• 식품과학과 산업
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• 제54권1호
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• pp.11-28
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• 2021

미세먼지는 식품, 특히 식용작물이나 길거리 식품 등을 통해 인체에 유입될 가능성이 높은데, 위장관에 유입될 경우 염증을 유발하거나 장내 마이크로바이옴에 변화를 가져와 건강을 해칠 수 있다는 연구결과가 최근 보고되었다. 낮은 농도라 하더라도 미세먼지에 장시간 노출 될 경우 많은 양의 미세먼지가 식품에 축적될 수 있으므로 현대사회에 부응하는 수준의 식품안전을 위해서는 미세먼지에 대한 고려도 반드시 필요하다. 미세먼지가 식품 표면에 흡착하는 것은 여러 요인들의 영향을 받는 복잡한 현상으로 예측되지만 아직 이러한 현상에 관련된 체계적 연구는 거의 보고된 바가 없다. 미세먼지의 식품 흡착 현상은 식품 표면의 특성에 크게 영향을 받을 것으로 예상되는데, 농약 등 화학물질이나 미생물의 식품 흡착에 대한 연구보고를 고려할 때 특히 표면 젖음성, 표면 전하, 표면 미세구조 등의 요인들이 미세먼지의 식품흡착에 큰 영향을 줄 것으로 예상된다. 식품의 표면특성이 미세먼지 흡착에 미치는 영향을 이해한다면, 미세먼지에 취약한 식품군을 분류하고 재배, 저장, 조리 등의 환경을 조정하여 보다 효과적으로 미세먼지로부터 식품안전을 확보할 수 있으리라 판단된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제33권4호
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• pp.472-480
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• 2019

도심지 내 미세먼지 저감 식재를 위한 식물 소재 선정 시에는 식물의 흡착 기능에 영향을 미치는 식물의 잎 모양, 질감, 수피의 형태 등 형태적 특성을 종합적으로 고려하여 선정하여야 한다. 그러나 지금까지 식물을 통한 미세먼지 저감에 대한 연구는 식물의 흡착 기능보다 흡수 기능에 대한 연구가, 실외식물보다 실내식물인 관엽식물을 대상으로 한 연구가 주로 진행되어 왔다. 특히, 미세먼지 저감 수종 선정 기준이 구체적이지 않아 미세먼지 저감 식재를 위한 식물 소재 선정 기준에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구는 퍼지다기준 의사결정법(Fuzzy MCDM)을 활용하여 미세먼지 저감에 영향을 미치는 8가지 지표 항목에 대한 우선순위를 도출하고 도심 내 미세먼지 저감 식재를 위한 수종 선정 기준을 마련하였다. 이를 위하여 미세먼지 관련 분야 전공자와 미세먼지 관련 연구 경험자들을 대상으로 설문 조사를 실시하였다. 설문 조사 분석 결과, 미세먼지 저감에 영향을 미치는 지표 항목 중 잎 면적과 수종의 종류가 가장 높은 순위를 나타냈다. 그리고 잎 표면의 거칠기, 수고, 성장 속도, 잎의 복잡성, 잎 가장자리 형태, 수피 특징 순서로 우선순위가 높게 나타났다. 잎 표면이 거친 수종을 선정할 경우에는 잎에 털이 있고, 광택이 나며, 왁스층이 있는 수종을 우선적으로 선정하는 것이 좋다. 잎의 형태를 고려할 경우, 단일 잎보다 3종 혹은 2종 잎과 손바닥 형태의 잎을 선정하고, 잎의 가장자리는 밋밋한 모양보다는 톱니 모양의 잎을 선별하여 공기 중의 미세먼지가 잎의 표면에 흡착되는 표면적 비율을 높아지게 할 필요가 있다. 수피의 특성을 고려할 경우에는 피목이나 무늬종보다는 코르크층이 있고 껍질이탈이나 갈라짐이 관찰되거나, 앞으로 관찰될 가능성이 높은 수종을 선정하는 것이 바람직하다. 본 연구는 도심 내 미세먼지 저감을 위한 식재계획 시 식물의 미세먼지 흡착 기능에 영향을 미치는 식물의 형태적 특성을 중심으로 식물 소재 선정 기준에 대한 우선순위를 제시하였다는 것에 의의가 있다. 본 연구에서 도출한 결과는 도심지 내 수목 식재 계획을 위한 수종 선정 시 기초 자료로서 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산림과학회지
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• 제110권2호
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• pp.129-140
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• 2021

