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문제 정의
- 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림의 지형구조에 따른 기상특성과 이온지수의 관계를 분석하고자 하였다. 이온지 수의 요소인 음이온 발생량의 선행연구에서 기온과는 부의 상관관계, 상대습도와는 정의 상관관계(Kim et al, 2016; Tammet et al, 2006; Yoon et al, 2012)를 나타낸다는 연구 결과를 토대로 측정지점의 기상특성을 측정하였다.
- 이 연구 결과는 지형구조에 따른 이온지수 특성을 규명하였다. 지형구조의 차이에 따른 양이온 발생량과 음이온 발생량을 이용하여 이온지수를 분석하여 지형구조 차이에 따른 상관성을 확인할 수 있었다.
- 이에 본 연구에서는 지형구조 차이에 따른 음이온발생량과 양이온 발생량을 파악하고, 기온, 상대습도, 일사, 풍속 등 기상요소를 측정하여 시간대별 지형구조에 따른 상관관계를 규명하고, 국립공원 내 기후적 측면의 건강관리 기초 자료로 제공하고자 하였다.
- 측정지점은 지형구조에 따른 이온지수 특성을 파악하기 위하여 동일한 수종으로 우점하고 있는 연구대상지를 조사하였다. 이에 동일한 수종으로 우점하고 있는 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림의 능선부(Ridge)와 계곡부(Valley)로 두 지점에서 고정 측정하였다.
제안 방법
- 능선부와 계곡부에 방형구(20m × 20m)를 설치하고 매목조사 및 양이온, 음이온, 기상요소를 측정하였다.
- 능선부와 계곡부의 지형구조에 따라 층위별 상대우점치(Importance percentage, I.P)를 조사하였다. 능선부에서 교목층은 일본잎갈나무(I.
- 계곡부는 유수에 의한 오차를 최소화하기 위해 반경 10m내에 흐르는 물이 없는 지점을 대상으로 실시하였다. 또한 동일한 향으로 측정을 하여 향에 의한 오차를 고려하였다. 측정지점에 대한 위치는 [Figure 1]과 같다.
- 5m 높이에 삼각대를 설치하고 바람에 따라 쉽게 변화하는 음이온의 수치를 최소화하기 위해 Jo(2009)의 방법에 따라 흡입구를 바람에 등지 고 설치하였다. 또한 이온지수와 기상요소의 상관성을 파악하기 위해 기상요소의 측정은 음이온 측정과 동시에 실시하였다. 지형구조에 따른 기상요소를 파악하기 위해 기온, 상대습도, 일사량은 자동기상관측기(WatchDog 2000) 2대를 이용하여 능선부와 계곡부에 설치한 뒤 측정주기를 1분으로 하여 측정하였으며, 풍속은 열선형풍속계(Tsi-9545) 이용하 여 능선부와 계곡부에 1대씩 설치하여 풍속을 1분 단위로 측정하였다.
- 식물상은 한국의 나무(Kim and Kim, 2013)를 기준으로 동정하고 Enger의 분류체계에 따라 정리하였으며, 식생조사 결과에서 얻어진 자료는 Curtis & McIntosh(1951)의 중요치(I.V., Importance value)를 통합하여 백분율로 나타낸 상대우점치(Brower and Zar, 1977)를 수관층위별로 분석하였다.
- 능선부와 계곡부에 방형구(20m × 20m)를 설치하고 매목조사 및 양이온, 음이온, 기상요소를 측정하였다. 식생조사는 조사구 내에서 교목층, 아교목층, 관목층으로 구분하였으며, 흉고직경(DBH) 2cm 이상의 목본식물을 대상으로 층위별로 수종명, DBH 또는 피도를 측정하였다. 식물상은 한국의 나무(Kim and Kim, 2013)를 기준으로 동정하고 Enger의 분류체계에 따라 정리하였으며, 식생조사 결과에서 얻어진 자료는 Curtis & McIntosh(1951)의 중요치(I.
- 측정 전 15분간 일반대기에 노출시켜 측정기를 안정화시킨 후 컴퓨터를 활용한 자동기록방식을 활용하여 측정자의 주관을 최대한 배제하였다(Kim et al, 2016). 양이온과 음이온 측정은 15분을 1회 Cycle로 하여 1분 주기로 측정하였다. 음이온 측정의 경우 대기와 지표 사이의 전위차 영향을 최소화하기 위해 지면에서 1.
- 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림의 지형구조에 따른 이온지수를 파악하기 위해 양이온과 음이온을 측정하였다. 능선부의 양이온 발생량은 평균 698.
