도시가 차지하는 면적은 전 지구의 2% 정도에 불과하지만 전 세계 인구의 절반 이상이 살아가는 공간이다. 또 도시에서는 어느 지역과 비교해도 더 높은 문명생활을 하고 있다. 그렇다 보니 많은 비용이 필요하고, 특히 인간 활동으로부터 발생하는 환경스트레스를 줄이기 위한 노력이 많이 요구된다.

탄소 중립이 요구되는 오늘의 시점에서 도시의 탄소수지를 평가해본 결과 서울의 경우 발생하는 탄소의 1%도 흡수하지 못하는 수준이고, 주변 농촌과 통합을 이루어 낸 도시들도 5%를 겨우 넘기는 수준이다. 그렇다 보니 우리나라 대도시의 숲은 물론이고 도시 주변의 그린벨트 지역 숲도 쇠퇴 징후를 보이고 있다. 우리의 도시들이 지속가능하지 않다는 증거다.

그러면 우리는 어떻게 지속가능한 도시를 이루어낼 수 있을까? 도시의 인구 집중으로 인해 토지 이용 패턴이 변하고, 고밀도 건물과 포장으로 토양과 식생이 대체되면서 생물 서식지 감소, 지하수 고갈, 심한 홍수, 도시 열섬 효과 등이 나타나 도시 생태계에 악영향을 미치고 있다. 여기에 더해 도시가 자연 및 농촌 지역으로 확장되고 있기 때문에 추가 녹지를 확보하기도 어렵다.

이러한 가운데 도시 내에서 녹지를 확보할 수 있는 대안으로 옥상 녹화가 주목받고 있다. 옥상 녹화를 통한 녹지 확장은 쾌적성 확보, 대기 및 수질 개선, 도시 열섬 효과 저감, 야생동물 서식지 확보 등 다양한 혜택을 통해 녹지 손실을 보완하는 개념으로 자리잡아가고 있다. 

 

우리는 오랫동안 건물에 식물을 도입해 왔으며, 특히 옥상에 식물을 도입하여 예상치 못한 야생동물이 녹색 지붕에서 관찰되는 경우도 있다. 녹색의 지붕이 자연을 완전히 대체할 수는 없지만, 다양한 생물들의 서식지를 제공하여 도시생태계의 질을 개선하는 데 도움을 줄 수 있다.

식물이 도입된 녹색의 지붕은 도시의 환경 문제를 해결하는 데 사용할 수 있는 자연기반해법 중 하나이다. 녹색 지붕을 활용하여 빗물 유출, 도시 열섬 효과, 대기 및 수질과 관련된 문제를 완화할 수 있고 야생동물 서식지를 확보할 수도 있다. 녹색 지붕이 우리에게 제공하는 이러한 혜택은 그것이 생태계로서 발휘하는 생태계서비스기능에서 비롯된다.

그러나 옥상의 환경은 식물의 생존과 성장에 많은 어려움을 주고 있다. 극심한 수분 스트레스, 극심한 온도, 높은 빛 강도, 높은 풍속은 건조를 유발하고 식생 및 그것의 생육기반에 대한 물리적 손상 위험도 증가시키고 있다. 따라서 옥상 녹화를 위해 도입하는 식물은 이처럼 가혹한 환경에서도 생존할 수 있는 능력을 갖추어야 한다. 이러한 식물은 보통 키가 작고 매트를 형성하거나 성장이 더딘 식물, 상록성 잎을 가지거나 질기고 잔가지가 많은 식물, 다육식물과 같이 가뭄 내성 또는 회피 전략을 갖춘 식물을 포함하여 스트레스에 강한 특성을 가지고 있어야 한다.

도입하는 식물은 연구를 통해 변화해 왔는데 초기에는 다육식물, 벼과식물, 지하저장기관이 발달한 붓꽃과 식물, 가뭄에 강한 부추속 식물 등이 주로 선정되었으나 근래에는 옥상과 유사한 바위산과 같은 서식지를 모방하는 시스템에 기반한 방법이 주를 이루고 있다.

서울여자대학교 생명환경공학과 이창석 교수 연구팀은 서울여자대학교 교내 건물의 지붕을 인근 불암산에 성립한 소나무림을 모델 삼아 소나무를 묘목으로 도입하고 소나무림 바닥의 표토를 뿌려주어 소나무림에 자라는 식물의 정착을 유도하는 생태복원 방식으로 녹화하였다. 복원의 효과는 그곳에서 얻은 결과를 참조지소로 삼은 불암산 및 조경방식으로 녹화한 장소와 비교하여 평가하였다.

