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문제 정의
- 본 연구의 대상지인 강원도 옥계 자병산에 위치한 석회석 광산은 백두대간 마루금과 인접한 대규모 개발지역으로 사회적으로 큰 반향을 불러일으키고 있는 현장으로서, 개발 및 복구 방향에 대해서도 수많은 연구와 논의가 진행되고 있다(김경훈·홍준석, 2002; 김귀곤, 2003; 라파즈한라시멘트(주), 2005). 따라서 본 연구에서는 백두대간과 인접해 있는 옥계 석회석 광산을 대상으로 하여 핵심지역에 위치한 곳을 생태적으로 복구하기 위하여 수목 식재와 종자 파종 방법을 병행하여 2007년도부터 4개년 간 시험시공이 실시되었으며, 연구의 첫 번째로 종자 파종에 의한 수림화의 가능성을 파악하고자 하였다.
- 본 연구에서는 광산 복구를 위한 종자파종의 효과를 파악하기 위하여 종자배합 유형을 토대로 시험시공 계획을 수립하였다. 또한 종자파종 유형 외에 원식생 복구를 위한 매토종자(seed bank) 개념(이준우 등, 2003)을 도입하기 위하여 광산 개발 예정지역에서 얻은 표토를 혼합하는 실험을 병행하였다.
제안 방법
- 4가지 시험구별로 출현한 식생을 대상으로 밀도, 빈도, 피도를 측정하여 이를 평균한 식생중요도를 분석하였다. 초본형 위주로 파종한 1 시험구에서는 참싸리가 1차년도에 일부 출현하였으나 시간이 경과하면서 경쟁에서 밀려 쇠퇴한 것으로 분석되었다.
- 시험시공을 위하여 채광이 완료된 곳의 경사면을 정리하고, 개발 과정에서 발생된 폐석을 충진하여 기울기 1：3으로 경사를 조정하였으며, 그 위에 양질의 토양을 90cm 두께로 복토하여 식생기반을 조성하였다. 경사지는 7m 간격으로 단끊기 작업을 실시하여 경사지 기반의 안정화 작업을 실시하였다.
- 또한 시험구를 대표할 수 있는 곳을 선정하여 토양을 채취하여 전문 기관에 의뢰하여 토성과 화학적 특성을 분석하였으며, 현장에서는 토양경도계와 토양산습도계를 이용하여 토양경도, 토양습도, 토양산도를 측정하였다. 또한 조성된 토양의 답압상태를 파악하기 위하여 대표 지역을 대상으로 토양을 채취(100㎖ soil can)하여 토양 용적밀도(bulk density)를 측정하였다.
- 또한 시험구를 대표할 수 있는 곳을 선정하여 토양을 채취하여 전문 기관에 의뢰하여 토성과 화학적 특성을 분석하였으며, 현장에서는 토양경도계와 토양산습도계를 이용하여 토양경도, 토양습도, 토양산도를 측정하였다. 또한 조성된 토양의 답압상태를 파악하기 위하여 대표 지역을 대상으로 토양을 채취(100㎖ soil can)하여 토양 용적밀도(bulk density)를 측정하였다.
- 본 연구에서는 광산 복구를 위한 종자파종의 효과를 파악하기 위하여 종자배합 유형을 토대로 시험시공 계획을 수립하였다. 또한 종자파종 유형 외에 원식생 복구를 위한 매토종자(seed bank) 개념(이준우 등, 2003)을 도입하기 위하여 광산 개발 예정지역에서 얻은 표토를 혼합하는 실험을 병행하였다.
- 시험구가 경사지에 조성되어 있기 때문에 바람이나 강수에 의한 침식을 방지하고, 파종된 종자의 발아조건을 개선해주기 위하여 파종 후 coir net로 멀칭하고 고정하였다. 시험시공지의 유형별 면적 차이가 있는 이유는 대상지 현지를 시험 시공과 복구녹화를 동시에 하기 위해 실시한 것으로 현지 지형에 부합되도록 하기 위하여 개별 시험구의 면적이 차별적으로 적용되었다.
