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문제 정의
- 이에 본 연구는 숲가꾸기 사업시행 중 간벌 전·후의 숲 내부 온도의 실측을 통해 인위적으로 변화된 산림생물량과 온도의 관계성을 살펴보고자 하였다.
제안 방법
- 간벌로 인해 제거된 산림생물량과 온도변화의 관계성이 존재하는지 파악하기 위해 흉고단면적 감소량, 수관단면적 감소량, 수관체적 감소량과 간벌 전·후의 온도차(실측온도대조구AWS) 차이를 변수로 상관분석을 실시하였다.
- 간벌에 의해 제거된 산림생물량을 객관적으로 파악하고자 현장조사를 통해 획득한 자료를 활용하여 각 조사구의 간벌 전·후 흉고단면적, 수관단면적, 수관체적을 도출하였다.
- 생물량 조사는 간벌 시행 전·후로 2차례에 걸쳐 실시하였으며, 1차 조사는 간벌 시행 전으로 2016년 04월 19일, 2차 조사는 간벌 시행 후로 2016년 11월 04일에 실시하였다.
- 시간대에 따른 산림의 온도 변화 특성 또한 확인하고자 새벽(AM03:00∼06:00), 한낮(PM12:00∼03:00) 각 3시간씩 추출하여 비교분석을 진행하였다.
- 식생유형 및 특성을 알아보기 위해 각 조사구에 10×20m (200㎡) 방형구를 설치한 뒤 흉고직경 2㎝ 이상의 목본식물을 대상으로 교목상하층 및 수고 2m 이하인 관목층으로 구분하여 식생구조를 조사하였다(Park, 1985; Choi et al., 1993).
- , 1993). 조사 항목으로는 교목상하층은 수고, 흉고직경, 지하고, 수관폭을 측정하였으며, 관목층은 흉고직경을 제외한 나머지 항목을 조사하였다. 생물량 조사는 간벌 시행 전·후로 2차례에 걸쳐 실시하였으며, 1차 조사는 간벌 시행 전으로 2016년 04월 19일, 2차 조사는 간벌 시행 후로 2016년 11월 04일에 실시하였다.
- 조사구는 해발고 80∼180m, 경사 23∼30°에 분포하며 모두 산림능선 하부 산복사면에 설정하였다 (Table 1).
- 온도데이터 수집은 간벌 이전인 2016년 04월 20일∼28일에 실시하였으며, 간벌 전후인 2016년 07월 26일부터 동년 11월 04일까지, 간벌 후 이듬해인 2017년 04월 15일∼05월 08일에 각각 실시하였다. 측정은 온도데이터로거를 방형구 내 중앙에 위치한 수목에 지상 2.0m 높이에 북향으로 설치하여 동일기간동안 각 10분마다 데이터가 기록되도록 설치하였다.
대상 데이터
- 본 연구대상지는 간벌이 주변 산림 전체에 대하여 이루어져 인접지역에 대조구 설정이 가능하지 않았다. 따라서, 분석에 사용한 온도측정 시기와 동일한 시기의 온도자료를 인근 도심에 위치한 부산시 동래구 지역별 상세관측자료(Automatic Weather Station, AWS)에서 획득하여 대조구로 활용하였다.
- 조사구는 해발고 80∼180m, 경사 23∼30°에 분포하며 모두 산림능선 하부 산복사면에 설정하였다 (Table 1). 방위의 경우 남사면 언덕에서 일평균 온도 저감 효과가 가장 크므로 이를 고려하여 남사면에 위치한 곳을 선정하였다(An et al., 2016).
- 2012년 9월 19일에 학술림으로 지정되었으며, 이후 숲을 건강하고 가치있게 만들고자 노쇠한 나무, 굽은 나무 등을 간벌하는 천연림가꾸기의 목적성과는 달리 부산시 치유의 숲 사업과 관련하여 방문객에게 심미적 특성을 부각시키기 위한 목적으로 학술림 50ha 전체와 주변산림에 대하여 2016년 8월 30일부터 동년 10월 4일까지 간벌을 통한 시야확보, 인력집재, 하층식생 제거를 통한 임내정리가 시행되었다. 본 대상지는 연구 및 학술 목적을 가진 학술림으로 다른 산림에 비해 숲가꾸기 외 여타 인위적 변수가 일반 도시 숲에 비하여 비교적 적어 연구대상지로 적합한 것으로 판단하였다.
