[논문]잣나무 임분밀도에 따른 피톤치드 농도 및 임내환경 특성에 관한 연구

조예슬; 박수진; 정미애; 이정희; 유리화; 김철민; 이상태

doi:10.5668/jehs.2018.44.3.205

[국내논문] 잣나무 임분밀도에 따른 피톤치드 농도 및 임내환경 특성에 관한 연구
Analysis of Phytoncide Concentration and Micrometeorology Factors by Pinus Koraiensis Stand Density 원문보기

韓國環境保健學會誌 = Journal of environmental health sciences, v.44 no.3, 2018년, pp.205 - 216

조예슬 (국립산림과학원 산림정책연구부 산림복지연구과) , 박수진 (국립산림과학원 산림정책연구부 산림복지연구과) , 정미애 (서울대학교 조경.지역시스템공학부) , 이정희 (국립산림과학원 산림정책연구부 산림복지연구과) , 유리화 (국립산림과학원 산림정책연구부 산림복지연구과) , 김철민 (국립산림과학원 산림정책연구부 산림복지연구과) , 이상태 (국립산림과학원 산림기술경영연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: Scientific verification for health effects has been constantly demanded through the forest healing factors. In this study, phytoncide concentration which is one of the forest healing factors, was investigated according to stand density, season and visiting time, and analyzed correlation with micrometeorology factors. Methods: Total volatile organic compounds (TVOCs) and Natural volatile organic compounds (NVOCs) were collected using a measuring instrument which is connected to an air pump with the Tenax TA tube. The 32NVOCs were selected through the detailed criteria of adequacy assessment for recreational forest. The statistical analysis (correlation and stepwise regression analysis) was conducted between phytoncide concentration and micrometeorology factors. Results: NVOCs concentration linearly increased according to stand density. The high level showed in the summer (p<0.05), and there is no significant difference according to visiting hours of the Healing forest. NVOCs is a negative correlation with solar radiation, PAR and wind direction, and a positive correlation with relative humidity and temperature (p<0.01). NVOCs increased following the increase of humidity and temperature ($R^2=0.55$). Conclusions: Phytoncide linearly increased according to stand density, and showed the correlation significantly with microclimate factors. In future, these results will be utilized as a basic material to promote the generation of phytoncide, which positively influences human health promotion and manage the forest welfare space.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Experimental sites according to stand density
표 Table 1. Site and stand investigation
그림 Fig. 2. Experimental equipments for phytoncide sampling
그림 Fig. 3. Experimental view for phytoncide and environ-mental monitoring
표 Table 2. List of natural volatile organic compounds (NVOCs)
그림 Fig. 4. Schematic view of monitoring point according to stand density at the experimental forest
그림 Fig. 6. Concentration of (a) TVOCs and (b) NVOCs according to season and stand density
그림 Fig. 5. (a) Air temperature and (b) relative humidity according to season and stand density
그림 Fig. 7. TVOCs and NVOCs concentration according to stand density and month ((a) 500 trees/ha, (b) 600 trees/ha, (c) 700 trees/ha)
그림 Fig. 8. Mean NVOCs concentration according to stand density and visiting time ((a) Spring (b) Summer (c) Autumn (d) Winter)
표 Table 3. Results of one way ANOVA analysis between stand and micrometeorology factors
표 Table 4. Results of correlation analysis between phytoncide concentration and micrometeorology factors
표 Table 5. Results of stepwise regression analysis between NVOCs and micrometeorology factors

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 인체에 유익한 천연휘발성 유기화합물(NVOCs) 발생 증진을 위하여 산림 내 임분밀도별 특성을 파악하고, 이에 따른 피톤치드의 장기간 특성을 분석하여 산림치유 공간 조성과 관련한 산림관리 기술 개발을 위한 피톤치드와 임분밀도의상관관계를 구명하고자 한다.

제안 방법

피톤치드의 주성분인 테르펜류는 치유의 숲 타당성 평가를 위하여 선정된 천연휘발성 유기화합물(NVOCs)의 표준물질(32종류)에 의거하여 피톤치드 농도를 합산하여 평가하였다(Table 2). 임분 밀도에 따른 피톤치드 포집은 탄소 구성 물질 C₇~C₂₆에 해당하는 피톤치드 물질을 선택적으로 흡수할 수 있는 Tenax TA(Supleco, USA) 흡착소재를 선정하였으며, 스테인리스 흡착관에 삽입하였다.
대상지 내 기초 환경자료 확보를 위하여 피톤치드 포집과 동시에 미기상 요소(온도, 습도, 풍향, 풍속, 일사량, 광합성유효방사량(이하 PAR))에 대해 연속측정 하였다.

