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1 KOREA FOREST RESEARCH INSTITUTE

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3 1 목 차 1 산림생태계의 이해 1 산림보전부 산림생태연구과 양 희 문 2 건강한 숲 만들기 17 산림생산기술연구소 배 상 원 3 지구환경과 목조건축 33 녹색자원이용부 박 문 재 4 숲과 곤충 그리고 사람 61 산림병해충연구과 최 광 식

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5 Part 1 산림생태계의 이해 산림보전부 산림생태연구과 양 희 문 Korea Forest Research Institute

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7 산림생태계의 이해 산림보전부 산림생태연구과 양 희 문 1. 지구환경문제와 생태학 1970년대 이후 전 세계에 불어 닥친 가장 큰 논쟁거리 중의 하나는 지구 환경문제이다. 초기에 이 문제는 산업이 발달하고, 개발이 활발하게 진행되 었던 선진국들을 중심으로 거론되었으나, 지역적, 국가적 차원의 접근만으 로는 해결될 수 없다는 결론에 도달하면서 개발도상국에게까지 확대되는 범지구적 문제가 되었다. 그 결과, 1992년 리우정상회담에서의 리우선언과 생물다양성협약, 기후변화협약 등 국제적 협약, 그리고 이들을 지속적으로 이행하기 위한 국가간 노력들이 이어져 오고 있다. 그런데 지구환경문제와 이를 해결하기 위한 노력의 배경에는 생태학이라는 신생학문을 통해 얻어 진 자연관이 존재한다. 이 자연관이란 자연계 속에 인간은 한 가지 구성요 소임을 인식하고, 자연계가 갖는 수용력과 진행 원리에 따라 인간이 올바 르게 나아갈 방향을 이해하는 것이다. 생태학이 탄생되기 이전에도 자연과 접하는 일부 사람들에게 유사한 자연관이 존재하여 왔으나, 과학적인 학문 과 지침으로 생태학이 탄생하면서 보다 많은 사람들에게 확산되는 계기가 되었다. 생태학이란 용어는 독일의 생물학자 Haeckel에 의해 1866년에 만들어졌 다. 그러나 생태학이 일반인들에게 널리 알려지기까지는 약 100년의 시간이 더 소요되었다. 그동안 많은 생태학자들이 생태학의 개념을 발달시키는데 노 력하였으나 그 중에서도 미국 생태학자 Odum의 공헌이 가장 크다. 그는 Fundamentals of Ecology (초판 1953년, 2판 1959년, 3판 1971년, 4판 1983년, Korea Forest Research Institute 3

8 2009년도 시민공개강좌 자료집 5판 2005년 발간)이란 저서를 통해 생태계의 조직적 개념을 발달시키고, 생태학적 측면에서 생태계의 구조와 기능에 대한 접근 체계를 구축하였다. 이러한 그의 노력은 1960대 말 이후 미국에 만연된 환경위기 의식 속에 일 반 대중들이 생태학에 더욱 관심을 갖도록 하였다. 생태학에서 비롯된 자 연관은 당시 사회에서 널리 용인되었던 경제적 전제 조건에 대해 의문을 제시하기 시작하였으며, 진보된 인류 문명 중에는 자연계가 갖는 수용력이 나 자연의 법칙을 초과하고 벗어나는 것이 있다는 것을 경고하였다. 이후 생태학은 인간 및 다른 생명체와 환경과의 관계를 규명하기 위한 적합한 지침으로 널리 받아들여지게 되었다. 우리나라에서도 생태계 보전과 환경 문제에 대한 국민적 관심이 높아지 기 시작하면서 현재와 미래 세대의 삶의 질을 향상시키기 위한 노력이 확 산되고 있다. 특히 국토 면적의 65%를 이루는 산림에 대한 관심과 노력은 점차 더욱 집중되고 있으며, 아울러 산림을 대상으로 한 산림생태학과 산 림생태계에 대한 이해의 필요성이 강조되고 있다. 2. 산림생태학 생태학의 영명 ecology는 그리스어원인 집, 장소를 의미하는 oikos 와 연 구를 의미하는 logos 의 합성어에서 유래되었다. 즉, 서식지에 살아가는 모 든 생명체와 그 생명체들이 그 곳에 생존할 수 있도록 하는 모든 일련의 기능적 과정들을 포함하는 서식지 전체에 대한 연구라는 의미이다. 생태학 의 국명 生 態 가 갖는 사전적 의미는 살아가는 모양 또는 생물의 생활 형태 이다. 그런데 생활형태란 관계 속에 형성되는 것으로 여기서 관계란 협동, 경쟁, 포식, 공생, 기생 등 생물체 간의 관계와 에너지흐름, 물질순환 등 생물체와 무생물적 환경요소 간의 관계를 모두 포함하는 것이다. 생물 상호간의 관계, 생물과 환경과의 관계를 연구하는 생명과학 이라는 것은 생태학에 대해 정의를 내렸던 수많은 학자들의 공통적인 견해이다. 4 국립산림과학원

9 산림생태계의 이해 <그림 1> 생물계의 구성요소와 생태학이 다루는 영역 산림생태학은 산림 또는 산림생태계를 대상으로 하여 산림생물 혹은 그 집합체의 형태와 기능, 생장과 발달, 상호관계, 그리고 그 주변 환경과의 관계를 다루는 학문이라고 정의할 수 있다. 산림생태학에서 생태적 체계는 생물적 구성에 따라 3가지로 구분된다. 생물적 구성은 개개의 생물을 의미 하는 개체와 한 종으로 이루어진 집단을 의미하는 개체군, 그리고 여러 개 체군들로 이루어진 산림군집으로 구분된다. 따라서 산림생태학에서 첫 번 째 체계는 개개의 생물 개체와 그 환경이며, 두 번째는 생물 개체군과 그 환경, 그리고 세 번째는 산림군집과 그 환경이다. 세 번째 생태적 체계는 두 번째와 첫 번째를 모두 포함하는 산림 전체의 생물군과 그 환경이 이루 는 복잡계인데 이 속에서 산림생태계를 이해할 수 있다. Korea Forest Research Institute 5

10 2009년도 시민공개강좌 자료집 <그림 2> 산림생태학에서의 생태적 체계 3. 생물권과 산림생태계 지구의 표면층에서 생물들이 살 수 있는 영역을 생물권 Biosphere이라 하 는데 생물권에서는 각종 생물적 구성요소들이 빠른 속도로 순환하며, 물질 대사와 에너지순환이 끊임없이 일어나 물질순환의 균형이 유지된다. 기권 Atmosphere, 수권 Hydrosphere, 암권 Lithosphere으로 구분되는 생물권은 생 물적 환경과 무기적 환경이 복잡한 관계를 맺고 시간과 공간을 통해 에너 지가 순환되고 있는 거대한 순환계이며, 지역적인 크고 작은 소순환계의 복합체이다. 이에 반해 생태계 ecosystem는 생물권을 구성하는 소순환계 중 에서 생물의 역할이 매우 크며, 이 속에서 어떤 생물이 주도권을 잡고 있 는 소순환계를 의미한다. 산림생태계가 산림생물이 주도권을 잡고 있는 소 순환계인 것처럼 농경지, 초원, 호수, 바다, 토양 등 그 속에 살아가는 생물 이 전체 시스템의 중심이 될 때 이를 생태계로 고려할 수 있다. 6 국립산림과학원

11 산림생태계의 이해 <그림 3> 다양한 수목이 우거진 산림 <그림 4> 겨울철새가 월동하는 철원 평야의 농경지 Korea Forest Research Institute 7

12 2009년도 시민공개강좌 자료집 <그림 5> 초화류로 덮여 있는 을수골의 초지 <그림 6> 천연기념물 물범이 서식하는 백령도 앞바다 8 국립산림과학원

13 산림생태계의 이해 <그림 7> 복잡한 구조를 보이는 활엽수림 <그림 8> 수변식생과 담수어류가 서식하는 산간 계류 Korea Forest Research Institute 9

