서 론

1960년 이후 세계 각지가 도시화됨에 따라 대기오염이 진행되고 옥외조명이 증가한 결과, 도시근교 천문대의 관측 환경이 악화되면서 빛공해(light pollution) 용어를 사용하 기 시작하였다. 국제적으로 빛공해에 관한 활동을 총괄하는 국제다크스카이협회에서는 인공조명이 일으키는 다양한 부정적인 영향을 통칭하여 빛공해라고 정의하고 있으며, 빛 공해는 인체와 동식물의 잠재적 위해 등 다양한 문제점을 야기하며, 이러한 위해성은 특히 인구밀집지역에서 더욱 문 제시 되며 어떻게 효율적으로 규제할 것인가가 법적 핵심이 다(Kim et al., 2014). 2013년 2월부터 인공조명에 의한 빛 공해 방지법(약칭: 빛공해 방지법)이 시행되었으며, 인공조 명에 의한 빛공해란 인공조명의 부적절한 사용으로 인한 과도한 빛 또는 비추고자 하는 조명영역 밖으로 누출되는 빛이 국민의 건강하고 쾌적한 생활을 방해하거나 환경에 피해를 주는 상태를 말한다. 빛공해 방지법 제2조에서는 빛 공해를 야기하는 조명기구로서 도로, 보행자길, 공원녹지 등의 가로등을 포함한 발광기구 및 부속장치를 명시하고 있다.

과도한 인공 조명은 빛공해를 유발시켜 생태계 교란과 농작물 수확 감소 등 생태계 피해를 증가시키는데, 식물은 야간조명에 의해 생리생태에 영향을 받게 되며 광합성과 성장 등 영양생리와 생물계절에 영향을 미치는 것으로 보고 되고 있다(Longcore and Rich, 2004; Davies et al., 2012). Kim et al.(2002)은 참깨와 들깨를 대상으로 야간 조명의 광도를 2 lx와 6~10 lx로 설정하여 실험한 결과 2 lx에 비해 6~10 lx의 야간 조명의 영향을 받은 경우 수량이 감소되는 것으로 분석되었다. 야간 조명에 의해서 벼 이삭이 나오는 출수가 지연될 수 있으며, 단일식물이나 장일식물의 꽃봉오 리 형성에 영향을 주어 수분을 위해 꽃을 찾는 곤충에 미치 는 영향이 보고된 바 있다. 그러나, 빛공해가 벼의 생산성 증대나 특정 상업작물 등에 미치는 위해성과 관련된 연구 (Pauley, 2001; Kong and Kim, 2010)는 다소 이루어졌으 나, 도심 내 야간 조명의 조도가 수목의 생장에 어떤 영향을 미치는가에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 본 연구 는 인자조건을 설정하여 실험하는 실내 연구가 아닌 야외 현장인 도심 내 야간 조명의 조도가 수목의 개화와 잎 생장 에 영향을 미치는 지를 규명하기 위한 사례 연구로 수행하 였으며, 본 연구의 내용적 범위에서는 빛공해라는 개념은 제외하였으며, 어떤 조명 빛 종류가, 그리고 어느 정도의 조도나 휘도가 도시 내 수목의 생리활동에 영향을 주는 빛 공해 수준인지를 밝히는 것은 제외하였다. 본 연구는 연구 대상지 내에서 야간 조명의 조도 차이가 있는지, 그리고, 그에 따라 봄철 수목의 개화율과 잎 생장률이 상관성이 있 는지, 또 어떤 수종이 상대적으로 경향이 높은지를 밝히고 자 수행하였다.

