서 론

1960년대 이후 고도의 도시화로 인하여 집약적 토지이용 이 행해짐에 따라 많은 양의 쓰레기 및 폐기물들이 생성되었 다. 대한민국 서울은 많은 쓰레기양을 처리하기 위하여 난지 도 쓰레기 처리장을 운영하였으나 1987년 말 매립이 완료되 어 쓰레기 처리에 어려움이 있었다. 현재 수도권매립지는 서 울을 비롯한 수도권의 막대한 양의 쓰레기를 처리할 적지로 평가되어, 1992년 2월 28일 준공 후 수도권의 쓰레기를 처리 하게 되었다(Sudokwon Landfill Site Operation Cooperatives, 1999). 매립지는 혐오시설로 분류되어 인근 주민들에게 기피 되는 NIMBY 현상 혹은 BANANA 현상이 일어나며 소음, 악취 등에 대한 민원과 반발이 많이 생기는 시설이다. 이러한 수도권매립지 주변지역은 그동안 교통여건 등으로 낙후되었 으나 인천국제공항, 청라경제자유구역, 검단신도시, 김포신 도시, 인천공항고속도로, 공항철도 등의 시설 또는 계획으로 급속한 개발과 인구증가를 가져오고 있다(Kang, 2008). 지역 주민은 악취와 분진 등으로 인해 혐오시설로 인식되어온 수 도권매립지에 대해 경관과 주변환경 개선을 위한 녹지대 조 성 등을 요구하고 있으며, 특히 1992년부터 2001년까지 10 년 동안 쓰레기를 매립하고 매립이 종료된 제 1매립장에는 지역주민이 이용할 수 있는 공원을 조성해 줄 것을 요구하였 다(Shin, 2009; Shin, 2012). 그러나 녹지대를 조성하기 위한 식재기반은 기본적으로 요구되는 토양조건인 세근이 잘 자 랄 수 있도록 부드럽고, 투수성이 양호하며, 양분과 부식이 풍부해야 한다(Kim, 2001; Lee et al., 2001; Oh, 1970)고 보고되어 있지만, 매립지 토양은 토양 내 산소공급, 양이온교 환능력, 영양물질상태, 수분보유능력 등이 낮고, 반면에 높은 토양온도, 과다한 다짐 등으로 토양환경이 불량한 것으로 알 려져 있으며(Kim et al., 2001; Choi et al., 2003) 수도권매립 지에서도 생육환경이 일반지역보다 열악하여 부분적으로 생 육상태가 불량한 지역이 발생되고 있다. 매립지 기반 자체가 간척지인 것에 기인하여 유기물, 토양경도 등의 문제가 근 본적으로 해결하기 어려운 상황이나, Nam(2008)은 매립지 의 성토 높이를 높게 조성하면, 염의 피해를 줄게 되고 주요 식생의 변화가 염생식물 우점에서 중성식물 우점으로 변화 한다고 하였지만, 느티나무와 같은 나무는 성토깊이가 과다 할 시 상층부에 산성토양에서 생장이 불리하다고 하였다 (Kim and Park, 2004). 또한, 식재기반 조성 시 Seo(2012) 는 전면객토와 부분객토로 구분하여 염에 대한 피해를 없애 는 설계방안을 제시하였으나, 실제 조성 시 비용에 대한 측 면에 어려움이 따랐다. 현재 열악한 수도권매립지 식재기반 현황을 파악하며, 열악한 환경에 착생하기 어려운 종과 적응 하여 살 수 있는 종에 대해 분류하는 연구가 필요한 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구에서는 장기적인 측면에서 수도 권매립지 수목생육상태와 토양환경을 분석하여 수도권매립 지에 적응력이 높은 수종 도출을 도출하고 수목 생육이 용이 하도록 토양환경을 개선하는 방안을 제시하고자 하였다.Fig .1

연구방법

1.연구대상지

연구대상지는 인천시 서구 백석동에 위치한 수도권매립 지 내 1992년 폐기물 반입이 시작되었고 8년 10개월에 걸쳐 높이 총 40m에 약 6,400만 톤의 폐기물이 매립된 후 2004 년 안정화 공사가 완료된 제 1매립장 사면이었다. 제 1매립 장 사면 면적은 총 1,056,619m²이었으며, 녹화사업 초기에 씨앗 파종(seed spray) 방법으로 조성한 아까시나무와 싸리 나무류 등이 생육하는 가운데 2002년 1,000만 그루 나무심기 사업을 시작하면서 수도권매립지에서 자체 생산한 곰솔, 튤 립나무, 이팝나무 등을 묘목상태로 식재하였다(Han, 2008).

