KR102602653B1 - 탄소 흡수 증진을 위한 다층 식재 모델 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관목의 연간 탄소 흡수량을 예측할 수 있는 새로운 상대 생장식과, 탄소 흡수 증진을 위한 새로운 다층 식재 모델에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 교목 및 관목에 대한 탄소 흡수량을 예측하고 이를 기반으로 탄소 흡수능이 증대된 정원 도시숲을 효과적으로 제시할 수 있다. 즉 본 발명의 예측 값을 활용하면 탄소 흡수량을 증진시킬 수 있는 생태적으로 건강한 다층 식재모델을 제시하여 생물 다양성 증진과 탄소 흡수 증진에 효과적으로 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 관목의 연간 탄소 흡수량을 예측할 수 있는 새로운 상대 생장식과, 탄소 흡수 증진을 위한 새로운 다층 식재 모델에 관한 것이다.
도시숲과 정원의 다양한 기능과 중요성에 대한 관심이 높아지면서 다각도의 연구가 수행되고 있다. 도시숲과 정원의 사회적 요구도가 증가하면서(Kim, 2014; Kim, 2020; Lee, 2022) 도시숲에 건강 증진 목적의 회복 환경 관점을 적용하거나(Jang, 2020), 스트레스 개선 및 치유 기능에 관한 효과성을 알려 도시숲의 필요성을 제시한 연구가 수행되었으며(Lee, 2011; Kim, 2012; Lee, 2014; Kim, 2014), 식물상 연구를 통해 경관 향상 및 식재 설계에 관한 가이드라인을 제시하는 등 도시숲 생물다양성에 관한 연구도 수행되었다(Oh, 2014).
도시숲과 정원은 기후 위기 시대에 신규 탄소 흡수원으로 역할이 새롭게 부각되고 있으며, 국가적으로도 중요성이 높아지고 있다(Kasper et al., 2021). IPCC 2006 가이드라인에 따르면, 배출계수란 단위활동 당 가스의 배출 또는 흡수를 정량화하는 계수라고 정의하고 있으며, 배출계수는 주어진 환경조건과 활동 수준에 대한 대표성이 있는 배출량을 산정하기 위하여 평균화되고 표본화된 자료에서 측정한 것에 근거한다고 하였다. 산림부분에 있어 배출 계수는 흡수원 카테고리, 즉 목질계 바이오매스, 토양, 고사유기물 등에 따라 구성요소가 각기 달라지게 된다. 목질계 바이오매스의 경우 목재기본밀도(Basic wood density, D), 바이오 매스 확장계수(Biomass expansion factor, BEF), 뿌리함량비(Root-shoot ratio, R), 탄소 전환계수(Carbon fraction, CF) 를 계수로 이용하고 있다. 탄소 배출계수는 임목 또는 기타 흡수원에서의 부피 단위를 중량 단위(바이오매스)로 바꿔주는 역할을 하고 탄소 전환계수는 바이오매스를 탄소량으로 바꾸는 역할을 한다. 탄소 배출계수의 역할을 할 수 있는 다른 방법으로 바이오매스 상대 생장식을 들 수 있다.
국립산림과학원은 수목의 탄소 저장능을 평가하는 방법으로 바이오매스 추정함수와 바이오매스 확장계수 방법을 사용할 수 있다고 규정하고 있으며, 바이오매스 확장계수 방법은 작성된 임목 축적 통계와 국가산림자원조사 자료를 기반으로 여러가지 탄소 전환계수를 사용하여 탄소 저장량을 추정하는 방법이다. 바이오매스 추정함수 방법은 국가산림자원조사에서 사용하는 각 수종의 수고와 흉고직경 데이터를 바이오매스 추정함수와 탄소계수를 사용하여 탄소 저장량을 추정하는 방법이다.
한편 도시숲과 정원 수목 연구는 일부 교목을 대상으로만 수행되어(Jo and Cho, 1998; Jo and Ahn, 2001; Jo and Ahn, 2012; Jo and Park, 2017) 아직까지 관목의 탄소 흡수 기능에 관한 연구가 널리 이루어지지 않았다.