14 2009년도 시민공개강좌 자료집 <그림 9> 습지식생으로 뒤덮인 산간습지 <그림 10> 소나무가 우점하는 어성전의 숲속 캠프장 10 국립산림과학원

15 산림생태계의 이해 <그림 11> 산림에 의해 조성된 잣나무림 <그림 12> 대도시의 녹지공간인 도시숲 Korea Forest Research Institute 11

16 2009년도 시민공개강좌 자료집 생태계는 영국의 생태학자 Tansley에 의해 1935년 생물복합체와 물리적 환경의 복합체를 포함하는 전체 시스템으로 지구가 처한 자연계의 기본단 위 라고 정의가 내려진 이후 많은 학자들에 의해 발달되어 왔다. 대표적으 로 Lindeman(1942)은 생태계의 시공간적 범위를, Whittaker(1962)는 상호작 용을, Odum(1971)은 더 나아가 영양단계, 생물다양성, 에너지순환 등 물리 적 환경과의 시스템적인 상호작용을 강조하여 왔으며, Kimmins(1987)는 생 태계를 구조, 기능, 상호관계, 복잡함, 동적변화성 등 5가지 속성이 있는 시 스템으로 정리하였다. 결국 생태계는 여러 생물들이 서로 관계를 맺으며, 환경과 상호 적응하면서 살아가는 시공간적인 범위와 체계이다. 4. 산림생태계의 구성요소와 상호관계 생태계에는 생물적인 구성요소와 무생물적인 구성요소가 존재한다. 생물 적 구성요소는 에너지의 흐름단계 즉 영양단계에 따라 생산자, 소비자, 분 해자(환원자) 등 3요소로 구분된다. <그림 13> 먹이사슬, 먹이피라미드와 영양단계 12 국립산림과학원

17 산림생태계의 이해 생산자는 광합성을 하는 식물과 세균들로 광합성을 통해 무기화합물을 생성하여 에너지화하고 그 일부를 다른 생물의 생존과 생태계의 기능 유지 에 활용하는 역할을 하는 가장 기초적인 구성요소이다. 소비자는 포식관계 를 통해 생산자로부터 에너지를 흡수하고 다른 소비자에게 에너지를 전달 하는 역할을 하는 구성요소들로서 1차 소비자인 초식동물 및 기생동물로부 터 포식관계에 따라 2차, 3차 등 여러 단계의 소비자로 구분된다. 분해 자는 죽은 생물체의 유기물을 분해하는 미생물들로서 생태계에서 생성된 에너지를 다시 생태계로 순환시키는 역할을 한다. 생태계 구성요소 간 상 호관계 중 생물적 구성요소 간의 포식, 경쟁, 협력, 기생, 공생 등 상호간에 영향을 주고받는 행위에 대해서는 상호작용 coaction이라는 용어를 써서 구 분한다. 무생물적 구성요소는 모든 생물들이 물질순환을 하며 생존하는 물리적 환경을 의미하는 것으로 크게 대기, 물, 토양 등을 3기질이라 하여 구분한 다. 생태계 상호관계 중 무생물적 구성요소가 생물적 구성요소에 미치는 영향을 작용 action이라 하며, 반대로 생물적 구성요소들이 무생물적 구성 요소에 미치는 영향을 반작용 reaction이라 한다. 생태계에는 상호작용, 작 용, 반작용이 매우 복잡하게 지속적으로 발생하는 곳으로 생태계는 시공간 적 범위 내에 생존하는 생물과 그 주변 환경들의 상호작용에 의해 형성된 시스템으로 이해할 수 있다. 5. 산림생태계의 속성 미국의 생태학자 Kimmins는 생태계의 중요한 속성을 구조, 기능, 복잡성, 상호관계, 동적변화성 등 5가지로 설명하였다. 이들 속성은 생태계를 이해 하는 가장 기본적인 개념이며, 산림생태계의 건강성, 안정성, 생물다양성, 동태 등을 평가하기 위해 고려되어야 할 핵심요소이다. 산림생태계의 구조란 다양한 생물군집과 이들의 환경요소들이 형성되어 있는 상태를 의미한다. 그러나 물리환경적 구성요소들의 상태는 눈으로 쉽 게 관찰하기 어렵기 때문에 생물적 구성요소들의 구성 상태를 통해 전체 Korea Forest Research Institute 13

18 2009년도 시민공개강좌 자료집 생태계의 구조를 파악하는 경우가 많다. 우리가 숲의 구조라 하는 것은 산 림생태계의 중심이 되는 나무와 풀이 수평적ㆍ수직적으로 분포되어 있는 형태이며, 이를 통해 전체 생태계의 구조를 파악한다. 이러한 방법이 가능 한 것은 생태계 구성요소 간의 밀접한 상호관계와 연관성 때문이며, 산림 생태계의 구조는 생태계의 기능과 발달, 안정성에 영향을 미치기 때문에 숲의 구조 분석은 산림생태계를 진단하는 데 가장 기초적으로 활용된다. 산림생태계는 생물 간 또는 생물군집과 물리적 환경 사이에 물질과 에너 지의 항구적인 교환, 즉 먹이사슬, 에너지흐름, 양분 및 물질순환 등이 끊 임없이 발생하면서 여러 기능적 역량을 갖게 된다. 가장 대표적인 기능으로 는 오늘날 지속가능한 자연자원 관리의 궁극적인 목표로 다루어지고 있는 생물다양성을 고려할 수 있다. 또한, 산림생태계의 기능은 인간 중심에서 산림의 가치와 직결되어 해석된다. 예를 들어 우리가 쉽게 접하고, 이해하 고 있고 있는 산림의 수원함양기능, 대기정화기능, 휴양기능 등이 그것이다. <그림 14> 산림생물에게 있어 산림생태계는 생존이 가능한 서식처 기능을 한다. 건강한 산림생태계일수록 보다 풍부한 생물종이 살아갈 수 있다. 위의 사진은 천연기념물인 하늘날다람쥐와 산림과 농경지 등 복합서식지를 이용하는 붉은배새매 산림생태계의 또 하나의 속성인 상호관계란 앞서 언급했듯이 생물체 간 그리고 생물체와 환경요소 간에 상호작용, 작용, 반작용의 현상이 끊임없이 발생한다는 것이다. 이러한 상호관계에 의해 생태계의 어떤 한 가지 변화 14 국립산림과학원

19 산림생태계의 이해 는 다른 모든 구성요소의 연쇄적 변화를 유발하며, 더 나아가 인접한 다른 생태계의 예측하기 어려운 형태의 변화까지 유발한다. 따라서 상호관계에 는 생태계내 구성요소 간의 상호작용, 작용, 반작용 이외에 생태계 간 관계 까지 고려해야 한다. 복잡성이란 산림생태계 자체가 고도의 생물학적 복합체이기 때문에 매우 복잡한 구조와 기능을 포함하고 있다는 것이다. 이러한 복잡함 때문에 산 림생태계의 정확한 평가는 불가능할지도 모른다. 산림생태계에는 밝힐 수 없는 변수가 많이 존재하는 것을 고려하여 항상 겸허한 자세로 이해하려고 노력해야 한다. 산림생태계는 변화가 거의 없는 정적인 상태로 보이지만 구조와 기능면 에서 시간에 따라 항구적으로 변화하고 있는데 이를 동적변화성이라 한다. 숲의 발달과 생태천이도 결국 산림생태계가 갖는 동적변화성에 의해 나타 나는 현상이다. 숲의 발달이란 산림생태계가 같은 상태로 머무르지 않고 오랜 시간에 걸쳐 원래의 가는 방향에 따라 다음 발달단계의 구조와 기능 의 숲으로 지속적으로 변화되어 가는 것을 의미하며, 생태천이란 생태계의 생물상이 시간에 따라 변화되어 가고 생물상의 변화에 따라 주변 환경요인 들도 변화되어 생태계 전체가 바뀌어가며 결국 궁극적으로 생물상의 큰 변 화가 없는 안정상태 steady state로 진행하는 과정으로 해석된다. <그림 15> 산림생태계의 생태천이에 따른 임분발달 단계 및 과정 Korea Forest Research Institute 15

