실내식물의 공기정화
NASA에서는 한정된 공간의 우주선 안에서 생태 시스템의 실현가능성을 조사하기 위해 식물 연구를 시작하였다. 우주선 안에는 선체와 자재에서 발생된 300여 종류의 휘발성유기화합물(VOCs)이 존재한다는 것이 가스 크로마토그래피(GC)에 의해서 분석되었다. 1980년 NASA의 John C. Stennis Space Center는 실내식물이 VOCs을 제거하는 능력이 있다는 것을 실험을 통해서 처음으로 발견하였다.
그 후 1984년에 NASA에서 식물이 포름알데히드를 제거한다는 것을 실험을 통해서 다시 한번 실증하였다. 이러한 연구를 기초로 2년간의 공동연구를 통해서 12종의 실내식물에 대해 포름알데히드, 벤젠, 트리클로로에틸렌의 정화능 실험을 실시하였다. 이 실험의 결과는 1989년에 발표되었으며, 시험 결과를 토대로 실내공기질 향상을 위한 식물의 역할을 계속 연구하였다.
NASA의 공기정화 실험용 ‘Biohome'
기존의 실험은 현장에 실제 적용하는 데는 한계가 있다. 따라서 NASA에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 실생활 환경과 비슷한 구조의 ‘Biohome'을 설치하였다. ‘Biohome'은 많은 VOCs 물질이 발생하는 플라스틱과 합성 물질로 만들어져, 내부에 들어간 사람들은 눈과 목이 따갑고, 호흡이 곤란한 전형적인 병든 건물증후군(SBS)을 나타냈다.
‘Biohome'에 식물을 배치하기 전과 배치 후에 공기를 분석하였다. 식물이 심긴 일반적인 화분과 활성탄배지와 팬이 부착된 특수 용기가 배치되었다. 보통의 화분에 심겨진 커다란 필로로덴드론 6개와 스킨답서스 등이 심긴 특수화분 1개가 배치되었다. 식물을 배치한 며칠 후 공기를 분석한 결과 VOCs가 감소되었다.
‘Biohome'에서 VOCs가 제거된다는 사실을 분석을 통해서 입증한 것은 과학적으로 매우 중요하다. 그러나 이 실험은 인간의 건강에 미치는 영향을 입증하는 것 또한 중요하다. 1989년 여름에 본 실험을 실시하기 위해 ‘Biohome'에서 생활한 한 연구자는 식물이 배치된 상태에서 실내공기에 대해 만족해하였다. 실내식물이 병든 건물증후군을 제거하는데 좋은 재료임이 입증된 것이다. 지금까지 실내식물은 아름다운을 창조하는 미적 가치만을 추구하였으나, 실내식물은 또한 우리가 매일 숨을 쉬는 공기의 질을 향상시킨 다는 새로운 사실이 입증된 것이다.
식물에 의한 유해가스 제거
1990년에 실내식물의 50개에 대해 유해가스 제거능력 실험이 실시되었다. 포름알데히드가 실내의 유해가스로 가장 일반적으로 발견된다. 따라서 식물을 통해 포름알데히드를 제거하는 실험을 우선적으로 수행하였다. 우리가 생활하는 건축물 내에 존재하는 대부분의 자재들은 포름알데히드를 발생시킨다. 또한 가스레인지나 담배연기에도 포름알데히드가 발생한다. 포름알데히드에 노출될 경우 눈, 코 그리고 목이 아프고, 천식, 암, 호흡곤란 증상 등이 나타난다. 50개 식물에 대해 포름알데히드의 상대적인 제거율을 조사한 결과 네프로네피스, 포트멈 국화, 거베라, 드라세나 등이 우수하였다. 그 밖에 아레카 야자, 훼닉스 야자, 호접란은 자일렌과 톨루엔을 제거하는데 효과적이며, 관음죽과 호말로메나는 암모니아를 제거하는데 효과적이었다.
식물이 유해가스를 계속적으로 흡수할지 아니면, 유해가스를 최대 흡수용량까지 흡수하여 죽음으로써 다시 공기 중으로 유해가스를 방출할 것인지가 문제였다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 관음죽의 포름알데히드 제거율을 조사하였다. 포름알데히드 가스가 발생하는 2개의 생육상을 이용하여, 첫 번째 생육상에는 관음죽을 넣어 두었고, 두 번째 생육상에는 물 한 비커를 넣어두었다. 물을 넣어둔 이유는 두 생육상의 습도를 맞추기 위해서이다. 관음죽은 포름알데히드를 제거하였으며, 가스에 노출 시간이 증가함에 따라 제거율이 향상되었으며, 가시적인 식물의 손상은 나타나지 않았다. 다른 유해가스 연구에서 일부 식물의 경우 유해가스 누출된 지 24시간 후에 오히려 제거율이 빠르게 증가하였다. 이러한 현상은 식물이 공기 중의 유해가스를 근권부로 이동시켜 근권부 미생물을 이용해서 유해가스를 제거한다는 것을 보여주고 있다.
