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문제 정의
- 따라서 본 연구는 지속가능한 옥상녹화 식재계획을 위하여 옥상녹화 식재식물의 다년간 피복변화 및 특성을 조사․ 분석하고 변화양상을 분류하여 식물의 특성을 고려한 식재계획 수립에 기여하고자 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 저수용량은 최대 16L/㎡로 천공된 배수채널 4조를 통해 배수되도록 설계되었으며, 저 배수판 기본단위의 모듈을 조성면적에 맞춰 연결하도록 고안되었다. 방근을 위하여 배수채널에 GEOTEXTILE이 부착된 형태를 선택하였다. 식재식물의 생육변화와 시간 경과에 따른 피복변화 양상을 알아보기 위하여 50㎝×50㎝를 단위 모듈로 하여 모듈 당 플러그묘 상태의 식물을 각각 9주씩 8~16반복으로 식재하였다.
- 사진촬영은 Canon EOS 400D를 이용하여 오후 2~5시 사이에 진행하였으며, 면적 측정 및 피복률 산출은 Autodesk사의 AutoCAD 2008을 이용하였다. 본 연구에서는 식재식물의 다년간의 피복특성 및 변화를 명확히 도출하기 위하여 이입식물에 대한 조사내용은 제외하였으며, 2개월에 한 번씩 이입식물 조사 후 전수 제거하는 것을 원칙으로 하였다.
- 식재식물의 피복 변화 분석을 위해 2007년 7월부터 2009 년 9월까지 월 1회 피복면적을 조사하고, 피복률을 산출하였다. 식물 별 피복면적은 50㎝×50㎝ 규격의 개별 식재 모듈 위에서 등비율로 사진촬영 한 후, 식재모듈 내외의 해당 식물 피복면을 선으로 표식하고, 피복면적과 피복률을 산출하였다. 사진촬영은 Canon EOS 400D를 이용하여 오후 2~5시 사이에 진행하였으며, 면적 측정 및 피복률 산출은 Autodesk사의 AutoCAD 2008을 이용하였다.
- 식물생육과 기후환경과의 관계를 분석하기 위하여 기상청 자료를 토대로 하여 전반적인 지역의 기상변화를 수집하였고, 미세 환경변화를 알아보기 위하여 Watch Dog의 Weather Station을 옥상에 설치하여 대기온도, 상대습도 등의 기상변화를 모니터링하였다. 토양습도 측정은 Mirae Sensor의 Soil Moisture & EC Sensor WT1000N(Soil Moisture 0~100% ±3%)을 이용하여 매월 측정하였다.
- 식재식물들의 피복률 조사결과 중 생육의 변화를 비교할 수 있는 5월, 7월과 9월의 피복률 데이터를 종속변수로 하여 식재 후 경과 시간과 단순회귀분석을 실시하였으며, 최종적으로 총 8종에서 통계적 유의수준 하에서 피복률 변화양상 예측모델이 구축되었다(Table 5). 단순회귀분석 결과 기린초, 애기기린초, 층꽃나무, 꼬리풀, 휴케라, 구절초, 양지꽃, 용머리의 8종으로 기린초와 애기기린초는 유의 수준 내에서 피복률에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간이 경과함에 따라 피복률은 증가세에 놓일 것으로 추측된다.
- 식재식물의 다년간 피복변화를 분석하고 시간과 피복률의 관계 및 변화예측을 위하여 3년간 생육특성을 볼 수 있는 5월, 7월과 9월의 피복률 데이터를 토대로 하여 회귀분석을 실시하였다. 산출된 식물별 피복률은 SPSS version 15.
- 방근을 위하여 배수채널에 GEOTEXTILE이 부착된 형태를 선택하였다. 식재식물의 생육변화와 시간 경과에 따른 피복변화 양상을 알아보기 위하여 50㎝×50㎝를 단위 모듈로 하여 모듈 당 플러그묘 상태의 식물을 각각 9주씩 8~16반복으로 식재하였다.