20 2009년도 시민공개강좌 자료집 6. 맺는말 생태전문가란 호칭은 일련의 교육과정을 이수하거나 학위를 수여 받은 사람에게만 주어지는 것이 아니다. 생태계를 이해하는 방법을 습득하고, 자 연계를 이해하려는 노력 속에 인간과 자연의 관계에 대한 명제를 찾았다면 그도 곧 생태전문가이다. 이러한 맥락에서 산림생태학과 산림생태계에 대 해 기초적인 내용들을 발표하였다. 가장 기초적인 내용들이지만 산림생태 계를 아니 자연을 접하는 관점을 바꾸어줄 수 있는 귀중한 열쇠이다. 자연 의 중요함을 막연하게 인정하거나 무미건조하게 느끼기보다는 그 의미를 이해하려고 노력하면서 자연 속에 나를 맡길 때 진정으로 자연의 소중함과 내가 나아가야 할 길을 알 수 있기 때문이다. 16 국립산림과학원

21 Part 2 건강한 숲 만들기 산림생산기술연구소 배 상 원 Korea Forest Research Institute

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23 건강한 숲 만들기 산림생산기술연구소 배 상 원 1. 숲이란? 숲을 건강하게 만든다는 것은 숲을 구성하고 있는 나무들이 병해충에 잘 견디고 잘 자라게 하는 것으로, 이를 위해서는 우선 숲에 대한 이해가 필 요하다. 숲은 나무가 여럿이 모여 자라고 있는 곳으로 산림, 삼림이라고도 한다. 숲은 우리나라 순수어이고, 산림( 山 林 )은 산에 있는 숲이란 뜻으로 산에 숲이 많은 곳에서 쓰이며, 삼림( 森 林 )은 나무가 많은 곳을 의미하고 있다. 이와 같이 숲은 여러 가지 단어로 표현이 되지만 나무가 자라고 있 는 곳이란 것이 공통된 표현이다. 국제적으로 볼 때 세계농업식량기구 (FAO)에서는 5,000m2 이상의 면적에 나무높이가 5m 이상, 수관울폐가 10% 이상 되는 곳을 숲이라고 정의를 내리고 있고, 현재의 나무가 어린 경우 이러한 크기까지 자랄 수 있으면 이곳도 숲에 해당된다고 부연설명을 하고 있어 숲(Forest)이라는 용어를 구체적이고 명확하게 정의 내리고 있다. 특히 울폐도가 10% 이상이라고 정의를 내린 것은 숲이 나무로 꽉 차있지 않고 듬성듬성 서있는 곳도 숲이라고 정의한 것으로서 우리가 생각하는 숲과는 차이가 있다. 숲은 대형 양치식물들이 자라기 시작한 약 3억 5천만 년 전부터 발달하 기 시작해, 이후 석탄기인 2억 7천만 년 전부터 2억 2천만 년 사이에 극성 기에 달하면서 대규모 숲을 이루고 침엽수가 자라게 된다. 약 2억 년 전인 페름기에 빙하기를 거치면서 1억 5천만 년 전에 활엽수가 나타났으며 약 5 천 만 년 전에 현재의 수목들이 자라게 되었다. 나무와 숲의 역사는 3억 년이 Korea Forest Research Institute 19

24 2009년도 시민공개강좌 자료집 넘지만 인류는 약 200만 년 전에 지구상에 나타났다는 것을 비교하면 숲이 얼마나 오래 전부터 지구에 존재하였는가를 알 수 있다. 숲은 식물(나무), 동물, 곤충, 버섯, 부후균 등의 생물과 공간, 땅 등 무생 물 환경이 합쳐진 독립된 생태계를 이루고 있기 때문에 숲생태계를 형성하 고 있다. 모든 생태계에서 물질과 에너지는 계속 변화하고 이에 따라 생태 계의 구조도 변화하게 되는데 생물과 물리적 환경 사이에 끊임없는 물질순 환이 이루어지면서 균형을 찾아가는 것이 생태계의 기본적인 흐름이다. 생 물이 살려면 여러 가지 요소가 필요한데, 이러한 요소들이 생물과 물리적 환경 간의 상호작용에 따라 물질의 순환과 에너지의 흐름으로 생태계를 유 지하고 있다. 생물이 생명을 유지하기 위해서는 끊임없는 에너지의 순환이 필요하다. 생명체가 최초로 얻는 에너지는 태양에너지이다. 녹색식물 즉 나무는 태양 에너지를 얻어 광합성으로 물질생산을 하기 때문에 생산자의 기능을 가지 고 있고 식물을 먹는 초식동물을 1차 소비자, 동물을 먹이로 하는 육식동 물을 2차 및 3차 소비자라고 부른다. 그리고 사람처럼 동 식물을 먹는 동 물은 잡식동물로 소비자에 해당된다. 숲생태계에 있어서 인간은 특별한 위 치를 차지하고 있는데 이는 인간들이 숲에서 살지는 않지만 숲을 가장 많 이 이용하는 소비자이기 때문이다. 생산자와 소비자가 죽으면 이들의 유기물을 분해하는 역할을 담당하는 미생물들이 분해자의 역할을 한다. 이렇게 숲에는 크고 작은 수많은 나무 를 비롯하여 숲에 의존하여 살아가는 다양한 생명체들이 모두 개개의 역할 을 담당하며 살아가고 있다. 20 국립산림과학원

25 건강한 숲 만들기 <그림 1> 산림생태계의 구성인자 <그림 2> 먹이 그물 숲의 구조는 나무의 크기, 즉 높이에 따라 구조가 다양하게 나타난다. 어 린나무들이 숲을 이루고 있는 경우에는 나무높이가 3~4m 정도이기 때문 에 대부분 단층을 이루고 자라지만 나무가 다 크면 나무들로 이루어진 층 이 여러 개 생기는데 일반적으로 상층, 중층, 하층 3개층으로 구분을 할 수 있다. 나무의 높이는 수종, 입지 등에 따라 비슷한 나이더라도 다양하게 나 타나기 때문에 절대 수치로 구분을 하는 것이 아니라 숲의 꼭대기층(상층) 을 기준으로 하여 상대적 수치로 나타낸다. <그림 3> 숲의 층 구분 Korea Forest Research Institute 21

26 2009년도 시민공개강좌 자료집 상층은 숲의 꼭대기를 점유하는 나무, 중층은 숲의 중간부분에 위치한 나무, 하층은 숲의 아래 부분을 이루는 나무들로 이루어진 층이다. 나무들 로 이루어진 층 이외에도 하층의 아래 부분에는 관목과 지피식생이 자라면 관목층과 지피식생층으로 구분할 수 있는데 관목층은 2~3m 높이까지 자 라는 관목들이 구성하는 층이며 이 아래 부분에 땅바닥에서 자라는 식물들 의 층을 지피식생층이라고 부른다. 숲은 이와 같이 단층으로 이루어진 것 이 아니라 나무, 관목과 지피식생으로 이루어진 5개의 층을 이루며 자라고 있다. 숲은 단순한 구조로 이루어 진 것이 아니라 여러 층으로 이루어져 있으며 층에 따라 살고 있는 나무종류 그리고 식물종이 다양하게 나타난다. <그림 4> 단순림(왼쪽 단순 일제림, 오른쪽 일제림) <그림 5> 다층림(왼쪽 2층림, 오른쪽 다층림) 22 국립산림과학원

