도시녹지는 대기 CO2 농도의 증가에 의한 기후변화 영향을 저감하는 탄소흡수원으로서 그 중요성이 부각되고 있으며, 최근 탄소흡수 및 저감을 지향하는 도시 조경식재 사업에 대한 관심이 점차 증가하는 추세이다. 그러나, 이 사업에 필요한 도시 조경수목의 탄소저장 및 흡수에 관한 국내 기반자료가 매우 미흡한 상황이다. 소수에 불과한 기존의 관련 연구도 직접수확법이 아닌 간접적인 접근방법을 통해 수행한 것으로서, 이에 대한 잠재적 오류의 검증과 보완을 필요로 한다. 본 연구는 주요 낙엽성 도시조경수를 대상으로 직접수확법을 통해 개체당 탄소저장 및 흡수를 계량화하여, 수종별로 탄소저장량과 탄소흡수량을 용이하게 추정하는 회귀모델을 도출하고, 도시녹지의 탄소저감 계량화에 필요한 기반정보를 구축하였다. 여기에서, 탄소저장량은 수목이 생장하면서 여러 해에 걸쳐 축적한 총량을, 탄소흡수량은 수목이 한 해 동안 흡수한 양을 각각 의미한다. 연구대상 수종은 중부지방 도시에 흔히 식재되는 단풍나무, 느티나무, 왕벚나무, 은행나무 등 낙엽교목 4종이었다.

수종별로 유목에서 성목에 이르는 일정 간격의 흉고직경 크기를 고려하여 총 41개체의 식재 수목을 구입한 후, 현장에서 근굴취를 포함하는 직접수확법에 의해 수목 부위별 생중량을 측정하였다. 개체별로 줄기, 가지, 잎, 뿌리 등으로 구분한 표본을 채취한 후 건조시켜, 해당 개체의 부위별 및 전체 생체량을 산정하고 탄소저장량을 산출하였다. 또한, 흉고 부위의 수간 원판을 채취하여 수령 및 직경생장을 분석하고 탄소흡수량을 산정하였다. 흉고직경을 독립변수로 수종별 생장에 따른 단목의 탄소저장 및 흡수를 계량화하는 활용 용이한 회귀모델을 유도하였다. 이 과정에서, 도시 조경수의 직접 벌목 및 근굴취의 난이성에 기인하여, 생체량 확장계수, 지하부/지상부 비율, 연간 직경생장 등 산림수목의 계수를 대용한 기존 연구의 한계점을 보완하는 관련 기반정보를 제시하였다.

▲ 그림 1. 연구대상 수목의 생장 및 현장굴취 현황

 


본 연구에서 도출한 8개의 회귀모델, 즉 흉고직경을 독립변수로 4개 수종별 단목(單木)의 탄소저장량과 탄소흡수량을 용이하게 추정하는 방정식은 F 검정 결과 모두 통계적으로 유의하였다(p<0.0001). 회귀모델별 결정계수 r2은 0.94~0.99로서 적합도가 상당히 높았고, Y 절편 및 흉고직경의 회귀계수도 1% 수준에서 유의하였다. 수목 한 그루의 탄소저장량과 탄소흡수량은 모두 직경생장과 더불어 증가하였고, 직경급 간 그 차이도 직경이 커질수록 증가하는 경향이었다. 동일 직경에서는 대개 느티나무가 가장 높았고, 다음으로 왕벚나무, 은행나무 등의 순이었다.

유도한 회귀모델을 적용하면, 흉고직경 15cm인 수목 한 그루의 탄소저장량은 느티나무 54.1kg/주, 단풍나무 49.6kg/주, 왕벚나무 41.3kg/주, 은행나무 36.6kg/주 등이었다. 탄소흡수량의 경우는 각각 느티나무 7.2kg/주/년, 왕벚나무 5.5kg/주/년, 은행나무 3.7kg/주/년 및 단풍나무 3.3kg/주/년이었다. 휘발유 10L의 소비는 약 5.7kg의 탄소를 대기에 배출하는데(http://co2.kemco.or.kr), 흉고직경 15cm인 느티나무 한 그루는 95L의 휘발유 소비로부터 배출되는 탄소량을 저장하고 있는 셈이었다. 그리고, 약 13L의 휘발유 소비로부터 배출되는 탄소량을 해마다 상쇄하는 탄소흡수원 역할을 담당하였다.

