Earticle

산불은 지상의 유기물을 연소시켜 지면에 도달하는 유효우량을 증가시키고, 지표면에 재층과 토양 발수층을 형성함에 따라 산림 유역의 유출 특성을 변화시킨다. 산불이 발생하면 유기물 탄소의 대부분은 완전 연소되어 이산화탄소 형태로 대기 중으로 배출되며, 일부는 불완전 연소 되어 토양 표면에 잔존한다. 산불 후 지표유출량이 증가되면 지표면의 토양침식이 가속화되고 유기탄소가 많이 유실된다. 이 연구에서는 산불 발생 직후에 유출포장(runoff plot)을 설치하여 산불피해강도에 따른 산불피해지의 유출 및 수질 변화를 분석하였다. 산불피해강도에 따라 토 양발수성과 수리전도도를 측정하였으며, 강우유출량을 조사하고 토양침식량과 탄소의 유실량을 분석하였다. 분석 결과 수관전소지의 토양은 다른 지역에 비해 소수성이 높고, 포화 수리전도도 가 낮았다. 강우-유출률은 수관전소지가 미피해지역에 비해 5.4 배 높았으며, 토양의 총 유실량 은 3.0 배 많았다. 수관전소에 의한 산불피해지 표면의 총 유기탄소 유실량은 수관열해지의 2.0 배, 미피해지보다 5.2 배 높게 평가되었다. 이러한 결과는 산불이 지표 유출을 증가시키고, 토양 침식과 탄소 유실을 촉진함을 보여준다. 따라서, 산불 후 강우-유출에 의해 발생하는 토양 및 탄소 유실 피해를 최소화하기 위해서는 산불피해지역에 적합한 관리 방안이 신속히 도입되어야 한다.

산불은 산림환경을 교란하는 요인 중 하나이며, 최근에는 산불의 발생패턴이 시간적, 공간적 으로 달라지고 있다. 이 연구는 우리나라의 1991년부터 2020년까지 30년간의 산불 발생 자료를 이용하여 산불 발생패턴의 시간적, 공간적 변화를 분석하였다. 30년간 산불 발생 건수는 통계적 으로 유의한 변화를 보이지 않았으나, 계절적으로는 봄철 산불의 최다 발생 시기가 3월로 1개 월 앞당겨졌으며, 여름철 산불 발생 건수가 증가하였다. Hot Spot 공간분석에 따르면, 거주인구 가 많고 야외활동이 활발한 수도권 및 대도시가 발생 건수에 관한 Hot Spot으로 나타났으며, 산 불 발생 면적에 대해서는 강원도, 울진 등 동해안지역이 대형산불이 집중하여 나타나는 지역으 로 분석되었다. 행정 구역별로 10년 단위의 산불 발생 건수를 분석한 결과, 합천군, 광주시, 창 원시가 발생 건수가 점차 증가하는 지역으로 나타났으며, 반대로 청주 상당구, 부산 남구, 태백 시는 산불 발생이 감소하는 지역으로 나타났다.

산불이 발화하여 확산단계로 전환되면 피해의 정도나 동원되는 진화자원의 규모가 시간에 따라 빠 르게 증가하므로 조기 대응이 중요하다. 효과적인 조기 대응을 위해서는 발화가 초기 확산단계로 전 환되는 데 영향을 미치는 주요 인자를 파악하는 것이 필수적이다. 본 연구는 2007년부터 2019년까지 강원도 동해안 5개 시군(강릉, 동해, 삼척, 속초, 양양)에서 발생한 264건의 산불 및 산림 인접지 발 화를 대상으로 하였다. 산불 피해지의 지형과 임상도 데이터, 사회 및 지리적 조건 등의 인자들과 산 불 초기 확산단계 전환 여부 간의 연관성을 독립성 검정과 로지스틱 회귀분석을 활용하여 분석하였 다. 분석 결과 공통적으로 고도와 경사, 초동진화자원까지의 거리 등이 산불의 초기 확산단계로의 전 환과 상대적으로 높은 연관성을 가졌다. 산림/비산림 여부, 수관밀도 등은 단계 전환과 비교적 낮은 연관성을 가졌으며, 사면향 등은 연관성이 없는 것으로 나타났다. 이 연구의 결과는 산불 조기 대응 및 초기 진화 대책 수립에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