2.조사․분석 방법

1)수목 생육불량률

2007년에 4단 상부 및 3단 상부 지역 주요 식재 유형별 조사구(7~20m×5~20m) 중 60개소를 선정하여 수목 생육불 량률을 조사하였다. 2008년과 2009년에는 2007년도에 선 정된 조사구 60개소와 2008년 추가된 9개소를 포함하여 총 69개소 664주에 대하여 수목 생육불량률을 조사하였다. 조 사구는 성목과 묘목이 식재된 지역을 69개 조사구 26개 식 재유형으로 구분하였고, 수목 생육불량률은 수목의 가시적 인 피해정도를 조사하는 Lee et al.(1993)의 방법으로 잎의 변색도, 낙엽정도, 위축, 신초생장, 소지상태, 정아유무, 수 관감소, 수세 등을 점수화하여 생육불량률을 산정하였다. 생육불량률 산출방법은 활엽수 평가총점 25점, 침엽수 평가 총점 41점으로 항목별 평가점수를 합계하여 백분율로 최종 생육불량률을 산출하였다(Table 1).

수목 생육불량률의 산출된 값과 조사자의 종합적인 판단 을 기준으로 수도권매립지 환경에 적응정도를 구하였다. 기 준은 3가지(양호, 불량, 판단보류)로 구분하여 평가하였다. 양호는 수목 생육불량률이 약 20% 이내이며, 3년에 걸쳐 감소하는 추세의 종을 선정하였다. 불량은 수목 생육불량률 이 약 30% 이상이며, 3년에 걸쳐 증가하는 추세의 종을 선정하였고, 판단보류는 양호와 불량을 구분하기 어려운 종 을 선정하여 제시하였다.Table .1

2)토양특성

토양특성 비교분석은 동일한 종이 식재되었고 생육상태 가 구별되며 식생과 토양과의 상관성이 명확히 보이는 7개 소에 대하여 토양단면, 토양삼상 및 토양이화학적 분석을 비교하였다. 수도권매립지 수목생육에 주요 영향요인으로 판단되는 토양특성 파악을 위하여, 2007~2008년 조사․분석 한 수목 생육불량률을 토대로 수목생육불량 지표종을 선정 하고, 수목생육불량 지표종과 생육이 양호한 대조구를 중심 으로 7개소 선정하여 2008년 6월에 각 조사구에서 A₀층을 걷어낸 후 표층으로부터 토성이 변하는 1개 이상의 지점에 서 토양을 채취 후 음건하여 2㎜채로 쳐서 이화학적 분석 및 토양삼상분석을 실시하였다. 토양 pH는 유리전극법 (1:1)로 실시하였으며, 유리전극법은 풍건토양 5g을 50㎖ 비이커에 취하여 증류수 25㎖를 가하고 유리막대로 저어주 면서 1시간 방치한 후 pH meter(TOA HM 30V)로 3반복 측정하였다. 토양 EC는 0.01MKCI 유기물 함량은 Walkly- Black법에 따라 정량․분해시킨 풍건시료(50mesh 통과) 0.5g을 250㎖ 삼각플라스크에 취하여 INK₂Cr₂O₇I용액 10 ㎖을 가하고 토양이 기벽에 묻지 않도록 조심스럽게 흔들어 준 다음 진한 황산 25㎖를 가하고, 증류수 200㎖를 가한 뒤 0.02Mo-penanthroline-ferrous complex를 지시약으로 하여 남아있는 INK₂Cr₂O₇를 0.5NFeSO₂․7H₂O로 역적정하 여 유기물함량을 계산하였다. 양이온 치환용량은 1N 초산 암모니아법에 따라 구하였다. 치환성 양이온 중 Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na²⁺은 EDTA법에 의해 산정하였다. 유효인산은 인산 과 결합하고 있는 금속을 산 또는 NH₄F로 용해하여 착화합 물을 형성시킴에 따라서 인산을 분리시키는 법으로 110℃ 에서 건조한 KH₂PO₄ 0.2197g을 침출액에 녹여 5㎖의 농황 산을 가한 다음 1,000㎖ mess에 채워(50ppm P가 됨) 0, 10, 20, 30, 40, 50㎖를 침출액으로 각각 100㎖로 희석하여 0, 10, 15, 20, 25ppm P 표준액으로 만든 후 토양 5g에 침출액 20㎖를 넣고 10분간 진탕한 후 No. 2여지로 여과하 였으며, 표준용액과 시료액 3㎖를 시험관에 넣고 조작액 6㎖씩 넣은 다음 0.4㎖의 1, 2, 4용액을 가하여 잘 혼합한 다음 30℃에서 30분간 항온 후 720nm에서 비색측정하였Fig .2 다.Table .2

