This study introduced food waste into re-vegetation base materials for surface loss recovery of carry-away highway cut slope. The object of this study is to derive the mixing ratio of food waste by conducting a test installation, monitoring, analysis and evaluation for recovery of carry-away highway...
This study introduced food waste into re-vegetation base materials for surface loss recovery of carry-away highway cut slope. The object of this study is to derive the mixing ratio of food waste by conducting a test installation, monitoring, analysis and evaluation for recovery of carry-away highway cut slope. The following items were investigated and analyzed each experimental zone to draw mixing ratio of re-vegetation base materials and food waste : the physical and chemical properties of the vegetation base materials, soil-hardness, soil-humidity, left out and the collapsed point, established number of trees, species richness of grass species and tree species, coverage, pest status, and invasion of disturbance species. The re-vegetation method was evaluated by each experiment zone which has different mixing ratio. As a result, experiment zone A was rated 45 points out of 60 rating points as the best re-vegetation method. However, this study result has been derived from one construction and short-term monitoring. In order to derive the suitable and dependable mixing ratio, conducting an objective re-vegetation method evaluation and long-term experiment and monitoring is required.
This study introduced food waste into re-vegetation base materials for surface loss recovery of carry-away highway cut slope. The object of this study is to derive the mixing ratio of food waste by conducting a test installation, monitoring, analysis and evaluation for recovery of carry-away highway cut slope. The following items were investigated and analyzed each experimental zone to draw mixing ratio of re-vegetation base materials and food waste : the physical and chemical properties of the vegetation base materials, soil-hardness, soil-humidity, left out and the collapsed point, established number of trees, species richness of grass species and tree species, coverage, pest status, and invasion of disturbance species. The re-vegetation method was evaluated by each experiment zone which has different mixing ratio. As a result, experiment zone A was rated 45 points out of 60 rating points as the best re-vegetation method. However, this study result has been derived from one construction and short-term monitoring. In order to derive the suitable and dependable mixing ratio, conducting an objective re-vegetation method evaluation and long-term experiment and monitoring is required.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 고속도로 비탈면의 표층유실 복구를 위한 녹화공법으로 식생기반재에 음식쓰레기를 도입, 비율을 달리하여 시험시공을 실시하고, 모니터링을 실시 한 후 효과를 분석, 평가하여 음식쓰레기를 이용한 비탈면 녹화공법의 적합한 배합비율을 도출하는데 목적을 두고 있다.
제안 방법
(2012) 등의 선행연구를 검토하여 조사 항목을 도출하였다. 도출된 조사항목(안)의 신뢰도 향상을 위해 전문가들의 자문회의를 통해 의견을 수렴하여 조사항목을 최종 선정하였다.
음식쓰레기를 활용한 비탈면 녹화기술의 식생기반재 배합비율을 알아보기 위하여 음식쓰레기에 대한 배합비율을 4가지로 구분하여 시험시공을 실시하였으며, 식생기반재의 물리적․화학적 특성 분석을 실시하여 재료의 품질을 평가하였다. 또한, 음식쓰레기 배합비율별 실험구에 대한 식생기반재와 식생 모니터링 결과를 토대로 도로비탈면 녹화공사의 설계 및 시공지침(MLTMA, 2009)에 따라 녹화공법을 평가하여 식생기반재로써 적합한 배합비율을 도출하였다.
4. 시험시공 모니터링 시기
시험시공 모니터링은 2014년 11월 시험시공이 완료되고, 1차 모니터링 조사(2014년 11월)를 실시하였고, 2차 모니터링(2015년 5월), 3차 모니터링(2015년 9월) 등 총 3회의 식생기반재 및 식생모니터링을 실시하였으며, 토양경도, 토양습도, 탈락 및 붕괴지점에 대한 모니터링은 모니터링 결과의 신뢰도를 높이기 위해 총 6회 추가조사를 실시하였다.
시험시공 후 수시로 파종 식물의 병충해 발생 유무를 동정하였다. 조사결과 각 시험시공 대상지에는 병충해가 발생하지 않았다.