따라서 국내 도시숲과 정원 구축에 활용될 수 있는 관목에 적용할 있는 새로운 상대생장식 개발과, 높은 탄소 흡수를 달성할 수 있는 새로운 다층 식재 모델에 대한 필요성이 있다.
본 발명자는 목질부에 탄소를 저장하는 관목의 탄소 흡수 기능에 대하여 평가하고, 관목의 탄소 흡수계수 및 저장량, 흡수량 등을 평가하기 위해 연구하던 중, 관목의 연간 탄소 흡수량을 예측할 수 있는 상대 생장식으로 개발하고, 탄소 흡수능이 증진된 새로운 다층 식재 모델을 도출하였다.
따라서 본 발명의 목적은 탄소 흡수능이 증진된 새로운 탄소 흡수 증진 식재 모델을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 느티나무, 졸참나무 및 느릅나무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 나무 종으로 이루어진 교목층; 때죽나무, 졸참나무, 및 당단풍나무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 나무 종으로 이루어진 아교목층; 생강나무, 쥐똥나무, 병꽃나무, 국수나무, 덜꿩나무, 좀작살나무 및 화살나무로 이루어진 관목층;으로 이루어진 탄소 흡수 증진 식재모델로, 상기 식재모델의 평균 탄소 흡수량은 500kgCO2/y 내지 550kgCO2/y인 것을 특징으로 하는, 탄소 흡수 증진 식재모델을 제공한다.
본 발명에 따르면 교목 및 관목에 대한 탄소 흡수량을 예측하고 이를 기반으로 탄소 흡수능이 증대된 정원 도시숲을 효과적으로 제시할 수 있다. 즉 본 발명의 예측 값을 활용하면 탄소 흡수량을 증진시킬 수 있는 생태적으로 건강한 다층 식재모델을 제시하여 생물 다양성 증진과 탄소 흡수 증진에 효과적으로 활용될 수 있다.
도 1은 공시 재료 측정 과정을 나타낸 도이다.
도 2는 공시 재료의 총 수고 측정 현황을 나타낸 도이다.
도 3은 공시 재료의 잎 면적 측정 현황을 나타낸 도이다.
도 4는 종별 근원 직경에 따른 상대 생장식 개발 결과를 나타낸 도이다 (A 회양목, B 화살나무, C 사철나무, D 산철쭉, E 조팝나무).
도 5는 산철쭉의 근원직경 및 수령에 따른 상대 생장식 개발 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 상대 생장식을 활용한 탄소계산기의 예이다.
도 7은 본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델의 모식도이다.
도 2는 공시 재료의 총 수고 측정 현황을 나타낸 도이다.
도 3은 공시 재료의 잎 면적 측정 현황을 나타낸 도이다.
도 4는 종별 근원 직경에 따른 상대 생장식 개발 결과를 나타낸 도이다 (A 회양목, B 화살나무, C 사철나무, D 산철쭉, E 조팝나무).
도 5는 산철쭉의 근원직경 및 수령에 따른 상대 생장식 개발 결과를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 상대 생장식을 활용한 탄소계산기의 예이다.
도 7은 본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델의 모식도이다.
본 발명은 탄소 흡수 증진 식재 모델에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탄소 흡수 증진 식재 모델은 평균 탄소 흡수량 500kgCO2/y 내지 550kgCO2/y인 식재 모델로, 정원 도시숲의 탄소 흡수량을 극대화할 수 있는 특징이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 느티나무, 졸참나무 및 느릅나무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 나무 종으로 이루어진 교목층; 때죽나무, 졸참나무, 및 당단풍나무로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 나무 종으로 이루어진 아교목층; 생강나무, 쥐똥나무, 병꽃나무, 국수나무, 덜꿩나무, 좀작살나무 및 화살나무로 이루어진 관목층;으로 이루어진 탄소 흡수 증진 식재모델로, 상기 식재모델의 평균 탄소 흡수량은 500kgCO2/y 내지 550kgCO2/y인 것을 특징으로 하는, 탄소 흡수 증진 식재모델에 관한 것이다.
