공동주택단지의 관수시스템과 조경수 생육환경 비교 연구

연구 목적에 부합될 수 있는 대상지는 도심지의 대면적 주거지역 내 위치하고 지리적으로 인접하며 관수에 따른 조경수의 상태변화를 비교할 수 있어야 한다. 이를 위해 연구대상지로 공동주택단지 조경공사에 있어 규모, 공사 기간이 유사한 현장 중에서 갈수기(봄철 3-5월) 이전에 식재공사가 완료되는 곳인 서울시 성동구의 공동주택단지 건설현장을 선정하였다(그림 1 참조). 관수와 모니터링은 2018년 4월부터 2019년 10월까지 총 19개월간 진행되었다.

관수시스템이 수목 하자 저감에 미치는 영향을 분석하기 위해 실험구와 대조구를 설정하였다. 대상지 내 실험구는 관수시스템의 설치 효과를 분석하기 위해 관수를 제외한 기타 하자발생 요인들의 간섭을 최소화하고자 공동주택단지 내 건물의 배치, 녹지지역의 면적, 향(向), 수종 등이 유사한 3개 블록으로 설정하였다. 실험구와 대조구는 동일한 식재 조건을 갖추었다. 식재 토양은 실험구, 대조구 모두 토심 1.2m를 균등하게 확보하였고, 동일한 토취장에서 반입하고 샘플을 조사함으로써 균질한 환경을 조성하였다. 식재공사 과정에서 일정 주기로 방재를 실시하여 해충의 피해로부터 영향을 최소화하였다. 조경수에 영향을 미칠 수 있는 폭우나 폭설, 고온 등의 기후 현상은 관찰되지 않았다.

스프링클러를 수목의 식재간격이 넓어 면적인 관수가 필요하고, 주민들의 이동 및 생활에 불편을 끼치지 않는 독립적으로 조성된 지역을 중심으로 설치하였다. 관수량을 별도로 산출하기 위하여 콘트롤러 및 전자밸브에는 유량계를 별도로 설치하였다. 메인관은 PE PIPE로 연못으로 연결되는 관수라인에서 시작하여 녹지지역을 전체적으로 연결하며, 매설깊이는 300mm로 설치하였다. 팝업 스프링클러 헤드는 살수반경 3m 내외로 관수 범위를 갖는 제원이 사용되었다(그림 2 참조).

점적관수 시스템은 콘트롤러+전자밸브, 메인 배관, 보조관, 점적 단추로 구성된다. 콘트롤러 및 전자밸브는 QC밸브의 하단에 연결하여 녹지지역에 관수가 실시될 수 있도록 설치하였으며, 콘트롤러 및 전자밸브의 작동원리는 스프링클러 시스템과 동일하다. 점적관수 시스템은 3개 규격의 관으로 구성되어 있다. 메인관은 매설깊이 200mm로 설치하였다. 각 수목으로 접근하기 위해 설치되는 보조관은 메인관에서 분리되며 점적 단추를 연결한다. 점적단추는 수압을 조절하여 시간당 2L, 4L, 8L의 일정량을 관수할 수 있도록 설정할 수 있다. 현장에서는 4L/1시간 용량의 단추를 이용하였다. 점적 단추는 대교목에 4개/1주, 소교목에 2개/1주, 4-5주의 수목이 모아심기된 곳에 4-6개가 설치되었다(그림 3 참조).

기상자료에서 강수량을 참고하고 증발산량을 산출하여 관수량을 산출하였다. 잠재증발산량의 계산에 기온, 풍속, 습도, 태양복사 4가지 요소가 이용되는 Penman-Monteith 공식을 사용한다. 그러나, 태양복사와 같은 값을 사용할 수 없을 때는 한 달 이상의 기준 작물에 대한 온도와 일조시간을 이용하는 Blaney-Criddle 공식을 사용할 수 있다(수식 1 참조). Blaney-Criddle을 적용하여 산출된 잠재증발산량은 봄철식재 시기(3월, 4월, 5월)를 기준으로 단위면적(m²)당 평균 128L이 된다.

