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다년생 목본작물의 탄소축적 변화량 산정방법론 비교 연구-해외사례를 중심으로 (Comparative Study on the Carbon Stock Changes Measurement Methodologies of Perennial Woody Crops-focusing on Overseas Cases)

  • 이해인;이용주;이경학;이창배
    • 한국농림기상학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.258-266
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    • 2023
  • 본 연구는 다년생 목본작물 바이오매스에 대한 해외 주요국가들의 산정 방법과 연구사례를 분석하였다. 주요국별 다년생 목본작물의 탄소축적 변화량 산정 방법을 살펴본 결과, 호주, 캐나다, 일본, 불가리아 등은 축적차이법을 적용하고 있는 것으로 확인되었으며, 독일, 오스트리아와 덴마크 등은 획득손실법을 기반으로 탄소축적 변화량을 산정하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 해외의 경우, 2단계 고도화연구를 통해 계수를 자체 개발하는 단계를 넘어 영상자료를 활용한 탄소축적 변화량 추정 연구를 진행하고 있는 반면, 국내의 경우 2단계 고도화연구를 시작하는 단계인 것으로 나타났다. 이러한 결과를 기반으로, 국내에서 향후 필요한 연구 네 가지를 제안하고자 한다: 1) 배출·흡수량 통계의 완전성 제고를 위한 과수별 바이오매스 상대생장식 및 탄소전환계수와 이를 활용하여 산출된 단위면적(ha)당 탄소축적량 같은 국가고유계수에 대한 자체 개발, 2) 과수별 바이오매스 기준 성목 및 벌채 주기에 대한 정의와 고도화된 연령별 재배면적 산정방법론에 대한 정책연구, 3) 2025년 발사 예정인 농림위성을 기반으로 상대생장식 및 원격탐사기법을 활용하여 농경지 부문 다년생 목본작물의 고도화된 산정기법을 개발하는 연구, 그리고 농경지 부문 다년생 목본작물 재배지 매트릭스 구축 및 모니터링 체계를 확립하는 연구, 마지막으로, 4) 동적탄소순환모형을 구현하기 위해, 현재 전체 농경지들을 하나로 취급하여 산정하고 있는 토양의 탄소축적 변화량을 하위 토지분류별로 구분하여 산정하는 연구들이 반드시 필요할 것이다. 본 연구는 비교대상 국가가 8개국으로 한정되어 전세계 국가의 다년생 목본작물에 대한 정의 및 탄소축적 변화량 연구에 대한 일반화에 한계점이 존재한다. 그러나, 주요국별 다년생 목본작물 탄소축적 변화량 산정방법 비교·분석을 통해, 국내 다년생 목본작물의 관련 연구를 위해 필요한 단계별 접근방식과 탄소축적 변화량 산정방법을 제안하였다. 이는 2050 농식품부 탄소중립 추진전략, 농업분야 탄소중립 실현을 위한 기반 구축 및 관련 연구 활성화에 기여할 것으로 기대된다.

왕대속(屬) 대나무림(林)의 물질생산(物質生産) 및 무기영양물(無機營養物) 분배(分配)에 관한 연구(硏究) (Biomass, Net Production and Nutrient Distribution of Bamboo Phyllostachys Stands in Korea)

