서론
기후변화로 인한 환경보존 인식이 증가하면서 도시의 생태적 문 제를 해결할 수 있는 방안으로 옥상녹화에 대한 관심이 급증하였 다. 옥상녹화는 도시열섬, 도시사막, 도시홍수, 지하수 고갈 등의 환 경문제를 완화할 수 있다. 또한 대지 부족 및 높은 지가로 녹지공간 확보가 어려운 도심에서 옥상공간을 효율적으로 활용한다는 중요 한 의미를 가진다.
옥상녹화는 건축 및 토목구조물 등의 불투수층 위에 토양층을 포함한 식재기반을 조성하고 식재하는 것을 의미하고(Huh and Shim, 2000), 옥상녹화시스템이란 방수층, 배수층, 여과층, 식재 배지, 식생 등 특정 기능을 가진 다양한 재료를 포함하는 옥상녹화 를 위한 복합체로 정의되므로(Bovin et al., 2001), 일반 녹화와는 달리 인공적인 식재 환경에서 기인하는 제한요소들을 극복할 수 있 는 특수한 녹화기술이 요구된다.
저관리형 옥상녹화시스템은 하중을 경감하고, 관리요구도가 낮 으며, 저비용으로 넓은 면적을 녹화할 수 있으므로 하중이 고려되 지 않은 기존 건축물에 보다 용이하게 적용될 수 있지만(Emilsson and Rolf, 2005; Johnson and Newton, 2004), 식물생육에 상대적 으로 불리한 환경이 될 수 있고 도입식물의 범위도 제한적일 수밖 에 없다. 그러므로 저토심 식재지반에서 최소한의 유지관리만으로 도 건전하게 생육할 수 있도록 식물소재의 환경 저항성 평가를 통 한 식물재료 개발이 필요하다(Kim, 2006).
Sedum속 식물은 내한성, 내서성, 내건성 등의 환경 내성이 강할 뿐만 아니라 척박한 토양에서 양호한 생육을 나타내고 왕성하게 번 식하여 군집을 이루는 특성을 지니고 있다(Kim et al., 2010). 이러 한 특성으로 인하여 Sedum속 식물은 건축물의 옥상이나 지붕의 녹 화에 적합하다(Boivin et al., 2001; Kwon and Jeong, 1999; Stephenson, 1994).
최근 기후변화로 인하여 식물들의 생육 가능지역이 변화하며 상 록성 식물의 내한성 평가 연구들이 많이 진행되었지만(Kim et al., 2010; Kim et al., 2014; Lee et al., 2005; Lee et al., 2011; Ryu et al., 2014; Zhao et al., 2012), 반면에 지구온난화, 도시열섬 등 으로 인하여 옥상에서 주어지는 고온에 대한 식물의 내서성 평가 연구는 상대적으로 미흡한 수준이다. 특히, 저관리형 옥상녹화에 서 식물재료는 대부분 초본식물들이 도입되고 있는데, 토심이 낮고 태양광에 직접 노출되기 때문에 고온 피해를 받기 쉬우므로 우수한 내서성을 가진 식물재료들을 선정하여 활용할 필요가 있다.
식물의 내서성 평가는 세포막의 열에 대한 안정성(cellular membrane thermostability)을 평가하는 방법들이 이용되어왔으 며, 대표적인 방법은 고온에 노출시킨 후 열에 의해 피해를 입은 조 직에 대한 전해질 용출(electrolyte leakage, EL) 양을 전기전도도 (electrical conductivity, EC)로 측정하는 기술이다(Ingram and Buchanan, 1981; Kim et al., 2014; Martineau et al., 1979).
본 연구는 저관리형 옥상녹화시스템 개발의 일환으로 EL 평가 방법을 활용하여 국내 옥상녹화에 도입 가능한 몇 가지 세덤류 (Sedum spp.)를 대상으로 내서성을 평가하고자 수행되었다.
