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문제 정의
- 본 연구는 계곡·사면부의 식생유형에 따른 공기이온 특성을 규명하기 위한 연구로서, 첫째, 동일한 속성의 피복이 75%에 이르는 곳, 둘째, 식생의 유형이 다양한 곳, 셋째, 해발고가 유사한 지역을 선정하고자 하였다.
- 본 연구는 산지형공원 내 계곡부와 사면부를 대상으로 식생의 유형에 따른 공기이온을 평가함으로써 공원 재조성시 기후적 측면의 건강관리 기초자료로 제공하고자 하였다.
- 이에 본 연구는 산지형공원 내 사면부와 계곡부를 대상으로 식생구조, 수종에 따른 양이온 발생량과 음이온 발생량을 고려한 이온지수를 규명하고자 하였으며, 이를 활용하여 향후 공원 재조성 시 기후적 측면의 건강관리 기초자료로 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 계곡 ․ 사면부 내 울폐도에 따른 공기이온 평가를 위해 기상요소와 공기이온을 측정하였다. 울폐도 구분의 경우밀(울폐도 70% 이상), 적(울폐도 40~70%)으로 구분한뒤 측정하였으며, 차이를 검정하기 위해 일원배치분산분석을 실시하고 사후분석으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.
- 계곡·사면부 내 수종에 따른 공기이온 평가를 위해 기상요소와 공기이온을 측정하였다.
- 계곡·사면부 내 식생유형에 따른 공기이온 평가를 위해 기상요소와 공기이온을 측정하였다.
- 계곡·사면부 내 식생의 층위구조에 따른 공기이온 평가를 위해 기상요소와 공기이온을 측정하였다.
- 계곡 · 사면부 내 식생의 흉고직경에 따른 공기이온 평가를 위해 기상요소와 공기이온을 측정하였다.
- 공기이온 측정은 COM-3600F (Nico, Japan) 장비 2대를 이용하여 각각 양이온 발생량과 음이온 발생량을 대기와 지표사이의 전위차 영향을 최소화하기(Kim et al., 2018b) 위해 지면에서 1.5m 높이에서 이동측정하였다. 선행연구(Jo, 2010) 고찰을 통하여 이동 시 비닐 팩으로 측정기를 감싸 대기 중 환경에 노출시키지 않았으며, 대기 중 공기이온의 특성상 빠르게 소멸되고 확산 범위가 좁기 때문에 측정데이터의 객관성을 확보하기 위해 측정지점에서 1분 간격으로 3반복 측정하였다.
- 공기이온은 양이온과 음이온을 측정한 뒤 이를 이온 지수로 분석하여 평가하였으며, 기상요소 측정을 동시에 진행하였으며, 식생은 수종, 흉고직경, 울폐도, 층위구조로 구분하여 조사하였다.
- 기상요소의 경우 공기이온 중 음이온 농도에 영향을 미치는 요소인 기온, 상대습도, 풍속을 측정하였으며, 기상요소와 공기이온간의 비교를 위해 동시에 진행하였으며, 열선형 풍속계(TSI-9545)를 이용하여 1분 간격으로 3반복 측정하였다. 측정기간은 Lee(2019)의 선행연구에서 기기의 정확도와 반응속도를 고려하여 2018년 5월예비조사를 거친 뒤 2018년 8월 한달간 실시하였다.
- 계곡·사면부 내 식생유형에 따른 공기이온 평가를 위해 기상요소와 공기이온을 측정하였다. 기상요소의 경우 기온, 상대습도, 풍속을 측정하였으며, 공기이온의 경우 양이온, 음이온을 측정하여 이온지수로 환산한 뒤 분석하였다. 분석결과에 대한 일반적 특성을 파악하기 위하여 기술통계를 실시하였다(Table 2).
- (2012)은 수목의 광합성과 음이온 발생량은 상관관계가 있다는 연구 결과 등을 고찰하여 측정시간은 10:00부터 15:00까지 약 5시간 동안 실시하였다. 단순 음이온발 생량 또는 양이온 발생량은 동일한 경향을 나타낼 것으로 예상되므로 이를 보정하기 위하여 이온지수(Air Ion Index)(Jin, 2005)로 환산하여 분석을 실시하였다 (Formula 1). 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.
