식물과 환기

식물들

매일 주변에서 많이 보지만 무심코 지나치는 존재들이 있다. 거리에서 보는 나무, 풀들. 집안 여기저기에 같이 살고 있는 식물들이다. 식물은 인간이 속한 동물과는 다른 진화의 길을 걸었음은 분명하다.

지금 지구의 이산화탄소는  몇년사이 350ppm 에서 400ppm 을 찍었다.

몇년전 환기라는 분야에 관심을 두면서 처음 본 이산화탄소의 실제 측정값은 380ppm 이였다.

이제는 여름철에도 400ppm 보다 낮아 지지는 않는다. (주식이 이렇게 절대 않 내랴 가면 좋겠지만)

환기

한 사람당 필요한 환기량은 25 m3/h 이다. 사람의 호흡량과 1000ppm 은 관리 기준, 대기의 이산화탄소 농도 350ppm 의 관계에서 나온 수치가 25 cmh 였지만, 400 ppm 으로 상승한 지금은 25cmh 보다 많은 환기가 필요할 것이다. 아무도 이 이야기는 아무도 않한다.

당분간 사람당 25CMH 라고 알고 있을것이다.

환기는 반드시 필요하지만 무조건 에너지로는 마이너스이다.

실내가 25도, 실외가 35도 라고 하면, 실내와 실외의 온도차는

10도가 된다. 현열 효율이 80% 라면, 35도의 고에너지 외부공기는 10도 * 0.8 = 8도 

차이만큼 바뀐다.

즉, 실내의 배기는 25+8 =33도가 될것이고 외부에서 들어오는 급기는 35-8 = 27도가 된다.

거시적으로 보면 그렇다.

35도의 공기가 80% 효율이라고 하더라도 27도 가 된다면, 여기에 실내의 에어컨은 27도->25만큼 전기로 압축기를 돌려 에너지는 낮추어야 한다. 즉 에너지가 들어간다. 무조건!

효율이 100% 이면 35도가 25도 된다. 이때는 실내의 에어컨은 일할 필요가 없겠다.

그렇지만 효율 100% 의 영구기관은 없다. 엔트로피 라는 복잡하지만 당연한 원리때문에 그렇다.

이런 자연의 원리에 따라 환기는 에너지를 무조건 써야 한다.

광합성을 환기를 대체할 수 있을까?

그런데 환기의 본질을 가만 생각해보면 이산화탄소 (다른 것들도 많다. VOC, 미세먼지등등) 의 농도를 낮추는 또 다른 게 있지 않나 싶다.

바로 광합성이다. Photosynthesis 라고 한다. 이 광합성은 식물, 진균류 의 동식물의 에너지 메카니즘이라고 배웠다.

광합성의 전체식은

 6CO2 + 6H2O  -> C6H12O6 + 6O2 

ATP, 캘빈 단백질 수용체 효소…. 이 속을 파고 들어가면 복잡한 반응식들이 나온다.

그건 다 생략하고 (사실 생화학은 잘 모른다) 이 대표식만 보면 6 몰의 이산화탄소가 6몰의 산소로 가역반응을 한다?

그러면 환기를 이 식물이 대체할수 있지 않을까하는 궁금증이 들었다.

측정을 해봤다

일반 사무실의 공기와 이를 식물이 식재된 챔버로 연결한 후 팬을 가동시켜 

식물 전후의 이산화탄소의 농도를 측정했다.

측정은 게속 이루어 진다. 첫번째 그래프가 전후의 이산화탄소의 농도를 나타낸다. 두번째는 이 중 4-20의 종일 측정 데이터이다. 제일 아래는 두번째의 최소측정값과 최대측정값의 편차만을 같은 시간대로 나타냈다.

결론

식물과 환기와는 분명한 상관관계가 있으며 식물의 광합성이 환기량을 줄이는데 분명한 인과관계가 존재한다. 

좀더 학술적인 분석과 연결된 연구가 필요하고 하고 싶다. 예를 들어 식물의 식재량 (광합성량)과 환기량의 감소 더 나아가 에너지의 감소에 어떠한 관계가 있을지가 무척 궁금하기 때문이다.

흔히, 식물은 밤에는 이산화탄소를 배출하기에 위험하다는 말이 있다. 전혀 사실이 아니다. 정확히는 식물도 호흡을 한다. 잎 뒷면의 기공을 통해 이산화탄소와 산소도 동시 흡입한다. 그림1의 토요일과 일요일 환기팬의 작동이 꺼지 시간대에 이산화탄소 농도가 역전되는 이유와도 관계가 있다.

NASA 의 공기정화식물 운운 하는 이유는 이 뒷면의 기공을 통한 공기의 입출입때문에 가능하다.

많은 이들이 미세먼지의 절감 대책으로 식물을 꼽지만 사실 미세먼지의 흡입은 식물로선 억지로 이루어지는 결과이다. 위 NASA 의 연구가 1989년 미국 조경협회의 후원으로 이루어진 것을 아는 사람은 많이 없다. 1989년에는 미세먼지가 축정대상이 아니였다. 벤젠, 톨루엔 등의 유기화합물의 감소를 측정했었다.