜)를 부착하고, 디지털풍속계(TPI556, (주)서미트, 서울, 한국)로 측정한 풍속(wind speed: υ)을 각 식물 식재층의 표면적(1180 ㎠) 대비 토출구 표면적(12.56 ㎠)으로 나누어 풍속을 환산하여 약 3 ㎝·s-1이 되도록 조정하였다. 이에 따른 공기 체류 시간(ART: air residence time, sec)과 공기정화량(VR: air ventilation rate, ㎥·min-1)은 선행 연구(Choi et al.
- 이 물 분사 장치는 물 순환이 이루어지게 하는 장치로서 상부의 노즐로부터 물을 아래쪽 흡수탑으로 분사하도록 하고, 흡수탑으로 분사된 물은 하부의 물탱크로 낙하한 후 물펌프에 의해 다시 물 분사 장치로 공급되도록 하였다. 또한 실내 공기는 송풍기(Ring Blower: KJB1-280, 기전사, 인천, 한국; 최대 송풍량 1.8 ㎥·min-1, 풍압 600 ㎜Aq, Fig. 1C)의 흡입구로 통하여 빨려 들어와, 송풍기의 토출구에서 공기의 편류현상을 방지하기 위한 분기구를 통과하여 흡수탑 상부에 올라와 흡수탑 상층부 노즐에서 분사되는 물과 아래쪽에서 올라오는 송풍된 공기가 만나 공기를 가습하고, 가습한 공기는 흡수탑 상층부의 유공판으로 토양 및 식재층을 통과하여 다시 실내로 순환하는 방식으로 설계하였다. 본 연구에서 제작된 벽면형 식물바이오필터 화분의 자세한 원리 및 각 부분별 설계 내용은 ‘바이오필터화분 수분공급장치’로 2013년 특허 출원(10-2013-0123096)하여 2015년에 특허로 등록하였다(Patent No.
- 토양층에는 건조시킨 화훼용 배양토(한판승, (주)삼화그린텍, 청양, 한국)를 채워 가습된 공기가 유입되어 토양층을 통과하기까지의 경로를 200 ㎜가 되도록 설계하였으며, 이를 식물 식재 및 미생물 배양 공간으로 사용하였다. 또한 전면 식재부를 45도 각도로 설계하여(Fig. 1A) 공기가 식물바이오필터의 후면부에서부터 유입되어 후면 토양층에서 전면 토양층으로 통과할 때 가습된 공기가 균일하게 분포되어 대기로 방출될 수 있도록 하였다.
- 흡수탑의 위쪽(높이 1100∼1400 ㎜)에는 물이 직접 식물바이오필터로 들어가는 것을 방지하기 위한 디미스터(demister)와 물분사 장치를 장착하였다. 물 분사 장치는 흡수탑 폭에 맞는 막대형 아크릴관(L 1180 ㎜ × W 20 ㎜ × H 35 ㎜)에 물분사 노즐 4개를 일정 간격으로 설치하고, 하단부의 물탱크(L 1200 ㎜ × W 460 ㎜ × H 32 ㎜)에 연결된 물펌프(metering pump: HB-305A, 신한일전기(주), 부천, 한국; 최대양수량: 80 L·min-1, 압상높이 20 m, 전력소모량 500 W, Fig. 1C)로부터 원통형 아크릴 관(∅ 15 ㎜)을 통하여 상단부의 물 분사 장치에 연결하였다. 이 물 분사 장치는 물 순환이 이루어지게 하는 장치로서 상부의 노즐로부터 물을 아래쪽 흡수탑으로 분사하도록 하고, 흡수탑으로 분사된 물은 하부의 물탱크로 낙하한 후 물펌프에 의해 다시 물 분사 장치로 공급되도록 하였다.
