간벌재를 이용한 토목구조물 공법
간벌재를 이용한 토목구조물 공법
  • 나무신문
  • 승인 2008.10.02 00:00
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국립산림과학원 임업연구관 이 동 흡

1. 지구환경과 간벌재이용

최근 우리 주변은 도시개발에 따라 콘크리트 구조물 및 아스팔트 포장이 증가하여 자연 및 생태적 기능이 훼손되고 도시열섬효과와 같은 기후변화, 도시홍수 등 자연재해에 대한 취약한 구조를 안고 있다. 이로 인해 생활환경의 질이 저하되고, 생물서식 공간이 급격히 감소하는 심각한 생태적 문제에 직면하고 있다. 도시공간의 생태적 문제 해결을 위해 자연 순환기능인 증·발산, 우수투수 및 저장, 토양, 동·식물서식처 등의 생태적 기능을 가진 재료로 토목시설물을 개선해야 한다.

토목용재로서 철근콘크리트는 제조에너지가 많이 소요되고, 석재는 구조물로서 환경부담을 증가시킬 수 있으므로, 강도성능에 문제가 되지 않는 간단한 구조물은 목재와 같이 생분해되는 친환경적 소재를 이용한 개발이 절실히 요구된다. 그러나 이러한 요구에도 불구하고, 국내에서는 최근 50여 년간 철근콘크리트 위주의 토목으로 목재에 대한 소비자 신뢰도가 극도로 저하되어 있으며, 목재로서 토목용재 이용기술이 거의 전무한 실정이다. 다행히 최근 정부당국의 생태면적율 적용 등에 힘입어 도시열섬 원인인 복사열을 줄이고자 토목시설물이 철재나 콘크리트에서 소비자가 선호하는 재료인 목재로 바뀌고 있다. 따라서 여기에서는 해외 또는 국내에서 개발되어진 토목용재로서 간벌재의 이용 기술을 단계적으로 본 지를 통하여 소개하고자 한다.

▷교토의정서와 간벌재 이용
우리나라는 세계 10위권의 에너지소비국 대열에 끼어 있으면서도 에너지원의 97% 이상을 해외 수입에 의존하고 있다. 또 2013년부터 교토의정서 기후변화협약의 의무당사국이 된다. 그러므로 다가올 미래에 대한 철저한 대비를 위해 우리보다 먼저 의무를 다하고 있는 선진 제국의 제도를 철저하게 분석하고 이를 실행으로 옮길 필요가 있다.

교토의정서 기후변화협약의 의무당사국인 일본은 제1약속기간인 2008에서 2012년까지 1990년과 비교해서 온실가스의 총배출량의 6%를 삭감해야 한다. 그러나 현 상태에서 화석자원을 감소하는 것은 에너지사용량 절감이 따라야 하므로 산업이 타격을 받지 않는 범위에서 삭감목표 6%를 달성하는 것은 결코 쉬운 일이 아니었다. 여러 정황을 고려하여 2005년 4월 28일 일본 각료회의에서는 이산화탄소 삭감 약속의 6%중 3.9%에 해당하는 1300만 톤/C을 일본 내의 산림을 이용하여 이산화탄소흡수량을 확보하도록 결정하였다. 이는 교토의정서에서 지구온난화 방지를 위해서 산림에 의한 이산화탄소 흡수량을 온실가스의 삭감 목표의 달성 수단에 포함할 수 있다고 하였기 때문이다.

그러나 일본도 국내와 마찬가지로 임업 채산성의 저하 등으로 산림 소유자의 산림 정비에 대한 의욕저하로 간벌 등, 숲 가꾸기 작업을 하지 않는 산림이 늘어가고 있다. 따라서 현 상태로는 필요로 하는 이산화탄소 흡수량의 목표를 달성할 수 없다고 판단하기 때문에 「산림의 순환」을 촉진하는 범국민적 「목재 사용하기 운동」에 돌입하였다.