ET_o: 증발산량 [mm day⁻¹]

kt : 온도보정계수 (0.0311t + 0.24)

t: 평균 기온 [K]

p: 평균 일 일조시간 / 연 총 일조시간

서울지역의 월평균 관수필요량은 2017년 3-11월을 기준으로 0-80.4mm/m²이었으며, 강수량이 잠재증발산량을 초과하는 6-9월을 제외한 평균 관수필요량은 59.3mm/m²이었다(표 1 참조). 서울지역의 잠재증발산량과 강수량을 고려한 관수필요량은 매달 약 60mm(60L)/m²이며, R40-R50의 대형목은 약 120-180L, R15-20의 교목은 약 17-30L 정도의 관수가 필요한 것으로 산정하여 실험연구에 반영하였다.

식재수목당 관수 면적은 굴취 후 수목의 잔뿌리가 위치하는 뿌리분의 넓이로 계산하여 적용하였고, 이식수목 뿌리분의 규격 폭인 흉고직경(근원직경)의 4배 값을 반영하였다. 1회 관수량으로 대교목에 10-15L, 소교목에 1.5-2.5L를 기준으로 주 3회, 매월 12-13회의 관수를 실시하였다. 3-5월에 10일 이상의 강우가 없는 것으로 예보되었을 때, 관수량을 2배로 적용하였다. 장기적인 강우(장마)가 예상되는 기간에는 관수를 일시적으로 중단하는 등 탄력적으로 운영하였다. 7월 말-8월 중순까지는 총 3회의 추가 관수 작업을 수행하였고, 대경목에는 물주머니를 설치했다. 관수량으로 점적관수 및 스프링클러 시스템은 평상시 60L/m²/월, 여름철에는 140L/m²/월의 물을 공급하였다(표 2, 그림 4 참조).

모니터링 수종으로 평균 하자율이 높아 관수시스템이 비교에 적합하다고 판단된(LH 공공주택사업처, 2017) 서양측백(17.96%), 단풍나무, 측백나무, 소나무, 스트로브잣나무, 전나무 등이 5-10%, 산수유, 왕벚나무, 매화나무, 꽃사과, 때죽나무, 대나무 등이 2-5%, 살구나무, 산딸나무, 느티나무, 주목, 마가목, 배롱나무, 모감주나무, 이팝나무, 백목련, 단풍나무, 왕대, 팽나무, 대왕참나무, 메타세콰이어 등이 1-2% 구성비율을 나타냈다.

수목 하자율의 경우, 실험구로 설정되지 않는 지역을 포함한 전체 공동주택 단지에 대하여 조사, 분석을 진행하였다. 대상지 내 식재 수목에 대한 고사 및 생육상태 모니터링은 식재초기 이후 3개월마다 조사하였으며, 수목 식재 이후 6개월이 경과한 9월을 기준으로 ‘생육양호’, ‘고사 및 제거’, ‘생육불량’으로 구분하여 전체 수량을 파악하였다. 고사 및 제거 수목은 9월 기준 수목이 고사하여 잎이 모두 탈락하며, 수목활력도에 따라 고사한 것으로 확인된 수목과 하자 보수를 위하여 제거된 기존 수목을 대상으로 분류하였다. 또한 생육불량의 판정은 수관 중 20% 이상이 낙엽으로 떨어진 경우, 상록수의 경우 전체 수관의 20% 이상이 잎변색이 일어난 경우, 가지 끝이 마르거나 고사하여 전체적인 수관이 위축된 경우 등을 포함하였다.

식재된 총 1,747주의 조경수 중에서 생육이 양호한 수목은 1,507주로 집계되었다. 고사 또는 제거된 수목은 111주(6.4%), 생육상태가 불량한 수목은 129주(7.4%)로 나타났다. 고사/제거/생육상태 불량인 수목을 모두 합하면 240주의 수목이 양호하지 못한 생육상태를 보였다. LH공사의 수목하자비율 중 낙엽교목 평균값인 19.39%에 비해서는 매우 양호한 상태를 보였다.