본 발명에서는 관목의 연간 탄소 흡수량을 예측할 수 있는 상대 생장식을 활용하여 상기 탄소 흡수 증진 식재 모델의 탄소 흡수량을 예측하였고, 그 결과 본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델을 이용하여 도시숲 및 정원을 조성하면 기존 생활정원 조성 대비 평균 2.3배 이상, 최대 탄소흡수량 값과 비교시 약 7.2배 이상 탄소흡수 증진 효과가 있는 것을 확인하였다.
도시숲이란, 각 국가별로 그 개념과 범위가 매우 다양한데, 도시숲은 면적을 기준으로 광의 또는 협의의 개념을 갖고, 가로수 개체목부터 도시 내에 위치한 국립공원까지도 도시숲으로 규정할 수 있다. 법률상 도시숲의 정의는 「도시숲 등의 조성 및 관리에 관한 법률(이하 도시숲법)」에 의해 '도시에서 국민의 보건·휴양증진 및 정서함양과 체험활동 등을 위하여 조성·관리하는 산림 및 수목'을 의미한다.
본 발명의 탄소 흡수 증진 식재모델은 교목층, 아교목층, 관목층으로 이루어져 있고, 상기 교목층은 8m 이상, 아교목층은 3 내지 8m, 관목측은 1 내지 3m의 층위를 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델의 연간 평균 탄소 흡수량은 500kgCO2/y내지 550kgCO2/y 일 수 있으며, 바람직하게는 512kgCO2/y 일 수 있다. 본 발명 식재 모델의 최대 연간 탄소 흡수량은 400m2를 기준으로, 교목 및 아교목 최대 30본, 관목 최대 1370본 식재 시 달성될 수 있으며, 최대 1604kgCO2/y의 높은 탄소 흡수량을 나타낸다.
본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델은 400㎡ 기준으로, 교목층의 평균 종수는 3종이며, 흉고(diameter at breast height, DBH)는 9 내지 22㎝, 식재 본수는 6 내지 23본인 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 교목층은 2 내지 4 종수, 평균 DBH 15.7cm 일 수 있고, 식재 본수는 평균 15본 일 수 있다. 본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델 교목층이 평균 종수 3종, 평균 DBH 15.7㎝, 평균 식재 본수 15본으로 이루어질 경우, 교목층에서의 연간 탄소 흡수량은 평균 442.3kgCO2/y 이 달성될 수 있다.
또한 본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델은 400㎡ 기준으로, 상기 아교목층의 평균 종수는 2종이며, DBH는 6 내지 10㎝, 식재본수는 2 내지 7본인 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 아교목층은 1 내지 3 종수, 평균 DBH 8.0m 일 수 있고, 식재 본수는 평균 5 본 일 수 있다. 본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델 아교목층이 평균 종수 32종, 평균 DBH 8.0㎝, 평균 식재 본수 5본으로 이루어질 경우, 아교목층에서의 연간 탄소 흡수량은 평균 15.5kgCO2/y 이 달성될 수 있다.
또한 본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델은 400㎡ 기준으로, 상기 관목층의 식재본수는 340 내지 1370 인 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 관목층의 식재 본수는 평균 641 본 일 수 있다. 본 발명의 탄소 흡수 증진 식재 모델 관목층이 평균 식재 본수 641로 이루어질 경우, 관목층에서의 연간 탄소 흡수량은 평균 54.5kgCO2/y 이 달성될 수 있다. 이때 식재되는 관목층은 3년생인 것이 바람직하다.
