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문제 정의
- 도시지역의 환경문제 해결을 위해서는 다각적인 접근방법 중 하나로서 도시 도처에 산재해 있는 도시녹지의 효율적인 조성 및 관리가 필요하다. 여기서 도시녹지는 도시계획 구역 내에서 수목, 초본 및 농작물 등에 의하여 피복된 토지 혹은 그 잠재력을 구비한 토지를 총칭하는 개념으로 사용하고자 한다. 특히 서울과 같은 대도시에 있어서 열섬현상과 대기오염이 가장 커다란 환경문제로 부각된 상황에서, 효과적인 도시녹지 관리 정책을 뒷받침하기 위해서는 우선 정량적인 도시녹지의 대기정화효과 측정과 같은 학술적 연구의 뒷받침이 시급히 요청된다고 하겠다.
- 따라서 본 연구목적은 도시녹지정책의 기초 자료로 활용하기 위하여 서울시를 대상으로 도시녹지의 삼림유형별 및 토지이용별 대기정화 효과 원단위 지표를 개발하고, 이 원단위 지표를 적용하여 도시 전체의 대기정화효과를 추정하며, 토지이용 및 도시녹지관리 정책에 시사점을 찾는 것이었다.
- 본 연구는 날로 악화되고 있는 도시환경에서 서울시를 대상으로 도시녹지가 가지는 대기 중 CO2, SO2 및 NO2 농도 저감효과를 분석하였다. 저감효과를 좌우하는 주요 변수는 식생유형, 흉고직경 및 밀도였다.
제안 방법
- 남산에 대해 서는 임상도(1992)상에서 식생유형 및 영급을 반영한 체계적 임의표본추출(systematic random sampling)을 통해 총 87개의 표본지점을 선정하였다. 표본지점을 현지답사하여 방형구법에 의해 수종, 직경, 수고, 피도 등 식생조사를 실시하였다. 방형구의 크기는 교목(흉고직경 2cm 이상) 10×10m, 관목 5×5m이었다.
- 현지조사 결과 기본도로 사용된 임상도의 식생유형 및 영급 분류에 오차가 나타났다. 임상도의 제작시기가 약 10년 경과한 것을 감안하고 실측한 흉고 직경으로부터 수령을 추정한 후(조현길과 안태원, 2000), 산림자원조사 요령(http：//152.99.72.107//snlm/doc/sl2_1_2.htm)을 참고하여 표본지점의 식생유형 및 영급을 조정하였다.
- 각 토지이용 유형별 표본수는 공원(5개)을 제외하면 11～25개로, 조사된 표본지점은 총 90개였다. 현지답사를 통해 해당 표본추출지점의 토지 이용 유형과 부지경계내에 분포하는 식생을 전수조사하고 그 부지면적을 측정하였다.
- 각 사례연구지의 조사자료를 토대로, 균재도(Alatalo, 1981), 상대우점치(Krebs, 1978) 등을 포함하는 각 연구대상지의 식생구조를 분석하였다.
- 대상지 식생의 CO2, SO2 및 NO2 저감효과는 식생조사 자료를 근거로, 단목차원의 대기정화 효과 방정식들을 적용하여 계량화하였다. 도시 수목의 CO2 저장량은 기존 연구에서 발췌한 수종별 생체량방정식들(조현길, 1999)을 이용하여 생체량을 구한 후 CO2량으로 전환하였다.
- 생체량방정식을 구할 수 없는 특정 수종의 경우는 동일 속(genus) 또는 그룹(활엽수 또는 침엽수)의 방정식들을 대용하였다. 관목의 연간 SO2 및 NO2 흡수량은 CO2와의 흡수속도비를 반영하여, 교목의 SO2 또는 NO2 흡수량에 교목과 관목간 CO2 흡수량비를 적용하여 산정하였다. 대기 SO2 및 NO2 농도는 남산 인근 5개 지점의 최근 3년간(1998～2000)의 월별농도자료(http：//www.
