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문제 정의
- 본 연구는 도로 건설현장에 발생되는 리핑암 및 화강풍화토로 이루어진 절토비탈면의 안정과 영구적인 보호 녹화를 위해 미생물 활성제와 오랜 세월에 걸쳐 영양분을 공급해줄 수 있는 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법을 건설현장에서 활용할 수 있도록 시험효과를 평가하는데 목적이 있다.
제안 방법
- ② 개체수：방형구내에 출현하는 수종 및 초종의 개체수를 측정하였다(분얼을 하는 다발형 화본과 초본의 경우는 분얼수를 측정).
- ③ 수고 및 초장：방형구내에 출현하는 수종 및 초종의 지면으로부터의 높이를 측정하였다.
- ④ 식생피복도：방형구내에 출현하는 수종 및 초종의 점유비율(%)을 측정하며, 녹화공사가 시공된 비탈면의 전체적인 식생피복도를 비탈하단부에서 측정하였다.
- ⑤ 가시적 평가：경관적, 미관적, 생태적으로 우수한 정도에 따라 0점(낮음)～10점(높음)까지 점수를 주어 상대적으로 평가하였다.
- ⑥ 주변 임상：조사대상 비탈 주변 20m 이내의 산림의 임상 및 우점종을 조사하였다.
- 공법별 토양경도 조사는 시험시공 10개월 후와 12개월 후에 각각 실시하였다. 조사결과 유기질계 녹화공법을 비롯한 3개의 비교녹화공법은 모두 토양경도가 15.
- 비탈면 토양환경조사는 토양경도와 토양산습도를 측정하였는데 식생조성과 침입여부를 결정하는 토양경도는 山中式경도계를 이용하여 조사하였으며, 토양산습도계를 이용하여 토양산도와 토양습도를 조사하였다.
- 식생생육조사는 각 초종의 생육특성을 측정하기 위하여 파종 후부터 가로(10cm)×세로(10cm) 격자틀을 제작․이용하여 격자틀내의 발아정도와 발아후의 초장과 초종별 개체수, 생육지수 등을 측정하였다. 생체중량은 격자틀내에서 식생을 채취(5반복)하여 지상부와 지하부의 생중량을 측정하여 산출하였다.
- 시험시공 3개월, 6개월, 10개월, 12개월 후 각각의 공법에 대하여 가시적 평가를 하였다.
- 식생생육조사는 각 초종의 생육특성을 측정하기 위하여 파종 후부터 가로(10cm)×세로(10cm) 격자틀을 제작․이용하여 격자틀내의 발아정도와 발아후의 초장과 초종별 개체수, 생육지수 등을 측정하였다. 생체중량은 격자틀내에서 식생을 채취(5반복)하여 지상부와 지하부의 생중량을 측정하여 산출하였다.
- 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법에 사용되는 토양기반재의 샘플을 채취한 후 한국생활시험연구원에 의뢰하여 유해물질함량 분석을 실시하였다.
- 종자 발아개체수 조사는 시험시공 6개월, 10개월, 12개월 후에 각각 실시하였다.
- 토양산도의 공법별 비교는 시험시공 10개월 후와 12개월 후에 각각 실시하였다. 조사결과 1차 조사에서 시험공법을 비롯한 3개의 비교녹화공법은 모두 pH 5.
- 토양습도의 공법별 비교는 시험시공 10개월 후와 12개월 후에 각각 실시하였다. 공법별 비교에서는 1차, 2차 조사 모두 유기질계 녹화공법과 비교녹화공법 A의 토양습도가 높게 나왔으며, 평균 토양습도는 유기질계 녹화공법, 비교 녹화공법 A, B, C에서 각각 1.
대상 데이터
- 녹화공법 현장적용시험지 식생 초장 조사는 우점종인 Tall fescue를 대상으로 실시하였으며 결과는 표 4와 같다.
- 시험대상 비탈면의 경사도는 50°이였으며, 향은 북서방향으로 조사되었고, 암질은 풍화암이었다. 시험시공은 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법외 풍화암 및 리핑암 녹화를 위해 현장에서 많이 사용되는 암반취부녹화공법 3가지를 함께 시공하였으며 각 공법당 시공면적은 50m2였다.
- 식생 생체중량 조사는 우점종인 Orchard grass를 대상으로 실시하였다.
- 실험구 조사 및 분석은 2003년 6월부터 2004년 5월까지 실시하였다.