상기 내용을 고려하면 본 발명은 특히 바람직하게 400㎡ 기준으로, 교목층의 평균 종수는 3종이며, DBH는 9 내지 22㎝, 식재본수는 6 내지 23본, 아교목층의 평균 종수는 2종이며, DBH는 6 내지 10㎝, 식재본수는 2 내지 7본, 관목층의 식재본수는 340 내지 1370본인, 탄소 흡수 증진 식재모델일 수 있다.
본 발명의 탄소 흡수 증진 식재모델은 생태적 배식의 다층 식재를 기반으로 층위별 종수 및 DBH, 식재 본 수를 제시하는 특징이 있으며, 상층은 개체당 탄소 저장량이 많은 느티나무류와 생태적 천이 중간 단계의 대표종인 참나무류로 구성되고, 하층 식생은 탄소흡수증진 기능을 강화할 수 잇는 자생수종으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 탄소 흡수 증진 식재모델은 도 7과 같이 구성될 수 있으며, 해당 식재모델은 자연 생태계에 분포하는 느티나무 우점 군락에 출현하고 탄수 흡수량이 높은 병꽃나무 및 덜꿩나무들을 하층 식생으로 분포시켜 총 식재 모델의 탄소 흡수량을 효과적으로 개선할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 탄소 흡수량 예측 상대 생장식 개발
1.1 정원 도시숲 관목 개체 선정
국내 도시숲과 정원용 관목 중 재배량의 88.2% 를 차지하는 5개 수종인 회양목(Buxus sinica), 화살나무 (Euonymus alatus), 사철나무(Euonymus japonicus), 산철쭉(Rhododendron yedoense), 조팝나무(Spiraea prunifolia) 를 선정하였다. 각각 50개체씩 250 개체를 대상으로 조사하였고, 상대 생장식 개발을 위한 수령별 개체수를 표 1에 나타내었다. 환경에 의한 탄소함량의 차이가 발생하는 것을 고려하여 충청권역의 동일한 환경에서 양묘된 식물로 생육이 정상적이고 생장이 균일한 개체를 샘플링하여 이용하였다.
[표 1]
1.2 탄소 함량비 분석 방법
탄소 저장량과 탄소 흡수량을 산정하기 위해 탄소 함량비를 분석하였다.
1.2.1 생장 특성
생장특성 중 근원 직경은 뿌리와 줄기가 서로 분기되는 지점을 버니어 캘리퍼스로 측정하여 측정하였다. 그 결과 조팝나무(11.64㎜)가 가장 작은 수치를 나타냈고, 회양목(14.24㎜), 산철쭉(14.50㎜), 사철나무(19.57㎜), 화살나무(26.41㎜) 순으로 측정되었다.
뿌리 끝부터 수관 끝까지의 수직 길이인 총 수고는 산철쭉(63.21㎝)이 가장 낮았고, 회양목(116.57㎝), 화살나무(166.28㎝), 사철나무(180.44㎝), 조팝나무(191.05㎝) 순으로 측정되었다.
잎 면적은 스캐닝 프로그램(Winseedle, USA)을 사용하여 잎 면적을 반복 측정하여 평균을 계산하였으며, 사철나무(8.93㎟), 화살나무(4.11㎟), 조팝나무(4.11㎟), 산철쭉(4.02㎟), 회양목(0.60㎟) 순으로 측정되었다. 각 생장 특성 측정을 도 1 내지 도 3에 나타내었으며, 각 종별 생장량 측정 결과를 표 2에 나타내었다.