연구방법

1.연구대상지 선정

연구대상지는 예비답사를 거쳐 선정하였는데, 연구대상 지 조건은 도심 중 야간 조명의 조도가 변하는 구간일 것, 그 구간 내에 수목이 3종 이상 식재되어 있고, 수종별로 조사 구간 내에 30주 이상 식재되어 있을 것이었다. 연구대 상지는 올림픽로 중 서울 잠실역 롯데백화점(상업지구)을 시작으로 진주아파트(주거 및 상업지구)를 거쳐 올림픽공 원 몽촌호 일대(녹지지역)까지 약 2km 구간을 선정하였다 (Figure 1). 예비답사 결과 연구대상지 특성은 올림픽로를 중심으로 잠실역 롯데백화점, 진주아파트, 올림픽공원 쪽으 로 갈수록 야간의 조도가 낮아졌고, 구간 내 조사하고자 하 는 수목이 30주 이상 식재되어 있었다. 단, 봄철 수목의 개 화율 조사 가능 수종은 왕벚나무와 철쭉류 2종뿐이었고, 잎 생장률은 느티나무, 은행나무, 단풍나무 3종을 선정하였다. 본 연구는 통제된 실험실에서 조건을 부여한 것이 아니라, 실제 도심 내 현장에서 이루어졌으므로 식물의 제한요소인 빛(자연광 및 다양한 야간 조명), 온도, 수분 등 다양한 환경 요인을 통제할 수는 없었으며, 야간 조명의 조도를 측정함 과 동시에 수목도 조사할 수 있는 곳을 선별하여 조사하였 다(Figure 2, Figure 4~8).

2.온습도 및 조도 측정

연구대상지 구역별로 대표적인 곳에서 온도 및 습도를 측정하여 기록하였으며, 온습도는 조도 측정한 이후인 수목 의 개화율 및 잎 생장률을 조사한 2013년 4월 23일에 측정 하였다. 조도(illuminance, 照度)는 주어진 면 상의 점을 포 함하는 미소면 요소에 입사하는 광속을 그 미소면 요소의 면적으로 나눈 값이며, 휘도(luminance, 輝度)는 발광면, 수 광면 또는 빛의 전파경로 단면 상의 주어진 점 및 주어진 방향에 대해 주어진 점을 포함한 미소면 요소를 통하고 주 어진 방향을 포함한 미소 입체각 요소 내의 광속을 미소면 요소 면적과 미소 입체각으로 나눈 값이다(Kim et al., 2014). 도심 내 가로수와 공원 내에 식재되어 있는 수목은 다양한 야간 인공조명의 영향으로 조도와 휘도의 영향을 모두 받고 있겠으나, 본 연구에서는 야간의 가로등과 공원 산책로 가로등의 조도를 측정하고, 수목의 개화 및 잎 생장 간 상관관계를 여부를 밝히고자 하였다.

조도 측정은 Figure 3과 같이 연구대상지 중에서 조사가 능 수목이 있는 지점을 고려하여 총 26개소 총 78개 지점에 서 실시하였으며, 조도 측정지점은 평면도 Figure 2와 같이 조도 측정 오차를 줄이기 위해 지점마다 가로등 바로 아래 지점, 빛 영향을 가장 적게 받는 지점, 그 중간지점 등 측정 지점 마다 3회씩 측정하였다. 조도 측정은 Table 3과 같이 잠실역 롯데백화점 일대 조사구 1~7에서 총 21개 지점, 진 주아파트 일대 조사구 8~18에서 총 33개 지점, 올림픽공원 (세계평화의 문에서 몽촌호) 일대 조사구 19~26에서 24개 지점에서 측정하였다. 조도계는 TES-1336A를 사용하였으 며, 조도 측정 높이는 지상으로부터 1.5m 높이에서 2인 1조 로 기록하였다. 야간 인공조명의 조도를 측정하는 데 있어 서 일출과 일몰의 여명의 영향을 최소화하기 위해 조도 측 정 시간은 21시부터 22시에 하였고, 조도는 2013년 3월 24 일에 측정하였다.

3.수목 개화율 및 잎 생장률 조사분석

26개소에서 총 78개 지점의 조도 측정 자료와 주변 토지 이용 현황을 바탕으로 Table 2와 같이 그룹 A, 그룹 B, 그룹 C로 구분하였고, 수종별로 각 그룹에 10주씩 조사될 수 있 도록 하여 수목 개화율은 왕벚나무(Figure 4)와 철쭉류 (Figure 5), 수목 잎 생장률은 느티나무(Figure 6), 은행나무 (Figure 7), 단풍나무(Figure 8)를 각각 30주씩 조사하고 수 목 위치를 도면화하였다. 수목 개화율과 잎 생장률은 아래 와 같은 기준을 설정하여 조사분석하였으며, 현장 조사는 개화와 잎 생장이 동시에 시작되는 4월을 적정 조사시기로 판단하였으며, 2013년 4월 23일에 실시하였다.