고사율이 높은 수목은 서양측백(14.4%), 전나무(43.3%), 감나무(15.2%), 느티나무(10.5%), 백목련(18.9%), 산수유(20.7%) 등이었으며, 고사율이 낮은 수목은 목서, 소나무, 스트로브잣나무, 꽃사과, 단풍나무, 이팝나무 등으로 확인되었다. 생육이 양호한 수종은 목서, 반송, 소나무, 측백나무, 공작단풍, 꽃복숭아, 느릅나무, 단풍나무, 대왕참나무, 모감주나무, 모과나무, 배롱나무, 심산해당화, 이팝나무, 중국단풍, 팽나무, 회화나무 등으로 고사율이 2% 미만이었다(그림 5 참조).

점적관수지역에 식재된 수목은 총 267주이며, 점적관수 설치지역의 평균 고사율은 4.9%로 전체 지역의 평균 고사율 6.4%, 대조구 지역의 평균 고사율 6.5%와 비교하여 약 1.5-1.6%의 고사율이 감소한 것으로 확인되었다(표 3 참조). 고사율이 크게 개선된 수종은 전나무, 감나무, 산딸나무, 산수유, 왕벚나무, 때죽나무 등이다. 대조구와 비교했을 때 고사율에서 차이가 작지만, 점적관수지역에서 비교적 고사율이 낮은 수종은 서양측백, 스트로브잣나무, 주목, 꽃사과, 단풍나무, 살구나무 등이었다. 반면, 대조구보다 고사율이 증가한 수종은 느티나무, 매화나무, 모감주나무, 산수유 등이다. 이 수종은 전체적으로 고사율이 낮거나 대조구와 점적관수지역에서 차이가 적은 것들이다.

불량률이 개선된 수종은 서양측백, 스트로브잣나무, 전나무, 느티나무, 때죽나무, 백목련, 산딸나무, 왕벚나무 등이며, 전체 하자율이 매우 낮은 수종을 제외한 대부분의 수종의 불량률이 개선된 것으로 확인되었다. 점적관수지역에서 수목 불량률은 전체 10.9%이며, 대조구의 14.8%와 비교하여 약 3.9% 감소하였다.

대왕참나무는 고사율이 0%인 수종으로 생육 불량비율은 점적관수지역에서 20%로 높게 나타났으나 전체 5주중 1주에 해당하는 개체로 조금 더 면밀한 검토가 필요한 것으로 판단된다. 산수유는 고사율과 마찬가지로 점적관수 설치 지역과 대조구에서 유의미한 차이가 나타나지 않는 것으로 확인되었다. 이는 관수효과보다 수목의 생육에 대한 영향이 더 큰 다른 제한요인이 작용하는 것으로 볼 수 있다.

스프링클러 관수지역에 식재된 수목은 총 12종 46주이며, 스프링클러 설치 지역의 전체 고사율은 17.4%로 점적관수지역에 비해서 12.5%가 높았다. 대조구와 비교했을 때도 8.9%나 높게 나타났다. 이 지역에서 고사율이 낮은 수종은 목서, 반송, 소나무, 주목, 공작단풍, 꽃복숭아, 배롱나무, 팽나무 등이었다. 이 수종은 전체 지역에서 고사율이 2% 미만인 수종이며, 이 지역에서도 고사된 것이 없었다. 이 지역의 수종 중에서 백목련, 산딸나무, 산수유, 왕벚나무는 33.3-100.0%의 높은 고사율을 보였다.

점적관수 설치지역의 고사율은 대조구와 비교하여 1.6% 낮았으며, 스프링클러 설치지역의 대조구는 고사율이 대조구보다 높았다. 수목의 고사율을 낮추는데 점적관수시스템의 효과가 높음을 알 수 있다. 스프링클러 설치지역의 불량률이 19.6%로 대조구의 14.8%나 점적관수의 10.9%, 전체 13.7%보다 높게 나타났다. 스프링클러 설치지역은 대조구 및 점적관수 설치지역과 비교하여 수목의 불량률 역시 높게 나타났다. 스프링클러의 설치는 조경수의 고사율 저감에 영향이 낮을 수 있으므로, 설치에 신중한 검토가 요구된다(표 3, 4 참조).

