Analysis of CO2 Absorption Capacity of Various Moss Species under Different Light Intensities and Humidity Conditions

Wonkyu Yi; Jiwon Bae; Seungyong Hahm; Jongseok Park

doi:10.12791/KSBEC.2025.34.4.420

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Original Articles

Journal of Bio-Environment Control. 31 October 2025. 420-428
https://doi.org/10.12791/KSBEC.2025.34.4.420

Analysis of CO₂ Absorption Capacity of Various Moss Species under Different Light Intensities and Humidity Conditions

광도와 습도조건에 따른 다양한 이끼의 CO₂ 흡수 능력 분석

Wonkyu Yi¹

Jiwon Bae²

Seungyong Hahm¹

Jongseok Park³⁴^*

이 원규¹

배 지원²

함 승용¹

박 종석³⁴^*

¹Graduate Student, Department of Horticulture Science, Chungnam National University, Daejeon 34134, Korea

²Graduate Student, Department of Bio-AI Convergence, Chungnam National University, Daejeon 34134, Korea

³Professor, Department of Horticultural Science, Chungnam National University, Daejeon 34134, Korea

⁴Professor, Department of Bio-AI Convergence, Chungnam National University, Daejeon 34134, Korea

¹충남대학교 원예학과 대학원생

²충남대학교 바이오 AI 융합학과 대학원생

³충남대학교 원예학과 교수

⁴충남대학교 바이오 AI 융합학과 교수

^{*Corresponding Author}

ABSTRACT

As modern individuals spend most of their time indoors, maintaining optimal indoor air quality (IAQ) is essential for health and well-being. Moss has been recognized as a promising nature-based solution for IAQ improvement due to its CO₂ absorption and pollutant filtration capabilities. This study evaluated the CO₂ absorption capacity of six moss species under controlled conditions in a sealed acrylic chamber with two light intensities (50 and 200µmol·m^-2·s^-1). Results showed that ‘Hypnum plumaeforme’ and ‘Racomitrium yakushimense’ exhibited the highest CO₂ absorption capacity (0.193, 0.494L·m^-2·h^-1) at 50 and 200μmol·m^-2·s^-1, respectively. Contrary to common belief, moss species demonstrated significantly higher CO₂ absorption efficiency under high light intensity, suggesting their adaptability to higher light environments. Additionally, higher relative humidity enhanced CO₂ absorption, with the capacity peaking at around 100% RH. Respiration experiments further confirmed that the rate CO₂ absorption through photosynthesis was approximately 2.9 times greater than the respiration rate. These findings highlight the potential of moss for IAQ improvement and carbon sequestration, offering insights into optimal species selection and environmental conditions for urban applications.

Keywords

CO₂ absorption

indoor air quality(IAQ)

moss

photosynthesis

respiration

본 연구는 광도와 습도 조건에 따라 다양한 이끼 종의 CO₂ 흡수 능력을 평가하여 실내 공기질 개선을 위한 적합 식생 자원을 탐색하고자 수행되었다. 6종의 이끼를 밀폐형 아크릴 챔버에서 재배하며 광도(50, 200μmol·m^-2·s^-1)와 상대습도(75, 85, 100%)에 따른 CO₂ 흡수량을 정량적으로 분석하였다. 그 결과, Hypnum plumaeforme와 Racomitrium yakushimense는 두 광조건에서 가장 높은 CO₂ 흡수 능력을 나타냈으며, 고광도에서 흡수량이 평균 2.6배 증가하였다. 또한 상대습도 100%에서 최대 CO₂ 흡수 능력이 확인되었고, 광합성 속도는 호흡 속도보다 약 2.9배 빠른 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 이끼가 광·습도 조건에 따라 CO₂ 흡수량이 변화하는 것을 보여주며, 실내 공기질 개선, 탄소 저감형 도시 녹화, 밀폐 환경 내 생태 기반 공기정화 기술 개발의 기초 자료로 활용될 수 있다.