[표 2]
1.2.2 탄소 함량비 분석
직접 수확법에 의한 식물체별 바이오매스량을 측정하였다. 또한, 부위별로 상이한 탄소함량을 고려하여 식물체를 잎+소지, 가지, 줄기, 뿌리로 세분화하여 탄소 함량을 측정하였다. 지하부는 고압분사기 및 솔을 사용하여 뿌리에 붙은 이물질을 제거하였으며, 모든 시료는 소수점 셋째 자리까지 g단위로 생중량을 측정하여 반올림하여 나타내었다. 건중량은 고온건조기(DS-89, DASOL, Korea)로 65℃통상 168시간, 최대 366시간을 소수점 첫째 자리까지 항량될 때까지 건조하였으며, 건조한 시료는 소수점 셋째 자리까지 g단위로 측정하여 반올림하여 건중량을 측정하였다. 탄소함량비 분석을 위해 시료는 분쇄기를 사용하여 미세입자(2mm 이하) 크기로 분쇄하였고, 분쇄기로 분쇄가 어려운 잎, 세근 등은 막자사발에 시료를 넣고 액체질소로 미세입자 크기로 갈아서 사용하였다. 분쇄한 시료는 원소분석기(Vario Macro Cube, Elementar, Germany)를 사용하여 고온, 고압의 산소 기체로 연소시키고 연소되어 나오는 기체 속 이산화탄소 농도를 정량하여 단위질량 당 탄소량을 3 반복하여 평균값을 산출하였다. 그 밖의 세부적인 사항은 KFRI(2007)의 산림 바이오매스 및 토양탄소 조사·분석 표준을 부분적으로 참조하여 분석하였다.
탄소 흡수계수는 목재기본밀도, 바이오매스 확장계수, 뿌리함량비, 탄소함량비로 구성된다. 계수 개발시 도시숲, 정원 내 식재된 식물의 탄소 저장량은 식 1을 통해 추정할 수 있다. 본 연구에서는 데이터의 정확도를 높이기 위해 직접 수확법에 의해 조제한 부위별 시료의 건중량에 탄소 함량비를 곱하여 산정하였다. 각 탄소 흡수계수와 탄소저장량의 산정방법은 아래 식 2에 나타내었다.
[식 1]
탄소 저장량 (g·C)= S X D X BCEF X R X CF
S: 관목의 부피 (cm3)
D: Wood density (g d. m./ cm3)
BCEF : 바이오매스 전환 및 확장 계수 (Biomass conversion expansion factor) (g/g)
R: 지하부 바이오 매스 대 지상부 바이오매스의 비율 (g/g)
CF: 건 중량의 carbon fraction (C/d.m.)
[식 2]
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탄소 저장량 (g·C)= 건중량(g) x CF(C)
탄소 흡수계수는 데이터의 신뢰도를 높이기 위해 불확도를 평가하고 있으며, IPCC(2006)에서는 불확도 30% 이내의 탄소 흡수계수 사용을 권고한다.
불확도 값은 평균값의 표준오차를 나타내는 표준불확도, 표본채취에 대한 확률분포가 95% 신뢰구간의 정규분포를 따른다고 가정한 확장불확도, %로 나타내는 상대불확도로 나눠지며, 본 발명에서는 식 3과 같이 불확도 간의 비교를 위해 상대불확도 값을 산출하였다.
[식 3]
U = t x s / √n
U : Expanded uncertainty of 95% significance level
t : Coverage factor
s : Standard deviation
n : Number
U′= U / a x 100
U′: Relative uncertainty
a : Mean
1.3 나무 종별 탄소 함량비 평가
각 나무 종별 탄소 함량비를 산출하고 그 결과를 표 6에 나타내었다.
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[표 6]
탄소함량비는 회양목(46.78±1.13%), 조팝나무(42.88±2.34%), 산철쭉(42.41±2.36%), 화살나무(40.83±1.63%), 사철나무(40.31±1.76%) 순으로 산출되었으며, Pedro(2019)가 제시한 일반적으로 건조된 식물의 탄소함량비(42%)와 근접하게 산출된 것을 확인하였다.
1.4 탄소 저장량 산정 및 상대 생장식 개발
상기 결과를 토대로 개체 당 평균 탄소 저장량을 산정하였고, 나무 종 및 부위별 탄소 저장량 산정 결과를 표 7에 나타내었다.
[표 7]
표 7에 나타낸 바와 같이 개체당 평균 탄소 저장량은 화살나무(175.17±61.61gC), 사철나무(141.54±66.65gC), 조팝나무(136.90±57.87gC), 회양목(91.70±37.30gC), 산철쭉(54.85±13.83gC) 순으로 산정되었다.