연구방법
1. 식물재료
예비 생육실험을 통하여 선정된 식물들은 모두 세덤류(Sedum spp.)로서 자생종 4종, 외래종 7종의 총 11종으로 자생종이 기린초 (Sedum kamtschaticum), 땅채송화(Sedum oryzifolium), 바위채 송화(Sedum polystichoides), 돌나물(Sedum sarmentosum)이었 고, 외래종이 아크레(Sedum acre), 알붐(Sedum album), 리플렉 섬(Sedum reflexum), 루페스트레(Sedum rupestre), 섹상귤레 (Sedum sexangulare), 스프리움(Sedum spurium), 텔레피움 (Sedum telephium)이었다. 식물들은 폭 6cm × 높이 6cm의 포트 에서 재배된 것을 구입하였고, 이들 중에서 균일한 식물체를 다시 선발한 후 식물재료로 사용하였다.
2. EL 평가를 통한 내서성 평가
선정된 식물의 내서성 평가는 우리나라에서 연평균 기온이 가장 높은 시기인 7월부터 8월에 걸쳐 수행되었다. 2003년 7월 28일에 식물을 구입하여 약 1개월간 일조 시간 동안 그늘지지 않는 4층 건 물 옥상에서 순화시키고, 2003년 8월 21일에서 8월 28일에 걸쳐 생육상(growth chamber; VS-3DM, Vision Scientific Co., Ltd., Daejeon, Korea)에서 고온 처리 후 EL 평가하였다. 1992년부터 2001년까지 10년간 국내 대도시와 실험지의 평균 최고온도를 조 사한 결과 33-37°C를 나타냈고, 2002년 여름 실험지의 옥상 저면 부 온도를 예비적으로 관찰한 결과 최고 50°C 이상까지 나타나서, 처리 온도를 40°C, 45°C, 47.5°C, 50°C, 52.5°C, 55°C, 57.5°C 로 설정하였다. 각각의 온도로 조절된 생육상에 식물체를 포트에 식재된 상태 그대로 옮겨 4시간 동안 처리하였고, 각 처리당 5반복 으로 하였다.
고온 처리를 한 식물체는 지상부를 채취하여 부드러운 솔로 식 물체가 상하지 않도록 가볍게 이물질을 털어낸 후 1g의 표본 조직 을 처리별 5반복으로 취하였고, 이 표본 조직을 50mL 용량의 마개 가 있는 시험관에 30mL의 탈이온 2차 증류수(deionized double distilled water)와 함께 넣었다. 이 시험관을 약 30분 동안 그대로 두었다가 진탕기(orbital shaker; NB-101M, N-Biotec, Inc., Bucheon, Korea)에서 120rpm으로 18시간 동안 처리하고 전기전 도도 측정기(EC meter; Conductivity Meter 47C, Istek, Inc., Seoul, Korea)를 사용하여 침출액의 초기 전기전도도(initial reading EC)를 측정한 후 80°C의 건조기(dry oven)에서 4시간 동 안 두어 열처리를 하였다. 건조기에서 꺼낸 후 실온이 되었을 때 다 시 120rpm 진탕기에서 18시간 동안 처리하고 침출액의 최종 전기 전도도(final reading EC)를 측정하였다.
각 처리에 대한 EL(%)값은 Eq. 1과 같이 열처리로 고사시킨 식 물 조직 침출액의 EC값에 대한 온도 처리 후 식물 조직 침출액의 EC값의 비를 백분율로 산출하였다. 고사한 상태에서의 전해질 용 출량을 최대 용출량으로 보았을 때, EL(%)값은 각 온도 처리에 의 해 세포막에서 유도된 피해의 정도를 의미하므로 이 값을 통하여 고온에 대한 저항성을 분석하였다(Anderson et al., 1988; Cardona et al., 1997; Ingram, 1985; Ingram and Buchanan, 1981; Ingram and Buchanan, 1984; Iles and Agnew, 1995; Maier et al., 1994; Martineau et al., 1979; Shashikuma and Nus, 1993).