- 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림의 지형구조에 따른 기상특성과 이온지수의 관계를 분석하고자 하였다. 이온지 수의 요소인 음이온 발생량의 선행연구에서 기온과는 부의 상관관계, 상대습도와는 정의 상관관계(Kim et al, 2016; Tammet et al, 2006; Yoon et al, 2012)를 나타낸다는 연구 결과를 토대로 측정지점의 기상특성을 측정하였다.
- 또한 이온지수와 기상요소의 상관성을 파악하기 위해 기상요소의 측정은 음이온 측정과 동시에 실시하였다. 지형구조에 따른 기상요소를 파악하기 위해 기온, 상대습도, 일사량은 자동기상관측기(WatchDog 2000) 2대를 이용하여 능선부와 계곡부에 설치한 뒤 측정주기를 1분으로 하여 측정하였으며, 풍속은 열선형풍속계(Tsi-9545) 이용하 여 능선부와 계곡부에 1대씩 설치하여 풍속을 1분 단위로 측정하였다.
- 지형구조에 따른 이온지수 특성을 파악하기 위하여 상관성 분석을 실시하였다. 능선부에서 음이온 발생량과 정의 상관인 것은 시간(.
- 지형구조에 따른 이온지수를 파악하기 위하여, 양이온과 음이온 발생량은 COM-3600(ComSystem, Japan) 장비를 이용하였다. 측정 전 15분간 일반대기에 노출시켜 측정기를 안정화시킨 후 컴퓨터를 활용한 자동기록방식을 활용하여 측정자의 주관을 최대한 배제하였다(Kim et al, 2016).
- 지형구조에 따른 이온지수를 파악하기 위해 식생의 구조가 유사한 지역을 대상으로 조사를 실시하였다. 능선부의 식생은 교목층 일본잎갈나무, 아교목층 신갈나무, 굴참나무, 관목층 노린재나무 등이 있었으며, 수목의 규격을 조사한 결과 교목층의 수고는 평균 22.
- 이 연구 결과는 지형구조에 따른 이온지수 특성을 규명하였다. 지형구조의 차이에 따른 양이온 발생량과 음이온 발생량을 이용하여 이온지수를 분석하여 지형구조 차이에 따른 상관성을 확인할 수 있었다. 그러나 본 연구에서는 해발고를 고려하지 못하였을 뿐만 아니라 단순 일본잎갈나무림을 대상으로 측정을 실시하여, 자연림과의 비교를 통한 인공림관리방안을 제시하기에는 무리가 있었다.
- 본 연구에서 음이온 측정은 수목의 증산이 가장 활발한 여름철(Lee, 2011)을 대상으로 2017년 8월 6일부터 14일간 실시하였으며, 측정일 중 강우 등에 의하여 측정기기의 훼손의 우려가 있거나 연구목적에 부합하지 않은 날은 제외하였다. 측정시간은 음이온의 발생과 수목의 광합성이 상관관계에 있다는 Yoon et al(2012)의 연구를 고찰하여 광합성량이 가장 높은 시간대인 11시부터 16시까지 측정을 진행하였다.
대상 데이터
- 이에 동일한 수종으로 우점하고 있는 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림의 능선부(Ridge)와 계곡부(Valley)로 두 지점에서 고정 측정하였다. 계곡부는 유수에 의한 오차를 최소화하기 위해 반경 10m내에 흐르는 물이 없는 지점을 대상으로 실시하였다. 또한 동일한 향으로 측정을 하여 향에 의한 오차를 고려하였다.
- 본 연구는 지형구조에 따른 이온지수 특성을 파악하기 위하여 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림을 대상으로 실시하였다. 지형구조에 따른 기상요소와 공기이온을 측정한 뒤 상관성 분석과 독립표본 T 검정, 회귀분석을 실시하였다.
- 본 연구에서 음이온 측정은 수목의 증산이 가장 활발한 여름철(Lee, 2011)을 대상으로 2017년 8월 6일부터 14일간 실시하였으며, 측정일 중 강우 등에 의하여 측정기기의 훼손의 우려가 있거나 연구목적에 부합하지 않은 날은 제외하였다. 측정시간은 음이온의 발생과 수목의 광합성이 상관관계에 있다는 Yoon et al(2012)의 연구를 고찰하여 광합성량이 가장 높은 시간대인 11시부터 16시까지 측정을 진행하였다.
- 연구대상지는 지형구조에 따른 이온지수를 측정하기 위해 월악산 국립공원 내 일본잎갈나무림을 연구대상지로 선정하였다. 월악산국립공원은 1984년 12월 31일 우리나라에서 17번째로 지정되었으며, 주봉인 영봉(1,097m)을 중심으로 대미산(1,115m), 하설산(1,028m), 메두막봉(1,100m), 황장산(1,078m), 금수산(1,016m) 등 1,000m가 넘는 고지대로 이루어져 있다.
