Carbon Reduction Effects of Urban Landscape Trees and Development of Quantitative Models - For Five Native Species -

†: 이 논문은 2012~2013년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단 기초 연구사업의 지원을 받아 수행된 연구이며(No. 2011- 0009379), 일부는 2013년 한국조경학회 추계학술대회의 발표내용(Jo et al., 2013a)을 발전시킨 것임.

Corresponding author: Hyun-Kil Jo, Dept. of Landscape Architecture, Kangwon National University, Chuncheon 200-701, Korea, Tel.: +82-33-250-8345, E-mail: [email protected]

도시 조경수의 탄소저감 효과와 계량모델 개발 ^†

- 5개 향토수종을 대상으로 -

조현길^*․김진영^**․박혜미^**

*강원대학교 조경학과․^**강원대학교 대학원 조경학과

Carbon Reduction Effects of Urban Landscape Trees and Development of Quantitative Models

- For Five Native Species -

Jo, Hyun-Kil^*․Kim, Jin-Young^**․Park, Hye-Mi^**

*Dept. of Landscape Architecture, Kangwon National University

**Dept. of Landscape Architecture, Graduate School, Kangwon National University

ABSTRACT

This study generated regression models to quantify storage and annual uptake of carbon from five native landscape tree species through a direct harvesting method, and established essential information to estimate carbon reduction effects from urban greenspaces. Tree species for the study included the

Chionanthus retusus

,

Prunus armeniaca

,

Abies holophylla

,

Cornus officinalis

, and

Taxus cuspidata

, which are usually planted in cities of middle Korea, but for which no information on carbon reduction is available. Ten tree individuals for each species were sampled reflecting various stem diameter sizes at a given interval. The study measured biomass for each part including the roots of sample trees to compute total carbon storage per tree. The annual carbon uptake per tree was quantified by analyzing the radial growth rates of stem samples at breast height or ground level. Regression models were developed using diameter at breast height (dbh) or ground level (dg) as an independent variable to easily estimate storage and annual uptake of carbon per tree for each species. All the regression models showed high fitness with

r

²values of 0.92~0.99. Storage and annual uptake of carbon from a tree with dbh of 10 cm were greatest with

C. retusus

(20.0 kg and 5.9 kg/yr, respectively), followed by

P. armeniaca

(17.5 kg and 4.5 kg/yr) and

A. holophylla

(13.2kg and 1.8 kg/yr) in order. A

C. officinalis

tree and

T. cuspidata

tree with dg of 10 cm stored 9.3 and 6.3 kg of carbon and annually sequestered 3.2 and 0.6 kg, respectively. The above-mentioned carbon storage equaled the amount of carbon emitted from gasoline consumption of about 23~35 L for

C. retusus

,

P. armeniaca

, and

A. holophylla

, and 11~16 L for

C. officinalis

and

T. cuspidata

. A tree with the diameter size of 10 cm annually offset carbon emissions from gasoline use of about 6~10 L for

C. retusus

,

P. armeniaca

, and

C. officinalis

, and 1~3 L for

A.

holophylla

and

T. cuspidata

. The study breaks new ground to easily quantify biomass and carbon reduction for the tree species by overcoming difficulties in direct cutting and root digging of urban landscape trees.

Key Words: Carbon Storage

,

Carbon Uptake

,

Direct Harvesting

,

Root Digging

,

Biomass

국문초록

본 연구는 중부지방 도시에 흔히 식재하는 5개의 향토 조경수종을 대상으로, 직접수확법을 통해 수종별 탄소의 저장 및 연간 흡수를 용이하게 산정하는 계량모델을 제시하고, 도시녹지의 탄소저감 효과를 계량화하는데 필요한 기반정보를 구축하였다. 연구대상 수종은 탄소저감 관련 정보가 전무한 이팝나무, 살구나무, 전나무, 산수유, 주목 등이었다. 유목에서 성목에 이르는 일정 간격의 줄기 직경 크기를 고려하여 수종별로 10개체씩, 총 50개체의 수목을 구입하였다. 그리고, 근굴취를 포함하는 직접수확법에 의해 개체당 부위별 및 전체 생체량을 산정하고 탄소저장량을 산출하였다. 수종에 따라 흉고직경 또는 근원직경 부위의 줄기 원판을 채취하여, 직경생장을 분석하고 연간 탄소흡수량을 산정하였다. 직경을 독립변수로 생장에 따른 수종별 단목의 탄소저장 및 연간 탄소흡수를 산출하는 활용 용이한 계량모델을 유도하였다.

이들 회귀식의

r

²은 0.92~0.99로서 적합도가 높았다. 흉고직경 10cm인 단목의 탄소저장량 및 연간 탄소흡수량은 이팝나무가 각각 20.0kg/주 및 5.9kg/주/년으로서 가장 많았고, 다음으로 살구나무 17.5kg/주 및 4.5kg/주/년, 전나무 13.2kg/주 및 1.8kg/주/

년 등의 순이었다. 근원직경 10cm인 산수유와 주목의 경우는 각각 9.3kg/주 및 3.2kg/주/년, 6.3kg/주 및 0.6kg/주/년이었다.

