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서 언

 오늘날 현대인들은 현대화, 산업화 등 도시의 발달로 외부의 활동은 점점 감소되고 자연과는 이탈되는 삶을 살아가고 있다. 특히 지난 20세기의 특징은 급속한 산업의 발달과 도시의 발달로 도시의 인구가 집중되면서 주거의 생활 공간이 밀폐되고 악화되었다. 또한 대형건물들이 우후죽순으로 생겨나고 넘쳐나는 자동차들의 매연으로 지구는 점점 뜨거워지고 있다. 환경오염이 날로 심각해져 지구온난화, 오존층파괴, 열섬현상 등으로 아토피, 편두통 등 각종 피부질환으로부터 우리의 건강이 위협받고 있는 실정이다.

 도심속의 생활공간은 시멘트와 같은 인공 건축물에 둘러싸여 있으며 자연적인 삶과는 점점 괴리감이 커지고 있다. 따라서 현대의 도시인들은 녹지 공간의 부족으로 삶의 질 환경 개선의 필요성을 느끼고 있으며, 실내식물 도입을 통한 질적인 생활환경개선에 관심을 가지게 되었다(Cho and Park 2005). 과거의 실내공간은 단순한 거주에 주안점을 두었으나 현대에 이르러서는 도시인의 각박한 생활로 인한 정신적 피로감을 풀어줄 수 있는 휴식과 안식처의 역할 뿐 아니라 웰빙의 개념으로 인식되고 있다(Kim and Lee 2001). 대형건물과 개인공간에 식물을 도입하는 경우, 초기에는 단순히 식물을 건물 안으로 들여 놓는 것으로부터 점차 환경의 질 개선에 초점이 맞추어져 가고 있어 그 기능성이 강조되고 있는 현실이다. 한편 건축물 내부벽면의 입체적인 자연녹화는 실내 공기의 질을 획기적으로 개선하는 효과와 함께 공중습도 유지, 먼지와 같은 미세입자의 정화작용, 눈의 피로감 저하를 통한 쾌적한 환경과 심리적인 안정감 및 미적인 만족감을 높여주는 질적인 환경 개선 효과가 있다(Kim 2002).

 2003년 한국환경정보연구센터는 실내공기 오염에 대한 국민의식을 조사한 결과 공기오염 피해가 80%, 새집증후군 피해가 77%라고 하였다. 또한 2004년 실내공기 오염 대책으로 "신축 공동주택 및 다중이용시설 등의 실내공기 질 관리법"을 시행하였다. 실내공기 질의 개선을 위한 자연정화 방법은 다양하지만 특히 식물에 의한 공기정화장치가 자연 친화적이고 저비용의 가장 효과적인 방법이다. 이에 따라서 공기정화 식물의 Bio-filtration 기능과 공기청정기 기능을 결합한 제품이 등장하고, 더욱이 공기정화 효과를 극대화 하기 위한 방법으로 벽면녹화, 액자녹화 등의 다양한 형태의 녹화기술이 개발되고 있다. 그러나 지속적인 관리가 필요하며 구입비용이 많이 들어 부담이 되기도 한다.

 벽면녹화의 경우 식물의 뿌리가 생장할 수 있는 식재 공간의 부족으로 뿌리의 생육이 불량하여 식물이 고사하는 등의 문제가 발생하고 있다. 또한 대부분의 벽면녹화 시공의 경우 주로 질석, 피트모스, 코코피트 등을 적당히 혼합하여 사용하고 있으며 더욱이 식재 시 화분의 흙을 그대로 사용하기 때문에 토양오염, 병해충발생, 식물종류에 알맞은 영양공급부족 등 추가적인 문제점이 발생하고 있는 실정이다. 토양은 물리적 측면에서 고상, 액상, 기상 세가지로 구성이 되어 있으며 토양3상의 구성 비율은 양분과 물의 보유량, 산소공급량 및 뿌리의 생육에 크게 영향을 미친다. 특히 벽면녹화는 식재공간이 협소한 특수한 조건이기 때문에 토양이 가볍고 보수력, 보비력, 통기성이 중요하다. 또한 실내식물은 종류가 다양하고 생육습성이 다르기 때문에 토양의 종류에 따라 생육 반응도 다를 것으로 생각되나 이에 관한 연구는 부족한 실정이다.

 본 연구는 다양한 인공 배지를 사용하여 이에 따른 실내 관엽식물의 생육반응을 알아보고 실내 벽면녹화에 적합한 배지를 개발하기 위하여 수행하였다.

재료 및 방법

식물재료

 본 실험에서는 일반적으로 많이 이용되고 있는 실내 관엽식물 중에서 생육이 느리고, 초장이 작아 벽면녹화에 적당하다고 판단되는 무늬산호수(Ardisia pusilla, Tiny Ardisia), 오색마삭줄(Trachelosprmum asiaticum var. intermedium Nakai, Chinese Ivy), 금사철(Euonymus japonicus, Goldheart Enymus)을 사용하였다.

