[논문]토양 내 인위적인 이산화탄소 누출에 따른 소나무와 굴참나무 묘목의 엽록소 함량과 생장 반응

김현준; 한승현; 김성준; 장한나; 손요환

doi:10.14578/jkfs.2018.107.4.351

토양 내 인위적인 이산화탄소 누출에 따른 소나무와 굴참나무 묘목의 엽록소 함량과 생장 반응
Effects of Artificial CO2 Release in Soil on Chlorophyll Content and Growth of Pinus densiflora and Quercus variabilis Seedlings 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.107 no.4, 2018년, pp.351 - 360

김현준 (고려대학교 BK21 Plus 에코리더양성사업단) , 한승현 (고려대학교 환경생태공학과) , 김성준 (고려대학교 환경생태공학과) , 장한나 (고려대학교 환경생태공학과) , 손요환 (고려대학교 환경생태공학과)

초록
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본 연구는 이산화탄소를 인위적으로 주입하여 주입구로부터의 거리와 이산화탄소 플럭스에 따른 소나무와 굴참나무 묘목의 엽록소 함량과 생장반응을 살펴보고자 실행하였다. 이를 위하여 음성 EIT 시험지에서 2년생 소나무와 1년생 굴참나무 묘목을 2015년 5월에 식재하였으며, 2016년 6월 1일부터 30일까지 $6L\;min^{-1}$의 속도로 2.5 m 깊이의 토양에 이산화탄소를 주입하였다. 2016년 7월 중순 경에 엽록소 함량을 분석하였고, 2016년 5월과 11월에 근원경, 수고, 생물량을 측정하였다. 소나무 묘목의 엽록소 함량은 이산화탄소 플럭스와 유의한 관계를 보이지 않은 반면에 굴참나무 묘목의 엽록소 함량은 이산화탄소 플럭스의 증가에 따라 유의한 음의 상관관계(P<0.05)를 보였다. 또한, 근원경과 수고 생장률은 두 수종 모두 이산화탄소 인위누출 처리구의 이산화탄소 누출구로부터 5 m 이내에서 유의한 차이를 보였다. 특히, 두 수종의 근원경 및 소나무 묘목의 수고 생장률은 누출구에 가까워질수록 유의하게 증가하였지만, 굴참나무 묘목의 수고 생장률은 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. ${\Delta}R/S$율은 지중 이산화탄소 농도가 증가할수록 두 수종 모두 증가하는 것으로 나타나 상대적으로 지하부로의 탄소 분배량이 촉진되는 것으로 사료된다. 본 연구결과는 향후 지중 저장된 이산화탄소의 누출에 따른 수종별 생리 생장 반응과 이를 이용한 누출감지 모니터링에 필요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to analyze the responses of chlorophyll contents and growth of Pinus densiflora and Quercus variabilis seedlings on distance from the well and $CO_2$ flux after the artificial $CO_2$ release. From June 1 to 30, 2016, $CO_2$ gas was injected at the rate of $6L\;min^{-1}$ at the study site in Eumseong. Chlorophyll content was analyzed in the middle of July, 2016, and root collar diameter (RCD), height (H), and biomass were measured in May and December, 2016 after planting 2-year-old P. densiflora and 1-year-old Q. variabilis seedlings in May, 2015. The chlorophyll content of P. densiflora seedlings did not show a significant correlation with $CO_2$ flux, whereas the chlorophyll content of Q. variabilis seedlings showed a significant negative correlation with increasing $CO_2$ flux (P<0.05). The RCD and H growth rates of both species showed the significant difference in the distance from the well of the $CO_2$ anthropogenic release treatment. In particular, the RCD and H growth rate of P. densiflora seedlings and the RCD growth rate of Q. variabilis seedlings increased significantly as the seedlings were closer to the well, but the H growth rate of Q. variabilis seedlings decreased significantly. In addition, as the $CO_2$ concentration in the ground increases, ${\Delta}R/S$ ratio increases in both species, suggesting that the high $CO_2$ concentration in the soil promotes carbon distribution relative to the root part. The results of this study can be used as data necessary to monitor the $CO_2$ leakage and physiological and growth responses of both species to leakage of stored $CO_2$ in the future.