- 토양습도 측정은 Mirae Sensor의 Soil Moisture & EC Sensor WT1000N(Soil Moisture 0~100% ±3%)을 이용하여 매월 측정하였다. 식재식물의 피복 변화 분석을 위해 2007년 7월부터 2009 년 9월까지 월 1회 피복면적을 조사하고, 피복률을 산출하였다. 식물 별 피복면적은 50㎝×50㎝ 규격의 개별 식재 모듈 위에서 등비율로 사진촬영 한 후, 식재모듈 내외의 해당 식물 피복면을 선으로 표식하고, 피복면적과 피복률을 산출하였다.
- 재질로 깊이 30㎜의 저수조 25개가 연결되어 있는 구조이다. 저수용량은 최대 16L/㎡로 천공된 배수채널 4조를 통해 배수되도록 설계되었으며, 저 배수판 기본단위의 모듈을 조성면적에 맞춰 연결하도록 고안되었다. 방근을 위하여 배수채널에 GEOTEXTILE이 부착된 형태를 선택하였다.
- 기상변화를 모니터링하였다. 토양습도 측정은 Mirae Sensor의 Soil Moisture & EC Sensor WT1000N(Soil Moisture 0~100% ±3%)을 이용하여 매월 측정하였다. 식재식물의 피복 변화 분석을 위해 2007년 7월부터 2009 년 9월까지 월 1회 피복면적을 조사하고, 피복률을 산출하였다.
대상 데이터
- 토양층은 10㎝ 두께로 E사에서 개발한 펄라이트, 버미큐라이트, 코코피트, 부엽토가 6:2:1:1의 비율로 혼합된 인공지반녹화용 인공토양을 사용하였으며, 멀칭 재는 우드 칩을 이용하여 3~5㎝ 두께가 되도록 하였다. 본 실험지에 도입된 EP-25는 P.P. 재질로 깊이 30㎜의 저수조 25개가 연결되어 있는 구조이다. 저수용량은 최대 16L/㎡로 천공된 배수채널 4조를 통해 배수되도록 설계되었으며, 저 배수판 기본단위의 모듈을 조성면적에 맞춰 연결하도록 고안되었다.
- 본 연구는 옥상녹화지에서의 식재식물 변화양상 및 특성을 조사․분석하기 위하여 서울특별시 노원구 공릉동에 위치한 서울여자대학교 행정관 4층 옥상의 중앙돌출부를 대상지로 하여 옥상녹화 식재지를 조성하였다. 실험구는 14m×10m의 부지에 폭 50㎝의 중앙통로를 중심으로 양쪽의 일부 면적에 각각 식재지를 조성하여 총 식재면적 86㎡ 로 2007년 6월 16일에 조성을 시작하여 식재 및 보식을 포함하여 2007년 7월 20일에 최종 완료되었다.
- 본 연구의 공시 식물은 1차적으로 관련 문헌조사와 기조성된 옥상녹화지의 식재식물 중 100종을 선발하여 생육 실험을 실시하고, 1차 실험에서 선별된 60종을 대상으로 차년도에 2차 선발실험을 실시하여 옥상녹화에 적합한 식재 종을 제안한 보고서(Ministry of Environment, 2008)를토대로 하여 선발하였다. 식재 식물은 옥상녹화지에서 장기적으로 생육이 가능할 것으로 예상되며 고온과 건조에 강한 기린초, 섬기린초 등 세덤류 4종과 해국, 층꽃나무와 노루오줌 등 초화류 14종을 포함하여 총 18종의 식물을 본 연구의공시식물로 선정하여 식재하였다(Table 1).
- 하여 선발하였다. 식재 식물은 옥상녹화지에서 장기적으로 생육이 가능할 것으로 예상되며 고온과 건조에 강한 기린초, 섬기린초 등 세덤류 4종과 해국, 층꽃나무와 노루오줌 등 초화류 14종을 포함하여 총 18종의 식물을 본 연구의공시식물로 선정하여 식재하였다(Table 1).
- 실험구는 14m×10m의 부지에 폭 50㎝의 중앙통로를 중심으로 양쪽의 일부 면적에 각각 식재지를 조성하여 총 식재면적 86㎡ 로 2007년 6월 16일에 조성을 시작하여 식재 및 보식을 포함하여 2007년 7월 20일에 최종 완료되었다.
