초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
전 지구 규모에서 중요한 탄소저장처이며 기후변화의 영향에 크게 변동이 있을 것으로 예상되는 이탄습지에서 일어나는 유기탄소의 분해 정도와 생지화학적/미생물학적 조절 기작을 규명하고, 이에 관여하는 미생물 군집의 구조 및 특성을 파악하고, 최종적으로 이에 근거하여 탄소 분해 속도를 저해시킬 수 있는 생태공학적 기법에 대한 정보를 제공하여 기후변화 억제 기술로 활용할 수 있는 기반을 마련한다.
○ 전체 내용
- 수위 변동 mesocosm 실험을 온실에서 1년간 진행하였으며,

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
전 지구 규모에서 중요한 탄소저장처이며 기후변화의 영향에 크게 변동이 있을 것으로 예상되는 이탄습지에서 일어나는 유기탄소의 분해 정도와 생지화학적/미생물학적 조절 기작을 규명하고, 이에 관여하는 미생물 군집의 구조 및 특성을 파악하고, 최종적으로 이에 근거하여 탄소 분해 속도를 저해시킬 수 있는 생태공학적 기법에 대한 정보를 제공하여 기후변화 억제 기술로 활용할 수 있는 기반을 마련한다.
○ 전체 내용
- 수위 변동 mesocosm 실험을 온실에서 1년간 진행하였으며, 수위 변동에 따른 탄소 동태 및 관여 미생물 군집의 영향을 규명하였으며, 일정한 수위를 유지하는 것이 이탄습지 탄소저장능력을 극대화할 수 있다는 결과를 얻음. 해당 결과는 국제학술지 Frontiers in Earth Science에 출판됨.
- 이탄습지 탄소저장에 중대하게 기여하는 enzymic latch 기작을 활용한 탄소안정화 기술이 mangrove와 같은 타 생태계에도 적용 가능한지 여부를 판단하기 위해, 동아시아 지역에 분포안 mangrove 생태계 토양을 채취하여 실험실 수준의 배양 실험을 수행하였으며, 목표 생태계의 환경적/생태적 특성에 따라 적용이 가능할 수도 있다는 결과를 얻음. 해당 결과는 국제학술지 Science of the Total Environment에 출판함.
- 이탄습지 pH 조절 실험을 현장수준에서 4년간 수행한 시료를 영국 Migneint 및 Peaknase에 분포한 이탄습지 실험지에서 확보하고 탄소순환에 관여하는 미생물 군집의 변화를 분석함. 이탄습지의 특성 (histosol vs. podzol)에 따라서 pH 변화에 대한 반응이 상이하다는 결과를 얻었으며, 이탄습지의 특성에 따라 탄소저장량을 극대화할 수 있는 pH 조건이 다를 수 있다는 사실을 확인함.
- 이탄습지 복원 시점에 따른 미생물 군집의 시계열 변화 규명을 위해, 캐나다 New Brunswick 주에 위치한 10개 이탄습지 45개 지점에서 이탄 시료를 채취하고 bacteria 군집 분석을 실시함. 이탄습지 복원 후 경과한 시간에 따라 bacteria 군집 구조가 점진적이고 연속적으로 회복되는 것을 확인했으며, 특히 특정 bacterial phylum 및 genus의 상대 풍부도를 통해 이탄습지 복원 과정을 모니터링하고 성공 여부를 판단할 수 있다는 미생물학적 indicator로서 이용될 수 있다는 사실을 확인함.
○ 1년차
● 목표
- 이탄습지 수위 변동에 따른 탄소 동태 및 미생물 군집 변화 규명
- 이탄습지 enzymic latch 기작을 활용한 탄소안정화 기술의 타 생태계 적용 가능성 검토
● 내용
- 수위 변동 mesocosm 실험을 온실에서 1년간 진행하였으며, 수위 변동에 따른 탄소 동태 및 관여 미생물 군집의 영향을 규명함.
- 이탄습지 탄소저장에 중대하게 기여하는 enzymic latch 기작을 활용한 탄소안정화 기술이 mangrove와 같은 타 생태계에도 적용 가능한지 여부를 판단하기 위해, 동아시아 지역에 분포안 mangrove 생태계 토양을 채취하여 실험실 수준의 배양 실험을 수행함.