주제어

표/그림 (8)

그림 Figure 1. Location (a) and composition (b) of Environmental Impact Evaluation Test Facility on Seepage of Geologically Stored CO₂ (EIT) site.
그림 Figure 2. Schematic diagram of experiment site (a) showing locations of CO₂ flux measurements on grid at 0 m, 2.5 m, 5.0 m, 7.5 m, and 10.0 m from the well (circles) and surface trace of the 2.5 m-depth CO₂ injection well (horizontal line), and site renovation (b) drawing of Zone 1 showing locations of plots for Pinus densiflora and Quercus variabilis seedlings (Kim et al., 2018).
그림 Figure 3. Mean CO₂ fluxes at 0 m, 2.5 m, 5.0 m, 7.5 m, and 10.0 m from the well during the CO₂ release period. The –x and +x directions on the x-axis correspond to the south and north directions, respectively. Means with the same letter are not significantly different at the level of P<0.001.
표 Table 1. Chlorophyll contents (a, b, and total) of Pinus densiflora and Quercus variabilis seedlings at the level of α = 0.05 (μg mg^-1; mean±SE).
그림 Figure 4. Relationships between CO₂ flux and total chlorophyll for the Pinus densiflora and Quercus variabilis seedlings at the treatment plot.
그림 Figure 5. Root collar diameter (RCD; a, c) and height (H; b, d) growth rates of Pinus densiflora and Quercus variabilis seedlings from May to November in 2017. The asterisk (*) indicates the significant difference between control and CO₂-elevated plots. Means with the same letter are not significantly different at the level of P < 0.0001 among distances (Duncan’s post hoc comparisons). Error bars denote standard errors of the means.
그림 Figure 6. Relationships between CO₂ flux and growth rates of root collar diameter (RCD; a) and height (H; b) for Pinus densiflora and Quercus variabilis seedlings at the treatment plot.
그림 Figure 7. Correlation between mean CO₂ flux and ΔR/S ratio for the Pinus densiflora and Quercus variabilis seedlings (a) and relationship between CO₂ and O₂ concentrations (b).

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 지중 저장된 이산화탄소의 누출이 묘목의 생리⋅생장에 미치는 영향을 알아보기 위하여 인위적으로 이산화탄소를 누출시켜 지중 이산화탄소 농도의 증가에 따른 묘목의 엽록소 함량과 생장 반응을 분석하였다.
즉, 지하수면이 포화대의 상한이 된다. 따라서, 지중 이산화탄소 누출로 인한 지하수의 화학적 변화를 살펴보기 위한 연구는 포화대 시험지에서 진행되었으며, 식물 생태계에 대한 환경위해성평가를 위한 본 연구는 불포화대 시험지에서 진행되었다. 불포화대 시험지는 총 5개의 구역으로 구성되어 있으며[Figure 2(a)], 지하 2.
본 연구는 CCS 사업을 통해 지중에 저장된 이산화탄소의 누출이 지표면에서 생육하는 목본식물에게 미치는 영향을 알아보기 위해 인위누출실험을 진행하였다. 고농도 이산화탄소 누출이후 연구대상 수종인 소나무와 굴참나무 묘목의 엽록소 함량과 근원경 및 수고 생장률, 그리고 ΔR/S율을 관찰하였다.

