선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 기존 선행연구에서 진행되었던 공조모델 기반 모니터링을 개선하고, 실측을 통해 적용식생과 식생생육환경 간의 상관관계를 공조환경과 연계하여 제시하려 한다. 이를 통해 인공토양기반 식생바이오필터의 적용식물기준과 공조특성에 대한 기초정보를 제공하고자 한다.
- 본 연구는 유니트형 식생바이오필터와 AHU연계 시 예상되는 적용식물의 생육안정성을 정량화 할 수 있는 식생지표 분석을 통해 확인해보았다. 해당 식생지표의 시계열 모니터링을 통해 기계식 공조환경에서 정화식물별 생육안정성에 대한 유의미한 경향성을 확인할 수 있었다.
- 본 연구는 기존 선행연구에서 진행되었던 공조모델 기반 모니터링을 개선하고, 실측을 통해 적용식생과 식생생육환경 간의 상관관계를 공조환경과 연계하여 제시하려 한다. 이를 통해 인공토양기반 식생바이오필터의 적용식물기준과 공조특성에 대한 기초정보를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 공조기 연계로 인한 식물종별 식생바이오필터의 EC 변화를 파악하기 위해 실험용 챔버의 송풍구와 음영구 부근으로 구분하여 모니터링을 진행하였다. 모델별 시계열 자료는 2차 회귀분석을 통해 다음과 같이 정리하였다.
- 공조기 연계로 인한 식물종별 식생바이오필터의 엽온 변화를 파악하기 위해 실험용 챔버의 송풍구 3개소와 음영구 2개소로 구분하여 모니터링을 진행하였다. 모델별 시계열 자료를 다음과 같이 정리하였다.
- 공조기 연계로 인한 식물종별 식생바이오필터의 토양수분변화를 파악하기 위해 실험용 챔버의 송풍구와 음영구 부근으로 구분하여 모니터링을 진행하였다. 모델별 시계열 자료는 2차 회귀분석을 통해 다음과 같이 정리하였다.
- , 2017)를 통해 안정적인 압력손실로 확인된 총풍량 600CMH을 실험공조환경으로 설정하였다. 바이오필터 체결부는 기밀을 유지하기 위해 식생유니트와 알루미늄 테이프로 마감하였다.
- 본 연구는 공조기 연계 실험인프라 구축, 실험조건 설정, 실험편 설계, 식생생육 및 여과풍속 모니터링 조건 설정, 실험편 거치 및 실험 순으로 진행하였다. 실험은 2017년 10월 29일부터 11월 6일까지 총 9일간 진행되었다.
- 본 연구는 실험용 챔버의 송풍구 3개소 평균 여과풍속이 7.58m/s를 기록하는 공조환경 내에서 식생바이오필터에 적용된 식생모델별로 진행되었다. 직․간접적으로 풍속의 영향을 받는 적용 식물의 토양수분, EC, 엽온과 같은 정량화 가능한 생육지표에 대한 시계열변화를 확인할 수 있었다.
- 실험용 챔버에 체결된 식생바이오필터의 상단부에 송풍구가 3개소가 구비되어 공조기로부터 급기가 진행된다. 식생모델별 엽면적 등에 의한 압력손실 변화로 여과풍속이 변화하며, 이를 송풍구와 송풍의 영향이 미비한 음영구로 구분하여 다음과 같이 실험기간동안 모니터링을 진행하였다.
- 식생유니트형 바이오필터에 적용되는 식물재료를 선정하기 위해 공기정화 식물의 선행연구를 확인하고 활용된 식물 종을 정리하였다. 이중 공기정화 식물의 선행연구(Jung et al.
- 식생유니트형 바이오필터에 적용된 공기정화 식물의 생육지표는 관련 연구분석을 통해 시계열 분석 및 정량화가 가능한 토양수분, 토양 전기전도도, 엽온으로 선정하였다. 해당 생육지표의 모니터링을 위해 다음 Table 1과 같이 계측기와 센서를 구비하여 모니터링을 수행하였다.
- 식재를 완료한 유니트에 5L 관수 후, 24시간 양생을 거친 뒤 실험용 챔버에 식생모델별 6개의 유니트를 체결하였다. 체결 시 실험용 챔버와 유니트 간의 유격은 덕트용 테이프로 기밀하였다.
