황폐(荒廢)가 극심(極深)한 암석산지(岩石山地)인 관악산(冠岳山)에서 발생(發生)한 지표화(地表火)가 삼림식생(森林植生) 및 토양(土壤)에 미치는 초기영향(初期影響)을 조사(調査), 보고(報告)한데 이어서 2년(年)째의 결과(結果)와 몇 수종(樹種)의 내화성(耐火性)에 대해 연구(硏究)가 실시(實施)되었다. 토양수분함량(土壤水分含量), 유기물함량(有機物含量) 및 치환성염기(置換性鹽基)를 비롯한 대부분(大部分)의 토양양료(土壤養料)는 산불발생직후(發生直後) 일시적(一時的) 증가(增加)를 보이다가 감소(減少)하여 일년(一年)이 경과(經過)한 후(後)에는 큰 변화(變化)를 보이지 않았다. 하층토(下層土)의 pH는 산불발생(發生) 1년후(年後)에도 계속적(繼續的)인 증가경향(增加傾向)을 보이나 유효인산(有効燐酸)은 반대로 감소(減少)하여 산불이 발생(發生)하지 않은 임지(林地)와 비슷한 상태(狀態)에 도달하였다. 수관(樹冠)의 산불에 대한 내화력(耐火力)은 싸리류(類), 병꽃나무류(類)가 가장 약(弱)하나 재생력(再生力)은 크며 진달래류(類)는 내화력(耐火力), 재생력(再生力) 모두 큰 것으로 나타났다. 산불발생(發生) 후(後) 2년간(年間)의 계속적(繼續的)인 식생조사(植生調査)에 의해 Increasers, Decreasers, Invaders 및 Neutral species의 보다 정확(正確)한 구분(區分)이 가능(可能)하였으며, 군락간(群落間)의 유사성(類似性)을 비교(比較)한 결과(結果), 산불발생지(發生地)의 식생구성(植生構成)이 시간(時間)이 경과(經過)함에 따라 원상태(原狀態)로 서서히 회복(回復)됨을 보였다.
전 세계 곳곳에서 산발적이고 불규칙적으로 발생하는 산불은 가연성 식생 지역에서 주요한 자연 변동성의 일환이면서 전 지구 탄소 순환에 중요한 역할을 하고, 공공 비상사태를 야기하는 심각한 자연재해이다. 산불 배출량, 연소 면적 및 산불기상지수를 활용한 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 연구가 전 세계 많은 지역에서 활발히 진행되고 있지만 동아시아 지역에 대한 연구는 아직 제한적이다. 본 연구는 1981년부터 2020년까지 지난 40년 기간 동안 산불기상지수 자료를 분석해 동아시아 지역 산불 위험도의 변동성 및 장기 변화 특성을 조사하였다. 동아시아 지역 산불 위험도의 첫 번째 주요 변동 모드는 전체 변동성의 29%를 설명하며, 대부분 지역에서 산불 발생 위험이 증가하고 있음을 나타낸다. 지구온난화 및 해양의 수 십년 주기 변동성과 연계되어 지표 기온이 상승하고 있는 것이 주요 원인이며, 이는 토양 수분의 상승 경향에 의해 그 효과가 다소 상쇄되고 있다. 두 번째 변동 모드는 엘니뇨-남방진동과 연계된 경년 변동성을 반영하며 전체 변동성의 17%를 설명한다. 엘니뇨(라니냐) 시기 동아시아 지역 강수량의 증가(감소)는 토양 수분을 증가(감소)시키며, 이에 따라 산불 위험이 감소(증가)하게 된다. 이는 지표 기온 상승(하강)에 의해 그 효과가 다소 상쇄된다. 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 이해와 예측을 증진하는 것은 그에 따른 피해를 저감하고 대비책을 마련하는 데 기여할 것이다.
본 연구에서는 입단화 촉진을 통한 훼손토양의 복원을 위하여 산불토양으로부터 EPS 생성균주 2종을 순수분리 하였다. EPS 생성세균인 FM-02 균주는 Gram 음성 간균으로 16s-rDNA 염기서열분석 결과, Beta Proteobacterium sp. 에 속하는 종으로 동정 되었고, AL-02 세균은 양성 간균으로 16s-rDNA 염기분석 결과 Zoogloea sp. 와 81%의 유사도를 나타내었다. 분리균주가 생산하는 EPS의 양은 건중량 측정시 FM-02 균주는 1L당 약 1.8g 의 생산율을 보였으며, AL-02의 경우 약 8.3g의 수율을 보였다. 분리균주의 토양입단에 미치는 영향을 알아보기 위해 응집활성을 측정하였으며, FM-02 세균은 active carbon에 대한 응집활성 (FA)이 2.31로 나타났고, AL-02 세균은 kaolin clay에 대한 응집활성 (FA)이 6.21로 나타났다. 이상의 결과로부터, FM-02균주는 active carbon에 대한 높은 응집활성을 고려할 때 화학응집제를 대신한 생분해성 응집활성제로의 응응 가능성을 확인하였으며, AL-02균주는 kaolin clay에 대한 고활성의 응집능과 고생산성의 EPS수율을 갖는 균주로써 훼손된 토양에서 토양입자들의 응집을 통한 입단을 촉진하여 강우에 의한 토사유출 피해를 줄이는데 도움이 될 것으로 기대된다.