- 또한, 측정자의 주관성을 배제하기 위해 50 m × 50 m 격자그리드를 형성하여 총 35지점을 도출하여, 지형구조를 파악하고 식생유형을 조사한 뒤 측정지점의 기상요소와 공기이온을 측정하였다(Fig. 1).
- 5m 높이에서 이동측정하였다. 선행연구(Jo, 2010) 고찰을 통하여 이동 시 비닐 팩으로 측정기를 감싸 대기 중 환경에 노출시키지 않았으며, 대기 중 공기이온의 특성상 빠르게 소멸되고 확산 범위가 좁기 때문에 측정데이터의 객관성을 확보하기 위해 측정지점에서 1분 간격으로 3반복 측정하였다. Shin et al.
- 식생유형의 경우 조사지점을 우점하고 있는 수종에 따라 낙엽활엽수, 상록침엽수로 2개의 유형으로 구분하였으며, 조사결과를 토대로 나타난 흉고직경을 대경목(large pole, 30cm 이상), 중경목(medium hard wood, 18~28cm)으로 2개의 유형으로 구분하였다. 울폐도의 경우 밀(dense, 70%이상), 적(proper, 40~70%)으로 2개의 유형으로 구분하였으며, 식생의 층위구조에 따라 다층구조(multi-layer), 단층구조(single-layer)로 2개의 유형으로 구분하였다.
- 가변수 설정의 경우 지형구조는 1= 사면부, 2= 계곡부로 설정하였으며, 수종은 1= 낙엽활엽수, 2= 상록침엽수, 흉고직경의 경우 1= 중경목, 2= 대경목으로 설정하였다. 울폐도는 1= 적, 2 = 밀, 층위구조의 경우 1 = 단층구조, 2 = 다층구 조로 설정하여 상관성 분석을 실시하였다(Table 3).
- 지형구조에 따른 공기이온 평가를 위해 계곡·사면부를 대상으로 기상요소와 공기이온을 측정하였다.
- 50m × 50m 격자그리드를 형성하여 지형구조를 고려하여 총 35개 측정지점을 선정하였으며, 초지 3지점, 나지 4지점을 제외한 28지점을 대상으로 분석을 실시하였다. 측정지점의 식생은 상록침엽수, 낙엽활엽수로 구분하였다. 평균 수고는 16.
대상 데이터
- 50m × 50m 격자그리드를 형성하여 지형구조를 고려하여 총 35개 측정지점을 선정하였으며, 초지 3지점, 나지 4지점을 제외한 28지점을 대상으로 분석을 실시하였다.
- 산지형 공원인 탄금대 공원은 능선부 내 조경수식재지 및 산책로 조성으로 과도한 이용이 이루어지고 있으므로, 자연성이 남아 있는 계곡·사면부를 대상으로 진행하였다.
- 탄금대 공원은 도심지에서 접근성이 용이하며, 역사와 문화가 공존하는 곳으로 30만 3,300m2 의 비교적 면적이 큰 공원이다. 산책로가 잘 정비되어 있으며, 녹음이 풍부하여 시민들이 많이 이용하는 곳으로 대상지를 선정하였다. 측정지점 선정의 경우 선행연구에서 Um and Kim(2009)은 공기이온 중 음이온 발생량은 임상과 숲 환경인자에 따라 차이가 있다고 보고하였으며, Kim et al.
- 본 연구는 계곡·사면부의 식생유형에 따른 공기이온 특성을 규명하기 위한 연구로서, 첫째, 동일한 속성의 피복이 75%에 이르는 곳, 둘째, 식생의 유형이 다양한 곳, 셋째, 해발고가 유사한 지역을 선정하고자 하였다. 이에 상기 세 가지 조건을 만족하는 곳으로 충청북도 충주시 탄금대 공원으로 선정하였다. 탄금대 공원은 도심지에서 접근성이 용이하며, 역사와 문화가 공존하는 곳으로 30만 3,300m2 의 비교적 면적이 큰 공원이다.
