본 연구에서는 식물에 의한 표면적 증가와 생리작용이 미세먼지 정화에 미치는 영향을 추정하기 위하여 대조구(Control; Type C)을 설정하고, 관엽식물(Spathiphyllum wallisii; Type P)과 인조식물(Artificial Plant; Shape of Spathiphyllum wallisii; Type A.P)을 활용하여 미세먼지 정화소요시간을 측정하고 비교ㆍ분석하였다. 그 결과, 각 실험구별 미세먼지 정화에 소요된 시간은 Type C에 비하여 Type A.P는 57~64%, Type P는 31~32% 수준으로 감소하였다. 이후, LMM(Liner Mix Model)을 활용하여 각 실험구별 시간변화에 따른 교호작용을 검정한 결과, 표면적증가와 시간변화(PM10 : t=3.123, p<0.05, PM2.5 : t=3.180, p<0.05), 생리작용과 시간변화(PM10 : t=4.065, p<0.05, PM2.5 : t=4.307, p<0.05)는 통계적으로 유의한 것으로 분석되어 각 요인과 시간변수의 교호작용이 있음을 확인할 수 있었다. 마지막으로 식물의 미세먼지 정화요인에 따른 효율은, 정화요인이 존재하지 않는 대조구(Type C)에 비하여 표면적 증가로 1.40배, 생리작용으로 1.95배, 총 평균 2.74배의 정화시간이 더 짧은 것으로 비선형회귀분석을 통해 추정하였다. 이상의 결과를 종합하여 식물체의 미세먼지 정화매커니즘 중 생리작용(방출 및 흡수 등)이 표면적 증가(흡착)보다 더 큰 영향을 미치고 있음을 예상하였으며, 이에 따라 미세먼지 정화 기능을 목적으로 하는 녹지에서 비배 및 관수관리등 녹지관리가 중요한 요인임을 피력하였다.

본 연구는 공기 중 음이온이 미세먼지(PM10, PM2.5) 정화에 미치는 영향을 파악하고, 식물이 공기 중 음이온 발생과 미세먼지 정화에 미치는 영향을 평가하기 위하여 음이온 발생요인별 음이온 발생량을 측정하고, 각 요인별, 식물 용적별 미세먼지 저감 모형을 구축하여 비교하였다. 음이온 발생요인별 특성은 Type N.I(Negative ion generator; 204,133.33ea/㎤) > Type P₃₀(Plant Vol. 30%; 362.55ea/㎤) > Type C(Control; 46.22ea/㎤)의 순으로 음이온 발생량 을 살펴보면 무처리구에 비하여 음이온 발생기 처리구에서 약 4,417배, 식물 배치구에서 약 8배 많았다. 이에 따른 음이온 발생원별 미세먼지 저감 특성은 PM10에서 Type NI가 Type C에 비하여 정화효율이 2.52배, Type P30이 1.46배 높았으며, PM2.5의 경우, Type NI가 Type C에 비하여 정화효율이 2.26배, Type P30이 1.31배 높은 것으로 분석되었다. 식물의 용적별 미세먼지 정화 효율은 Type P₂₀(84.60분) > Type P₃₀(106.50분) = Type P₂₅(115.50분) = Type P₁₅(117.60분) > Type P₅(125.25분) = Type P₁₀(129.75분)의 순이었으며, 초미세먼지의 경우 Type P₂₀ (104.00분) > Type P₃₀(133.20분) = Type P₂₅(144.00분) = Type P₁₅(147.60분) > Type P₅(161.25분) = Type P₁₀ (168.00분)의 순이었다. 이렇게 음이온의 미세먼지 정화 능력과 식물의 미세먼지 정화능력을 정량적으로 분석하였으며, 향후 미세먼지 정화를 고려한 녹지계획 및 식물식재에 고려해야할 사항을 제안하였다.

