[논문]실내공기질 개선을 위한 은행잎의 폼알데하이드 제거 성능 분석

박보랑

doi:10.5804/lhij.2019.10.2.045

실내공기질 개선을 위한 은행잎의 폼알데하이드 제거 성능 분석
Analysis of Formaldehyde Removal Performance of Gingko Leaf for Indoor air Quality Improvement 원문보기

LHI journal of land, housing, and urban affairs, v.10 no.2, 2019년, pp.45 - 51

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to examine the performance of formaldehyde removal from building materials using catechin contained in ginkgo leaf. A small chamber method was used to set up one control group and three experimental groups. As a result, it showed a reduction of formaldehyde from at least 73.5% to 77% when it was increased by 0.4g compared to the control (0g). In addition, it was confirmed by linear regression analysis that the amount of ginkgo leaf and the amount of formaldehyde emission were negatively correlated. Therefore, it was confirmed that the amount of formaldehyde emission was affected by ginkgo leaf.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Structural formula of Formaldehyde
그림 Fig. 2. Polymerization of Formaldehyde and Catechin
그림 Fig. 3. Classification scheme of catechin
표 Table 1. Experimental conditions of small chamber
표 Table 2. Cartridge Collection Method of 2, 4-DNPH
그림 Fig. 4. 2,4-DNPH Cartridge (Supelco, U.S.A)
표 Table 3. Small chamber test equipment
표 Table 4. Small chamber method test conditions and speciment
그림 Fig. 5. Formaldehyde standard Calibration curve
그림 Fig. 6. Analysis result of Formaldehyde
표 Table 5. Standard reagent calibration graph
표 Table 6. HPLC Program arguments
표 Table 7. Formaldehyde measure and analysis (Unit : ppm)
그림 Fig. 7. Correlation analysis og Ginkgo Amount and Formaldehyde

AI 본문요약
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문제 정의

은행잎은 공해에 대한적응력이 강하고 아황산가스, 납 성분 정화 능력이 플라타너스보다 2배나 높아 국내에서 가로수도 많이 심어져있으나 낙엽시기 이후 처치곤란의 문제를 가진다. 따라서, 본 연구에서는 Yang et al. (2012)의 연구결과를 보완하여, 처치곤란의 은행잎에 함유되어 있는 성분인 카테킨류를 활용하여 건축자재 에서 방출되는 폼알데 하이 드의제거 성능을 검증하고자 하였다.
본 연구는 은행잎에 함유되어 있는 카테킨류를 이용하여 폼알데하이드 방출 저감 효과의 성능 분석을 통해 실내환경 개선에 대한 활용 가능성 얻고자 하였다.
본 연구에서는 은행잎에 함유되어 있는 카테킨류 (Catechins) 성분을 활용하여 휘발성 유기화합물(VOCs)의 제거 성능을 확인하고자 하였으며, 그 중 인체에 가장 유해한 폼알데하이드의 제거 성능을 확인하였다. 연구 방법은 다음과 같다.
본 연구에서는 카테킨류가 함유되어 있는 은행잎을 활용하여 벽지에서 방출되는 폼알데하이드를 저감하는 실험을 실시하였다. 은행잎 채취를 위해 서울시 동작구의 가로수 낙엽올 활용하였으며, 분석에는 소형챔버법과 액체크로마토그래프법 이 활용되 었다,
본 연구에서는 카테킨류를 활용하여 벽지에서 방출되는 폼알데하이드의 저감 성능 분석을 위하여 소형챔버법 및 2, 4DNPH 카트리지를 활용한 실험을 실시하였다.