이 탄소저장량은 이팝나무, 살구나무 및 전나무의 경우 23~35L의 휘발유 소비, 그리고 산수유 및 주목은 11~16L의 휘발유 소비로부터 배출되는 탄소량에 상당하였다. 또한, 상기한 직경의 이팝나무, 살구나무 및 산수유 한 그루는 6~10L의 휘발유 소비, 그리고 전나무와 주목의 경우는 1~3L의 휘발유 소비로부터 배출되는 탄소량을 해마다 상쇄하는 역할을 담당하였다.

본 연구는 도시 조경수의 직접 벌목과 근굴취의 난이성을 극복하므로써, 대상 수종의 생체량을 포함하는 탄소저감을 용이하게 계량화하기 위한 새로운 초석을 마련하였다.

주제어: 탄소저장

,

탄소흡수

,

직접수확

,

근굴취

,

생체량

Ⅰ. 서론

현 사회가 당면한 주요 환경 관심사 중의 하나는 기후변화 관련 CO2 저감이다. 기후변화에 대응하기 위한 탄소흡수원으 로서 도시 조경수에 대한 관심이 점차 증가하고 있는 상황이다.

도시 조경수의 탄소저감에 관한 연구는 국외에서 다양하게 수 행되어 왔다. 미국에서는 도시녹지 관련 다양한 연구의 축적을 통하여(Jo, 1993; Nowak, 1994; McPherson, 1998; McPherson and Simpson, 2000; Nowak and Crane, 2002), 조경수의 탄소 저장 및 흡수를 계량화하는 기반정보를 구축하고 도시별 및 전 체 조경수의 그 효과를 추정한 바 있다. 또한, 도시 조경수의 탄 소저감을 용이하게 계량화하는 프로그램을 개발하고(http://

www.fs.fed.us/ccrc/topics/urban-forests), 수목식재와 관련된 CO2 저감량의 계정 및 보고를 위한 지침을 제공하고 있다 (http://www.climateactionreserve.org/how/protocols).

국내에서도 도시 조경수의 탄소저감 효과를 계량화한 연구 가 다수 존재한다(Jo and Cho, 1998; Jo, 1999; Jo and Ahn, 2001, Jo, 2002; Korea Forest Research Institute, 2010a; Park and Kang, 2010). 그러나, 기존 연구는 조경수의 CO2교환율을 측정하거나 주로 산림수목의 상대생장식을 대용하여 탄소저감 을 추정하는 간접적인 방법을 적용하였다. 도시 조경수는 인위 적 관리, 경합 조건 등 생장환경이 자연산림의 경우와 상이하 므로, 산림수목의 상대생장식 대용은 적지 않은 오차를 야기할

수 있다(Jo and Cho, 1998; Jo, 1999).

수목 전체의 생체량과 탄소저감을 계량화하는 가장 바람직 한 방법은 직접수확법이다. 그러나, 식재수목의 벌목 및 근굴취 관련 난이성과 요구비용에 기인하여, 직접수확법을 적용하여 탄소저장과 흡수를 계량화한 국내 및 국외 연구는 극히 부진한 상황이다. 다만, 최근에 Jo and Ahn(2012)과 Jo

et al

.(2013b) 이 직접수확법을 통하여 느티나무(

Zelkova serrata

), 단풍나무 (

Acer palmatum

), 왕벚나무(

Prunus yedoensis

), 은행나무(

Ginkgo biloba

), 소나무(

Pinus densiflora

), 잣나무(

Pinus koraiensis

) 등 주요 낙엽성 및 상록성 조경수종의 탄소저감 효과를 연구한 바 있다.

중부지방에서 식재빈도가 높은 도시 조경수종은 상기 연구된 수종에 부가하여 주목(

Taxus cuspidata

), 이팝나무(

Chionanthus retusus

), 살구나무(

Prunus armeniaca

), 산수유(

Cornus officinalis

), 복자기(

Acer triflorum

), 목련(

Magnolia kobus

), 전나무(

Abies holophylla

) 등이다(Bang and Lee, 1995, Park and Kang, 2010).

이들 조경수종의 탄소저장 및 흡수에 관한 확대 연구는 도시 전체의 식재수목에 의한 탄소저감 효과를 구명하는데 필요하 다. 본 연구의 목적은 중부지방 도시에 흔히 식재하는 5개의 향 토 조경수종을 대상으로 직접수확법에 의해 개체당 탄소저장 및 흡수를 계량화하고, 수종별로 탄소저장량과 탄소흡수량을 용이하게 산정하는 계량모델을 개발하여 도시녹지의 탄소저감 을 구명하는데 필요한 기반정보를 구축하는 것이다. 본 논문에

서 탄소저장량은 수목이 생장하면서 여러 해에 걸쳐 축적한 총 량을, 탄소흡수량은 수목이 한 해 동안 흡수한 양을 각각 의미 한다.

