생명환경과학 입면녹화 번역(한국어 원본)오늘 제가 발표할 내용은 Development of Air Purification System Using Plant and Rhizosphere Microorganism입니다. 입면녹화란 “건축물의 벽면, 각종 울타리, 방음벽, 콘크리트 옹벽 등의 수직면과 경사면 등 인공적으로 만들어진 입면을 식물로 푸르게 하는 것”으로 환경부에서 정의하였으며, 같은 의미로 Green Wall, Plant Wall, Eco Wall, Vertical garden이 있습니다. Green Wall 는 녹화방법에 따라서 Adsorption Climbing, Supportable material Climbing, Drooping, Expelier, Wall Installation type이 있습니다. 현대인들은 실내에서 많은 시간을 보내기 때문에 실내 공기 환경은 매우 중요한 요소로 부각되었고, 실내조경에서 수평공간
이용의 한계점에 도달하였고, 수직공간의 활용 필요성은 증대되고 있으며, 실내 식물의 심리적 효과, 시각 피로완화 효과, 스트레스 경감 효과 등의 입증 및 이산화탄소, 일산화탄소, 휘발성 유기화합물, 부유분진 등 각종 오염물질을 흡수하는 것으로 밝혀지면서, 실내공간 환경개선을 위한 식물 활용 친환경적 신기술 개발 필요성 은 증대되고 있습니다. 국내 특허는 2010년을 기점으로 벽면조경에 대한 플랜터, 모듈 구조특허 및 시스템 특허가 주류를 이루고 있으며, 미국에서는 식물의 Bio-filtration 기능을 활용한 에너지 효율 빌딩을 위해 밀폐된 바이오 돔을 활용한 sustainable indoor ecosystem 개발되었고, 캐나다 토론토 괼프험버대학 본관 및 스웨덴 순드스발 공항에 바이오 필터를 활용한 공조시스템 설치하여 활용중에 있습니다. 그러나 근권부 미생물을 활용한 환경개선에 관한 연구 개발 및 실용화는 매우 부족합니다. 실내식물의 오염물질 제거원리는 식물이 광합성을 통한 가스교환 시 공기중의 오염물질이 잎에 있는 기공을 통하여 52%흡수되고, 뿌리에서는 48%흡수하며, 잎의 증산작용에 의해 뿌리 부근에 형성된 대기보다 낯은 압력은 오염물질을 토양 속으로 끓어 들이고, 뿌리의 미생물이 오염물질을 미생물과 식물의 양분으로 사용할 수 있는 구조로 분해합니다.
주요 연구 내용을 보면 실내식물의 지상부와 지하부의 포름알데히드 제거 비율을 구명하고, 지상부와 지하부의 비율은 낮에는 52% : 48%, 밤에는 4% : 96%로 밤에는 식물이 광합성작용을 하지 않기 때문에 지하부에서 미생물에의한 제거효과가 나타났으며, 톨루엔이 존재하는 공간에서 미생물에 의한 정화효과 최고 6배 증가 효과가 밝혀졌습니다. 벽면녹화의 효과 중 실내공기정화 효과는 처음으로 미 항공우주국 NASA에서 식물이 밀페된 공간에서 공기정화의 능력을 갖고 있다는 사실을 확인(NASA, 1984)했습니다. 그러나 식물을 실내공간에 보다 효율적으로 적용하기 위한 실내정원, 벽면녹화, 기능성 화분 등 다양한 기술개발이 미비하고, 광합성을 통한 가스 교환 시 대기 중의 이산화탄소와 오염물질을 흡수하여 공기를 정화시키는 효과는 밝혀졌으나 벽면녹화 자체에서 대기 중으로부터 산소를 토양으로 유입시켜 공기정화 효과를 상승시킬 수 있는 시스템 개발이 요구되며, 지상부뿐만 아니라 토양 배지와 토양미생물에 의해 실내에서 발생되는 각종 오염물질을 정화하고 배지를 포함한 근권부 연구에서 포름알데히드 제거하는데 지상부 보다 뛰어난 효과가 밝혀졌지만 이를 활용하여 오염물질 제거를 촉진시킬 수 있는 기술은 미비한 실정입니다. 따라서 이와 같은 이유로 실내의 사무공간, 주거공간 등에 식물을 활용한 공기정화 시스템 기술을 확립하고, 근권부 미생물 활용을 통해 실내식물의 정화기능 극대화 기술 확립이 필요하다고 판단되어 본 연구를 진행하게 되었습니다. Bio Wall System은 벽면녹화를 시스템화하였고 기능성 모듈을 개발하여 실내환경 개선효과와 식물생육이 원활한 제품이며, 이 특허기술기술을 바탕으로 Bio Wall panel System을 개발 할 예정입니다. 현재 Bio Wall System은 기본형, 원형, 양면 파티션형, 코너형으로 제품이 출시되고 있습니다. 실험1 환경정화 식물시스템의 식물뿌리 활착을 위한 특수패널 개발 실험에서는 식물 식생 패널 재료 수집은 경량화, 뿌리활착, 습도유지 등을 고려하여 3종류의 패널을 선택하고, 3종류의 패널 시제품을 제작하며, 시제품 제작 후 패널 종류별 식물 생육실험을 하며, 패널 3종류별 식물 생육조사는 식물별 3주의 생체중, 초장, 옆폭, 엽수, 근중을 2주일 간격으로 3회 측정하고, 온도는 24±2℃, 습도 40±20%로 유지, 주1회 1일당 30분의 관수하며 실내 환경에서 많이 이용되는 실내 관엽 식물 중에서 공기정화식물로 검증된(Kim et al., 2011) 식물 중에서 벽면녹화에 많이 사용되는 식물을 사용한다. 