1. 서 론
2. 연구 재료 및 방법
2.1 연구의 재료
2.2 연구의 방법
3. 결과 및 고찰
3.1 초기 이화학적 특성
3.2 시간 경과에 따른 이화학적 특성 변화
3.3 재료군별 특성 비교 종합
3.4 연구의 한계 및 향후 과제
4. 결 론
1. 서 론
도시의 고밀도 개발과 불투수면 확대는 도시 생태계 기능 저하, 열섬 현상 심화, 녹지 감소에 따른 탄소 흡수원 축소 및 순탄소 배출 증가를 수반하며 궁극적으로 도시의 지속가능성을 위협하고 있다(Nielsen and Hansen 2007, McDonald et al. 2023). 옥상녹화 시스템은 전 세계적으로 중요한 자연 기반 인프라 전략으로 자리 잡았으며, 특히 도시녹화는 열섬 완화, 우수 유출 저감, 생물다양성 증진 등 복합적 생태계 서비스를 제공하는 수단으로 주목받고 있다(Shafique et al. 2018).
특히 옥상녹화는 토지이용이 제한된 도시환경에서 적용 가능성이 높으며 환경적, 미적, 경제적 측면에서 이점을 제공하는 그린인프라로 인정받고 있다. 하지만 옥상녹화에 사용되는 자재들의 지속 가능한 건축을 위한 개선의 필요성은 여전히 남아있다(Shafique et al. 2018). 옥상녹화 시스템의 지속가능한 성능은 친환경 자재와 유지관리 조건뿐 아니라 인공토양의 물리·화학적 특성에 의해 좌우된다(Pérez and coma 2018). 인공토양은 일반적으로 무기질 재료와 유기물의 복합 구성으로 이루어지며 재료의 종류에 따라 보수성, 배수성, 양분 보유 능력 및 장기 안정성이 상이하게 나타날 수 있다(Farah et al. 2024, Pérez and coma 2018). 옥상녹화 설계 시, 구조체 하중을 고려한 경량성, 식물 생육을 위한 보수성·통기성·양분 유지, 강우 유출의 영향까지 동시에 고려해야 하므로 버미큘라이트, 펄라이트, 코코피트 등의 토양개량제 배합 설계가 필요하다(Vijayaraghavan 2016). 또한 최근에는 바이오차가 탄소 저장량을 증대시키고 경량화, 보수성 개선, 열 성능 향상 관점에서도 토양개량제로 주목받고 있다(Tan and Wang 2023). 따라서 단일 재료의 적용보다는 각 재료의 특성에 근거한 체계적인 이화학 분석이 선행되어야 하며, 이를 위해 pH, EC, CEC, P2O5 등 화학성 지표와 더불어 열중량분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)를 활용한 탄소 함량 평가가 병행될 필요가 있다.
또한 인공지반 환경은 고온·건조와 같은 스트레스가 반복되는 조건에 노출되므로, 단기 생육성뿐 아니라 시간이 경과한 이후에도 안정적으로 기능을 유지할 수 있는 재료 특성 데이터가 필요하다(Snoussi et al. 2024, Kader et al. 2022). 그러나 인공지반 녹화에서 실제 사용되는 다양한 인공토양 배합 재료를 대상으로 시간의 흐름에 따른 TGA 분석과 이화학 특성을 함께 비교·정리한 자료는 제한적이며 토양개량제 설계에 활용 가능한 기초 자료가 부족한 실정이다(Kader et al. 2022). 이에 본 연구는 유기계 및 무기계 토양개량 재료의 이화학 특성과 탄소 특성을 열중량 분석과 화학 분석으로 정량화하고 재료 간 특성 차이를 비교하였다.
2. 연구 재료 및 방법
2.1 연구의 재료
본 연구에서는 인공지반 녹화를 위한 인공토양 배합시 적용가능한 다양한 토양개량제의 이화학적 특성을 비교·분석하기 위해 실제 녹화 현장 및 선행연구에서 활용 빈도가 높고 재료 특성이 상이한 총 11종의 토양개량제를 선정하였다. 선정된 재료들은 인공토양의 경량성 확보, 수분 및 양분 보유 능력, 화학적 완충 특성, 그리고 탄소 저장 능력 등을 종합적으로 고려하여 선택하였다.