제안 방법

2, 4-DNPH 카트리지는 폼알데하이드 화합물 포집 시 오존(<&)이 동시에 포집 될 가능성이 있기 때문에 이를 방지하기 위해 카트리지 전단부에 KI(Potassium lodi de) 결정이 채워진 오존 스크러버 (Scrubber; Waters, U. S.A)를 장착하여 오존에 의한 방해 작용을 제거하였다. 또한, 태양광선에 취약하기 때문에 직사광선에 노출되지 않도록 실험실 창호부에 암막커텐을 설치하고, 알루미늄코팅지를 활용하여 태양광으로부터 카트리지를 완전히 차단하였다.
2, 4DNPH 카트리지 및 소형챔버법을 활용하기 위해 20* 소형챔버법을 실시하였다. 소형챔버의 실험조건과 2.
수 있다. 각 챔버는 모두 동일한 실험 환경조성을 위해서 식물 분말을 넣지 않는 챔버에도 분말을 담는 용기를 비어있는 상태로 넣어두어 대조군의 환경을 조성하였다, 'A챔버'는 대조군으로서 실크벽지와 은행잎 용기 외에 조건을 조작하지 않았으며 B, C, D 의 챔버에는 100g 단위로 식물분말의 양을 일정하게 증가시켜 실험하였다. 챔버내의 공기시료 채취는 폼알데히드 양의 감소를 관찰하기 위함이므로, 실험 시작 후 1일차, 3일차, 5일차, 7일 차후에 검출하였다.
9984 이상의 값을 나타내었으며, 표준시약에 대한 검량 결과는 Table 5와 같다. 검량 후 벽지로부터 방출되는 폼알데하이드를 포집한 DNPH카트리지를 분석하기 위하여 카트리지 내의 DNPH 수용체를 5mL의 아세토니트릴(Aceton itrile) 로 용출시킨 후 그 용출액을 HPLC로 20以 정량분석하였다. 분석에 사용된 HPLC의 조건은 Table 6와 같다.
A)를 장착하여 오존에 의한 방해 작용을 제거하였다. 또한, 태양광선에 취약하기 때문에 직사광선에 노출되지 않도록 실험실 창호부에 암막커텐을 설치하고, 알루미늄코팅지를 활용하여 태양광으로부터 카트리지를 완전히 차단하였다. 분석의 정확도 향상을 위하여 각 1개의 현장 바탕 시료(field blank)와 현장 이중시료(held duplicate) 를 분석하였다.
또한, 태양광선에 취약하기 때문에 직사광선에 노출되지 않도록 실험실 창호부에 암막커텐을 설치하고, 알루미늄코팅지를 활용하여 태양광으로부터 카트리지를 완전히 차단하였다. 분석의 정확도 향상을 위하여 각 1개의 현장 바탕 시료(field blank)와 현장 이중시료(held duplicate) 를 분석하였다.
실험방법은 1개의 대조군과 3개의 실험군으로 구성하여 챔버내의 공기를 2, 4 DNPH 카트리지에 포집하였다. 세 번째, 소형챔버법을 통해 포집된 공기의 폼알데하이드 잔류랑 확인을 위해 액체크로마토그래프법 (Liquid Chromatography) 분석을 실시하였다.
소형챔버는 잔존하고 있는 화학물질 제거를 위해 중류 수로 씻어내고 260P의 오븐에서 60분 이상올 유지한 후 가열처리 종료 후 실온에서 2시간 경과한 후 소형 방출시험 챔버의 바탕농도를 측정하였다.
실험은 대조군 1개와 실험군 3개로 분류하였으며, 대조군에는 시험편인 일반벽지(150mm X 150mm)만 소형챔버에 삽입하였고, 3개의 실험군에는 대조군과 동일하게 일반벽지를 삽입하고, 건조된 은행잎(50笆에서 8시간건조을 각각 0.4g, 0.8g, 1.2g 씩 함께 배치하여 실험을 실시하였다.
연구방법은 낙엽된 은행잎을 채집한 뒤 벽지를 넣은소형챔버와 DNPH카트리지유도체를 이용하여 채취한 공기를 액체 크로마토그래프를 이용하여 분석하였다.
은행잎 양에 따른 폼알데하이드 저감 효과를 얻기 위해 Og, 0.4g, 0.8g, 1.2g 으로 나누어 분석하였다. 대조군(Og) 대비 0.
각 챔버는 모두 동일한 실험 환경조성을 위해서 식물 분말을 넣지 않는 챔버에도 분말을 담는 용기를 비어있는 상태로 넣어두어 대조군의 환경을 조성하였다, 'A챔버'는 대조군으로서 실크벽지와 은행잎 용기 외에 조건을 조작하지 않았으며 B, C, D 의 챔버에는 100g 단위로 식물분말의 양을 일정하게 증가시켜 실험하였다. 챔버내의 공기시료 채취는 폼알데히드 양의 감소를 관찰하기 위함이므로, 실험 시작 후 1일차, 3일차, 5일차, 7일 차후에 검출하였다.
연구 방법은 다음과 같다. 첫 번째, 문헌고찰을 통해 폼알데하이드의 정의 및 발생원과 카테킨류의 특성을 조사하였다. 두 번째, 은행잎의 폼알데하이드 저감 성능 검증을 위해 소형챔버법을 활용하여 실험을 실시하였다.

