실내식물이 실내공기질의 변화와 학생의 주의집중력에 미치는 영향

Abstract

신축학교에서는 바닥재, 페인트 등 각종 건축자재로부터 휘발성유기화합물류(Volatile Organic Compounds, VOCs) 및 알데히드류(Aldehydes) 등이 배출된다. 여기에는 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 폼알데하이드 등의 발암물질이 포함되어 있다. 학생들이 이러한 오염에 노출될 경우 눈․코ㆍ목의 자극, 기침, 현기증, 피로감, 집중력 저하 증상이 발생하여 학습능력의 감소 등 인지기능 장애가 나타날 가능성이 있다. 실내 공기오염을 줄이는 방안으로 비용도 절감하고 동시에 아름다움도 느낄 수 있는 공기정화식물의 사용이 최근 증가되고 있다. 식물의 실내공기질 개선 효과에 관한 연구는 지금까지 많이 이루어져 왔지만, 집중력이나 인지기능에 미치는 영향에 관한 연구는 거의 전무한 실정이다. 이에 본 논문에서는 실내식물이 신축학교 교실 실내공기질의 변화와 학생들의 주의집중력에 미치는 영향에 대해 연구하고자 하였다. 신축 초등학교 교실에서 휘발성유기화합물류 및 알데히드류를 정량 평가하고, 직독식 기기를 사용하여 이산화탄소, 온도 및 습도 등의 온열환경을 측정하여 실내공기질을 평가하였다. 6학년 남․여 학생들을 대상으로 주의집중력 검사를 실시하여 검사이해도, 선택주의력, 자기통제력, 지속성주의력을 평가하였다. 식물적용 학급과 식물미적용 학급으로 구분하여 일부 교실에 유해오염물질 제거 능력이 뛰어난 식물을 투입한 후 식물적용 전․후의 교실 실내공기질 및 학생 주의집중력의 변화를 알아보았다. 이를 통해 학생 주의집중력에 영향을 미치는 요인을 분석하고, 오염물질 농도와 주의집중력 점수와의 상관관계를 분석하였다. 또한, 새건물증후군(Sick Building Syndrome, SBS) 건강자각증상 설문 조사를 실시하여 다음과 같은 주요 결과를 도출하였다. 첫째, 신축학교 교실에서 휘발성유기화합물류 및 알데히드류를 측정한 결과, 일부 물질을 제외하고는 식물적용 시기에 따라 식물적용 전에 비하여 식물적용 후에 오염물질 농도가 다소 감소하는 경향을 보였다. 식물적용 학급의 경우 식물미적용 학급에 비해 식물적용 전․후 농도 차가 더 크게 나타났다. 특히 톨루엔은 식물적용학급에서는 식물적용 전 75.42㎍/㎥에서 식물적용 후 39.10㎍/㎥으로 감소하였으나, 식물미적용 학급에서는 식물적용 전 65.77㎍/㎥에서 식물적용 후 88.51㎍/㎥으로 농도가 증가하여, 식물적용 유무에 따라 톨루엔 농도가 유의한 차이가 있었다. 둘째, 이산화탄소는 A학교의 모든 교실과 B학교의 식물적용 학급에서 식물적용 전에 비해 식물적용 후 농도가 감소하였다. 반면, B학교의 식물미적용 학급에서는 식물적용 전 1190ppm에서 식물적용 후 1721ppm으로 유의하게 증가하였다. 온도 및 습도는 모든 교실에서 다소 감소하였다. 셋째, 학생들의 주의집중력 검사 결과, 검사이해도 M, 선택능력치수 P, 품질․통제치수 Q, 지속성치수 C의 4개의 하위요인 모두 식물적용 유무와 관계없이 식물적용 전에 비해 식물적용 후 점수가 증가하였다. 식물적용 학급의 학생들이 식물미적용 학급의 학생들에 비해 식물적용 후에 주의집중력이 더 큰 폭으로 향상되었다. 