  • 박인협;류석봉
    • 한국산림과학회지
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    • 제85권3호
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    • pp.453-461
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    • 1996
  • 왕대속 대나무림의 물질생산 및 무기영양물 분배를 파악하가 위하여 전라남도 순천시에 위치하고 있는 죽순대, 왕대, 솜대 등 왕대속 3개 종의 임분을 대상으로 임분별 $10m{\times}10m$ 조사구 5개씩을 설치한 후 임분구조 및 죽간(竹稈), 가지, 잎, 지하경(地下莖), 뿌리 등 지하부를 포함한 대나무 전체의 부위별 현존량, 순생산량, 생산능률, 무기영양물 분배 등을 조사분석하였다. 죽간(竹稈)의 평균흉고직경, 죽고(竹高), 흉고단 면적은 죽순대, 솜대, 왕대 임분의 순으로 컸다. 흉고직경 또는 흉고직경과 죽고를 독립변수로 하는 3개 유형의 현존량 대수회귀식을 임분별, 부위별로 유도 검정한 결과 적합도와 실용성을 고려할 때 흉고직경을 독립변수로 하는 대수회귀식(logWt=A+BlogD)이 효과적이었다. 직선 대수회귀식이 되는 흉고직경 또는 흉고직경과 수고($D^2H$)를 독립변수로 하는 2개 유형의 3개 종별 현존량 대수회귀식의 기울기와 절편간의 차이 유무를 검정한 결과 2개 유형 모두 절편간에 유의적인 차이를 보임으로써 왕대속 3개 종의 일괄추정식은 오차가 클 것으로 판단되었다. 지하부를 포함한 임분 전체의 현존량(現存量)은 죽순대 103.621t/ha, 솜대 86.447t/ha, 왕대 36.767t/ha의 순으로 많았으며 비교적 큰 차이를 보였다. 동화기관인 잎의 현존량 구성비는 6.3-7.8%이었으며, 지상부와 지하부의 현존량 비는 1.87-2.26이었다. 지하부를 포함한 임분 전체의 순생산량(純生産量)은 죽순대 6.115t/ha/yr, 솜대 5.609t/ha/yr, 왕대 3252t/ha/yr의 순으로 많았다. 순동화율(純同化率)은 죽순대 임분 2.979, 솜대 임분 2.752, 왕대 임분 2.187의 순으로 높았으며, 현존량축적율(現存量蓄積率)은 2.679-5.358의 범위를 보였다. 부위별 무기영양물 농도는 3개 종 모 두 N, P, Mg는 잎, 지하부, 죽간(竹稈)과 가지의 순으로 높았으며, Ca는 잎, 죽간과 가지, 지하부의 순이었다. 지하부를 포함한 대나무 전체의 무기영양물 함량은 N, K, Ca와 Mg, P의 순으로 많았다. 3개 종의 임분 현존량에 있어서 차이를 보이는 것은 죽간밀도(竹稈密度)는 큰 차이가 없었으나 죽간(죽稈)의 크기가 다르며, 동화기관인 잎의 현존량, 순동화율 비교적 장기간의 축적기관인 죽간 생산능률 등에서 차이가 있기 때문이었다.

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주요 참나무류 천연림(天然林)의 물질생산(物質生産) 및 현존량추정식(現存量推定式)에 관(關)한 연구(硏究) (Biomass, Net Production and Biomass Estimation Equations in Some Natural Quercus Forests)

  • 박인협;문광선
    • 한국산림과학회지
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    • 제83권2호
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    • pp.246-253
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    • 1994
  • 참나무류 주요 수종의 물질생산(物質生産)및 현존량추정식(現存量推定式)을 파악하기 위하여 전라남도 모후산지역(母后山地域) 순천대학교 연습림에 위치하고 있는 임관층(林冠層) 평균수령 26-29년생 상수리나무림, 굴참나무림, 졸참나무림과 36년생 신갈나무림 등 4개 수종 임분을 대상으로 임분별 10주씩 총 40주의 표본목(標本木)을 선정 벌목하여 조사하였다. 흉고직경 또는 흉고직경과 수고를 독립변수로 하는 3개 유형의 현존량(現存量) 대수회귀식(對數回歸式)을 임분별, 부위별 유도 검정한 결과 적합도(適合度)와 실용성(實用性)을 고려할 때 흉고직경을 독립변수로 하는 대수회귀식(logWt=A+BlogD)이 효과적인 것으로 나타났다. 흉고직경을 독립변수로 하는 4개 수종별 현존량 대수회귀식의 기울기와 절편간에는 유의적인 차이가 없음으로써, 참나무류의 현존량(現存量) 일괄추정식(一括推定式)의 가능성이 시사되었다. 임분(林分) 현존량(現存量)은 상수리나무림 164.0t/ha, 굴참나무림 158.9t/ha, 졸참나무림 115.3t/ha, 신갈나무림 118.8t/ha로써 상수리나무림과 굴참나무림이 졸참나무림과 신갈나무림에 비하여 40-50t/ha/yr. 정도 많았다 임분(林分) 순생산량(純生産量)은 상수리나무림 25.0t/ha/yr., 굴참나무림 23.2t/ha/yr., 졸참나무림 14.5t/ha/yr., 신갈나무림 12.6t/ha의 순으로 많았다. 임관층 평균수령과 순생산량을 고려할 때, 동일 임령의 경우 현존량(現存量)은 상수리나무림, 굴참나무림, 졸참나무림, 신갈나무림의 순으로 끊을 것으로 추정되었다. 신갈나무림의 경우 뿌리의 현존량(現存量)과 순생산량(純生産量) 구성비(構成比)가 다른 수종에 비하여 높은 값을 보였다. 순동화율(純同化率)은 졸참나무림 3.20, 신갈나무림 2.95, 상수리나무림 2.87, 굴참나무림 2.80의 순으로 높았다. 졸참나무림과 신갈나무림은 상수리나무림과 굴참나무림에 비하여 잎의 생산능률(生産能率)은 높은 반면 현존량(現存量)이 적기 때문에 임분(林分) 현존량(現存量)과 순생산량(純生産量)이 적은 것으로 나타났다.