일반적인 상대생장식은 직경이 작은 경우 바이오매스가 일부 구간에서 음수 값으로 나와 사용이 제한되는 현상이 발생하는 문제점이 있는 것으로 알려져 있다 (Kang, 2016). 따라서 본 발명에서는 DW=aDb 모형을 채택하여 상대생장식을 개발하였다. 부위별 근원 직경에 따른 탄소 저장량 상대 생장식을 표 8에 나타내었다.
[표 8]
*DW: dry weight, D: diameter of root (mm), Y: year, R2: coefficient of determination, a,b: parameters
R2값은 화살나무(0.90), 회양목(0.76), 조팝나무(0.48), 사철나무(0.47), 산철쭉(0.01) 순으로 산정되었다. 산철쭉의 R2(0.01)값은 대표성이 낮아 별도의 수령에 따른 상대 생장식을 추가 도출하였다.
종별 근원 직경에 따른 상대 생장식 개발 결과를 도 4에 나타내었고, 별도로 산출한 산철쭉의 근원직경 및 수령에 따른 상대 생장식 개발 결과를 도 5에 나타내었다.
1.5 연평균 탄소 흡수량 산출
도시숲과 정원의 CO2 흡수·저장은 종, 수령, 건전성에 따른 수목의 생장 및 고사에 의존한다 (KFRI, 2012). 식재한 나무는 수 십년 동안 탄소를 빠르게 흡수·저장하면서 연 탄소 흡수량은 점차 감소하기(McPherson, 1999) 때문에 수령에 따른 탄소 흡수량 변화를 분석하여 종별 흡수량이 감소하는 지점을 파악하였다.
화살나무는 수령 14년생부터 탄소 흡수량이 감소하고 사철나무와 산철쭉은 수령이 증가함에 따라 탄소 흡수량이 감소하다가, 증가하는 경향을 확인하였다. 조팝나무의 경우 수령 18년을 기점으로 점차 감소하는 경향을 확인하였다.
연평균 탄소 흡수량을 산출한 결과를 표 9에 나타내었다.
[표 9]
표 9에 나타낸 바와 같이, 화살나무(214.09gCO2/y)가 가장 높고, 사철나무(173.00gCO2/y), 조팝나무 (167.32gCO2/y), 회양목(112.08gCO2/y), 산철쭉(67.04gCO2/y) 순의 흡수량을 나타내는 것을 확인하였다.
상기와 같은 결과를 토대로, 도시숲과 정원의 주요 관목류를 대상으로 탄소 흡수 계수 및 저장량, 흡수량을 산출할 수 있는 것을 확인하였다. 해당 탄소 흡수계수 산정 결과와 상대 생장식을 활용하면, 직접 수확법 등 복잡한 굴취 과정을 생략하고 수령, 직경 자료로 간편하게 탄소 저장량을 산출할 수 있다.
특히 본 발명의 상대생장식 개발은 직접 수확법에 의해 지상부 및 지하부 모두의 수목 데이터를 반영하고 있고 종별 부위에 따른 생육 특성을 반영하기 위해 4부위로 구분하여 바이오매스 확장계수와 탄소 함량비를 산정하였으므로, 보다 명확한 탄소 흡수계수를 산정할 수 있는 특징이 있다.
1.6 탄소 계산기
본 발명에서 도출된 주요 관목류에 대한 탄소 흡수량 및 탄소 저장량 계산 수식을 활용하여 간편하게 각 수종의 탄소 흡수 정보를 도출해 낼 수 있다.
