빈집 내부 공기질 개선을 위한 생물필터 식물 조합 실험

 

 

1. 식물 공기정화의 과학적 근거와 빈집 적용의 필요성

빈집은 시간이 지날수록 사람의 생활 흔적이 사라지고 공기의 순환이 멈추면서 실내 공기질 저하가 빠르게 진행된다. 특히 노후화된 건축자재, 방치된 가구, 결로 현상 등은 실내에 휘발성유기화합물(VOC), 곰팡이 포자, 이산화탄소 등의 유해 물질을 축적시킨다. 이로 인해 리노베이션을 위한 진입단계에서부터 실내에 들어서는 것 자체가 건강상 위험 요소가 될 수 있다.

이런 상황에서 대안으로 떠오른 것이 바로 공기정화식물을 활용한 생물학적 필터링 시스템, 즉 생물필터(Biofilter) 방식이다. 이는 기존 기계식 환기나 공기청정기 방식과는 달리 **자연 기반 솔루션(Nature-based Solution)**으로 실내공기를 지속적으로 정화하며 에너지 소비가 없고, 동시에 정서적 안정감까지 제공한다는 장점이 있다. 특히 NASA가 1989년 실시한 ‘Clean Air Study’에 따르면, 식물은 이산화탄소 흡수뿐 아니라 벤젠, 포름알데히드, 자일렌 등 VOC를 분해하는 능력을 가지고 있으며, 뿌리 주변 미생물과의 상호작용을 통해 정화 능력이 강화된다고 보고되었다.

한국의 경우도 서울시에서 2021년 추진한 ‘스마트 그린 빈집 프로젝트’에서는 버려진 도시 빈집에 공기정화식물을 도입한 파일럿 실험을 실시한 바 있다. 실험 결과, 실내 포름알데히드 농도가 3주 이내에 평균 68% 감소했으며, 정화식물의 밀도와 위치에 따라 정화 효율이 달라지는 것을 확인했다. 이런 연구 결과는 빈집 리노베이션 초기 단계에서 식물 기반의 공기질 개선 실험이 반드시 필요하다는 것을 강력하게 뒷받침한다.

 

사람이 떠난 빈집엔 숨결이 사라지는거 같다. 하지만 식물은 그 공간에 다시 ‘호흡’을 되찾아주는 유일한 존재이고, 이건 기술이 아니라 생명을 깨우는 일이었다.

 

 

 

2. 생물필터의 핵심, 정화식물 조합 최적화 실험 설계

빈집 내부의 공기질을 효과적으로 개선하기 위해서는 단순히 식물을 배치하는 것만으로는 부족하다. 어떤 식물을, 어떤 조합으로, 어떤 위치에 배치하느냐에 따라 생물필터의 정화 능력이 크게 달라지기 때문이다. 이를 위한 실험적 접근은 ‘식물 조합 최적화’와 ‘공기 정화 효율 비교 측정’이라는 두 가지 핵심 요소를 기반으로 진행된다.

우선 실험 대상 식물은 NASA 기준 공기정화 효능이 입증된 스파티필름(Spathiphyllum), 산세베리아(Sansevieria), 아이비(Hedera helix), 아레카야자(Areca Palm) 등 VOC 제거에 강한 식종들을 선정했다. 이 식물들은 각각 흡수하는 유해물질의 종류와 뿌리 주변 미생물 군집의 특성이 다르기 때문에 서로 보완적 조합이 가능하다. 예컨대 산세베리아는 밤에도 이산화탄소를 흡수하는 CAM 식물로, 폐쇄된 공간에서의 활용도가 높고, 아레카야자는 수분 증발을 통한 습도 조절 효과가 뛰어나 건조한 빈집 환경에 적합하다.

실험은 총 4개의 빈집 공간을 확보하여 각기 다른 식물 조합을 적용하였다. A그룹은 단일종 식재(예: 아이비만), B그룹은 이중 조합(예: 산세베리아+스파티필름), C그룹은 복합조합(4종 혼합), D그룹은 대형 식물 위주 조합으로 구성되었다. 모든 그룹은 동일한 조건(창문 닫힌 상태, 조명 시간, 실내 온습도)을 유지하고, 2주 간격으로 공기질 측정을 실시하였다. 공기질 측정항목은 TVOC, 이산화탄소(CO₂), 일산화탄소(CO), 포름알데히드(HCHO) 수치 등이며, 광센서 기반의 공기질 모니터링 시스템을 활용해 시간대별 변화까지 기록했다.

결과적으로 C그룹(복합조합)이 모든 항목에서 가장 높은 정화 효율을 보였으며, 특히 7일 이후부터는 VOC 수치가 40% 이상 급감했다. 이는 식물 간의 상호작용과 미생물 다양성이 공기정화에 긍정적 영향을 주었음을 보여준다. 식물 조합 최적화는 단일 식종 대비 최대 3배 이상의 공기정화 효과를 창출할 수 있다는 점에서, 생물필터 시스템의 핵심 설계 요소로 주목받는다.

 

식물은 조화롭게 놓일 때, 그 자체로 살아있는 정화 장치가 되는거 같다. 조합은 디자인이 아니라 과학, 배치는 감각이 아니라 데이터이다. 이 실험을 통해 식물이 아닌 난 ‘생태적 팀워크’를 배운 셈이다.