토성을 파악하기위한 입경분석은 micro-pipette법(Miller and Miller, 1987)을 이용하였다. 토양삼상분포 특성 조사 용 시료는 모니터링 대상지에서 A₀층을 걷어내고 코어를 이용하여 채취하였다. 채취한 토양은 건조중량을 진밀도로 나누어 고상의 부피로 하고, 그 토양의 수분을 정량하여 물 의 밀도로 나눈 값을 액상의 부피로, 전체 부피에서 액상과 고상의 부피를 빼준 값을 기상의 부피로 하여 백분율로 표 시하였다. 매립토양 단면구조는 백호우로 매립토양을 굴취 한 후 매립토양 단면구조를 분석하였다.Table .3

결과 및 고찰

1.수목 생육불량률

수목 생육불량률은 제 1매립장 사면의 69개 조사구에서 조사구별 5~10주를 분석하였고 기존 수목이 고사했거나 제 거된 경우는 조사 대상에서 제외하여 생육불량률을 분석하 였다.

2007년부터 2009년에 걸쳐 조사한 수목 생육불량률을 기준으로 하여 수도권매립지 환경에 적응유무를 판단하였 다. 적응능력이 양호인 수종은 총 10종으로 침엽수 2종과 활엽수 8종이었다. 침엽수는 곰솔(묘목)과 향나무이었고, 활엽수는 갈참나무, 능수버들, 밤나무(묘목), 살구나무, 상 수리나무, 이팝나무, 튤립나무(묘목), 팽나무이었다. 적응능 력이 불량인 수종은 총 8종으로 침엽수 2종과 활엽수 6종이 었다. 침엽수는 서양측백나무와 측백나무이었고, 활엽수는 꽃사과, 아까시나무, 왕벚나무(묘목), 자귀나무, 자작나무, 회화나무이었다. 3년 모니터링으로 식재된 수목이 매립지 환경에 적응하였는지 판단이 어려운 종들은 판단보류 수종 으로 구분하였으며 분석된 수목 중 총 8종(침엽수 1종, 활엽 수 7종)이었다. 침엽수는 곰솔이었으며, 활엽수는 개오동나 무, 단풍나무, 모감주나무, 붉나무, 신갈나무, 양버즘나무, 왕벚나무이었다.

본 연구결과에서 적응능력이 양호하다고 분석된 튤립나 무는 태풍이 심한 해안지역이나 풍충지(風衝地)를 제외한 우리나라 여러 지역에서 생육이 양호(Ryu et al., 2003)한 수종이었다. 곰솔은 임해매립지 복토높이 1m 이하에서도 고사율이 낮은 수목(Byun, 2004)이었으나 복토된 토양 하 부에 폐기물이 매립된 수도권매립지의 경우 곰솔 묘목은 적응능력이 양호하였으나 곰솔이 성장한 이후 생육상태는 본 연구에서 정확하게 판단하기 어려운 상태이었다.