인공배지의 조제

 실험에 사용된 배지는 질석(3-5mm, (주)지에프씨), 숯입자(3-5mm, 숯이야기), 가마누토(3-5mm, ヒロタ, Japan), 펄라이트(3-5mm, (주)성현뉴소), 숯볼(5-6mm, 코리아세라), 스폰지 입자(3-5mm, 대영스폰지), 피트모스(Klamann, Germany)를 사용하여 Table 1과 같이 부피의 비율로 혼합하였다.

실험방법

 벽면녹화용 부직포(폴리에스텔 포장지530, 제일포장) 블록(가로×세로×높이=20×20×7cm)에 8종류의 인공배지를 2800mL씩 충진하여 5개체씩 식재하였다. 처리 간 생육결과를 비교하기 위하여 식재시 각 식물체의 초장을 균일하게 절단 조제하였다. 관수는 주 2회 각 배지별 150mL씩 실시하였다. 시비는 월 2회 액비(17N-5P-26K, Sun Gro, Canada)를 질소농도 50ppm으로 하여 300mL씩 주었다.

 식재 후 1주일 간격으로 초장, 엽수, 엽장, 엽폭, 측지수, 엽록소를 측정하였다. 엽록소는 SPAD 502-Plus(Minolta, Japan)을 사용하여 측정하였다. 실험은 유리온실에서 실내환경과 유사하게 차광하여 실시하였다. 실험기간 중 온도는 Thermo Recorder TR-72U(T&D Corp, Japan)로 측정하였으며 최고, 최저, 평균온도는 각각 27.9^οC, 11.7^οC, 18^οC 였다. 실험장소의 평균 유효광량은 spectrum 1000 Series(USA)로 측정하였으며 PAR=93.4 μmol ·m^-.2·s^-1 였다.

배지의 물리성 및 화학성 분석

 실험 실시 전 각 배지의 물리성 및 화학성을 분석하였다. 배지의 고형율은 100mL 비커에 각 배지를 채워서 무게를 측정하여 나타내었다. 공극률은 100mL에서 고형율을 뺀 수치로 하였다. 최대용수량은 배지에 충분하게 관수한 다음 중력수가 제거된 한 시간 뒤에 무게를 측정하여 Hilgard법(1903)에 따라 구하였다. 측정은 3반복으로 하였으며 배지의 pH, EC, CEC, 유효인산, NH₄ 및 NO₃-N 분석은 농촌진흥청의 토양분석 기준법에 따라 하였다. 실험 종료후 각 배지의 pH와 EC를 측정하였다. 통계분석은 SAS(Statistical Analysis System) 통계프로그램을 사용하여 분산분석(DMRT)을 실시하였다.

결과 및 고찰

배지의 물리 및 화학성

Table 1. The mixing ratio (V/V) of media used in this experiment.

Table 2. Physical and chemical properties of different soil media used in this experiment.

 본 실험에 사용된 8종류의 배지의 물리 및 화학성을 조사한 결과는 Table 2와 같다. 고형율의 경우 배지3이 24.5%로 가장 낮았으며, 그 다음은 배지1 31%였으며 배지2 34%, 배지7 35.5%, 배지6 40.7%, 배지4 41.7% 및 배지5 43.8%로 나타났으며, 배지8이 44.8%로 가장 높았다. 공극율의 경우 고형율과는 반대로 배지3이 75.5%로 가장 높았으며 그 다음 배지1 69%, 배지2 66%, 배지7 64.5%, 배지6 59.3%, 배지4 58.3%, 배지5 56.2% 및 배지8 55.2% 순으로 나타났다. 이와 같이 각 배지의 고형율과 공극율을 조사한 배지3이 가장 무게가 가볍고 공극율이 큰 것으로 나타났다.

 최대용수량은 공극율과 비슷한 경향을 나타내었으며 공극율이 가장 높았던 배지 3에서 53.2g으로 가장 높았다. pH의 경우 숯입자가 함유된 배지 1, 2, 5, 6이 6.7 정도로 약간 높았으며, 그 외는 pH 5.5 정도로 약산성을 나타냈으며 식물의 생장에는 적합한 것으로 생각되었다. EC는 배지 간 약간의 차이는 있었으나 0.0 이하로 매우 낮았다. 배지의 보비력을 나타내는 CEC는 배지8이 37.34로 가장 높았으며 그 다음이 배지5 34.06, 배지3 33.40, 배지4 33.32 순으로 나타났다.

 본 실험에 사용된 인공배지의 특성을 살펴보면 질석의 경우 토양의 액상유지, 펄라이트의 경우 기상증가, 피트모스는 토양의 물리성 유지에 필요하다.