3. 실내 미생물 생태계와 식물 뿌리 필터의 공기 정화 메커니즘

생물필터 시스템이 기계식 필터와 본질적으로 다른 점은 공기 중 오염물질이 단순히 걸러지는 것이 아니라, 식물과 뿌리 주변의 미생물들이 이를 적극적으로 흡수·분해한다는 데 있다. 이 과정은 일반적으로 ‘식물 마이크로바이옴(Microbiome)’이라 불리며, 최근 생태학 및 환경공학 분야에서 매우 활발하게 연구되고 있다.

식물의 뿌리 주변에는 다양한 **토착 미생물군(Rhizobacteria)**이 공존하며, 이들은 공기 중에 포함된 포름알데히드, 벤젠, 자일렌 등 유해물질을 효소적 반응을 통해 무해한 물질로 전환하는 역할을 한다. 특히 ‘페놀 분해균(Pseudomonas spp.)’이나 ‘암모니아 산화균(Nitrosomonas spp.)’과 같은 균주들은 공기 정화 능력이 매우 뛰어나며, 특정 식물과 결합 시 정화 능력이 시너지를 낸다. 이는 단순히 식물의 종류만 고르는 것이 아니라, 사용되는 토양의 종류, 배양 방식, 미생물 접종 여부까지 고려해야 진정한 생물필터 시스템이 구축될 수 있다는 것을 의미한다.

최근 국립산림과학원에서는 공기정화 미생물에 특화된 배양토 개발 실험을 통해, 산세베리아와 아이비의 뿌리 주변에 특정 박테리아 군집을 접종한 결과, VOC 흡수율이 평균 대비 1.7배 증가했다는 연구 결과를 발표했다. 이는 단순한 식물 인테리어를 넘어, 뿌리 미생물 생태계 조작을 통한 실내공기질 개선이 과학적으로도 입증 가능한 영역임을 시사한다.

빈집 실내에 이러한 뿌리 기반 생물필터 시스템을 구축할 때는, 기본적으로 투수성과 보습성이 좋은 토양을 기반으로, 식물 뿌리의 산소 공급을 고려한 통기성 설계를 함께 적용해야 한다. 더불어, 주기적인 물 주기와 광량 유지 외에, 미생물 생태계의 안정성까지 고려하는 시스템 유지관리 계획이 필요하다. 이를 통해 빈집은 단순히 정화식물 몇 개가 놓인 공간을 넘어, 스스로 오염물질을 분해하고 호흡하는 유기체로 거듭날 수 있다.

 

진짜 정화는 뿌리 아래 보이지 않는 생명들이 해낸다. 토양 속 미생물이 빈집의 공기를 고치는 건 가장 조용한 기적이고, 눈에 보이지 않아도, 그것이 가장 근본이라는 걸 처음 깨달았다.

4. 적용성과 확장성: 빈집 생물필터의 도시형 리빙랩 모델 제안

빈집 생물필터 시스템은 단순한 공기질 개선 실험을 넘어, 도시 전체의 지속가능한 주거환경 구축을 위한 기반 기술로 확장될 수 있다. 특히 방치된 빈집을 활용한 도시형 리빙랩(Urban Living Lab) 모델은 공공성과 기술 실험, 커뮤니티 참여가 결합된 새로운 도시재생 접근법으로 주목받고 있다.

예컨대, 한 구청 단위로 방치된 빈집 중 구조적으로 안전한 곳을 선별하여, 공기정화식물 기반 생물필터 시스템을 설치하고, 지역 청년 스타트업과 연계해 센서 모니터링, 데이터 분석, 식물 관리 서비스를 결합한 오픈 플랫폼으로 운영하는 방식이다. 이는 지역 일자리 창출과 동시에 도시 전체의 공기질 데이터를 실시간 수집·활용하는 공공 데이터 플랫폼으로도 기능할 수 있다.

특히 생물필터 시스템은 초기 설치비가 매우 낮고, 전기나 기계 장치에 대한 유지비가 거의 들지 않아 저비용 고효율 솔루션으로 각광받는다. 실제로 서울 성동구에서 진행된 파일럿 실험에서는 총 30만원 이하의 예산으로 빈집 내부 VOC 수치를 2개월 만에 80% 가까이 줄이는 데 성공했다. 이는 정부나 지자체의 주거복지, 기후대응, 건강관리 정책과도 연계할 수 있으며, 향후 공공주택, 쉐어하우스, 커뮤니티 공간으로의 전환 가능성도 높다.

결국 생물필터 식물 조합 실험은 단순한 공간 개조를 넘어서, 지속가능한 도시 생태계 회복과 연결된 순환형 시스템 구축의 출발점이 될 수 있다. 빈집은 죽은 공간이 아니라, 살아있는 유기적 거주 생명체로 진화할 수 있는 플랫폼이다. 지금 이 실험은 단지 한 채의 빈집을 살리는 것이 아니라, 도시의 폐허를 정화하고 회복시키는 ‘숨 쉬는 도시’로의 진화를 위한 첫걸음이다.

 

빈집은 도시의 실패가 아니라, 회복을 실험할 기회이다. 이 작은 공기 실험은 도시 전체를 숨 쉬게 할 수 있고, 나는 이 프로젝트를 공간이 아니라 ‘도시의 폐’를 되살리는 일로 여기며 의미있는 장을 만들어 가고 있다.