실험2 식물 근권부 활용 능력 향상을 위한 모듈 개발실험 에서는 식물 및 뿌리생육에 적합하고, 관수 및 개발된 패널과 접목시켜 모듈을 개발한다. 개발 후 시제품을 제작하고 수정 및 보완하여 3D제작하며, 실용신안을 출원한다. ‘Bio Wall panel system’ 의 검증을 위해 식물 별 생육실험을 한다. ‘Bio Wall panel system’은 130cm(L)×35cm(W)×180cm(H)크기의 이동식 프레임에 상부에는 팬모터를 설치하고 탄소필터와 공기 배출 가능한 송풍구조로 제작하고, 실내 환경에서 많이 이용되는 실내 관엽 식물 중에서 공기정화식물로 검증된(Kim et al., 2011) 식물 중에서 벽면녹화에 많이 사용되는 식물5종류 사용하여, 생육조사는 식물별 3주의 생체중, 초장, 옆폭, 엽수, 근중을 2주일 간격으로 3회 측정하고, 온도는 24±2℃, 습도 40±20%로 유지, 주1회 1일당 30분의 관수한다. 실험3 ‘Bio Wall panel system’ 공기질 측정실험은 ‘Bio Wall system’ 130cm(L)×35cm(W)×180cm(H)크기의 이동식 프레임에 상부에는 팬모터를 설치하고 탄소필터와 공기 배출 가능한 송풍구조로 제작하고, 개발된 모듈을 안착한다. 대조구는 식물이 없는 Mock-up이며 Bio Wall, ‘Bio Wall system‘, ‘Bio Wall panel system’을 Mock-up에 투입 후 실내 공기질 측정을 9시∼17시 하루 8시간 2개월 동안 TVOCs, CO2, PM10, HCHO 측정하고, 실내 환경에서 많이 이용되는 실내 관엽 식물 중에서 공기정화식물로 검증된(Kim et al., 2011) 식물 중에서 벽면녹화에 많이 사용되는 식물5종류 사용하며, 온도는 24±2℃, 습도 40±20%로 유지, 주1회 1일당 30분의 관수한다.
Data analysis and Statistics방법은 Bio Wall panel system 세부구조와 기능성 모듈의 세부사양은 설계도면의 입면도와 단면도를 통하여 결과로 제시하고, 공기 질 개선효과와 식물생육상태는 ANOVA를 이용하여 유의성을 검정 후 Duncan의 다중순위검정을 사용하며, 모든 통계자료는 SAS 9.1. program을 사용하여 분석한다. |
생명환경과학 입면녹화 번역(영어 번역본)The title of my presentation is “Development of Air Purification System Using Plant and Rhizosphere Microorganism.” The Ministry of Environment defined facade planting as “Decorating the artificial facade made of vertical plane or inclined plane, such as building walls, fences, sound barriers, and concrete walls, with plants .” It is also known as green wall, plant wall, eco wall, and vertical garden.
According to the planting method, the green wall can be divided into adsorption climbing type, supportable material climbing type, drooping type, expelier type, and wall installation type. The importance of indoor air environment is increasing due to long hours modern men spend indoor and the use of horizontal space reached its limitation. The necessity for the use of vertical space is increased. And it has been known that plants relax people psychologically and visually, reduce stress, and absorb carbon dioxide, volatile organic compounds, airborne dust, and other pollutants. For these reasons, the necessity for the development of environmentally friendly new technology using plants is increasing.