- 여기서, 실험편 당 정화식물을 9∼10본 식재하였으며, 식재 시 식물 뿌리의 잔여 토양이 최소화 되도록 조치하였다.
대상 데이터
- 구조는 알루미늄프로파일 40mm과 PC t=5mm가 사용되었으며, 1,000mm×1,000mm×1,000mm의 크기로 제작되었다. 공조기는 3,425rpm의 동일한 전동기가 적용된 Supply Fan과 Return Fan으로 구분되고, 냉․난방 설비가 제외된 일반 건물용 시스템으로 구비되었다.
- 실험은 2017년 10월 29일부터 11월 6일까지 총 9일간 진행되었다. 공조기와 직접 연계된 식생바이오필터 시스템에 3종의 공기정화식물이 식재된 실험편을 구비하였으며, 실험편 당 36시간이 소요되었다.
- 구조는 알루미늄프로파일 40mm과 PC t=5mm가 사용되었으며, 1,000mm×1,000mm×1,000mm의 크기로 제작되었다.
- 본 실험은 식생바이오필터의 AHU연계에 따른 공조 성능과 식생생육안정성을 객관화하기 위해 유관시험기준(KS B 6141)을 참고하여 통제조건을 설정하였다. 그리고, 선행연구(Kim et al., 2017)를 통해 안정적인 압력손실로 확인된 총풍량 600CMH을 실험공조환경으로 설정하였다. 바이오필터 체결부는 기밀을 유지하기 위해 식생유니트와 알루미늄 테이프로 마감하였다.
- 상기 실험편 구성요소를 설정한 후, 우선 석탄회기반 인공경량골재의 미분을 제거하고, 식생유니트에 충진하였다. 기반재로 충진된 식생유니트는 선정된 3종의 공기정화식물별로 6개를 구비하여, 총 18개의 실험편을 준비하였다. 여기서, 실험편 당 정화식물을 9∼10본 식재하였으며, 식재 시 식물 뿌리의 잔여 토양이 최소화 되도록 조치하였다.
- 본 실험에 사용된 식생기반재는 식생유니트내에 충진된 석탄회기반 인공경량골재와 근권부에 잔존한 상토로 유니트별 5L 관수 후 24시간 양생을 거쳐 초기수분함량 23.3∼27%를 기록하였다.
- 본 실험에 적용된 식생바이오필터는 식생유니트, 기반재, 공기정화용 식물로 구성된 유니트형이다. 우선 식생유니트는 다음 Figure 3과 같이 500㎜×333㎜×50㎜의 규격으로 자외선 차단제가 도포된 H.
- 송풍구와 배출구는 다음 Figure 5와 같이 지름 100mm로 실험용 챔버 상단과 하단에 각각 3개소가 구비되었다. 실험 공기조건은 온도 25 ± 10 ℃, 습도 55 ± 15 % (KS B 6740, SPS-KACA004-134)로 설정하였다.
- 실험용 챔버에 체결된 식생바이오필터의 상단부에 송풍구가 3개소가 구비되어 공조기로부터 급기가 진행된다. 식생모델별 엽면적 등에 의한 압력손실 변화로 여과풍속이 변화하며, 이를 송풍구와 송풍의 영향이 미비한 음영구로 구분하여 다음과 같이 실험기간동안 모니터링을 진행하였다.
- 본 연구는 공조기 연계 실험인프라 구축, 실험조건 설정, 실험편 설계, 식생생육 및 여과풍속 모니터링 조건 설정, 실험편 거치 및 실험 순으로 진행하였다. 실험은 2017년 10월 29일부터 11월 6일까지 총 9일간 진행되었다. 공조기와 직접 연계된 식생바이오필터 시스템에 3종의 공기정화식물이 식재된 실험편을 구비하였으며, 실험편 당 36시간이 소요되었다.
- 실험인프라는 실험용 챔버(IAQ Chamber), 공조기(AHU), 풍동관(Flow Nozzle Chamber)으로 구성되어 있다(Rural Development Administration, 2017). 공조기 연계로 인한 식생바이오필터에 작용되는 공조환경과 식생생육상태를 모니터링하기 위해 실험용 챔버는 Figure 2와 같이 유관 국가표준(KS ISO 16000-9)을 참조하여 설계되었다.