- 시험시공은 전문 시공업체에 의뢰하여 2007년 3월부터 12월까지 진행하였으며, 모니터링은 2008년 4월부터 2010년 8월까지 매년 2회씩 실시하였다. 조사를 위하여 각 유형별로 대표지점에 1m × 1m의 고정방형구를 3개소씩 설치하였으며, 각 조사구에서 출현종, 개체수, 수관폭 (초폭), 수고(초고)를 측정하여 상대빈도, 상대밀도, 상대피도와 식생중요도를 산출하였다.
- 시험시공을 위하여 채광이 완료된 곳의 경사면을 정리하고, 개발 과정에서 발생된 폐석을 충진하여 기울기 1：3으로 경사를 조정하였으며, 그 위에 양질의 토양을 90cm 두께로 복토하여 식생기반을 조성하였다. 경사지는 7m 간격으로 단끊기 작업을 실시하여 경사지 기반의 안정화 작업을 실시하였다.
- 일반적으로 비탈면의 녹화공사는 발아 및 생장이 빠른 초본류 중 외래종을 이용한 조기피복을 목표로 진행되지만, 최근에는 수림화를 위한 자생종의 활용에 대한 연구가 많이 진행되고 있다(김남춘 등, 2005). 식생복구에 자생종 종자의 사용효과를 파악하기 위하여 시험구별로 시험시공 후 경과년수에 따른 식생피복도를 분석하였다.
- 실험에서는 광산 개발지역에서 목본을 제거하고 상부 30cm 까지의 표토를 조심스럽게 수거하여 양질의 표토를 확보하였다. 표토를 이용한 시험구는 복토를 80cm 두께로 실시한 경사지 위에 표토와 양토를 1：1로 혼합하여 10cm 두께로 포설하여 총 복토 두께를 90cm로 동일하게 맞추었다.
- 실험은 종자배합 유형과 표토의 혼합 유무에 따라서 4가지 시험구로 구분하였다. 시험구는 (Tr.
- 조사를 위하여 각 유형별로 대표지점에 1m × 1m의 고정방형구를 3개소씩 설치하였으며, 각 조사구에서 출현종, 개체수, 수관폭 (초폭), 수고(초고)를 측정하여 상대빈도, 상대밀도, 상대피도와 식생중요도를 산출하였다.
- 실험에서는 광산 개발지역에서 목본을 제거하고 상부 30cm 까지의 표토를 조심스럽게 수거하여 양질의 표토를 확보하였다. 표토를 이용한 시험구는 복토를 80cm 두께로 실시한 경사지 위에 표토와 양토를 1：1로 혼합하여 10cm 두께로 포설하여 총 복토 두께를 90cm로 동일하게 맞추었다.
대상 데이터
- 2007년부터 4개년 간 진행된 전체 시험시공 대상지는 총 15,000m2이며, 본 논문에서 분석한 자료는 종자 파종 방법을 위주로 적용한 4개 유형의 5,825m2를 대상으로부터 얻었다.
- Figure 1. Experimental limestone quarry (Lafarge Halla Cement Inc.) located in Okke near Baekdu Mountain System.
- 공시종자로 사용된 종자는 자생종 위주로 선정하였으며, 현지 환경조건을 고려하여 일반적으로 녹화공사에 많이 사용되는 목본류 6종, 초본류 12종을 선정하였다. 파종 방식은 종자파종 장비를 이용한 종자분사파종 방식을 이용하였다.
- 본 연구의 대상지는 강원도 강릉시 옥계면 산계리 일원에 위치한 라파즈한라시멘트(주) 옥계 석회석 광산에서 백두대간과 인접한 핵심지역에 속하는 2호 광산 주변의 채광완료지를 대상으로 하였다. 라파즈한라시멘트(주) 옥계 석회석 광산은 현재 260ha에서 채광이 이루어지고 있으며, 광산 상부 지역은 백두대간 마루금과 인접하여 있어서 지리적으로나 생태적으로 매우 가치가 높은 현장이다.
- 본 연구의 대상지인 강원도 옥계 자병산에 위치한 석회석 광산은 백두대간 마루금과 인접한 대규모 개발지역으로 사회적으로 큰 반향을 불러일으키고 있는 현장으로서, 개발 및 복구 방향에 대해서도 수많은 연구와 논의가 진행되고 있다(김경훈·홍준석, 2002; 김귀곤, 2003; 라파즈한라시멘트(주), 2005).
