방사성 동위원소와 토양침식모형을 통한 토양 침식의 공간적 분포에 관한 연구

Abstract

토양은 전 세계 모든 인류에 직․간접적인 영향을 미치는 주요 자원이지만 최근 인간 활동의 확장과 무차별적인 토지 이용으로 토양 자원이 사라져가고 있다. 특히 우리나라의 경우, 높은 산지 비율과 인구밀도, 여름철 집중호우로 인한 토양 침식의 위험성이 높다. 이와 같이 토양 침식은 토지의 지속가능성을 저해하는 주요 요소로 이를 연구하는 여러 방법 중 최근에는 토양 침식 추정 모형이 연구에 가장 많이 활용되고 있다. 그러나 모형을 통한 결과는 추정하고 예측하는 결과로 실제 발생하는 침식량을 측정하지는 못한다. 방사성 동위원소 137Cs을 이용하는 침식 연구 방법은 이를 극복할 수 있는 방법으로 토양의 침식에 대한 공간적 분포를 제공해줄 수 있을 뿐만 아니라 중․단기 기간의 침식량을 측정할 수 있지만 국내의 적용사례는 매우 드물다. 또한 우리나라는 외국에 비해 지형적 다양성과 복잡성이 높고 토지이용의 집중화가 높음에도 불구하고 외국에서 개발된 토양 침식 추정 모형의 적용성 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 137Cs을 이용하여 연구 지역의 토양 침식량과 그 공간적 분포를 산정하고, 이를 토양 침식 추정 모형과 비교하여 국내의 상황에 더 적합한 토양 침식 추정 모형을 선정하고자 한다. 이를 위하여 먼저 연구 지역의 토양 시료 채취를 통해 지점 별 137Cs을 분석하여 침식 및 퇴적량을 산정하였고 범용성이 가장 높아 국내․외에서 가장 많이 이용되는 RUSLE와 이와 같은 매개변수를 이용하는 USPED와의 비교를 실시한 결과는 다음과 같다.

첫째, 연구 지역의 토양 속 137Cs의 총량은 평균 2.92 ± 3.18Bq/kg으로 토지이용이 공간적 분포에 가장 많은 영향을 미치고 있다. 그에 따라 연구 지역에서 발생하는 토양 침식은 연 평균 28.97 ton/ha이고 토지 이용 별로 경작지는 한 해 67.58 ton/ha, 산지는 0.02 ton/ha의 침식이 발생하고 있다. 산지개간은 토양침식을 가속화시키는 요인으로 경작지에서의 높은 침식량은 과거부터 행해져 온 산지개간에 따른 것으로 판단된다. 둘째, RUSLE 모형과 USPED 모형이 추정한 연구 지역의 연 평균 침식량은 각각 21.28 ton/ha, 12.82 ton/ha로 같은 지역을 대상으로 했음에도 불구하고 약 2배의 격차가 나타났다. 이러한 차이는 각 모형의 특징에 따른 것으로 RUSLE는 토지피복, USPED는 유출수를 강조하기 때문에 USPED의 연 평균 침식량이 더 낮게 나타난 것으로 보인다. 셋째, 137Cs 기법과 두 모형의 평균 침식량을 비교한 결과, USPED에 비해 RUSLE모형이 상대적으로 더 정확하게 예측하였고 침식의 공간적 분포 역시 RUSLE가 USPED에 비해 더 적합하게 추정하였다. 그러나 토지이용 별로 세분화하여 살펴보면, 두 모형 모두 산지 지역에서는 안정적으로 좋은 예측력을 보이고 있는 것에 반해 경작지에서는 매우 상이한 값이 나타났다.

연구에서 나타난 많은 한계에도 불구하고 이 연구에서는 137Cs을 이용하여 국내에서 발생하는 60년대 이후 중․단기기간의 침식량을 대략적으로 살펴볼 수 있었으며 외국에서 개발된 모형이 국내의 경작지에서 발생하는 집약적인 토지이용 현상을 반영하지 못하고 있기 때문에 앞으로의 토양 침식 연구에 모형을 활용할 때 비판적인 시각이 필요하다는 것을 확인할 수 있었다.