1)수목 개화율

Kim(2003)은 나리의 개화 단계를 녹색봉오리와 화색이 보일 때, 봉오리가 벌어질 때, 봉오리가 터질 때, 시들기 시작할 때 등 5단계로 구분하였다. 본 연구에서는 봄철 수목 의 개화 단계를 동아기(1점), 꽃눈 형성기(2점), 꽃눈 발아기 (3점), 개화 초기(4점), 개화 중기(5점), 꽃 완성기(6점), 낙 화 초기(7점), 낙화 후기(8점) 8단계로 구분 및 점수화 (Table 1 left)하였고, 개체목마다 개화 단계별 비율을 조사 한 후 평균 점수로 환산하였다.

2)수목 잎 생장률

수목의 잎 생장 단계는 동아기(1점), 잎눈 형성기(2점), 잎눈 발아기(3점), 잎 생장 초기(4점), 잎 생장 중기(5점), 잎 완성기(6점) 등 6단계로 구분 및 점수화(Table 1 right)하 였고, 개체목마다 잎 생장 단계별 비율을 조사한 후 평균 점수로 환산하였다.

4.통계분석

1)조도 차이 일원배치 분산분석

야간 조명의 조도가 세 그룹별로 차이가 있는지에 대한 유의성을 검정하고자 일원배치 분산분석(ANOVA)을 실시 하였으며, 귀무가설은 ‘그룹 간 조도차이가 없을 것이다’이 었다. 그룹 간 모평균의 차이가 있는지를 알아보고자 다중 비교 분석을 실시하였으며 사후검정으로 Duncan 분석을 실시하였다.

2)수종별 일원배치 분산분석

연구대상 수종들의 개화율 또는 잎 생장률이 그룹별로 차이가 있는지를 파악하고자 왕벚나무와 철쭉류의 개화율, 느티나무, 은행나무, 단풍나무의 잎 생장률을 각각 평균 점 수로 환산한 자료를 바탕으로 SPSS Statistics 17.0 프로그 램을 이용하여 일원배치 분산분석을 실시하였고, Duncan 분석을 통해 사후검정을 실시하였다.

3)평균 조도와 개화율 및 잎 생장률 간 상관관계

21개 지점에서 측정한 그룹 A 조도, 33개 지점에서 측정 한 그룹 B 조도, 24개 지점에서 측정한 그룹 C 조도값을 그룹별로 평균 조도를 산출하여 얻은 평균 조도를 독립변수 (명목척도)로 하고, 왕벚나무 및 철쭉류의 개화율 환산점수와 느티나무 은행나무, 단풍나무의 잎 생장률 환산점수를 종속변 수로 하여 두 변수 간의 상관관계를 파악하고자 Pearson의 단순상관계수(Pearson's simple correlation coefficient)를 구 하여 상관관계 여부에 대한 유무검정을 실시하였다.

결과 및 고찰

1.조도 차이 일원배치 분산분석

1)연구대상지 온도 및 습도

연구대상지 구역별로 대표적인 곳에서 온도 및 습도를 측정하였으며, 온도는 A구역 15.5℃, B구역 14.7℃, C구역 14.8℃로 상업지역 A구역이 약 1℃ 높았으나, 대체로 온도 분포는 비슷한 경향이었다. 습도는 C구역 35.2%, A구역 8.3%, B구역 7.8%로 녹지와 연못 등 수면공간이 분포하고 있는 올림픽공원 녹지의 습도가 높았고, A구역과 B구역은 대동소이하였다. 수목의 개화율 및 잎 생장률 조사와 동일 한 날에 현장에서 간이측정한 온도 및 습도 측정결과 올림 픽공원 습도가 상대적으로 높았을 뿐 그 외 구역별로 대동 소이하였다(Table 2).

2)조도 차이 일원배치 분산분석

조도는 연구방법에 언급한 바와 같이 총 26개소에서 총 78개 지점에서 조도를 측정하였다. 본 연구에서는 조도 측 정지점별 조도와 주변 토지이용현황을 고려하여 3개의 그 룹으로 나누었는데, 잠실역 롯데백화점 일대는 그룹 A(측 정지점 1~7), 진주아파트 일대는 그룹 B(측정지점 8~18), 올림픽공원(세계평화의 문에서 몽촌호) 일대는 그룹 C(측 정지점 19~26)로 구분하였다. 그룹 A에서는 21회 측정, 조 도 범위는 4.90~112.50 lx, 그룹 B에서는 33회 측정, 조도 범위는 0.45~42.40 lx, 그룹 C에서는 24회 측정, 조도 범위 는 0.28~22.10 lx이었다(Table 3).