점적관수시스템이 적용된 지역에서 고사율이 크게 개선된 수종은 서양측백, 전나무, 감나무, 백목련, 산딸나무, 왕벚나무, 팥배나무 등으로 고사율이 4.4-33.3% 감소하였으며, 이는 55.6-100.0%의 고사율 저감효과로 환산할 수 있다(표 5 참조). 스트로브잣나무, 주목, 꽃사과, 단풍나무, 때죽나무, 살구나무 등은 100.0% 고사율이 저감된 수종이었으나 대조구 내 식재수목의 고사율이 낮거나 실험구에 식재된 수량이 매우 적어 수치상로 유의미한 통계량으로 보기는 한계가 있다. 점적관수 설치지역에서 고사율이 증가한 수종은 느티나무, 매화나무, 모감주나무, 산수유 등으로 대조구와 비교하여 고사율이 1.1-16.7% 증가하였고, 고사율 저감효과로 환산하였을 때 6.0-145.5% 증가하였다. 느티나무가 식재된 104-106동 주변의 녹지지역으로 실험이 진행되는 동안 전기설비 공사로 인해 수차례 관수가 중단되었던 지역이어서 관수량의 부족이 발생했을 가능성이 있다. 모감주나무는 점적관수 설치지역에 식재된 수목이 1주 고사하였는데, 모감주나무의 경우 식재 초기인 5월 고사하여 교체되었다. 산수유는 전체와 대조구, 점적관수 설치지역에서 거의 유사한 고사율을 보이고 있으며, 모든 지역에서 18-20% 내외로 높은 고사율을 보이고 있어 관수에 의한 수목의 생육상태 개선효과는 크지 않으며, 기타 요인으로 인한 수목고사율이 높은 수종으로 판단된다.

스프링클러 설치지역에서 수목의 고사율을 분석해 보면 총 식재수목은 12종 46주이며, 평균 고사율은 17.4%로 대조구 지역의 평균 고사율 6.5%와 비교하여 약 8.9% 증가한 것으로 확인되었으며, 이를 고사율 감소비율로 환산할 경우 약 166.5%의 고사율이 증가함을 알 수 있다.

스프링클러 설치 지역에서 고사율이 감소한 수종은 주목(100% 저감) 1종이며, 백목련, 산딸나무, 산수유, 왕벚나무 등 4종의 고사율이 크게 증가(140.0-1,314.3%)하였고, 목서, 반송, 소나무, 공작단풍, 꽃복숭아, 배롱나무, 팽나무 등 7종은 전체 단지에 고사한 개체가 없는 상태이다. 스프링클러 설치지역에 식재된 수량(1-10주)이 적어 1주의 고사로 인한 고사율 증가가 매우 크게 나타나기 때문에 전반적인 고사율 증가 효과를 산술적인 수치만으로 판단하는 것은 다소 무리가 있다. 하지만 전체적인 수목 고사율이 대조구와 비교하여 2.5배 이상 높게 나타나고 있어 스프링클러의 설치가 수목생육에 긍정적인 영향을 주지 못하는 것으로 판단하는데 무리가 없다.

점적관수 설치 지역의 식재수목은 관수설비를 설치하지 않은 대조구와 비교하여 1.6%의 고사율이 감소하였고 이는 약 25.4%의 고사율 감소효과로 설명할 수 있다. 스프링클러의 경우 실험구역의 면적이 좁아 식재수량이 많지 않았으나 대조구와 비교하여 오히려 수목 고사율이 증가하는 것으로 확인되었으며, 스프링클러 설치 효과에 대한 심도있는 검토가 필요한 것으로 판단된다.

점적관수 설치지역 식재수목의 불량률은 총 267주이며, 평균 불량률은 10.9%로 대조구 지역의 평균 14.8%와 비교하여 약 4.0% 감소한 것으로 확인되었다. 이를 불량률 감소비율로 환산할 경우 약 26.7%의 불량률 저감효과가 있는 것으로 분석되었다(표 6 참조).