- 실험은 종자배합 유형과 표토의 혼합 유무에 따라서 4가지 시험구로 구분하였다. 시험구는 (Tr.1) 초본위주형 종자파종, (Tr.2) 목본위주형 종자파종, (Tr.3) 표토혼합 무파종, (Tr.4) 표토혼합 초본위주형 종자파종으로 구분하였다.
- 옥계 석회석 광산 개발구역은 3단계로 구분하고 있는데, 백두대간과 인접한 구역은 핵심지역으로 분류하고 있으며(김귀곤, 2003), 핵심구역을 개발 전과 유사하게 지형을 복구하고, 원식생과 유사하게 식생을 복구하기 위하여 이곳에 시험시공지를 선정하였다. 시험시공지 위치는 해발 650m이며, 비탈면은 북동향에 위치하고 있다.
- 옥계 석회석 광산 개발구역은 3단계로 구분하고 있는데, 백두대간과 인접한 구역은 핵심지역으로 분류하고 있으며(김귀곤, 2003), 핵심구역을 개발 전과 유사하게 지형을 복구하고, 원식생과 유사하게 식생을 복구하기 위하여 이곳에 시험시공지를 선정하였다. 시험시공지 위치는 해발 650m이며, 비탈면은 북동향에 위치하고 있다.
이론/모형
- 공시종자로 사용된 종자는 자생종 위주로 선정하였으며, 현지 환경조건을 고려하여 일반적으로 녹화공사에 많이 사용되는 목본류 6종, 초본류 12종을 선정하였다. 파종 방식은 종자파종 장비를 이용한 종자분사파종 방식을 이용하였다.
성능/효과
- 1. 광산 복구에 있어서는 식생기반토양의 이화학성이 식생복구의 성패를 가름하는데 중요한 요소로 판단되며, 시험시공 후 시간이 경과하여 토양 용적밀도가 낮아지면서 식생피복도가 점차로 증가되어 가는 경향을 보이고 있다.
- 2. 종자 파종 방법에서는 초본형 위주로 종자를 배합한 시험구의 효과가 매우 높았으며, 상대적으로 조기에 시공 대상지를 피복시키는 효과가 있었다. 목본종 위주로 종자를 배합한 경우는 초본형 위주보다 초기 피복효과는 떨어지지만, 향후 수림화를 목표로 할 때 장기적인 측면에서는 바람직하다고 판단된다.
- 3. 현지표토를 활용한 결과 식생복구지역의 종다양성 증진 면에서는 도움을 주는 것으로 분석되었지만, 표토와 다른 종자를 같이 혼합한 경우에는 매토종자에서 발아된 식물이 파종한 식물에 의해 피압되는 현상으로 인하여 표토활용 효과가 높지는 않았다.
- 4. 석회석 광산과 같이 식물의 생육조건이 열악한 곳에서는 식생피복에 많은 시간이 소요되며, 또한 시간에 따라서 피복하는 식생종도 변화되는 것을 알 수 있었다. 또한 파종하지 않은 침입종 중에서 일부 종은 활용 가능성이 매우 높았으며, 특히 현지 환경에서 자연적으로 발생하여 생육하고 있는 산오리나무 및 신갈나무 등은 종자 파종에 의해 성립이 충분히 가능한 식물이라고 판단된다.
- 5. 백두대간과 같이 지리적으로나 생태적으로 의미가 있는 곳에 위치한 산지 훼손지의 경우 조기 피복 보다는 원식생 복구와 같은 중장기적인 복구목표를 수립하는 것이 바람직하며, 다양한 자생종과 표토를 활용한 복구의 가능은 충분히 검토할 가치가 높다고 판단된다.
- 1%로 증가하였다. 각 시험구별 식생피복도를 보면 초본위주형을 파종한 시험구 1과 4에서 높은 값을 보였으며, 목본위주형을 파종한 시험구 2에서 상대적으로 낮았다. 또한 종자를 파종하지 않고 표토를 포설한 시험구는 식생피복도가 10% 수준으로 가장 낮은 것을 볼 때 표토 내에 함유되어 있는 매토종자 만으로는 조기에 식생피복을 기대하기는 어려울 것으로 보인다.