대상 데이터

1b(2017) '실내 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 측정방법-2, 4DNPH 카트리지와 액체 크로마토그래프법 (LC; Liquid Chromatograph)' 의 방법에 따라 분석을 실시하였다. 분석에 사용된 LC 분석 기기는 고성능액 체 크로마토그래 피 (HPLC; I五gh Performance Liquid Chromatography] 이다. 폼알데하이드는 'Supelco'사에서 제품화된 표준용액 99.
2, 4DNPH 카트리지 및 소형챔버법을 활용하기 위해 20* 소형챔버법을 실시하였다. 소형챔버의 실험조건과 2.4DNPH 카트리지 채취법은 각 Table 1, Table 2와 같고, 유량조절을 위한 MFC는 MR-5000, SWx4ea을 사용하였다.
64ppm, 7일차에 Oppm이 측정되었다. 실험군 1(은행잎: 0.4g)은 1일차 0.64ppm, 3일차 0.71ppm, 5일차 0.31ppm, 7일차에는 Oppm이 측정되었다. 실험군 2(은행잎: 0.
31ppm, 7일차에는 Oppm이 측정되었다. 실험군 2(은행잎: 0.4g)는 1일차 0.49ppm, 3일차 0.53ppm, 5일차와 7일차에 Oppm이 측정되었다. 실험군 3(은행잎: 0.
두 번째, 은행잎의 폼알데하이드 저감 성능 검증을 위해 소형챔버법을 활용하여 실험을 실시하였다. 실험방법은 1개의 대조군과 3개의 실험군으로 구성하여 챔버내의 공기를 2, 4 DNPH 카트리지에 포집하였다. 세 번째, 소형챔버법을 통해 포집된 공기의 폼알데하이드 잔류랑 확인을 위해 액체크로마토그래프법 (Liquid Chromatography) 분석을 실시하였다.
실험장치는 챔버를 설치할 수 있는 항온항습실, 실험 환경을 제어하는 공기공급장치와 공기필터장치, 습도조절 및 분배장치가 있고, 그 외 공기채취실 등이 있다. 항온항습조 내의 공기는 펌프로 외부공기를 유입하여 HEPA 필터에 의해 청정하게 정화된 후 챔버 내부로 공급되고, 실험 환경은 25 ±05C, 50 ±5%로 유지된다.
은행잎은 11월 낙엽 후 곧바로 수거하여 약 50*C에서 8시간 건조 후 사용하였다. 박상범 et al.

이론/모형

첫 번째, 문헌고찰을 통해 폼알데하이드의 정의 및 발생원과 카테킨류의 특성을 조사하였다. 두 번째, 은행잎의 폼알데하이드 저감 성능 검증을 위해 소형챔버법을 활용하여 실험을 실시하였다. 실험방법은 1개의 대조군과 3개의 실험군으로 구성하여 챔버내의 공기를 2, 4 DNPH 카트리지에 포집하였다.
소형챔버에서 방출되는 폼알데하이드를 포집하기 위해 ISO 16000-3, EPA METHOD TOT1에 명시되어있는 '2, 4-DNPH 카트리지를 이용한 폼알데히드를 채취는 방법'을 활용 하였다. 2, 4-DNPH 카트리지는 Fig.
실시하였다. 은행잎 채취를 위해 서울시 동작구의 가로수 낙엽올 활용하였으며, 분석에는 소형챔버법과 액체크로마토그래프법 이 활용되 었다,
폼알데하이드 분석은 실내공기질 공정 시험 기준의에 ES02601.1b(2017) '실내 및 건축자재에서 방출되는 폼알데하이드 측정방법-2, 4DNPH 카트리지와 액체 크로마토그래프법 (LC; Liquid Chromatograph)' 의 방법에 따라 분석을 실시하였다. 분석에 사용된 LC 분석 기기는 고성능액 체 크로마토그래 피 (HPLC; I五gh Performance Liquid Chromatography] 이다.
폼알데하이드의 농도를 측정하기 위한 환경부에서 지정한 '실내공기질 공정시험 기준에 근거하여 실시하였다. 2, 4DNPH 카트리지 및 소형챔버법을 활용하기 위해 20* 소형챔버법을 실시하였다.