In this study, using soil brick with combined effective microorganisms and emergent plants was identified which it can increase the effect of conservation and improvement of water. Lab-test was consist of four kind of reactors and each of reactors were A(rawwater), B(soil brick), C(emergent plant) and D(soil brick+emergent plant). Iris pseudoacorus, Phargmites australis, Typha angustifolia and Zizania latifolia were used for emergent plant. Evaluation of application on various environment were performed on agricultural waterway and pond. The pH measurement test of soil brick was performed due to evaluate whether a strong alkaline water flows out of the soil brick. Result of lab-test, removal efficiency of D was better than removal efficiency of A presenting 20.9%, 27.9% 21.5%, 33.8% and 58.4% for CODCr, BOD5, TN, TP and TSS respectively. Removal efficiency of soil brick on agricultural waterway was revealed to be 49.5%, 45.0%, 43.7%, 37.3% and 28.6% for CODCr, BOD5, TN, TP and TSS respectively. And removal efficiency of soil brick on the pond was revealed to be 12.7%, 10.5%, 9.32%, 10.4% and 36.3% for CODCr, BOD5, TN, TP and TSS respectively. Result of pH measurement test of soil brick was neutral which was about 6 to 8.

본 연구에서는 강원도 춘천지역에서 발생하는 환경 오폐수를 시료로 하여 미생물을 혼합하여 제조한 수질정화제를 실제 하천과 호수의 오염환경과 유사한 배양기내에서 생물학적반응을 시켜 오염물질의 정화정도를 측정하고 평가하였다. 사용된 미생물은 식물성 유산균(vegetable Lactobacillus fermentum), 효모(Saccharomyces cerevisiae)와 고초균(Bacillus subtilis)이다. 두 가지의 미생물혼합제를 투입하여 정화정도를 실험하였다. 실제 하천에 투입하여 정화되는 과정과 유사하게 반응을 시키고자 반응 온도는 21(±3)oC로 하였으며 완전교반을 진행하였다. 사용한 시료의 오폐수의 오염도와 미생물에 의한 정화정도를 평가하기 위하여 총질소 함량과 총인 함량을 측정하였다. V.L.F.와 S.C.의 혼합물로 구성된 혼합제의 경우 총질소함량을 감소시키는데 매우 효과적임을 보여주었으며, V.L.F., S.C.,와 B.S.로 구성된 혼합제의 경우 그 총인의 함량을 저감화하는데 효과적임을 알 수 있었다. 본 실험에서 얻어진 실험 데이터를 통하여 V.L.F.와 S.C.의 혼합제가 오폐수의 정화반응에서 나타나는 반응상수값을 도출하였으며 그 값은 0.178 day-1이었다. 본 연구의 결과를 바탕으로 저감화하고자 하는 성분에 따라 미생물의 종류와 그 혼합비를 조절하는 최적화과정이 필수적임을 알 수 있었으며 또한 곡선적합으로 도출한 반응상수값은 미생물을 이용하여 호수와 하천의 정화정도를 simulation함에 필요한 실험인자로서 응용이 가능하게 되었다.

유기물이 함유된 공업용 폐수(2차처리수)의 수질을 정화하기 위해 2000년 7～10월에 친환경적인 방법인 식물정화조를 조성하여 하천의 수질 및 지하수를 보전하고 공업단지내에서 생물서식공간과 휴게공간을 제공하고자 본 실험을 진행하였다 식물정화조의 크기는 10m×6m(상부면)로 1일 처리용량은 2.5㎥였다. 폐수는 1일 4회, 6시간 간격으로 0.625㎥씩 나누어 처리하였다. 처리효율을 높이기 위해 수직흐름방식을 채택하였고, 배수층은 모래와 자갈을 2:1의 비율로 혼합하여 깊이 1.0m로 조성하였다. 식물정화조 내에는 갈대, 부들, 골풀, 노랑꽃창포 등의 다년생 정수식물을 20본/㎥ 식재하였다. 처리수 재활용 차원에서 생물종다양성을 증진시키는 자연형 연못을 조성하였으며, 이를 환경교육장으로 활용하기 위해 관찰데크, 안내해설판 등을 도입하였다. 실험결과 BOD5, COD, T-N, T-P 등의 제거에 상당한 효과가 있는 것으로 나타났고, 생태계 모니터링 결과, 생물서식공간(비오톱)으로서의 기능이 점진적으로 향상되고 있는 것으로 나타났다.