제안 방법

2-0년생 소나무와 1-0년생 굴참나무 묘목은 1구역과 5구역에 가로세로 각각 20 cm 간격으로 한 시험구당 200본씩 2015년 5월에 Figure 2(b)와 같이 식재하였다. 1구역은 이산화탄소를 주입한 처리구이며 소나무와 굴참나무 묘목을 각각 1줄씩 총 2줄의 시험구를 조성한 반면에, 5구역은 대조구로써 2줄의 묘목 시험구 외에 1줄의 작물시험구가 추가되어 총 3줄의 시험구를 조성하였다. 그 중 본 연구에서는 고농도 이산화탄소에 대한 목본식물의 반응을 살펴보기 위하여 2줄의 묘목 시험구에 대한 자료만을 이용하였다.
잎 내의 엽록소 함량은 Hiscox and Israelstam(1979)에 의해 개발된 dimethyl sulfoxide (DMSO) 추출법을 이용하여 분석하였다. 2016년 7월 중순에 각 시험구 당 3본의 표본목에서 2개씩의 잎 시료를 채취하였으며, 소나무는 엽초로 둘러싸인 2개의 잎을 하나의 시료로 취급하였다. 수집된 잎은 길이 1 mm 이내로 자른 후 생엽 0.
02 g을 vial 병에 넣고 DMSO 5 ml를 첨가하였다. Vial 병을 65℃의 항온수조(water bath)에서 6시간 이상 중탕시켜 엽록소를 추출한 후 분광광도계(UH5300, Hitachi, Japan)를 이용하여 액체시료의 흡광도를 측정하였다. 이때, Blank는 DMSO만을 측정하여 흡광도의 0점을 설정하였고, 엽록소 함량은 Barnes et al.
각 구역에서 4 m × 2 m 크기의 시험구를 50 cm 간격으로 수평관정을 중심으로 남북방향으로 4개씩 수종별로 총 8개의 시험구를 배치하였으며, 시험구 위치에 따른 영향을 줄이기 위해 북쪽과 남쪽의 시험구 위치를 반대로 배치하였다.
, Korea)에 넣어 65℃에서 72시간 동안 건조시켰다. 건조가 완료된 시료의 무게를 측정하여 부위별 건중량과 총 건중량을 측정하여 root to shoot ratio (R/S율)을 산출하였다. 그리고 5월과 11월의 근원경, 수고, R/S율의 차이를 이용하여 근원경 및 수고 생장률과 R/S 변화율(ΔR/S율)을 분석하였다.
고농도 이산화탄소 누출이후 연구대상 수종인 소나무와 굴참나무 묘목의 엽록소 함량과 근원경 및 수고 생장률, 그리고 ΔR/S율을 관찰하였다.
그리고 5월과 11월의 근원경, 수고, R/S율의 차이를 이용하여 근원경 및 수고 생장률과 R/S 변화율(ΔR/S율)을 분석하였다.
시험구당 임의로 20본의 대표목을 선정한 후 2016년 5월 20일과 11월 15일에 생장량을 조사하였다. 근원경은 디지털 캘리퍼스(3418 Traceable Digital Calipers, Control Company, USA)를 이용하여 지면으로부터 약 1 cm 높이에서 측정하였으며, 수고는 절척을 이용하여 정아까지의 높이를 측정하였다. 또한, 시험구당 3본의 묘목을 굴취한 후, 실험실 내에서 뿌리, 줄기+가지, 잎으로 분리하고 건조기(FCPO560, Lab House, Dongseo Co.
본 연구에서 이산화탄소 농도를 측정하는데 사용된 GMP343 장비는 비분산형 적외선분석계(non-dispersive infrared: NDIR) 센서로써 기온 25℃와 대기압 1,013 hPa 상태에서 ±5 ppm CO2의 정확도를 보이며, 고정밀 이산화탄소 농도측정에 적합하도록 설계되었다(Yasuda et al., 2012).
시험구당 임의로 20본의 대표목을 선정한 후 2016년 5월 20일과 11월 15일에 생장량을 조사하였다. 근원경은 디지털 캘리퍼스(3418 Traceable Digital Calipers, Control Company, USA)를 이용하여 지면으로부터 약 1 cm 높이에서 측정하였으며, 수고는 절척을 이용하여 정아까지의 높이를 측정하였다.
이산화탄소 플럭스는 GMP343 (Vaisala, Finland)을 이용하여 누출구로부터 0 m, 2.5 m, 5.0 m, 7.5 m, 10.0 m 지점에서 2016년 6월 1일부터 7월 27일까지 측정하였으며[Figure 2(a)], 누출실험 초기인 6월 1일부터 14일까지는 1일 간격으로 이산화탄소 플럭스를 측정한 반면에, 이후로는 1주일 간격으로 이산화탄소 플럭스를 측정하였다. 이산화탄소 플럭스에 대한 기초조사는 2016년 5월 12일과 30일에 진행되었다.
, 2012). 지름 119 mm와 길이 155 mm의 원통형 챔버를 이용하여 매 15초마다 이산화탄소의 농도를 측정함으로서 5분 동안의 이산화탄소 농도의 변화를 관측하였다. 그리고 이산화탄소 플럭스는 다음과 같은 식 1을 이용하여 산출되었다.