- 지형구조에 따른 이온지수 비교 연구에서 계곡부 > 능선부로 보고(Kim et al., 2018b)하였지만, 이는 자연성이 좋은 국립공원에서 동일한 수종을 대상으로 진행하였기에 도심 산지형 공원의 지형구조에 따른 공기이온을 평가하기에는 무리가 있는 것으로 판단되어, 본 연구에서는 계곡부와 사면부를 대상으로 실시하였다.
- 기상요소의 경우 공기이온 중 음이온 농도에 영향을 미치는 요소인 기온, 상대습도, 풍속을 측정하였으며, 기상요소와 공기이온간의 비교를 위해 동시에 진행하였으며, 열선형 풍속계(TSI-9545)를 이용하여 1분 간격으로 3반복 측정하였다. 측정기간은 Lee(2019)의 선행연구에서 기기의 정확도와 반응속도를 고려하여 2018년 5월예비조사를 거친 뒤 2018년 8월 한달간 실시하였다. 현장실측조사 특성상 측정일은 강우, 측정기기의 훼손이 우려되는 날은 제외하였다.
데이터처리
- 기상요소의 경우 기온, 상대습도, 풍속을 측정하였으며, 공기이온의 경우 양이온, 음이온을 측정하여 이온지수로 환산한 뒤 분석하였다. 분석결과에 대한 일반적 특성을 파악하기 위하여 기술통계를 실시하였다(Table 2).
- 산지형 공원 내 계곡·사면부를 대상으로 공기이온 평가를 위해 상관성분석을 실시하였다.
- 수종에 따른 음이온 발생량 비교 연구에서 상록침엽수 > 낙엽활엽수 > 나지로 보고(Kim et al., 2015b)하였지만, 이는 평지형 공원인 서울숲을 대상으로 진행하였기에 산지형공원의 공기 이온을 평가하기에는 무리가 있는 것으로 판단되어, 본 연구에서는 계곡부와 사면부 내 식생을 상록침엽수와 낙엽활엽수로 구분하여 측정하였으며, 차이를 검정하기 위해 일원배치분산분석을 실시하고 사후분석으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.
- 연구대상지의 기상요소와 지형구조, 수종, 흉고직경, 울폐도, 층위구조와 공기이온의 관계를 분석하기 위해 SPSS Statistics 25.0 프로그램을 이용하여 수종, 흉고직경, 울폐도, 층위구조에 따른 일원배치분산분석을 실시 하여 사후분석으로 던컨의 다중검정을 이용하였으며, 항목별 관련성을 파악하기 위해 상관성 분석을 실시하였다.
- 울폐도 구분의 경우밀(울폐도 70% 이상), 적(울폐도 40~70%)으로 구분한뒤 측정하였으며, 차이를 검정하기 위해 일원배치분산분석을 실시하고 사후분석으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.
- 이는 평지형 공원 내 식생의 흉고직경을 비교한 연구로 산지형 공원의 계곡·사면부 내 식생의 흉고직경에 따른 공기이온을 평가하기에는 무리가 있는 것으로 판단되어, 본 연구에서는 계곡부와 사면부 내 식생의 흉고직경에 따라 대경목(DBH 30㎝이상), 중경목(DBH 18~28㎝)로 구분한 뒤 측정하였으며, 차이를 검정하기 위해 일원배치분산분석을 실시하고 사후분석으로 Duncan’s multiple range test를 실시 하였다.
- 이에 본 연구에서는 식생조사결과를 토대로 다층구조, 단층구조두 유형으로 구분하여 계곡부·사면부 내 공기이온을 측정하였으며, 차이를 검정하기 위해 일원배치분산분석을 실시하고 사후분석으로 Duncan’s multiple range test 를 실시하였다.
성능/효과
- 358** )로 분석되었다. 계곡부, 상록침엽수일수록 음이온 발생량이 높았으며, 기온이 높을수록 음이온 발생 량은 낮은 것으로 분석되었다. 이는 이동측정을 진행함에 따라 음이온 발생량과 기온은 부의 상관, 상대습도는 정의 상관으로 나타나는 것으로 판단되었다(Kim et al.