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잣나무 조림지의 탄소수지에 관한 연구 (A Study on the Carbon Budget in Pinus koreansis Plantation)

  • 표재훈;김세욱;문형태
    • The Korean Journal of Ecology
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    • 제26권3호
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    • pp.129-134
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    • 2003
  • 공주 근교의 15년 된 잣나무 조림지에서 물질생산을 통한 탄소고정량과 토양호흡을 통한 탄소 방출량을 조사하였다. 연 순생산량은 상대생장법에 의해 보고된 물질생산 식을 이용하여 측정하고 이것을 이산화탄소의 고정량(순 흡수량)으로 환산하였다. 토양호흡은 대조구, 뿌리제거구, 낙엽제거구로 구분하여 2001년 4월부터 2002년 4월까지 2주 간격으로 측정하였으며, 이때 토양온도, 토양수분함량도 함께 측정하였다. 이들 자료를 기준으로 잣나무 조림지의 탄소수지를 파악하였다. 조사지역 잣나무 조림지의 연 순생산량은 25.7t·ha/sup -1/·yr/sup -1/이었으며, 이를 CO₂량으로 환산한 결과 연간 CO₂ 고정량은 42.5 t CO₂·ha/sup -1/·yr/sup -1/이었다. 잣나무 조림지 대조구의 연간 총 호흡량은 5.0 t CO₂·ha/sup -1/·yr/sup -1/이었다. 연간 이 산화탄소 발생량 중 낙엽층의 기여도는 전체의 32.0%, 뿌리의 기여도는 46.0%이었다. 임목밀도에 따라 연 순생산량에 차이가 있지만 본 조사지역의 경우 CO₂순 흡수량과 토양호흡에 의한 방출량의 차이는 37.5 t CO₂·ha/sup -1/·yr/sup -1/로 삼림이 대기 중의 이산화탄소를 감소시킴을 알 수 있다.

시계열 MODIS 영상자료를 이용한 산림의 연간 탄소 흡수량 지도 작성 (Mapping and estimating forest carbon absorption using time-series MODIS imagery in South Korea)

  • 차수영;피웅환;박종화
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제29권5호
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    • pp.517-525
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    • 2013
  • 매일 단위로 수신되는 MODIS 인공위성자료를 이용하여 계산한 시계열 식생지수 자료는 1년 주기의 생물계절 특성을 나타내는 복잡한 파형으로 표현될 수 있다. 이러한 복잡한 파형도 단순한 파형의 합성으로 이루어지는데 이산 퓨리에 변환 분석 기법은 이들을 각각의 하모닉들로 추출해 내어 다양한 주기별로 생육을 달리하는 식생의 특성을 설명할 수 있다. 특히 이산 퓨리에 분석을 통해 도출된 시계열 식생지수 자료의 1차 하모닉 값은 1년 동안 변화하는 총 잎의 생장량을 나타내는 것으로써 나무의 상대성장회귀식 추정에 의해 식생이 1년 동안 탄소를 흡수한 양을 나타내는 지상부 바이오매스양을 설명한다. 따라서 1차 하모닉 값의 변화량은 1년 동안 식생이 탄소를 흡수하는 양을 나타낸다고 할 수 있는데, 시계열 MODIS 자료에서 추출된 6220여개의 표본들의 1차 하모닉 10년 평균값과 산림청의 입목 축적량 데이터를 통해 추정된 연간 단위면적당 이산화탄소 흡수량을 이용하여 수종별 비례상수를 도출할 수 있었다. 남한 산림지역에 한하여 총 이산화탄소 흡수량은 2000년 이후 10년 평균 약 5천6백만톤으로 계산되었고 이것은 발표된 남한 산림의 연간 이산화탄소 흡수량에 근접하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 보편적 비례상수를 이용하여 식생의 연간 탄소 흡수량을 추정함으로써 시계열 위성영상 자료를 이용하여 매년 변화하는 산림의 이산화탄소 흡수량 지도를 반복하여 정량적으로 제작할 수 있는 환경공간정보를 제공한다.