대상 데이터

2015년에 조성된 본 연구시설(Environmental Impact Evaluation Test Facility on Seepage of Geologically Stored CO2: EIT)은 충청북도 음성군 대소면 내산리 산 6-3번지(36°57′44.2″ N, 127°28′03.1″ E)에 위치하고 있으며, 포화대(saturated zone) 시험지, 불포화대(unsaturated zone) 시험지 및 운영부로 구성되어 있다(Figure 1).
EIT 불포화대 시험지의 중심으로부터 남동방향으로 25 m 지점에 기상관측소를 설치하여 2016년 5월 12일부터 7월 8일까지 기상상태를 측정하였다. 본 시험지의 최근 5년간의 연평균기온은 11.
1구역은 이산화탄소를 주입한 처리구이며 소나무와 굴참나무 묘목을 각각 1줄씩 총 2줄의 시험구를 조성한 반면에, 5구역은 대조구로써 2줄의 묘목 시험구 외에 1줄의 작물시험구가 추가되어 총 3줄의 시험구를 조성하였다. 그 중 본 연구에서는 고농도 이산화탄소에 대한 목본식물의 반응을 살펴보기 위하여 2줄의 묘목 시험구에 대한 자료만을 이용하였다. 각 구역에서 4 m × 2 m 크기의 시험구를 50 cm 간격으로 수평관정을 중심으로 남북방향으로 4개씩 수종별로 총 8개의 시험구를 배치하였으며, 시험구 위치에 따른 영향을 줄이기 위해 북쪽과 남쪽의 시험구 위치를 반대로 배치하였다.
따라서, 지중 이산화탄소 누출로 인한 지하수의 화학적 변화를 살펴보기 위한 연구는 포화대 시험지에서 진행되었으며, 식물 생태계에 대한 환경위해성평가를 위한 본 연구는 불포화대 시험지에서 진행되었다. 불포화대 시험지는 총 5개의 구역으로 구성되어 있으며[Figure 2(a)], 지하 2.5 m 깊이에 설치된 수평관정을 통해 2016년 6월 1일부터 30일까지 6 ℓ min^-1의 속도로 1～4 구역에 약 1.8 t CO₂의 이산화탄소를 주입하였다(Kim et al., 2018).
연구 대상 수종으로는 우리나라의 대표적인 자생⋅조림 수종이며, 생태적인 측면에서 뿐만 아니라 사회경제적 측면에서도 중요한 소나무와 굴참나무를 이용하였다(Byun et al., 2010).

데이터처리

또한, 평균 이산화탄소 플럭스와 엽록소 함량, 생장률, ΔR/S율등 간의 관계도를 분석하기 위하여 상관분석 및 단순회귀분석을 시행하고, 유의한 결과(P<0.05)가 나오지 않는 경우에 한하여 2차적으로 비선형회귀분석을 실시하였다.
일원분산분석(One-way ANOVA)을 이용하여 누출구로부터의 거리에 따른 이산화탄소 플럭스, 엽록소 함량, 생장량 등의 차이를 분석하였으며, 유의수준 α = 0.05에서 수준들 간의 유의한 차이를 구명하기 위해 Duncan의 다중검정(Duncan’s multiple range test)을 실시하였다.

