최근 경제성장으로 인해 전 세계적으로 많은 국가에서 도시화가 증가함에 따라 도시 열섬현상(Heat island effect)으로 인해 주변 지역보다 기온이 높아지는 현상이 발생하고 있다. 다양한 원인 중 CO₂의 흡수원인 식생의 부족 문제가 있고, 이를 해결하기 위해 빌딩의 옥상에 정원을 만들어 도시의 열을 감소시키고자 하였다. 옥상녹화 식물로 각종 나무와 꽃, 잔디 등이 사용되고 있지만, 이 식생들은 우리나라 4계절 특성상 겨울에 주로 사멸하여 이용에 한계가 있다. 극한의 기후에서도 살 수 있는 이끼를 활용한 옥상녹화 가능성을 입증하기 위해 이끼의 CO₂ 저감 능력을 확인하고자 한다. 또한 기후변화 물질 중 오존의 원인 물질이 되는 VOCs는 대부분 인간의 활동으로 배출되지만, 일부 식생에서 배출되는 BVOCs 물질이 배출되고 있어 이끼에서도 BVOCs 물질의 배출 특성을 확인하고자 한다.
우리나라에서 가장 흔히 볼 수 있는 비단 및 깃털 이끼와 국내에서 새롭게 개발된 파코탄소 1호 이끼(이하 탄소 이끼)에 대하여 25℃, 500 PAR(유효광합성량)에서 CO₂ 흡수량을 비교하여 옥상녹화 시 사용될 이끼종을 선정하였다. 탄소 이끼가 다른 이끼에 비해 CO₂ 흡수량이 많아 탄소 이끼를 이용하여 다양한 실험 조건에서 실험을 진행하였다. 이끼는 다양한 온도에서도 살아남을 수 있어 실험실 내에서 맞출 수 있는 온도를 10℃, 25℃, 35℃로 설정하였다. 선행연구 결과를 토대로 우리나라 봄, 여름철 평균 PAR 값을 500 PAR와 1000 PAR로 설정하였다. 또한 해당 이끼의 색상과 나이를 달리하여 CO₂ 배출량을 살펴보았다.
두 잎의 색상 차이에 의한 CO₂ 배출량을 살펴본 결과, 어두운 녹색(-0.39 kg CO₂/m² year)보다 밝은 녹색(-0.97 kg CO₂/m² year)일 때 더 많은 CO₂ 흡수가 발생하였다. PAR가 증가할수록 그 효과도 증가하였으며, 밝은 녹색의 경우 1년생보다 3년생의 경우 더 강한 CO₂ 배출과 흡수를 보였다. 마지막으로 25℃ 조건에서 가장 활발한 CO₂ 배출과 흡수가 있었지만 다른 조건의 CO₂ 순배출량(NET)값을 비교한 결과 음의 값으로 나타나 CO₂ 흡수량이 배출량보다 더 많음을 확인하였다. 종합적으로 탄소 이끼를 살펴보면, 대부분 조건에서 음의 CO₂ 순배출량이 있음을 보이며 도시지역 옥상녹화의 가능성을 입증하였고, 최적의 조건은 "25℃- 밝은 녹색 - 3년생 - 1000 PAR"으로 나타났다.
또한 식생에서 배출되는 BVCOs 및 Aldehyde의 배출 특성을 살펴본 결과, 대부분 주요 물질에서 검출한계 미만인 것을 확인하여 보통의 옥상 녹화 식물에 비하여 BVOCs 물질의 배출량이 매우 낮아 대기 환경에 미치는 영향은 거의 없을 것으로 보인다.