키워드

공기정화

광합성

도시녹화

밀폐형 챔버

상대습도

실내 공기질

이끼

MAIN

서 론
재료 및 방법
1. 실험 재료 및 재배환경
2. 이끼의 품종별 CO₂ 흡수량 평가
3. 광도에 따른 이끼의 CO₂ 흡수량 분석
4. 습도에 따른 이끼의 CO₂ 흡수량 분석
5. 이끼의 광합성 대비 호흡량 분석
6. 통계 분석
결과 및 고찰

서 론

현대인은 대부분의 시간을 밀폐된 실내에서 보내기 때문에, 실내 공기질은 건강과 삶의 질에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소로 인식되고 있다(Klepeis 등, 2001, Sundell, 2004, Pegas 등, 2012). 실내 공기는 외부 공기의 유입, 흡연, 난방기, 조리 과정, 건축자재와 페인트 등 다양한 배출원에 의해 쉽게 오염되며, 이로 인해 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs), 미세먼지(Particulate Matter, PM), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂) 등 여러 유해 물질이 실내에 축적된다(Rivas 등, 2019, Ye 등, 2017, Zhou 등, 2021). 이러한 물질들은 호흡기 질환, 알레르기, 두통, 집중력 저하 등 다양한 건강 문제를 유발할 수 있으며, 장기적으로는 면역력 저하와 만성 질환의 위험성을 높인다(Bernstein 등, 2008, Vardoulakis 등, 2020, Rosário Filho 등, 2021). 특히 환기가 부족한 환경에서는 오염 물질이 지속적으로 축적되어 공기질이 더욱 악화될 수 있다(Jiang 등, 2016, Weschler and Shields, 2000). 그러므로, 실내 공기 질의 체계적인 관리는 현대인들에게 필수적인 과제로 여겨지고 있다.

이러한 실내 공기 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나로 식물을 활용한 실내 녹화가 주목받고 있다(Moya 등, 2019, Liu 등, 2022). 실내녹화는 공기 정화 뿐만 아니라 심리적 안정에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며(Safitri 등, 2023), 자연적인 습도 조절 기능을 통해 쾌적한 실내 환경을 조성하는 데 기여한다(Tudiwer and Korjenic, 2017). 전통적으로 활용된 관엽식물은 광합성을 통해 CO₂를 흡수하고 산소를 방출하며, VOCs 및 미세먼지를 흡착하는 능력이 있다(Pegas 등, 2012, Gubb 등, 2018). 모용(trichome)이나 거친 잎 표면과 같은 식물의 구조적 특징이 있으면 유해 물질을 보다 효과적으로 포집할 수 있지만, 모든 관엽 식물이 이러한 기능을 갖추고 있는 것은 아니다(Hellebaut 등, 2022). 따라서 효율적인 실내 공기 질 개선을 위해서 식물 종의 선정은 중요하다(Gawrońska and Bakera, 2015).

실내 공기 질 개선을 위한 대안적 접근법 중 하나로 이끼를 활용한 실내 녹화가 이용되고 있다(Zechmeister 등, 2023). 이끼는 선태식물(Bryophyte)에 속하는 비관다발식물로 숲의 바닥이나 습하고 그늘진 동산, 강가와 같이 자연적으로 낮은 빛과 높은 습도를 유지하는 환경에서 잘 자란다(Udawattha 등, 2018). 또한, 일반적인 관엽식물과 달리 뿌리 없이도 공기중의 수분과 영양분을 직접 흡수하며 성장할 수 있으며 비교적 낮은 조도와 일정한 습도를 유지하는 실내에서도 안정적인 생태계를 구축할 수 있다(Stuiver 등, 2014). 이끼는 보통의 관다발 식물에서 발견되는 큐티클 층이 없고 다공성 표면 구조를 갖고 있어 공기 중 오염물질은 효과적으로 포집할 수 있다(Vanicela 등, 2021). 이러한 이유로 이끼는 공기 오염의 지표 식물로 활용되기도 하며(Weerakkody 등, 2017), 넓은 표면적으로 인해 중금속과 미세먼지를 흡착하여 분해하는 능력이 뛰어나다고 보고되었다(Sujetovienė and Galinytė, 2016, Gerdol 등, 2014). 최근 이끼를 사용한 도시 녹화 연구에 따르면 도심지역에서 미세먼지를 mm² 당 최대 45,580개의 입자를 흡착시키며 그 중 45－55% 가량은 PM0.5로 보고되었다(Perini 등, 2025). 하지만 이끼의 우수한 공기 중 오염 물질의 흡착 능력에도 불구하고 실내공기오염 지표 중 하나인 CO₂ 흡수에 관한 연구는 많지 않아 다양한 종과 여러 환경조건에 대한 연구가 필요하다.