시험시공지역에 환경부에서 지정한 생태계교란생물(돼지풀, 단풍잎돼지풀, 가시박 등)과 환삼덩굴, 칡 등과 같은 하부식생을 파괴하는 위해 수종에 대해 시험시공지 침입여부를 확인하고 교란정도를 측정하였다.
식생기반재 모니터링 항목은 토양경도, 토양습도, 탈락 및 붕괴 정도 등 3개 항목, 식생 모니터링은 목본성립본수, 초본․목본 출현종수, 피복률, 병충해 유무, 생태계교란생물 및 위해종 등 5개 항목을 선정하였다.
식생기반재에 대한 물리적 특성분석 항목으로 유효수분, 공극률, 투수성 등 3개 항목, 화학적 특성분석 항목으로 산도, 유기물, 전질소, 유효인산, CEC, 치환성양이온(칼륨, 칼슘, 마그네슘), EC, 염분 등 10개 항목을 선정하였다.
식생기반재의 안정성을 평가하기 위해 탈락 및 붕괴지점을 파악하였다. 모니터링 기간 동안 모든 실험구에서 탈락과 붕괴가 발생한 지점은 관찰되지 않았다.
식생기반재의 유효수분 분석결과는 Table 5와 같다. 유효수분은 수분특성식을 이용해 포장용수량, 위조점을 계산하여 유효수분함량을 도출하였으며, 포장용수량은 33kPa, 위조점은 1,500kPa을 기준으로 하였다.
음식쓰레기를 활용한 비탈면 녹화기술의 식생기반재 배합비율을 알아보기 위하여 음식쓰레기에 대한 배합비율을 4가지로 구분하여 시험시공을 실시하였으며, 식생기반재의 물리적․화학적 특성 분석을 실시하여 재료의 품질을 평가하였다. 또한, 음식쓰레기 배합비율별 실험구에 대한 식생기반재와 식생 모니터링 결과를 토대로 도로비탈면 녹화공사의 설계 및 시공지침(MLTMA, 2009)에 따라 녹화공법을 평가하여 식생기반재로써 적합한 배합비율을 도출하였다.
재료배합에 사용된 음식쓰레기는 파쇄 및 이물질 선별(1차) → 탈수 → 석회안정화 → 부숙 → 건조 → 파쇄 및 이물질 선별(2차) 등의 과정을 거쳐 퇴비화된 재료를 사용하였으며, 시험시공은 2014년 11월에 재료배합 비율을 달리한 4가지 실험구(A, B, C, D)와 유리슬러지를 이용한 녹생토를 대조구로 설정하여 실시하였다.
전체피복률은 대상지에 설치되어 있는 방형구(1m×1m)를 이용하여 3회 측정 후 산술평균하여 전체피복도로 환산하거나 현장에서 육안으로 실측 또는 사진촬영 후 실내에서 피복률을 계산하였다.
실험구별 초본·목본 출현종 수는 Table 9와 같다. 초본 및 목본류의 출현종수에 대한 판정방법은 각 위치별 사용종과 출현종을 조사하여 목표대비 출현비율을 통해 비교하였다. 실험구 A를 제외하고 B, C, D에서 같은 출현종 비율이 나타났으며, 대조구에서는 66.
하지만 본 연구에서는 경제성 평가를 제외한 품질기준에 한해 60점 만점으로 평가하였으며, 기존 평가방법에 대한 점수 75점을 비율로 환산하여 45점 이상인 녹화공법을 우수 녹화공법으로 평가하였다(Table 4).
대상 데이터
사용된 종자 및 배합비는 Figure 1과 같다. 대상지 위치는 충북 충주시 신니면 모남리 338 서충주 요금소 회차로 옆 비탈면으로 길이 150m, 높이 10m로 총면적은 약 1,500m2이다.
시험시공을 실시한 대상지는 각 실험구별 음식쓰레기의 배합비율을 다르게 적용한 대상지로 시공 후 1년 이상이 경과된 지역이다.