그 밖의 공기질 향상
실내공기는 인간이나 애완동물 등의 생명체 호흡 등에서 발생되는 물질에 의해서도 오염된다. 학교 교실에서 조사한 결과 에탄올, 아세톤, 메탄올, 에틸아세테이트 등이 주로 발생하였다. 식물은 또한 이러한 물질을 제거하는데 매우 효과적이다. 실내에서 발생하는 VOCs나 인간은 공기의 질을 악화시킨다. 또한 공기 중에 있는 곰팡이 포자나, 세균, 건조도 실내 공기의 질을 악화시키는 주된 요인이다. 겨울철의 실내건조는 코, 목을 자극하고, 알레르기 등에 민감하게 만든다. 식물은 곰팡이 포자나 박테리아를 억제하는 물질을 방출한다. 현재까지의 연구는 식물이 없는 실내보다 식물을 50-60% 배치한 실내에서 곰팡이 포자나 박테리아가 크게 감소하였다.
넓은 실내 공간의 공기정화
실내식물이 사람의 호흡 공간 내에서 공기를 정화한다고 할지라도, 건물 내로 깨끗한 공기가 유입되는 것이 요구된다. 실내의 환기량을 늘리는 것은 비용과 환경적인 측면에서 효율적이지 못하다. 한 건물을 하나의 제한된 생태적인 공간으로 본다면, 식물을 이용한 공기질 개선은 실현가능한 일이다. 총체적인 해결책은 아닐지라도 건물 내에 식물을 두는 것은 건강에 유익한 건물을 만드는데 좋은 구성요소이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서 건축가는 식물을 염두에 두어 설계해야 할 것이다. 지금까지는 식물이 쓸모없는 공간이나, 빈 공간을 채우는데 활용되어 왔다.
Wolverton은 생태건물의 개념으로 113㎡ 넓이의 건물을 만들었다. 이 건물은 실내공기 정화와 가정 폐수처리 시스템이 설치되었다. 그리고 햇빛이 드는 방의 창가에 4가지의 기능을 가진 L자 모양의 수경재배용 용기를 설치하였다. 4가지 기능은 미적기능, 공기정화, 습도조절, 그리고 목욕탕으로부터 나오는 폐수처리 기능이다. 실내공기를 모터로 식물을 설치한 부분으로 옮기는 이 시스템은(특허된 장치임) 식물과 근권부로 실내의 오염 공기를 이동시켜 정화한다. 유해가스는 배지에 의해서 걸러진 후 잎과 근권부의 미생물을 통해서 정화된다. 또한 식물은 실내조경용으로 배치되었으며, 식물의 수분과 양분 공급은 화장실과 목욕탕 물을 이용하였다.
그러나 식물과 용기에 담긴 배지와 근권부를 활용한 정화장치는 폐수 외에도 수돗물과 양분공급 시스템이 동시에 연결되어 있다. 이 시스템은 온도, 상대습도, 공기 중의 미생물 등이 조사되었다. 습도는 냉난방 시스템을 이용하여 40-60%가 유지되었다. 실내에서 VOCs는 한계량 이하로 조사되었으며, 병든 건물증후군과 관련된 증상은 전혀 나타나지 않았다. 식물이 없는 방에 비해 식물이 있는 방의 곰팡이와 박테리아의 수는 50-60%로 감소했다. 이러한 시스템의 궁극적인 목적은 가능한 가장 효율적인 경영비로 안락하고, 생산적인 환경을 제공하는 것이다.
미시시피 대학에서 실내공기와 폐수 정화 연구를 위해서 Water and Wetlands Resources 센터가 설립되었다. 이들은 Nashville의 Opryland 호텔에 거대한 실내정원을 설치하였다. 약 18,000개의 식물을 이용하여 정글과 같은 거대한 정원을 만들었다. 이것은 개인의 호흡 공간뿐만 아니라, 건물 전체의 실내공기를 정화하기 위해서 식물이 이용될 수 있음을 보여주고 있다. 식물, 미생물 그리고 인간이 균형을 맞추며 살아가는 이러한 과정은 매우 자연친화적인 것이다. 실내 공기질을 개선하기 위한 연구 자료와 실제 적용은 사람들이 실내식물의 보는 관점을 변화시키고 있다. 이제 더 이상 식물을 구입하는 것은 사치가 아니라 건강을 위한 필수 조건이 되고 있다.