Ⅱ. 연구내용 및 방법

1. 수목굴취 및 생체량 측정

1) 수종 및 굴취수목 선정

도시 조경수종의 탄소저장 및 흡수(Jo and Ahn, 2012; Jo

et al

., 2013b), 식재현황(Bang and Lee, 1995; Jo

et al

., 1998a;

1998b; Park and Kang, 2010) 등의 선행연구를 검토하여, 중 부지방에 흔히 식재하는 향토 조경수종 중 탄소저장 및 흡수 연구가 부재하는 5개 교목종을 연구대상 수종으로 선정하였다.

즉, 선정 수종은 이팝나무, 살구나무, 전나무, 산수유 및 주목이 었다. 중부지방의 식재공간과 조경수 농장을 현장 답사하여, 연 구목표에 부합하는 개방 생장한 수목으로서 수종별로 각각 10 개체씩, 총 50개체를 구입하였다. 즉, 수종별로 유목에서 성목 에 이르는 일정 간격의 직경 크기를 고려하고, 해당 수종 고유 의 수형을 유지하면서 수관 등이 정상적으로 생장한 개체를 굴 취수목으로 선정하였다. 굴취수목 개체수의 결정은 수목 구입 이나 측정과정에서 소요되는 비용 및 시간과 표본수의 충분한 확보라는 대립적 양 측면을 가감 조정한 것이다.

2) 현장굴취 및 생중량 측정

구입한 수목은 낙엽 전인 9월 초순~하순에 현장에서 직접

a:Chionanthus retusa b:Prunus armeniaca c:Abies hollophylla d:Cornus officinalis e:Taxus cuspidata

f: Digging roots g: Washing roots h: Separating branches i: Separating leaves

Figure 1. Growing conditions and harvesting of study trees

굴취하여 줄기, 가지, 잎, 뿌리로 구분한 부위별 생중량을 실측 하였다(Figure 1 참조). 굴취 시 직경, 수관폭, 수고 등 각 개체 의 크기를 측정하고, 수종별 3개소씩 생장공간의 토양을 채취하 여 Korean Institute of Agricultural Science and Technology (2000)의 토양분석방법에 따라 생장기반의 물리화학적 특성 을 분석하였다. 현장굴취 및 생중량 측정은 Korea Forest Research Institute(2007)의 바이오매스 조사ㆍ분석 표준방법을 부분 적으로 참조해 수행하였으며, 그 구체적 방법은 Table 1과 같다.

Component Method

Tree size

․Stem diameter was measured to 0.1 cm at breast height of 1.2 m or at ground level with a caliper.

․Crown width was measured to 0.1 m in duplicate at 90°

with a measuring tape.

․Tree height was measured to 0.1 m with a measuring tape after digging.

Root

․Roots were digged with a backhoe and all broken roots were collected.

․They were separated from the stem at ground level with a sawing machine.

․They were washed with a high-pressure jet and then weighed to 10 g.

Stem ․The stem was weighed to 10 g after cutting out all branches with a sawing machine.

Branch/leaf ․Branches were weighed to 10 g after removing all leavesby hand, and leaves were also weighed to 10 g.

Table 1. Methods of digging and fresh-weight measurement for study trees

3) 표본채취 및 건중량 산정

생중량 대비 건중량(이하 생체량으로 지칭)을 산정하기 위 하여 줄기, 가지, 잎, 뿌리 등 부위별로 생체량 환산용 표본을 채취하고, 현장에서 10g 단위까지 생중량을 측정하였다. 즉, 이 팝나무, 살구나무 및 전나무의 줄기는 2m 간격으로, 수고 2m 이하의 소형 수목표본을 포함하는 산수유와 주목의 경우는 1m 간격으로 두께 5~10cm의 원판을 채취하였다. 뿌리는 그루터 기와 타 부위로 구분하여 각각 1~3kg을, 가지는 해당 수목의 굵은 가지, 중간 가지 및 가는 가지의 구성비를 고려하여 이들 을 골고루 섞어 1~2kg을, 그리고 잎은 약 1kg을 채취하였다.

생체량 환산용 표본은 85℃ 하 건조기에서 무게가 더 이상 감 소하지 않는 항량이 될 때까지 완전히 건조시킨 후, 3kg 용 전 자저울로 0.01g 단위까지 생체량을 측정하였다. 부위별 표본의 생중량 대비 생체량의 비를 산출하고, 이를 해당 개체의 생중 량에 적용하여 단목의 부위별 및 전체 생체량을 산정하였다.