처리 온도와 EL(%)과의 관계는 많은 선행 연구에서 S자 반응 곡 선(sigmoidal response curve)을 나타내었고, 이 곡선의 중심점인 변곡점은 최대 용출량의 절반 이상의 전해질 용출이 나타나기 시작 하는 지점으로서, 식물과 처리 간을 비교하는데 가장 결정적인 부 분이 되며, 이 지점에서의 온도를 통하여 치사 온도가 예측되었다 (Anderson et al., 1988; Cardona et al., 1997; Ingram, 1985; Ingram and Buchanan, 1981; Ingram and Buchanan, 1984; Iles and Agnew, 1995; Maier et al., 1994; Shashikuma and Nus, 1993). 따라서 각 식물에 대한 치사 온도를 예측하고 식물 간 비교 를 위하여 본 연구에서는 S자 함수의 기본식인 Eq. 2(Kingsland, 1985; Von Seggern, 1993)에 최소 EL값(z), 변곡점에서의 기울 기 및 온도를 매개 변수로 하고, 처리 온도를 독립 변수로 대응시킨 Eq. 3을 적용하였다.
ELp = predicted EL value (%)
z = baseline level of electrolyte leakage (%)
Tm = temperature at the inflection point (°C)
k = function of slope at the inflection point
T = treatment temperature (°C)
e = 2.718
측정된 자료들은 모두 SAS version 6.12(The Statistical Analysis System for Windows, SAS Institute Inc., North Carolina, USA)를 이용하여 통계분석하였다. 온도 처리에 대한 EL(%)값의 함수에 적합한 반응 곡선과 매개변수(parameter)는 비선형 회귀분석 모델(nonlinear regression model; Proc NLIN) 에서 최소제곱법(least squares method) 중 마쿼트법(Marquardt Method)을 이용하여 계산되었다(Huh and Seo, 1996; Kim, 2003; Kim and Choi, 2004; Song et al., 1993; Sung, 1998, 2001).
3. 저관리형 옥상녹화시스템에서의 내서성평가
1) 시스템의 구성
Kim et al.(2005)의 연구결과에 근거하여 시스템의 조성은 토심 5cm의 다공질 유리 파쇄물을 사용한 배수층, 부직포를 이용한 여 과층, 토심 10cm의 인공토양 혼용을 사용한 토양층으로 구성하였 다. 배수형태는 배수형과 저수․배수형의 상호 보완적인 형태로서 배수구를 최저면부로부터 2.5cm에 위치시켜 소량의 저수가 가능 하도록 하였다(Fig. 1).
2) 시스템에서의 EL평가
저관리형 옥상녹화시스템에서의 내서성 평가를 위해서 2003년 4월 3일에 구입한 식물재료를 식재기반이 조성된 가로 56cm× 세 로 35.5cm × 깊이 14cm인 식재상자에 정식하였다. 일조 시간 동안 그늘지지 않는 높이 약 14m의 4층 건물 옥상 중앙에 두께 5cm의 발 포 폴리스티렌을 설치한 후 상부에 식재 상자를 배치하였다. 정식 후 2주 동안은 매일 1회 30mL 관수하였고, 이후에는 관수하지 않 았으며 시비는 실시하지 않았다. 평균 기온이 가장 높은 7월부터 8 월 사이에 급격한 온도변화를 보이는 날의 익일을 조사시기로 정하 였다.
시스템 최저면부와 동일한 레벨인 두께 5cm의 발포 폴리스티렌 상부에 자기온습도계(Sigma-Ⅱ, Sato Keiryoki Meg. Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 배치하여 시스템이 위치한 옥상 환경의 지속적 인 기온 변화를 측정하였다. 실험 기간 중 측정된 온도는 2003년 7 월 23일에 40.7°C로 최초로 40°C 이상을 기록하였고, 7월 30일에 46.7°C로 최고를 기록하였으므로, 그 익일인 2003년 7월 24일과 7월 31일에 EL 평가를 수행하였다. 11종의 식물에 대하여 1g의 표 본 조직을 6반복으로 취하였고, 앞서 언급한 EL 평가방법으로 내 서성을 평가하였다. 처리별 EL(%)값에 대해서는 던칸의 다중 검 정법(Duncan’s multiple range test)으로 평균 간 차이의 유의성을 분석하였고 유의수준은 5%로 하였다.
결과 및 고찰
1. 식물별 EL 반응 모델
선정된 11종의 세덤류(Sedum spp.)에 대한 온도와 EL(%)의 관 계를 전해질 용출법(EL method)을 이용하여 분석한 결과, 측정치 에 대응되는 곡선은 선행 연구들의 결과와 유사하게(Ingram and Buchanan, 1981; Ingram and Buchanan, 1984; Ingram, 1985; Martineau et al., 1979) 주어진 온도 범위에서 S자 반응 곡선 (sigmoidal response curve)의 일부가 나타났다.