본 연구는 다양한 종류의 이끼를 대상으로 광조건과 습도조건에 따라서 CO₂ 흡수 능력을 측정하고 평가하여, 도심 실내 환경에서 공기질 개선에 적합한 식생 자원을 선별하고자 하였다. 이를 위해 통제된 실험 환경에서 저광 및 고광도의 2가지 광도와 75%, 85%, 100%의 3가지 상대습도 등, 다양한 환경 조건에서 CO₂ 흡수 능력을 정량적으로 분석하였다. 이를 통해 환경 조건별 CO₂ 흡수 특성을 규명하고, 종간 생리적 차이를 이해하는 데 기초 자료를 제공한다. 나아가 실내 공기질 개선을 위한 식생 자원으로서 이끼의 활용 가능성과 최적의 환경 조건을 제시하며, 실내 녹화 전략 수립 및 도시 생태 복원에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

재료 및 방법

1. 실험 재료 및 재배환경

이끼는 출하시점을 기준으로 평균 9개월 간 균일하게 생육시킨 털깃털이끼(Hypnum plumaeforme), 서리이끼(Racomitrium yakushimense), 쥐꼬리이끼(Hypnum concinnum), 비단이끼(Leucobryum neilgherrense), 지붕빨간이끼(Ceratodon purpureus), 꼬리이끼(Dicranum japonicum) 총 6종을 미래엔피아(Miraenpia Co., Ltd., Korea)로부터 공급받았다(Fig. 1A－F). 6종의 이끼는 모두 모판[30cm(L) × 60cm(D)] 위에 동일한 면적(0.1539m²)으로 식재하였다. CO₂ 흡수량 측정을 위해 아크릴 챔버[1(L) × 0.6(D) × 0.4m(H); Arystal^TM, Handeul Co., Ltd., Korea]를 제작하였다(Fig. 1G). 챔버 내 순환 팬[5cm(L) × 5cm(D), 6000rpm; EE80251S1-000U-G99, Sunon Co., Ltd., Taiwan] 2개와 250g의 흡습제를 설치하였다. 기밀성 테스트를 마친 후 완전 밀폐된 챔버 내부의 환경은 실내 온도 조절을 통해 24 ± 1°C로, 내부 흡습제를 비치하여 상대 습도 80 ± 10%로 유지하였다. 실험은 챔버 외부에 배치된 식물 재배용 LED (H22P, Apack Inc., Korea)를 사용하여 광도 50 ± 10 및 200 ± 10 μmol·m^-2·s^-1의 두가지 조건에서 진행되었다. CO₂ 흡수량은 CO₂ 측정 센서(SH-VT260, Soha-Tech Co., Ltd., Korea)를 통해 모니터링하였으며, 해당 데이터는 데이터 로거(GL240, Graphtec Co., Ltd., Japan)에 기록되었다. 각 처리구는 동일한 조건으로 준비된 독립 모판 두판(n=2)을 실험 단위로 사용하였으며, 각 모판에는 수천 개체의 이끼가 균일하게 식재되어 있어 개체 간 변동성을 최소화하였다. 모든 측정은 동일한 환경 조건에서 수행하여 반복 간 편차를 최소화하였다.

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Fig. 1

Images of 6 species of moss used in the experiment. L. neilgherrense (A), R. yakushimense (B), H. plumaeforme (C), D. japonicum (D), C. purpureus (E), H. concinnum (F), a pair of identical acrylic chambers for two replicate experiments (G).