본 연구는 울산광역시 봉대산 산불 훼손 복원지를 대상으로 토양개량제 처리가 토양층에 매설된 wood stakes의 분해율과 유기 탄소 및 질소 동태에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실시하였다. 산불 훼손 복원지에 식재된 튤립나무, 상수리나무, 왕벚나무, 곰솔 조림지와 미복원지를 대상으로 2015년 3월 토양 0~15cm 깊이에 wood stakes를 매설한 후, 2년 동안 각 1회씩 토양개량제(CLB: 복합비료 + 석회 + 목탄 처리구; LB: 석회 + 목탄 처리구)를 처리하고, 2015년 10월, 2016년 3월, 2016년 10월 채취하여 분해율과 유기탄소 및 질소 농도를 조사하였다. Wood stakes 분해율의 경우 토양개량제 처리구와 대조구 사이에 유의적인 차이는 없었으나, 유기 탄소 잔존율의 경우 대조구(43.7%), CLB처리구(71.3%), LB처리구(71.6%) 순으로 토양개량제 처리구의 탄소 무기화가 대조구에 비해 낮게 나타났다. Wood stakes 내 질소 잔존율의 경우도 대조구가 29.7%로 LB처리구 52.6%에 비해 낮아 탄소 무기화율과 유사한 경향을 보였다. 본 연구결과에 따르면 산불 훼손 복원지에 토양개량제 처리는 wood stakes의 탄소 및 질소 무기화를 지연하는 것으로 나타났다.
강우에 의한 토양유실은 환경에 심각한 영향을 미치고 있음에도 불구하고, 인식의 부족으로 실제 유역에서 발생되고 있는 유실량을 측정한 자료가 없는 실정이다. 본 연구에서는 GSIS와의 연계가 가능하고 일반적으로 사용할 있는 USLE 모형을 선정하여 토양유실량 예측에 이용하였으며, 모형에 입력되는 인자들을 GSIS 공간분석 기능을 이용하여 추출하였다. 특히 USLE 모형을 다소 수정하여 유역에 적용할 수 있도록 하였으며, 산불전과 후의 토양유실량을 계산하여 토지피복변화가 토양유실량에 미치는 영향을 분석하였다. 격자크기를 22m로 구성하여 격자별 침식량을 확인할 수 있어 토양유실량 분포현황을 파악할 수 있었다.
북한에서 발생한 산불은 비무장지대 등으로 남하하는 경우 우리나라에 직·간접적인 영향을 줄 수 있다. 이에 본 연구는 정보 접근불능 지역인 북한의 산불위험정보를 획득하기 위하여 Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS) 기상자료 기반의 지역 최적화된 산불위험지수 Forest Fire Danger Index (FFDI)를 산출하고, 2022년 4월 북한 고성군과 철원군의 산불 사례에 적용하였다. 그 결과 발화일 당시 FFDI가 각각 위험등급 Extreme과 Severe 구간에 해당하여 적합성을 확인하였다. 또한 산불 발생 전후의 위험도지도와 토양수분지도를 정성적으로 비교한 결과 상호 관계성을 파악하였으며, 향후 토양수분, 표준화강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI), 식생수분지수(Normalized Difference Water Index, NDWI) 등을 결합하는 방식으로 산불발생위험지수의 개선이 필요하다.
본 연구는 산불 발생이 임지의 수저류 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시했다. 비산불 지역과 산화적지를 대상으로 산림토양의 수저류능을 토양공극, 최대수분량, 이용가능수량, 그리고 투수율을 측정하여 비교 분석하였다. 주요 인자들의 측정에 의해서 얻어진 결과는 다음과 같다. 산화적지와 대조구에서 토성이 깊어질수록 전공극(全孔隙), 조공극(組孔隙), 이용가능 수량, 투수율은 모두 감소하는 경향을 나타내고, 세공극(細孔隙)은 약간 증가하는 경향이 있었다. 대조구에 비해 산화적지에서는 투수율, 조공극량 및 이용가능수량이 낮게 나타나는 반면, 세공극량은 높게 나타났다. 그리고 산불이 발생한 직후에는 산림토양의 공극량 분포에 큰 변화가 일어나지 않지만, 시간이 경과함에 따라 산화적지의 표토 공극분포에 변화를 일으키면서 서서히 토심 20-40cm까지 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 토심변화에 따른 이용가능수량의 변화는 대조구에 비해 산화적지에서 상대적으로 큰 폭으로 감소하는 경향이 있었다. 이 결과로 산림의 수저류능은 산불에 의해 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다.