아크레(S. acre)는 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범위에서 전 해질 용출이 평균 18.2-67.9%의 분포로 나타났다. 비선형회귀분 석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에 서의 온도(Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 15.1514, 0.2961, 54.3845로 도출되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq. 4와 같았다.
S자 반응 곡선의 중심점인 변곡점에 해당하는 온도(Tm)는 최대 전해질 용출량의 50% 이상 용출되기 시작하는 온도로서 내서성을 측정하는데 가장 민감하고 결정적인 부분이 되므로 식물간의 내서 성을 비교하는데 적합한 척도가 될 수 있다(Ingram and Buchanan, 1981, 1984; Ingram, 1985). 따라서 아크레(S. acre)의 고온 치사 온도는 약 54.4°C로 이 지점부터 50% 이상의 전해질 용출이 일어 날 것으로 예측되었다.
알붐(S. album)은 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범위에서 전 해질 용출이 평균 2.8-17.1%의 분포로 전반적으로 용출 수준이 낮 게 나타나 고온에 강한 경향을 보였다. 비선형회귀분석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에서의 온도 (Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 2.3935, 0.2104, 65.4420으 로 도출되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq. 5와 같았 다. 알붐(S. album)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전해질 용출 이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm)는 약 65.4°C로 예측되 었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
기린초(S. kamtschaticum)는 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범 위에서 전해질 용출이 평균 2.4-62.6%의 분포로 52.5°C부터 용출 수준이 높게 나타나 고온에 상대적으로 약한 경향을 보였다. 비선 형회귀분석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에서의 온도(Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 0.0001, 0.2614, 54.0161로 도출되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정 식은 Eq. 6과 같았다. 기린초(S. kamtschaticum)의 EL 반응 곡선 에서 50% 이상의 전해질 용출이 일어나기 시작하는 고온 치사 온 도(Tm)는 약 54.0°C로 예측되었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
땅채송화(S. oryzifolium)는 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범 위에서 전해질 용출이 평균 12.7-61.2%의 분포로 55°C까지 낮은 용출량을 나타내다가 57.5°C에서 급격히 용출량이 증가하는 경향 을 보였다. 비선형회귀분석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서 의 기울기(k), 변곡점에서의 온도(Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 13.9540, 1.2029, 57.3351로 도출되었고, 반응 곡선에 적합 한 모델의 방정식은 Eq. 7과 같았다. 땅채송화(S. oryzifolium)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전해질 용출이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm)는 약 57.3°C로 예측되었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
바위채송화(S. polystichoides)는 40°C부터 57.5°C의 처리 온 도 범위에서 전해질 용출은 평균 2.7-61.4%의 분포로 52.5°C부터 급격히 용출량이 증가하는 경향을 보였다. 비선형회귀분석을 통하 여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에서의 온도 (Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 1.1637, 0.2936, 56.0789로 도출되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq. 8과 같았다. 바위채송화(S. polystichoides)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전해질 용출이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm)는 약 56.1°C로 예측되었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
리플렉섬(S. reflexum)은 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범위 에서 전해질 용출이 평균 4.8-47.2%의 분포로 52.5°C부터 서서히 용출량이 증가하는 경향을 보였다. 비선형회귀분석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에서의 온도(Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 2.7407, 0.2507, 58.1363으로 도출 되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq. 9와 같았다. 리플 렉섬(S. reflexum)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전해질 용출 이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm)는 약 58.1°C로 예측되 었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
루페스트레(S. rupestre)는 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범위 에서 전해질 용출은 평균 4.2-37.1%의 분포로 52.5°C부터 급격히 용출량이 증가하는 경향을 보였다. 비선형회귀분석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에서의 온도(Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 2.8003, 0.2903, 59.3763으로 도출 되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq. 10과 같았다. 루 페스트레(S. rupestre)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전해질 용 출이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm)는 약 59.4°C로 예측 되었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
돌나물(S. sarmentosum)은 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범 위에서 전해질 용출이 평균 2.6-63.2%의 분포로 나타났다. 47.5°C부터 서서히 용출량이 증가하여 57.5°C에는 63.2%까지 증가하여 전반적으로 낮은 고온 저항성을 나타냈다. 비선형회귀분 석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에 서의 온도(Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 0.0001, 0.1920, 54.1279로 도출되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq.