2. 이끼의 품종별 CO₂ 흡수량 평가

본 실험에서는 제습과 내부 공기순환이 제공되는 밀폐된 챔버에서 단위면적당 CO₂ 흡수 량을 측정하여 6종의 이끼에 대한 CO₂ 흡수 능력을 정량화 하였다. 이때 사용된 이끼의 면적은 실험체를 수직으로 촬영한 Top view 기준으로 계산된 2차원 이미지의 면적(m²)이다. 온도와 CO₂ 분자량을 고려한 다음 두 공식 (1), (2)을 통해 CO₂의 부피(L)를 산출하였다. 최종적으로 이끼의 단위면적(m²) 당 시간(h)에 따라 흡수된 CO₂의 부피를 흡수 능력(L·m^-2·h^-1)으로 정의하여 6가지 품종의 이끼에 대해 정량적 평가를 진행하였다(Table 1).

(1)

C_{m g} (m g) = \frac{T_{k} \times M_{C O_{2}} \times V_{C} \times d C O_{2} / d t}{V_{m} \times (T_{k} + T_{c})}

(2)

C_{m L} (m L) = \frac{C_{m g} \times V_{m}}{M_{C O_{2}}}

(3)

{CO}_{2} absorption capacity = L \cdot m^{- 2} \cdot h^{- 1}

$C_{m g}$ : CO₂의 질량(mg)

$T_{k}$ : 절대 온도(Kelvin, K)

$M_{C O_{2}}$ : CO₂의 몰 질량(g·mol^-1)

$V_{c}$ : 챔버 또는 공간의 부피(L 혹은 m³)

$d C O_{2} / d t$ : 이산화탄소 질량 감소 속도(mg·h^-1)

$V_{m}$ : 몰 부피(L·mol^-1)

$T_{c}$ : 섭씨 온도(°C)

$C_{m L}$ : 이산화탄소 농도(mL)

Table 1.

CO₂ absorption capacity of 6 different species of moss under 50 and 200μmol·m^-2·s^-1.

Light intensity (μmol·m^-2·s^-1)	Plants	Reduced CO₂ (L)	Plant area (m²)	Time to reduce 400 µmol·mol^-1 (h)	Absorption capacity (L·m^-2·h^-1)
50	H. plumaeforme	0.087	0.1539	2.96	0.194 ± 0.017 aB
	R. yakushimense			3.36	0.170 ± 0.011 aB
	H. concinnum			3.66	0.156 ± 0.011 a
	L. neilgherrense			5.91	0.096 ± 0.006 b
	C. purpureus			8.86	0.065 ± 0.006 b
	D. japonicum			9.64	0.064 ± 0.023 b
200	R. yakushimense	0.087	0.1539	1.25	0.412 ± 0.021 aA
200	H. plumaeforme	0.087	0.1539	1.73	0.447 ± 0.078 aA

Values are means ± SD (n = 2). Different lowercase letters indicate significant differences among species within the same light intensity (p < 0.05, Tukey’s HSD test). Uppercase letters indicate significant differences between light intensities within the same species (p < 0.05, Tukey’s HSD test).

3. 광도에 따른 이끼의 CO₂ 흡수량 분석

광도에 따른 이끼의 CO₂ 흡수 속도 차이를 비교하기 위해 50과 200μmol·m^-2·s^-1의 두가지 광조건으로 나누어 광도에 따른 이끼의 CO₂ 흡수량을 측정하였다. 평균 광도 50μmol·m^-2·s^-1에서는 이끼 6종의 흡수 능력을 측정하여 가장 높은 능력을 보인 2품종을 선정하여 200μmol·m^-2·s^-1에서 CO₂ 흡수 능력을 계산하였다. 이후 두가지 광 조건에서 실험에 사용된 이끼들의 흡수 능력을 정량적으로 비교하였다.