당장 2005년도부터 목재이용확대 행동계획의 실천을 위하여 친환경 상품 등의 조달 추진으로 공공사업에 간벌재 이용을 촉진하고, 간벌재를 이용한 종이 제품의 조달을 촉구하고 있다. 이는 현재 국내에서 2006년 7월부터 시행하고 있는 「친환경상품진흥촉진법」의 제도와 동일하지만, 친환경상품이나 우수재활용제품(GR마크)에서 인정해주는 품목에 간벌재가 포함되지 않은 것이 상이하다. 국내에서도 간벌재를 이용한 제품이 우선적으로 조달되어지기를 바라는 마음 간절하다.

▷토목용재 이용은  「도시 속의 숲」이다.
목재는 습도를 조절하는 조습기능이 우수하고, 단열성이 높으며 안락감을 주는 등, 마음을 안정시켜주는 소재일 뿐 아니라 재생가능한 자연소재이다. 여기에 목재를 이용하는 것은 산림이 가진 다양한 기능을 발휘하도록 하여 지구온난화 방지나 자원순환형 사회를 형성하는 밑거름이 되고 있다. 또한 지역 산림에서 생산되는 목재를 지역의 건축물이나 공공시설 또는 토목시설 등으로 폭넓게 이용할 수 있으므로, 지역의 산림 정비에 도움이 되고 지역의 활성화에도 크게 기여할 수 있다.

지구환경보전의 측면에서 50년 동안 생장한 목재를 50년도 못쓰고 폐기한다면 지구환경에는 도움이 되지 못한다. 목재를 도시 공간에서 내구성을 부여하여 유용하게 사용하면 100년에서 200년까지도 사용할 수 있다. 목재가 생산되기까지 50년이 소요된다면 생장 기간보다 2배에서 4배로 수명을 연장하여 사용할 수 있다는 결론이다. 이 기간 중에는 다시 조림한 숲에서 2~3회까지 목재를 생산할 수 있으므로 도시공간에는 탄소저장량이 계속해서 늘어난다. 그러므로 목재의 내구설계를 잘하여 건축·토목·조경시설물로 사용하는 것은 마치 「도시 속의 숲」을 경영하는 것과 같다. 이는 「순환하는 산림 사이클」과 「벌채하여 목재로 이용하는 순환 사이클」과 동일하다는 이론이다. 간벌재의 유효활용은 건전하고 활력 있는 산림을 육성하고 21세기의 순환형 사회 형성의 관점에서도 중요한 대응책이다.

▷토목용재 이용과 탄소저장효과
최근 국립산림과학원에서는 임야나 계곡 등에 설치되는 리기다소나무 간벌재를 이용한 골막이용 댐 및 사방공사용 댐의 축조에 관한 기술을 보급하고 있다. 기술이전에 의해 2007년도에 경기도 파주시 광탄면 마장리 계곡에 댐 길이 35m의 사방댐을 경기도산림환경연구소와 파주시 산림조합에서 축조하였고, 또 숲체원에도 규모는 작지만 골막이 댐 1기를 만들었다. 아직 인정되고 있지는 않지만 목재사방댐에 저장된 탄소의 축적량을 기후변화협약의 산림흡수원 흡수활동의 일환으로 화석연료 소비와 대비해 보았다.

간벌재의 이용은 교토 메카니즘의 산림흡수량 인정증 발행의 흡수원 활동(Land-use, land-use change and forestry : LULUCF)으로 지구온난화 방지에 공헌한다고 볼 수 있다. 아직 구체적으로 목재의 탄소저장 효과에 대해서 정해진 것은 없지만, 금후에 대비하여 CO2계산서를 산정해 보았다. 파주시 사방댐에 콘크리트 사방댐을 대신하여 리기다소나무 원주목 105㎥이 사용되었으므로 약 30만 kg-CO2/㎥의 배출삭감 효과가 있었다. 이는 가솔린 0.42L를 연소하면 1kg의 CO2가 배출되므로 가솔린 126,000L에 해당하며, 자동차 100만km 주행 몫(연비 8km/L로 가정)에 해당된다.