27 건강한 숲 만들기 특히 나무들 아래 자라는 지피식생들은 음지에서 자라는 경우가 많기 때 문에 우리들이 흔히 보는 야생화들은 숲속에서보다는 숲 가장자리나 길가 에 많이 자라고 있다. 숲 가장자리는 임연부라고 하는데 그 폭이 30m 정도 일 때 가장 안정적이고 다양한 동식물들이 자랄 수 있다고 한다. <그림 6> 이상적인 임연부 2. 숲의 종류 숲은 겉으로 보기에는 같아 보이지만 시작되는 것에 따라 다르다. 사람 이 나무를 심지 않고 자연적으로 이루어진 숲을 천연림이라고 하고 사람들 이 직접 어린나무를 심어서 숲을 만든 것을 인공림이라고 한다. 이렇게 천 연림과 인공림으로 구분을 하지만 나무가 크게 자라면 겉으로 봐서는 구분 이 잘 안 되는 것이 보통이다. 천연림은 나무의 종류나 크기에 따라 침엽 수림이나 활엽수림으로 구분을 할 수 있으나 같은 나무종류라도 사람이 심 을 수가 있기 때문에 나무종류로 구분을 할 수가 없다. 천연림은 대부분 여러 가지 종류의 나무와 크고 작은 나무로 이루어져 있는 특징을 보인다. 숲이 어렸을 때에는 나무를 심지 않았기 때문에 일렬로 서서 자라지 않고 나무사이의 간격이 일정하지 않다. 인공림은 이와는 달리 어린 숲에는 나 무를 심은 줄이 뚜렷이 보이고 대부분 숲을 이루는 나무종류가 한 종류이 거나 2~3종류로 비교적 종류가 적고 나무의 높이도 대체로 같다. Korea Forest Research Institute 23

28 2009년도 시민공개강좌 자료집 숲은 인공림과 천연림으로 구분을 할 수 있지만 숲을 어떤 수종들로 이 루어졌는가에 따라 구분을 할 수도 있는데 한 종류의 나무로 이루어진 숲 은 단순림( 單 純 林 ), 두 종류 이상의 수종으로 이루어진 숲을 혼효림( 混 淆 林 )이라고 한다. 숲이 소나무로만 이루어지면 소나무단순림, 소나무와 참나 무가 같이 자라면 소나무 참나무혼효림이다. 특히 혼효림에서 여러 종류 의 나무들이 자라고 있기 때문에 숲에 따라서 특정 종류의 나무들이 함께 잘 자라고 어떤 종류의 나무들이 같이 못 자라는 특징을 보이는 경우가 많 다. 이러한 특징은 마치 사람들이 사는 사회에서처럼 특징적인 집단이 구 분되기 때문에 숲을 연구하는 분야 중 산림사회학이라는 분야가 생겨날 정 도이다. 이외에도 숲은 나이를 기준으로 유령림(어린나무숲), 장령림, 노령 림 등으로 구분하기도 한다. 예를 들면 소나무 숲의 나이가 많으면 소나무 노령림이라고 할 수 있다. <그림 7> 다양한 혼효형 3. 숲의 다양한 기능 숲은 사람들에게 많은 것들을 주고 있는데 이중 전통적인 것이 목재이 다. 목재는 옛날에는 건축용, 난방용, 취사용, 광산용, 유리제조용 등으로 24 국립산림과학원

29 건강한 숲 만들기 이용이 되는 필수적인 품목으로 현재보다 중요한 위치를 차지하였었다. 사 회가 발전함에 따라 목재 등과 같은 물질적인 것 외의 공익적 기능이 필요 로 하게 되었는데, 도시생활과 자연과의 격리와 직장생활의 스트레스 등에 의해 휴양에 대한 요구가 증대되면서 숲의 휴양기능이 중요하게 되었다. 특히 주거지 주변의 숲은 일과 후에, 도시근교의 숲은 주말에 도시민들이 찾는 장소로 이용이 되고 있다. 숲은 도시에 비하여 변동이 적은 기온, 비 교적 높은 상대습도, 낮은 풍속 그리고 맑은 공기를 갖고 있고, 공기 중에 약효가 있는 방향물질(피톤치드)이 있어 피로한 신체를 건강하게 하고, 소 음이 적고 면적이 넓기 때문에 다양한 운동을 가능하게 한다. 특히 숲은 도시에 경험할 수 없는 자연에서의 경험을 사람들에게 제공하며 자연과의 접촉과 동식물의 관찰을 가능하게 하기 때문에 도시민들이 숲을 많이 찾는다. <그림 8> 목재생산림 <그림 9> 수원함양림 사람이 사는데 가장 중요한 물은 숲에 의하여 저장이 되고 정수가 된다. 특히 산림토양은 녹색 댐이라고 할 수 있을 만큼 많은 양의 물을 저장하고 물을 정화하는 능력을 가지고 있다. 물은 숲 토양 내에서 생물학적으로 그 리고 물리적으로 정화되고, 토양 침투수는 균일한 수자원공급에 기여하는 데, 특히 장마와 눈이 녹아내릴 때 지표유수와 지중 유수가 급히 흘러내리 는 것을 막고 홍수 수위가 높아지는 것을 완화하며 갈수기에는 물을 공급 한다. 홍수범람지역에서 숲은 유수속도를 저하시켜 부유물질의 침적과 여 과를 촉진하기도 한다. 사람들이 숲에 들어가면 공기가 맑다, 시원하다, Korea Forest Research Institute 25

30 2009년도 시민공개강좌 자료집 깨끗하다 라고 느끼는데 이것은 숲의 나뭇잎들이 마치 필터처럼 대기 중에 있는 먼지를 흡착하여 공기 중에 있는 먼지들을 정화하고 부유물질을 여과 시켜 주기 때문이다. 이러한 기능은 단지 숲속의 공기만을 정화 하는 것이 아니라 숲을 통과하는 모든 공기들을 정화하기 때문에 도시주변의 숲들은 도시의 공기도 맑게 해준다. 이처럼 사람들이 보고 느낄 수 있는 기능 외에도 숲은 우리를 보호하는 여러 기능을 하는데 이중 대표적인 것으로 산사태 눈사태 방지, 기후 보 호, 소음 보호, 시계 보호, 도로 등 시설물 보호 등을 들 수 있다. 산사태방 지는 인명과 재산을 보호해 주는 기능으로 집중호우나 장마기에 산사태가 나는 것을 숲이 막아주는 것으로 나무뿌리와 줄기가 젖은 땅이 통째로 쓸 려나가는 것을 막기 때문에 가능한 것이다. 기후 보호는 숲이 주거지, 휴양 시설, 농업용지, 특용 경작지를 찬 공기 피해와 바람 피해로부터 보호하고, 대기 순환을 원활하게 하여 거주지의 생활환경을 개선하는 것으로 대도시 주변에 숲을 유지하는 그린벨트에서 실질적인 예를 엿볼 수 있다. 시계 보 호는 숲이 자연경관을 저해하는 대상물을 시야에서 차단하고 외부로부터 들여다보이는 것을 막으며 소음 보호는 공장이나 차량 등에서 발생된 소음 을 막아준다. 도로 보호는 숲이 낙석, 눈바람의 피해 발생을 막고, 도로의 측면 바람의 상황과 곡선이 많은 도로와 굴곡이 심한 도로의 시각적 개선 을 통하여 교통로의 보호와 교통안전에 이바지한다. 4. 숲가꾸기 숲가꾸기는 숲의 다양한 기능을 유지 개선하기 위하여 실시하는 작업으 로 목적에 맞게 이루어져야 한다. 일반적으로 어린나무로 이루어진 숲은 나무 하나하나가 자라는 공간을 적게 차지하지만 나무가 커감에 따라 나무 가 자랄 공간도 커지기 때문에 그냥 두면 나무끼리 자랄 공간을 차지하기 위하여 경쟁을 한다. 나무들이 경쟁을 하는 근본적인 까닭은 나무가 자라 는데 필요한 햇빛을 받기 위해서이다. 자연 상태로 나무들이 경쟁을 하게 두면 많은 나무들이 경쟁으로 제대로 자라지 못할 뿐만 아니라 나무가 굵 26 국립산림과학원