연구대상지의 그룹 간 조도 차이를 검정하고자 그룹 간 조도의 차이가 없다는 귀무가설을 세우고, 조도를 인자로 한 일원배치 분산분석 실시 결과, 1% 수준에서 유의하여 귀무가설을 기각하므로 그룹 간 조도 차이가 있는 것으로 분석되었다(Table 4). 이를 검정하기 위한 LSD 사후검정 결과 각 그룹 간 조도 차이가 5% 수준에서 그 유의성이 인정되었다(Table 5).

그룹 간 조도 평균값 차이에 의한 Duncan 분석결과, 조화 평균 표본 크기는 25이었으며, 그룹 A 조도는 평균 32.19 lx, 그룹 B 조도는 평균 12.39 lx, 그룹 C 조도는 평균 2.96 lx로 분석되었으며, 세 개의 그룹으로 분류되었다(Table 6).

2.수종별 일원배치 분산분석 및 사후검정

1)수목 개화율

2)수목 잎 생장률

3)소결

이상 연구결과를 종합하면, 연구대상지 기상 환경은 그룹 C 올림픽공원 일대 습도가 35.2%로 그룹 A~B 7.8~8.3%보 다 다소 높았고, 온도는 14.7~15.5℃로 대동소이하여 기상 환경이 수목의 개화와 잎 생장에 미치는 영향은 규명하기 어려운 것으로 판단되었다. 야간에 측정한 조도는 일원배치 분산분석 결과 5% 유의수준에서 그룹 A, B, C로 분류되어 그룹 간 야간 조명의 조도 차이에 대한 유의성이 인정되었 다. 수목 개화율 및 잎 생장률 분석 결과 왕벚나무, 느티나 무, 은행나무는 세 개의 그룹이 크게 두 개 그룹으로만 분류 된 것에 비해 철쭉류의 개화율과 단풍나무의 잎 생장률은 5% 유의수준에서 세 개 그룹으로 뚜렷하게 분류되어 타 연구 수종에 비해 야간 조명의 조도가 수목의 개화 또는 잎 생장에 미치는 영향 판단 지표종으로서 보다 유용할 것 으로 판단되었다.

3.상관분석

1)평균 조도와 수목 개화율

그룹별 평균 조도와 왕벚나무, 철쭉류(각 30주)의 개화율 간 상관분석 결과, 왕벚나무는 Pearson의 상관계수가 0.428 이었고 0.05 수준(양쪽)에서 유의성이 인정되었으며, 철쭉 류는 Pearson의 상관계수가 0.909 이었고 0.01 수준(양쪽) 에서 유의성이 인정되었다(Table 17). 따라서 도심 내 야간 인공조명의 조도가 높을수록 수목 개화율은 빨라지는 것으 로 판단되었다.

2)조도와 수목 잎 생장률

그룹별 평균 조도와 느티나무, 은행나무, 단풍나무(각 30 주)의 잎 생장률 간 상관분석 결과, Pearson의 상관계수를 수종별로 보면, 느티나무는 0.824, 은행나무는 0.828, 단풍 나무는 0.901 이었고 이들 세 수종 모두 0.01 수준(양쪽)에 서 유의성이 인정되었다(Table 18). 따라서 도심 내 야간 인공조명의 조도가 높을수록 잎 생장률도 빨라지는 것으로 판단되었다. 본 연구결과 야간 조명의 조도가 높을수록 봄 철 수목의 개화 및 잎 생장은 상대적으로 빠른 경향이 있는 것으로 나타났으나, 향후에는 야간 조명의 빛공해 수준별로 도시녹지에 식재된 수목의 개화, 잎 생장량, 결실 등에 어느 정도 영향을 미치고 있는 지에 대한 보다 구체적인 연구와 그에 대한 대안 연구가 단계적으로 이루어져야 할 것이다.