- 분석에 사용된 자료는 간벌 직후 분석에서 간벌 전은 2016년 08월 29일, 간벌 후는 2016년 09월 05일에 측정된 온도자료를 활용하였으며 간벌 후 이듬해 분석에는 2016년 04월 23일∼24일과 2017년 04월 23일∼24일에 측정된 온도자료를 활용하여 비교분석을 진행하였다.
- 연구대상지는 부산대학교 제1학술림으로 숲가꾸기가 진행되기 전까지 산림에 대한 인위적 관리가 진행되지 않은 천연림이며 부산광역시 기장군 철마면 산 180-2 일대에 위치하고 있다. 2012년 9월 19일에 학술림으로 지정되었으며, 이후 숲을 건강하고 가치있게 만들고자 노쇠한 나무, 굽은 나무 등을 간벌하는 천연림가꾸기의 목적성과는 달리 부산시 치유의 숲 사업과 관련하여 방문객에게 심미적 특성을 부각시키기 위한 목적으로 학술림 50ha 전체와 주변산림에 대하여 2016년 8월 30일부터 동년 10월 4일까지 간벌을 통한 시야확보, 인력집재, 하층식생 제거를 통한 임내정리가 시행되었다.
- 온도데이터 수집은 간벌 이전인 2016년 04월 20일∼28일에 실시하였으며, 간벌 전후인 2016년 07월 26일부터 동년 11월 04일까지, 간벌 후 이듬해인 2017년 04월 15일∼05월 08일에 각각 실시하였다.
- 조사구는 주변 숲의 대표적 임상인 소나무군락, 리기다소나무-소나무군락, 소나무-굴참나무군락, 굴참나무-소나무 군락, 리기다소나무군락 총 5곳을 설정하였으며, 숲가꾸기 외 여타 변수의 통제를 위해 지형적 특성이 유사한 곳에 선정하였다. 조사구는 해발고 80∼180m, 경사 23∼30°에 분포하며 모두 산림능선 하부 산복사면에 설정하였다 (Table 1).
데이터처리
- 간벌로 인해 제거된 산림생물량과 온도변화의 관계성이 존재하는지 파악하기 위해 흉고단면적 감소량, 수관단면적 감소량, 수관체적 감소량과 간벌 전·후의 온도차(실측온도대조구AWS) 차이를 변수로 상관분석을 실시하였다. 상관관계분석을 토대로 간벌로 인한 간벌 전과 후의 온도변화를 정량적으로 확인하고자 간벌 실행 여부를 독립변수로, 도출한 온도차(실측온도-대조구AWS)를 종속변수로써 t검정을 통해 비교분석을 실시하였으며 간벌로 인해 나타나는 온도의 일간 경향을 알아보기 위해 종일(24시간) 분석을 실시하였다. 시간대에 따른 산림의 온도 변화 특성 또한 확인하고자 새벽(AM03:00∼06:00), 한낮(PM12:00∼03:00) 각 3시간씩 추출하여 비교분석을 진행하였다.
성능/효과
- 한낮 시간대 모든 대상지에서 온도가 상승함에 따라 수관체적 감소비율과 대조해본 결과 간벌 직후와 1년 후 모두 매우 유사한 결과를 보였다. 15.4%로 수관체적 감소비율이 가장 높았던 리기다소나무군락이 간벌 직후와 1년 후 각각 1.06℃, 2.49℃로 가장 높은 온도차 증가를 보였으며 5.0%로 수관체적 감소비율이 가장 적었던 리기다소나무-소나무군락은 간벌 직후에는 0.4℃의 온도차 증가를 보였으나 통계적으로 유의성이 인정되지 않아 그 차이가 없었고, 1년 후에는 0.92℃의 온도차 증가를 보였으나 타 조사구에 비해서는 현저히 낮은 증가량을 나타냈다. 기상청에 따르면 1980년부터 2017년까지 38년간의 부산지역 평년기온은 14.