분석 대상인 토양개량제는 피트모스, 코코피트, 바크, 부엽토, 고온 바이오차, 저온 바이오차, 훈탄, 버미큘라이트, 제올라이트, 펄라이트, 바텀애시의 11종이다. 이들 재료는 인공지반 녹화용 인공토양 배합 시 단독 혹은 혼합 형태로 활용 가능성이 높으며, 원료 특성과 제조·형성 과정에서 서로 상이한 특성을 지닌다. 본 연구에 사용된 모든 토양개량제는 식물 생육에 적합한 인공토양 배합에 활용되는 상용 제품을 구입하여 사용하였다.
11종의 토양개량제는 인공토양 내에서의 기능적 역할과 탄소 거동 특성을 함께 고려하여 분해가 상대적으로 용이한 유기물 기반 재료(유기계), 구조적으로 안정한 탄소 기반 재료(탄소계), 광물 기반의 무기질 재료(무기계)로 구분하여 각 재료의 이화학적 특성을 비교·분석하였다.
2.1.1 유기계 토양개량제
유기계 토양개량제에는 피트모스, 코코피트, 바크, 부엽토가 포함된다. 유기계 재료는 생분해성 유기물을 기반으로 하며, 비교적 낮은 밀도와 높은 유기물 함량을 특징으로 한다. 유기계 재료는 인공토양 내에서 수분 및 양분 보유 능력에 영향을 미치고, 유기물 공급원으로 작용하여 토양 구조 형성과 관련된 기능을 수행한다.
피트모스는 스파그넘 이끼 기반 유기물이 저산소 조건에서 부숙되어 형성된 재료로, 균질한 물리화학적 특성과 우수한 수분 보유력으로 전 세계 상토 재료로 널리 사용된다(Kim et al. 2020). 다만 채취 과정에서 환경 지속가능성 문제(Wang et al. 2017)와 수입 의존성으로 인해 대체 물질에 대한 연구가 진행되고 있다(Kim et al. 2025).
코코피트는 코코넛 껍질 가공 과정에서 발생하는 부산물로 제조된 유기계 재료로 배수성, 통기성, 보수성이 비교적 균형적으로 나타난다(Gbollie et al. 2021). 재생 가능한 자원이라는 점에서 피트모스의 대체재로 활용 가능성이 있다.
바크는 목재 가공 과정에서 발생하는 부산물로, 안정화 과정을 거쳐 사용되는 유기물 기반 재료이다. 유기탄소 함량이 높아 토양 구조 형성과 미생물 활성에 영향을 미칠 수 있다. 부엽토는 식물성 유기물이 미생물 분해를 거쳐 형성된 유기물층으로, 자연 토양의 유기물층과 유사한 특성을 지닌다. 본 연구에서는 인공토양 배합시 유기물 공급과 관련된 재료로 간주하여 유기계 토양개량제에 포함하였다.
2.1.2 탄소계 토양개량제
탄소계 토양개량제에는 저온 바이오차, 고온 바이오차, 훈탄이 포함된다. 열처리 또는 탄화 과정을 통해 제조된 탄소 기반 재료로, 열적 안정성이 높은 탄소 성분을 포함하는 것이 특징이다. 제조 온도 및 원료 특성에 따라 물리·화학적 특성이 상이하며, 인공토양 내 탄소 구성 및 안정성에 영향을 미칠 수 있다.
저온바이오차는 목재 원료를 약 400°C 내외의 조건에서 열분해하여 제조된 재료를 사용하였으며, 비교적 많은 표면 작용기와 가용 성분을 지닌다. 이러한 특성은 토양 내 양분 보유력 및 미생물 활성에 영향을 미칠 수 있다.