국립생태원 캠퍼스 내 주요 식생의 탄소수지 (Carbon Budget in Campus of the National Institute of Ecology)

  • 김경순;임윤경;안지홍;이재석;이창석
    • 생태와환경
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    • 제47권3호
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    • pp.167-175
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    • 2014
  • 본 연구는 국립생태원 캠퍼스의 탄소수지를 정량화하기 위하여 수행하였다. 현장조사는 국립생태원 캠퍼스의 기존 식생 중 침엽수림과 활엽수림에서 가장 넓은 면적을 차지하고 있는 곰솔군락과 밤나무군락을 대상으로 수행하였다. 순생산량(NPP)은 상대생장법을 적용하여 측정하였고, 토양호흡량은 EGM-4를 적용하여 측정하였다. 곰솔군락과 밤나무군락의 순생산량은 각각 $4.9ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$$5.3ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$으로 나타났고, 종속영양생물 호흡량은 각각 $2.4ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$$3.5ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$으로 나타났다. 순생산량과 종속영양생물 호흡량을 차감 계산하여 얻은 순생태계생산량(NEP)은 곰솔군락과 밤나무군락에서 각각 $2.5ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$$1.8ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$로 나타났다. 본 연구로부터 얻은 곰솔군락과 밤나무군락의 생태계순생산량 지수를 기존 식생에 적용하고 다른 연구로부터 얻은 여러 식생유형의 생태계순생산량 지수를 도입 식생에 대입하여 평가된 국립생태원에 성립된 전 식생의 탄소흡수능은 $147.6ton\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$로 나타났고, 이를 이산화탄소로 환산하면 $541.2ton\;CO_2ha^{-1}yr^{-1}$이었다. 이러한 탄소흡수능은 에코리움으로 알려진 유리온실을 비롯하여 국립생태원 내 여러 시설을 운용하며 배출하는 탄소량의 62%에 해당한다. 이러한 탄소상쇄능은 대한민국 국토 전체 및 전형적인 농촌지역인 서천군의 탄소상쇄능의 약 5배에 해당한다. 현재 진행 중인 기후변화가 지구적 차원의 탄소수지 불균형에 기원했음을 고려하면, 본 연구에서 시도한 토지이용 유형을 반영한 공간차원의 탄소수지 평가는 기후변화 문제를 근본적으로 해결하기 위해 요구되는 기초정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

한라산 아고산대 구상나무림에서 연간 물질생산과 유기탄소량 변화 (Annual biomass production and amount of organic carbon in Abies koreana forest of subalpine zone at Mt. Halla)

  • 장래하;조규태;유영한
    • 한국환경생태학회지
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    • 제28권6호
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    • pp.627-633
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    • 2014
  • 국가장기생태사업(LTER)의 일환으로 한라산 아고산대 구상나무림의 물질생산과 탄소분포의 특성을 밝히고자 2009년부터 2013년까지 현존량, 유기탄소분포, 낙엽생산, 임상낙엽량과 토양 유기탄소 축척량을 조사하였다. 식물현존량은 상대생장법에 의해 보고된 물질생산 식을 이용하여 측정하고 이를 이산화탄소의 고정량으로 환산하였다. 2009, 2010, 2011, 2012 와 2013년의 현존량은 각각 98.88, 106.42, 107.67, 108.31 와 $91.48ton\;ha^{-1}$였다. 이 기간 동안의 유기탄소는 지상부 생물량에 35.95, 38.69, 38.96, 39.46, $33.2ton\;C\;ha^{-1}$, 지하부 생물량에 8.54, 9.2, 9.49, 9.28, $7.97ton\;C\;ha^{-1}$이 각각 분포하였다. 5년 동안 낙엽 생산을 통해 1.09, 1.80, 1.32, 2.46 와 $1.20ton\;C\;ha^{-1}$의 유기탄소가 생태계로 유입되었다. 2010, 2011, 2012와 2013년의 임상낙엽층의 유기탄소량은 2.74, 2.43, 2.00 와 $1.16ton\;C\;ha^{-1}$였고, 토양 20cm깊이까지의 유기탄소 축적량은 55.77, 54.90, 50.69, 44.42 와 $41.87ton\;C\;ha^{-1}20cm^{-1}$였다. 이와같이 현존량과 유기탄소량이 2009~2012년까지 매년 증가하였지만 태풍이 있었던 2013년에는 감소하였다. 이러한 현상은 자연적 교란이 한국의 아고산대 생태계에 크게 영향을 미친다는 것을 의미한다.