4. 습도에 따른 이끼의 CO₂ 흡수량 분석

습도에 따른 이끼의 CO₂ 흡수 속도 차이를 비교하기 위해 상대습도를 100%, 85%, 75%로 설정하였다. 밀폐된 챔버 내부의 습도를 조절하기 위한 제습장치를 자체 제작하였다. 아크릴 원통[DKD Acryl Co., Ltd., Korea; 5cm(Ø) × 50cm(L)]에 흡습제를 채운 뒤, 소형 에어펌프(DAP-60126 DC12V, Motorbank Co., Ltd., Korea)를 타이머로 연결하여 간헐적인 작동을 통해서 챔버 내부의 습도를 조절하였다. 상대습도 100% 설정은 타이머를 설정하지 않고 포화습도 조건으로 유지되게 하였으며, 상대습도 85% 설정은 85%에 근접하게 유지 시키기 위해서 제작된 제습장치에 타이머를 연결하여 15분 간격으로 ON/OFF설정하였다. 상대습도를 75%로 맞추기 위해서 제습장치를 24시간 연속 작동시켰다. 이후 CO₂ 흡수 능력을 도출하기 위해 위의 공식 (3)에 도입하여 측정하였다.

5. 이끼의 광합성 대비 호흡량 분석

24시간을 기준으로 광합성을 통한 이끼의 CO₂ 흡수량과 호흡을 통한 CO₂의 증가량을 비교하여 일중 순수 CO₂ 흡수량의 상대적 비중을 계산하기 위해 실험이 진행되었다. 서리이끼의 호흡을 유도하기 위해 아크릴 챔버에 차광필름을 부착하여 암 환경을 조성하였다. 호흡량은 약 500µmol·mol^-1의 CO₂ 농도에서 시작하여 2000µmol·mol^-1에 달성한 뒤 측정 종료하였다. (Wohlfahrt and Gu, 2015)의 공식을 참고하여 다음과 같은 계산식 (4)을 통해 서리이끼가 실제로 흡수한 CO₂의 양, 즉 순광합성량을 도출하였다.

(4)

P_{n} = P_{g} - R

P_n(Net Photosynthesis, 순광합성량): 실제로 CO₂를 고정한 양

P_g(Gross Photosynthesis, 총광합성량): 광합성 작용으로 고정된 전체 CO₂량

R(Respiration, 호흡): 식물의 호흡을 통해 방출된 CO₂량

6. 통계 분석

처리 간 평균 차이를 검정하기 위해 일원분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였으며, p < 0.05 수준에서 유의성이 나타난 경우 Tukey의 HSD(Honestly Significant Difference) 검정을 이용하여 사후검정을 수행하였다. 각 처리구의 값은 독립 모판 두 판(n=2)에서 얻은 평균값으로 제시하였다. Brown-Forsythe 검정 결과 등분산성이 완전히 충족되지 않았으므로, 본 연구의 통계 결과는 경향성 평가를 중심으로 해석하였다.

결과 및 고찰

광도 50μmol·m^-2·s^-1 조건에서 실험한 6가지 품종 모두 시간이 지남에 따라 광합성 과정에 의해 CO₂를 감소시키는 결과를 보였다(Fig. 2A－F). 품종에 따라 CO₂ 흡수량에 차이를 보였으며, 털깃털이끼와 서리이끼의 CO₂ 흡수 능력이 각각 0.192L·m^-2·h^-1, 0.169L·m^-2·h^-1로 가장 높았다(Table 1). 지붕빨간이끼, 꼬리이끼는 각각 0.064, 0.063L·m^-2·h^-1로 상대적으로 낮은 흡수 능력을 보였다(Table 1). 이끼의 CO₂ 흡수 능력은 품종에 따라 최대 3배 이상 차이가 나는 것으로 나타났다(Fig. 3A). 이러한 이끼의 CO₂ 흡수 능력 차이는 단순한 잎의 형태학적 차이 뿐만 아니라, 종마다 가진 생리적 특성 및 환경 적응 전략의 차이에서 기인하는 것으로 해석된다(Coe 등, 2019, Zha and Zhuang, 2021).

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Fig. 2

Fig. 2. CO₂ absorption rate of moss species under different light intensities. Graphs (A–F) show six species grown at 50μmol·m^-2·s^-1, and graphs (G–H) show two species grown at 200μmol·m^-2·s^-1. H. plumaeforme (A, H), R. yakushimense (B, G), H. concinnum (C), L. neilgherrense (D), C. purpureus (E), D. japonicum (F).