31 건강한 숲 만들기 어지질 않고 가늘게 자라게 된다. 나무가 높이 가늘게 자라게 되면 바람이 강하게 불때 부러지거나 뿌리째 쓰러지게 되는 등 숲이 큰 피해를 받게 된 다. 나무가 굵고 건강하게 자라게 하기 위해 숲을 가꾸어야 하며, 숲을 가 꾼다는 것은 숲속에 있는 나무들을 솎아내는 것으로 즉, 숲속의 나무 숫자 를 조절하는 것이다. 아래 그림은 나무가 나이를 먹어 커감에 따라 숲을 어떻게 가꾸어 하는 가를 보여준다. 나무가 아주 어릴 때는 풀베기, 어린나무 가꾸기, 잘라낸 나무를 이용할 수 있을 때는 솎아베기를 실시한다. 이러한 작업들은 1회만 을 하는 것이 아니라 수회에 걸쳐 반복한다. 이 작업 중 가장 오랜 기간 동안 실시하는 것은 솎아베기(간벌) 작업이다. 숲가꾸기는 한 가지 종류의 작업을 하는 것이 아니라 여러 가지 작업을 나무가 커감에 맞추어 적절히 실시하는 것이 중요하다. 우리나라에는 칡과 같은 덩굴이 많이 자라고 있 기 때문에 별도로 덩굴제거 작업이 필요하며 옹이가 없는 고급 나무를 키 우기 위해서는 가지치기도 필요하다. 숲가꾸기는 우리가 숲에서 무엇을 생 산하는가에 따라 작업 횟수와 방법이 달라진다. 굵은 목재를 생산하는 경 우에는 가지치기를 실시하고 솎아베기도 많이 하지만 굵기가 가는 목재를 생산하는 경우에는 가지치기도 실시하지 않고 솎아베기도 한번 정도만 실 시할 수 있다. <그림 10> 나무가 자람에 따른 작업종류(Burschel & Huss, 1997) Korea Forest Research Institute 27

32 2009년도 시민공개강좌 자료집 1) 어린나무 심기와 풀베기 인공림의 경우 1정보(100m 100m)당 3,000본에서 5,000본의 어린나무를 심는다. 어린나무는 크기가 작아서 풀과 햇빛을 받기 위해 경쟁을 하기 때 문에 어린나무가 제대로 자라게 하기 위해서는 풀들을 잘라내는 작업이 필 요하다. 이러한 작업을 풀베기 작업이라고 하는데 나무를 심은 후 처음으 로 하는 숲가꾸기이다. 낙엽송과 같이 어릴 때 빨리 자라는 나무는 3년간 풀베기를 하고, 잣나무처럼 어릴 때 빨리 자라지 못하는 나무는 5년 이상 풀베기를 한다. 풀베기 작업은 1년에 한 번이나 두 번을 하는데 심은 나무 주위에 자라는 풀들을 잘라내는 작업을 주로 한다. 풀베기 작업은 1년에 한 번 할 때는 초여름에 하고 두 번 할 때는 늦봄과 여름에 한다. 풀베기 실시한 소나무숲 풀베기 실시하지 않은 소나무숲 <그림 11> 풀베기 작업을 실시한 숲과 안한 숲 2) 어린나무가꾸기 풀베기를 실시한 후 어린나무가꾸기를 실시하는데 보통 2회 정도 실시한 다. 첫 번째 어린나무가꾸기는 나무들이 2 3m 높이로 자라 가지가 마주 닿기 시작할 때 한다. 어린나무가꾸기는 보통 6 9월 사이에 하는데 이때 에는 서있는 나무들이 너무 촘촘히 서있어 공기가 숲속으로 들어가지 못하 기 때문에 자람이 좋지 않고 병든 나무를 잘라낸다. 두 번째 어린나무가꾸 28 국립산림과학원

33 건강한 숲 만들기 기는 나무높이가 8~10m 정도가 되었을 때 하는데 이때에도 나무의 자람 이 좋지 않고 구불구불한 나무와 병든 나무를 잘라낸다. 3) 덩굴제거 나무높이가 10m 정도가 될 때까지는 나무들이 크지 않기 때문에 덩굴들 이 많이 발생하여 어린나무를 뒤 덮을 때가 많기 때문에 덩굴을 제거하는 작업을 한다. 우리나라에 많이 나는 덩굴은 칡, 다래, 머루 등이다. 칡덩굴 을 제거하는 작업은 낫 등을 이용해 줄기를 자르고 칡뿌리를 캐는 방법과 화학약품을 이용하여 죽이는 방법이 있는데, 화학약품을 이용하는 경우에 는 작업하는 사람이 약피해를 볼 수가 있기 때문에 조심하여야 하고, 땅과 지하수가 오염이 되지 않도록 약이 땅에 떨어지지 않게 한다. 칡제거의 대 표적인 약품은 디캄바와 글라신 액제로 디캄바는 나무를 심은 지 1~3년이 지난 숲에서 잎이 나기 전이나 난 후에 사용을 하고 글라신액제는 모든 숲 에서 잎이 난 후에 사용을 한다. 4) 가지치기 나무는 커짐에 따라 높이도 높아지지만 나뭇가지도 많이 발생하고 굵어 지게 된다. 두 번째 어린나무가꾸기 시기에는 이러한 가지를 제거하는 가 지치기작업을 실시한다. 가지치기를 실시하는 이유는 나무의 자람에 불필 요한 죽은 가지 발생을 방지하여 옹이가 없고 곧고 굵은 목재를 생산하기 위해서이다. 활엽수는 일반적으로 상처가 잘 덮이지 않아 쉽게 썩기 때문 에 살아있는 가지는 가지치기를 하지 않는다. 살아있는 가지의 가지치기는 11월에서 이듬해 5월 이전까지 실시하며, 죽은 가지는 1년 중 아무 때나 실 시해도 된다. 굵은 나무를 키우지 않고, 가는 목재를 생산하는 숲에서는 가 지치기를 하지 않는다. 가지치기를 할 때 조심하여야 할 점은 나무줄기에 피해를 주지 않게 가지를 잘라야 하는 것이다. 가지치기를 한 숲은 숲 바 닥에 풀이나 관목이 자라 숲이 건강해 질 뿐만 아니라 낙엽들이 부후가 잘 되어 토양도 좋아지는 효과가 있다. Korea Forest Research Institute 29

34 2009년도 시민공개강좌 자료집 <그림 12> 가지치기를 한 나무와 안한 나무 5) 솎아베기 어린나무가꾸기를 실시한 후의 숲가꾸기는 솎아베기로서 숲의 가치를 높 여 우리가 필요한 목재를 생산하는 과정 중에서 가장 기간이 길고 중요한 작업이다. 솎아베기는 나무들의 경쟁을 조절하여 나무의 자람을 좋게 하고, 직경생장을 높이는 작업이다. 솎아베기를 시작하는 시기는 나무들 사이의 수관경쟁(가지가 맞닿음)으로 직경 생장이 적어지기 시작하고, 아래 가지가 말라 죽기 시작할 때이다. 나무종류, 땅에 따라 솎아베기를 시작하는 시기 가 달라진다. 같은 종류의 나무라도 땅이 좋으면 솎아베기를 시작하는 시 기가 빨라진다. 솎아베기는 여러 번 실시하는데 굵은 목재를 생산하는 숲 에서는 여러 번 솎아베기를 한다. <그림 13> 솎아베기를 한 숲(왼쪽)과 안한 숲(오른쪽) 30 국립산림과학원

35 건강한 숲 만들기 솎아베기를 한 숲은 남은 나무들의 자람도 좋아지고, 숲바닥에 여러 가 지 풀과 작은 나무들이 자라 생물다양성을 높여주고 낙엽이 빨리 분해가 되어 토양양분의 공급도 좋아지는 장점이 있다. 솎아베기는 숲의 위쪽 나무를 주로 자르는 상층간벌(솎아베기)과 아래쪽 을 주로 자르는 하층간벌(솎아베기)이 있으며 좋은 나무를 고르고 난 후 이 나무를 보호하고 키우는 도태간벌 등 여러 가지 방법이 있다. 숲에서 어떤 목재를 생산하는가에 따라 여러 가지 솎아베기 방법을 쓴다. 예를 들면 굵고 재질이 우수한 목재를 빨리 생산하기 위해서는 상층간벌 이나 도태간벌을 하고 가는 나무를 많이 생산할 때는 하층간벌을 많이 이 용하고 있다. 솎아베기에서 가장 중요한 한 것은 우리가 숲에서 무엇을 생 산하려 하는가를 정확히 알고, 이에 따라 가장 적합한 방법을 선택하는 것 이다. <그림 14> 솎아베기 종류 숲은 단지 목재생산만을 위해서가 아니라 생태적으로 안정되고 건강한 숲을 만들기 위해 숲 가꾸기가 필요하고, 건강한 숲을 만드는 것은 단기간 에 이루어지는 것이 아니라 장기간에 걸친 숲 가꾸기로 가능하다. Korea Forest Research Institute 31