 Kanuma 녹소토는 일본의 북관동 지방의 화산퇴적물이 풍화된 토양이다. 다공질의 입단구조이며 가벼운 화산재의 토양으로서 배수성, 통기성, 보수성, 보비력이 우수하며 난석에 많이 이용되고 있다. 숯입자(Charcoal granule)는 참나무를 이용하여 1,000^οC의 고온에서 구워낸다. 숯은 마이크론 단위의 미세한 구멍이 고밀도로 분포되어 있기 때문에 제습 및 항균, 탈취, 정화작용, 습도조절, 전자파차단 등이 뛰어나다. 스펀지(Sponge)는 폴리우레탄 폼(Poly Urethane Foam) 성분으로 배지의 경량화와 공극율을 확보하는데 사용이 된다.

 Choi et al.(2011)는 딸기의 자루 재배의 배지 선발을 위해 코코피트와 펄라이트, 코코칩 등을 배합하여 실험한 결과 배지간 물리성과 화학성에 차이가 있다고 하였다. 특히 피트모스와 펄라이트=5:5의 조합이 공극율과 용기용수량이 우수하다고 하였다. 본 실험에서도 Choi et al.(2011)의 결과와 마찬가지로 배양토의 혼합비율에 따라 배지 간 물리성과 화학성에 차이가 있었다.

 벽면녹화의 경우 식물의 수직식재, 식재공간의 부족 등 특수성을 고려하면 배지가 가볍고 보수력과 보비력이 높은 것이 요구된다. 본 실험에 사용된 배지의 물리 화학성 측정 결과로부터 벽면녹화에 적합한 배지는 고형율이 가장 낮고 최대용수량이 가장 높으며 CEC가 비교적 높은 배지3으로 판단되었다. 또한 본 실험은 Choi et al.(2011)와는 달리 스펀지를 배합하여 배지의 경량화를 추구하였으며 스펀지가 함유된 배지는 다른 배지에 비해서 고형율이 낮고 공극율이 높은 것으로 나타났다.

 실험 후 사용한 각 배지의 pH 및 EC의 결과는 Table 3과 같다. pH의 경우 숯입자를 함유한 배지1, 2, 5, 6의 pH가 실험전과 동일하게 높았으며 특히 배지1과 2는 7.5 이상으로 나타나 숯입자가 배지의 알카리화를 촉진하는 것으로 나타났다. 그 외는 약산성으로 식물생육에는 큰 문제가 없는 것으로 생각되었다. EC의 경우 배지3이 0.31로 가장 높았다. 이는 배지 3이 다른 배지에 비해 보수력이 높을 뿐만 아니라 보비력도 높기 때문으로 판단된다(Table 2, 3).

Table 3. Soil pH and EC of different medium after experiment.

 각 배지별 시간경과에 따른 수분 손실량은 Fig. 1과 같다. 관수 12시간 후 수분 손실량은 배지3이 44g으로 가장 높았으며 그 다음은 배지6이 33g, 배지1과 7이 30g으로 같게 나타났으며 다음으로는 배지2가 28g, 배지8이 26g 순이었다. 이와 같이 토양이 가장 가볍고 수분 보유량이 가장 높았던 배지 3의 수분 손실량이 높다는 것은 배지의 공극량이 풍부하여 공기와의 접촉면이 많기 때문으로 생각된다. 이러한 배지의 특성은 실내의 공기정화, 수분조절 등의 부가적인 효과로도 이용될 수 있을 것으로 생각되었다.

각 배지별 무늬산호수의 생육결과

 최종 생육 측정치에 대한 DMRT 통계처리 결과는 Table 4와 같다. 초장, 엽장, 엽폭, 측지수 모두 배지별 약간의 차이는 있었으나 통계적으로 유의차는 없었다. 그러나 엽수의 경우 배지 8이 0.8장으로 다른 배지에 비해 통계적으로 가장 적은 것으로 나타났다. 엽록소함량(SPAD)의 경우 배지간의 약간의 차이는 있었으나 통계적으로 유의차는 없었다. 이와 같은 결과로부터 무늬 산호수의 경우 엽수를 제외하면 배지 간 통계적으로 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 배지3의 경우 통계적인 차이는 없었으나 초장, 엽수, 엽생장 등이 다른 배지에 비해 양호하였으며 또한 배지의 물리성과 화학적인 특성을 고려할 때 배지3이 무늬 산호수에 적합한 것으로 판단되었다.

Table 4. Effect of various media on the growth of Ardisia pusilla Tiny Ardisia.