- 벽면형 바이오필터 내 식물 생육 평가와 토양수분 안정성을 확인하기 위해 토양층의 조성은 화훼용 배양토[한판승, (주)삼화그린텍, 청양, 한국], 피트모스, 버미큘라이트의 혼합 토양 (한판승: 피트모스: 버미큘라이트 = 2:1:1, v/v/v)을 건조시켜물을 혼합하여 초기 토양 수분함량을 (29.1 ± 2.1%) 로 조절하여 벽면형 바이오필터(Fig. 1A)에 각각 토심 20 ㎝로 채워 넣었다. 그 후 바이오필터에 드라세나(Dracaena sanderiana ‘Vitoria’) 와 스킨답서스(Epipremnum aureum ‘N Joy’) 10 ㎝의 유묘를 벽면형 바이오필터의 6, 5, 4, 3, 2층에 각각 6개, 9개씩 식재하여 2014년 10월 17일부터 12월 30일 까지 총 75일간 키웠고, LED 등(144 red emitting diodes + 60white emitting diodes, Plantium, Suwon, Korea)을 벽면형 바이오 필터의 꼭대기 층에 설치하였고, 각 층별 광량을 광도측정기(Quantum light sensor, Spectrum Technologies, Inc.
- 벽면형 식물바이오필터 처리구 공간의 실내공기 오염물질 중 총 휘발성 유기화합물(TVOCs), CO, CO2의 변화량과 무처리구 공간의 변화량을 비교해 보기 위하여 실험실(210 ㎥)의 구역을 양 끝으로 나누어 바이오 필터에 인접한 공간을 처리구로 하고 실험실 반대쪽 벽면의 공간을 무처리구로 지정하여 동시에 측정하였다. 시험 기간 동안 실험실내 별다른 인위적 오염 물질을 발생시키지 않았으며, 2014년 11월 15일부터 2014년 12월 20일까지 36일 동안 30분 간격으로 측정하였다.
- 개발이다. 본 실험에 사용된 식물 바이오 필터는 실내공간을 효율적으로 사용하기 위해 물펌프, 물탱크, 송풍기, 가습장치, 그리고 다층 구조의 식물 식재 공간을 일체형으로 설계하였다. 본 연구는 인공적인 실내 공기 오염원을 발생시키지 않은 상태에서 바이오필터 부근의 공간과 바이오필터와 멀리 떨어진 공간(무처리구)의 실내 공기질을 비교하고, 바이오필터 내 다층 구조의 식재층에 따른 식물의 생육을 평가하고자 수행하였다.
- , IL, USA)로 15분 간격으로 3 반복 측정하였다. 생장특성으로 초장, 초폭, 엽수, 체적, 생체중, 건물중을 조사하였다. 식재 전과 식재75일 후의 생육조사 자료에 대한 각 층별 평균의 차이는 Duncan’s multiple range test (DMRT)에 의하여 유의성을 검정하여 작성하였고, 통계분석은 SAS 프로그램(Statistical Analysis System, V9.
- 시험 기간 동안 실험실내 별다른 인위적 오염 물질을 발생시키지 않았으며, 2014년 11월 15일부터 2014년 12월 20일까지 36일 동안 30분 간격으로 측정하였다. 처리구의 경우 바이오 필터의 식재층으로부터 15 ㎝ 떨어진 지점에 휴대용 실내공기 질 측정기(Indoor Air IQ-610Xtra Quality Probe, Graywolf Sensing Solutions, Trumbull, CT, Ireland)를 사용하여 휘발성 유기화합물(VOCs)및 CO, CO2를 1시간 간격으로 측정하였으며 무처리구 역시 동일한 방법으로 측정하였다.
- 식물 식재용 토양의 수분 안정화와 소비전력량을 줄일 수 있는 지를 검토하기 위하여 식물 바이오필터의 물 펌프 작동 주기를 조절하였다. 예비실험 결과, 송풍기와 물 펌프를 항상 켜두었을 경우 시간이 지남에 따라 토양 수분 함량이 소폭 상승하는 것으로 나타났다.
- 식물바이오필터로 유입되는 풍속의 조절을 위해 송풍기에 인버터 장치(rpm inverter, Insung Tech., Yongin, Korea)를 전원과 연결하여 흡수탑으로 들어가는 송풍량을 조절하였다. 또한 식물바이오필터를 통과하는 실제 풍속의 조절은 각 식재 층의 토출구를 밀폐할 수 있는 직사각형의 판(두께 10 ㎜의 투명아크릴 재질, L 1220 ㎜ × W 120 ㎜)을 제작하여, 이 판의 중앙에 원통형의 토출구(두께 10 ㎜의 투명아크릴 재질, ∅ 50 ㎜, H 70 ㎜)를 부착하고, 디지털풍속계(TPI556, (주)서미트, 서울, 한국)로 측정한 풍속(wind speed: υ)을 각 식물 식재층의 표면적(1180 ㎠) 대비 토출구 표면적(12.