가장 높은 CO₂ 흡수 능력을 보인 털깃털이끼는 상대적으로 얇은 잎 조직과 넓은 잎 표면적을 가지고 있으며, 수분 흡수 및 기체 교환에 유리한 구조를 가지고 있어 상대적으로 높은 광합성을 나타낸다(Krupa, 1978). 반면, 지붕빨간이끼와 꼬리이끼와 같은 낮은 CO₂ 흡수 능력을 보인 종들은 건조환경에서 생존에 유리하도록 잎의 표면이 비교적 두껍거나 큐티클 층이 발달되어 있는 경우가 많아 수분 손실을 감소시키는데에는 효과적이나 기체확산에는 불리하게 작용할 수 있다(Buda 등, 2013, Monda 등, 2021). 이러한 형태적 적응 차이는 결과적으로 종별 광합성량에 영향을 미치며, 이는 본 연구에서 관찰된 CO₂ 흡수량의 명확한 편차로 이어졌다.

또한, 이끼 종별 CO₂ 흡수 능력의 차이는 광환경 및 공기 습도에 대한 광합성 반응 차이에서도 기인할 수 있다. 특히 본 연구의 고광 조건(200μmol·m^-2·s^-1)에서 가장 높은 CO₂ 흡수 능력을 보인 서리이끼는 양지이끼로 알려져 있다. 이 종은 고광도 환경에서도 안정적으로 광합성을 안정적으로 유지할 수 있는 광보호 기작이 발달되어 있는 것으로 보인다. (Yin 등, 2023)의 연구에 따르면, 남극 이끼에서 크산토필 사이클과 유사한 광보호 메커니즘이 관찰되었으며, 이를 통해 과도한 빛으로 인한 손상을 완화할 수 있는 것으로 나타났다.

광도 실험에서는 50μmol·m^-2·s^-1의 저광도 조건에서 흡수능력이 가장 높았던 두 품종을 선정하여 200μmol·m^-2·s^-1의 광도에서 CO₂의 흡수 능력을 비교하였다(Table 1). 그 결과, 저광도 조건에 비해 고광도 조건에서 두 품종의 CO₂ 흡수량이 평균 2.6배 이상 증가하는 것으로 나타났다(Fig. 3B). 이는 Pleurozium schreberi와 Ceratodon purpureus 두 종의 광합성 속도가 저광도 조건인 50μmol·m^-2·s^-1에서 포화 광도(Saturation light intensity, IK)인 150μmol·m^-2·s^-1 보다 낮은 값을 보였다는 (Aro and Valanne, 1979)의 연구 결과와 일치한다. 다양한 LED 광질에 노출되었을 때 나타나는 생장 및 생리 특성을 분석한 (Xie 등, 2024)의 연구에 따르면, Didymodon constrictus와 Hypnum plumaeforme은 적·청 혼합광 처리가 두 종 모두에서 포화 광도를 크게 증가시켰다. 일반적으로 이끼는 광포화점이 낮은 음지식물로 알려져 있지만, 본 연구에서는 일정 범위 이상의 강광 조건에서 CO₂ 흡수량이 더욱 증가하는 결과를 보였다(Fig. 2 G－H).

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Fig. 3

CO₂ absorption capacity of six moss species grown under 50μmol·m^-2·s^-1 (A) and a comparison of the 2 highest-performing species at 200μmol·m^-2·s^-1 (B). Different letters indicate significant differences among species within the same light intensity in (A) and between light intensities for the same species in (B) (p < 0.05, Tukey’s HSD test).