최근 기후변화로 인해 여름철 극한강우가 증가함에 따라 산사태 발생위험이 증가하고 있다. 기후변화로 인한 산사태 재해에 효과적으로 대응하기 위해서는 산사태 취약지 관리 및 사방시 설 확대를 사전에 계획하여야 한다. 이를 위해서는 미래 산사태 발생규모를 사전에 예측할 필 요가 있다. 이 연구에서는 기후변화 시나리오를 적용하여 미래의 산사태 발생면적의 변화를 다 변량 회귀모형을 통해 예측하였다. 산사태 발생면적 예측을 위한 학습자료는 산림청에서 제공 하는 1981~2010년의 산사태 발생면적과 기상청에서 제공하는 기상관측자료를 활용하였다. 미래 예측에는 SSP 시나리오 2종(SSP1-2.6, SSP5-8.5)에서 제공하는 극한강우인자 7종(연간강우량, 80mm 이상 호우일수, 강수 강도, 5일최대강수량)을 활용하여 2030-2100년의 산사태 발생면적 변화를 예측하였다. 분석 결과, 산사태 발생면적은 지속적으로 증가하는 경향을 보였고, SSP5-8.5 시나리오의 증가폭이 더 크게 나타났다.

산림청과 국립산림과학원에서는 산지토사재해로부터 인명 및 재산피해 예방을 위한 골든타임 확보를 위하여 다양한 선진정책과 연구가 수행되고 있다. 특히, 2011년 우면산 산사태 발생 이 후 체계화된 산사태위험지도는 전국 산림을 산사태위험도 1~5등급으로 평가‧분류하여, 국가 차 원의 산사태 예측정보를 제공 중이다. 하지만, 산사태위험지도의 경우 개발 당시 산지 피복 및 지형여건을 반영하며, 변화된 위험성은 반영되지 않아 지속적인 정확도 제고가 필요한 실정이 며, 이에 이 연구에서는 산사태위험지도를 현행화하여, 실질적인 산사태 및 사면재해의 사각지 대를 최소화하고자 하였다. 그 결과, 산사태위험지도 1~3등급 면적과 비율은 소폭 감소하였으나 4~5등급은 증가하였다. 특히, 산지환경 변화지의 산사태 위험지도 현행화 검증결과, 산사태위험 지도 1등급과 2등급에서 산사태가 발생한 비율은 총 1,889건의 산사태 중 1,527건(80.8%)으로 현 행화 이전 산사태위험지도 비율(1,280건, 67.8%)과 비교했을 때 상대적으로 높게 나타났다. 이 연구 결과는 산사태 발생 예측 고도화에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 전 세계적으로 기후변화 및 기상이변 현상이 발생하고 있다. 지난 2020년 우리나라는 54일간의 역대 최장기간 장마와 연이어 발생한 태풍, 게릴라성 집중호우 등의 영향으로 총 6,175개소의 산지토사재해가 발생하였고 피해면적은 1,343ha로 나타났다. 이 연구는 2020년 발 생한 산지토사재해지 6,175개소 중 위치정보가 명확하게 식별되는 740개소를 대상으로 지질, 지 형, 임상 등의 특성을 분석하고자 하였다. 그 결과, 산지토사재해 발생은 일반산지에서 발생비 율(626개소, 84.6%)이 가장 높았으며, 발생면적은 평균 0.21ha로 0.2ha 이하의 소규모 산지토사 재해 발생비율(532개소, 71.9%)이 가장 높게 나타났다. 지형적으로는 경사 20~30°(308개소, 41.6%) 범위에서 높게 나타났으며, 곡률은 평탄지에서 발생비율(346개소, 46.8%)이 가장 높았다. 모암은 화성암의 비율(380개소, 51.4%)이 가장 높았으며, 토심은 평균 51cm로 41~50cm(355개소, 49.0%) 범위에서 높은 비율을 나타냈다. 마지막으로 산지토사재해지의 임상조건은 침엽수림(373 개소, 50.4%)의 비율이 높게 나타났다. 이 연구의 결과는 우리나라 산지토사재해 발생 특성에 관한 기초자료를 제공하고, 나아가 산사태 발생 예측 고도화에 기여할 것으로 기대된다.