대상 데이터

연구대상지는 피톤치드에 영향을 미치는 임분특성인 수종, 영급, 지형조건(경사, 고도 등)이 유사하고 임분밀도별 측정이 가능한 경기도 포천의 국립산림과학원 연구 시험림을 선정하였다(Fig. 1). 임분밀도의 경우 시험림 내 잣나무를 대상으로 적정임분밀도, 과밀도, 소밀도 3가지 구배의 시험지를 현장조사를 통해 선정하였으며, 이에 따라 Ⅳ영급 잣나무림 적정임분밀도인 600 본/ha를 중심으로 500 본/ha, 700 본/ha의 후보 대상지를 선정하였다.

데이터처리

데이터간의 이상치(outlier)를 표준화 잔차 ±3 수준에서 제거 후 균일한 데이터를 토대로 평균 피톤치드 함량에 대하여 분석하였으며, 모든 측정값은 평균±표준편차로 표시하였다. 임분밀도별 비교의 경우 집단 간 변수의 평균차이를 분석하기 위해 일원배치 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 표본간의 차이를 확인하기 위하여 Scheffe 및 Dunnett 사후비교분석을 시행하였다.
데이터간의 이상치(outlier)를 표준화 잔차 ±3 수준에서 제거 후 균일한 데이터를 토대로 평균 피톤치드 함량에 대하여 분석하였으며, 모든 측정값은 평균±표준편차로 표시하였다. 임분밀도별 비교의 경우 집단 간 변수의 평균차이를 분석하기 위해 일원배치 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 표본간의 차이를 확인하기 위하여 Scheffe 및 Dunnett 사후비교분석을 시행하였다. 피톤치드농도와 미기상 요소간의 상관관계의 경우 Pearson 상관분석법을 사용하였다.

이론/모형

임분밀도별 비교의 경우 집단 간 변수의 평균차이를 분석하기 위해 일원배치 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 표본간의 차이를 확인하기 위하여 Scheffe 및 Dunnett 사후비교분석을 시행하였다. 피톤치드농도와 미기상 요소간의 상관관계의 경우 Pearson 상관분석법을 사용하였다. 이후 상관 분석에 의거하여 피톤치드 농도에가장 영향을 주는 요소를 확인하기 위하여 다중회귀분석을 수행하였으며, 통계적인 유의수준은 p<0.

성능/효과

임분밀도에 따라 대기 중 온도 차이는 나타나지 않았으나, 습도는 유의한 차이가 발생하고 있으며(p<0.05), 임분밀도별 피톤치드 농도(NVOCs)의 증가경향은 나타났지만 통계적으로 유의하지는 않았다. 계절에 따라 총휘발성유기화합물(TVOCs)의 경우 봄>겨울>가을>여름 순으로 높게 나타나고 있으며, 500 본/ha과 600 본/ha의 경우 봄철에, 700 본/ha의 경우 봄 및 겨울철에 높은 분포를 보였다.
05), 임분밀도별 피톤치드 농도(NVOCs)의 증가경향은 나타났지만 통계적으로 유의하지는 않았다. 계절에 따라 총휘발성유기화합물(TVOCs)의 경우 봄>겨울>가을>여름 순으로 높게 나타나고 있으며, 500 본/ha과 600 본/ha의 경우 봄철에, 700 본/ha의 경우 봄 및 겨울철에 높은 분포를 보였다. 이는 겨울철 연료의 연소 등에 따른 외부 물질의 유입에 따른 결과로 판단된다.
천연휘발성유기화합물(NVOCs)의 경우 모든 임분밀도에서 여름철 높은 농도 수준이었으며, 특히 7월에 가장 높은 농도가 나타났다. 시간에 따른 평균 피톤치드 농도의 경우 치유의 숲 방문시간에 따른 유의한 차이는 나타나지 않았다. 미기상자료를 활용하여 피톤치드 농도와 상호간 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행한 결과 NVOCs의 경우 온도와 습도가 증가함에 따라 NVOCs는 증가하는 것으로 나타났다.
시간에 따른 평균 피톤치드 농도의 경우 치유의 숲 방문시간에 따른 유의한 차이는 나타나지 않았다. 미기상자료를 활용하여 피톤치드 농도와 상호간 상관관계 분석 및 회귀분석을 수행한 결과 NVOCs의 경우 온도와 습도가 증가함에 따라 NVOCs는 증가하는 것으로 나타났다.