- 이온지수의 경우 같은 수종이라도 사면부보다 계곡부에서 많이 발생하였으며, 이는 계곡부 에서 공기이온의 발생이 원활히 이루어진 것으로 판단되 었다. 공기이온 분석결과 수종간의 평균차이가 있었으며, 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다.
- 공기이온 중 양이온 발생량과 정의 상관인 것은 수종(.292** ), 풍속(.160** ), 음이온(.284** )으로 분석되었으며, 부의 상관인 것은 흉고직경(-.266 ** ), 울폐도(-.389 ** ), 층위구조(-.330** ), 이온지수(-.438 ** )로 분석되었다. 양이온 발생량 분석 결과 상록침엽수, 중경목, 적, 단층구조일 수록 양이온 발생량이 높았으며, 낙엽활엽수, 대경목, 밀, 다층구조일수록 양이온 발생량이 낮은 것으로 분석되었다.
- 공기이온의 경우 양이온은 사면부 상록침엽수(634.30ea/cm3) > 계곡부 상록침엽수(623.88 ea/cm3) > 사면부 낙엽활엽수(608.37 ea/cm3) > 계곡부 낙엽활엽수 (598.73 ea/cm3)으로 낙엽활엽수에 비해 상록침엽수에서 많이 발생하였으며, 통계적(p 사면부 상록침엽수(747.52 ea/cm3) > 사면부 낙엽활엽수(714.72 ea/cm3) > 계곡부 낙엽활 엽수(713.64 ea/cm3)로 낙엽활엽수에 비해 상록침엽수 에서 많이 발생하였으며, 통계적(p<0.05)으로 유의한 것으로 분석되었다.
- 662로 분석되었다. 기상요소의 경우 모두 왜도와 첨도에서 절대값 3과 10미만으로 나타나 측정데이터가 정규분포하는 것으로 분석되었다.
- 본 연구대상지 내 기상의 경우 기온은 평균 약 30.49℃, 최고기온 36.22℃, 최저기온 28.21℃로 측정되었으며, 표준편차는 1.69, 왜도 1.217, 첨도 1.402로 분석되었으며, 상대습도는 평균 약 63.64%, 최고상대습도 73.95%, 최소상대습도 46.15%로 측정되었으며, 그에 따른 표준 편차는 5.96, 왜도 -.753, 첨도 .168로 분석되었다.
- 상관계수를 통해 공기이온은 흉고직경 > 울폐도 > 층위구조 > 지형구조의 순으로 영향이 있는 것으로 분석되었다.
- 상관계수를 통해 식생유형 중 흉고직경 > 울폐도 > 층위구조 > 지형구조의 순으로 영향이 있는 것으로 판단되었다.
- 438 ** )로 분석되었다. 양이온 발생량 분석 결과 상록침엽수, 중경목, 적, 단층구조일 수록 양이온 발생량이 높았으며, 낙엽활엽수, 대경목, 밀, 다층구조일수록 양이온 발생량이 낮은 것으로 분석되었다.
- , 2006)와 유사한 수준으로 발생하였다. 양이온 발생량과 음이온 발생량을 이용하여 이온지 수로 분석한 결과 평균 약 1.19, 최고 1.44, 최소 0.93으로 분석되었으며, 그에 따른 표준편차 .11, 왜도 -.194, 첨도 -.483으로 분석되었다. 공기이온의 경우 모두 왜도와 첨도에서 절대값 3과 10미만으로 정규분포하는 것으로 분석되었다.
- 울폐도에 따른 비교 결과, 계곡부 밀 > 사면부 밀 > 계곡부 적 > 사면부 적으로 적보다 밀에서 높았으며, 사면부보다 계곡부에서 더 높은 것을 통해 지형구조의 영향보다 울폐도의 영향이 더 큰 것으로 판단되었다.
- 이온지수는 계곡부 다층구조(1.22) > 사면부 다층구조(1.18) = 계곡부 단층구조(1.18) > 사면부 단층구조(1.14)로 단층 구조에 비해 다층구조에서 많은 것으로 분석되었으며, 통계적(p<0.05)으로 유의한 것으로 분석되었다.