표 . 흉고직경별 단목(單木)의 탄소저장량 및 탄소흡수량
구분 수종 흉고직경(cm)
5 10 15 20 25
탄소저장량
(kg/주)
단풍나무 1.1 25.3 49.6 73.9 -
느티나무 3.9 20.6 54.1 107.5 183.1
왕벚나무 2.9 15.5 41.3 82.9 -
은행나무 2.7 13.9 36.6 72.5 123.2
탄소흡수량
(kg/주/년)
단풍나무 1.7 2.5 3.3 4 -
느티나무 1 3.5 7.2 12.1 17.9
왕벚나무 0.8 2.7 5.5 9.1 -
은행나무 0.5 1.8 3.7 6.2 9.4

중부지방 산림에서 생장하는 신갈나무, 굴참나무, 떡갈나무 등 참나무류를 대상으로, 직경생장률 및 생체량 방정식을 적용하여 산출한 평균 탄소흡수량은 흉고직경 15cm와 20cm인 경우 각각 약 3.8kg/년 및 5.9kg/년이다. 동일 직경인 단풍나무의 연간 탄소흡수량은 참나무류에 비해 적었으나, 왕벚나무와 느티나무의 경우는 1.5~2배나 더 많았고 그 차이는 직경이 커질수록 증가하는 경향을 나타냈다.

직접수확법에 의한 본 연구의 탄소저장량 산정치는 재적식법에 의한 동일 조경수종의 기존 연구결과와 적지 않은 차이를 나타냈다. 그 이유는 재적식법에 의한 탄소저장량 산정 시 도시수목의 생장특성을 반영한 수종별 고유의 각종 계수를 필요로 하나, 산림수목 계수의 대체 적용에 따른 추정오차에 기인한다. 즉, 본 연구대상 굴취수목의 줄기 대비 지상부(줄기, 가지, 잎, 열매 등)의 생체량 확장계수는 수종에 따라 평균 1.60~1.87로서, 국내 참나무류 산림수목의 생체량 확장계수 1.33~1.50보다 더욱 높았다. 이는 산림수목과 달리 도시수목은 개방 공간에서 생장하므로 경합이 상대적으로 적기 때문이다. 지하부/지상부 비율은 은행나무가 0.67로서 상대적으로 높았고, 타 3개 수종은 0.35~0.43으로서 국내 참나무류 산림수목 0.33~0.42와 유사하였다.

우리의 생활공간에 식재한 조경수는 산림수목과 달리 벌목 및 뿌리 굴취의 난제에 기인하여, 직접수확법을 통한 탄소의 저장과 연간 흡수를 산정하는데 한계가 있었다. 따라서, 직접수확법을 적용하여 도시 조경수의 탄소저감 효과를 계량화한 국내 연구는 전무하며 국외에서도 찾아보기 어려운 상황이었다. 본 연구는 적지 않은 노력과 시간을 투입하여 이러한 기존 연구의 한계성을 극복하는 새로운 초석을 마련한 의의를 지닌다. 연구 결과는 정부나 기업의 도시녹지 사업과 관련하여 조경수목의 탄소저감을 평가하는 공공기반기술로서 유용하게 활용될 것으로 기대한다. 본 논문은 2011년도 정부(교육과학기술부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업으로서(No. 2011-0009379), 이에 감사드린다.

* 게재권호 : 한국조경학회지 제40권 5호, 통권 153호, p160-168

저자 : 조현길 강원대 조경학과 교수
          안태원 (주)수프로 식물환경연구소 선임연구원

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