후속연구

특히 임분밀도에 따라 일사량 및 PAR에 유의한 차이가 나타나, 광환경이 수목생장 및 피톤치드 농도에 영향을 주었을 것으로 보이나 광환경의 자료 수집 기간이 길지 않아 경향 파악에는 어려움이 있었다. 그러나, 다수의 논문에서 PAR의 증가에 따라 NVOCs의 배출량이 최대 10배 증가하고 높은 상관관계가 있다고 보고되고 있으며^,21,25,27) 환경에 따라서 피톤치드 발산정도가 상이하기 때문에 이후 데이터를 보완하여 광환경 및 피톤치드 간 상관관계 연구가 추가적으로 수행되어야할 것이다.
산림 내 치유요소로 활용되는 피톤치드는 휘발성 유기화합물로써 생물학적 요인과 더불어 비생물학적 환경요인(온도, 습도, 일사량 등)에 따라 농도가 변화될 수 있기 때문에^22,23,28) 본 연구결과가 향후 적정 치유환경을 조성하기 위한 산림관리 기술에 실제적으로 적용하기 위한 기초자료로써 활용할 수 있을것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산림치유에서 피톤치드는 어떤 기능을 하는가?	산림치유는 향기, 경관 등 자연의 다양한 요소를 활용하여 인체의 면역력을 높이고 건강을 증진시키는 활동이다(산림문화·휴양에 관한 법률 제14518호). 특히, 산림 식물 자체에서 발산하는 휘발성 물질인 테르펜(terpene)으로 구성된 피톤치드는 면역기능을 활성화시키고 항균, 방충 등 건강보건 분야에서 중요한 요소로 인식되고 있다.6) 또한 피톤치드는 산림대기 중 인체에 미치는 영향을 평가하기 위한 척도로써 활용되고 있으며, 산림치유 공간 조성 시 필요한 기술 관련 주요 인자로써 객관화 및 정량화에 용이하다.
	국내 산림산업의 최근 추이는?	국내 산림산업은 산림자원의 경제적 생산성을 중시하여 1970년대 이래로 임목축적이 지속적으로 증가하고 있으나,1) 최근 환경 자본의 증가와 산림의활용성이 강조된 정책이 더불어 요구됨에 따라 산림자원과 건강증진, 나아가 인간복지를 위한 산림복지 서비스정책이 대두되고 있다.2-4) 향후 국가가 늘려야할 복지 서비스로서 13세 이상 국민의 46.
	산림치유의 장점은?	산림치유는 향기, 경관 등 자연의 다양한 요소를 활용하여 인체의 면역력을 높이고 건강을 증진시키는 활동이다(산림문화·휴양에 관한 법률 제14518호). 특히, 산림 식물 자체에서 발산하는 휘발성 물질인 테르펜(terpene)으로 구성된 피톤치드는 면역기능을 활성화시키고 항균, 방충 등 건강보건 분야에서 중요한 요소로 인식되고 있다.

참고문헌 (28)

Korea Forest Service. Statistical Yearbook of Forestry, 46th ed. Daejeon: Korea Forest Service. 2016; p. 40-41, p. 334.
Jung JH, Kim KW, Mun CY, Kim JJ, Kim TI. A Study on the integrated welfare policy system and forest welfare service: Focused on the constructual concept of forest welfare. Korean Institute Of Forest Recreation and Welfare. 2016; 20(1): 43-55.
Kim TI, Kim JJ, Lee BR. Formulating forest welfare and establishing policy direction for forest welfare. Korean Institute Of Forest Recreation and Welfare. 2013; 14(4): 119-131.
Korea Forest Service. Policy development and concept establishment of forest welfare. Final report. 2011; p. 14.
Statistics Korea. Statistics of the aged. available: http://kostat.go.kr/portal/korea/kor_nw/2/6/5/index.board?bmoderead&aSeq356426&pageNo&row-Num10&amSeq&sTarget&sTxt [accessed 13 February 2017]
Nam SH. Characteristics and healing effects of forest healing factors, 15(12). Seoul: National institute of forest science; 2015. p. 44-55.
Seong HS, Goh ER, Choi IH. Effect of inhalation of wood essential oil (Chamaecparis obtusa) on the change of concentration and mood states. Journal of Forest Science. 2014; 30(1): 62-70.
Yang ES, Kim JH, Kim JH. The Effects of alternative green therapy on psychological stress management for athlete of rowing and sepaktakraw. Journal of Coaching Development. 2013; 15(4): 43-53.
Park JE. Effect of inhalation of the essence of Hinoki cypress on the improvement of short-term memory and concentration [dissertation]. [Seoul]: Konkuk University; 2005
Nam ES, Uhm DC. Effects of phytoncides inhalation on serum cortisol level and life stress of college students. Korean Journal of Adult Nursing. 2008; 20(5): 697-706.
Lee BK, Lee HH. A Study on the effects of human physiology after forest phytoncide therapy. Journal of Naturopathy. 2012; 1(1): 14-20.
Li Q, Nakadai A, Matsushima H, Miyazaki Y, Krensky AM, Kawada T, et al. Phytoncides(wood essential oils) induce human natural killer cell activity. Immunopharmacology and immunotoxicology. 2006; 28(2): 319-333.