This study analyzes the effect of negative air ions on the concentration of airborne particulate matter and evaluates the expected purification efficiency of open spaces for particulate matter by investigating the amount of negative air ions generated by plants. This study establishes a negative air ion generation treatment environment, plant environment, and control environment to measure the purification efficiency of particulate matter under the conditions of each, analyzing the expected purification efficiency by designing a particulate matter purification model. Results show that the amount of generated negative air ion according to environment was negative air ion generation treatment environment > plant environment > control environment; this order also applies to the particulate matter purification efficiency. Moreover, it took 65 min for the negative ion generation treatment environment, 90 min for the plant environment, and 240 min for the control environment to reach the standard expected purification efficiency of particulate matter concentration of 960 mg/m³ for PM10. For PM2.5, with the designated maximum concentration of 700 mg/m³, it took 60 min for the negative ion generation treatment environment, 80 min for the plant environment, and more than 240 min for the control environment. Based on these results, the expected purification efficiency compared to the control environment was quadrupled in the negative ion generation treatment environment and tripled in the plant environment on average.

however, these elements can limit plant growth. This study selected a heavy metal-tolerant plant by analyzing seed germination and biomass of alfalfa (Medicago sativa), canola (Brassica campestris subsp. napus var. nippo-oleifera), Chinese corn (Setaria italica), and a sorghum-sudangrass hybrid (Sorghum bicolor × S. sudanense), and determined heavy metal uptake capacity by analyzing biomass, chlorophyll a fluorescence, and heavy metal contents under high external copper or zinc levels. The seed germination rate and biomass of the sorghum-sudangrass hybrid were higher under copper or zinc stress compared to the other three plants. The plant biomass and photosynthetic pigment contents of the sorghum-sudangrass hybrid seedlings were less vulnerable under low levels of heavy metals (≤ 50 ppm copper or ≤ 400 ppm zinc). The maximum quantum yield of PSII (Fv/Fm) and the maximum primary yield of PSII (Fv/Fo) decreased with increasing copper or zinc levels. Under high copper levels, the decline in Fv/Fm was caused only by the decline in Fm, and was accompanied by an increase in non-photochemical quenching (NPQ). The Fv/Fm declined under high levels of zinc due to both a decrease in the maximum fluorescence (Fm) and an increase in the initial fluorescence (Fo), and this was accompanied by a marked decrease in photochemical quenching (qP), but not by an increase in NPQ. Accumulations of copper and zinc were found in both aboveand below-ground parts of plants, but were greater in the below-ground parts. The uptake capacity of the sorghum-sudangrass hybrid for copper and zinc reached 4459.1 mg/kg under 400 ppm copper and 9028.5 mg/kg under 1600 ppm zinc. Our results indicate that the sorghum-sudangrass hybrid contributes to the in situ phytoremediation of copper or zinc polluted soils due to its high biomass yield.