- 우선 식생유니트는 다음 Figure 3과 같이 500㎜×333㎜×50㎜의 규격으로 자외선 차단제가 도포된 H.D.P.E(High Density Poly Ethylene)소재로 제작되었다.
- 식생유니트형 바이오필터에 적용되는 식물재료를 선정하기 위해 공기정화 식물의 선행연구를 확인하고 활용된 식물 종을 정리하였다. 이중 공기정화 식물의 선행연구(Jung et al., 2015;Park et al., 2008; Lee et al., 2008)와 농진청에서 지정하고 있는 실내식물(National Institute of Horticultural and Herbal Science, 2014)을 비교하여 활용도가 높은 식물인 스파티필름, 스킨답서스, 싱고니움 3종을 선정하였다.
- 실험 공기조건은 온도 25 ± 10 ℃, 습도 55 ± 15 % (KS B 6740, SPS-KACA004-134)로 설정하였다. 폐쇄적인 실험환경에 따라 풍속은 실험용 챔버에 다기능 종합 환경측정기(Testo 480 professional climate instrument)에 열선(Testo, thermal probe 10mm)․베인(Testo, vane probe 16mm)형 풍속 프로브를 설치하여, 데이터를 확보하였다.
이론/모형
- 실험인프라는 실험용 챔버(IAQ Chamber), 공조기(AHU), 풍동관(Flow Nozzle Chamber)으로 구성되어 있다(Rural Development Administration, 2017). 공조기 연계로 인한 식생바이오필터에 작용되는 공조환경과 식생생육상태를 모니터링하기 위해 실험용 챔버는 Figure 2와 같이 유관 국가표준(KS ISO 16000-9)을 참조하여 설계되었다. 구조는 알루미늄프로파일 40mm과 PC t=5mm가 사용되었으며, 1,000mm×1,000mm×1,000mm의 크기로 제작되었다.
- 본 실험은 식생바이오필터의 AHU연계에 따른 공조 성능과 식생생육안정성을 객관화하기 위해 유관시험기준(KS B 6141)을 참고하여 통제조건을 설정하였다. 그리고, 선행연구(Kim et al.
성능/효과
- 이러한 EC 구간이 시계열로 가장 긴 시간 확보된 식생 모델은 스킨답서스였다. 0.4dS/m의 EC 수준이 송풍구 하단에서 21시간 후, 음영구 하단에서는 23시간 후에 각각 0dS/m으로 수렴되어 적용된 식생 모델 중 가장 오랜 시간동안 EC 최적범위를 확보하였다. 다만, 토양수분이 5%를 기점으로 송풍구와 음영구 하단의 EC가 서로 반전된 점과 식생기반재의 위조점(wilting point)에 대한 추가적인 검토가 요구된다.
- 바이오필터의 식생 모델 중 스킨답서스가 유일하게 실험개시 후 실험용 챔버 내의 기온보다 낮은 엽온을 20시까지 유지하였다. 21시 이후에는 타 식생모델과 유사한 경향을 보여 실험 공조환경이 일반적인 식물 대사에 부정적인 영향을 미치는 것으로 해석되었다. 따라서 바이오필터의 공조기 연계 시 스킨답서스는 상대적으로 가장 높은 식물 스트레스 관리성능을 보이는 것으로 판단된다.
- 3∼27%를 기록하였다. 또한, 유니트 거치에서 간헐적인 중력수가 확인되어 식생기반재의 토양수분상태가 포장용수량(field capacity) 이상으로 파악되었다. 이러한 초기토양수분에서 스파티필름과 싱고니움은 송풍구와 음영구 하단이 유사하게 급격한 감소현상을 보였다.
- 해당 식생지표의 시계열 모니터링을 통해 기계식 공조환경에서 정화식물별 생육안정성에 대한 유의미한 경향성을 확인할 수 있었다. 바이오필터용 식생모델로 선정된 3개의 모형 중 스킨답서스가 모든 지표에서 우수한 성능을 기록하였다. 우선 토양수분지표에서 가장 완만한 감소 경향을 기록하였다.