2. 탄소저장 계량모델 개발

생체량 산정결과에 근거하여 수종별 생장에 따른 단목의 탄 소저장량을 용이하게 추정하는 계량모델을 유도하였다. 즉, 수 목의 목질부 및 잎의 평균 탄소함량은 생체량의 약 50%이므로 (Ovington, 1956; Reichle

et al

., 1973; Pingrey, 1976; Ajtay

et al

., 1979; Chow and Rolfe, 1989; Song

et al

., 1997), 생체량에 0.5를 곱하여 탄소저장량으로 전환하였다. 그리고, 직경, 수고 등을 독립변수로 반복적인 선형 및 비선형 접근을 시도하여, 탄소저장량을 산정하는 가장 적합한 회귀식과 변수를 최종 도 출하였다.

3. 탄소흡수 계량모델 개발

이팝나무, 살구나무 및 전나무는 지상 1.2m의 흉고부위에서, 산수유와 주목은 근원부에서 각각 두께 5~10cm의 줄기 원판 을 채취하고, 즉시 이중 비닐백에 넣어 실험실로 운반한 후 수 종별 수령과 연간 직경생장률을 분석하였다. 원판 두께는 Korea Forest Research Institute(2007)의 표준에 따르되 취급 시 파손

Species Diameter* (cm) Height (m) Crown width (m) Age (yr) Diameter growth (cm/yr)

Chionanthus retusa 3.1~10.5 3.7~8.6 1.1~3.3 7~17 0.59 ± 0.03

Prunus armeniaca 3.6~14.3 3.6~7.6 1.3~4.6 10~28 0.55 ± 0.05

Abies hollophylla 5.0~19.2 3.0~7.5 1.5~3.8 8~19 0.76 ± 0.08

Cornus officinalis 2.8~15.2 1.7~5.4 0.8~2.9 6~16 0.75 ± 0.07

Taxus cuspidata 2.1~15.2 1.0~4.3 0.6~2.1 8~29 0.40 ± 0.03

* It indicates stem diameter at breast height of 1.2 m (dbh) forC. retusa, P. armeniaca and A. hollophylla, and stem diameter at ground level (dg) for C.

officinalis and T. cuspidata (the same with subsequent tables and figures) Table 2. Size and diameter growth of study trees by species

방지, 그라인딩 작업의 효율성 등을 고려하여 줄기 굵기에 따 라 결정하였다. 직경생장률은 각 원판의 4개 직각방향에서 분 석한 생장률을 평균하여 산출하였다. 직경생장률을 바탕으로 연간 증가된 생체량을 구하고, 이를 탄소량으로 전환하여 각 개체의 탄소흡수량을 산정하였다. 즉, 연간 직경생장률을 이용 하여 전년도의 직경을 구하고, 이 직경변수를 생체량 산정식에 대입하여 전년도의 생체량을 산출하였다. 현년도의 생체량에서 전년도의 생체량을 제감하여 생체량의 연간 증가량을 산정하 였다(Nowak, 1994; Jo, 2002). 잎은 일부 낙엽과 분해를 통해 해마다 탄소를 대기에 환원하므로 연간 증가된 생체량에서 제 감하였다. 다만, 상록수인 전나무와 주목의 경우는 3년간의 엽 수명을 가정하여(Dirr, 2009; Rowntree and Nowak, 1991) 25%

엽량을 제감하였다. 연간 증가된 생체량에 탄소함량비 0.5를 곱 하여 탄소흡수량으로 전환하였다. 그리고, 직경, 수고 등을 독 립변수로 반복적인 선형 및 비선형 접근을 시도하여, 수종별 생장에 따른 단목의 탄소흡수량을 추정하는 가장 적합한 회귀 식과 변수를 도출하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. 수목 생체량 및 생장기반

연구대상 굴취수목은 이팝나무와 전나무의 경우 포천, 살구 나무와 산수유는 충주, 주목은 홍천 등의 가로변이나 조경수 농장에 식재된 것이었다. 수종별 흉고직경은 이팝나무 3.1~

10.5cm, 살구나무 3.6~14.3cm, 전나무 5.0~19.2cm이었으며, 산 수유와 주목의 근원직경은 각각 2.8~15.2cm, 2.1~15.2cm 등의 범위이었다(Table 2 참조). 이들의 수령은 최소 6~최대 29년 생이었다. 연간 흉고직경 생장률은 전나무가 0.76cm/년으로서 가장 컸고, 다음으로 이팝나무 0.59cm/년, 살구나무 0.55cm/년 등의 순이었다. 산수유와 주목의 연간 근원직경 생장률은 각각 0.75cm/년 및 0.40cm/년이었다. 느티나무, 단풍나무, 왕벚나무, 은행나무 등 국내 낙엽성 조경수종의 연간 흉고직경 생장률은 평균 0.64~0.99이고(Jo and Ahn, 2012), 소나무와 잣나무를 포 함하는 상록성 조경수종의 경우는 0.86~0.93이었다(Jo

et al

.,

2013b). 본 연구대상의 이팝나무, 살구나무 및 전나무의 흉고직 경 생장률은 상기 국내 조경수종에 비해 8~44% 낮은 것으로 나타났다.