Patents in Korea since 2012 consist mostly of planters for wall landscaping, and module structure and system patents. In America, sustainable indoor ecosystems using plants’ biofiltration function and closed biodome has been developed for energy efficient buildings. And air conditioning systems using biofilter have been installed at The University of Guelph-Humber Building in Toronto, Canada and Sundsvall Airport in Sweden. However, research of environment improvement using rhizosphere microorganisms and its application have been very inadequate. The principle behind the plants removing pollutants is as follows. When a plant exchanges gas through photosynthesis, 52% of the pollutants in the air are absorbed through the stomas on the leaves and 42% are absorbed by the roots. The pressure formed around the roots due to transpiration of leaves is lower than the atmosphere and it pulls the pollutants into the soil and the microorganisms dissolve the pollutants into nutrients that can be used by microorganisms and plants.
Studies have found the ratios of indoor plants’ removal of formaldehyde above and under the ground. During the day, the ratios of removal above the ground and under the ground are 52% and 48% respectively and during the night, the ratios are 4% and 96% respectively. As the plants do not carry out photosynthesis at night, removal of formaldehyde is done by microorganisms under the ground. And in the space containing toluene, purification effect is increased by 6 times by microorganisms.
Of the effects of facade planting, the indoor air purification effect was first identified by NASA, which found that plants purify air in the closed space(NASA, 1984). However, technology development for indoor garden, facade planting, and functional planters to introduce plants indoor has not been very active. Even though it has been identified that plants absorb carbon dioxide and pollutants in the air at the time of gas exchange during photosynthesis, a system that can enhance air purification effect by drawing oxygen in the atmosphere to the soil still needs to be developed. And rhizosphere studies have found that soil medium and soil microorganisms purify various pollutants and roots are more effective for the removal of formaldehyde than above the ground part. However, technology to facilitate removal of pollutants using this has been inadequate.
For these reasons, this study is conducted to establish air purification system technology using plants in office and residential spaces and technology to maximize indoor plants’ purification function by using rhizosphere microorganisms. Bio Wall System has systemized facade planting and it is a product to improve indoor environment and foster plant growth. Based on this patent technology, Bio Wall Panel System will be developed. Presently, Bio Wall System is available in basic type, round type, double partition type, and corner type.
Experiment 1. In the special panel development experiment for the rooting of plant roots in the environment purification plant system, 3 types of panels will be selected in consideration of light weight, rooting, and moisture maintenance, and 3 types of panel prototypes will be produced. After production, plant growth experiment will be carried out by panel. For the growth survey of plants, fresh weight, plant height, leaf width, number of leaves, and root weight will be measured at 3 weeks. And after that, they will be measured 3 times at the interval of two weeks. The temperature will be maintained at 24±2℃ and the humidity will be maintained at 40±20%. Once a week, plants will be watered for 30 minutes a day once a week. And for the experiment, of the indoor foliage plants, those that are known as air purification plants(kim et al., 2011) and frequently used for facade planting will be used.
Experiment 2. In the module development experiment to improve the utilization of zhizosphere, a module that is appropriate for plant and root growth will be developed by integrating watering and the developed panel. After the development, prototype will be produced and revised, 3D model will be produced and an application for utility model will be made.
To verify ‘Bio Wall Panel System’, growth experiment by plant will be carried out. Bio Wall Panel System will be produced in the form of movable frame in the size of 130cm(L)×35cm(W)×180cm(H) with fan motor on its upper side and carbon filter and air blasting structure for air discharge. Of the indoor foliage plants, 5 types that are known as air purification plants(kim et al., 2011) and frequently used for facade planting will be used. For the growth survey of plants, fresh weight, plant height, leaf width, number of leaves, and root weight will be measured at 3 weeks. And after that, they will be measured 3 times at the interval of two weeks. The temperature will be maintained at 24±2℃ and the humidity will be maintained at 40±20%. Once a week, plants will be watered for 30 minutes a day once a week.
Experiment 3. For the ‘Bio Wall Panel System’ air quality measurement experiment, Bio Wall Panel System will be produced in the form of movable frame in the size of 130cm(L)×35cm(W)×180cm(H) with fan motor on its upper side and carbon filter and air blasting structure for air discharge, and the developed module will be installed.
The control is a mockup with no plants. After putting Bio Wall, Bio Wall System, and Bio Wall Panel System into the mockup, TVOCs, CO2, PM10, HCHO will be measured for 8 hours a day from 9:00 to 17:00 for 2 months. Of the indoor foliage plants, 5 types that are known as air purification plants(kim et al., 2011) and frequently used for facade planting will be used. The temperature will be maintained at 24±2℃ and the humidity will be maintained at 40±20%. Once a week, plants will be watered for 30 minutes a day once a week.
For data analysis and statistics, detailed structure of Bio Wall Panel System and detailed specifications of functional module will be presented using elevation drawings and cross sectional drawings. And the test of significance of air quality improvement and plant growth status will be done using ANOVA and Duncan’s multiple range test and all statistical data will be analyzed using SAS 9.1 program. |