고온바이오차는 목재 펠릿을 연료로 사용하는 화력발전소에서 700°C 이상의 고온 연소·열처리 과정에서 생성된 부산물을 분쇄·가공한 재료로, 탄소 함량이 높고 열적 안정성이 상대적으로 높은 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 비료공정규격에 등록된 제품을 사용하였다.
훈탄은 왕겨를 원료로 하여 300°C 이상의 조건에서 탄화하여 제조된 바이오차의 일종으로, 농업 부산물 기반의 탄소계 재료이다. 경량성과 다공성을 동시에 지니며, 토양 내 유기물 및 탄소 함량 증가에 기여할 수 있다(Park et al. 2016).
2.1.3 무기계 토양개량제
무기계 토양개량제에는 버미큘라이트, 제올라이트, 펄라이트, 바텀애시가 포함된다. 이들 재료는 다공성 구조와 높은 구조적 안정성을 바탕으로 인공토양의 물리적 골격을 형성하며, 공극을 유지하여 통기성과 배수 특성에 영향을 미친다. 또한 일부 재료는 이온 교환 기능을 통해 화학적 완충 특성에도 기여한다.
버미큘라이트는 질석을 고온에서 팽창 처리한 광물 재료로, 공극률이 높고 영양분 유지력이 우수하다(Malandrino et al. 2011). 제올라이트는 규칙적인 다공성 결정 구조를 가진 천연 광물로, 독특한 결정 구조로 인해 토양 내 양분 보유 및 중금속 오염 토양의 안정화 재료로도 사용된다(Budianta et al. 2020). 펄라이트는 진주암을 고온에서 팽창시킨 경량 재료이며, 낮은 밀도를 지닌다. 바텀애시는 화력발전 과정에서 생성된 연소 잔재로, 무기질 성분이 주를 이루며 다공성 구조를 통해 인공토양의 경량 골격 재료로 활용되고 있다.
2.2 연구의 방법
2.2.1 현장 실험 설계
본 연구는 실험실 조건이 아닌 실제 옥상 녹화 환경에서 토양개량제의 이화학적 특성 변화를 평가하기 위하여 수행되었다. 실험은 경기도 고양시에 위치한 한국건설기술연구원 옥상에서 진행되었으며, 총 11종의 토양개량제를 각각 단일 재료 조건으로 배치하였다. 각 실험구의 규격은 30 cm×30 cm×30 cm로 동일하게 조성하였으며, 토양 깊이 또한 동일하게 조성하였다. 각 재료별 실험구는 3반복으로 설치하였고, 식물은 식재하지 않았으며, 관수는 별도로 실시하지 않고 자연 강우 조건에만 노출하였다.
초기 분석을 위한 시료는 현장 설치 후 일정 기간 안정화 과정을 거친 뒤 채취하였으며, 이후 동일 실험구를 1년간 옥상 환경에 노출한 후 재채취하여 시간 경과에 따른 이화학적 특성 변화를 비교하였다. 채취된 시료는 실내에서 자연 건조 후 2 mm체를 통과시켜 균질화 하였으며, 추가적인 화학적 처리는 수행하지 않았다.
2.2.2 물리적 특성 분석
토양개량제의 물리적 특성을 대표하는 지표로 부피밀도(bulk density)를 산정하였다. 부피밀도는 단위 부피당 건조 질량으로 정의되며, 일정 부피 용기에 시료를 충전한 후 105°C에서 건조하여 항량에 도달한 질량을 측정하여 계산하였다. 또한 원소분석으로 도출한 총탄소(TC, %)와 부피밀도를 이용하여 단위 부피당 탄소저장량(carbon stock)을 산출하였다. 탄소저장량은 부피밀도와 TC를 곱하여 계산하였다.
2.2.3 화학적 특성 분석
총 11개 토양개량제에 대하여 주요 화학적 지표를 분석하였다. 분석 항목은 양이온교환용량(CEC), 전기전도도(EC), 수소이온농도(pH), 유효인산(P2O5)이다.