- 0㎥이었다. 각 조사구의 제거된 산림생물량을 비율로 비교해 보았을 때, 흉고단면적은 소나무-굴참나무군락에서 16.0%로 가장 많은 감소량을 보였으며 수관단면적과 수관체적은 리기다소나무군락에서 각각 20.9%, 15.4%로 가장 많은 감소량을 보였다(Table 3). 더불어 지속가능한 산림자원 관리지침에 따르면 정량간벌의 경우 기준본수의 30% 범위를 적시하고 있으므로 본 연구대상지에 진행된 간벌은 재적대비 수목 제거비율이 23%로 일반적인 간벌에 비해 다소 약한 수준의 간벌이 진행된 것을 확인할 수 있었다.
- 간벌 이듬해 온도 변화는 간벌 직후와 매우 유사한 경향을 보였으나 그 정도는 예측과는 달리 약 2배정도로 심해졌음을 확인할 수 있었다. 간벌 이듬해 한낮의 온도변화 또한 직후와 동일하게 수관체적 감소비율이 15.
- 간벌 이듬해 온도 변화는 간벌 직후와 매우 유사한 경향을 보였으나 그 정도는 예측과는 달리 약 2배정도로 심해졌음을 확인할 수 있었다. 간벌 이듬해 한낮의 온도변화 또한 직후와 동일하게 수관체적 감소비율이 15.4%로 가장 높았던 리기다소나무군락에서 2.49℃가 상승하였으며, 수관체적 감소비율이 5.0%로 가장 낮았던 리기다소나무-소나무군락의 경우 0.92℃가 상승하였는데 간벌 직후와는 다르게 온도가 상승하였지만 타 조사구에 비해 온도 상승이 현저히 낮아 수관체적 감소비율에 따른 온도 상승 경향이 간벌 직후와 매우 유사하였다(Table 6). 종일 시간대에서는 수관체적 감소비율이 5.
- 간벌 전 평균 조사구의 흉고단면적, 수관단면적, 수관체적은 각각 621.8㎠, 194.8㎡, 486.6㎥로 나타났으며 간벌 후는 각각 554.6㎠, 160.9㎡, 426.7㎥로 나타났다. 따라서 간벌로 인해 제거된 산림생물량은 흉고단면적, 수관단면적, 수관체적 각각 평균 67.
- 간벌 직전과 직후의 온도변화 분석 결과 모든 조사구에서 온도상승이 뚜렷하게 확인되었다. 다만 종일 시간대와 한낮 시간대와는 달리 새벽 시간대의 온도변화는 뚜렷하지 않았다.
- 3℃ 증가하였으며, 간벌시점으로부터 4년이 경과한 시점에서도 토양 온도는 지속적으로 간벌 영향을 받는 것을 밝힌바 있다. 간벌에 의한 토양온도 상승 정도와 비교하였을 때, 본 연구는 간벌밀도가 훨씬 적은 약간벌지임에도 기온 상승이 토양 온도 상승과 유사하게 나타난 바 간벌강도가 높은 일반지역의 온도상승분은 훨씬 클 것으로 추정할 수 있었다. 또한, 간벌 후 이듬해에 숲의 온도가 간벌 직후보다 오히려 약 2배 정도 상승한 것이 확인되었다.
- 개별 임상에 대한 온도변화는 매우 뚜렷하게 발생하고 있었는데, 간벌 직후 한낮 시간대 간벌 전·후의 온도차는 모든 대상지에서 평균적으로 0.74℃가 증가한 것을 확인할 수 있었으며, 1년 후 분석에서는 1.91℃가 상승한 것을 확인할 수 있었다.
- 4%로 가장 많은 감소량을 보였다(Table 3). 더불어 지속가능한 산림자원 관리지침에 따르면 정량간벌의 경우 기준본수의 30% 범위를 적시하고 있으므로 본 연구대상지에 진행된 간벌은 재적대비 수목 제거비율이 23%로 일반적인 간벌에 비해 다소 약한 수준의 간벌이 진행된 것을 확인할 수 있었다.
- 7㎥로 나타났다. 따라서 간벌로 인해 제거된 산림생물량은 흉고단면적, 수관단면적, 수관체적 각각 평균 67.2㎠, 34.0㎡, 60.0㎥이었다. 각 조사구의 제거된 산림생물량을 비율로 비교해 보았을 때, 흉고단면적은 소나무-굴참나무군락에서 16.