이론/모형
(2010), Jang et al.(2012) 등의 선행연구를 검토하여 조사 항목을 도출하였다. 도출된 조사항목(안)의 신뢰도 향상을 위해 전문가들의 자문회의를 통해 의견을 수렴하여 조사항목을 최종 선정하였다.
도로비탈면 녹화공법은 국토해양부(MLTMA, 2009)의 녹화지침을 적용한다. 이 지침에서는 비탈면녹화공법 선정과 종자배합설계 뿐만 아니라 도로비탈면 녹화공사의 시험시공, 본 시공, 유지관리 등 전반적인 비탈면 녹화공법에 대한 이해와 방향을 제시하고 있다.
본 연구에 이용된 종자배합은 ‘도로비탈면 녹화공사의 설계 및 시공 지침(MLTMA, 2009)’의 기타 적용지역의 두꺼운 식생기반재뿜어붙이기(두께 5cm 이상) 종자배합량 조견표 중 초본․ 관목 혼합형 종자배합을 이용하였다.
식생기반재 모니터링 및 식생 모니터링 방법은 ‘도로비탈면 녹화공사의 설계 및 시공지침(MLTMA, 2009)’에서 제시하는 조사방법을 참고하였다.
성능/효과
식생기반재의 공극률 및 투수성 분석결과는 Table 6과 같다. 공극률은 음식쓰레기의 비율이 높을수록 높은 값을 나타내며, 실험구 D에서 가장 높고, 대조구에서 가장 낮은 것으로 분석되었다.
출현 식물상은 기존 파종 식물종이 우점하나 주위환경의 영향으로 일부 이입종이 조사되었다. 기존 파종 식물들의 피도가 전반적으로 높게 측정되었으나, 대상지 전반적으로 외래초본인 톨훼스큐와 페레니얼라이그라스의 생육이 우수한 것으로 나타났으며, 각 방형구에서 우점종으로 조사되었다. 톨훼스큐와 페레니얼라이그라스의 주요 생육특성이 건조한 지역에서 생육이 활발하고 빛에 강하여 초기 생장율이 높다는 측면에서 자연스러운 결과라고 판단된다.
따라서 본 연구로 진행된 음식쓰레기를 활용한 식생기반재는 실험구 A의 배합비율인 음식쓰레기 5%, 제지슬러지 10%, 오니 10%, 점토+마사토+모래 70%, 보조재료 3%, 고분자재 2%의 배합비율이 식생기반재로써 적합한 것으로 평가되었다.
따라서 실험구 A의 식생기반재 배합비율인 음식쓰레기 5%, 제지슬러지 10%, 오니 10%, 점토+마사토+모래 70%, 보조재료 3%, 고분자재 2%의 배합비율이 식생기반재로써 적합한 것으로 평가되었다.
목본성립본수에 대한 판정 방법은 1m×1m 방형구를 설치하고 목본의 성립본수를 10회 조사하여 본수/m2로 평균하여 각 실험구별 목본성립본수를 비율로 나타냈으며, 모니터링 결과 실험구 A에서 가장 높은 비율을 나타냈다.
병충해는 모든 실험구에서 발생하지 않았다. 생태계교란생물 및 위해종은 B와 D 실험구에서 가시상추가 조사되었으며, 위해종으로 환삼덩굴이 전 실험구에서 나타났다.
식생 모니터링 결과, 목본성립본수는 43∼84%의 비율로 나타났으며 실험구 A에서 가장 높은 84% 비율을 나타냈다.
식생기반재 모니터링 결과, 토양경도는 평균 13.35∼15.08mm로 나타났으며, 토양습도는 평균 14.07∼28.00%로 나타났다.
식생기반재 물리적・화학적 특성 분석 결과 모든 실험구에서 EC를 제외한 항목 모두 적정 함량 기준에 적합한 것으로 분석되었다. 식생기반재 모니터링 결과, 토양경도는 평균 13.