○ 2년차
● 목표
- 이탄습지 pH 조절에 따른 탄소순환 관련 미생물 군집 변화 규명
- 이탄습지 복원 시점에 따른 미생물 군집의 시계열 변화 규명
● 내용
- 이탄습지 pH 조절 실험을 현장수준에서 4년간 수행한 시료를 영국 Migneint 및 Peaknase에 분포한 이탄습지 실험지에서 확보하고 탄소순환에 관여하는 미생물 군집의 변화를 분석함.
- 이탄습지 복원 시점에 따른 미생물 군집의 시계열 변화 규명을 위해, 캐나다 New Brunswick 주에 위치한 10개 이탄습지 45개 지점에서 이탄 시료를 채취하고 bacteria 군집 분석을 실시함.

□ 연구개발성과
- 이탄습지 복원/보전을 이용한 탄소저장량 극대화를 위해서는 Sphagnum 종에 무관하게 안정한 수위 조건을 유지해야하고, 이탄습지 저장 탄소의 DOC 유출을 최소화하기 위해서는 histosol 및 podzol 특성에 따른 적정한 pH를 유지해야한다는 정보를 발견했다. 또한, 이탄습지의 탄소안정화에 중대하게 기여하는 enzymic latch 기작이 mangrove와 같은 다른 생태계에도 환경적/생태적 조건을 만족한다면 적용이 가능하다는 사실을 확인했다. 그리고 이탄습지의 복원 과정을 모니터링하기 위한 미생물학적 indicator로써 phylum 혹은 genus-level의 bacterial 군집 정보를 이용할 수 있는 것으로 나타났다.
- 본 국제협력사업을 통하여 캐나다 Laval 대학교 연구진과 이탄습지 복원/보전을 활용한 탄소저장 기술과 관련된 국제 공동연구 네트워크를 공고히 하였으며, 후속 국제 공동연구 참여 및 학생 파견 등 지속적인 후속 연구를 이어나가기 위한 협의를 완료하였다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 본 과제에서 획득된 탄소 안정화 기술에 기반한 연구보고서, 매뉴얼, 가이드라인 등을 제시하여, 향후 기후변화 저감 기술로 널리 활용 될 수 있도록 한다.
- 특히, 최근 탄소중립 장기저탄소발전전략의 ‘산림, 갯벌 등 자연생태계의 탄소흡수능력 강화’ 분야에 본 연구 결과를 접목할 수 있을 것으로 판단된다.
- 캐나다 연구진과의 장기적이고 긴밀한 협력 네트워크를 구축하고, 영국 등 향후 관련된 타 국가의 연구진과의 협력 기반을 구축한다.
- 주요 생태계인 이탄습지의 생태계 서비스 (Ecosystem Services)를 극대화하여 사회의 웰빙을 증대시키고, 향후 이탄습지를 기반으로 한 탄소배출권 제도에 적용할 수 있는 기반 기술을 확보한다.
- 북구와 열대에 존재하는 이탄습지의 복원 기술에 대한 원천 기술 특허를 확보하여 향후 상업적 이용이나 기술 이전의 우위를 점하고자 한다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1-1. 연구 개발의 개요 및 중요성 ... 6
• 1-2. 연구 개발 대상의 국내ㆍ외 현황 ... 8
• 1-3. 선행 연구의 내용 및 결과 ... 9
• 1-4. 연구 목표 및 범위 ... 9
• 1-5. 국제 공동연구 개요 ... 10
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 13
• 2-1. 이탄습지 수위 변동에 따른 탄소 동태 및 미생물 군집 변화 규명 ... 13
• 2-2. 이탄습지 enzymic latch 기작을 활용한 탄소안정화 기술의 타 생태계 적용가능성 검토 ... 19
• 2-3. 이탄습지 pH 조절에 따른 탄소순환 관련 미생물 군집 변화 규명 ... 21
• 2-4. 이탄습지 복원 시점에 따른 미생물 군집의 시계열 변화 규명 ... 30
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 37
• 1) 연구수행 결과 ... 37
• 2) 목표 달성 수준 ... 44
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 45
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 45
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 46
• 참고문헌 ... 48
• 끝페이지 ... 51