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37 Part 3 지구환경과 목조건축 녹색자원이용부 박 문 재 Korea Forest Research Institute

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39 지구환경과 목조건축 녹색자원이용부 박 문 재 1. 개 요 전 세계적인 화두가 되어 있는 기후변화 에 대응하여 우리 정부는 국가 비전으로 저탄소 녹색성장 을 제시하고 이를 뒷받침하기 위하여 저탄소 녹색성장기본법을 추진하고 있다. 지구온난화의 원인인 온실가스의 배출을 줄이기 위해 산업별로 대응책 마련이 시급하다. 건축물은 건설단계에서 내재된 에너지와 함께 사용 폐기 단계에서 막대 한 에너지를 사용하여 지구온난화에 큰 영향을 미친다. 국가 에너지 사용 량의 약 24%(미국 약 40%)를 차지하는 건축 분야에서 건축물의 에너지효 율 향상과 신재생에너지 개발 및 보급을 통하여 그린홈 200만호 보급 이 라는 핵심 정책을 추진하고 있다. 에너지 기후시대에 효과적으로 대응할 수 있는 친환경 목조건축 산업은 기후산업으로 발전할 수 있는 필요충분조 건을 갖추고 있어 지속가능한 사회로의 이행을 위한 저탄소 사회 구축에 중요한 역할을 부여받고 있다. 최근 들어 인체 친화성과 환경적 장점, 외관의 아름다움에 대한 일반인 의 관심이 증가하여 단지형 주택 및 타운하우스, 대규모 상업용 목조건축 물 등을 중심으로 목조건축이 증가하고 있다. 우리나라의 건축허가 건수를 살펴보면, 목조건축은 2005년 2,326건 이었으나 2008년 10,184건으로 급속 히 증가하고 있다. 앞으로도 국토해양부와 지방자치단체의 전통문화 진흥 정책에 힘입어 한옥의 본격적인 보급이 이루어질 것으로 보여 목조건축 시 장은 더욱 확대될 것으로 전망된다. Korea Forest Research Institute 35

40 2009년도 시민공개강좌 자료집 온실가스 감축에 기여하는 목재의 역할은 크게 3가지로 구분하여 설명할 수 있다. 첫째, 목재는 이산화탄소를 흡수 고정하여 지구온난화를 방지하 는데 중요한 역할을 한다. 건축용 부재로 사용될 때 건축물의 수명기간 동 안 목재 내에 있는 탄소를 고정한다. 둘째, 목재는 대체재인 철과 알루미 늄, 콘크리트 등에 비하여 재료의 생산과정에서 전기나 화석연료 등 에너 지를 적게 사용함으로써 온실가스를 적게 배출한다. 목질계 바이오매스를 열원으로 사용하면 화석연료를 대체함으로써 기후변화에 효과적으로 대응 하는 수단을 제공한다. 목재는 연소과정에서 이산화탄소를 방출하지만 산 림이 광합성과정에서 이를 흡수하게 되므로 연료로써 목재는 탄소중립적인 열원이다. 셋째, 목조건축물은 다른 재료의 건축물에 비하여 에너지 효율이 우수하여 건축물의 사용 기간동안 에너지를 절감할 수 있어 이산화탄소 배 출량을 감소할 수 있다. 전과정평가(LCA)에 의하면, 건축재료로 목재를 많이 사용하는 경우, 특히 목조건축물의 경우 구조재 등에 목재를 많이 사용하게 되는데, 이에 따라 온실가스 배출량 저감되는 효과를 거둘 수 있다. 2. 목조건축의 친환경성 지속가능한 발전을 위해서 건축물의 친환경성이 점차 강조되고 있다. 목 재제품과 건축재료에 대한 LCA 연구는 주로 원료의 채취, 제품의 제조, 건 축물의 건설에 따른 에너지의 소비와 이에 따른 환경적 영향에 대하여 다 루는 중요한 연구분야이다. 에너지를 적게 소모하는 주택은 주택구매자의 주문사항이 되었다. 사람 들은 에너지비용과 환경적 요소를 고려한 높은 단열성능을 갖춘 에너지 효 율성이 높은 주택을 요구한다. 목재는 유일한 재생가능한 건축재료로 구조 용 재료뿐 아니라 단열재로도 성능이 뛰어나다. 목재 세포는 아주 훌륭한 천연단열재로 작용할 수 있는 구조로 이루어져 있다. 천연의 단열재로서 목재는 콘크리트보다 8배 뛰어나며, 철재보다 400배 뛰어나다. 목조건축물 은 단열성이 탁월하여 사용하는 에너지를 절약한다. 미네랄 또는 유리섬유 36 국립산림과학원

41 지구환경과 목조건축 단열재 등을 벽과 지붕, 바닥의 사이공간에 설치하여 목조주택의 단열성능 을 높인다. 철이나 콘크리트 건축물이 목조건축물과 같은 단열성능을 보유 하려면, 추가적인 단열처리가 필요하게 되어 더 높은 재료비와 건축비, 환 경비용이 요구된다. 현대의 건축은 녹색건축물(건축물의 건설 및 운영에 필요한 에너지, 물, 재료를 보다 효율적으로 사용하는데 중점을 두어 설계한 건축물) 개념을 수용하고 있다. 재생가능한 건축재료와 에너지를 보존하는 재료의 선택을 통해 건축물이 환경에 미치는 영향을 최소화하는 추세이다. 목재는 철이나 콘크리트의 생산 공정에 비해 에너지를 현저히 적게 사용할 뿐 아니라 공 기나 수질 오염물질도 적게 배출한다. ATHENA 전과정평가 모델에 의하 면, 목재를 사용하는 경우, 철이나 콘크리트를 사용할 때보다 온실가스 배 출이 더 적으며, 공기와 수질오염 및 고체폐기물의 양도 더 적다. 1) 전과정평가 전과정평가(LCA; Life Cycle Assessment)란 제품 또는 서비스의 전과정 즉, 원료의 채취, 제조, 사용, 폐기 및 재활용 등에 따른 환경영향을 정량적 으로 평가할 수 있는 방법으로, 지구온난화 영향, 산성화, 독성물질, 부영양 화 등에 대하여 특성화된 환경영향을 알아보고 이를 종합하여 평가하는 기 법이다. 환경영향 특성 중에는 지구온난화에 대한 영향이 가장 크고 그 중 요성도 가장 크므로, 많은 연구에서 지구온난화에 영향을 미치는 온실가스 의 배출량과 전과정에 포함된 에너지의 소비 등에 대하여 한정하여 연구되 고 있다. 국내외적으로도 건축물의 전과정평가는 대부분 지구온난화에 대 한 영향에 초점을 두고 연구가 진행되고 있다. 건축물의 전과정평가는 사용된 건설재료의 생산을 위한 원료채취, 그 재료 를 이용한 건설, 건축물의 사용 및 유지보수 그리고 폐기 및 재활용단계까지 많은 과정을 거쳐 이루어지며, 이 동안 많은 투입물과 산출물이 발생한다. 2) 외국의 연구결과 캐나다 토론토에 시공한 연면적 223m2의 단독주택에 대하여 목재와 철 Korea Forest Research Institute 37