2.토양특성

매립지 토양환경을 분석하기 위하여 토양환경 생육불량 지표종을 선정하였다. 생육불량 지표종은 69개소의 조사구 중 생육불량률이 25% 이상인 종을 선정하였다. 생육불량 지표종을 기준으로 하여 토양조사구는 제 1매립장 사면에 서 생육불량 지표종의 생육상태가 양호 및 불량으로 구분되 는 조사구의 토양을 분석하였다. 총 26종 중 4종(개오동나 무, 회화나무, 자귀나무, 단풍나무)을 선정하여 7개소의 토 양환경을 분석하였다.

조사구 중 수목 생육이 불량한 지역과 양호한 지역의 토 양환경 비교결과 불량지역은 토양 상부가 산림토양이나 토 양 하부는 배수가 불량한 뻘토양이 관찰되었으며, 양호지역 은 전체지역이 산림토양으로 구성되었다. 일반적으로 토양 은 유효토심이 깊을수록 토양 수분 및 양분의 보존기능이 증가하며(Fehrenbacher, 1956), 통수(通水) 및 통기(通氣) 기능이 불량한 지반구조에 의해 우기에는 배수장애에 따른 습윤해를 입게 되고 동절기에는 냉해를 입기 쉽다(Lee, 2011). 향후 매립을 실시할 때 출처가 분명하고 뻘토양이 포함되지 않은 토양으로 매립하여야 하며 현재 매립된 토양 은 전체 지역에 대하여 개선이 어려운 상태이므로 뻘토양에 도 적응이 빠른 수목을 선별하여 식재하는 방법 등이 필요 한 것으로 판단되었다.Table .4

수도권 매립지의 토양삼상 및 수분함량 분석결과 토양은 고상의 비율이 매우 높은 상태이었으며 수분함량은 11.1∼ 33.8%이었다. 양호지역과 불량지역 토양삼상 및 수분함량 은 크게 차이가 없었으나 단풍나무 5 지역은 수분함량이 다른 지역에 비해 매우 높은 상태(33.8%)이었으며 토양삼 상 중 기상이 매우 높은 상태(17.5∼17.7%)이었다. 이는 고 상률이 55% 이하면 근계 발달엔 지장이 없지만, 고상률이 60% 이상이거나 고상률이 적정범위 내라도 기상률이 10% 이하면 근계발달이 곤란하다고 언급한 선행연구결과(Masuda et al., 1983)에 근거하여 대부분 조사구의 고상률이 60% 이상으로 생육이 어려운 것으로 판단되었다. 단, 조사구 7은 고상률이 60% 이상이나 현재 수목 생육이 양호한 상태(수 목생육불량률 39.5% → 42.3% → 26.6%)로 지속적인 모니 터링을 통해 그 원인을 규명할 필요가 있었다.Table Fig .35

토양이화학적 특성 분석결과 수목식재지역은 산림토양 보다 토양산도 수치가 높은 염기성 토양이었고 치환성양이 온 Ca²⁺는 폐건축자재들로 인하여 산림토양보다 수치가 높 았다. 수목생육이 불량한 지역은 유기물함량이 0.14~2.52% 로 산림토양에 비해 매우 낮은 상태이었다. Byun(2004)은 같은 토양조사구 내에서 복토높이가 낮을수록 pH값은 높아 지고 Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺ 등 염류함량은 증가한다고 보고 하였고, Park et al.(2008)은 수도권매립지 토양기반분석 결 과, pH는 5.5~8.4, EC는 0.11~0.31ds/m, 유기물함량은 3~7 g/kg, Ca²⁺는 1.2~6.8cmol/kg, Mg²⁺는 0.5~2.5cmol/kg, K⁺ 는 0.2~0.7cmol/kg, Na⁺는 0.1~0.2cmol/kg, 유효인산 함량 은 3~58mg/kg라고 보고하였다. 또한, Cho and Choi(2002) 는 매립지 내 굴착지반토는 식물이 생육하기에 적합한 사양 토~식양토의 범위를 벗어나고, 전기전도도 3.16(ds/m), pH 8.21, Nacl(%) 0.9 등으로 측정되어 고염도 지역에서 나타 나는 특징을 보인다고 하였다. 본 연구에서는 선행연구와 유사한 토양분석결과가 도출되었고, 양이온치환용량의 경 우 조경수목 식재를 위한 최소한의 함량인 6cmol/kg(Park et al., 2008)에 비해 매우 낮은 수준으로 이에 대한 개량이 필요한 것으로 판단되었다.Table .6