이론/모형

잎 내의 엽록소 함량은 Hiscox and Israelstam(1979)에 의해 개발된 dimethyl sulfoxide (DMSO) 추출법을 이용하여 분석하였다. 2016년 7월 중순에 각 시험구 당 3본의 표본목에서 2개씩의 잎 시료를 채취하였으며, 소나무는 엽초로 둘러싸인 2개의 잎을 하나의 시료로 취급하였다.

성능/효과

30일 간의 인위적인 이산화탄소 누출이후 소나무 묘목의 엽록소 총 함량은 이산화탄소 플럭스와 통계적으로 유의한 상관관계를 보이지 않았다(P<0.4, Figure 4).
한편, 이산화탄소 플럭스가 증가함에 따라 소나무 묘목은 근원경 생장률이 급격히 증가했다 감소하지만 수고 생장률의 변동폭은 상대적으로 크지 않았다. 굴참나무 묘목은 이산화탄소 플럭스에 대한 근원경 생장률은 R²=0.44로 설명력이 다소 낮은 반면에, 수고 생장률은 R²=0.96로 높은 설명력을 보였다. 굴참나무 묘목의 수고 생장률은 이산화탄소 플럭스의 증가에 따라 증가에서 감소로 변하는 것이 아니라 선형으로 감소하는 것으로 나타났다.
96로 높은 설명력을 보였다. 굴참나무 묘목의 수고 생장률은 이산화탄소 플럭스의 증가에 따라 증가에서 감소로 변하는 것이 아니라 선형으로 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 이산화탄소 플럭스에 대해 소나무 묘목은 근원경 생장이, 굴참나무 묘목은 수고 생장이 더 민감하게 반응하였으며, 수종별로 이산화탄소 농도 증가에 대해 다른 반응을 보일 수 있음을 보여주었다(Figure 6).
굴참나무의 대조구에서는 엽록소 a와 총 함량이 거리별 유의한 차이를 보이긴 하였으나, 어떠한 유의미한 경향을 보이지 않았다. 굴참나무의 처리구에서는 누출구로부터 거리가 멀어질수록 엽록소 a와 총 함량이 통계적으로 유의하게 높아지는 것으로 나타났다. 그러나 엽록소 b 함량은 대조구뿐 아니라 처리구에서도 유의한 차이가 없었다.
04 g m^-1 day^-1로 가장 높게 관찰되었다. 누출구로부터 남북방향으로 2.5 m 지점까지는 평균 이산화탄소 플럭스가 감소하였지만, 대조구에 비해 유의하게 높은 수치를 보였다. 누출구로부터 남북방향으로 5.
0 m 시험구의 처리구에서 대조구에 비해 유의하게 낮은 것으로 나타났다[Figure 5(d)]. 따라서 두 수종 모두 근원경과 수고 생장률이 누출구로부터의 거리별로 유의하게 증가하거나 감소하는 경향을 보였으므로 묘목의 생장률 감소는 이산화탄소 누출에 의한 영향인 것으로 판단된다.
굴참나무 묘목의 수고 생장률은 이산화탄소 플럭스의 증가에 따라 증가에서 감소로 변하는 것이 아니라 선형으로 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 이산화탄소 플럭스에 대해 소나무 묘목은 근원경 생장이, 굴참나무 묘목은 수고 생장이 더 민감하게 반응하였으며, 수종별로 이산화탄소 농도 증가에 대해 다른 반응을 보일 수 있음을 보여주었다(Figure 6). 이러한 수종별 고농도 이산화탄소에 대한 근원경과 수고의 민감도 결과는 지중 저장된 이산화탄소의 잠재적 누출을 모니터링하고 감지하는데 있어 유용한 자료로 활용될 수 있을 것이다.
한편, 소나무 묘목은 상대적으로 수고 생장률보다 근원경 생장률이 지중 이산화탄소 농도의 증가에 민감하게 반응하였고, 굴참나무 묘목은 상대적으로 근원경 생장률보다 수고 생장률이 더 민감하게 반응하였다. 본 연구결과는 CCS 사업을 통해 지중에 저장된 이산화탄소의 누출이 소나무와 굴참나무뿐만 아니라 식물생태계에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 이러한 소나무와 굴참나무의 생리⋅생장 반응은 이산화탄소의 누출을 감지할 수 있는 생물지표로 활용할 수도 있을 것으로 기대한다.