- 실험구 조성은 청원-상주 건설사업소 청원 IC 절토비탈면에서 2003년 6월 9일～6월 14일까지 실시하였다. 시험대상 비탈면의 경사도는 50°이였으며, 향은 북서방향으로 조사되었고, 암질은 풍화암이었다.
- 실험에 사용된 식물은 외래종 3종(Tall fescue, Perennial ryegrass, Orchard grass), 자생종 2종(참싸리, 안고초)으로 총 5종이 사용되었다. 선정된 초종중 외래종은 혹서기에 황변하는 단점이 있으나 초기 비탈면 피복에 매우 우수한 효과를 보이며 자생종은 친환경적인 식물군락을 조성하는데 효과적인 특성이 있다(김남춘a, 1997; 김남춘b, 1997; 한국도로공사, 1998).
- 실험에 사용된 종자는 2003년도에 채종된 종자로서 상온상태(평균온도 12～17℃와 Growt Chamber(20℃) 상태에서 3반복으로 2주간 발아율을 검증 하였다.
- 실험지 주변식생은 혼효림이 존재하며 주요 목본으로는 소나무, 잣나무, 떡갈나무, 싸리나무, 아까시나무 등이 있으며, 초본으로는 강아지풀, 바랭이, 명아주, 민들레, 망초, 쑥, 쇠뜨기, 달맞이꽃, 크로바(토끼풀) 등이 생육하였다.
데이터처리
- 통계처리분석은 측정된 자료를 컴퓨터 통계프로그램인 ‘The SAS System 8.1'을 이용하였으며, Duncan 검정을 이용하여 처리 평균간을 비교하였다.
이론/모형
- 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법의 종자 배합은 건교부 비탈면 환경녹화 설계 및 시공 잠정 지침안(2004)의 종자배합 기준을 기본으로 표 1과 같이 정하였고, 파종량은 平野英樹(1991)의 파종량 산정식에 의하여 산출하였다.
성능/효과
- 1. 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법의 실험구는 토양경도, 토양산도, 토양습도가 식물이 생육하기에 적당한 수치를 보였으며, 다른 녹화 공법과 비교시에는 큰 차이가 나타나지 않았다.
- 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법은 시험시공 3개월 후 조사에서 외래초종의 생육이 양호하고, 참싸리의 생육상태도 좋아 가장 우수한 평가 결과를 받았으며, 6개월 후 조사에서도 전체적인 식생 활착 상태가 양호하였고 피복도가 80% 정도로 외부유입초종의 도입이 양호하다고 판단되어 좋은 평가 결과를 보였다. 10개월 후 조사에서는 피복도와 식생 생육이 불량하여 평가 결과가 중간정도를 보였으며 12개월 후 조사에서는 가장 높은 평가를 받았다.
- 2. 토양기반재의 유해물질함량 조사결과 카드뮴(Cd)을 비롯한 23개 조사항목 모두 제품기준에 적합한 것으로 나타났다.
- 3. 절토비탈면 시험시공지의 식물 조성은 우점종인 Tall fescue와 Orchard grass 외 9종의 식물이 출현하였으며, 종자 발아개체수는 6개월, 10개월, 12개월 후 각각 336.7본/m2, 183.3본/m2, 353.3본/m2으로 나타났으며 다른 녹화공법에 비하여 우수한 발아율을 보였다.
- 토양습도의 공법별 비교는 시험시공 10개월 후와 12개월 후에 각각 실시하였다. 공법별 비교에서는 1차, 2차 조사 모두 유기질계 녹화공법과 비교녹화공법 A의 토양습도가 높게 나왔으며, 평균 토양습도는 유기질계 녹화공법, 비교 녹화공법 A, B, C에서 각각 1.4%, 1.6%, 0.3%, 0.1% 였다.
- 공법별 비교에서는 시험시공 5개월 후 조사시 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법과 비교 녹화공법 3개 모두 70% 이상의 피복도를 보였다. 시험시공 10개월 후 조사에서는 비교녹화공법 C가 다른 공법에 비하여 상대적으로 피복도가 낮게 나타났으며, 12개월 후 조사시에는 비교 녹화공법 A와 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법의 피복도가 각각 85.