- 온도 및 상대습도의 측정은 실험실(210 ㎥)의 구역의 양 끝점을 지정하여 벽면형 식물바이오필터 처리구와 무처리구로 나누어 실시하였다. 휴대용 실내공기질 측정기(Indoor Air IQ-610Xtra Quality Probe, Graywolf Sensing Solutions, Trumbull, CT, Ireland)를 사용하여 2014년 11월 15일부터 12월 20일까지 36일간 1시간 간격으로 온도 및 상대습도를 측정하였고, 무처리구역시 동일한 방법으로 측정하였다.
- 시험 기간 동안 실험실내 별다른 인위적 오염 물질을 발생시키지 않았으며, 2014년 11월 15일부터 2014년 12월 20일까지 36일 동안 30분 간격으로 측정하였다. 처리구의 경우 바이오 필터의 식재층으로부터 15 ㎝ 떨어진 지점에 휴대용 실내공기 질 측정기(Indoor Air IQ-610Xtra Quality Probe, Graywolf Sensing Solutions, Trumbull, CT, Ireland)를 사용하여 휘발성 유기화합물(VOCs)및 CO, CO2를 1시간 간격으로 측정하였으며 무처리구 역시 동일한 방법으로 측정하였다. 실험 중 실험실 (210 ㎥) 환경은 냉난방기를 이용하여 실내온도를 24℃로 설정하여 실험기간 동안 실내온도(24 ± 2.
- 토양 수분 함량(soil moisture content, %)은 자료 수집 장치 (data Logger: Mini logger MSTL, STA Corporation Co. Ltd., Anyang, Korea)에 토양수분 측정 센서(moisture sensor: ECH2O, EC-5, Decagon Devices Inc., Pullman, WA, USA)를 연결하여 2014년10월 16일부터 12월 30일까지 30분 간격으로 76일간 측정 하고, 측정시 각 식물바이오필터의 2, 4, 6층의 각 층별 중간 부분에 깊이 10 ㎝ 지점에 45도 각도로 사선으로 꽂아 측정하였다.
- 1A). 토양층에는 건조시킨 화훼용 배양토(한판승, (주)삼화그린텍, 청양, 한국)를 채워 가습된 공기가 유입되어 토양층을 통과하기까지의 경로를 200 ㎜가 되도록 설계하였으며, 이를 식물 식재 및 미생물 배양 공간으로 사용하였다. 또한 전면 식재부를 45도 각도로 설계하여(Fig.
- 휴대용 실내공기질 측정기(Indoor Air IQ-610Xtra Quality Probe, Graywolf Sensing Solutions, Trumbull, CT, Ireland)를 사용하여 2014년 11월 15일부터 12월 20일까지 36일간 1시간 간격으로 온도 및 상대습도를 측정하였고, 무처리구역시 동일한 방법으로 측정하였다.
- 1B). 흡수탑의 위쪽(높이 1100∼1400 ㎜)에는 물이 직접 식물바이오필터로 들어가는 것을 방지하기 위한 디미스터(demister)와 물분사 장치를 장착하였다. 물 분사 장치는 흡수탑 폭에 맞는 막대형 아크릴관(L 1180 ㎜ × W 20 ㎜ × H 35 ㎜)에 물분사 노즐 4개를 일정 간격으로 설치하고, 하단부의 물탱크(L 1200 ㎜ × W 460 ㎜ × H 32 ㎜)에 연결된 물펌프(metering pump: HB-305A, 신한일전기(주), 부천, 한국; 최대양수량: 80 L·min-1, 압상높이 20 m, 전력소모량 500 W, Fig.