점적관수 설치 지역에서 불량률이 크게 개선된 수종은 목서, 서양측백, 스트로브잣나무, 전나무, 단풍나무, 때죽나무, 백목련, 산딸나무, 팥배나무 등으로 불량률이 8.5-40.0% 감소하였으며, 이는 60.0-100.0%의 저감효과로 환산할 수 있다. 꽃사과, 살구나무 등은 불량률이 100.0% 저감된 수종이었으나 대조구 내 식재수목의 불량률이 낮아 단순한 수치상의 비교가 어려운 수종이다. 왕벚나무의 경우 고사율이 크게 개선되는 것으로 분석되었으나 생육불량 수목까지 포함하여 검토한 결과 8.9%의 불량률 개선효과가 있는 것으로 분석되었다. 느티나무의 경우 고사율 분석에서 점적관수 설치 지역이 대조구보다 높은 고사율을 보였으나 생육불량 수목을 포함하였을 때 18.2%의 불량률 개선효과가 있는 것으로 분석되었다.

점적관수 설치 지역에서 불량률이 증가한 수종은 주목, 감나무, 대왕참나무, 매화나무, 모감주나무, 산수유 등으로 대조구와 비교하여 불량률이 1.6-85.9% 증가하였다(주목 제외시 1.6-20.0%). 주목은 실험구에 식재된 수목이 단 1주로 불량률이 점적관수로 인한 효과를 대표하기에는 무리가 있는 것으로 판단된다. 감나무는 실험구와 대조구 모두 47.6%, 55.6%라는 높은 불량률을 나타내었으며, 생육불량의 원인이 관수보다는 다른 외부요인에 의한 것으로 판단된다. 대왕참나무의 경우 전체 고사율이 0%인 수종으로 생육 불량비율은 점적관수 구간에서 20%로 높게 나타났으나 전체 5주중 1주에 해당하는 개체로 조금 더 면밀한 검토가 필요하다. 매화나무와 모감주나무는 고사율과 마찬가지로 생육불량에 해당하는 개체가 1-2주로 보다 면밀한 검토가 필요하며, 위에서 제시한 바와 같이 고사 및 생육불량의 원인이 외부 요인에 의한 것으로 판단된다. 산수유는 고사율과 마찬가지로 점적관수 설치 지역과 대조구에서 유의미한 차이가 나타나지 않는 것으로 확인되었으며, 이는 관수효과보다 수목의 생육에 대한 영향이 더 큰 다른 제한요인이 작용하기 때문으로 판단된다(평균 46.1-100.0%의 높은 불량률을 나타냄).

스프링클러 설치지역은 대조구 및 점적관수 설치구간과 비교하여 수목의 불량률 역시 높게 나타나는 것으로 확인되었다. 이 곳에서 불량률은 총 46주가 검토되었으며, 평균 19.6%로 대조구와 비교하여 4.7% 증가하였고, 이를 상대적인 비율로 환산할 경우 32.0%의 불량률 증가 효과가 있는 것으로 분석되었다. 불량률이 개선된 수종은 목서 1종이며, 단지 전체에서 불량률이 0.0%인 수종을 제외하면 모든 수종의 생육상태가 악화된 것으로 분석되었다. 이 곳에서 불량률이 증가한 수종은 주목, 백목련, 산딸나무, 산수유, 왕벚나무 등 5종으로 불량률 증가 비율이 매우 높은 특징을 보였다. 하지만, 주목과 산딸나무는 해당 지역에 단 1주만이 식재되었고, 백목련과 왕벚나무 역시 단 3주만 식재되어 있어 전체를 대표하기에는 수량이 적다.

전체적으로 보았을 때, 점적관수 설치지역에서 불량률은 관수시스템을 설치하지 않은 대조구와 비교하여 약 4.0%가 감소하였다. 이는 약 26.7%의 불량률 감소효과로 설명된다. 스프링클러 시스템은 면적이 좁아 식재수량이 많지 않았으나, 대조구와 비교하여 오히려 불량률이 증가하는 것으로 확인되었다.