- 녹화공법 현장적용시험지의 식물 조성은 5과 11속 11종류로 목본으로는 참싸리와 아까시나무가, 초본류로는 Tall fescue, Perennial ryegrass, Orchard grass, 안고초, 명아주, 망초, 쑥, 쇠뜨기, 크로바(토끼풀) 등이 출현하였다. 또한 인위적으로 파종한 종과 침입종과의 비율은 45：55로 침입종이 우세하였으며, Tall fescue와 Orchard grass가 우점종으로 나타났다.
- 식생 초장과 생육지수 조사에서도 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법은 다른 녹화공법보다 높게 나타났으며, 통계적 유의성을 보여 식물 생육이 우수함을 보였다. 또한 가을철 생육보다는 봄철 생육량이 왕성함을 알 수 있었다.
- 유해물질함량 조사에서 대상 토양기반재는 카드뮴(Cd)을 비롯한 15개 항목에서 제품기준에 적합한 것으로 나타났다. 또한 유기물함량, C/N율, 염분함량, 수분함량, 입자크기 등도 결과치가 제품기준에 적합하였다.
- 녹화공법 현장적용시험지의 식물 조성은 5과 11속 11종류로 목본으로는 참싸리와 아까시나무가, 초본류로는 Tall fescue, Perennial ryegrass, Orchard grass, 안고초, 명아주, 망초, 쑥, 쇠뜨기, 크로바(토끼풀) 등이 출현하였다. 또한 인위적으로 파종한 종과 침입종과의 비율은 45：55로 침입종이 우세하였으며, Tall fescue와 Orchard grass가 우점종으로 나타났다.
- 실험구 조성은 청원-상주 건설사업소 청원 IC 절토비탈면에서 2003년 6월 9일～6월 14일까지 실시하였다. 시험대상 비탈면의 경사도는 50°이였으며, 향은 북서방향으로 조사되었고, 암질은 풍화암이었다. 시험시공은 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법외 풍화암 및 리핑암 녹화를 위해 현장에서 많이 사용되는 암반취부녹화공법 3가지를 함께 시공하였으며 각 공법당 시공면적은 50m2였다.
- 식생 피복도 조사결과 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법은 시험시공 5개월 후에는 피복도가 80% 이상으로 우수하게 나타났다. 시험시공 10개월 후 조사시에는 피복도가 50%로 감소하였으나 12개월 후 다시 80%의 피복도를 보였다.
- 시험시공 10개월 후 조사에서는 비교녹화공법 A와 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법이 각각 200 본/m2, 183.3 본/m2 으로 많게 나타났으며 통계적 유의성도 보였다.
- 공법별 비교에서는 시험시공 5개월 후 조사시 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법과 비교 녹화공법 3개 모두 70% 이상의 피복도를 보였다. 시험시공 10개월 후 조사에서는 비교녹화공법 C가 다른 공법에 비하여 상대적으로 피복도가 낮게 나타났으며, 12개월 후 조사시에는 비교 녹화공법 A와 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법의 피복도가 각각 85.0%, 80.0%로 높게 나타났다.
- 7cm 순이였다. 시험시공 10개월 후 조사에서는 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화 공법과 비교녹화공법 A의 Tall fescue 초장이 각각 17.0cm, 18.7cm로 높게 조사되었으며 통계적 유의성을 보였다. 시험시공 12개월 후 조사에서는 비교녹화공법 B의 Tall fescue 초장이 53.
- 7cm로 높게 조사되었으며 통계적 유의성을 보였다. 시험시공 12개월 후 조사에서는 비교녹화공법 B의 Tall fescue 초장이 53.3cm로 가장 높게 나타났으며, 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화 공법의 Tall fescue 초장은 32.7cm 이였다.
- 시험시공 12개월 후 조사에서는 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법, 비교녹화공법 A, B가 각각 353.3 본/m2, 396.7 본/m2, 336.7 본/m2으로 많게 나타났으며, 통계적 유의성을 보였다.
- 시험시공 6개월 후 조사에서는 B공법의 종자발아개체수가 400.0 본/m2으로 가장 많게 나타났으며, 그 다음으로는 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법 366.7 본/m2, 비교녹화공법 A 266.7 본/m2, 비교녹화공법 C 166.7 본/m2 순서였다.
- 시험시공 6개월 후 조사에서는 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화 공법의 Tall fescue 초장이 16.7cm로 가장 높게 나타났으며, 비교녹화공법 B 15.0cm, 비교녹화공법 A 14.7cm, 비교녹화공법 C 5.7cm 순이였다. 시험시공 10개월 후 조사에서는 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화 공법과 비교녹화공법 A의 Tall fescue 초장이 각각 17.