- 옥상녹화시스템은 저관리형 옥상녹화로 접착식 방수매트(T-3㎝)를 설치하고, 배수층은 E사의 EP-25 저 배수판을 적용하였다. 토양층은 10㎝ 두께로 E사에서 개발한 펄라이트, 버미큐라이트, 코코피트, 부엽토가 6:2:1:1의 비율로 혼합된 인공지반녹화용 인공토양을 사용하였으며, 멀칭 재는 우드 칩을 이용하여 3~5㎝ 두께가 되도록 하였다.
- 토양층은 10㎝ 두께로 E사에서 개발한 펄라이트, 버미큐라이트, 코코피트, 부엽토가 6:2:1:1의 비율로 혼합된 인공지반녹화용 인공토양을 사용하였으며, 멀칭 재는 우드 칩을 이용하여 3~5㎝ 두께가 되도록 하였다. 본 실험지에 도입된 EP-25는 P.
데이터처리
- 산출된 식물별 피복률은 SPSS version 15.0 (Statistical Package for the Social Sciences, SPSS Inc., 2006)를 이용하여 기술통계분석 및 Duncan의 다중검정법 (Duncan's multiple range test)으로 유의 수준 95%에서 유의성 분석을 수행하였으며, SPSS version 15.0(Statistical Package for the Social Sciences, SPSS Inc., 2006)의 회귀분석을 통하여 식물별 피복률 모델을 제시하였다.
이론/모형
- 식물 별 피복면적은 50㎝×50㎝ 규격의 개별 식재 모듈 위에서 등비율로 사진촬영 한 후, 식재모듈 내외의 해당 식물 피복면을 선으로 표식하고, 피복면적과 피복률을 산출하였다. 사진촬영은 Canon EOS 400D를 이용하여 오후 2~5시 사이에 진행하였으며, 면적 측정 및 피복률 산출은 Autodesk사의 AutoCAD 2008을 이용하였다. 본 연구에서는 식재식물의 다년간의 피복특성 및 변화를 명확히 도출하기 위하여 이입식물에 대한 조사내용은 제외하였으며, 2개월에 한 번씩 이입식물 조사 후 전수 제거하는 것을 원칙으로 하였다.
성능/효과
- 구절초는 식재 당해년인 2007년에는 7월에 비해 9월에는 피복률이 약 20% 증가세를 보였다. 3년간의 피복률 변화를 살펴보면, 전반적으로 피복률이 감소하였고, 2008년 7월에는 100% 이상의 피복률을 보였으나 식재 후 3년이 경과한 2009년에는 피복률이 급격히 저하되어 9월에는 17.4%의 피복률을 보였다. 층꽃나무, 휴케라, 용머리는 2007년 7월 대비 2009년 7 월 피복률이 20% 미만으로 급격한 감소세를 보였다.
- 관련 이론과 다년간의 실험결과를 토대로 하여 식재 식물들의 실제 피복변화와 피복 특성을 분석해 본 결과 피복 형태에 따라 식재지유지형, 인접지역 잠식형, 포복 확산형, 산발 확산형의 4가지로 유형이 분류되었다(Table 4). 식재지를 유지하는 유형으로 무늬둥굴레, 해국, 휴케라 등이 이에 속하였다.
- 관리조방형 옥상녹화지에서 식재식물의 3년간 피복 변화양상을 살펴본 결과 총 18종의 식재식물 중 뱀딸기를 제외한 17종은 식재 후 3년까지 꾸준히 생육한 것으로 나타났다. 시기별로 다양한 변화를 보였으나 전반적으로는 식재 후 2년째에 피복률이 안정되거나 증가세를 보이다가 3년째 들어 감소하는 것으로 조사되었다.
- 구절초는 회귀분석 실시 결과, R2=0.817로 약 82%의 설명력을 보여 통계적 유의수준 하에서 피복률 변화양상이 있는 것으로 나타났고, 유의수준 내(t=22.186, p=0.000) 에서피복률에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 3년간 피복률 데이터에서도 식재 후 2년까지는 피복률이 증가하다가 3년째 감소하는 모습을 보이는 등 회귀모델의 상수값이크고 기울기는 작으므로 초기에 높은 피복률을 보인 후 흐름에 따라 피복률이 서서히 감소추세일 것으로 추측된다. 용머리는 회귀모델에 대한 R2=0.