- 이온지수로 분석한 결과 계곡부 밀(1.22) > 사면부 밀(1.19) > 계곡부 적(1.18) > 사면부 적(1.16)으로 사면부에 비해 계곡부에서 많이 발생하였으며, 울폐도가 밀할수록 많이 발생하는 것으로 분석되었다.
- 이온지수로 분석한 결과 정의 상관인 것은 지형구조 (.142* ), 흉고직경(.282** ), 울폐도(.170** ), 층위구조 (.144* ), 상대습도(.301** ), 음이온(.735 ** )로 분석되었으며, 부의 상관인 것은 기온(-.246** ), 양이온(-.438** )로 분석 되었다.
- 이온지수의 경우 계곡부 대경목(1.21) > 사면부 대경목 (1.20) > 사면부 중경목(1.15)으로 흉고직경이 클수록 이온지수가 높았으며, 사면부보다 계곡부에서 높은 것으로 분석되었다.
- 지형구조에 따른 이온지수는 계곡부 > 사면부였으며, 수종에 따른 비교 결과, 계곡부 상록침엽수 > 계곡부 낙엽활엽수 > 사면부 상록침엽수 = 사면부 낙엽활엽수로 낙엽활엽수보다 상록침엽수에서 높았으며, 사면부 상록 침엽수보다 계곡부 낙엽활엽수에서 높은 것을 통해 지형 구조의 영향이 더 큰 것으로 판단되었다.
- 지형구조와 식생유형 상관성 분석결과 이온지수는 지형구조, 흉고직경, 울폐도, 층위구조, 상대습도, 음이온과 정의 상관으로 분석되었으며, 기온, 양이온과는 부의 상관으로 분석되었다. 상관계수를 통해 공기이온은 흉고직경 > 울폐도 > 층위구조 > 지형구조의 순으로 영향이 있는 것으로 분석되었다.
- , 2015b)에 비해 녹지의 질적인 측면에서 선행연구보다 양호한 환경으로 판단되었다. 측정지점의 수종은 상록침 엽수 12지점, 낙엽활엽수 16지점으로 조사되었으며, 흉고직경의 경우 19~36 ㎝로 중경목 9지점, 대경목 19지점으로 나타났다. 울폐도의 경우 밀 7지점, 적 21지점이 였으며, 층위구종의 경우 단층구조 4지점, 다층구조 24지점으로 나타났다.
- 층위구조의 경우 계곡부 다층구조 > 사면부 다층구조 = 계곡부 단층구조 > 사면부 단층구조로 단층구조보다 다층구조에서 높았으며, 사면부보다 계곡 부에서 더 높은 것으로 분석되었다.
후속연구
- 또한 선행 연구(Kim et al., 2018b)에서 동일한 수종을 대상으로 지형구조에 따른 비교 연구가 진행되었지만, 추후 동일한 지형구조를 대상으로 수종에 따른 비교·분석 연구가 이루어져야 될 것으로 판단되었다.
- 본 연구에서는 도심 산지형 공원의 계곡·사면부를 대상으로 능선부를 제외한 한계점이 존재한다.
- 본 연구에서는 도심 산지형 공원의 계곡·사면부를 대상으로 능선부를 제외한 한계점이 존재한다. 이에 향후 공기이온에 대한 연구에서 지형구조, 다양한 식생유형을 모두 고려한 분석이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 추후 4지점의 고정측 정을 통한 비교·연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.
- 05)으로 유의한 것으로 분석되었다. 추후 동일한 수종, 흉고직경에 따른 층위구조가 연구가 이루어 져야 할 것으로 판단되었다.
- 05)으로 유의한 수준이었다. 추후 산지형공원과 평지형공원의 흉고직경 차이에 따른 공기이온 비교 연구가 이루어져야 할 것으로 판단되었다.
- 흉고직경의 경우 계곡부 대경목 > 사면부 대경목 > 사면부 중경목으로 중경목보다 대경목에서 높았으며, 조사지점 내 계곡부 중경목 부재에 따라 차이를 비교하기에는 다소 무리가 있어 추후 다양한 대상지를 통한 비교·연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.
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