식물정화공법(Phytoremediation)은 오염부지의 정화에 있어 생태계를 교란하지 않는 경제적인 정화 수단으로서 많은 관심을 받고 있다. 공법의 특성상 오염물질을 포함하는 부산물이 필연적으로 발생되며 이에 대한 적절한 처리방법이 반드시 수반되어야 한다. 일반적으로 식물체부산물은 식물 종에 따라 구성이 다양하지만 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스, 리그닌 등의 식물섬유소와 회분으로 구성되어 있어 혐기성 조건에서 소화시킬 경우 바이오가스 형태의 에너지를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 처분을 필요로 하는 부산물의 양을 감소시킬 수 있다. 그러나 혐기소화 시 중금속의 존재는 혐기성 미생물의 대사와 활동에 영향을 줄 수 있어 중금속을 함유하는 식물체부산물의 처리에는 주의가 필요하다. 본 연구에서는 중금속 오염부지에서 수확된 해바라기 부산물의 적절한 처리방법으로서 혐기소화를 제안하고, 실험실 규모의 연속식 반응조 운전을 통해 중금속을 함유하는 식물체부산물의 혐기소화에 따른 중금속의 영향과 적용 가능성을 평가하였다. 실험에는 단상 혐기성 반응조(총 부피/유효부피 = 8/5 L)를 사용하였으며, 반응조는 약 500일간 35±1℃로 유지되는 암조건의 항온실에서 운전되었다. 기질은 1일 1회 주사기를 이용하여 회분식으로 주입하였으며, 반응조 내 유효부피를 일정하게 유지하기 위하여 주입되는 기질의 부피와 동일한 양의 슬러지를 채취하여 분석을 실시하였다. 식물체부산물 내에 포함된 중금속이 혐기소화에 미치는 영향을 확인하기 위한 평가 지표는 반응조 액상 내 중금속 농도의 변화와 바이오가스 발생량 및 바이오가스 내 메탄함량을 관찰하였다. 반응조의 안정적인 운전 여부는 pH, COD, 암모니아, 알칼리도 그리고 지방산 농도의 변화를 통하여 확인하였다. 반응조 운전 기간에 걸쳐 반응조 액상 내 중금속 농도는 기존의 문헌에서 제시하고 있는 저해 수준 이하였으며, 바이오가스 발생량과 바이오가스 내 평균 메탄가스 함량은 각각 0.57±0.21 L/day (n=541), 50.64±3.72% (n=541)로 메탄가스 생산이 안정적으로 이루어 졌음을 보였다. 또한 반응조의 안정적인 운전 여부를 확인하기 위한 지표들이 운전기간 동안 문헌에서 제시하고 있는 안정적인 범위로 유지된 것을 관찰하였다. 연구결과 식물체부산물 내 중금속은 혐기성 미생물의 활동에 직간접적인 영향을 미치지 않은 것을 확인하였으며, 결국 중금속 오염부지의 식물정화공법 이후 발생된 해바라기 부산물은 혐기소화를 통한 처리와 바이오가스 생산이 가능할 것으로 판단된다.

The final goal of this research is to develop a botanical biofiltration system, which combines green interior, biofiltering, and automatic irrigation, which can purify indoor air pollutants according to indoor space and the size of biofilter. The biofilter used in this experiment was designed as an integral form of water metering pump, water tank, blower, humidifier, and multi-level planting space in order to be more suitable for indoor space utilization. This study was performed to compare indoor air quality between the space adjacent to a botanical biofilter and the space away from the biofilter (control) without generation of artificial indoor air pollutants, and to evaluate plant growth depending on multiple floors within the biofilter. Each concentration of indoor air pollutants such as TVOCs, monoxide, and dioxide in the space treated with the biofilter was lower than that of control. Dracaena sanderiana ‘Vitoria’ and Epipremnum aureum ‘N Joy’ also showed normal growth responses regardless of multiple floors within the biofilter. Hence, it was confirmed that the wall-typed botanical biofilter suitable for indoor plants was effective for indoor air purification.

This study attempted to utilize various groundcover plants in phytoremediation, using shade plants, which often have a high shade tolerance for shade urban space. Liriope platyphylla was grown in soil containing three of heavy metals, Zn, Cd, and Pb under four different concentrations (0, 100, 250 and 500 mg/kg) to determine the heavy metal accumulation characteristics and removing from soil. Total amounts of accumulated Zn in L. platyphylla were increased in accordance with increasing elevated Zn concentrations in soil, but the difference was not significant between Zn250 and Zn500. Cd accumulation, sharply increased in Cd100 and Cd250, but was reduced in Cd500. Increased Pb concentration in soil resulted a continuous increase in the total amounts of Pb accumulated in L. platyphylla. The total content of Zn in soil decreased by almost 50% in Zn100, almost 33% in Zn250 and 20% in Zn500 through growth of L. platyphylla over a period of 7 months. In the case of Cd, the concentration in soil, was decreased with 10% in Cd100, 10% in Cd250 and 33% in Cd500 through growth of L. platyphylla over a period of 7 months. This results indicate that more Cd was removed by planting L. platyphylla, compared to Zn or Pb.