- 수목에 관한 정보의 신뢰도와 분별력 측면에서 현재 활용이 가능한 가장 우수한 자료는 도시 생태현황도(서울시, 2000; 서울시, 2001)와 임상도(임업연구원, 1992)이다. 따라서 사례지로서 선택되어 현장조사가 이루어진 자연지로서 남산과 시가화지역으로서 중구의 조사결과로부터 도출된 CO2 및 대기오염(SO2 및 NO2) 저감효과의 원단위를 자연지역의 경우에는 임상도에 적용하고, 나머지 시가화지역의 경우에는 토지이용과 식생을 동시에 반영하는 자료인 도시생태 현황도의 비오톱유형도에 적용하였다.
- 그러나 모든 비오톱 유형과 모든 임상에 대해 현장조사를 수행하기는 현실적으로 곤란하였다. 따라서 원단위를 생성하지 못한 유형에 대해서는 이미 파악된 원단위의 적용이 가능하도록 녹지구조가 가장 유사한 유형으로 원자료를 수정하였다. 수정된 산림지역 임상도 GIS 자료와 서울시의 비오톱유형도 GIS 자료에 이미 파악된 CO2 및 대기오염(SO2 및 NO2) 저감효과의 원단위를 적용하여 서울시 전체의 CO2 및 대기오염(SO2 및 NO2) 저감효과를 추정하였다.
- 따라서 원단위를 생성하지 못한 유형에 대해서는 이미 파악된 원단위의 적용이 가능하도록 녹지구조가 가장 유사한 유형으로 원자료를 수정하였다. 수정된 산림지역 임상도 GIS 자료와 서울시의 비오톱유형도 GIS 자료에 이미 파악된 CO2 및 대기오염(SO2 및 NO2) 저감효과의 원단위를 적용하여 서울시 전체의 CO2 및 대기오염(SO2 및 NO2) 저감효과를 추정하였다.
- 원자료 수정과정에서 임상도(1992) 원자료의 임상 유형중 소나무림, 잣나무림, 낙엽송림, 리기다소나무림은 침엽수림으로, 참나무인공림과 참나무자연림, 포플라림, 죽림은 활엽수림으로 수정하였고, 미입목지, 경작지, 제지, 목장은 시가화지역의 공원으로 수정하였다(표 1 참조). 임상 등급이 10여년이 경과한 자료인 점과 현지조사 결과를 감안하여 1영급씩 상향조정하였다. 다만 일부 원단위가 파악되지 않은 영급(침엽수 I영급과 V영급, 혼효림 II영급과 V영급, 활엽수 II영급)에 대해서는 해당 면적이 적고(자연지 총 면적의 2% 미만), 한 등급의 영급 차이에 따른 원단위 차이도 최대 32%로서 전체에 미치는 대기정화효과는 1% 이내로 추정되어, 별도 원단위를 생성하지 않고 각 유형에서 가장 인접한 영급의 원단위를 적용하였다(표 6 참조).
- 임상 등급이 10여년이 경과한 자료인 점과 현지조사 결과를 감안하여 1영급씩 상향조정하였다. 다만 일부 원단위가 파악되지 않은 영급(침엽수 I영급과 V영급, 혼효림 II영급과 V영급, 활엽수 II영급)에 대해서는 해당 면적이 적고(자연지 총 면적의 2% 미만), 한 등급의 영급 차이에 따른 원단위 차이도 최대 32%로서 전체에 미치는 대기정화효과는 1% 이내로 추정되어, 별도 원단위를 생성하지 않고 각 유형에서 가장 인접한 영급의 원단위를 적용하였다(표 6 참조).
- 저감효과를 좌우하는 주요 변수는 식생유형, 흉고직경 및 밀도였다. 따라서 도시녹지의 대기정화효과 분석은 토지이용 및 식생유형 파악, 직경 및 영급 구분, 밀도나 기저면적 산정, 저감 효과 계량화의 순서로 진행되었다.
- 도시녹지의 유형을 자연지와 시가화지역으로 양분한 후, 자연지로서 남산을, 시가화지역으로서 중구를 사례조사지로 선정하고, 식생조사를 실시하여 각 사례조사지의 세부 유형별 생체량 등 정량적 특성을 분석하였고, 이 조사결과를 토대로 사례지 단위면적 당 CO2 및 대기오염 저감효과 원단위를 산출하였다. 남산 수목의 단위면적당 대기정화 효과는 식생유형별로 영급이 높을수록 증가하였고, 동일 영급내에선 침엽수림보다 활엽수림이 더 큰 경향이었다.