이를 반영한 탄소흡수 계산기의 예시를 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 원하는 수종, 예컨대 회양목, 화살나무, 산철나무, 산철쭉, 조팝나무 등의 근원직경(R, cm) 값 및 수량을 입력란에 입력하면, 표 8의 상대생장식 수식에 따라, 탄소 저장량, 탄소 흡수량을 손쉽게 도출해 낼 수 있다. 즉, 본 발명의 상대생장식 수식을 이용하면, 개별 및 전체 관목의 탄소 저장량 및 흡수량을 도 6의 탄소 계산기를 통해 손쉽게 계산할 수 있으며, 추가적인 다른 개별 수목에 대한 정보를 도출하면 동일한 방식으로 탄소 계산기에 적용하여 활용가능하다.
실시예 2. 탄소 흡수 증진 다층 식재 모델 개발
생활정원 조성 시 활용 가능한 탄소 흡수 증진 다층식재모델을 도출하였다. 먼저 층위별(교목, 아교목, 관목) 탄소 흡수량이 높은 식물종을 선정하고, 관목의 연간탄소 흡수량을 예측하는 상대생장식을 실시예 1에서 개발 및 적용하여 연평균 탄소 흡수량이 가장 높은 화살나무를 관목층에 적용하였다. 또한 생활정원 조성시 가장 많이 쓰이는 3년생 관목 중 탄소 흡수량이 높은 종을 고려하여 식재모델을 구성하였다. 식재모델에 적용된 종수와 흉고직경(DBH)는 생태적 배식의 다층 식재를 기반으로 하였으며, 층위별 종수, DBH, 식재본수 등을 제시하였다. 식생의 생물종다양성 증진을 위한 군락식재모델을 개발하기 위해 다층식생군락을 목표모델로 선정하였으며, 상층은 개체당 탄소저장량이 많은 느티나무류와 생태적 천이 중간단계의 대표종인 참나무류로, 하층식생은 탄소 흡수증진 기능을 강화할 수 있는 자생수종 위주로 목표모델을 구성하였다.
탄소지킴이 도시숲(KFRI, 2012)과 「도시숲 식재모델 개발 연구」, 「탄소 흡수 우수종 선발 연구」, Kim(2022)의 문헌의 기재된 직경별 연평균 탄소 흡수량 값과 수종, 식재밀도를 수식에 적용하였고, 본 발명에서 제시하는 소요 금액은 조경수 시장가격 자료(조달청, 2019; 서울시, 2022)를 참고하여 대상종의 1주당 단가를 반영하여 제시하였다. 동일 규격의 단가가 없는 경우, 근사 규격 및 대체 수종 평균 단가를 적용하였다.
탄소 흡수 증진 모델을 구축하기 위하여, 탄소 흡수량이 높은 수종을 층위 별로 제시하였다. 교목층은 우점종으로 개체당 탄소 흡수량이 가장 많은 수종인 느티나무를 제시하였고, 대체 수종으로는 탄소 흡수량 상위 수종인 느릅나무와 유통량이 높고, 수급이 원활한 졸참나무를 선정하였다.
아교목층은 생태적 배식을 고려하여 느티나무군락의 대표 출현종인 때죽나무, 졸참나무, 당단풍나무를 선정하였고, 관목층은 식피율 17.8%±3.6 기준으로 식재본수를 제시하였다. 교목층의 평균 종수는 3종이며, DBH는 16㎝, 식재본수는 15본으로 분석되었으며, 아교목층의 평균 종수는 2종, DBH는 8㎝, 식재본수는 5본으로 분석하였다. 한편, 관목층의 평균 종수는 6종 식재본수는 641본으로 산정하였다.
본 발명의 탄소 흡수 증진 숲의 층위별 식재 대상종 및 대체종을 하기 표 10에 나타내었다.
[표 10]
실시예 1에서 도출한 탄소 흡수계수 산정 결과와 상대 생장식을 활용하여 탄소 흡수 증진을 위한 최대 규격, 최대 본수로 식재시 연간 최대 탄소 흡수량 추정치를 계산하였고, 그에 따른 소요 금액을 산출하여 표 11에 나타내었다.