경제적이면서 친환경적인 오염부지 정화 수단으로 많은 관심을 받고 있는 식물정화공법(Phytoremediation)은 공법의 특성상 오염물질을 포함하는 부산물의 발생이 필연적으로 수반되어 이에 대한 처리가 반드시 고려되어야 한다. 현재는 발생되는 식물정화공법 부산물의 대부분을 압밀 및 열분해를 통한 중간처리와 연소, 직접처분 그리고 회화 등의 최종처분으로 구분하여 처리하고 있다. 이 때 연소와 회화는 낮은 열량으로 인해 폐열 회수가 어려운 단점이 있고, 열분해공정의 경우 식물체부산물의 높은 함수율로 인한 제한 및 외부에서 별도의 에너지원 투입에 따른 효용성 저하가 지적된다. 식물정화공법 부산물은 식물 종에 따라 구성이 다양하지만 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스, 리그닌 등의 식물섬유소와 회분으로 구성되어 있어 혐기성 조건에서 소화시킬 경우 가스화를 통해 에너지의 회수는 물론 처분을 필요로 하는 부산물의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 중금속 오염부지에 식물정화공법을 적용하고 발생된 해바라기 부산물을 이용하여 에너지를 회수할 수 있는 가능성을 판단하고자 혐기성 조건에서 잠재 메탄 발생량을 확인하였다. 잠재 메탄발생량의 확인은 회분식 실험인 BMP(Biochemical Methane Potential) test를 수행하였으며, 실험은 식물정화공법의 부산물로 발생하는 지상부 중 바이오디젤의 원료로 사용 가능한 씨앗을 제외하고 줄기, 잎 그리고 꽃 각각의 부위별로 구분하여 실시하였다. 실험은 50일간 진행되었으며 발생되는 가스의 부피와 조성은 각각 t-type valve system과 TCD(Thermal Conductivity Detector)가 장착된 GC(Gas Chromatography, Younglin ACME 6100, Korea)를 이용하여 분석하였다. 이를 바탕으로 얻어진 시간에 따른 누적메탄발생량에 수정된 Gompertz 식을 적용하여 잠재메탄발생량을 구하였다.

본 연구는 산업화에 따른 폐수발생으로 하천의 악화된 수질환경에 대해 지역수종 중심으로 선발된 자생식물을 통하여 하천주변의 경관을 복원하는 동시에 하천의 수질을 정화하기 위하여 수행하였다. 시험재료는 자생지 및 재배농가에서 물억새, 흰사초, 이삭사초, 삿갓사초, 갯조풀, 줄, 갈대, 창포, 미나리, 부채붓꽃, 벌개미취, 매자기, 흑삼릉, 석창포, 눈주름잎, 버드나무, 속새, 흰갈풀, 골풀을 수집하였으며 식물을 와그너 포트에서 식물체의 뿌리부분까지 침수되도록 식재하여 5개월간 생육시켰다. 그 후 Sonneveld 양액(장미양액)을 1배액으로 관주하여 3일차, 5일차에 식물의 뿌리의 부위에서 시료를 채취하여 T-N, T-P를 측정하였다. T-N을 흡수하는 속도는 물억새, 흰사초, 이삭사초, 갯조풀, 삿갓사초는 T50까지 2.00, 2.13, 2.18, 2.21, 2.29일로 짧은 시간동안 T-N 총량의 50%를 흡수하였으며 눈주름잎, 버드나무, 속새, 흰갈풀, 골풀은 T50까지 3.13, 3.54, 4.17, 4.51, 7.55일로 상대적으로 많은 시간이 필요하였다. T-P를 흡수하는 속도는 흰사초, 물억새, 이삭사초, 삿갓사초, 갯조풀은 T50까지 1.85, 1.90, 1.90, 1.90, 1.92일로 짧은 시간동안 T-P 총량의 50%를 흡수하였으며 버드나무, 흰갈풀, 석창포, 골풀, 속새는 T50 까지 2.24, 2.25, 2.25, 2.27, 2.30일 비교적 흡수 속도가 느렸다. 식물의 종에 따라 오염물질을 흡수하는 속도에는 차이가 있었다. 따라서 수변에 수질정화를 위하여 식물을 식재할 경우 효율적인 수질정화를 위하여 식물의 오염물질의 흡수속도를 고려하여 설계하여야 할 것이다.