본 연구는 한국 남부지역의 주요 조경수 가시나무(Quercus myrsinifolia), 종가시나무(Quercus glauca), 참가시나무(Quercus salicina), 동백나무(Camellia japonica), 왕벚나무(Prunus × yedoensis) 등 5수종을 대상으로 계절별 미세먼지 흡착량 및 수종별 잎 표면 미세구조와의 관계를 연구하였다. 계절별 미세먼지 흡착량 범위는 1월(31.51~110.44 ㎍/cm²), 11월 (23.20~79.30 ㎍/cm²), 5월(22.68~76.90 ㎍/cm²), 8월(9.88~49.91 ㎍/cm²) 순으로, 8월보다 1월에 54.4% 더 높은 미세먼지 흡착량을 보였다. 잎 표면에 홈이 있고 털을 갖고 있으며, 왁스층 함량이 높은 Q. salicina는 미세먼지 입자 크기별 흡착량이 높게 유지되었으며, 광택이 있고 잎 표면이 매끄러우며, 왁스층 함량이 낮은 C. japonica와 Prunus × yedoensis는 계절별 미세먼지 흡착량이 낮았다. 엽면적 크기, 기공밀도 및 기공 길이의 증가는 PM 흡착량의 감소와 관련이 있고 반면, 잎 표피 거칠기, 왁스층 함량, 기공 폭의 증가는 PM 흡착량의 증가와 관련이 있었다. 또한, 잎 표면 왁스층 함량이 증가할수록 잎 표면 PM 흡착량도 증가하였으며, PM₁₀, PM_2.5 보다는 PM_0.2와 관련이 높은 것으로 확인되었다. 또한, 앞으로 개별 수종에 대한 미세먼지 저감 효율을 정량적으로 판단할 수 있는 기준을 통한 저감 수종 선발과 더불어 미세먼지 저감을 위한 숲 조성 가이드라인 또한 제시되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권4호
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• pp.191-195
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• 2017

본 연구에서는 공기 정화식 마스크의 필터로 사용되는 일반적인 부직포와 전기방사 나노섬유가 코팅된 부직포에 대한 미세 구조를 분석하고 미세먼지 차단 특성을 향상 시킬 수 있는 새로운 마스크 디자인을 제안하였다. 평균적으로 $25{\mu}m$의 직경을 갖는 부직포 섬유와 달리 전기방사 방법으로 형성된 나노섬유는 그 직경이 25 nm~120 nm로 매우 작아 비표면적이 크고, 불규칙적으로 배열된 촘촘한 그물방 구조를 갖고 있었다. 일반적인 부직포 필터는 부직포 섬유 표면의 정전기력에 의해 미세먼지를 흡착할 수 있었지만, 수십 ${\mu}m$ 크기 이상의 기공이 부직포 전반에 걸쳐 존재하기 때문에, 수 ${\mu}m$ 크기를 갖는 미세먼지를 여과하는데 한계가 있었다. 반면 나노섬유가 코팅된 부직포 필터의 경우, 나노섬유의 구조적 특성으로 인해 투과성과 통기성을 유지하면서 수 ${\mu}m$ 크기의 미세먼지를 기계적으로 흡착하여 효과적으로 여과할 수 있었다. 우수한 마스크 필터의 성능과 더불어 올바른 마스크 착용이 미세먼지 차단 특성을 극대화 할 수 있는데, 이를 위해 안면부와 마스크 사이의 틈으로 미세먼지의 유입을 막을 수 있도록 안면부에 밀착이 잘 될 수 있는 새로운 마스크 디자인을 제안하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제112권1호
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• pp.57-70
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• 2023

도시와 자연에 부정적인 영향을 끼치는 미세먼지에 대한 저감 연구가 점점 심화되고 있다. 이에따른 미세먼지 저감 대책 중 하나로써 도시 수목의 미세먼지 저감 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이와 관련하여 미세먼지에 의한 도시 수목의 피해 반응 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 도시 수목 중 전나무(Abies holophylla), 중국단풍(Acer buergerianum), 소나무(Pinus densiflora), 굴참나무(Quercus variabilis)에 대하여 고농도 미세먼지 처리로 나타나는 피해반응을 조사하기 위한 목적으로 수행되었다. 위 네 수종을 대상으로 식물생장조절챔버(phytotron)에서 시간 당 300 ㎍ m^-3 농도의 미세먼지를 처리하여 각 수종의 생리적, 생화학적 변화 반응과 잎의 흡착면적을 측정하였다. 그리고 순광합성량, 기공전도도, 증산률, 엽록소 함량, ROS, MDA, 잎의 흡착면적에 대해서 상관 분석을 진행하여 상호 간의 관계를 살펴보았다. 연구 결과, 수종마다 생리·생화학적 반응과 흡착면적이 종 특이적으로 나타났다. 순광합성량의 경우 전나무에서 가장 큰 감소세를 보였으며 소나무와 굴참나무는 큰 변화를 나타내지 않았다. 굴참나무는 ROS의 변화 또한 미미하였다. 모든 수종에서 MDA 함량이 공통적으로 증가하였다. 4주 처리 이후 흡착면적에서 전나무는 잎의 앞면, 소나무는 잎의 뒷면에 높은 면적량을 나타냈다. 상관성 분석 결과 생리적 반응 요인들 간에 양의 상관관계가 있음을 확인하였고, 잎의 앞면에 높은 흡착면적을 보일수록 생리적 반응에 부정적인 영향이 있음을 확인하였다. 본 연구는 미세먼지 저감과 지속 가능한 도시 숲을 효율적으로 조성하기 위한 수종 선택의 기초 데이터를 제공한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-260
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• 2012