- 본 연구에서는 2007년 3월부터 폐석 충진 및 식생기반 토양 조성 작업이 진행되었으며, 2007년도 11월에 이르러 종자파종이 실시되었던 관계로 현장의 특성상 파종한 종자는 익년도 5월 중순경에 발아가 시작되었으며, 이로 인하여 조사시점에서의 식생피복도는 낮은 수준이었다. 또한, 파종 방법 중에서 목본류 및 초본류 위주의 파종방법을 달리하였기 때문에 식생피복도는 차이를 보이고 있으며, 초본류 위주로 종자파종을 한 시험구에서 상대적으로 높은 식생피복도를 보였다.
- 목본식물에 대한 분석 결과 선발 가능식물로는 자귀나무와 싸리류가 적합하였으며, 본 현장에서 낭아초는 생육이 두드러지지 못하였다. 또한 주변에서 산오리나무, 아까시나무, 신갈나무 등이 침입하여, 향후 활용가능성이 높을 것으로 판단된다.
- 초본형 위주로 파종한 1 시험구에서는 참싸리가 1차년도에 일부 출현하였으나 시간이 경과하면서 경쟁에서 밀려 쇠퇴한 것으로 분석되었다. 목본형 위주로 파종한 2 시험구에서는 목본류 보다는 오히려 벌노랑이, 비수리, 산국 등의 다양한 초본종들이 상대적으로 우세하였으며, 시간이 경과함에 따라서 이들 초본류가 점차 생육이 확대되어 가는 것을 알 수 있다. 특히 파종하지 않은 신갈나무가 3년차에 출현하였는데 이는 주변에서 유입된 종자가 발아한것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 2007년 3월부터 폐석 충진 및 식생기반 토양 조성 작업이 진행되었으며, 2007년도 11월에 이르러 종자파종이 실시되었던 관계로 현장의 특성상 파종한 종자는 익년도 5월 중순경에 발아가 시작되었으며, 이로 인하여 조사시점에서의 식생피복도는 낮은 수준이었다. 또한, 파종 방법 중에서 목본류 및 초본류 위주의 파종방법을 달리하였기 때문에 식생피복도는 차이를 보이고 있으며, 초본류 위주로 종자파종을 한 시험구에서 상대적으로 높은 식생피복도를 보였다.
- 종자파종에 멀칭 방법을 보완하는 방법 외에도 시공 대상면에 횡방향으로 요철을 형성시키고 시공하는 방법도 효과적일 것이다. 산지 사방공사에서 보통 횡방향으로 골을 파고 여기에 종자와 퇴비류를 혼합한 재료를 채워 넣는 방식이 일반적으로 이용되고 있는데, 본 현장과 같은 조건에서는 인력에 대한 골파기 방법, 종자와 함께 녹화기반을 같이 조성해주는 얇은층 식생기반재 뿜어붙이기 방법이 효과적일 것으로 판단된다.
- 시험시공지 토양의 유기물함량은 3.55%이었으며, 토성은 사질토로서 기타 이화학적 성분은 식물 생육에 큰 영향을 미치지 않는 범위를 보였다.
- 시험시공지에서 토양경도를 측정한 결과 토양경도는 16.7mm이었으며, 이는 국토해양부(2009)에서 제시하고 있는 녹화기반층내 식물생육한계 토양경도인 23mm 이하이므로 식물의 뿌리 발달에 문제가 없는 양호한 상태인 것으로 분석되었다.
- 초본식물에 대한 분석 결과 콩과 중에서 벌노랑이, 비수리, 국화과에서는 쑥, 산국, 그리고 벼과에서는 새와 같은 일부 종의 생육이 양호하였다. 일반적으로 벼과 중에서 큰김의털(Tall fescue)류는 발아율이 매우 높다고(90% 이상) 알려져 있으나 금번 실험에서는 종자의 원인으로 인하여 발아되지 못한 것으로 판단된다.
- 4가지 시험구별로 출현한 식생을 대상으로 밀도, 빈도, 피도를 측정하여 이를 평균한 식생중요도를 분석하였다. 초본형 위주로 파종한 1 시험구에서는 참싸리가 1차년도에 일부 출현하였으나 시간이 경과하면서 경쟁에서 밀려 쇠퇴한 것으로 분석되었다. 목본형 위주로 파종한 2 시험구에서는 목본류 보다는 오히려 벌노랑이, 비수리, 산국 등의 다양한 초본종들이 상대적으로 우세하였으며, 시간이 경과함에 따라서 이들 초본류가 점차 생육이 확대되어 가는 것을 알 수 있다.