- 이러한 초기토양수분에서 스파티필름과 싱고니움은 송풍구와 음영구 하단이 유사하게 급격한 감소현상을 보였다. 반면, 스킨답서스는 상대적으로 완만한 감소경향을 기록하였으며, 음영구하단에서는 보다 현저한 차이가 확인되었다.
- 92m/s을 기록하였다. 송풍구의 여과풍속은 싱고니움이 가장 높았으며, 평균 7.58m/s로 확인되었다.
- 바이오필터용 식생모델로 선정된 3개의 모형 중 스킨답서스가 모든 지표에서 우수한 성능을 기록하였다. 우선 토양수분지표에서 가장 완만한 감소 경향을 기록하였다. EC에서도 0dS/m 초과 0.
- 음영구 하단에서 기록된 생육지표 간 상관계수는 토양수분과 EC가 0.954로 매우 강한 양(+)의 상관관계가 확인되었다. 따라서 적정 수분확보 측면에서는 EC가 “0 dS/m”를 초과해야 하고, 선행연구에서 제시한 “0.
- 08m/s을 기록하였다. 음영구의 여과풍속또한 싱고니움이 가장 높았으며, 평균 0.06m/s로 확인되었다.
- 주요 식물 스트레스 평가지표인엽온 또한 타 식생모델과는 달리 실험용 챔버 기온대비 저온구간을 20시간 이상 확보하였다. 이러한 정량화 식생지표 결과로 미루어 보아 본 연구의 식생바이오필터의 식생모델 중에서 스킨답서스가 해당 공조환경에서 가장 높은 생육안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
- 58m/s를 기록하는 공조환경 내에서 식생바이오필터에 적용된 식생모델별로 진행되었다. 직․간접적으로 풍속의 영향을 받는 적용 식물의 토양수분, EC, 엽온과 같은 정량화 가능한 생육지표에 대한 시계열변화를 확인할 수 있었다.
- 본 연구는 유니트형 식생바이오필터와 AHU연계 시 예상되는 적용식물의 생육안정성을 정량화 할 수 있는 식생지표 분석을 통해 확인해보았다. 해당 식생지표의 시계열 모니터링을 통해 기계식 공조환경에서 정화식물별 생육안정성에 대한 유의미한 경향성을 확인할 수 있었다. 바이오필터용 식생모델로 선정된 3개의 모형 중 스킨답서스가 모든 지표에서 우수한 성능을 기록하였다.
후속연구
- 4dS/m의 EC 수준이 송풍구 하단에서 21시간 후, 음영구 하단에서는 23시간 후에 각각 0dS/m으로 수렴되어 적용된 식생 모델 중 가장 오랜 시간동안 EC 최적범위를 확보하였다. 다만, 토양수분이 5%를 기점으로 송풍구와 음영구 하단의 EC가 서로 반전된 점과 식생기반재의 위조점(wilting point)에 대한 추가적인 검토가 요구된다.
- 이와 같은 결과에 대한 보다 높은 신뢰성 확보를 위해 식생기반재에 대한 식물유효수분구간과 공조측면의 식생생육을 위한 EC 최소한도와 같은 지표의 추가적인 확인이 필요할 것으로사료된다. 더불어, 공조측면에서 식생기반재의 음영환경 조성에 직접영향을 제공하는 식생피폭비율(FVC: Fractional Vegetation Cover)등의 식생면적평가와 해당 식생모델의 실질적인 공기정화능에 대한 검토도 후속연구를 통해 보완 되어야 할 것이다.
- 이와 같은 결과에 대한 보다 높은 신뢰성 확보를 위해 식생기반재에 대한 식물유효수분구간과 공조측면의 식생생육을 위한 EC 최소한도와 같은 지표의 추가적인 확인이 필요할 것으로사료된다. 더불어, 공조측면에서 식생기반재의 음영환경 조성에 직접영향을 제공하는 식생피폭비율(FVC: Fractional Vegetation Cover)등의 식생면적평가와 해당 식생모델의 실질적인 공기정화능에 대한 검토도 후속연구를 통해 보완 되어야 할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.