식생기반재 화학적 특성분석 결과는 Table 7과 같다. 식생기반재 화학적 특성 분석결과, 모든 실험구에서 EC를 제외한 항목 모두 적정함량 기준에 적합한 것으로 분석되었다. 토양배합에 음식쓰레기가 포함된 A, B, C, D 실험구는 유기물함량과 전질소량, 유효인산이 적정함량에 비해 과도하게 높은 수치를 보였으며, 음식쓰레기의 비율과 비례하는 경향이 나타났다.
식생피복률은 85∼100%의 비율로 나타났으며 실험구 A와 대조구에서 100% 피복률을 나타냈다.
실험구 A를 제외하고 B, C, D에서 같은 출현종 비율이 나타났으며, 대조구에서는 66.7%로 가장 높은 출현비율을 나타냈다.
이 중 45점 이상의 평가점수를 만족하는 배합비율은 실험구 A로 나타났으며, 대조구를 포함한 다른 배합비율에 대해서는 해당 점수에 만족하지 못하는 평가결과가 나타났다.
이상의 결과를 토대로 각 실험구별 녹화공법 평가결과, 실험구 A가 60점 만점 중 45점으로 평가되어 우수 녹화공법으로 평가되었다.
일반적으로 도로비탈면 식생출현 경향은 주위환경에 따라 이입종의 증감결과가 영향을 받는데 본 연구의 모니터링 조사 결과 주변 산림의 영향을 받아 이입종인 참나무류, 오동나무, 칡, 환삼덩굴 등이 나타났으며, 5월 조사 이후 환삼덩굴의 확산으로 인해 대상지 전체적으로 큰 영향을 받았다. 특히, 환삼덩굴, 칡 등 덩굴성 식물에 의한 피복이 하부식생에 많은 영향을 주고 있는 것으로 조사되었으며, 일부 파종식물의 안정적인 활착이 이루어지고 있는 방형구를 제외하고 대부분의 방형구에서 우점종으로 조사되었다.
전반적인 유효수분함량은 A에서 가장 높게, D에서 가장 낮은 것으로 분석되었는데 실험구 A는 약 90%, 실험구 D는 약 52%만이 식물이 이용할 수 있는 에너지상태인 것으로 계산되었다.
식생 모니터링 결과, 목본성립본수는 43∼84%의 비율로 나타났으며 실험구 A에서 가장 높은 84% 비율을 나타냈다. 초본․목본 출현종수는 실험구 A를 제외하고 B, C, D에서는 같은 비율을 나타냈으며, 대조구에서는 66.7%로 가장 높은 출현종 비율을 나타냈다. 식생피복률은 85∼100%의 비율로 나타났으며 실험구 A와 대조구에서 100% 피복률을 나타냈다.
00%로 나타났다. 탈락 및 붕괴 모니터링 결과, 모든 실험구에서 탈락과 붕괴가 발생한 지점은 관찰되지 않았다. 식생 모니터링 결과, 목본성립본수는 43∼84%의 비율로 나타났으며 실험구 A에서 가장 높은 84% 비율을 나타냈다.
식생기반재 화학적 특성 분석결과, 모든 실험구에서 EC를 제외한 항목 모두 적정함량 기준에 적합한 것으로 분석되었다. 토양배합에 음식쓰레기가 포함된 A, B, C, D 실험구는 유기물함량과 전질소량, 유효인산이 적정함량에 비해 과도하게 높은 수치를 보였으며, 음식쓰레기의 비율과 비례하는 경향이 나타났다.
기존 파종 식물들의 피도가 전반적으로 높게 측정되었으나, 대상지 전반적으로 외래초본인 톨훼스큐와 페레니얼라이그라스의 생육이 우수한 것으로 나타났으며, 각 방형구에서 우점종으로 조사되었다. 톨훼스큐와 페레니얼라이그라스의 주요 생육특성이 건조한 지역에서 생육이 활발하고 빛에 강하여 초기 생장율이 높다는 측면에서 자연스러운 결과라고 판단된다.