주의집중력에 영향을 미치는 요인을 분석한 결과, 식물적용 학급이 식물미적용 학급에 비해 주의집중력이 통계적으로 유의하게 높았고, 톨루엔과 폼알데하이드 농도가 증가할수록 주의집중력이 감소하였다. 검사 반복에 따른 주의집중력 점수 분포는 P와 C의 경우 식물적용 학급 및 식물미적용 학급 모두에서 검사가 거듭될수록 주의집중력이 증가하는 경향을 보였지만, Q는 반대로 다소 감소하였다. 넷째, 교실 내 휘발성유기화합물류 및 알데히드류 농도와 학생들의 주의집중력 검사 값과의 상관분석을 실시한 결과, 상관계수가 음의 값으로 나타나 환경오염물질 농도가 높아질수록 교실에서 생활하는 학생들의 주의집중력이 감소하였다. 특히, 폼알데하이드는 다른 물질에 비해 강한 상관관계를 나타내어 폼알데하이드 농도가 높아질수록 주의집중력 검사 값 M, P, C 점수가 통계적으로 유의하게 감소하였다. 다섯째, 새건물증후군 건강자각증상 설문 결과, 식물적용 학급에서는 학교 개교 직후 8.24, 식물적용 전 7.49, 식물적용 후 6.20의 순서로 증상 점수가 차츰 감소하였다. 반면, 식물미적용 학급에서는 학교 개교 직후 7.53, 식물적용 전 4.97, 식물적용 후 6.42로 식물적용 후에 증상 점수가 다소 증가하였다. 이상의 연구 결과를 종합하여 볼 때, 식물적용 유무와 관계없이 식물적용 후 실내공기 오염물질 농도가 감소하였다. 식물 적용 학급은 식물미적용 학급에 비해 식물적용 전․후 농도 차가 더 크게 나타났다. 이산화탄소는 식물적용 학급에서는 식물적용 후 농도가 감소하였지만, 식물미적용 학급에서는 오히려 농도가 증가하였으며, 온도와 습도는 모든 교실에서 다소 감소하였다. 학생들의 주의집중력 점수는 식물적용 후에 검사이해도, 선택능력치수, 품질․통제치수, 지속성치수 모두 증가하였다. 식물적용 학급의 학생들이 식물미적용 학급의 학생들에 비해 식물적용 후에 주의집중력이 더 큰 폭으로 향상되었다. 주의집중력에 영향을 미치는 요인을 평가하기 위해 다중회귀분석을 실시한 결과, 주의집중력에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 실내식물 유무로 나타났으며, 식물적용 학급이 식물미적용 학급에 비해 주의집중력이 통계적으로 유의하게 높았다. 검사 반복에 따른 주의집중력 점수 분포는 P와 C의 경우 검사가 거듭될수록 주의집중력이 증가하는 경향을 보였지만, Q는 검사반복에 따라 주의집중력이 다소 감소하였다. 폼알데하이드 농도가 높아질수록 주의집중력 검사 값 M, P, C 점수가 통계적으로 유의하게 감소하였고, 식물적용 학급의 경우 새건물증후군 건강자각증상 점수가 학교 개교 직후, 식물적용 전, 후의 순서로 차츰 감소하였다. 본 연구 결과는 교실 내 식물 투입 외에 실내공기질에 영향을 줄 수 있는 기타 교실 환경 및 주의집중력에 영향을 줄 수 있는 학생 개개인의 상황을 모두 통제할 수 없는 상황에서 산출된 결과이므로, 실내공기질 및 주의집중력에 미치는 실내식물의 영향을 해석하고 평가하는 데 불확실성이 존재한다. 따라서 향후 신축건물에서 실내식물의 유해물질 제거에 대한 연구와 실내식물이 주의집중력 등 인지기능에 미치는 영향에 대한 더욱 객관적인 연구가 이루어져야 할 것이다.