그러나 이산화탄소의 농도가 특정 허용한계치를 넘어설 경우에는 식물의 근원경과 수고 생장을 억제하는 결과를 초래하게 된다. 소나무 묘목은 약 25 g CO₂ m^-1 day^-1 이상의 이산화탄소 플럭스에서 근원경과 수고의 생장률이 감소하였고, 굴참나무 묘목은 약 30 g CO₂ m^-1 day^-1 이상의 이산화탄소 플럭스에서 근원경의 생장률이 감소하였다(Figure 6). 이는 누출구로부터의 거리별 이산화탄소 플럭스의 차이 때문인 것으로 보여 두 수종의 처리구간 근원경과 수고의 생장 차이는 이산화탄소 플럭스에 의한 것으로 판단된다.
고농도 이산화탄소 누출이후 연구대상 수종인 소나무와 굴참나무 묘목의 엽록소 함량과 근원경 및 수고 생장률, 그리고 ΔR/S율을 관찰하였다. 연구 결과는 상대적으로 단기누출실험이었음에도 이산화탄소의 플럭스가 증가함에 따라 굴참나무 묘목의 엽록소 함량이 유의하게 낮아졌다. 한편, 대기 중 이산화탄소 농도의 증가로 인해 일부 이산화탄소의 저농도 구간에서는 광합성을 통한 탄소화합물의 총 생산량의 증가로 인해 지상부의 생장이 촉진되는 것으로 나타났다.
이산화탄소 플럭스가 약 25 g m^-2 day^-1을 초과하면서 근원경과 수고 생장률이 급격히 낮아지는 것으로 보아 뿌리로 분배되는 탄소의 양이 급증하여 지상부 생장에 필요한 탄소까지 뿌리 생장에 이용되는 것으로 판단된다. 그러나 장기적인 관점에서 뿌리로의 과도한 탄소 분배와 지속적인 엽록소 함량의 감소는 식물의 생장을 억제하거나(Austin et al.
인위적인 이산화탄소 누출기간 동안 측정된 이산화탄소 플럭스는 대조구에서는 누출구로부터 0 m, 2.5 m, 5.0m, 7.5 m, 10.0 m 지점에서 유의한 차이를 보이지 않은 반면에, 처리구에서는 유의한 차이를 보였으며(Figure 3), 두 수종 모두 누출구의 상부에서 평균 이산화탄소 플럭스가 73.04 g m^-1 day^-1로 가장 높게 관찰되었다. 누출구로부터 남북방향으로 2.
일반적인 초지에서 이산화탄소 플럭스는 약 0～10 g m^-2 day^-1이 지표면에서 대기 중으로 방출되며(Jung et al., 2014), 본 실험에서 이산화탄소 플럭스가 배경치(4.88 gm^-2 day^-1)보다 약 5배정도 높은 25 g m^-2 day^-1까지 증가하는 구간에서는 소나무와 굴참나무의 근원경과 소나무 묘목의 수고 생장이 증가하는 것으로 나타났다(Figure 6). 이처럼 식물이 스트레스를 발생시키지 않는 농도의 이산화탄소에 노출되면 지상부와 지하부의 생장이 모두 증가하는 경향을 보이기도 한다(Rogers et al.
연구 결과는 상대적으로 단기누출실험이었음에도 이산화탄소의 플럭스가 증가함에 따라 굴참나무 묘목의 엽록소 함량이 유의하게 낮아졌다. 한편, 대기 중 이산화탄소 농도의 증가로 인해 일부 이산화탄소의 저농도 구간에서는 광합성을 통한 탄소화합물의 총 생산량의 증가로 인해 지상부의 생장이 촉진되는 것으로 나타났다. 그러나 지중 이산화탄소 플럭스가 약 25 g m^-2 day^-1 이상 높아지면 뿌리의 산소부족으로 인해 더 많은 탄소를 지하부에 배분하는 현상을 보였으며, 이는 상대적으로 지상부 생장이 저해되는 결과로 이어졌다.
그러나 지중 이산화탄소 플럭스가 약 25 g m^-2 day^-1 이상 높아지면 뿌리의 산소부족으로 인해 더 많은 탄소를 지하부에 배분하는 현상을 보였으며, 이는 상대적으로 지상부 생장이 저해되는 결과로 이어졌다. 한편, 소나무 묘목은 상대적으로 수고 생장률보다 근원경 생장률이 지중 이산화탄소 농도의 증가에 민감하게 반응하였고, 굴참나무 묘목은 상대적으로 근원경 생장률보다 수고 생장률이 더 민감하게 반응하였다. 본 연구결과는 CCS 사업을 통해 지중에 저장된 이산화탄소의 누출이 소나무와 굴참나무뿐만 아니라 식물생태계에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