This study for the development of water purification Artificial floating island maximizing domestic Artificial floating island patent trends and product development, according to the timing of patent registration was analyzed for trends. In addition, domestic invention patent technology Artificial floating island typed according to the purpose and characteristics of domestic patents were Artificial Floating Island. In particular, domestic leisure space with a growing population and the need for securing emerging role as a reservoir of water only in the past, who do appeal as a tourist destination or as an ecological space utilized, and accordingly will transform and the need to secure a hydrophilic, degrade water quality problems using this aquatic environment (water acquisition and hydrophilic), the requirements are a big obstacle is the reality factor. This patented product differentiation strategy through the analysis of the development of technology progressiveness (Field Application) in terms of water quality improvement and maintenance side, and the hydrophilic side scenery, ecological restoration aspects, and applicability to the field and taking into account existing technology economic aspects of distinction were presented and advertised a lot in terms of cost compared to other techniques without the use of highly efficient methodology for building a water purification and also appears identity appeal, wetlands, rivers, etc. can be applied broadly technician widespread deployment and installation time to less simple and more are expected to spread.

가스성 오염물질의 지표를 제공하는 이산화탄소를 시료로 사용하여, 식물의 공기정화 능력을 분석한 실험 결과는 다음과 같다. 공시 6가지 식물 모두 광합성이 활발한 낮 시간 동안에는 식물이 오염원을 흡수함에 따라, 이산화탄소 농도가 빠르게 감소하였다. 호흡작용을 통해 이산화탄소가 방출되므로 빛이 차단되는 밤 시간에는 농도가 다시 증가하였고, 특히 18시 ~ 20시 사이에는 급격한 농도 증가율을 보였다. 다음 날 아침 빛을 쬐기 시작하면 다시 오염원이 흡수되면서 농도가 감소한다. 이러한 이산화탄소 농도의 교환 현상을 통해, 빛의 양이 증가함에 따라 식물의 광합성량이 증가하며 그 결과 이산화탄소 제거율 역시 증가함을 알 수 있었다. 24시간 동안 측정한 식물별 광합성량과 호흡량을 가감한, 식물별 이산화탄소의 정화총량은 엽면적 1000 cm2 당 Ficus benjamina 49 ppm, Epipremnum aureum 99 ppm, Chamaedorea elegans 34 ppm, Fatsia japonica 123 ppm, Spthiphyllum spp. 115 ppm, Hedera helix 42 ppm으로 나타났다. 이산화탄소 순간소모량의 최대치를 보인 시간대는 각 식물별로 상이한데, 대개의 경우 광량 0.67 ~ 1.54 mW/cm3의 조건에서 가장 활발한 이산화탄소 흡수율을 보였다. Epipremnum aureum의 경우, 이산화탄소의 흡수가 비교적 높은 속도로 장기간 지속되었으며, 다른 식물에 비해 상대적으로 낮은 호흡량을 보였다. Fatsia japonica는 매우 대칭적인 이산화탄소 농도변화곡선을 보여, 광합성과 호흡이 일정하게 일어남을 알 수 있었다. 광량의 변화에 그리 민감하지 않아 폭넓은 광량조건의 실내공간에도 적합하다고 판단된다. Spthiphyllum spp. 역시 장기간에 걸쳐 비교적 안정적으로 광합성이 일어났다. Hedera helix는 1.24 mW/cm3이상의 광조건에서 상당히 높은 이산화탄소 흡수율을 보였으나, 1.00 mW/cm3이하에서의 낮은 제거율로 보아 저광도 실내공간보다는 고광도의 전이공간이나 실외에 적합하다고 판단된다. 위의 연구결과를 통하여 이산화탄소 제거에는 Fatsia japonica, Spthiphyllum spp., Epipremnum aureum 순서로 효과적임을 알 수 있었다.