Ecology and Resilient Infrastructure ISSN:2288-8527(Online) 응용생태공학회 논문집

본 연구에서는 기상청 관할 67개 관측소의 시강우자료를 활용하여 10분, 60분, 120분, 180분, 1080분, 1440분에 대한 임의시간 최대강우량 자료를 구축하였으며, Mann- Kendall test와 Sen test를 통한 경향성 검정을 실시하였다. 분석 결과 단기 강우지속기간(10분, 60분, 120분, 180분)에서는 약 16.4%~19.4%에 해당하는 지점에서 강우량이 뚜렷한 증가 경향성이 있는 것으로 나타난 반면, 장기 강우지속기간에서는 1080분과 1440분 지속기간 모두 약 6%에 해당하는 4개 지점에서만 증가 경향성이 나타났다. 본 연구를 통해 소규모 유역을 대상으로 단기 강우지속기간 자료를 활용하여 확률강우량을 산정할 경우 실무적 차원의 비정상성을 고려해야할 필요성을 확인할 수 있었다.

충적하천에 댐건설, 하천정비, 유량조절 등 인위적으로 교란을 주거나 기타 기후변화 등으로 유역의 강수양상이 달라지면 수문지형 동역학적 과정을 통해 지형 변화에 함께 식생변화가 나타난다. 특히 하천에 식생역의 확장은 보통 하도의 협착화, 하상세굴, 다지하도의 단일하도화 등을 가져온다. 본 연구의 조사 대상구간인 낙동강 중상류 병산서원 앞 하천은 1991년 이후 1994년까지 식생이 이입, 활착되어 천이를 거쳐 2023년 기준 버드나무류 중심의 수림화가 진행되었다. 이러한 과정은 조사구간에서 수문, 지형, 식생, 수리 분석을 통해 교차 확인되었다. 이 구간에서 식생의 이입이 시작된 시기는 1991년으로서 이는 임하댐 준공연도이다. 그 전 1976년 안동댐 준공 이후 낙동강 본류구간은 홍수가 사실상 사라지고, 지류 반변천에서도 홍수가 조절되어 1991-1994년 동안 조사구간 사주에서 무차원 하상소류력은 최대 0.1을 넘지 못했다. 이 기간에 식생 이입/활착의 호조건이 조성된 것으로 추정된다. 특히 1993-1994년은 우리나라에서 갈수년에 해당한다. 조사구간 사주에 식생은 1991년에 이입이 시작되어 현재 수림화 안정단계로 천이 되었으며, 이는 홍수시 흐름저항 요인으로 작용하여 흐름의 하도 집중화 및 그로 인한 강턱침식 및 하상세굴 위험을 높인다. 수림화로 인한 조사구간의 계획홍수위 상승 문제 및 그에 따른 하천관리 대책에 대해서는 이 논문의 제2부에서 다룬다.

본 연구는 미기후 분석 프로그램인 ENVI-met을 활용하여 부산지역의 대표적인 노후 공업단지인 사상공업단지를 대상으로 바람길숲 조성 방식에 따른 열 환경 개선 효과를 비교하였다. 이를 위해 대상지의 물리적 환경을 모델링한 후, 바람길숲의 배치 방식에 따른 두 가지 시나리오를 설정하였다. 시나리오 1은 폭을 넓게 배치하되 간격을 크게 두는 방식이며, 시나리오 2는 폭과 간격을 모두 좁게 배치하는 방식이다. 또한, 식재 수종에 따른 차이를 분석하기 위해 침엽수(소나무)와 활엽수(아까시나무)를 각각 적용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 열 쾌적성 비교를 위해 잠재기온, PET (Physiologically Equivalent Temperature), PMV (Predicted Mean Vote), SET (Standard Effective Temperature), UTCI (Universal Thermal Climate Index) 등의 지표를 추출하여 분석하였다. 그 결과, 소나무를 활용한 두 시나리오에서 모두 열 환경 개선 효과가 확인되었으며, 시나리오 2에서 PET는 최대 0.03°C, PMV는 1.11, SET는 0.36°C, UTCI는 0.13°C 더 낮은 것으로 나타났다. 전반적으로 좁은 폭으로 다수의 바람길숲을 배치한 시나리오 2가 노후 공업단지의 열 쾌적성 개선에 더 효과적인 것으로 평가되었다.

지구 온난화로 인한 기후 변화는 갈수록 심화되고 식물생태계에도 다양한 영향을 미치게 된다. 그럼에도 불구하고 다행히 식물은 어느 정도의 스트레스에 견딜 수 있는 내적 기전을 가지고 있다. 예를 들면 스트레스 관련 유전자나 단백질의 발현 변화에 따른 호르몬의 작용 등에 의한 적응 혹은 내성 기전을 발휘하는 것이다. 또한 형태적으로도 환경 변화에 대처하게 되는데 예를 들면 잎의 말림, 기공 개폐 등과 같은 것이다. 그러나 근권의 생태적 환경은 이러한 내성적 그리고 형태적 변화로는 분명한 한계를 가지고 있어서 외생적으로 추가적인 조치가 반드시 필요하다. 이를 위한 한가지 방법이 바로 생물로부터 유래한 친환경적 바이오폴리머를 이용하는 방법이다. 이러한 관점에서 본 review는 먼저 환경에 의한 식물의 스트레스를 분류하고 그 중에서 근권에 영향을 주는 토양 환경과 바이오폴리머를 소개하였다. 또한 근권의 불량 환경 조건(가뭄과 중금속 스트레스) 조건과 바이오폴리머를 혼합한 불량 환경 조건에서 실시한 식물의 다양한 생리, 생태적 반응에 대한 연구 사례를 소개하였다. 즉, 토양의 수분 부족이나 중금속 과잉과 같은 스트레스에 처한 식물 보다는 바이오폴리머를 혼합 후 같은 스트레스 조건 하에서 자란 식물의 반응 및 생육을 종합적으로 관찰한 결과, 바이오폴리머를 혼합하였을 때가 그렇지 않았을 때보다 식물이 받은 피해가 긍정적 효과가 있었다. 이는 바이오폴리머에 의한 토양 개선이 식물 개체나 개체군의 환경 스트레스 극복에 도움을 줄 뿐 아니라 실제 제방 식생의 강화에도 역할이 큰 것으로 보인다.