- 서울시 전역에 대한 원단위의 적용과정에서, 산림지역에 대해서는 수치임상도를 일부 수정하여 남산 조사결과로 도출된 원단위를 적용하였다. 도시화지역에 대해서는 서울시 비오톱유형도의 유형구분을 수정한 후 중구 조사결과에서 도출된 원단위를 적용하였다.
- 서울시 전역에 대한 원단위의 적용과정에서, 산림지역에 대해서는 수치임상도를 일부 수정하여 남산 조사결과로 도출된 원단위를 적용하였다. 도시화지역에 대해서는 서울시 비오톱유형도의 유형구분을 수정한 후 중구 조사결과에서 도출된 원단위를 적용하였다. 서울시 전체 대기정화효과를 추정한 결과에 의하면 전체면적 중 산림지역 면적이 약 20%에 불과하지만 CO2, NO2, SO2 흡수량은 각각 65%, 60%, 59% 정도로서 시가화지역보다 동일면적 대비 각각 7.
대상 데이터
- 서울시 중심부에 위치하고 있는 도시자연공원인 남산을 자연지 사례연구지로, 중구를 시가화지역 사례연구지로 선정하였다. 남산에 대해 서는 임상도(1992)상에서 식생유형 및 영급을 반영한 체계적 임의표본추출(systematic random sampling)을 통해 총 87개의 표본지점을 선정하였다.
- 토지이용 유형 중 조사될 표본지점이 소수인 경우에 대해서는 2cm 간격의 격자점을 추가 선정하였다. 각 토지이용 유형별 표본수는 공원(5개)을 제외하면 11～25개로, 조사된 표본지점은 총 90개였다. 현지답사를 통해 해당 표본추출지점의 토지 이용 유형과 부지경계내에 분포하는 식생을 전수조사하고 그 부지면적을 측정하였다.
- 관목의 연간 SO2 및 NO2 흡수량은 CO2와의 흡수속도비를 반영하여, 교목의 SO2 또는 NO2 흡수량에 교목과 관목간 CO2 흡수량비를 적용하여 산정하였다. 대기 SO2 및 NO2 농도는 남산 인근 5개 지점의 최근 3년간(1998～2000)의 월별농도자료(http：//www.me.go.kr/www/db/index.html)를 수집하여 적용하였다. 측정장소는 덕수궁(중구 정동), 이화동사무소(종로구 이화동), 숭인여자중학교(동대문구 신설동), 동도중학교(마포구 염리동) 및 한강공원관리사업소(용산구 한남동)에 위치하며, 남산을 중심으로 반경 5km 이내에 분포하였다.
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이론/모형
- 서울시 중심부에 위치하고 있는 도시자연공원인 남산을 자연지 사례연구지로, 중구를 시가화지역 사례연구지로 선정하였다. 남산에 대해 서는 임상도(1992)상에서 식생유형 및 영급을 반영한 체계적 임의표본추출(systematic random sampling)을 통해 총 87개의 표본지점을 선정하였다. 표본지점을 현지답사하여 방형구법에 의해 수종, 직경, 수고, 피도 등 식생조사를 실시하였다.
- 저감효과는 식생조사 자료를 근거로, 단목차원의 대기정화 효과 방정식들을 적용하여 계량화하였다. 도시 수목의 CO2 저장량은 기존 연구에서 발췌한 수종별 생체량방정식들(조현길, 1999)을 이용하여 생체량을 구한 후 CO2량으로 전환하였다. 생체량방정식의 이용은 수목 개체별로 평균 생체량을 구하여 가능한 한 산정치의 신뢰성을 증진하는데 주력하였다.
- 측정장소는 덕수궁(중구 정동), 이화동사무소(종로구 이화동), 숭인여자중학교(동대문구 신설동), 동도중학교(마포구 염리동) 및 한강공원관리사업소(용산구 한남동)에 위치하며, 남산을 중심으로 반경 5km 이내에 분포하였다. 대기 CO2 농도는 관련 자료가 부재하여 적외선가스분석기로 실측한 춘천시의 계절별 평균치(조현길, 2001)를 이용하였다.