42 2009년도 시민공개강좌 자료집 재, 콘크리트를 구조재로 사용할 경우 환경영향을 ATHENA 소프트웨어로 분석하였다. ATHENA에 포함된 자료목록은 프로세스에 투입되는 천연자 원, 에너지, 물 등과 대기 배출물, 수계배출물 그리고 제조에 필요한 토지, 수송, 각 건축물의 사용특성 등 요소를 포함하고 있다. 세 종류의 주택 디자인은 외형과 규모, 크기, 주거공간의 분할 등이 유사하 며, 재료의 사용에서 차이가 있다. 첫째는 침엽수 제재목과 목재 I장선을 구조로 한 것이고 둘째는 경량철골 구조로 한 것이며, 셋째는 바닥과 벽체 가 콘크리트 구조이다. 건축물의 환경영향평가는 1) 초기 내재 에너지 2) 생태적으로 가중된 천 연 자원의 사용 3) 온실가스 배출 4) 공기와 수질 독성물질의 방출 5) 고형 폐기물 등에 대해 이루어진다. 초기의 내재 에너지는 자원의 채취, 제품의 제조, 해당 대지에서의 건설, 이 세 단계에서의 모든 수송에 필요한 직간접 에너지를 포함한다. <그림 1> 건축물의 구조별 환경영향평가 비교 38 국립산림과학원

43 지구환경과 목조건축 구조재 즉, 벽체나 바닥재로 목재를 사용한 주택의 환경영향이 철재나 콘크리트를 사용한 주택보다 에너지 사용, 지구온난화, 대기 오염, 수질 오 염, 자원이용의 측면에서 친환경적이다. 고체 폐기물은 강구조 건축물이 가 장 적은 편이다. 일본은 목조주택의 비중이 약 77%, 철골철근콘크리트(SRC) 주택이 약 15%를 차지한다. 연구의 대상은 150m2의 건축물 연면적을 가진 단독주택 으로 수명은 35년으로 하였다. 사용단계에서 연간 소요되는 운영에너지의 기준은 목조주택의 경우 21,000kWh, 철근콘크리트 주택의 경우 25,000kWh 으로 하고 계산하였다. 비교의 단위인 기능단위는 건축면적 1m2 당 1년간 방출하는 CO 2 의 양(kg)이다. 이산화탄소의 배출은 철근콘크리트 주택이 목조주택보다 약 23% 높다. 주택의 건설, 관리, 폐기, 사용 단계에서의 탄소의 배출은 사용 단계에서 탄소의 배출이 79%로 가장 많다. 다음은 건설 단계로 12%를 차지한다. 유 지관리와 폐기 단계에서는 약 9%의 탄소를 배출한다. 온실가스 배출에 따른 환경영향이 산성화나 부영양화, 인간독성 영향보 다 훨씬 높게 나타났다. 따라서 주택의 환경성 개선을 위해서는 재생가능 한 건축재료인 목재를 사용하는 것이 좋다는 것을 알 수 있다. 일본 우드마일즈연구회는 건축물을 시공할 때 이산화탄소 배출량이 목조 와 철골철근콘크리트조(SRC조), 철근콘크리트조(RC조), 철골조(S조) 등 구 조에 따라 제조 시 이산화탄소 배출량이 다음 표와 같다. <표 1> 각종 건축재료의 제조 시 소비에너지와 CO 2 배출량 재 료 제조 시 소비에너지 제조 시 CO 2 방출량 MJ/t MJ/m3 kg-co 2 /t kg-co 2 /m3 비 율 천연건조재 (비중 0.5) 1, 강 재 35, ,000 2, , 강재 (재생) 25, ,500 1, , 알루미늄 435,000 1,100,000 31, , 알루미늄 (재생) 228, ,500 16, , 콘크리트 2,000 4, Korea Forest Research Institute 39

44 2009년도 시민공개강좌 자료집 목조와 철근콘크리트조, 철골조 주택1동(연면적 126m2)을 건축 시 사용되 는 주요 구조재료인 목재와 강재, 콘크리트를 생산하는데 배출되는 이산화 탄소량은 다음 표와 같이 조사되었다. 목조주택의 주요 구조재료를 생산하 는데 26,851.59kg-CO 2 를 배출하는데 반해, 철근콘크리트조를 시공하는데 필 요한 주요 구조재료를 생산하는데 3.46배, 철골조는 2.41배의 이산화탄소를 배출하여 목조주택의 주요 구조재료를 생산할 때 배출되는 이산화탄소량이 현저하게 적은 것으로 나타났다. <표 2> 주택(126m2)의 주요 구조재료 생산 시 배출되는 이산화탄소량 (단위 kg) 재료 구분 목조 철근콘크리트조 철골조 목재 10, , 강재 3, , , 콘크리트 12, , , 합계 26, , , 비율 <그림 2> 건축재료별 주택의 생애주기별 이산화탄소 배출량 비교 40 국립산림과학원

45 지구환경과 목조건축 나무는 광합성작용에 의하여 이산화탄소를 흡수하고 산소를 내어놓는다. 나무는 자라면서 흡수한 이산화탄소를 줄기와 뿌리 등에 저장함과 동시에 맑은 산소를 공기중에 내어놓아 대기를 정화한다. 하지만 젊을 때 왕성하 게 자라던 나무는 벌채할 나이가 되면 노쇠해져 자라는 속도가 느려져 이 산화탄소 흡수 능력이 줄어든다. 이 때 나무를 수확하여 목재를 오래 사용 하는 목조주택(75년 정도)에 사용하면서 이산화탄소를 저장하면, 대기 중 온실가스량이 줄어들어 지구온난화를 방지하는 효과적인 수단이 된다. 수 확한 나무가 자라던 땅에 어린 묘목을 심어 이산화탄소를 왕성하게 흡수 하게 하고 기후변화에 효과적으로 대응하는 탄소순환시스템이 지속되어야 한다. <그림 3> 산림에서 탄소 저장량의 변화 주택의 에너지사용량 평가 연구에 의하면, 사용기간중 필요한 에너지가 전과정 동안 에너지 소요량의 약 80%를 차지하는 것으로 보고되고 있다. 에너지 효율이 높은 주택은 이산화탄소 저감 효과에 의한 환경적 측면과 에너지 비용절감 효과에 따른 관리비 측면에서 보아 매우 유리하다. 목조 Korea Forest Research Institute 41

46 2009년도 시민공개강좌 자료집 주택은 건축재료의 에너지 효율을 나타내는 열저항치 R값이 커 벽체와 지 붕의 에너지 효율이 높고, 자연 채광을 극대화하여 에너지 소모량을 줄이 기에 적합하다. 추가로 펠릿보일러 등 신재생에너지를 활용하고 태양광 발 전 설비를 활용하여 이른바 에너지 절감을 극대화하는 것이 필수적이다. 3. 구조용 목재와 목재의 과학 1) 목재의 과학 목조건축을 구성하는 가장 기본적인 요소는 건축구조부재이다. 목조건축 의 건축구조부재에는 목재를 사용한다. 건축재료로 사용되는 목재는 매우 매력적이고 이상적인 건축재료이다. 목재 두께 2cm, 폭 2cm 각재의 압축강 도는 승용차 1대를 거뜬히 떠받칠 수 있다. <그림 4> 산림과 목재산업의 탄소 수지 건축재료로서 목재의 미세구조를 살펴보면, 목재를 구성하는 주요 화학 성분인 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 나뉘며, 목재를 흔히 사 용되는 건축재료인 철근콘크리트로 비유하여 설명한다면, 셀룰로우스는 철 근으로, 헤미셀룰로오스는 자갈로, 리그닌은 시멘트로서 역할을 한다고 볼 42 국립산림과학원

47 지구환경과 목조건축 수 있다. 또 목재세포는 관상의 긴 세포가 다발 모양으로 구성되어 있는데, 이 관상구조는 지구상 가장 강한 구조내력을 보유할 수 있는 구조로 알려 져 있다. 따라서, 세계에서 가장 높은 말레이시아의 페트로나스 트윈타워 (높이 452m) 등 대부분의 초고층 건축에서 관상구조를 활용하는 것을 보아도 관상구조가 뛰어난 구조내력을 보유하는 구조라는 사실을 보아도 천연상태 에서 자라 생성되는 건축재료로서 목재의 우수성을 새삼 확인할 수 있다. <그림 5> 목재세포의 배열과 관상구조 목재제품은 목조주택을 구조적으로 지지한다. 구조재는 스터드와 장선, 보, 서까래, 트러스 등 골조를 이루는 주요 구조부재로 사용된다. 구조용 목질판재는 전형적으로 골조의 덮개로 사용된다. 구조용 목질판재는 건축 물을 에워싸며, 하중을 주요 구조부재로 전달하는 구조적 기능을 가진다. 목조주택 시공에 사용되는 구조재와 목질판재는 구조기준과 내구성, 소방 안전, 에너지 효율 등 건축법의 규정에 합당하고, 주택의 경제성과 구조적 완전성을 제공한다. 구조부재는 건축디자인을 현실화하고 건축물의 구조안전성을 확보하는데 결정적인 역할을 하고 있으며, 구조부재를 선택할 때 경제적인 측면도 함 께 검토되어야 한다. 이러한 구조안전성을 확보하기 위하여 각국에서는 건 축법과 목구조설계기준 등 법규를 제정하여 적용하고 있으며, 건축재료로 서의 목재에 대한 허용응력 등 구조설계자료를 제공한다. 침엽수 구조재는 목조건축물의 주요 구조재료로 사용되어 오면서, 현재 Korea Forest Research Institute 43