후속연구

그러나 본 연구에서는 엽록소 함량 및 근원경과 수고 생장량 자료들만 분석하였기 때문에 식물의 물질 생산이나 분배 등 생리⋅생식⋅생장 간의 메커니즘을 자세히 이해하기에는 제한적이므로, 추후 연구에서는 광합성을 포함한 다양한 생리⋅생장 인자들을 관찰할 필요가 있다.
한편, 소나무 묘목 보다는 굴참나무 묘목의 엽록소 함량이 지중고농도 이산화탄소에 민감하게 반응하는 것은 수종별 이산화탄소 스트레스에 대한 내성이 다르기 때문인 것으로 판단이 된다. 그러므로 CCS 실증부지 내 이산화탄소 누출을 감지하기 위한 생물지표로써 묘목을 식재할 경우에는 이산화탄소 스트레스에 대한 내성이 낮은 수종을 선발하여 식재하게 되면 지중 저장된 이산화탄소의 누출을 더 정확하게 감지할 수 있을 것으로 사료된다.
그러나 대부분의 CCS 사업부지가 주로 초원에 위치하고 있는 해외 사례와는 다르게 국내에서는 전 국토의 약 64%가 산림이며(KFS, 2017), 면적대비 높은 도시화와 초원지대의 부재로 인해 CCS 사업을 육지를 대상으로 한다면 산림지역을 벗어날 수 없을 것으로 판단된다. 그러므로 국내에서는 초본류나 작물과 더불어 목본식물의 고농도 이산화탄소에 대한 반응을 연구할 필요가 있다. 특히, 다년생인 목본식물은 단년생인 초본류나 작물에 비해 생육기간이 상대적으로 매우 길기 때문에 장기 모니터링에 대한 기대효과가 뛰어나 생물지표로의 활용 가치가 높을 것으로 기대된다.
이러한 소나무와 굴참나무의 생리⋅생장 반응은 이산화탄소의 누출을 감지할 수 있는 생물지표로 활용할 수도 있을 것으로 기대한다. 또한, 이산화탄소 스트레스에 대한 수종별 다른 반응은 CCS 실증부지의 이산화탄소 누출감지 모니터링을 위한 수종 선정 시 기초자료로 활용될 수 있다. 그러나 본 연구에서는 엽록소 함량 및 근원경과 수고 생장량 자료들만 분석하였기 때문에 식물의 물질 생산이나 분배 등 생리⋅생식⋅생장 간의 메커니즘을 자세히 이해하기에는 제한적이므로, 추후 연구에서는 광합성을 포함한 다양한 생리⋅생장 인자들을 관찰할 필요가 있다.
이러한 소나무와 굴참나무의 생리⋅생장 반응은 이산화탄소의 누출을 감지할 수 있는 생물지표로 활용할 수도 있을 것으로 기대한다.
따라서 이산화탄소 플럭스에 대해 소나무 묘목은 근원경 생장이, 굴참나무 묘목은 수고 생장이 더 민감하게 반응하였으며, 수종별로 이산화탄소 농도 증가에 대해 다른 반응을 보일 수 있음을 보여주었다(Figure 6). 이러한 수종별 고농도 이산화탄소에 대한 근원경과 수고의 민감도 결과는 지중 저장된 이산화탄소의 잠재적 누출을 모니터링하고 감지하는데 있어 유용한 자료로 활용될 수 있을 것이다.
이처럼 상대적으로 누출기간이 짧았음에도 불구하고 지중 이산화탄소의 농도 증가로 인한 식물의 생리⋅생장 반응은 추후 CCS 기술을 통해 지중 저장된 이산화탄소의 누출을 감지하는 환경모니터링 측면에서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다(Pierce and Sjögersten, 2009).