- 간벌에 의한 토양온도 상승 정도와 비교하였을 때, 본 연구는 간벌밀도가 훨씬 적은 약간벌지임에도 기온 상승이 토양 온도 상승과 유사하게 나타난 바 간벌강도가 높은 일반지역의 온도상승분은 훨씬 클 것으로 추정할 수 있었다. 또한, 간벌 후 이듬해에 숲의 온도가 간벌 직후보다 오히려 약 2배 정도 상승한 것이 확인되었다. 이렇게 온도 상승으로 불안정해진 산림 내부는 숲의 구성인자 사이에도 그 영향을 미칠 수 있다.
- 소나무-굴참나무군락의 경우 평균 수고 16m, 평균 흉고직경 16cm, 식피율 70%로 소나무와 굴참나무가 우점하고 있었으며 굴참나무-소나무군락의 경우 평균 수고 19m, 평균 흉고직경 23cm, 식피율 80%로 굴참나무, 소나무, 졸참나무가 우점하고 있었다. 마지막으로 리기다소나무의 경우 평균 수고 14m, 평균 흉고직경 17cm, 식피율 85%로 리기다소나무와 굴참나무가 우점하고 있었다(Table 2).
- 모든 조사구를 대상으로 간벌로 인한 산림생물량 감소에 따른 온도 변화량(간벌 전-후)은 한낮 시간대에서만 그 유의성을 찾아볼 수 있었으며 수관체적 감소량과 깊은 관계성을 보였다(Table 4). 한낮 시간대의 수관체적 감소량에 대한 온도 변화량은 음(-)의 상관관계를 보였으며 이는 수관체적이 감소할수록 온도가 상승하는 상관관계이다.
- 일평균 온도변화는 5개 조사구 모두 온도상승이 통계적으로 인정되었으며 소나무군락이 가장 높은 상승을 보인 것으로 나타났다(Table 5). 분석결과 간벌 직전과 직후 상대적으로 약한 간벌강도에도 불구하고 높은 온도상승이 관찰되어 숲에 대한 인위적 간섭이 미기후에 미치는 영향은 매우 큰 것을 확인할 수 있었다.
- 산림생물량 감소에 따른 간벌 전·후의 온도 차이는 산림생물량 중 수관체적과 깊은 관계성을 가지고 있었으며 한낮 시간대에 뚜렷하게 나타났다.
- 산림생물량 감소에 따른 간벌 전·후의 온도 차이는 산림생물량 중 수관체적과 깊은 관계성을 가지고 있었으며 한낮 시간대에 뚜렷하게 나타났다. 상관계수의 경우 -0.205로 다소 낮게 나타났는데, 이는 본 연구가 동일한 임상에서 진행되지 않고 다양한 임상에 적용하였으며 시간이 흐름에 따른 하층식생의 발달을 함께 모니터링 하지 않은 결과로 판단된다. 따라서 향후 하층식생의 발달과 함께 각각의 동일임상에 대한 정밀한 연구의 진행이 필요한 것으로 판단되었다.
- 연구대상지 각 조사구의 일반적 식생분포 현황을 분석한결과, 산림생물량의 대부분을 차지하고 있는 교목층에서 소나무군락은 평균 수고 9m, 평균 흉고직경 15cm, 식피율 80%로 소나무와 신갈나무가 우점하고 있었으며 리기다소나무-소나무군락은 평균 수고 7m, 평균 흉고직경 12cm, 식피율 75%로 리기다소나무와 소나무가 우점하고 있었다. 소나무-굴참나무군락의 경우 평균 수고 16m, 평균 흉고직경 16cm, 식피율 70%로 소나무와 굴참나무가 우점하고 있었으며 굴참나무-소나무군락의 경우 평균 수고 19m, 평균 흉고직경 23cm, 식피율 80%로 굴참나무, 소나무, 졸참나무가 우점하고 있었다. 마지막으로 리기다소나무의 경우 평균 수고 14m, 평균 흉고직경 17cm, 식피율 85%로 리기다소나무와 굴참나무가 우점하고 있었다(Table 2).