수목의 생장기반인 토양의 물리화학적 특성은 Table 3과 같 다. 토성은 수종에 따라 사양토 또는 사질식양토이었다. 화학성 은 pH 4.2~5.4, 유기물 0.8~2.6%, 전질소 0.04~0.11%, 유효인 산 23.7~334.4mg/kg, 양이온치환능 2.8~9.5cmol⁺/kg 등이었 다. Korean Institute of Landscape Architecture(2013)의 조경 설계기준에서 제시하는 토양의 항목별 평가등급에 준하면, 전 질소, 유효인산 및 Mg²⁺은 대다수 수종에서 중급 이상이었으 나, 이들을 제외한 대부분의 항목은 하급에 해당하였다.

단목(單木)의 전체 생체량은 직경에 따라 이팝나무 2~52kg/

주, 살구나무 4~82kg/주, 전나무 6~108kg/주, 산수유 1~37kg/

주, 주목 0.4~36kg/주 등의 범위이었다(Figure 2 참조). 수목 부위별 생체량 점유비는 개체에 따라 다소 차이는 있으나, 이 팝나무, 살구나무 및 산수유는 평균적으로 줄기가 39~44%로서 가장 많았고, 다음으로 뿌리 27~31%, 가지 18~28%, 잎 3~

12% 등의 순이었다. 전나무는 줄기 33%, 가지 31%, 잎 21%, 뿌리 16% 등의 순이었으며, 주목의 경우 뿌리 34%, 가지 27%, 줄기 25%, 잎 14% 등의 순이었다. 전나무의 뿌리 비율은 타

Species Soil texture pH OM

(%) TN

(%) Ava. P

(mg/kg)

EC (cmol⁺/kg) CEC

(cmol⁺/kg)

K⁺ Ca²⁺ Mg²⁺

Chionanthus retusa Sandy clay loam 4.2

(low) 1.2

(low) 0.06

(middle) 334.4

(high) 0.20

(low) 1.14

(low) 0.41

(low) 2.8

(low) Prunus armeniaca Sandy loam 4.4

(low) 0.8

(low) 0.04

(low) 256.6

(high) 0.16

(low) 1.20

(low) 0.94

(middle) 3.4 (low) Abies hollophylla Sandy loam 5.4

(low) 0.8

(low) 0.04

(low) 153.1

(middle) 0.27

(low) 1.98

(low) 0.57

(middle) 4.8 (low) Cornus officinalis Sandy loam 4.3

(low) 1.2

(low) 0.06

(middle) 183.6

(middle) 0.22

(low) 1.11

(low) 0.90

(middle) 3.5 (low) Taxus cuspidata Sandy loam 4.8

(low) 2.6

(low) 0.11

(middle) 23.7

(low) 0.22

(low) 1.20

(low) 0.14

(low) 9.5

(middle)

* OM: Organic matter, TN: Total nitrogen, Ava. P: Available P2O5, EC: Exchangeable cation, CEC: Cation exchange capacity, ( ): Soil assessment rating based on Korean Institute of Landscape Architecture (2013)'s standards

Table 3. Physical and chemical characteristics of growth soils for study species*

a:Chionanthus retusa b:Prunus armeniaca c:Abies hollophylla d:Cornus officinalis e:Taxus cuspidata Figure 2. Changes in biomass by diameter growth of study trees for each species

Legend: Stem, Branch, Leaf, Root

수종의 경우보다 적었는데, 이는 단근처리 후 2년 동안 생장한 개체들이기 때문인 것으로 분석된다.

수종별 굴취수목의 생체량 확장계수(줄기 생체량 대비 줄기, 가지 및 잎을 합계한 비율)와 지하부/지상부 비율은 Table 4와 같다. 생체량 확장계수는 수종에 따라 평균 1.62~2.68로서, 산 수유를 제외한 낙엽수종은 국내 낙엽성 조경수의 1.60~1.87(Jo and Ahn, 2012), 상록수종은 국내 상록성 조경수의 1.91~2.86 (Jo

et al.

, 2013b)과 각각 유사한 수준이었다. 한편, 연구대상 수종의 생체량 확장계수는 산림지의 낙엽수 1.18~1.50 및 상록수 1.31~1.85보다 높은데(Korea Forest Research Institute, 2010b),

Species BEF* B/A ratio

Chionanthus retusa 1.78 ± 0.08 0.36 ± 0.02 Prunus armeniaca 1.62 ± 0.09 0.43 ± 0.03 Abies hollophylla 2.67 ± 0.17 0.19 ± 0.01 Cornus officinalis 2.68 ± 0.22 0.30 ± 0.03 Taxus cuspidata 2.35 ± 0.11 0.49 ± 0.04

* Ratio of above ground (including stem, branch and leaf)/stem biomass Table 4. Biomass expansion factor (BEF) and ratio of below

ground/above ground biomass (B/A) for each species

이는 산림수목과 달리 개방 생장하는 환경조건에 따른 경합 차 이, 관리에 따른 생장기반 개선 등에 기인하는 것으로 판단된 다. 지하부/지상부 비율은 0.19~0.49의 범위로서, 낙엽수종은 산림지의 낙엽수 0.33~0.42와 유사한 수준이었고, 주목은 산림 지의 소나무 및 잣나무보다 1.9배 높았다(Korea Forest Research Institute, 2010b).