최근 전 세계적으로 임업 분야에서 4차 산업혁명 기술을 도입하여 정밀임업의 구현을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 국내에서는 간벌작업에 있어서 작업효율 향상 및 간벌효과 증진을 위해 첨단 기술을 적용한 스마트 간벌시업 방법이 개발되고 있다. 스마트 간벌시업 방 법은 LiDAR 측량을 통해 시업대상지의 3D 인벤토리를 구축하여 임분 데이터를 취득하고, 빅데 이터 기반 머신러닝 알고리즘을 이용해 최적 간벌목의 선정이 이루어진다. 이후, 도출된 간벌목 의 정확한 벌도를 위해서는 작업자가 간벌목의 위치를 정확히 측설할 수 있어야 한다. 하지만, 산림의 특성상 임내 복잡한 환경으로 인해 기존의 GPS와 같은 장비로는 작업자의 정확한 위치 를 실시간으로 파악하기 어려운 실정이다. 이에 본 연구는, 기지국과 이동국으로 이루어져 보다 정확한 실시간 위치측량이 가능한 GNSS-RTK에 대하여 산림 내 적용가능성을 평가하기 위해 수종별 임내에서의 위치정확도를 평가하고, 기지국과 이동국의 거리에 따른 라디오 신호수신감 도 (RSSI) 및 위치정밀도의 변화를 분석하였다. 연구 결과, GNSS-RTK의 수평오차는 낙엽송에서 평균 약 0.26m, 잣나무림에서 평균 약 0.48로 높은 정확도를 나타내었으며, 입목의 흉고단면적 (+)과 수고(-)와 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). RSSI의 경우, 이동국과 기지국 사이의 거리가 증가함에 따라 반경 1,000m에서 최대 –103.3dBm까지 감소하며 음의 상관관계를 가지는 것으로 나타났으나(p<0.05), RSSI는 GNSS-RTK의 위치정밀도에는 유의한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다(p>0.05). GNSS-RTK에 대한 종합적인 평가 결과, 임내에서 정확하고 신속 한 위치결정이 가능하였으며, RTK 통신범위 또한 1km까지 양호한 것으로 나타나 실제 임업 현 장에서 활용하기 적합할 것으로 판단되었다.

현 정부에서 산업재해에 취약한 산업현장, 즉, 산림작업 현장에서 안전관리체계를 개발하여 중 대재해를 예방하고 안전한 일터를 만드는 것은 중요한 과제이다. 본 연구에서는 최근 10년간(2013 년∼2022년)의 임업 재해율 변화를 살펴보고, 이의 발생 특성을 살펴보고자 하였다. 또한, 현재 산 림조합중앙회 소속 교육원에서 진행하고 있는 국유림·민유림영림단과 임업기계조종사 훈련 과정 이 안전한 산림 사업 기반 구축에 미치는 영향을 평가하였다. 전체 산업재해(재해율: 0.65%) 중 임업 재해율(0.77%)은 '22년 기준 광업(39.32), 건설업(1.25%), 어업(1.06%), 농업(0.81%)에 이어 다섯 번째로 산업재해 위험이 높게 나타났으며, 6개월 미만의 작업원에서 대부분의 중대재해가 발생하 는 것으로 나타났다. 또한, 임업기계 관련 훈련과정은 전반적으로 교육 내용의 난이도가 쉽기 때 문에 지식 능력과 현장 숙련도를 향상시키는데 한계가 있는 것으로 나타났다. 특히, 안전한 기계 화 임업을 구축하기 위해서는 현재 임업기계 관련 교육의 심화과정과 2박3일 이상의 실습과정이 필요하다는 의견이 다수를 차지하였다. 이러한 이유에서 안전한 산림사업장을 만들기 위해서는 현장 숙련도 향상시킬 수 있는 훈련체계로 개선되어야 할 필요가 있다.