- 기린초는 단순회귀분석 결과 R2=0.895으로 약 90%의 설명력을 보이며, t값의 유의도에 의해 피복률에 영향을 미치는 시간 요인(t=10.621, p=0.000)은 유의수준 내에서 피복률에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간이 경과함에 따라 피복률은 증가세에 놓일 것으로 추측된다. 층꽃나무는 분석 결과 R2=0.
- 예측모델이 구축되었다(Table 5). 단순회귀분석 결과 기린초, 애기기린초, 층꽃나무, 꼬리풀, 휴케라, 구절초, 양지꽃, 용머리의 8종으로 기린초와 애기기린초는 유의 수준 내에서 피복률에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간이 경과함에 따라 피복률은 증가세에 놓일 것으로 추측된다. 반면 나머지 6종은 유의수준 내에서 피복률에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간이 경과함에 따라 피복률이 서서히 감소추세일 것으로 보인다.
- 생육의 변화를 잘 관찰할 수 있는 기간인 5월, 7월과 9월의 피복률 데이터를 종속변수로 하여 식재 후 경과 시간과 단순 회귀분석을 실시한 결과 기린초, 애기기린초, 층꽃나무, 꼬리풀, 휴케라, 구절초, 양지꽃, 용머리의 8종에서 통계적 유의수준 하에서 피복률 변화양상 예측모델이 구축되었으며, 기린초와 애기기린초는 유의수준 내에서 피복률에 정 (+)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간이 경과함에 따라 피복률은 증가세에 놓일 것으로 나타났다. 반면 나머지 6종은 유의수준 내에서 피복률에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간 경과에 따른 피복률 감소추세가 예상되었다.
- 나타났다. 시기별로 다양한 변화를 보였으나 전반적으로는 식재 후 2년째에 피복률이 안정되거나 증가세를 보이다가 3년째 들어 감소하는 것으로 조사되었다. 이는 여러 가지 요인이 있겠으나 조성 후 무관리로 유지되어 지속적인 강우에 의한 영향으로 토양 내 양분이 대다수 용탈되고(Kim et al.
- 식재식물의 3년간 주요기간의 피복변화를 분석한 결과 총 18종의 식재식물 중 3년이 경과한 2009년까지 피복률이 증가세를 보인 종은 기린초, 섬기린초, 애기기린초, 섬백리향, 해국, 무늬둥굴레의 6종이었고, 11종은 감소세를 보였으며, 뱀딸기는 3년째 전수 고사하였다(Table 3). 증가세를 보인 종 중 기린초와 해국은 2009년 7월의 피복률이 2007 년 식재당월 대비 200~300% 증가한 것으로 조사되어 높은피복력을 보였다.
- 식재식물의 3년간 피복률 변화를 분석한 결과 18종의 식재 식물 중 3년이 경과한 2009년도까지 피복률이 증가세를 보인 종은 기린초, 섬기린초, 애기기린초, 섬백리향, 해국, 무늬둥굴레의 6종이었으며, 세덤류인 기린초, 섬기린초, 애기기린초의 지속적인 생육은 옥상녹화 식물로 세덤류의 적합성에 관한 선행 연구들과도 일치하였다(Monterusso et al, 2005; Kim et al., 2010). 꼬리풀, 층꽃나무 등 11종은 2009년 들어 감소세를 보였으며, 뱀딸기는 3년째 전수 고사하였다.
- 실험구의 3년간 기후변화 측정결과 식물 생육에 직접적인 영향을 미치는 강우량의 경우 7~8월에 집중되고, 10월부터 4월까지는 강수량이 급감하여 연간 강우가 고르지 못한 강우 특성을 보였다(Figure 1).
- 실험기간 동안 토양습도를 측정한 결과 평균 29.1%로 생육환경이 전반적으로 건조한 상태로 식물의 생육에도 영향을 미쳤을 것으로 보인다. 특히 2008년 9월에는 토양 습도가 16.