2. 수종별 탄소저장량

굴취수목의 직경생장에 따른 탄소저장량 변화는 Figure 3과 같으며, Table 5는 최종 도출한 수종별 단목의 탄소저장량을 산정하는 계량모델을 나타낸다. 수종별 계량모델은 모두

F

검 정 결과 통계적으로 유의하였고(

p

^<0.0001),

r

²는 최소 0.96 이 상으로 적합도가 높았다. Y 절편 및 직경의 회귀계수도

t

검정 결과 모두 1% 수준에서 유의성을 보였다. 한편, 독립변수로서 직경뿐만 아니라, 수고, 수관폭 등을 포함하는 계량모델을 유도 한 결과, 유의한

F

값과 양호한 설명력을 보였으나, 수고나 수 관폭의 회귀계수가 5% 수준에서 유의하지 않았다. 수고를 포 함하는 계량모델이 통계적으로 유의하더라도, 현장조사 시 수 고의 정확한 측정이 곤란하기 때문에 직경 만을 이용한 경우보 다 오히려 추정오차가 클 수도 있다(Whittaker and Marks, 1975; Park and Lee, 1990). 본 연구에서 제시한 계량모델은 직경 만을 측정하여 수종별 단목의 탄소저장량을 용이하게 산 정하는데 활용할 수 있다.

Table 6은 상기의 계량모델을 적용하여 산정한 수종 및 직 경별 탄소저장량을 나타낸다. 수목 1주당 탄소저장량은 직경생 장과 더불어 증가하였고, 직경급 간 그 차이는 직경이 커질수 록 더욱 현저하였다. 즉, 직경이 2cm 증가할 때마다 수종별 탄 소저장량은 최소 1.3~최대 2.8배 이상 증가하는 것으로 나타났 다. 수종별로는 흉고직경 10cm 기준 이팝나무가 20.0kg/주로 서 가장 많았고, 다음으로 살구나무 17.5kg/주, 전나무 13.2kg/

주 등의 순이었다. 산수유와 주목의 근원직경 10cm 기준 탄소 저장량은 각각 9.3kg/주 및 6.3kg/주이었다. 이팝나무와 살구 나무의 탄소저장량은 타 낙엽성 조경수종의 경우(Jo and Ahn, 2012)와 비교하면, 흉고직경 10cm 기준 왕벚나무 15.5kg/주 및

a:Chionanthus retusa b:Prunus armeniaca c:Abies hollophylla d:Cornus officinalis e:Taxus cuspidata Figure 3. Changes in carbon storage per tree by diameter growth of study species

Species Regression model* r² p

Chionanthus retusa lnY = －2.7512 + 2.4952 lnDbh 0.9851 <0.0001 Prunus armeniaca lnY = －2.4307 + 2.2999 lnDbh 0.9883 <0.0001 Abies hollophylla lnY = －2.2126 + 2.0814 lnDbh 0.9818 <0.0001 Cornus officinalis lnY = －3.3110 + 2.4057 lnDg 0.9790 <0.0001 Taxus cuspidata lnY = －3.7842 + 2.4407 lnDg 0.9552 <0.0001

* Y: Carbon storage (kg/tree)

Table 5. Regression models to estimate carbon storage per tree of study species

Species Diameter (cm)

4 6 8 10 12 14 16 18

Chionanthus retusa 2.0 5.6 11.4 20.0 - - - - Prunus armeniaca 2.1 5.4 10.5 17.5 26.7 38.0 - - Abies hollophylla 2.0 4.6 8.3 13.2 19.3 26.6 35.1 44.9 Cornus officinalis 1.0 2.7 5.4 9.3 14.4 20.9 28.8 - Taxus cuspidata 0.7 1.8 3.6 6.3 9.8 14.3 19.7 - Table 6. Carbon storage per tree by diameter growth of study

species (kg/tree)

은행나무 13.9kg/주보다 많은 반면, 단풍나무 25.3kg/주 및 느 티나무 20.6kg/주보다 적었다. 그러나, 흉고직경 10cm인 이팝 나무와 살구나무의 수령은 17~18년으로서, 17년 생장한 왕벚 나무와 은행나무의 탄소저장량은 이팝나무보다 각각 약 2.3배, 1.1배 많은 것으로 나타났다. 전나무의 탄소저장량은 흉고직경 10cm 기준 상록성 조경수인 소나무 12.3kg/주 및 잣나무 9.2kg/

주(Jo

et al.