또한, 상대습도에 따른 실험 결과에서는 습도가 100%, 85%, 75%로 감소할수록 시간에 따른 털깃털이끼의 CO₂ 흡수 속도가 점진적으로 감소하는 경향을 보였다(Fig. 4A－C). 특히, 습도 100%에서 가장 높은 CO₂ 흡수 능력을 기록했으며, 습도가 낮아질수록 그 능력이 크게 감소했다(Fig. 4D). 초원과 습지에서 자라는 이끼를 대상으로 습도에 따른 광합성을 측정한 (Cui 등, 2009)의 실험에 따르면, 높은 상대습도 조건에서 광합성 효율이 증가하는 동일한 양상을 보였다. 일반적으로 이끼는 습도가 높은 환경에서 서식하며, (Zechmeister, 1995)의 연구에서도 Ctenidium molluscum 및 Rhytidium rugosum이 높은 습도에서 최대 성장률을 보인다고 보고되었다. 또한, 고산지대 이끼를 대상으로 온도와 습도 변화에 따른 광합성 및 호흡 특징을 분석한 (Váczi, 2019)의 연구에서는, Polytrichum commune의 순 탄소 교환율(Net Carbon Exchange Rate, NCER)이 상대습도 100% 조건에서 최댓값을 기록한 것으로 나타났으며, 이는 가장 고습 조건이었던 100%에서 CO₂ 흡수 능력이 증가한 본 연구의 결과와 일치한다.

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Fig. 4

CO₂ absorption rate graph of ‘H. plumaeforme’ under three relative humidity (RH) conditions: RH 75% (A), RH 85% (B), RH 100% (C). And comparison of CO₂ absorption capacity (L·m^-2·h^-1) under the three RH conditions (D).

마지막으로, 50μmol·m^-2·s^-1의 광조건에서 털깃털이끼의 광합성과 호흡을 비교한 실험에서는 광합성과 호흡에 의한 CO₂ 농도의 1000µmol·mol^-1 감소와 증가에 각각 7.6시간, 22.1시간이 걸린 것으로 나타났다(Fig. 5). 이러한 결과를 토대로 계산한 총광합성량(P_g)은 131.58µmol·mol^-1·h^-1, 호흡량(R)은 45.24µmol·mol^-1·h^-1이므로, 순광합성량(P_n)은 86.34 µmol·mol^-1·h^-1이다. 털깃털이끼의 광합성 대비 호흡 비교 결과 광합성 속도가 호흡 속도보다 평균 2.9배 이상 빠른 것으로 나타나, 실내녹화에 적용될 가능성을 보여주었다. 이러한 차이는 광합성과 호흡의 반응 속도 및 에너지 처리 메커니즘의 차이에서 비롯된다고 볼 수 있다. 광합성은 엽록체의 틸라코이드 막에서 일어나는 빠른 빛 의존 반응이 특징이며, 이와는 대조적으로 호흡은 여러 효소 단계를 거쳐 미토콘드리아의 포도당 분해를 수반하는 느린 과정이기 때문이다(Keller, 2020, Beddard, 1980). 광합성이 일어나는 주간의 온도를 높이고, 호흡이 일어나는 야간의 온도를 낮추면 일중 식물체의 CO₂의 순흡수량은 증가할 수 있다(Frantz 등, 2004, Hückstädt 등, 2013).

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Fig. 5

Graph of CO₂ absorption rate by photosynthesis (A) and CO2 emission rate by respiration (B) of ‘H. plumaeforme’.

본 연구의 이러한 결과는 이끼의 CO₂ 흡수 능력을 극대화하고 이를 실내 녹화에 활용하기 위해 실내 환경에서 광도를 충분히 강하게, 상대 습도를 최대한 높게 유지하는 것이 중요하다는 점을 시사한다. 이를 위해서는 추가적인 가습 장치나 수분 유지 기술이 필요하며, 종별 특성과 환경 조건을 정밀하게 고려해야 할 것으로 보여진다. 이끼는 개별 품종마다 광에 대한 적응 특성과 광포화점이 모두 다르기 때문에, 향후 광도 뿐만 아니라 광질을 고려한 추가적인 연구가 필요하다. 또한, 순 탄소 교환율에 대해서도 많은 연구가 진행되었지만, 이를 보다 명확히 규명하기 위해서는 다양한 환경 조건에서의 호흡률과 광합성 효율을 장기적으로 측정하는 추가 연구가 필요하다.

Acknowledgements

이 논문은 2024년도 정부(과기정통부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(No. RS-2024-00459463).

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