- 000) 에서피복률에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 3년간 피복률 데이터에서도 식재 후 2년까지는 피복률이 증가하다가 3년째 감소하는 모습을 보이는 등 회귀모델의 상수값이크고 기울기는 작으므로 초기에 높은 피복률을 보인 후 흐름에 따라 피복률이 서서히 감소추세일 것으로 추측된다. 용머리는 회귀모델에 대한 R2=0.839, t값의 유의도에 의해 피복률에 영향을 미치는 요인인 시간 요인은(t=22.497, p=0.000) 유의수준 내에서 피복률에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타났으며 기울기가 층꽃나무와 유사하게 도출되어 시간 경과에 따라 층꽃나무와 유사한 양상으로 피복률 감소세가 예상된다.
- 뱀딸기는 3년째 전수 고사하였다(Table 3). 증가세를 보인 종 중 기린초와 해국은 2009년 7월의 피복률이 2007 년 식재당월 대비 200~300% 증가한 것으로 조사되어 높은피복력을 보였다. 기린초의 경우 전반적으로 식재모듈 내부에서부터 피복면적을 확장해 나가는 양상을 보였으며, 2008년과 2009년 7월에는 인접 식재구로 약 20%정도 피복해 들어간 것으로 조사되었다.
- 000)은 유의수준 내에서 피복률에 정(+)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간이 경과함에 따라 피복률은 증가세에 놓일 것으로 추측된다. 층꽃나무는 분석 결과 R2=0.895로 약 90%의 높은 설명력을 보였으며, t값의 유의도에 의해 피복률에 영향을 미치는 요인인 시간 요인은(t=28.624, p=0.000) 유의수준 내에서 피복률에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간이 지나면 차츰 피복률이 감소할 것으로 사료된다.
- 반면 나머지 6종은 유의수준 내에서 피복률에 음(-)의 영향을 미치는 것으로 나타나 시간 경과에 따른 피복률 감소추세가 예상되었다. 한편, 식재식물의 피복 특성을 분석한 결과 피복유형은 크게 식재지 유지형, 인접지역 잠식형, 포복 확산 유형, 산발 확산형의 4가지로 유형화할 수 있었다. 식재지 유지형에는 무늬둥굴레, 휴케라, 꼬리풀이 속하였는데 식재 당시의 위치에서 크게 벗어나지 않으면서 인접 식물종에 경쟁을 유도하지 않으면서 생육해갈 것으로 보인다.
후속연구
- 구절초의 경우 산발적으로 피복면적을 확산해나가는 유형으로 본래 식재 구에서는 3년째부터 피복률이 감소하는 모습을 보여 이러한 피복 특성을 반영한 식재가 필요할 것으로 판단된다. 이러한 결과는 관리조방형 옥상녹화 조성 시 주요 식재식물의 피복 변화를 감안한 지속가능한 식재계획 수립에 적용 가능할 것으로 기대되며, 이처럼 식재식물의 피복변화양상 및 유형을 고려하여 옥상녹화 식재계획을 수립할 경우 보다 장기적으로 안정된 생육을 기대할 수 있을 것으로 보인다. 향후 본 연구에 적용된 식물 이외의 옥상녹화 식물들에 대한 장기적인 피복특성 모니터링을 통해 지속가능한 옥상녹화 식재계획을 위한 다양한 식물정보 구축이 필요할 것으로 생각된다.
- 이러한 결과는 관리조방형 옥상녹화 조성 시 주요 식재식물의 피복 변화를 감안한 지속가능한 식재계획 수립에 적용 가능할 것으로 기대되며, 이처럼 식재식물의 피복변화양상 및 유형을 고려하여 옥상녹화 식재계획을 수립할 경우 보다 장기적으로 안정된 생육을 기대할 수 있을 것으로 보인다. 향후 본 연구에 적용된 식물 이외의 옥상녹화 식물들에 대한 장기적인 피복특성 모니터링을 통해 지속가능한 옥상녹화 식재계획을 위한 다양한 식물정보 구축이 필요할 것으로 생각된다.
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