- 측정지점은 지형구조에 따른 이온지수 특성을 파악하기 위하여 동일한 수종으로 우점하고 있는 연구대상지를 조사하였다. 이에 동일한 수종으로 우점하고 있는 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림의 능선부(Ridge)와 계곡부(Valley)로 두 지점에서 고정 측정하였다. 계곡부는 유수에 의한 오차를 최소화하기 위해 반경 10m내에 흐르는 물이 없는 지점을 대상으로 실시하였다.
데이터처리
- 상관성분석에서 양이온 발생량과 음이온 발생량에 유의성이 검증된 항목을 이용하여 다중회귀분석을 실시하였다. 능선부에서 양이온 발생량과 상관이 유의미한 시간(.
- 연구대상지의 기상인자와 이온지수의 관계를 분석하기 위해 SPSS Statistics 18 프로그램을 이용하여 상관성분석, 독립표본 T 검정, 회귀분석을 실시하였다.
- 본 연구는 지형구조에 따른 이온지수 특성을 파악하기 위하여 월악산국립공원 내 일본잎갈나무림을 대상으로 실시하였다. 지형구조에 따른 기상요소와 공기이온을 측정한 뒤 상관성 분석과 독립표본 T 검정, 회귀분석을 실시하였다.
- 지형구조에 따른 기상특성과 이온지수를 비교하기 위해 독립표본 T 검정을 실시하였다. 기온의 경우 능선부 28.
성능/효과
- 계곡부의 식생은 교목층 일본잎갈나무, 아교목층 물푸레나무, 산뽕나무, 관목층 고광나무 등이었으며, 수목의 규격을 조사한 결과 교목층의 수고는 평균 27.20±3.41m, 최대 32m, 최소 20m, 최빈 28m였으며, 흉고직경은 평균 30.66±8.54cm,최대 42cm, 최소 17cm, 최빈 20cm였다.
- 42%) 등이 나타났다. 계곡부의 아교목층에 우점종인 물푸레나무, 산뽕나무, 고로쇠나무, 고광나무가 아교목성상이므로 계속 일본잎갈나무군집을 유지할 것으로 판단되었다.
- 회귀식 도출에서 양이온 발생량과 음이온 발생량에 상호관계가 나타났다. 계곡부의 이온지수 상관성분석결과 양이온 발생량과는 부의 상관으로 나타났으며, 음이온 발생량과는 정의 상관으로 분석되었다. 회귀식 도출에서 양이온 발생량과 음이온 발생량에 상호관계가 나타났다.
- 공기이온 측정결과 양이온 발생량은 능선부 698.40ea/cm³, 계곡부 1,732.49ea/cm³ 으로 계곡부가 능선부보다 1034.09ea/cm³ 높은 것으로 분석되었으며, 음이온 발생량은 능선부 736.07ea/cm³, 계곡부 1,990.47ea/cm³으로 능선부보다 계곡부에서 1254.40ea/cm³ 높은 것으로 분석되었다.
- 능선부와 계곡부의 교목층은 일본잎갈나무로 구성되어 있었으며, 해발고에 따른 수고에 차이는 있었다. 기상측정 결과 기온은 능선부 28.22℃, 계곡부 27.08℃로 능선부가 계곡부보다 1.14℃정도 높은 것으로 분석되었으며, 상대습도는 능선부 67.02%, 계곡부 69.74%로 계곡부가 능선부보다 2.74% 높은 것으로 분석되었다. 공기이온 측정결과 양이온 발생량은 능선부 698.
- 능선부의 식생은 교목층 일본잎갈나무, 아교목층 신갈나무, 굴참나무, 관목층 노린재나무 등이 있었으며, 수목의 규격을 조사한 결과 교목층의 수고는 평균 22.28±3.00m, 최대 28m, 최소 17m, 최빈 20m였으며, 흉고직경은 평균 26.46±7.22cm, 최대 43cm, 최소 15cm, 최빈26cm였다.
- 80%)가 나타났으며, 그 외 상수리나무, 졸참나무, 산뽕나무, 물박달나무, 고로쇠나무, 단풍나무, 층층나무, 쪽동백나무 등이 조사되었다. 능선부의 아교목층에 참나무류가 우점하고 있는 것으로 보아 천이가 진행 중인 것으로 판단되었다.
- 능선부의 이온지수 상관성분석결과 시간, 기온, 일사량, 음이온 발생량은 정의 상관으로 분석되었으며, 양이온 발생량은 부의 상관으로 나타났다. 회귀식 도출에서 양이온 발생량과 음이온 발생량에 상호관계가 나타났다.