각 배지별 오색마삭줄의 생육결과

 최종 생육 측정치에 대한 DMRT 통계처리 결과는 Table 5 와 같다. 초장, 엽장, 엽폭, 측지수 모두 배지별 약간의 차이는 있었으나 통계적으로 유의차는 없었다. 그러나 엽수의 경우 배지 3과 4가 5.6장으로 가장 많았으나 배지 간에는 통계적으로 차이가 없는 것으로 나타났다. 엽록소함량(SPAD)의 경우 배지간의 통계적인 유의차는 없었다. 이와 같은 결과로부터 오색마삭줄의 경우 무늬산호수와 마찬가지로 초장, 엽수, 엽장, 엽폭, 측지수 등의 전반적인 생육상황과 배지의 물리성과 화학적인 특성을 고려할 때 배지3이 바람직하다고 판단되었다.

Table 5. Effect of various media on the growth of Trachelosprumm asiaticum var. intermedium Nakai, Chinese Ivy.

각 배지별 금사철의 생육결과

 최종 생육 측정치에 대한 DMRT 통계처리 결과는 Table 6과 같다. 초장, 엽장, 엽폭, 측지수 모두 배지별 약간의 차이는 있었으나 통계적으로 유의차는 없었다. 그러나 엽수의 경우 배지 8이 13.2장으로 다른 배지에 비해 통계적으로 가장 많이 증가하였다. 엽록소함량(SPAD)의 경우 본 실험에서 공시한 식물 중에서 가장 높았으나 배지 간 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 이와 같은 결과로부터 금사철의 경우는 무늬산호수와 오색마삭줄과는 달리 초장, 엽수, 엽장, 엽폭, 측지수 등에서 전반적으로 생육이 양호한 배지8이 바람직하다고 판단되었다.

Table 6. Effect of various media on the growth of Euonymus japonicus Goldheart Enymus.

Fig 1. Changes in water loss of different medium after watering.

본 실험에서는 식재공간이 매우 협소하고 수직형태의 벽면녹화에 적합한 경량으로 통기성이 양호하고 보수력과 보비력이 우수한 배지를 개발하기 위하여 실시하였다. 조성된 8가지 배지의 물리 화학적 특성을 조사한 결과 혼합비율에 따라 배지 간의 물리성과 화학성에 차이가 있었다(Table 1).

 인공배지에 관한 연구는 주로 자루 재배에서 시도되어 (Choi et al. 2011; Kim et al. 2000, 2006; Lee et al. 1996; Sim et al. 2006) 왔으며, 본 실험의 결과와 마찬가지로 인공배지의 배합에 따른 배지의 물리성과 화학성이 달랐으며 또한 식물 생육에도 차이가 있는 것으로 나타났다. 그러나 이들 연구가 모두 딸기, 고추, 오이, 토마토 등 채소에 관한 연구로 실내 관엽식물에 관한 연구는 전무한 실정으로 비교할 대상이 없다는 문제점이 있다.

 본 연구에서 조제한 배지는 공극율이 55% 이상으로 측정되었고 Choi et al.(2000)과 Fonteno et al.(1981)의 연구 결과와 비교할 때 상토의 물리성이 보편적으로 수용될 수 있는 범위에 포함되었다고 판단하였다. 또한 토양의 EC는 매우 낮은 수준으로 EC에 따른 식물생육의 차이는 없는 것으로 생각된다.

 그러나 실험결과 배지 간 식물 종류에 따른 생육의 차이를 나타내었다. 배지별 3종류의 관엽식물의 생장 반응을 조사한 결과 무늬산호수(Table 4)와 오색마삭줄(Table 5)은 배지3이 그리고, 금사철(Table 6)은 배지8이 적합한 것으로 판단되었다. 이와 같은 결과는 식물의 생육에는 배지의 EC 뿐만 아니라 공극율과 수분함수량, CEC 등이 관여하는 것으로 생각된다. Sim et al.(2006)의 경우도 펄라이트를 사용한 자루 재배에서 공극율이 생육에 영향을 준다고 하였다. 또한 Lee et al.(1996)도 오이 자루 재배에서 배지가 생육과 수량에 영향을 주었으며, 본 실험의 결과와 마찬가지로, 이는 배지에 물리 화학성의 차이에서 기인 한다고 보고하였다.

 Jeong et al.(2012)은 내음성이 약한 울릉연화바위솔의 적정용토를 개발하기 위하여 마사토, 유비상토, 강모래를 배합하여 실험한 결과 마사토, 유비상토, 강모래(6:2:2)에서 생육이 좋은 것으로 보고하였으며 이는 연화바위솔의 생육 습성에 기인한다고 하였다. 본 실험에 있었어도 배지에 따라 식물의 생육반응이 다른 것은 각 식물의 생육 습성에 기인하는 것으로 생각되며 식물별 적합한 토양이 다르다는 것을 나타내고 있다. 따라서 다양한 벽면녹화용 식물에 대해서 적합한 토양을 조사할 필요가 있다고 판단된다.

사 사

 이 논문은 2013년도 경북대학교 학술연구비에 의하여 연구되었음.