이 연구에서는 토사재해로 인해 피해가 발생한 지역을 복구하는데 현재 사용되고 있는 콘크 리트 사방댐의 문제점을 파악하고, 해당 문제를 개선할 수 있는 긴급복구 공법을 제안하였다. 조립식 버트레스는 콘크리트를 사용하지 않고 강재와 골재를 활용한 사방댐으로써, 강재로 구 성된 틀 구조 내부를 기초골재로 채워 토석류 하중에 대하여 저항하도록 하였다. 상부는 버트레스 사방댐 형상을 유지하되 벽체 대신 스크린부재를 좌우 양안에 근입하여 저항력을 확보하 도록 하였다. 콘크리트 타설 및 양생 등 과정이 없고, 공장에서 제작된 자재를 현장조립하여 시공하므로 공사기간이 빨라 긴급복구 현장에 적합하다. 조립식 PC블록은 프리캐스트 콘크리트를 사용한 공법으로, 20x20x20(cm) 규모의 소형 블록이며, 약 25kg 정도의 무게로 작업자가 인력으 로 운반 및 시공할 수 있는 장점이 있다. FRP연결핀을 사용하여 각 블록을 결속하므로 시공이 간단하고, 장비 진입이 어려운 현장도 인력으로 운반과 시공이 가능하여 토사재해 복구현장에 활용될 수 있다. 긴급복구 공법 모두 다양한 현장에 적용되고 있는 상황이며, 적용과정에서 도 출되는 개선사항들을 분석하여 지속적으로 업그레이드할 예정이다.

목재수확을 위해서는 산림관리기반시설인 임도가 필수적이다. 최근에는 탄소흡수원 증진을 위한 산림자원 순환경영, 미이용 산림바이오매스 이용, 산불과 병해충으로부터의 보호 및 관리, 임업 기계화를 통한 작업 등 중요성이 커지고 있다. 그러나, 최근 집중호우에 의해 다량의 산사 태가 발생하였으며, 연평균 25.2km의 임도에서 산사태 피해가 발생하고 있다. 이러한 피해는 임 도에서의 횡단배수의 문제가 주요하게 작용한다. 따라서 본 연구에서는 임도의 횡단배수시설의 피해 특성을 파악하기 위해 춘천국유림관리소에서 관할의 최근 4년 내 개설된 임도 21.7km를 대상으로 총 163개의 개소를 조사하였다. 임도의 횡단배수시설의 유입구, 배수관, 유출구에 따 른 각각의 피해유형을 분류하고, 피해에 영향을 미치는 인자를 파악하였다. 조사 결과, 유출구 에서 15.3%로 가장 많은 피해가 발생하였으며, 유입구는 6.1%, 배수관 1.8%의 피해가 발생하였 다. 피해유형 분류에서, 유출구에서는 유출구 하단부의 토양 침식(52%) 및 세굴(36%) 피해가 발 생했으며, 특히 원지반에 위치한 경우 피해가 높았다(76.9%). 유입구에서는 ‘ㄷ’형 집수정의 피해가 높았으며(p<0.05), 토석집적으로 인한 유입구 배수관 막힘(50.0%), 집수정 날개벽 균열 (20.0%) 피해가 주로 발생하였다. 유출구의 피해에는 보호공의 종류가 영향을 미치는 것으로 나 타났으며(p<0.05), 고화매트에서 피해율이 가장 높았으며(77.8%), 메붙임에서 가장 낮았다(0.0%).

최근 전지구적 기후변화로 자연재해가 빈번하게 발생하고 있다. 특히 산지토사재해는 산림의 파괴뿐만 아니라 그 피해가 광범위하여 인명, 재산 및 시설피해와 같은 2차 피해를 일으킬 수 있다. 국내에서는 산지토사재해를 landslide, landcreep (slow-moving landslide), debris flow로 구 분하고 있는데, 땅밀림에 대한 연구는 미미하다. 특히 국가 단위의 땅밀림 위험정보시스템은 구 축되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 geographic information system (GIS)을 활용하여 산 사태와 땅밀림의 차이를 비교하기 위해 산사태위험지도와 땅밀림 발생지를 중첩하여 분석하였다. 다음으로 땅밀림 구역 (landcreep area; LCA)과 비땅밀림 구역 (non-landcreep area; non-LCA)을 설정하여 땅밀림 유발 인자로 추정되고 있는 고도와 경사를 비교분석하였다. 산사 태위험지도에서 실제 땅밀림 발생지는 산사태위험등급(1-5등급) 중 3등급이 가장 많았고, 등급 외 지역도 포함하고 있었다. LCA의 고도와 경사는 non-LCA보다 각각 5m와 1° 더 높았다. 국 가 단위의 땅밀림 위험정보시스템의 구축과 더불어 고도, 경사뿐만 아니라 땅밀림을 유발하는 다양한 인자들에 대한 과학적인 규명이 필요한 실정이다.