- 따라서 계곡부의 양이온 발생량의 다중회귀식은 Y = -937.160+0.523X1(Y = 양이온 발생량, X1 = 음이온 발생량)로 분석되었고, 통계적으로도 유의한(P<0.05) 것으로 분석되었다.
- 따라서 계곡부의 음이온 발생량의 다중회귀식은 Y = -4434.501+223.984X1+0.670X2(Y = 음이온 발생량, X1 = 기온, X2 = 양이온 발생량)로 분석되었고, 통계적으로도 유의한(P<0.05) 것으로 분석되었다.
- 따라서 능선부에서 양이온 발생량의 다중회귀식은 Y = 1,555.828+(-42.267X1)+0.391X2(Y = 양이온 발생량, X1 = 기온, X2 = 음이온 발생량)로 분석되었고, 통계적으로도 유의한(P<0.05) 것으로 분석되었다.
- 따라서 능선부에서 음이온 발생량의 다중회귀식은 Y = -174.341+25.396X1+25.880X2+0.358X3(Y = 음이온 발생량, X1 = 시간, X2 = 기온, X3 = 양이온 발생량)로 분석되었고, 통계적으로도 유의한(P<0.05) 것으로 분석되었다.
- 상대습도는 능선부 67.02%, 계곡부 69.74%로, 계곡부가 능선부보다 2.74% 높은 것으로 분석되었으며, 통계적(p<0.05)으로 유의한 수준이었다.
- 지형구조별 상대우점치 결과를 통해 교목층은 일본잎갈나무(I.P 100%)가 우점하고 있는 것으로 판단되었으며, 아교목층의 상대우점치가 지형구조별 다소 차이가 있었지만 평균상대우점치는 유사한 수준이었다.
- 지형구조에 따른 이온지수 특성은 능선부에서 평균 1.06±0.12, 최대 1.31, 최소 0.83였으며, 계곡부에서 평균 1.16±0.23, 최대 2.34, 최소 1.03으로 능선부보다 계곡부에서 평균 0.10 높은 것으로 분석되었다.
- 출현종수는 16종이었으며, 수목밀도는 20/400m², 울폐도는 60%로 나타났다.
- 출현종수는 24종이였으며, 수목밀도는 18/400m², 울폐도 60%로 나타났다.
- 능선부의 이온지수 상관성분석결과 시간, 기온, 일사량, 음이온 발생량은 정의 상관으로 분석되었으며, 양이온 발생량은 부의 상관으로 나타났다. 회귀식 도출에서 양이온 발생량과 음이온 발생량에 상호관계가 나타났다. 계곡부의 이온지수 상관성분석결과 양이온 발생량과는 부의 상관으로 나타났으며, 음이온 발생량과는 정의 상관으로 분석되었다.
후속연구
- 지형구조의 차이에 따른 양이온 발생량과 음이온 발생량을 이용하여 이온지수를 분석하여 지형구조 차이에 따른 상관성을 확인할 수 있었다. 그러나 본 연구에서는 해발고를 고려하지 못하였을 뿐만 아니라 단순 일본잎갈나무림을 대상으로 측정을 실시하여, 자연림과의 비교를 통한 인공림관리방안을 제시하기에는 무리가 있었다. 이에 차후 동일한 지형구조에서 인공림과 자연림에 따른 이온지수 연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.
- 선행연구에서는 음이온 발생에 기상요소, 녹지율 등이 영향을 미친다고 보고되었지만, 측정일, 기상현황에 따라 음이온 발생량이 현저하게 차이가 나는 것을 알 수 있었다 (Kim et al, 2017). 이에 단순 음이온 발생량을 비교하는 것에는 대상지의 공기 중 이온 분포 특성의 차이를 뚜렷하게 나타나지 않을 것으로 예상되어, 음이온 발생량과 양이온 발생량을 고려한 이온지수를 활용하여 분석해야 될 것으로 판단되었다. 이온지수는 대기 중 음이온과 양이온의 비율을 표현하는 것으로서 숫자가 클수록 음이온이 양이온에 비해 발생량이 더 많은 것을 의미하며, 숫자가 작을수록 양이온이 더 많은 것을 의미한다(Kim et al, 2017).
- 그러나 본 연구에서는 해발고를 고려하지 못하였을 뿐만 아니라 단순 일본잎갈나무림을 대상으로 측정을 실시하여, 자연림과의 비교를 통한 인공림관리방안을 제시하기에는 무리가 있었다. 이에 차후 동일한 지형구조에서 인공림과 자연림에 따른 이온지수 연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.
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