- 식생 초장과 생육지수 조사에서도 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법은 다른 녹화공법보다 높게 나타났으며, 통계적 유의성을 보여 식물 생육이 우수함을 보였다. 또한 가을철 생육보다는 봄철 생육량이 왕성함을 알 수 있었다.
- 식생 피복도 조사결과 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법은 시험시공 5개월 후에는 피복도가 80% 이상으로 우수하게 나타났다. 시험시공 10개월 후 조사시에는 피복도가 50%로 감소하였으나 12개월 후 다시 80%의 피복도를 보였다.
- 식생 피복도 조사결과에서도 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법은 시험시공 5개월 후, 10개월 후 피복도가 80% 이상으로 나타났으며 가시적 평가결과도 외래초종의 생육이 양호하고, 참싸리의 생육상태도 좋아 높게 나타났다.
- 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법은 시험시공 3개월 후 조사에서 외래초종의 생육이 양호하고, 참싸리의 생육상태도 좋아 가장 우수한 평가 결과를 받았으며, 6개월 후 조사에서도 전체적인 식생 활착 상태가 양호하였고 피복도가 80% 정도로 외부유입초종의 도입이 양호하다고 판단되어 좋은 평가 결과를 보였다. 10개월 후 조사에서는 피복도와 식생 생육이 불량하여 평가 결과가 중간정도를 보였으며 12개월 후 조사에서는 가장 높은 평가를 받았다.
- 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법의 식생 생육지수는 그림 2와 같이 시공 3개월 후, 5개월 후 각각 1.6g, 6.1g 으로 조사되어 가을철 생육이 높지 않았음을 보였다. 그러나 시공 다음해 4차, 5차 조사에서는 3차 조사보다 각각 7.
- 유해물질함량 조사에서 대상 토양기반재는 카드뮴(Cd)을 비롯한 15개 항목에서 제품기준에 적합한 것으로 나타났다. 또한 유기물함량, C/N율, 염분함량, 수분함량, 입자크기 등도 결과치가 제품기준에 적합하였다.
- 토양산도의 공법별 비교는 시험시공 10개월 후와 12개월 후에 각각 실시하였다. 조사결과 1차 조사에서 시험공법을 비롯한 3개의 비교녹화공법은 모두 pH 5.19～6.76으로 약산성을 나타냈으며, 2차 조사에서는 1차 조사시보다 pH 가 0.2～0.84 정도 낮게 조사되었다. 평균 pH는 유기질계 녹화공법과 비교녹화공법 B, C가 높았으며, 비교녹화공법 A는 상대적으로 pH가 낮았다.
- 공법별 토양경도 조사는 시험시공 10개월 후와 12개월 후에 각각 실시하였다. 조사결과 유기질계 녹화공법을 비롯한 3개의 비교녹화공법은 모두 토양경도가 15.5～19.1mm의 범위를 보여 식물이 생육하기에 알맞은 토양경도 범위를 보였다. 한편 유기질계 녹화공법과 비교녹화공법 A, B, C는 1차, 2차 조사 모두 토양경도가 같거나 유사하게 나타났다.
- 조사결과 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화 공법 시험시공지의 토양경도는 시험시공 직후인 2003년 6월 20일 조사시 14.6mm로 나타났으며, 이후 4회에 걸친 조사에서도 토양경도가 17.5～20.7mm로 나타나 식물이 생육하기에 알맞은 토양경도 범위를 보였다.
- 84 정도 낮게 조사되었다. 평균 pH는 유기질계 녹화공법과 비교녹화공법 B, C가 높았으며, 비교녹화공법 A는 상대적으로 pH가 낮았다.
후속연구
- 따라서 유기질계 토양개량재를 이용한 녹화공법은 리핑암 및 화강풍화토로 이루어진 절토비탈면의 녹화시 기존의 취부두께 5cm 이상의 암반취부녹화공법 시공시 문제되었던 과공사비를 줄여 경제적인 시공을 할 수 있을 것이며, 공법에 사용되는 미생물 활성제와 유기질계 토양개량재를 통해 척박한 비탈면의 식물 생육환경 개량에도 크게 기여하리라 생각되어진다. 또한 이용되는 생분해성 재료는 환경오염을 유발하지 않아 절토비탈면의 생태적 천이와 안정에 기여하리라 생각된다.
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