11과 같았다. 돌나물(S. sarmentosum)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전해질 용출이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm)는 약 54.1°C로 예측되었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
섹상귤레(S. sexangulare)는 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범 위에서 전해질 용출이 평균 4.5-24.2%의 분포로 전반적으로 용출 수준이 낮게 나타나 고온에 강한 경향을 보였다. 비선형회귀분석 을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에서 의 온도(Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 5.4662, 0.4377, 60.6520으로 도출되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq. 12와 같았다. 섹상귤레(S. sexangulare)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전해질 용출이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm) 는 약 60.7°C로 예측되었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
스프리움(S. spurium)은 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범위 에서 전해질 용출이 평균 6.8-55.0%의 분포로 52.5°C부터 서서 히 용출량이 증가하는 경향을 보였다. 비선형회귀분석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에서의 온도 (Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 8.6993, 0.3585, 57.5825로 도출되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq. 13과 같았 다. 스프리움(S. spurium)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전해 질 용출이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm)는 약 57.6°C로 예측되었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
텔레피움(S. telephium)은 40°C부터 57.5°C의 처리 온도 범위 에서 전해질 용출이 평균 3.6-24.9%의 분포로 전반적으로 용출 수 준이 낮게 나타나 고온에 강한 경향을 보였다. 비선형회귀분석을 통하여 최저 EL 수준(z), 변곡점에서의 기울기(k), 변곡점에서의 온도(Tm)를 나타내는 매개 변수들은 각각 3.0035, 0.2647, 62.1877 로 도출되었고, 반응 곡선에 적합한 모델의 방정식은 Eq. 14와 같 았다. 텔레피움(S. telephium)의 EL 반응 곡선에서 50% 이상의 전 해질 용출이 일어나기 시작하는 고온 치사 온도(Tm)는 약 62.2°C 로 예측되었다.
Y = predicted EL value (%)
X = treatment temperature (°C)
e = 2.718
비선형회귀모델을 통하여 예측된 최대 전해질 용출량의 50% 이 상 용출되기 시작하는 치사 온도를 비교한 결과(Table 1), 알붐(S. album), 텔레피움(S. telephium), 섹상귤레(S. sexangulare)가 각 각 65.4, 62.2, 60.7°C로 모두 60°C 이상의 치사 예측 온도를 보여 높은 내서성을 나타내었다. 반면, 기린초(S. kamtschaticum), 돌나 물(S. sarmentosum), 아크레(S. acre)는 각각 54.0, 54.1, 54.4°C 로 모두 55°C 미만의 치사 예측 온도를 보여 상대적으로 낮은 내서 성을 나타내었다. 그 밖의 식물들은 56°C에서 60°C 범위의 치사 예측 온도를 나타내었다.
앞서 국내 주요 도시의 1992년부터 2001년까지 최고 기온, 실험 지 옥상에서 측정된 최고 온도, Kim and Yoon(2011)의 서울특별 시 강남구 옥상녹화미적용건폐지비오톱에서 측정한 최고 온도가 46.06°C임을 고려하면, 옥상표면 온도가 최고 50°C를 초과하지 않으며, 선정된 식물들의 예측 치사온도도 모두 50°C 이상으로 나 타났으므로 국내에서 고온기에 안정적인 생육이 가능할 것으로 판 단되었다.
Table 1.
Predicted critical temperatures for eleven Sedum species and their high temperature tolerance rankings
| Species | Predicted critical temperature (°C)z | Rank | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
||||||
| S. acre | 54.4 | 9 | ||||
| S. album | 65.4 | 1 | ||||
| S. kamtschaticum | 54.0 | 11 | ||||
| S. oryzifolium | 57.3 | 7 | ||||
| S. polystichoides | 56.1 | 8 | ||||
| S. reflexum | 58.1 | 5 | ||||
| S. rupestre | 59.4 | 4 | ||||
| S. sarmentosum | 54.1 | 10 | ||||
| S. sexangulare | 60.7 | 3 | ||||
| S. spurium | 57.6 | 6 | ||||
| S. telephium | 62.2 | 2 | ||||
2. 저관리형 옥상녹화시스템에서의 내서성평가
2003년 7월과 8월 사이에 시스템이 적용된 옥상 환경의 최고 기 온의 변화와 지상 수준(ground level)에서 측정된 실험지의 최고 기온의 변화를 조사한 결과, 전반적으로 옥상 환경의 최고 기온이 지상 수준에서의 최고 기온보다 높게 나타났다(Fig. 2).