생태복원방식을 적용하여 녹화된 공간이 발휘하는 기후 조절 효과를 평가한 결과 (그림 1), 낮과 밤 모두 기존의 조경 방식을 적용한 장소 보다 온도가 낮았고, 참조지소와 유사한 온도를 나타내어 높은 기후조절효과를 발휘하였다.

 

 

▲ 그림 1. 기존의 조경 방식을 적용하여 녹화한 장소 (landscape architecture) 및 불암산 참조지소 (reference)와 비교된 생태적 옥상녹화 방법 (ecological restoration)의 온도 저감 효과. 낮과 밤 모두 기존의 조경 방식을 적용한 장소 보다 온도가 낮았고 참조지소와 유사한 온도를 보였다.

 

토양 호흡의 계절 변화를 분석하여 토양 안정화 효과를 평가한 결과 (그림 2), 토양 호흡 속도는 봄부터 상승하기 시작하여 여름에 가장 높고 가을로 접어들면서 낮아져 겨울에 가장 낮은 값을 보여 참조지소의 것과 같이 전형적인 계절 변화 양상을 나타내었다.

 

 

▲ 그림 2. 토양 호흡의 계절 변화. 뚜렷한 계절 변화를 나타내지 않는 조경 방식(landscape architecture)과 달리 참조지소 (reference)와 마찬가지로 전형적인 계절 변화 양상을 보이고 있다. 이러한 결과로부터 생태적 복원 방법을 적용한 옥상녹화 지역에서 토양생태계가 정상적으로 성립되었음을 확인할 수 있다.

반면에 조경 방식 (landscape architecture)을 적용한 장소는 뚜렷한 계절 변화를 나타내지 않았다. 이러한 결과로부터 생태 복원 방식을 적용한 옥상녹화 지역은 조경방식을 적용한 장소와 달리 토양생태계가 정상적으로 성립하여 안정화되었음을 확인할 수 있다.

정착한 식생이 발휘하는 순생산량은 6.4 탄소 톤(ton C ha-1 yr-1)으로 나타나 0.09 탄소 톤(ton C ha-1 yr-1)으로 나타난 조경방식을 적용한 장소의 것보다 크게 높았고 참조지소의 것보다도 두배 이상 높았다 (표 1).

표 1. 녹화 방식에 따른 탄소수지 비교

 

녹화 방식	순생산량	종속영양생물 호흡량	순생태계생산량
생태 복원	6.4 ton C ha-1 yr-1	5.4 ton C ha-1 yr-1	1.0 ton C ha-1 yr-1
조경 방식	0.09 ton C ha-1 yr-1	0.12 ton C ha-1 yr-1	-0.03 ton C ha-1 yr-1
참조 지소	1.82 ton C ha-1 yr-1	2.27 ton C ha-1 yr-1	-0.45 ton C ha-1 yr-1

 

순생산량으로부터 함께 살아가는 미생물과 동물의 호흡량을 삭감하여 산정한 순생태계생산량 (탄소흡수량)에서 생태복원방식을 적용한 장소는 양의 값을 보여 탄소흡수원으로 나타난 반면에 조경방식을 적용한 장소와 참조지소의 것은 음의 값을 나타내어 탄소 발생원으로 평가되었다.

식생의 종 조성, 식물의 기능 특성 및 곤충상에 근거한 서열화 결과를 통해 복원 효과를 비교한 결과 (그림 3), 생태복원 방식을 적용한 녹화지역은 세가지 요인이 모두 참조지소의 것과 유사한 경향을 보여 높은 복원 효과를 나타내었지만 조경 방식을 적용한 지역은 참조지소의 것과 크게 달라 복원 효과가 낮은 것으로 평가되었다.

 

 

▲ 그림 3. 식생의 종 조성 (a), 식물의 기능 특성 및 곤충상에 근거한 서열화 결과. 생태복원 방식을 적용한 녹화지역은 세가지 요인이 모두 참조지소의 것과 유사한 경향을 보여 높은 복원 효과를 나타내었지만 조경 방식을 적용한 지역은 참조지소의 것과 크게 달라 복원 효과가 낮은 것으로 평가되었다.

이창석 교수 연구팀은 이러한 연구결과를 국제 저널 Forests에 발표하였다.
(Kim, D.U.; Jung, S.; Kim, G.S.; Lim, B.S.; Lee, C.S. Evaluation of the Restoration Effects of Rooftop Greening Areas Created by Applying an Ecological Restoration Method. Forests 2024, 15, x. https://doi.org/10.3390/xxxxx)

[이미디어= 김한결 기자]  

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