대상 데이터
- 1C)의 흡입구로 통하여 빨려 들어와, 송풍기의 토출구에서 공기의 편류현상을 방지하기 위한 분기구를 통과하여 흡수탑 상부에 올라와 흡수탑 상층부 노즐에서 분사되는 물과 아래쪽에서 올라오는 송풍된 공기가 만나 공기를 가습하고, 가습한 공기는 흡수탑 상층부의 유공판으로 토양 및 식재층을 통과하여 다시 실내로 순환하는 방식으로 설계하였다. 본 연구에서 제작된 벽면형 식물바이오필터 화분의 자세한 원리 및 각 부분별 설계 내용은 ‘바이오필터화분 수분공급장치’로 2013년 특허 출원(10-2013-0123096)하여 2015년에 특허로 등록하였다(Patent No. 10-1488108; Lee and Chun, 2015).
- 전면부는 식물식재용 토양층, 후면부는 가습 장치(흡수탑) 그리고 하단 부는 물 펌프(metering pump), 물탱크(water tank), 송풍기(ring blower), 송풍구로 구성되었으며, 실내에 설치하기 위해 일체형 식물 바이오 필터를 설계하여 벽면형 바이오필터의 부피를 최소화 했다. 토양층은 총 7층으로 각 층(L 1200 ㎜ × W 100 ㎜ × H 200 ㎜)에 10 ㎝ 포트의 식물 13∼15개를 심을 수 있도록 제작하였다(Fig. 1A). 토양층에는 건조시킨 화훼용 배양토(한판승, (주)삼화그린텍, 청양, 한국)를 채워 가습된 공기가 유입되어 토양층을 통과하기까지의 경로를 200 ㎜가 되도록 설계하였으며, 이를 식물 식재 및 미생물 배양 공간으로 사용하였다.
데이터처리
- zMean separation within columns using Duncan’s multiple range test, 5% level.
- 생장특성으로 초장, 초폭, 엽수, 체적, 생체중, 건물중을 조사하였다. 식재 전과 식재75일 후의 생육조사 자료에 대한 각 층별 평균의 차이는 Duncan’s multiple range test (DMRT)에 의하여 유의성을 검정하여 작성하였고, 통계분석은 SAS 프로그램(Statistical Analysis System, V9.1, Cary, NC, USA)을 이용하였다.
이론/모형
- 56 ㎠)으로 나누어 풍속을 환산하여 약 3 ㎝·s-1이 되도록 조정하였다. 이에 따른 공기 체류 시간(ART: air residence time, sec)과 공기정화량(VR: air ventilation rate, ㎥·min-1)은 선행 연구(Choi et al., 2014) 의공식을 이용하였고, 산출식은 다음과 같다.
성능/효과
- 조사해 보았다. CO, CO2, TVOCs 모두 처리구와 무 처리구간에 큰 차이는 없었으나, 식물바이오필터 처리구가 무처리구에 비해 모든 실내 오염물질의 농도가 낮았다.
- 9 μmol·m⁻¹·s⁻¹) 순으로 측정되었다. LED등이 벽면형 바이오 필터의 천장에 위치하여 45°각도로 기울어져 설치되어 있기 때문에 6층 광량이 5층의 광량보다 더 낮게 측정된 것으로 판단되었고, 저층으로 갈수록 광원에서 멀어짐에 따라 낮은 광량이 측정된 것으로 보였다.
- 때 층별로 차이가 있었다. 각 층의 평균 토양 수분 함량은 6층의 경우 16.8 ± 3.57%, 4층의 경우 17.9 ± 3.57%, 2층의 경우 18.3 ± 3.57%로 층간 평균의 최대값과 최소값의 범위가 16.8~18.3%로 비교적 큰 차이는 없었으나 아래층으로 갈수록 토양수분함량이 더 높게 나타났다(Fig. 2). 이는 벽면형 바이오 필터의 구조상 아래층으로 갈수록 중력에 의해 수분이 하층부에 집적되는 경향 때문인 것으로 판단되었다.
- 나타내었다(Table 4, 5). 건물중에서도 드라세나와 스킨답서스 모두 식재 전에 비해 무게가 증가하였으나, 스킨답서스는 뿌리를 제외한 신초와 총생체중에서 통계적 유의성을 나타낸 반면, 드라세나는 뿌리에서만 통계적 유의성을 나타내었다. 따라서 스킨답서스는 신초 생장의 증가가 뚜렷하였고 반면에 드라세나는 뿌리의 생장이 두드러졌다(Table 4, 5).