- 출현종의 식생중요도 분석에서도 나타나고 있는데, 대부분의 시험구에서 초본종이 우점하고 있는 것으로 분석되었으며, 목본종의 식생중요도가 10% 이하로 매우 낮은 것으로 나타났다. 녹화를 위한 종자 파종 방법에서는 식물종의 배합이 매우 중요한데(김남춘 등, 2005), 본 연구에서와 같이 혼합 파종할 경우에는 초본류가 과다하게 우점하는 경향을 나타내는 특징을 보이고 있다.
- 토양의 입도분석 결과 모래함량은 54.0%로 채취한 시료의 대부분이 모래와 같은 비교적 굵은 입자가 차지하는 비율이 높았다. 토성은 미농무부분류법에 의거할 때 사질식양토로 분류되고 있다.
- 표토에 초본종 위주로 파종한 시험구에서는 파종한 초본 종자들이 초기에 발아하여 생육공간 대부분을 차지함에 따라 표토 내에 함유된 매토종자(seed bank)의 효과는 없는 것으로 나타났다.
후속연구
- 종자 파종 방법으로는 종자와 멀칭재 일부를 포설하는 seed spray 방식이 적용되었는데, 열악한 현지 환경에는 부적합한 것으로 해석할 수 있다. 결국 종자와 함께 일정 두께 이상의 식생기반재를 같이 포설하는 얇은층 식생기반재 뿜어붙이기 방법의 적용이 바람직할 것으로 사료된다. 멀칭 방법 중에서 임목폐기물을 파쇄하여 만든 칩 등을 재활용하여 녹화기반에 혼합하면 출현종, 피복율 개선에 기여할 수 있는 방법(고정현 등, 2010)도 검토가 필요할 것이다.
- 목본식물에 대한 분석 결과 선발 가능식물로는 자귀나무와 싸리류가 적합하였으며, 본 현장에서 낭아초는 생육이 두드러지지 못하였다. 또한 주변에서 산오리나무, 아까시나무, 신갈나무 등이 침입하여, 향후 활용가능성이 높을 것으로 판단된다.
- 또한 초기에는 파종한 식생이 우점하지만, 5년 정도 경과하면 목본의 출현빈도와 점유면적이 늘어나 비탈면 안정화에 기여하게 된다는 연구(남언정 등, 2007)와 같이 식생복구 효과는 좀 더 중장기적으로 분석할 필요가 있다.
- 종자의 배합비율에 따른 영향도 나타나고 있는데 파종에 사용한 쑥 등은 사용량에 따라 일부 지역에서 과도하게 우점하는 현상을 보이고 있으므로 배합비율 결정에 신중하여야 할 것이며, 새 등의 벼과 식물은 시간이 지나면서 점차 생육을 확대해가는 종으로 향후 활용가능성이 있다고 판단된다.
- 종자파종에 멀칭 방법을 보완하는 방법 외에도 시공 대상면에 횡방향으로 요철을 형성시키고 시공하는 방법도 효과적일 것이다. 산지 사방공사에서 보통 횡방향으로 골을 파고 여기에 종자와 퇴비류를 혼합한 재료를 채워 넣는 방식이 일반적으로 이용되고 있는데, 본 현장과 같은 조건에서는 인력에 대한 골파기 방법, 종자와 함께 녹화기반을 같이 조성해주는 얇은층 식생기반재 뿜어붙이기 방법이 효과적일 것으로 판단된다.
- 멀칭 방법 중에서 임목폐기물을 파쇄하여 만든 칩 등을 재활용하여 녹화기반에 혼합하면 출현종, 피복율 개선에 기여할 수 있는 방법(고정현 등, 2010)도 검토가 필요할 것이다. 특히 토양 개량 부분이 목본종의 생육에 중요한 영향을 미칠 수 있으므로, 백두대간과 같은 지역에서 수림화에 의한 식생복구를 목표로 하는 현장에서는 이 방법의 적용이 필요할 것이다.
- 30의 분포로 나타났다. 현장의 토양 산도가 pH 8.10으로 약알칼리성을 나타내고 있기 때문에, 향후 식생복구 목표를 수립할 경우에는 석회석 광산의 토양조건에 부합되는 식물을 선정하는 것이 필요할 것이며, 이를 위해서는 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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