일반적으로 도로비탈면 식생출현 경향은 주위환경에 따라 이입종의 증감결과가 영향을 받는데 본 연구의 모니터링 조사 결과 주변 산림의 영향을 받아 이입종인 참나무류, 오동나무, 칡, 환삼덩굴 등이 나타났으며, 5월 조사 이후 환삼덩굴의 확산으로 인해 대상지 전체적으로 큰 영향을 받았다. 특히, 환삼덩굴, 칡 등 덩굴성 식물에 의한 피복이 하부식생에 많은 영향을 주고 있는 것으로 조사되었으며, 일부 파종식물의 안정적인 활착이 이루어지고 있는 방형구를 제외하고 대부분의 방형구에서 우점종으로 조사되었다.
포장용수량은 음식쓰레기의 비율이 높을수록 비례하는 경향을 보이며 실험구 D에서 가장 높은 값을 나타내었지만 실험구 D는 위조점 또한 가장 높은 값을 나타내어 정작 식물이 이용할 수 있는 유효수분함량은 가장 낮게 측정되었다.
후속연구
그러나 본 연구결과는 단기간에 1회 시험시공한 결과로 지속적인 시험시공과 모니터링 등을 통하여 좀 더 신뢰성 있는 조사결과를 도출하고 객관적인 녹화공법 평가를 실시하여 식생기반재로써 적합한 배합비율 도출이 필요하다.
모니터링 기간 동안 모든 실험구에서 탈락과 붕괴가 발생한 지점은 관찰되지 않았다. 다만, 토양경도 조사결과 평균값이 18mm 미만으로 탈락 및 붕괴지점이 발생할 수 있으므로 지속적인 모니터링이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
성공적인 비탈면 녹화를 위해 고려되어야 할 것은 무엇인가?
훼손된 비탈면의 조기 회복을 위해서는 나지상태의 비탈면표층부분을 보호하여 안정화시키는 초기 녹화목표를 수립하고 동시에 궁극적으로 지향하는 복원목표에 부합되는 비탈면녹화공법과 주변 환경과 조화를 이루는 식물종을 선정하며, 식물의 생육특성을 파악하고 사용해야 한다(Shim and Kim, 2006). 또한 성공적인 비탈면 녹화를 위해서는 토양경도, 경사면의 방향과 경사도 등의 환경도 고려되어야 하는데, 토양경도가 낮을수록 출현종수가 많아지며(Gil et al., 2012), 방위 및 경사도별 식생피복률이 다르게 나타나므로 이에 적합한 파종식물을 선정하는 것이 필요하다(Kang, 2010).
도로비탈면 녹화공법에 적용하는 것은 무엇인가?
도로비탈면 녹화공법은 국토해양부(MLTMA, 2009)의 녹화지침을 적용한다. 이 지침에서는 비탈면녹화공법 선정과 종자배합설계 뿐만 아니라 도로비탈면 녹화공사의 시험시공, 본 시공, 유지관리 등 전반적인 비탈면 녹화공법에 대한 이해와 방향을 제시하고 있다.
국토해양부(MLTMA, 2009)의 녹화지침에서 제시하는 것은 무엇인가?
도로비탈면 녹화공법은 국토해양부(MLTMA, 2009)의 녹화지침을 적용한다. 이 지침에서는 비탈면녹화공법 선정과 종자배합설계 뿐만 아니라 도로비탈면 녹화공사의 시험시공, 본 시공, 유지관리 등 전반적인 비탈면 녹화공법에 대한 이해와 방향을 제시하고 있다. 그러나 여기서 제시되고 있는 녹화공법들만으로는 비탈면 표층의 안정과 녹화를 이루기 어려우며, 실제로 불량자재의 사용으로 인해 토사유출과 녹화식물의 고사, 황변 등이 발생하기도 하며, 이로 인해 생태적으로 주변 환경과의 조화에도 미흡한 점이 많았다(Kang et al.
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