- , 2013). 그러나 본 처리구의 실험 결과에서 제시된 상대습도는 바이오필터를 통과한 토양 표면으로부터 불과 15 ㎝ 거리에서 측정한 값이고, 바이오필터의 운전 기간 동안의 실험실내 평균 상대습도는 50.7%로 Soreanu et al. (2013)이 제시한 한계 상대습도보다 낮게 유지되어 적합한 습도 조건을 갖추었다고 판단하였다. 온도의 경우 식물 바이오 필터 처리 구에서는 최소값과 최대값의 범위가 21.
- 예비실험 결과, 송풍기와 물 펌프를 항상 켜두었을 경우 시간이 지남에 따라 토양 수분 함량이 소폭 상승하는 것으로 나타났다. 따라서 물 펌프의 연속 작동 시간이 길어질수록 토양 수분의 일차회귀식 기울기 값이 상승할 우려가 있다고 판단하였다. 공기 순환을 위한 송풍기는 항상 작동하되, 가습을 위한 물 펌프의 작동을 주기적으로 조절하여 전력량을 감소시킬 수 있는 지를 알아보기 위한 선행 연구(Choi et al.
- 따라서 본 벽면형 식물바이어필터는 뛰어난 실내공기 정화 효과뿐만 아니라 식물 식재용 벽면체로서의 기능도 잘 수행할 수 있는 것으로 판단되었다.
- 건물중에서도 드라세나와 스킨답서스 모두 식재 전에 비해 무게가 증가하였으나, 스킨답서스는 뿌리를 제외한 신초와 총생체중에서 통계적 유의성을 나타낸 반면, 드라세나는 뿌리에서만 통계적 유의성을 나타내었다. 따라서 스킨답서스는 신초 생장의 증가가 뚜렷하였고 반면에 드라세나는 뿌리의 생장이 두드러졌다(Table 4, 5).
- 또한 바이오필터 내 식재된 층에 관계없이 Dracaena sanderiana ‘Vitoria’와 Epipremnum aureum ‘N Joy’는 정상적으로 생육하였다. 따라서 실내식물을 식재할수 있는 본 벽면형 식물바이오필터는 실내 공기 정화에도 효과가 있는 것으로 확인하였다.
- 본 연구는 인공적인 실내 공기 오염원을 발생시키지 않은 상태에서 바이오필터 부근의 공간과 바이오필터와 멀리 떨어진 공간(무처리구)의 실내 공기질을 비교하고, 바이오필터 내 다층 구조의 식재층에 따른 식물의 생육을 평가하고자 수행하였다. 바이오필터 처리 공간 내 휘발성 유기 화합물(TVOCs), 일산화탄소, 이산화탄소와 같은 실내 공기 오염물질의 농도는 무처리구에 비해 낮게 나타났다. 또한 바이오필터 내 식재된 층에 관계없이 Dracaena sanderiana ‘Vitoria’와 Epipremnum aureum ‘N Joy’는 정상적으로 생육하였다.
- 본 실험에서 벽면형 식물바이오필터의 층별 토양수분 함량은 가습 장치의 물펌프를 15분 작동/45분 중지 주기 조건으로 하였을 때 층별로 차이가 있었다. 각 층의 평균 토양 수분 함량은 6층의 경우 16.
- 본 실험에서 사용한 필터층은 화훼용 인공배양토(한판승)를 사용하였기에 일반 토양과 퇴비보다는 입자가 크며 우드칩 보다 작아 적절한 수분 함량을 안정적으로 유지 할 수 있었다. 입자의 크기로 보면 작은 입자는 높은 표면적을 제공하여 미생물 활성이 높아지지만(Kent et al.
- , 2001; Eitner and Gethke, 1987; Ortiz, 1998; Oude Luttighuis, 1998). 본 실험에서 제작된 식물바이오필터는 산업용 대형 바이오 필터처럼 생물학적 여과장치로서의 기능만 필요한 것이 아니라 사무 공간에서 식물 식재 벽면으로서의 기능도 수행해야 하기 때문에 공간 내 단면적을 적게 설계할 필요가 있었으며, 필터의 체적 중 특히 두께를 줄여야 하였다. 따라서 높이(1.