본격적인 숲 가꾸기가 실행되면 폐기되는 간벌재가 연간 50만㎥에 달한다고 한다. 폭 35m의 사방댐 1기에 저장되는 이산화탄소가 자동차 100만km 주행에 해당하는 배출량과 같다. 푸른 숲과 미래의 쾌적한 환경을 위한 간벌재 이용에 대한 산림인의 염원을 탄소배출권과 관련시켜 흡수원 활동으로 탄소저장권을 인정받을 날을 기대한다.
 

2. 간벌재 이용과 하천 생태복원

하천은 물과 녹색의 귀중한 환경공간이며, 자연을 체험하는 중요한 배움의 공공공간이다. 육상에 서식하는 모든 생물은 물을 필요로 하기 때문에 태초에서부터 하천은 생물다양성이 가장 풍부한 바이오 마켓이었다. 하천에는 인류 문명의 발전을 위한 기초생활이 베어 있기에 그 속에는 자연 이용의 문화도 내포되어 있다.

그러나 우리는 치수, 수리의 목적으로 신속하게 홍수를 바다에 몰아가기 위해서 하천을 직선화하였고 제방의 범람을 방지하기 위하여 강도가 강한 콘크리트를 사용하였기 때문에 가장 다양해야 할 생물의 생존 근거지가 점차 사라지고 있어 안타깝기 그지없다. 최근 친환경적인 수변공간이나 다양한 생물의 생식·생육 환경을 위한 다자연형 하천에 대한 국민들의 요구가 증가하고 있어서 그나마 다행이라고 생각한다. 과거와 달리 국민들의 요구는 치수, 수리 위주에서 환경을 배려한 다자연형 하천만들기로 변하고 있다. 여기에 물부족을 해결하기 위한 수단으로 하천에 물이 체류하는 시간을 연장하는 식생의 도입과 물의 증발을 억제하기 위한 수단이 강구되어야 할 것이고, 이를 해결하기 위해서는 간벌재를 이용한 하천 구조물은 필수적이다.

지구는 물을 40억 년 이상 액체의 형태로 표면에 갖고 있는 태양계에서 가장 기적적인 행운의 혹성이다. 물로 인해 생물의 발생과 진화가 가능하였고 오늘의 지구생태계가 존재하고 있다. 태초 바다로부터 육지로 진출한 우리 인간을 비롯하여 육상에 서식하는 모든 생물은 바닷물이 아닌 담수를 필요로 한다. 하천, 호수, 용수 등 지표에 존재하는 담수는 생물체 자기의 존재를 유지하기 위한 불가결의 요소가 되기 때문에 이들의 관리는 매우 중요하다.

하천은 인류가 지구상에 등장하기 이전부터 있었고 오늘에 이르고 있다. 하천이란 육지의 표면에 내린 빗물, 적설이나 빙하가 녹은 물, 지표에 용출된 지하수 등이 중력작용에 의해 높은 곳에서 낮은 곳으로 띠를 이루며 흐르는 물길의 흐름과 토지를 말한다. 하천에 흐르는 물은 기후나 기상에 따라 갈수(渴水)도 되고 홍수(洪水)도 된다. 그러나 관리방법에 따라 하천의 환경은 갈수도 홍수도 면할 수 있는  공익자원으로 변화될 수 있다.

과거 우리나라는 한국전쟁 후 폐허로 변한 들판 각지에서 대홍수가 빈번하게 발생하였으므로 신속하게 수해에 대하여 안전성을 높일 필요가 있었다. 정부의 수계일환 관리 제도의 도입 등, 치수, 수리의 체계적인 제도로서 정비가 오늘의 하천 행정의 규범이 되었다. 다시 말해 용적률이 낮으면서 신속하게 홍수를 바다에 몰아가기 위해서 하천을 직선화하였고 강도가 강한 콘크리트를 사용하였으며 효율적인 치수, 수리사업을 하였다.