산업화가 발달됨에 따라 대기 오염 물질은 점차 증가하고 있는 추세에 있고 특히 기름 및 석탄 연소 보일러, 자동차, 제철, 시멘트 플렌트, 소각로 등은 미세 분진을 발생시키는 주원인이 되어 왔다. 최근 대기환경법은 오염 분진의 중량 규제로부터 $10{\mu}m$ 미만의 PM10에서 $2.5{\mu}m$ 미만의 PM2.5의 미세 분진에 대한 규제로 점차 심화되고 있으나, 이러한 미세분진은 고전적인 제거 방법으로는 매우 어려우며 고가의 HEPA 필터를 사용하여야 한다. 한편 코로나 방전을 이용하는 전기 집진은 미세 먼지 제거에 매우 효율적이어서 $1{\mu}m$ 미만의 미세 분지도 99%까지 제거가 가능하다는 장점이 있지만 입자크기가 클 경우에는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 한편 사이클론 집진기는 매우 오래전부터 개발되어 사용되어 왔는데 가격이 저렴하고 운영비가 적게 들며 $10{\mu}m$ 이상의 먼지는 99% 이상 제거가 가능하여 산업현장에서 오랜 기간 사용되어 왔지만 입자크기가 $10{\mu}m$ 미만으로 가면 집진율이 급격히 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존의 사이클론 집진기의 구조를 기본으로하여 사이클론 집진기 내부에 플라즈마 방전을 설치하여 원심력에 의한 집진과 코로나 방전에 의한 전기 집진을 동시에 수행할 수 있도록 하이브리드 사이클론 집진기를 제작하였다. 제작된 사이클론 집진기는 직경 30 cm 높이 120 cm의 사이클론 구조를 가지고 있으며 1 hp의 터보송풍기를 장착하여 $20m^3$/min 이상의 유량을 처리할 수 있도록 설계 제작되었다. 제작된 하이브리드 사이클론 집진기의 성능을 평가하기 위하여 $10m^3$의 체적을 가지는 테스트 챔버 내부에 사이클론 집진기를 설치하고 향을 태워 미세 먼지를 발생시킨 후 다양한 조건에서 집진 성능을 측정하여 보았다. 미세 먼지의 경우 사이클론을 작동시키지 않아도 테스트 챔버 벽면에 흡착되어 초기에는 급격히 감소하는 경향을 보여주나 일정 시간이 경과한 후에는 매우 느리게 감소하는 현상이 관찰 되었다. 코로나 방전을 하지 않고 오존 파괴기에 활성탄만 충진한 상태에서 사이크론을 작동시킬 경우 지속적으로 천천히 감소하는 경향을 보여주었으며, 코로나 플라즈마를 방전시킨 경우 미세 먼지는 HEPA filter를 장착한 것보다도 조금 빠르게 미세먼지를 제거하였다. 챔버 내부의 미세먼지가 초기 값의 1/10에 도달하는 시간은 코로나 방전 전류가 증가할수록 짧아지는 경향을 보여주었으며 최적 조건에서 100초 이내에 90% 이상 제거가 가능하였다. 하이브리드 사이클론 집진기는 집진 뿐 만 아리라 VOC 성분도 분해가 가능하여 유해물질을 제거하는 능력이 있다. 유해 가스 제거 능력을 실험하기 위하여 분진제거 실험에 사용된 챔버 안에 아세톤을 증발시켜 50 ppm이 되도록 한 후 다양한 조건에서 유해물질 제거 실험을 수행하였다. 미세먼지와는 달리 장비를 작동하지 않을 경우 매우 느리게 아세톤 농도가 감소하였다. 이는 미세 먼지와는 달리 흡착이 발생하지 않고, 측정 챔버 자체가 완전한 밀폐가 이루어지지 않아 자연적으로 조금씩 외부로 누출되기 때문으로 판단된다. 코로나 플라즈마만 방전시켰을 경우 초기 농도의 80%가 제거되는데 걸리는 시간은 약 28분 정도로 코로나 플라즈마가 VOC 제거에 효과가 있음은 확인하였으나 제거율이 그리 높지 않음을 알 수 있었다. 한편 오존 파괴를 위해 활성탄으로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우는 약 12분 경과 후 80%가 제거됨을 확인할 수 있었으나 그 이후에는 VOC의 감소가 매우 느리게 진행됨을 알 수 있었다. 한편 활성탄 대신 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과한 경우 약 3분 정도 경과 후 80%의 아세톤이 제거됨을 관찰할 수 있었으며 코로나 플라즈마를 작동시키면서 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우 약 2분 정도 경과 80% 이상의 아세톤이 제거되어 코로나 플라즈마와 복합촉매를 사용할 경우 VOC 성분이 효과적으로 제거됨을 알 수 있었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.285-294
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• 2023