- 마지막으로 도시녹지의 대기정화효과의 경제 가치는 이상의 과정을 거쳐 환산된 대기정화량에 CO2 약 50만원/ton, SO2 200만원/ton, NO2 500만원/ton 등의 처리 또는 저감비용(California Energy Commission, 1992; 임업연구원, 1997; 에너지경제연구원, 1999)을 적용하여 환산하였다.
성능/효과
- 방형구의 크기는 교목(흉고직경 2cm 이상) 10×10m, 관목 5×5m이었다. 현지조사 결과 기본도로 사용된 임상도의 식생유형 및 영급 분류에 오차가 나타났다. 임상도의 제작시기가 약 10년 경과한 것을 감안하고 실측한 흉고 직경으로부터 수령을 추정한 후(조현길과 안태원, 2000), 산림자원조사 요령(http：//152.
- 시가화지역 사례연구지인 중구의 토지이용별 단위면적당 평균 CO2 저장량은 표 4와 같이 공원에서 74.2t/ha로 가장 많았으며, 이어서 교통 용지, 공공용지, 다세대주거지, 상업지의 순이었고 단독주거지에서 가장 적었다. 수목의 CO2 저장량은 대체로 단위면적당 기저면적이 클수록 많은 경향이었다.
- 2t/ha로 가장 많았으며, 이어서 교통 용지, 공공용지, 다세대주거지, 상업지의 순이었고 단독주거지에서 가장 적었다. 수목의 CO2 저장량은 대체로 단위면적당 기저면적이 클수록 많은 경향이었다. 연간 CO2 흡수량 역시 타토지이용에 비해 수목식재량이 현저히 많은 공원에서 12.
- 흡수량은 수목피도의 고저와 유관하였다(표 4 참조). 즉, 단위면적당 평균 흡수량은 수목피도가 가장 높은 공원에서 가장 많았다. 이어서 다세대주거지, 공공 및 교통용지, 단독 주거지 순이었고 수목피도가 가장 낮은 상업지에서 가장 적었다(조현길 등, 2002b).
- 1%에 불과하여 전체적으로 유목 내지는 성장과정의 수목이 주를 이루었다. 이 산림지역 면적은 전체 서울시 면적의 약 20%에 불과하지만 CO2, NO2, SO2 흡수량은 각각 65%, 60%, 59%정도로서 시가화지역보다 동일면적 대비 각각 7.4배, 6배, 5.8배의 대기정화효과를 나타냈다.
- 한편 시가화지역 중 17%에 불과한 ‘공원’유형의 원단위가 적용된 지역이 시가화지역의 CO2, NO2, SO2 흡수량의 각각 67%, 57%, 56%를 점하고 있어, 시가화지역내에서 공원 형태의 도시녹지의 기여도를 확인할 수 있었다. 인간활동에 의한 CO2 및 대기오염(SO2 및 NO2)의 연간 배출량, 도시녹지에 의한 연간 대기정화효과, 그리고 연간 대기정화효과의 경제 가치는 표 6과 같다.
- 및 대기오염 저감효과 원단위를 산출하였다. 남산 수목의 단위면적당 대기정화 효과는 식생유형별로 영급이 높을수록 증가하였고, 동일 영급내에선 침엽수림보다 활엽수림이 더 큰 경향이었다. 한편 중구 토지이용별 단위면적당 대기정화효과는 수목 피도가 높은 공원에서 가장 크고, 피도가 낮은 단독주거지 혹은 상업지에서 가장 적었다.
- 도시화지역에 대해서는 서울시 비오톱유형도의 유형구분을 수정한 후 중구 조사결과에서 도출된 원단위를 적용하였다. 서울시 전체 대기정화효과를 추정한 결과에 의하면 전체면적 중 산림지역 면적이 약 20%에 불과하지만 CO2, NO2, SO2 흡수량은 각각 65%, 60%, 59% 정도로서 시가화지역보다 동일면적 대비 각각 7.4배, 6배, 5.8배의 대기정화효과를 나타냈다. 한편 시가화지역 대비 17%에 불과한 ‘공원’유형의 원단위가 적용된 지역이 시가화지역 CO2, NO2, SO2 흡수량의 각각 67%, 57%, 56%를 점하고 있어, 시가화지역내에서 공원형태를 띄는 도시녹지의 기여도를 확인할 수 있었다.