CEC는 토양의 양분 보유 및 완충 능력과 관련되는 지표로서 비옥도 비교에 활용하였으며, 암모늄아세테이트법을 적용하여 측정하였다. EC는 토양 내 용해된 염분의 농도를 나타내고, 값이 높을 경우 삼투압 증가에 따른 수분 흡수 저해와 특정 이온 축적에 따른 염해 및 양분 흡수 불균형을 유발하여 생육을 저해할 수 있다. pH는 양분 가용성과 뿌리 생리 반응에 영향을 미치는 기본 지표로, 식물의 종류에 따라 상이하지만 대부분 pH 6~7에서 원활하게 생육한다. 유효인산 P2O5은 식물 생장과 이용 가능한 인산 농도를 나타내는 지표로서, Bray–Kurtz 계열 방법을 적용하여 약산성 추출액으로 추출 후 정량하였다.
2.2.4 탄소 특성 분석
탄소 특성은 열중량분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)을 통해 평가하였다. 분석은 상온부터 800°C까지 승온 속도 10°C/min 조건으로 수행하였으며, 비활성 기체에서 열중량 과 미분 열중량 곡선을 확보였다.
온도 구간별 열분해 특성을 기반으로 총탄소(Total Carbon, TC), 유기탄소(Organic Carbon, OC), 블랙카본(Black Carbon, BC), 무기탄소(Inorganic Carbon, IC)로 구분하였다. 다만, 본 연구에서 적용한 TGA 기반 탄소분획은 열분해 구간에 따른 간접 산출값으로서, 각 구간에서 단일 반응만 진행되는 것이 아니라 유기물 산화, 탄산염 분해, 잔존 유기물의 후기 산화 등이 중첩될 수 있다(Lebron et al. 2024). 특히 고온 구간(약 500–800°C)에서는 블랙카본의 산화와 탄산염 분해가 동시에 일어날 수 있으므로, BC와 IC의 정량값은 근사적 추정치로 해석되어야 한다. 따라서 본 연구의 탄소분획 결과는 재료 간 상대적 비교를 위한 참고값으로 활용하는 것이 적절하며, 절대적 정량값으로 해석하는 데에는 한계가 있다. TC는 시료 내 유·무기 탄소의 총량이며, OC는 유기물 탄소를 나타내고 토양 비옥도와 연관된다. BC는 안정적인 탄소로 장기 탄소 저장과 관련되며, IC는 주로 탄산염 형태의 탄소로서 pH를 조절하는 완충 역할을 하기도 한다(Burke et al. 2024, Huang et al. 2024).
3. 결과 및 고찰
3.1 초기 이화학적 특성
3.1.1 물리적 특성
2023년 기준 부피밀도는 토양개량제 간 대비가 뚜렷하게 나타났다. 부피밀도 차이는 토양개량제 배합에서 유기계, 탄소계 재료가 경량 및 유기물 기반 형성에 기여하고 무기계 재료가 배수 및 구조 안정성 측면을 보완할 수 있음을 보여주었다. 예를 들어, 유기계 및 탄소계 재료는 0.15–0.20 g/cm3 범위로 낮아 경량성 측면에서 유리하다. 반면, 무기계 재료는 펄라이트를 제외하고 0.66–1.11 g/cm3로 상대적으로 높게 나타나 구조적 골재 역할은 가능하나 하중을 고려해야 한다.
3.1.2 화학적 특성
양이온교환용량은 유기계 재료에서 높게 나타났으며, 피트모스 133.37 cmol/kg, 코코피트 90.88 cmol/kg로 양분 보유 잠재력이 가장 두드러졌다. 반면 바텀애시 0.88 cmol/kg, 펄라이트 5.16 cmol/kg는 낮은 수준으로, 단독 적용 시 양분 유지력 확보가 제한적일 가능성이 크다. 전기전도도는 부엽토 4.15 dS/m, 바크 4.61 dS/m, 고온 바이오차 4.25 dS/m로 상대적으로 높아 초기 염류 스트레스 가능성이 있다.
pH는 재료별 범위가 넓었고, 고온 바이오차 9.60, 저온 바이오차 7.60, 버미큘라이트 8.60으로 알칼리성이 강한 재료가 있는 반면, 바크는 4.60으로 산성 특성을 보여 적용 식생의 반응 범위를 고려한 조정이 필요함을 확인하였다. 유효인산은 코코피트 221.35 mg/kg, 고온 바이오차 295.79 mg/kg에서 높게 나타났으나 피트모스 11.55 mg/kg, 저온 바이오차 12.15 mg/kg은 낮아 재료 간 초기 편차가 컸다(Fig. 2, Table 2).