산불은 천연자원, 멸종위기에 처한 동 식물, 사람의 재산 및 생명까지도 항상 위협하는 존재이다. 산불의 효과적인 관리는 복잡한 공간 관련성뿐만 아니라 환경과 사람의 활동에 대한 철저한 이해를 필요로 한다. GSIS(Geo-Spatial Information System)는 산불에 대한 공간 특성을 분석하고 지도화 할 수 있는 능력을 가지고 있다. 이 연구에서는 지형, 식생, 생활환경, 토양, 지질 인자 등을 선정 분류하고, GSIS와 원격탐사 기술을 통합 적용하여 산불 발생 지점의 공간 분포를 분석하였다. 또한 1990년대 들어서 증가하고 있는 산불 발생 원인을 식생지수의 비교를 통하여 규명하고자 하였다.
산불 발생 이후 대부분의 지역에서 소나무보다는 참나무류로 천연갱신되는 패턴을 보인다. 그러나 능선부나 암반지대 등 척박한 곳에서는 소나무가 일부 생존하며, 때에 따라서는 임분을 형성하기도 한다. 따라서 본 연구는 산불피해지에서 능선부를 중심으로 소나무의 생장과 개체수를 조사하여 산불피해지에서 소나무의 천연갱신에 관한 기초자료를 제공하고자 수행되었다. 산불피해지에서 소나무 개체수의 변화는 1회 지표화 피해지인 5번 조사구에서는 산불 발생 후 초기 5년간 증가하는 패턴을 보여주었다. 이는 지표화에 의해 하층식생이 제거되고 지표화 피해로부터 생존한 개체로부터 종자가 지속적으로 유입되었기 때문으로 판단된다. 2회 전소화 피해지인 1, 2, 3, 그리고 4번 조사구의 경우 산불 발생 5년 이후부터 소나무 치수의 발생이 증가하는 패턴을 보였는데 이는 능선 근처에 소나무 잔존목이 존재하지 않아 종자의 유입이 어려워 소나무의 이입이 더뎠으나 시간이 경과함에 따라 토양 환경이 안정되고 종자를 생산하는 개체가 늘어 소나무 치수의 이입이 증가했을 것으로 사료된다. 소나무 수고의 상대 생장율은 임분에 관계없이 시간 경과에 따라 급격히 감소하는 경향을 보여주었으며, 이는 모든 조사구에서 공통적으로 나타난 결과이다. 따라서 산불피해지에서 자연 복원된 소나무의 수고 상대 생장율은 산불의 발생빈도나 형태와는 무관한 것으로 판단된다. 따라서 향후 개체수와 수고 생장속도에 영향을 끼치는 토양의 성질과 유실량, 그리고 주변 임분에서 자라는 참나무류의 생장에 관한 조사가 추가적으로 이루어져야 할 것이며, 한편, 생존한 주변 소나무 임분의 유전학적 동정을 통해 소나무 치수의 이입에 관한 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
국내의 산불 피해지에서 식생 복구를 위해 주로 적용되는 단순 개별과 조림은 초기에 토사 유출을 과도하게 발생시킬 수 있으므로, 토양 안정화를 위해서 조림 복구 시기의 조절을 고려해야 하고, 자연 복원력이 낮은 지역에는 토양 안정성을 증진시키는 사면 처리가 필요하다. 본 종설에서는 주로 북미와 유럽 지역에서 산불 피해 산림의 토양 보존을 위해 수행되었던 대표적인 사면 처리 기술인 씨뿌리기, 멀칭, 통나무 경사막이 등의 효과에 대하여 고찰하였다. 씨뿌리기는 가장 널리 사용되고 있는 방법임에도 불구하고 식생 피도와 토양 침식에 미치는 영향은 분명치 않으며, 자생 식물의 재생을 저해하는 부정적인 효과가 밝혀졌다. 멀칭은 토양 침식의 감소에 효과적이지만, 역시 외래 식물종의 도입과 자생종 재생의 저해라는 부정적인 효과도 있음이 밝혀졌다. 통나무 경사막이의 효과에 대한 연구는 극히 제한적이지만, 강우량이 적은 시기에는 효과가 있으나 많은 시기에는 효과가 뚜렷하지 않다는 연구가 보고되어 있다. 이와 같이 산불 피해지의 사면처리는 자연 복원력이 높은 지역에 불필요하게 적용하였을 때 오히려 부정적인 영향을 줄 수 있음으로, 자연 복원력이 낮으며 자생종의 재생보다 강우 및 토사 유출의 감소가 시급한 지역에 선택적으로 처리하는 것이 바람직하다. 또한 강우 및 토사 유출 감소 여부, 외래 식물종의 도입, 멀칭으로 인한 식생 재생의 저해 등과 관련한 장기적인 모니터링이 필요하다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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