성능/효과

2g 으로 나누어 분석하였다. 대조군(Og) 대비 0.4g 씩 증가 시, 최소 73.5%에서 최대 77% 까지 폼알데하이드의 저감을 나타내었다. 선형 회귀분석을 통해 은행잎 양과 폼알데하이드의 방출량은 음의 상관관계임을 확인하였다.
따라서, 폼알데하이드의 방출량은 은행잎에 영향 올 받는 것을 확인하였다. 폼알데하이드는 극히 미량의 은행잎에도 반응하기 때문에 두 가지 물질의 정확한 상관관계를 위해서는 추가적인 연구가 필요하다고 판단하였다.
실내에서의 폼알데하이드는 신축건물에서 높게 나타나며 건축자재의 수명, 실내온도 및 습도에 따라 방출량에 영향을 받는다. 또한 Ippm 또는 그 이하에서 누 코, 목의 자극 증상을 보이며, 동물 실험에서는 발암성이 있는 것으로 나타났다.
5%에서 최대 77%까지 폼알데하이드가 저감되는 것을 확인하였다. 선형 회귀분석을 통해 분석한 결과 은행잎의 양과 폼알데하이드의 양은 음의 상관관계를 보이는 것으로 확인하였고, 1일차의 R2은 0.9925, 2일차의 R2은 0.997, 3일차의 R2은 0.8878 로 나타났다(Fig. 7 ~ Fig. 9).
5%에서 최대 77% 까지 폼알데하이드의 저감을 나타내었다. 선형 회귀분석을 통해 은행잎 양과 폼알데하이드의 방출량은 음의 상관관계임을 확인하였다.
은행잎이 0.4g 증가 시, 최소 73.5%에서 최대 77%까지 폼알데하이드가 저감되는 것을 확인하였다. 선형 회귀분석을 통해 분석한 결과 은행잎의 양과 폼알데하이드의 양은 음의 상관관계를 보이는 것으로 확인하였고, 1일차의 R2은 0.
이와 같은 결과를 통해 폼알데하이드 방출량은 은행잎의 양과 반비례 관계에 있는 것을 확인하였다. 은행잎이 0.

후속연구

자세한 연구를 위해서는 비균일하게 폼알데하이드가 방출되는 벽지가 아닌 일정한 방출량올 가지는 실험 자재가 필요하다고 판단된다. 또한, 이를 통한 신뢰도 높은 실험 결과 데이터를 바탕으로 은행잎의 폼알데하이드 방출 저감 가능성 입증으로 중요한 실내공기 개선가능 천연 자원으로 활용될 수 있을 것이라 기대된다.
것을 확인하였다. 폼알데하이드는 극히 미량의 은행잎에도 반응하기 때문에 두 가지 물질의 정확한 상관관계를 위해서는 추가적인 연구가 필요하다고 판단하였다. 자세한 연구를 위해서는 비균일하게 폼알데하이드가 방출되는 벽지가 아닌 일정한 방출량올 가지는 실험 자재가 필요하다고 판단된다.

참고문헌 (15)

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유형규, 박진철, 이언구(2005), "실내건축자재 폼알데하이드 및 휘발성유기화합물 방출 특성에 관한 연구", 대한건축학회 논문집, 21(7): 141-149.
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하야시 데루아키(2000), 증상으로 찾아보는 건강식품.
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상세보기
CDC (Centers for disease control and prevention)
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상세보기
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Toshiyuki, T.K, Tomomi, M.K, Hiroshi, K .H, Fumiaki N. S.(2008), "Mechanism of formaldehyde adsorption of (+)-catechin", J Wood Sci 54: 329-331.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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