그러므로 국내에서는 초본류나 작물과 더불어 목본식물의 고농도 이산화탄소에 대한 반응을 연구할 필요가 있다. 특히, 다년생인 목본식물은 단년생인 초본류나 작물에 비해 생육기간이 상대적으로 매우 길기 때문에 장기 모니터링에 대한 기대효과가 뛰어나 생물지표로의 활용 가치가 높을 것으로 기대된다. 그러나 현재까지 자연적 또는 인위적인 지중 고농도 이산화탄소가 목본식물에 미치는 영향은 연구가 부족한 실정이다(Pierce and Sjögersten, 2009).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	CCS로 인해 생길 수 있는 위험은?	CCS란 화석연료가 연소될 때 발생되는 이산화탄소를 포집하여 지중 깊숙한 곳으로 운반 및 저장함으로써 이산화탄소의 배출량을 절감하는 기술이다(Bachu, 2000). 그러나 지중에 저장된 이산화탄소는 주입정이나 폐정 및 지진이나 단층과 같은 예상치 못한 경로를 통해 누출될 가능성이 있으며(Hepple, 2002; Wilson et al., 2003; Benson et al., 2005), 상대적으로 단시간에 고농도의 이산화탄소가 지표면에 도달하게 되면 인간과 생태계에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 잠재적인 위험성이 있다(Price et al., 2007).
	CCS란 무엇인가?	이에 IPCC(2005)는 기후변화를 완화시킬 수 있는 주요 기술 중 하나로 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage; CCS) 기술을 제안하였다. CCS란 화석연료가 연소될 때 발생되는 이산화탄소를 포집하여 지중 깊숙한 곳으로 운반 및 저장함으로써 이산화탄소의 배출량을 절감하는 기술이다(Bachu, 2000). 그러나 지중에 저장된 이산화탄소는 주입정이나 폐정 및 지진이나 단층과 같은 예상치 못한 경로를 통해 누출될 가능성이 있으며(Hepple, 2002; Wilson et al.
	목본식물이 초본류나 작물에 비해 이산화탄소 반응 연구에 적합한 이유는?	그러므로 국내에서는 초본류나 작물과 더불어 목본식물의 고농도 이산화탄소에 대한 반응을 연구할 필요가 있다. 특히, 다년생인 목본식물은 단년생인 초본류나 작물에 비해 생육기간이 상대적으로 매우 길기 때문에 장기 모니터링에 대한 기대효과가 뛰어나 생물지표로의 활용 가치가 높을 것으로 기대된다. 그러나 현재까지 자연적 또는 인위적인 지중 고농도 이산화탄소가 목본식물에 미치는 영향은 연구가 부족한 실정이다(Pierce and Sjögersten, 2009).

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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