- 연구대상지 각 조사구의 일반적 식생분포 현황을 분석한결과, 산림생물량의 대부분을 차지하고 있는 교목층에서 소나무군락은 평균 수고 9m, 평균 흉고직경 15cm, 식피율 80%로 소나무와 신갈나무가 우점하고 있었으며 리기다소나무-소나무군락은 평균 수고 7m, 평균 흉고직경 12cm, 식피율 75%로 리기다소나무와 소나무가 우점하고 있었다. 소나무-굴참나무군락의 경우 평균 수고 16m, 평균 흉고직경 16cm, 식피율 70%로 소나무와 굴참나무가 우점하고 있었으며 굴참나무-소나무군락의 경우 평균 수고 19m, 평균 흉고직경 23cm, 식피율 80%로 굴참나무, 소나무, 졸참나무가 우점하고 있었다.
- 이상으로 살펴보았을 때, 간벌에 의한 미기후 변화는 단기적으로 회복될 수 있는 것은 아니며 매우 높은 온도상승을 유발하는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 간벌에 따른 온도 변화의 정도가 계절적으로 다르게 나타나는지에 대한 연구 또한 추가적으로 밝혀야 할 것으로 판단되었으며, 온도상승이 언제까지 이어지는가에 대한 장기 연구 또한 추가적으로 진행할 필요성이 있었다.
- 4℃의 온도상승이 있었으나 통계적으로 인정되지는 않았다. 일평균 온도변화는 5개 조사구 모두 온도상승이 통계적으로 인정되었으며 소나무군락이 가장 높은 상승을 보인 것으로 나타났다(Table 5). 분석결과 간벌 직전과 직후 상대적으로 약한 간벌강도에도 불구하고 높은 온도상승이 관찰되어 숲에 대한 인위적 간섭이 미기후에 미치는 영향은 매우 큰 것을 확인할 수 있었다.
- 92℃가 상승하였는데 간벌 직후와는 다르게 온도가 상승하였지만 타 조사구에 비해 온도 상승이 현저히 낮아 수관체적 감소비율에 따른 온도 상승 경향이 간벌 직후와 매우 유사하였다(Table 6). 종일 시간대에서는 수관체적 감소비율이 5.0%였던 리기다소나무-소나무군락을 제외하고 모든 대상지에서 온도가 상승하였고, 새벽 시간대의 경우 온도 분포가 고르지 않아 간벌 직후 분석과 마찬가지로 산림생물량 감소와 관계성을 찾을 수 없었다.
- 91℃가 상승한 것을 확인할 수 있었다. 한낮 시간대 모든 대상지에서 온도가 상승함에 따라 수관체적 감소비율과 대조해본 결과 간벌 직후와 1년 후 모두 매우 유사한 결과를 보였다. 15.
후속연구
- 이상으로 살펴보았을 때, 간벌에 의한 미기후 변화는 단기적으로 회복될 수 있는 것은 아니며 매우 높은 온도상승을 유발하는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 간벌에 따른 온도 변화의 정도가 계절적으로 다르게 나타나는지에 대한 연구 또한 추가적으로 밝혀야 할 것으로 판단되었으며, 온도상승이 언제까지 이어지는가에 대한 장기 연구 또한 추가적으로 진행할 필요성이 있었다.
- 205로 다소 낮게 나타났는데, 이는 본 연구가 동일한 임상에서 진행되지 않고 다양한 임상에 적용하였으며 시간이 흐름에 따른 하층식생의 발달을 함께 모니터링 하지 않은 결과로 판단된다. 따라서 향후 하층식생의 발달과 함께 각각의 동일임상에 대한 정밀한 연구의 진행이 필요한 것으로 판단되었다. 개별 임상에 대한 온도변화는 매우 뚜렷하게 발생하고 있었는데, 간벌 직후 한낮 시간대 간벌 전·후의 온도차는 모든 대상지에서 평균적으로 0.
- , 2006)과 같은 긍정적 측면 또한 배제할 수 없다. 따라서, 산림의 유형과 특성, 목적에 따른 숲가꾸기가 수반되어야 할 것이라 판단되며, 산림 내부의 온도뿐만이 아닌 보다 다양한 관점에서의 복합적인 정밀연구가 필요하다고 판단된다.
- 205로 다소 낮게 나타났는데, 이러한 경향은 숲의 속성과 하층식생의 발달에 따라 간벌이 온도에 미치는 영향이 일정하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 향후 하층식생의 발달 모니터링과 함께 동질한 숲을 대상으로 보다 정밀한 비교연구가 추가적으로 진행되어 관계성이 규명되어야 할 것으로 판단된다.
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