- 8배의 대기정화효과를 나타냈다. 한편 시가화지역 대비 17%에 불과한 ‘공원’유형의 원단위가 적용된 지역이 시가화지역 CO2, NO2, SO2 흡수량의 각각 67%, 57%, 56%를 점하고 있어, 시가화지역내에서 공원형태를 띄는 도시녹지의 기여도를 확인할 수 있었다.
- 서울시 도시녹지는 해마다 CO2 446,741 ton, SO2 314 ton, NO2 815 ton을 흡수하는 것으로 나타났고, 이는 서울시 CO2, SO2, NO2 총배출량의 각각 1.46%, 2.85%, 0.95%에 해당하였다. 서울시 도시녹지의 연간 대기정화효과의 경제적 가치는 CO2 2,233억원, SO2 6억원, NO2 41억원으로서 이들을 합치면 2,280억원에 해당하였다.
후속연구
- 이는 도시내부에 녹지가 분포하는 것에 비교하여 저감효과도 떨어진다. 따라서 향후 도시녹지의 효과를 높이기 위해서도 도시 녹화를 주로 도시 내부지역에 집중해야 할 것이고, 저감효과의 공간적 균형확보를 위해서도 도시전역을 고르게 녹화해야 할 것이다.
- 본 연구의 결과는 일차적으로 도심 내 녹지 확충의 환경적 중요성과 개발압력에 대한 녹지 보존의 필요성을 홍보하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 단위면적차원의 대기정화효과 자료는 식생유형 및 영급별 대기정화 가치의 고저를 비교하며, 토지 개발 또는 보존여부의 정책결정에 활용될 수 있을 것이다.
- 본 연구의 결과는 일차적으로 도심 내 녹지 확충의 환경적 중요성과 개발압력에 대한 녹지 보존의 필요성을 홍보하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 단위면적차원의 대기정화효과 자료는 식생유형 및 영급별 대기정화 가치의 고저를 비교하며, 토지 개발 또는 보존여부의 정책결정에 활용될 수 있을 것이다. 또한, 본 연구가 서울시 전체 또는 권역별 오염물질 배출량 대비 지속가능한 녹지총량 지표의 수립에 일조 할 수 있을 것이다.
- 단위면적차원의 대기정화효과 자료는 식생유형 및 영급별 대기정화 가치의 고저를 비교하며, 토지 개발 또는 보존여부의 정책결정에 활용될 수 있을 것이다. 또한, 본 연구가 서울시 전체 또는 권역별 오염물질 배출량 대비 지속가능한 녹지총량 지표의 수립에 일조 할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 시간과 자원의 제약으로 서울시의 모든 도시녹지 유형에 대해 실사를 하지 못하고, 대표적 유형에 한정하여 원단위를 작성하고 이를 대기정화효과 산출에 적용하였는데, 이는 향후 도시녹지 조사의 과제라 할 수 있겠다. 그리고 원단위 산출에서 서울시 이산화탄소 농도의 실측치가 없어 춘천에서 실측된 자료를 사용하였는데, 향후에는 대기측정망 측정항목으로 이산화탄소 농도가 추가되어야 할 것이다.
- 본 연구에서는 시간과 자원의 제약으로 서울시의 모든 도시녹지 유형에 대해 실사를 하지 못하고, 대표적 유형에 한정하여 원단위를 작성하고 이를 대기정화효과 산출에 적용하였는데, 이는 향후 도시녹지 조사의 과제라 할 수 있겠다. 그리고 원단위 산출에서 서울시 이산화탄소 농도의 실측치가 없어 춘천에서 실측된 자료를 사용하였는데, 향후에는 대기측정망 측정항목으로 이산화탄소 농도가 추가되어야 할 것이다.
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