최근 도시공간에서 하천은 지표면의 불투수층화, 오폐수를 관을 통하여 하수처리장으로 직접 유송하므로 유량의 감소 등으로 비혼 후 수일 동안만 물이 흐르고 평소는 물이 흐르지 않는 건천(乾川)으로 변하였다. 또 농업용 하천의 경우에도 관정으로 퍼 올리는 지하수의 과다 수량으로 점차 건천화가 진행되고 있다. 이로 인해 하천 수서생태계의 종이 절멸하거나 매우 단순화되고 있음을 우려하지 않을 수 없다. 이에 대한 근본적인 대책은 될 수 없지만, 하천 구조물의 재료나 형태 등이 건천으로 변하여도 당분간 생물체가 살아갈 수 있는 대피 공간을 필요로 하고 있다.

대도시 주변의 하천은 건천이 많고, 일년에 물이 흐르는 날이 절반도 되지 않는 곳이 많다. 이러한 때 청계천 복원은 우리나라 하천의 이미지를 일신하는 계기가 되었다. 맑은 물이 흐르고, 물고기가 살고, 새들이 찾아오는 하천생태계가 복원되었기 때문이다. 또 서울의 중랑천, 양재천, 안양천 등의 한강지류가 하천생태공원으로 이용되고 있으며, 대도시 주변의 하천개발이 생태공원으로 변모하고 있다. 지자체들은 콘크리트 호안을 자연석과 식생블록을 이용한 친환경 호안으로 교체하고, 갈대·갯버들·달뿌리풀과 억새 등의 수변식물을 심고 있다.

일본의 경우는 오래 전부터 하천생태계 복원을 위하여 많은 노력을 하였다. 도심에 맑고 깨끗한 물이 흐르고 우거진 수초사이로 물고기가 때를 지어 다니는 것이 일본을 여행하면서 누구나 부럽게 생각한 부분의 하나일 것이다.

현재 하천에서 필요로 하는 것은 다양한 생물체가 살아갈 수 있는 「생물다양성」이 풍부한 공간으로 식물 플랑크톤을 증식시키는 것이 중요하다. 천연소재인 화강암이나 목재는 식물 플랑크톤의 증식을 도와주는 조건을 갖추고 있다. 천연소재는 인공소재보다 부착 생물막이 많으며, 식물 플랑크톤의 증식이 쉬운 환경을 제공한다. 부착 생물막 등의 효과로 식물 플랑크톤이 증식되고 하천에서 1차 생산이 일어나며, 그 생산이 활발해지면 그림과 같이 하천에 다양한 생물종이 출현하므로 「생물다양성」을 실현할 수 있는 계기가 된다.

▷ 친환경 하천 만들기
하천 만들기에서 건설기계의 운전, 건설자재의 운반, 건설기계나 자재의 제조에 CO2를 배출한다. 그 량은 전 산업비의 0.4%가 되며, 그 중에서도 콘크리트계 자재 제조에는 CO2배출량이 약 73%를 차지한다. 그러므로 천연소재를 호안공사에 사용함으로 종래의 콘크리트를 사용하는 공사보다 약 80%의 CO2배출량을 절감할 수 있다. 한편 녹화에 의한 CO2 삭감도 있으므로 CO2고 정량은 초본류에서 2.4kg/㎡, 목본류에서 16kg/㎡정도가 된다고 한다.
이산화탄소(CO2)를 비롯한 온실효과가스(메탄, 이산화질소 등을 포함)가 과잉으로 방출·축적되면 대기 중에는 온실효과가스 농도의 균형이 깨어져 지구상의 기온이 상승하기 때문이다.

또 도시하천의 경우 도로에서 유입되는 빗물에 의한 각종 세균이나 중금속 오염 등이 매우 심각한 수준임이 언론에 보도되고 있다. 흐르는 물에 있어서 일정 크기이상의 자연석을 사용함으로 자연석간의 미생물에 의한 역간접산화법에 의해 이러한 세균이나 오염물질을 정화할 수 있다. 역간접산화법이란 여과재로서 자연석은 오염물질을 접하면 침전 또는 흡착을 하는데 이 때 자연석의 표면에 형성된 세균 조류원생동물 등의 미생물로 구성된 생물막에 의하여 유기물의 분해를 촉진하는 방법이다.              

 <다음호에 계속>