미세먼지 저감을 위한 가장 현실적이고 효율적인 방법은 도시 지역의 녹지 조성으로 이에 대한 관심이 증가하고 있다. 국내 도시 특성상 도로변에 녹지를 조성할 경우 별도의 녹지 조성없이 대기 중에 떠다니는 미세먼지나 차량에서 발생한 미세먼지가 도로변 가로수에 흡착돼 미세먼지 저감에 효과적이다. 하지만, 미세먼지는 대기 중에 부유하며 존재하고 지역별 미세먼지 농도 차이와 식재 배치 차이로 인해 때문에 미세먼지 농도 현장 측정 및 대기 중 이동 경로에 대해 예측과 도로 식재 배치 유형별 미세먼지 저감효과에 대한 규명이 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 CFD 시뮬레이션을 이용하여 도로 중앙분리대와 가로수의 식재 유형별로 미세먼지 농도변화 및 미세먼지 저감효과를 분석하였다. 분석 결과 미세먼지 저감을 위해서는 중앙분리대에 식재가 있는 것이 미세먼지 저감 효과가 탁월할 것으로 보이며 가로수에 교목과 관목을 동시에 설치하는 것이 바람직하다고 판단된다. 본 결과를 바탕으로 도시 대기환경 개선을 위한 가로녹지 식재 기준(가이드라인) 마련에 효과적으로 이용될 것으로 판단되며 향후 도시 도로변 미세먼지 저감 연구 진행에 선행연구의 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권1호
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• pp.19-25
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• 2017

본 연구에서는 도로환경에 적용 가능한 통기성 정전필터를 개발하여 흡착능을 평가하였다. 흡착특성은 ASHRAE 52.1, 52.2 등의 방법으로 입경별 제거율과 압력별 흡착량 등을 평가하였다. 평가 입경범위는 $0.3{\mu}m{\sim}10.0{\mu}m$로 12단계로 제거율을 평가하였다. 필터는 $2.5{\mu}m$ 이상에서 91.3%의 제거율을 보였으며 그 미만의 범위에서는 입경에 따라 감소하여 평균 53.5%의 제거율을 보였다. ASHRAE Dust 합성 분진에 의한 중량 제거율은 초기압력 22.6 mmaq에서 말기압력 35 mmaq까지 측정된 결과, 96.7%였으며 이때까지 흡착량은 $715.9g/m^2$ 이었다. 압력에 따른 흡착형태는 Langmuir 선도를 보였다. 말기압력까지 흡착된 필터를 물세정으로 1, 2차 재생한 후 흡착을 평가한 결과 제거효율에는 차이가 없었으나 초기압력과 흡착량은 약간의 저하가 발생하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.157-164
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• 2021

최근 미세먼지와 관련된 환경문제를 개선하기 위해 유해물질을 제거할 수 있는 광촉매와 흡착제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전체 공극량이 일반 건설재료에 비해 상당히 큰 폼 콘크리트에 다량의 마이크로 공극를 갖는 야자계 활성탄소를 이용해서 다공성 폼 복합체를 제작하였다. 미세먼지 흡착 가능성을 평가하기 위해 제작된 폼 복합체에 대해 공극 구조를 분석하였다. 폼 복합체의 공극구조 분석은 측정된 질소 흡착등온선으로부터 BET와 Harkins-jura이론을 적용하였다. 분석결과 활성탄소를 혼입한 폼 복합체의 비표면적과 마이크로 공극 부피가 Plain보다 크게 증가하였다. 활성탄소 혼입율이 증가할수록 폼 복합체의 비표면적과 마이크로 공극 부피가 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 폼 복합체가 가스상의 미세먼지 전구물질 NO_X에 대한 흡착성능이 높을 것으로 보인다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2019년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.40-41
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• 2019

Fine dust, which is emerging as a global problem, attracted much attention recently in Korea. One of the reasons is that recent factory relocation and expansion in China affected the increase of domestic fine dust concentration due to the influence of the Yangtze river battalion and westerlies. Fine dust is a big problem not only in outdoor but also indoors. The room requires periodic ventilation and is also essential for improving indoor air quality. The fine dusts are designated as Group 1 carcinogens in WHO and the risk of fine dusts on the human body due to respiratory diseases is also increasing. In this study, the characteristics of the fine dust adsorption matrix are examined and the actual application direction is derived.