3.1.3 탄소 특성
Fig. 1 및 Table 1의 열중량분석(TGA) 결과를 바탕으로 유기·탄소계 토양개량제의 총탄소(TC), 유기탄소(OC), 블랙카본(BC), 무기탄소(IC) 구성을 비교하였다. 다만 앞서 언급한 바와 같이 TGA 기반 탄소분획은 열분해 구간에 따른 간접 산출값이므로, 이하의 해석은 재료 간 상대적 경향 비교에 초점을 두었다. 유기계 및 탄소계 재료는 전반적으로 TC 수준이 높았으며, 유기물계 재료의 TC는 고온 바이오차, 저온 바이오차, 훈탄, 피트모스, 코코피트, 바크, 부엽토 순으로 높게 나타났다. 탄소계 재료에서 BC 값이 상대적으로 높게 나타났으며 고온 바이오차를 제외한 재료에서 초기 IC 값은 0.03-0.33% 범위를 보였다.
Table 1.
TGA analysis results (%)
Table 3에서 탄소저장량은 깊이 10 cm 기준으로 산정하였으며, 고온 바이오차가 12.10 kg C/m2로 가장 높고 저온 바이오차가 11.43 kg C/m2로 뒤를 이었다. 바크, 코코피트, 피트모스, 부엽토는 중간 범위의 탄소저장량을 보였으며, 무기계 재료는 TC가 매우 낮아 탄소저장량이 0.01–0.38 kg C/m2 수준으로 제한적이었다. 즉, 무기계 재료는 부피밀도가 높더라도 탄소저장량이 낮게 나타나 탄소 축적 기능은 제한적임을 확인하였다.
3.2 시간 경과에 따른 이화학적 특성 변화
3.2.1 유기계 토양개량제
유기계 재료는 전반적으로 양분 보유 관련 지표가 강화되는 방향의 변화가 나타났다. 피트모스는 CEC가 133.37에서 161.60 cmol/kg로 증가하였고, 코코피트도 90.88에서 140.70 cmol/kg로 크게 증가하였다. 반면 초기 EC가 높았던 재료들은 1년 후 EC가 감소하는 양상이 확인되었으며, 특히 바크는 4.61에서 0.40 dS/m로 감소 폭이 컸다. 탄소 측면에서는 바크의 총탄소가 34.69에서 47.66%로 증가하여 탄소저장량도 증가한 반면, 부엽토는 총탄소가 17.20에서 14.10%로 감소하고 탄소저장량도 9.12에서 7.47 kg C/m2로 감소해, 동일한 유기계 재료 중에서도 변화 양상이 일관적이지 않음을 보여준다. 이는 옥상 노출 조건에서 재료별 분해·용탈·침적 등 영향이 다르게 나타난 것으로 판단된다(Fig. 2, Table 2).
Table 2.
Results of physicochemical property analysis
3.2.2 탄소계 토양개량제
탄소계 재료는 TC 값이 높고, 1년 경과 후 TGA 기반으로 추정한 OC, BC, IC의 상대 비중이 변화하는 양상이 나타났다. 고온 바이오차는 TC가 63.67%에서 69.18%로 증가한 반면 OC 값은 36.11%에서 25.48%로 감소하였다. 이는 고온 바이오차에서 탄소 총량의 증가와 함께 TGA 기반 탄소 분획의 상대적 구성 비율이 변화하였음을 시사하나, TGA 고온 구간에서의 중첩반응 가능성을 고려하면 해석에 주의가 필요하다. 훈탄은 BC 값이 34.86%에서 12.24%로 크게 감소하였고, 저온 바이오차는 OC가 소폭 증가하는 경향이 확인되어 탄소계 재료 내에서도 변화가 재료별로 상이하게 나타났다(Table 1).