토양 단면구조 분석결과 수목 생육불량지역은 토양 내 뻘층이 발견되어 배수불량이 주요 원인으로 판단되었다. 조 사구별 세부 식생생육불량 원인을 살펴보면 조사구 1, 5는 토양 산도 수치가 높았으며, 조사구 2는 토양 내 기상비율이 낮았다. 조사구 2, 3, 5는 유기물 함량이 낮았으며, 조사구 5 지역의 토양경도가 높았다. 토양조사 분석결과를 종합하 면 토양산도, 토양 내 기상비율, 유기물 함량, 토양경도가 식물생육에 중요한 것으로 판단되었다.

3.종합

본 연구는 수도권매립지 제 1사면의 수목 생육상태와 토 양환경간의 관계를 규명하고 이에 따른 수도권매립지 토양 환경에 적응가능한 수종의 도출과 수도권매립지 토양환경 에 대한 현황을 제시하고자 하였다.

수도권매립지 제 1사면에 식재된 26종을 중심으로 수목 생육불량률을 조사한 결과 적응능력이 양호인 수종은 침엽 수에 곰솔(묘목)과 향나무 등 2종이었고, 활엽수에 갈참나 무, 능수버들, 밤나무(묘목), 살구나무, 상수리나무, 이팝나 무, 튤립나무(묘목), 팽나무 등 8종이었다. 이들 종은 생육불 량률이 약 20% 이내이며, 시간이 흐름에 따라 수목 생육불 량률이 감소하는 상태로 매립지 등 토양이 불량한 지역에서 식재가 용이할 것으로 판단되었다. 판단보류 수종은 총 8종 으로 침엽수는 곰솔이었으며, 활엽수는 개오동나무, 단풍나 무, 모감주나무, 붉나무, 신갈나무, 양버즘나무, 왕벚나무이 었다. 판단보류 수종은 향후 추가적인 연구를 통하여 매립 환경에서 생육 적응가능한지 판단이 필요하다. 특히 곰솔은 기존 연구에서 1m 이하에서도 고사율이 낮았다고 하며 (Byun, 2004), 곰솔 묘목의 경우 적응능력이 양호하여 차후 모니터링 결과를 지켜볼 필요가 있었다.

토양특성 분석결과 수목 생육이 불량한 지역의 토양은 상부가 산림토양이나 토양 하부는 배수가 불량한 뻘토양으 로 배수불량이 수목 생육에 영향을 미치는 것으로 판단되 어, 매립지 내 배수개선이 필요할 것으로 판단되었다. 토양 이화학적 특성 분석결과 수목 생육이 불량한 지역 토양은 매립한 토양 내 치환성양이온 Ca²⁺가 폐건축자재 등에서 녹아나와 산림토양보다 토양산도 수치가 높은 염기성이었 으며, 유기물함량이 0.14~2.52%로 산림토양에 비해 매우 낮은 상태로 장기적인 관점에서 식물 생육이 양호한 적정범 위로 개선하려는 노력이 필요하였다. 토양삼상 분석결과 토 양은 고상률 60% 이상이거나 55% 이하이지만 기상률이 10% 이하인 지역이 대부분으로 근계발달이 어려워 생육이 불량할 것으로 판단되었으며, 수목식재 시 고상률을 낮추어 수목뿌리가 원활하게 발달할 수 있도록 개선이 요구되었다.

수도권매립지 토양과 수목생육과의 상관관계를 밝히는 데 있어 통계분석을 통한 상관성이 뚜렷하지 않은 것은 같 은 조사구 내에서도 매립토양 내 매립요소들의 재질과 양이 달라 이를 측정하는 데 한계가 있어 후속연구에선 상기 한 계점을 고려한 연구를 수행할 필요가 있을 것으로 판단된 다.