, 2013b)보다 많았으나, 14cm 이상의 직경에서는 이들 수종보다 적었다. 근원직경 10cm인 산수유와 주목의 수 령은 각각 13년 및 25년으로서, 탄소저장량은 동일 수령의 전 나무에 비해 산수유는 약 30%, 주목은 88% 적었다. 휘발유 10L 의 소비는 약 5.7kg의 탄소를 대기에 배출하는데(http://co2.

kemco.or.kr), 흉고직경 10cm인 이팝나무, 살구나무 및 전나무 한 그루는 23~35L의 휘발유 소비, 그리고 근원직경 10cm인 산수유 및 주목은 11~16L의 휘발유 소비로부터 배출되는 탄 소량을 저장하고 있는 셈이다.

3. 수종별 탄소흡수량

Figure 4와 Table 7은 각각 수종별 단목의 직경생장에 따른 탄 소흡수량 변화와 탄소흡수량을 산정하는 계량모델을 나타낸다.

계량모델은 모두

F

검정 결과 통계적으로 유의하였고(

p

^<0.0001),

r

²는 최소 0.92 이상으로서 적합도가 높았다. Y 절편 및 직경의 회귀계수도

t

검정 결과 모두 1% 수준에서 유의성을 보였다. 한 편, 탄소저장량의 경우처럼 독립변수로서 직경뿐만 아니라, 수 고, 수관폭 등을 포함하는 계량모델을 유도하였으나, 수고나 수 관폭의 회귀계수가 5% 수준에서 유의하지 않았다. 단목의 탄 소흡수량 역시 직경 만을 독립변수로 적용하여 산정하는 것이 활용의 용이성 및 실용성이 더욱 높을 것으로 판단된다.

Table 8은 상기의 계량모델을 적용하여 산정한 수종 및 직 경별 탄소흡수량을 나타낸다. 수목 1주당 탄소흡수량은 탄소저 장량의 경우와 유사하게 직경생장과 더불어 증가하였고, 직경 급 간 흡수량의 차이도 직경이 커질수록 증가하는 경향이었다.

즉, 직경이 2cm 증가할 때마다 수종별 탄소흡수량은 최소 1.2~

최대 2.1배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 수종별로는 흉고직 경 10cm 기준 이팝나무가 5.9kg/주/년으로서 가장 많았고, 다 음으로 살구나무 4.5kg/주/년, 전나무 1.8kg/주/년 등의 순이 었다. 산수유와 주목의 근원직경 10cm 기준 탄소흡수량은 각 각 3.2kg/주/년 및 0.6kg/주/년이었다. 이팝나무와 살구나무의 탄소흡수량은 흉고직경 10cm 기준, 낙엽성 조경수인 느티나무 3.5kg/주/년 및 왕벚나무 2.7kg/주/년(Jo and Ahn, 2012)보다 더 많은 경향이었다. 그러나, 이 흉고직경의 이팝나무 수령과 동일하게 17년 동안 생장한 느티나무의 탄소흡수량은 이팝나 무보다 약 1.5배 많았고, 왕벚나무의 경우와 유사한 것으로 나 타났다. 전나무의 탄소흡수량은 동일 직경의 소나무에 비해(Jo

et al

., 2013b) 19~33% 적었다. 그리고 잣나무의 경우(Jo

et al

., 2013b)와 비교하면, 10cm 미만의 직경에서는 유사하거나 다소 많았으나 그 이상의 직경에서는 더 적은 경향이었다. 근원직경 10cm인 주목의 탄소흡수량은 동일 수령인 전나무의 약 12%에 불과하였다. 흉고직경 10cm인 이팝나무, 살구나무 및 전나무 한 그루는 3~10L의 휘발유 소비, 그리고 근원직경 10cm인 산수 유 및 주목은 1~6L의 휘발유 소비로부터 배출되는 탄소량을 해마다 상쇄하는 탄소흡수원 역할을 담당하였다.

a:Chionanthus retusa b:Prunus armeniaca c:Abies hollophylla d:Cornus officinalis e:Taxus cuspidata Figure 4. Changes in carbon uptake per tree by diameter growth of study species

Species Regression model* r² p

Chionanthus retusa lnY = －2.2695 + 1.7554 lnDbh 0.9503 <0.0001 Prunus armeniaca lnY = －2.8278 + 1.8824 lnDbh 0.9737 <0.0001 Abies hollophylla lnY = －3.1386 + 1.6158 lnDbh 0.9228 <0.0001 Cornus officinalis lnY = －3.1622 + 1.8844 lnDg 0.9593 <0.0001 Taxus cuspidata lnY = －4.7726 + 1.8554 lnDg 0.9909 <0.0001

* Y: Carbon uptake (kg/tree/yr)

Table 7. Regression models to estimate carbon uptake per tree of study species

Species Diameter (cm)

4 6 8 10 12 14 16 18

Chionanthus retusa 1.2 2.4 4.0 5.9 - - - -

Prunus armeniaca 0.8 1.7 3.0 4.5 6.4 8.5 - - Abies hollophylla 0.4 0.8 1.2 1.8 2.4 3.1 3.8 4.6 Cornus officinalis 0.6 1.2 2.1 3.2 4.6 6.1 7.9 - Taxus cuspidata 0.1 0.2 0.4 0.6 0.9 1.1 1.5 - Table 8. Carbon uptake per tree by diameter growth of study species