탄소저장량은 고온 바이오차가 12.10 kg C/m2에서 13.14 kg C/m2로 증가하였고, 저온 바이오차도 11.43 kg C/m2에서 12.00 kg C/m2로 증가하여 높은 값을 유지하였다. 따라서 탄소계 재료는 인공토양 설계 시 탄소 관련 기능에 기여할 수 있는 구성요소로 판단되며, 향후 배합 조건에서의 검증을 통해 재료별 탄소분획 변화 양상을 보다 구체적으로 확인할 필요가 있다(Table 3).
Table 3.
Results of elemental analysis and carbon stocks
3.2.3 무기계 토양개량제
무기계 재료는 1년 경과 후에도 총 탄소 값이 매우 낮아, 탄소 특성의 변화가 유기계·탄소계 재료에 비해 제한적으로 나타났다. 깊이 10 cm 기준 탄소저장량은 0.01–0.38 kg C/m2 범위로 유지되어 부피밀도가 상대적으로 높은 편이더라도 탄소저장량이 크게 증가하지 않았다.
CEC 분석 결과, 바텀애시는 0.88 cmol/kg에서 1.60 cmol/kg으로, 펄라이트는 5.16 cmol/kg에서 10.00 cmol/kg으로 증가하였으나 유기계 재료에 비해서 매우 낮은 값을 나타냈다. 따라서 무기계 토양개량제는 1년 경과 후에도 탄소·양분 보유 기능의 개선 가능성이 크지 않았으며, 물리적 골재 기능(구조 형성, 배수성 조절)이 대표 특성으로 나타났다.
3.3 재료군별 특성 비교 종합
본 연구에서 분석한 11종 토양개량제의 이화학 특성은 재료군별로 뚜렷한 차이를 보였으며, 이러한 결과는 향후 인공토양 설계 시 기초자료로 참고될 수 있다. 다만, 본 연구는 각 재료를 단일 조건에서 분석한 결과에 기초한 것으로, 실제 혼합 조건에서의 재료 간 상호작용 효과는 포함되어 있지 않으므로 해석에 유의할 필요가 있다.
탄소 관련 특성 측면에서는 TC와 탄소저장량이 높은 재료가 토양 내 탄소 수준을 높이는 데 기여할 수 있으며 특히 바이오차는 재료 특성상 BC 비율이 상대적으로 높게 나타났다. 또한 피트모스, 바크, 훈탄 등 OC와 TC가 높게 나타난 유기계 및 탄소계 재료는 토양 내 탄소와 유기물 기반을 강화할 수 있다.
비옥도는 CEC가 높은 재료의 적용이 중요하다. 코코피트와 피트모스는 CEC가 높게 나타나 양분 유지 강화에 활용될 수 있다. 다만 일부 유기물계 재료는 초기 EC가 높게 나타날 수 있어 EC 수치를 고려할 필요가 있다.
물리적 구조 개선을 위해서는 경량 무기물 재료의 사용이 중요하다. 펄라이트, 버미큘라이트, 바텀애시 등은 배수 및 공극을 형성하는 데 활용될 수 있다. 반면 무기물계 재료는 대체로 TC와 CEC가 낮게 나타나, 단독 적용 시 유기물 공급 및 양분 보유 기능이 제한적일 수 있다.
3.4 연구의 한계 및 향후 과제
본 연구는 다음과 같은 한계를 지니며 이를 보완하기 위한 후속 연구가 필요하다.
첫째, 연구는 11종의 토양개량제를 각각 단일 재료 조건으로 분석하였으며, 실제 배합 조건에서의 재료 간 상호작용(예: pH 완충, 양분 흡착 경쟁, 공극 구조 변화 등)은 검증하지 못하였다. 따라서 본 연구에서 도출한 시사점은 혼합배합 실험을 통해 추가적으로 검증될 필요가 있다.