상세보기
Li Q, Kawada T. Effect of forest environments on human natural killer (NK) activity. International journal of immunopathology and pharmacology. 2011; 24(1): 34-44.
Kim EH. Effects of phytoncide-containing cotton fabrics on the development of atopic dermatitis. Journal of the Korean Society of Textile Engineers and Chemists. 2015; 52(6): 388-395.
Lee SG, Ahn KM, Lee KS, Kwon HG, Cho HJ, Kim JH. The influence of national park healing camp on patients with atopic dermatitis. Journal of the Korean Institute of Forest Recreation. 2010; 14(2): 45-50.
Kim GY, Jeon HP, Chin CH. A Study on the atopic dermatitis Clinical Trial -make use of J&H Ato-care Super Barrier Sto-serum-. Korean Journal of Aesthetic Society. 2010; 8(2):1-12.
You DY. A study of anti-oxidation effect and antibacterial activation of pinus koraiensis extract [dissertation]. [Seoul]: Kyonggi University; 2010
Kim MJ, Jung TK, Hong IG, Yoon KS. Comparison of anti-microbial oils as natural preservatives. Journal of the society of cosmetic scientists of Korea. 2006; 32(2): 99-103.
Seo KA, Li SH. A Study on the anti-bacterial effect and dandruff scalp emprovement of Malassezia furfur of Chamaecyparis obtusa. Asian Journal of Beauty and Cosmetology. 2015; 13(3): 285-293.
Lee YH. Study on the forest management methods for therapeutic forest [dissertation]. [Seoul]: Kookmin University; 2012
Bai J, Guenther A, Turnipseed A, Duhl T. Seasonal and interannual variations in whole-ecosystem isoprene and monoterpene emissions from a temperate mixed forest in Northern China. Atmospheric pollution research. 2015; 6(4): 696-707.

상세보기
Lee DH, Park KS, Lee SH, Song HM, Lee KW, Jeong HY, et al. Distribution characteristics on volatile organic compounds at the forest of Mt. mudeung and downtown. Analytical science and Technology. 2015; 28(3): 246-254.

원문보기 상세보기
Kang DJ, Kim KW. Effects of temperature and wind velocity on phytoncide concentration in Korean Pine (Pinus Koraiensis) forest. Journal of Korean society for people, plants and environment. 2012; 15(1): 15-20.
Kim JC, Hong JH, Gang CH, Sunwoo Y, Kim KJ, Lim JH. Comparison of monoterpene emission rates from conifers. Journal of Korean society for atmospheric environment. 2004; 20(2):175-183.
Lee YG, Woo JS, Choi SR, Shin ES. Comparison of phytoncide (monoterpene) concentration by type of recreational forest. Journal of environmental Health Sciences. 2015; 41(4): 241-248.
Kim JC, Kim KJ, Han JS. Seasonal variations of monoterpene emissions from coniferous trees of different ages in Korea. Chemosphere. 2005; 59(11): 1685-1696.

상세보기
Son YS, Hwang YS, Sung JH, Kim JC. Variations of BVOCs Emission characteristics according to increasing PAR. Journal of Korean Society for Atmospheric Environment. 2012; 28(1): 77-85.

원문보기 상세보기
Kim GW, Park CH, Lee SG, Joung DW, Lee JD, Park BJ. Development of a prediction model for NVOCs concentration with changing microclimate in Pinus densiflora forest. Journal of the Korean Institute of Forest Recreation. 2017; 21(3): 11-21.

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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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