- 6). 스킨답서스와 드라세나는 식재 전에 비해 식재 후에 초장, 초폭, 체적, 엽수에서 모두 증가하였으나, 스킨답서스는 초장에서 그리고 드라세나는 초장과 체적에서 통계적 유의차를 보였다(Table 2, 3).
- 식물바이오필터를 통과하여 토양 표면으로 토출되는 상대습도의 경우, 평균 50.7%로 나타났으며 무처리구의 경우 상대습도는 평균 43.8%로 식물바이오필터 처리구가 무처리구에 비해 상대습도가 높게 나타났다(Fig. 3). Darlington et al.
- 식재 전과 식재 후의 생체중과 건물중을 비교한 결과, 생체중에서는 드라세나와 스킨답서스 모두 식재 전에 비해 무게가 증가하였으나, 스킨답서스는 신초, 뿌리, 총생체중에서 통계적 유의성을 나타낸 반면, 드라세나는 뿌리에서만 통계적 유의성을 나타내었다(Table 4, 5). 건물중에서도 드라세나와 스킨답서스 모두 식재 전에 비해 무게가 증가하였으나, 스킨답서스는 뿌리를 제외한 신초와 총생체중에서 통계적 유의성을 나타낸 반면, 드라세나는 뿌리에서만 통계적 유의성을 나타내었다.
- 조절하였다. 예비실험 결과, 송풍기와 물 펌프를 항상 켜두었을 경우 시간이 지남에 따라 토양 수분 함량이 소폭 상승하는 것으로 나타났다. 따라서 물 펌프의 연속 작동 시간이 길어질수록 토양 수분의 일차회귀식 기울기 값이 상승할 우려가 있다고 판단하였다.
- (2013)이 제시한 한계 상대습도보다 낮게 유지되어 적합한 습도 조건을 갖추었다고 판단하였다. 온도의 경우 식물 바이오 필터 처리 구에서는 최소값과 최대값의 범위가 21.7~25.4℃로 평균 23.7℃였고, 무처리구의 경우 21.2~25℃로 평균 23.2℃로 측정되어 두 조건 모두 실험실내 냉난방기 설정온도인 24 ± 2.0℃와 근사한 범위에 있어 일정하게 유지되는 것으로 나타났다(Fig. 4).
- 제작된 벽면형 식물바이오필터의 공기체류시간은 20 ㎝의 토양층을 공기의 이동거리로 하고 초당 3 ㎝의 풍속으로 제어하였기에 토양층과 빈 공간을 통과하는 속도인 공탑체류시간 (EBRT: empty bed residence time)을 약 6.7~7초로 계산되었고, 이 바이오필터의 공기정화량(VR = A·υ)은 바이오 필터 층의 단면적(A, 0.84 ㎡)과 실제 풍속(υ, 3 ㎝·s-1)으로 계산한 결과 분당 1.512 ㎥로 계산되었다(Table 1).
- 3 ppb였다. 특히 각 실내공기 오염원의 표준편차는 무처리구에서 높게 나타나 식물바이오필터에 의한 실내공기질 변화가 적은 것으로 나타났다(Fig. 7, 8, 9).
후속연구
- , 2002b; Mohseni and Allen, 2000). 그러나 본 실험에서는 별다른 오염 처리를 하지 않았으므로, 오염원을 발생시켰을 시 바이오 필터의 제거 효능은 더욱 향상 될 것으로 판단된다.
- 따라서 층별로 식물의 특성을 고려하여 식재한다면 식물의 생육과 더불어 바이오 필터의 기능에 더 긍정적인 효과를 보일 수 있으리라고 여겨진다. 본 실험에서는 화훼용 인공배양토를 필터층으로 사용한 벽면형 식물 바이오 필터의 휘발성 유기화물(TVOCs) 제거효율에 대해 연구하였지만, 앞으로 식재 가능한 다양한 필터층에 대한 바이오 필터의 성능 평가와 함께 식재 식물 종류에 따른 평가도 수행할 예정이다.
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