[표 11]
표 11에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 탄소 흡수 증진 다층 식재 모델은 최대 규격 및 최대 본수로 식재하면 최대 연간 탄소 흡수량이 1604kg CO2/y 인 것을 확인하였다. 최대 연간 탄소 흡수량을 달성하기 위해서는 400m2를 기준으로, 교목 및 아교목 30본, 관목 1370본이 필요한 것으로 도출하였다.
본 발명에 따른 탄소 흡수 증진 다층 식재 모델의 모식도를 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타낸 바와 같은 탄소 흡수 증진 다층 식재모델은 교목층과 아교목층에는 각각 느티나무, 때죽나무가 우점하며, 관목층에는 생강나무, 쥐똥나무, 병꽃나무, 국수나무, 덜꿩나무, 좀작살나무, 화살나무 등이 출현하는 다층식재모델로 구성된다. 해당 식재 모델은 자연생태계에 분포하는 느티나무 우점 군락에 출현하고, 탄소 흡수량이 높은 병꽃나무, 덜꿩나무 등을 하층식생으로 분포시켜 총 식재모델의 탄소 흡수량을 개선한 것을 특징으로 하며, 평균 탄소 흡수량이 512.3kg CO2/y이고, 종 구성 및 식재 밀도 개선 시 최대 1604kg CO2/y 까지 이산화탄소를 흡수할 수 있다.
한편 2021년에 조성된 생활정원 12개의 실면적과 탄소흡수량을 표 12에 나타내었다.
[표 12]
상기 표 12에 나타난 2021년에 조성된 생활정원 12개의 전체면적을 비교를 위하여 400m2 으로 환산하면, 400m2 당 탄소흡수량이 약 224.2kg CO2/y인 것으로 나타났다.
본 발명의 식재모델의 평균 탄소 흡수량이 512.3kg CO2/y이고, 종 구성 및 식재 밀도 개선 시 최대 1604kg CO2/y 까지 이산화탄소를 흡수할 수 있음을 고려하면, 종래 2021년에 조성된 12개 생활정원의 400m2 탄소 흡수량인 224.2kg CO2/y 대비 현저히 높은 탄소 흡수량, 평균적으로 비교시 2.3 배 이상의 탄소 흡수량을 달성할 수 있는 모델이므로, 도시숲 및 신규 생활 정원 조성에 매우 효과적으로 활용될 것으로 기대된다.
Claims (5)
- 느티나무, 졸참나무 및 느릅나무로 이루어진 교목층;
때죽나무, 졸참나무 및 당단풍나무로 이루어진 아교목층;
생강나무, 쥐똥나무, 병꽃나무, 국수나무, 덜꿩나무, 좀작살나무 및 화살나무로 이루어진 관목층;으로 이루어진 탄소 흡수 증진 식재모델로,
상기 식재모델의 평균 탄소 흡수량은 500kgCO2/y 내지 550kgCO2/y이고,
상기 식재모델은 400㎡ 기준으로, 상기 교목층의 흉고(diameter at breast height, DBH)는 9 내지 22㎝, 식재본수는 6 내지 23본, 상기 아교목층의 DBH는 6 내지 10㎝, 식재본수는 2 내지 7본, 상기 관목층의 식재본수는 340 내지 1370 본인 것을 특징으로 하는,
탄소 흡수 증진 식재모델.
- 제1항에 있어서, 상기 탄소 흡수 증진 식재모델은 교목층은 8m 이상, 아교목층은 3 내지 8m, 관목층은 1 내지 3m의 층위를 구성하는 것을 특징으로 하는, 탄소 흡수 증진 식재 모델.
- 제1항에 있어서, 상기 탄소 흡수 증진 식재모델은 400㎡ 기준으로 교목 및 아교목 30본, 관목 1370본을 식재하는 것을 특징으로 하는, 탄소 흡수 증진 식재 모델.
- 제1항에 있어서, 상기 관목은 3년생인 것을 특징으로 하는, 탄소 흡수 증진 식재 모델.
- 삭제
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