(kg/tree/yr)

Ⅳ. 결론

국제적 환경 관심사인 기후변화 영향의 완화는 탄소저감을 통해 가능하며, 도시공간의 녹지조성은 조경분야에서 탄소저감 에 일조할 수 있는 중요한 사업이다. 그러나, 이 사업에 필요한 도시 조경수의 탄소저장 및 흡수에 관한 국내 기반자료가 아직 미흡한 상황이다. 기존의 관련 연구도 대부분 직접수확법이 아 닌 간접적인 접근방법을 통해 수행한 것으로서 잠재적 오류의 검증과 보완을 필요로 한다. 본 연구는 중부지방 도시에 흔히 식재하는 5개의 향토 조경수종을 대상으로 직접수확법에 의해 개체당 탄소저장 및 흡수를 계량화하고, 수종별로 탄소저장량 과 탄소흡수량을 용이하게 산정하는 계량모델을 개발하여 도 시녹지의 탄소저감을 구명하는데 필요한 기반정보를 구축하였 다. 연구대상 수종은 관련 정보가 전무한 이팝나무, 살구나무, 전나무, 산수유, 주목 등이었다.

수종별로 유목에서 성목에 이르는 일정 간격의 줄기 직경 크

기를 고려하여 정상 생장하는 총 50개체의 수목을 구입하고 현 장에서 근굴취를 포함하는 직접수확법에 의해 개체당 부위별 생중량을 측정하였다. 개체별로 줄기, 가지, 잎, 뿌리 등으로 구 분하여 채취한 표본을 건조시킨 후, 해당 개체의 부위별 및 전 체 생체량을 측정하여 탄소저장량을 산출하였다. 수종에 따라 흉고직경 또는 근원직경 부위의 줄기 원판을 채취하여, 직경 생장을 분석하고 탄소흡수량을 산정하였다. 직경을 독립변수로 생장에 따른 수종별 단목의 탄소저장 및 흡수를 산출하는 활용 용이한 계량모델을 유도하였다. 또한, 수종별 생체량 확장계수, 지하부/지상부 비율, 직경생장 등 생장특성 관련 부진한 실측 정보도 구축하였다.

본 연구에서 도출한 수종별 탄소저장 및 흡수를 산정하는 10 개 계량모델의

r

²은 0.92~0.99 범위로서 적합도가 높았으며, Y 절편과 직경의 회귀계수도 1% 수준에서 유의성을 보였다. 단 목의 탄소저장량 및 흡수량은 모두 직경생장과 더불어 증가하 였고, 직경급 간 그 차이도 직경이 커질수록 증가하는 경향이 었다. 흉고직경 10cm인 단목의 탄소저장량 및 흡수량은 이팝 나무가 각각 20.0kg/주 및 5.9kg/주/년으로서 가장 많았고, 다 음으로 살구나무 17.5kg/주 및 4.5kg/주/년, 전나무 13.2kg/주 및 1.8kg/주/년 등의 순이었다. 근원직경 10cm인 산수유와 주 목의 경우는 각각 9.3kg/주 및 3.2kg/주/년, 6.3kg/주 및 0.6kg/

주/년이었다. 이 탄소저장량은 이팝나무, 살구나무 및 전나무 의 경우 23~35L의 휘발유 소비, 그리고 산수유 및 주목은 11~

16L의 휘발유 소비로부터 배출되는 탄소량에 상당하였다. 또 한, 상기한 직경의 이팝나무, 살구나무 및 산수유 한 그루는 6~

10L의 휘발유 소비, 그리고 전나무와 주목의 경우는 1~3L의 휘발유 소비로부터 배출되는 탄소량을 해마다 상쇄하는 역할 을 담당하였다. 본 결과는 대상 수종의 탄소저장 및 흡수와 관 련된 기존 연구가 부재하여 직접적으로 비교 고찰할 수 없었으 나, 타 낙엽성 및 상록성 조경수의 경우와 비교하여 탄소저감 관련 조경식재에 필요한 정보를 제공하였다.

연구대상 조경수종의 생체량 확장계수, 지하부/지상부 비율 등은 동일 성상의 산림수목과 상이하였다. 본 연구는 도시 조경 수의 직접 벌목과 근굴취의 난이성에 기인하여 산림수목의 관 련 계수를 대용한 기존 연구의 오류를 개선할 수 있는 초석을 마련하였다. 본 결과는 정부나 기업의 도시녹지 사업과 관련하 여 조경수목의 탄소저감을 평가하는 공공기반기술로서 유용할 것으로 기대한다. 향후, 남부지방을 포함하는 다양한 생장환경 의 조경수를 대상으로 추가 연구를 수행하여 본 결과의 고찰과 더불어 조경분야의 저탄소 녹색성장에 일조할 필요가 있다.

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