Fig. 2.
Maximum temperature at rooftop level and ground level in the experimental region from July 2003 through August 2004. Rooftop level indicate the top level of the four story building about 14 m in height where the experimental green roof systems were installed. Ground level indicate the level of instrument shelter at the elevation of 1.2-1.5 m.
시스템이 위치한 옥상 환경의 최고 기온은 21.1-46.7°C로 변화 의 폭이 약 26°C이었는데, 같은 시기에 측정된 지상 수준의 최고 기 온 분포가 21.8-33.5°C로 변화의 폭이 약 12°C이었던 것과 비교했 을 때, 옥상 환경의 최고 기온 변화가 상대적으로 크게 나타났다. 특 히, 지상 수준에서의 최고 기온이 비교적 낮은 날에는 옥상의 최고 기온과의 차이가 크지 않았으나, 지상 수준에서의 최고 기온이 높 게 올라가면 옥상과의 최고 기온의 차이가 크게 나타나는 경향을 보였다. 차광이 되지 않은 옥상 환경은 지상 수준에서의 환경보다 일조의 영향을 더욱 직접적으로 받게 되어 온도의 변화가 크고 (Hyundai Institute of Construction Technology, 1997), 여름철 기온이 높게 올라가면 더욱 상승효과를 나타내는 것으로 판단되었 다. 옥상의 최고 기온은 7월 23일에 40.7°C로 실험 기간 중 최초로 40°C 이상을 기록하였고, 7월 30일에 46.7°C로 2003년 7-8월 사 이에 가장 높게 나타났다.
급격한 온도 상승이 기록된 날의 익일인 7월 24일과 7월 31일에 EL 값을 측정한 결과 Table 2와 같이 나타났다. 측정된 EL값은 기 린초(S. kamtschaticum)에서 7월 24일과 7월 31일에 각각 67.8%, 69.8%로 가장 높았고, 다음으로 스프리움(S. spurium)에서 각각 54.3%, 64.1%, 아크레(S. acre)에서 각각 33.4%, 36.0%, 리플렉 섬(S. reflexum)에서 각각 30.8%, 30.1% 순으로 높았다. 인공적인 고온 처리 후의 EL평가에서도(Table 1) 기린초(S. kamtschaticum) 는 가장 낮은 고온 저항성을 나타냈고, 아크레(S. acre)도 고온 저 항성이 낮게 나타나 일관성 있는 결과를 보였고, 리플렉섬(S. reflexum)과 스프리움(S. spurium)은 인공적인 고온 처리 후의 평 가보다 전해질 용출이 다소 높은 경향을 보였다.
알붐(S. album), 루페스트레(S. rupestre), 텔레피움(S. telephium) 은 2회의 조사 시점에서 모두 전해질 용출이 적어 강한 고온 저항성 을 나타냈고 인공적인 고온 처리 후의 평가와 유사한 경향을 보였 다. 돌나물(S. sarmentosum)은 인공적 고온 처리 후의 평가에서는 내서성 순위가 낮게 평가되었으나, 온도에 따른 전해질 용출량을 고려했을 때(Table 1) 47.5°C보다 낮은 온도에서는 용출량이 크지 않았으므로 최고 온도가 47.5°C 초과 하지 않는 실험지 옥상 환경 에서는 용출량이 낮게 나타났다. 전반적으로 내서성의 순위가 인공 적 고온 처리 후의 평가와 일관성 있는 경향을 나타냈고, 온도에 따 른 EL값도 강한 내서성을 나타낸 식물에 있어서는 유사한 경향을 보였으나, 내서성이 약한 것으로 나타난 기린초(S. kamtschaticum), 스프리움(S. spurium), 아크레(S. acre), 리플렉섬(S. reflexum)은 시스템 적용 평가에서 EL값이 상당히 높았다. 이는 생육상에서 나 타나지 않았던 옥상녹화시스템의 환경적 요인들이 스트레스로 작 용했기 때문인 것으로 판단되었다. 기린초(S. kamtschaticum)와 스프리움(S. spurium)을 제외한 대부분의 식물들이 현장에서 기록 된 최고 온도에서 50% 미만의 전해질 용출을 나타내어, 여름철 국 내 도시에 조성된 옥상녹화시스템 환경에 안정적으로 적응할 수 있 을 것으로 판단되었다.