둘째, 실험은 식생이 없는 조건에서 수행되었으며 관수도 실시하지 않았다. 실제 옥상녹화 시스템에서는 식물 뿌리의 유기산 분비, 근권 미생물 활성, 뿌리에 의한 물리적 구조 변화 등 식물–토양 상호작용이 토양개량제의 이화학적 특성 변화에 유의미한 영향을 미칠 수 있다(Kader et al. 2022). 또한 관수 조건에 따라 용탈, 염류 이동, 유기물 분해 속도가 달라질 수 있으므로, 향후 식생 및 관수 조건을 포함한 실험 설계를 통해 본 연구의 결과를 실제 녹화 시스템 조건에서 검증할 필요가 있다.
셋째, TGA 기반 탄소분획(OC, BC, IC)은 열분해 구간에 따른 간접 산출값으로서, 고온 구간에서 블랙카본 산화, 탄산염 분해, 잔존 유기물 산화 등이 중첩될 수 있다(Lebron et al. 2024). 따라서 향후 원소분석기(EA), 산처리법, 화학적 산화법 등 독립적인 분석 방법과의 교차 검증을 통해 탄소분획의 정량적 신뢰성을 보완할 필요가 있다.
넷째, 재료 간 이화학 특성의 비교를 기술통계 수준에서 수행하였으며, 통계적 유의성 검증은 실시하지 않았다. 3반복 실험 설계를 고려할 때 향후 통계적 분석을 보완하여 재료 간 차이 및 연도 간 변화의 유의성을 보다 엄밀하게 평가해야 한다.
4. 결 론
본 연구는 인공지반 녹화에 적용 가능한 11종의 토양개량제를 대상으로 유기계,탄소계, 무기계 재료별 열중량분석(TGA) 기반 탄소 지표(TC, OC, BC, IC)와 이화학 특성(CEC, EC, pH, P2O5)을 2023년과 2024년에 걸쳐 측정하고 그 변화를 비교, 분석하였다. 분석 결과, 바이오차 뿐만 아니라 피트모스, 바크, 훈탄 또한 높은 탄소 저장 능력을 나타내어, 인공지반 녹화 시스템의 탄소 저장 기능에 잠재적으로 기여할 수 있는 재료로 나타났다. 다만, 이러한 결과는 단일 재료 조건에서의 분석에 기반한 것으로, 실제 혼합배합 및 식생 조건에서의 검증이 필요하다. 유기계 및 탄소계 재료는 전반적으로 높은 총탄소 함량을 나타냈으며 다수의 재료에서 시간 경과에 따라 유기탄소 비율이 감소하고 무기탄소의 상대적 비중이 증가하는 경향이 확인되었다. 이화학 특성 측면에서는 피트모스와 코코피트가 높은 양이온교환용량을 보여 양분 보유 능력 면에서 상대적으로 유리한 특성을 나타냈다. 한편, 일부 유기계 및 탄소계 재료는 초기 전기전도도가 높게 측정되었으나 1년 후 유의미하게 감소하여 초기 염류 수준뿐 아니라 시간에 따른 변화 양상을 함께 검토할 필요가 있음을 시사한다. 유효인산은 재료 간 편차가 크고 전반적인 감소 경향이 관찰되어 초기값과 변동성을 동시에 고려하는 접근이 요구된다.
종합적으로, 본 연구는 유기계, 탄소계, 무기계 재료군이 양이온교환용량, 전기전도도, pH, 탄소 분획 구성 및 탄소저장량에서 뚜렷한 특성 차이를 보이며 1년간 옥상 노출 후에도 재료별로 상이한 변화 양상을 나타냄을 확인하였다. 다만 본 연구의 결론은 식생 및 관수가 없는 단일 재료 조건에서의 이화학 특성 비교에 근거한 것이므로, 향후 혼합 및 식생 조건에서의 후속 실험을 통한 검증이 수반되어야 한다.