Table 2.
Effects of high temperature on percent electrolyte leakage of eleven Sedum species grown in shallow-extensive green roof system.
| Species | Electrolyte leakage (%)z | |||
|---|---|---|---|---|
|
|
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| 24 Jul. 2003y | 31 Jul. 2003x | |||
|
|
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| S. acre | 33.4 | bw | 36.0 | b |
| S. album | 5.8 | c | 7.0 | d |
| S. kamtschaticum | 67.8 | a | 69.8 | a |
| S. oryzifolium | 10.4 | c | 13.1 | cd |
| S. polystichoides | 8.7 | c | 13.2 | cd |
| S. reflexum | 30.8 | b | 30.1 | bc |
| S. rupestre | 3.8 | c | 4.1 | d |
| S. sarmentosum | 3.6 | c | 7.7 | d |
| S. sexangulare | 14.3 | bc | 16.3 | bcd |
| S. spurium | 54.3 | a | 64.1 | a |
| S. telephium | 4.5 | c | 5.3 | d |
1) Electrolyte leakage was expressed as the percentage of solution conductivity after sudden changes in the maximum temperature compared to conductivity after heat-killing.
2) Measurement date when the maximum temperature of rooftop surface on the previous day was 40.7°C, which was the first recorded temperature over 40°C in July to August 2003.
적요
본 연구는 국내 옥상녹화에 도입 가능한 몇 가지 세덤류(Sedums) 를 대상으로 내서성을 평가하고자 수행되었다. 먼저 전해질 용출 평가방법을 통하여 선정된 식물들의 고온에 대한 저항성을 살펴보 면, 50°C 정도의 처리 온도부터 전해질 용출량이 50% 전후로 높게 나타났던 아크레(S. acre), 기린초(S. kamtschaticum), 돌나물(S. sarmentosum)은 상대적으로 고온에 대한 저항성이 낮고, 가장 높 은 처리 온도인 57.5°C에서도 전해질 용출량이 25% 미만으로 적 게 유지되었던 알붐(S. album), 섹상귤레(S. sexangulare), 텔레피 움(S. telephium)은 상대적으로 고온에 대한 저항성이 높은 것으로 분석되었다. 비선형회귀분석을 통하여 도출된 치사 예측 온도를 살 펴보면, 알붐(S. album), 텔레피움(S. telephium), 섹상귤레(S. sexangulare)가 각각 65.4, 62.2, 60.7°C로 모두 60°C 이상의 치 사 예측 온도를 보여 높은 내서성을 나타내었고, 기린초(S. kamtschaticum), 돌나물(S. sarmentosum), 아크레(S. acre)는 각각 54.0, 54.1, 54.4°C로 55°C 미만의 치사 예측 온도를 보여 낮은 내 서성을 나타냈다.
저관리형 옥상녹화시스템에서의 내서성 평가를 위해서 실험기 간 중 최고 기온인 46.7°C를 기록했던 익일에 전해질 용출량을 분 석한 결과에서 알붐(S. album), 루페스트레(S. rupestre), 텔레피 움(S. telephium)의 EL(%)값은 각각 7.0, 4.1, 5.3로 높은 내서성 을 보였고, 기린초(S. kamtschaticum), 스프리움(S. spurium), 아 크레(S. acre)의 EL(%)값은 각각 69.8, 64.1, 36.0로 낮은 내서성 을 보여 인공적인 고온 처리 후의 평가와 유사한 경향을 보였다. 만 약 여름철 옥상 위의 최고 온도가 50°C 미만이라면 대부분의 세덤 류(Sedum spp.)는 저관리형 옥상녹화시스템에서 양호한 내서성 을 나타낼 것이다.
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