48 2009년도 시민공개강좌 자료집 구조재를 대체하는 수많은 첨단의 공학 목재가 개발되어 구조적 용도를 확 장하고 있다. 침엽수 합판과 오에스비를 포함한 구조용 목질판재도 공학목 재에 포함된다. 구조재와 목질판재는 KS와 국제 규격에 따라 생산되고 등 급 표시된다. 등급 표시는 해당 제품 규격에 따른 품질을 가져 검사에 적 합한 제품으로서, 건축법에 적합한 제품임을 확인한다. 가. 수축과 수분관리 원목을 바로 제재목으로 켜면, 목재 세포가 많은 양의 물을 함유하고 있 기 때문에 제재목이 무겁다. 생재 제재목을 건조하면, 무게가 가벼워지고 나비와 두께가 주로 수축하는 반면, 길이 방향의 수축은 적다. 생재 제재목 을 오랫동안 그냥 두어도 결국 건조되어, 함수율이 주위 대기와 평형을 이 룬다. 제재목의 함수율은 수분 무게에 대한 수분이 없는 상태(전건 상태)에서의 목재 무게의 백분율이다. 전건상태로부터 함수율 28%까지는 수분이 목재 세포벽 안에 포함되어 있다. 함수율 28%인 상태를 섬유포화점이라 하며, 이보다 함수율이 증가하여 추가되는 수분은 세포내강에 들어있게 된다. 주택의 구조용으로 사용되는 규격 구조재의 함수율은 19% 이하로 건조 하여야 한다. 최고 함수율이 19%가 되면, 평균 함수율은 더 낮은 함수율인 15% 정도를 유지한다. 이 수준에서 이미 대부분의 수축이 발생한 상태이 며, 주택 실내의 평형 함수율인 약 12% 정도에 도달할 때까지 내어 놓는 수분은 적은 양에 불과하다. 2) 구조용 목재 침엽수 규격 구조재는 건축구조기준 제8장 및 KS F 3020의 수종과 등급, 치수 규정에 따라 제조된다. 최소 두께가 38~89mm의 범위인 목재를 규격 구조재라 하며, 주로 목조주택을 짓는데 사용된다. 규격 구조재보다 두께가 얇은 판재는 비구조용 목재로서 덮개와 외벽널, 마루판, 몰딩용으로 사용된 다. 이보다 두꺼운 치수의 구조재를 큰 구조재라 하며 흔히 기둥-보 구조나 목조주택의 기둥이나 보로 사용된다. 44 국립산림과학원

49 지구환경과 목조건축 가. 수종과 등급, 치수 건축구조기준 제8장과 KS F 3020, 국립산림과학원 고시 침엽수 구조용제 재 규격에 의하면, 침엽수 구조재의 수종은 4개의 수종군으로 구분되며, 각 수종군의 허용응력이 제공된다. 건축구조설계기준 제8장 0806은 규격 구조재의 등급과 목조주택에서 사 용하는 전형적인 용도를 규정한다. 토대와 바닥장선, 보, 서까래, 마룻대 등 휨과 인장하중을 받는 구조부재는 KS F 3020 규격에 의한 2급 이상의 구 조재를 사용한다. 위깔도리와 밑깔도리, 스터드 등 압축하중을 받는 부재는 KS F 3020의 3급 이상의 구조재를 사용한다. 실용상의 목적으로 제재목의 둥근모 등에 의하여 시공이 불편하기 때문에, 위깔도리와 밑깔도리는 2급 이상의 구조재를 사용하는 것이 좋다. <표 3> 침엽수 구조재의 수종구분 수종군 낙엽송류 소나무류 잣나무류 삼나무류 수 종 낙엽송, 더글라스퍼, 북미 낙엽송, 북양 낙엽송 비중이 0.50 이상인 수종 소나무, 편백나무, 리기다소나무, 북미 솔송나무, 북미 전나무 비중이 0.45 이상, 0.50 미만인 수종 잣나무, 가문비나무, 북미 가문비나무, 북양 가문비나무, 북양 적송, 북미 S-P-F, 라디에타 소나무, 비중이 0.40 이상, 0.45 미만인 수종 삼나무, 전나무, 북미 삼나무 비중이 0.35 이상, 0.40 미만인 수종 나. 기계등급(MSR) 구조재 기계등급구조재는 기계응력등급구분장치를 사용하여 등급구분하여 구조 재를 생산한다. 각 구조재는 육안검사와 기계로 강성을 측정하여 등급 구 분한다. 기계등급구조재는 육안등급구조재보다 높은 허용응력으로 평가될 수 있다. 기계등급구조재는 큰 경간의 조립식 트러스와 목재 I장선의 현재 로 사용된다. 기계등급구조재는 일반적으로 38x89mm와 38x184mm의 치수 로 생산된다. Korea Forest Research Institute 45

50 2009년도 시민공개강좌 자료집 다. 큰 구조재 큰 구조재는 일반적으로 한옥 등 기둥-보 구조에 사용되며, 경골 목구조 에는 큰 부재를 사용할 때 기둥-보 등으로 드물게 사용되기도 한다. 큰 구 조재는 KS F 3020과 국립산림과학원 고시 침엽수 구조용 제재 규격의 규 정에 따라 제조된다. 라. 방부처리 목재 가압방부처리재는 균과 흰개미 등 해충을 억제하기 위하여 가압 하에서 화학적 방부약제로 처리된 목재를 말한다. 용도에 따라 다른 방부처리제가 처리된다. 방부약제는 수용성과 유화성, 유용성 목재방부제로 구분되며, 이 들 방부약제의 예를 들면, 알칼리 구리 4가 화합물(ACQ)과 구리 아졸(CA), 암모니아 구리 아연 비소(ACZA), 붕산염(SBX) 등이 사용된다. 크롬 구리 비소(CCA)는 방부효력이 좋아 한 때 많이 사용되어 왔으나, 비소가 포함된 환경과 인체 유해물질로 인하여 2007년 10월부터 수입과 유통, 판매, 사용 이 금지되었다. 건축구조기준 제8장과 국립산림과학원고시 목재의 방부 방충처리기준은 목재의 방부 방충처리에 대하여 규정한다. 콘크리트와 접촉하는 모든 구 조재는 방부처리되어야 하며, 제8장은 흰개미가 서식하는 지역에 사용하는 목재는 흰개미 방제 공법으로 처리되도록 규정한다. 3) 공학목재 목조건축의 구조부재로 사용되는 목재는 천연의 재료이기 때문에 옹이나 갈라짐, 비틀림, 나무결의 경사 등 결점을 가지고 있는데, 이러한 천연 결 점 때문에 목재는 구조재료로서의 성질에 대한 변이가 큰 단점을 지닐 수 있다. 구조재는 천연결점에 따라 여러 등급으로 구분되며, 각 등급별로 허 용응력 값을 가진다. 현대 목조건축 분야에서 해결되어야 할 중요한 과제 중 하나는 목재의 구조성능에 대한 변이를 줄이면서 구조부재의 신뢰성을 향상시키는 일이다. 46 국립산림과학원

51 지구환경과 목조건축 (a) 기계등급구조재 (b) 피에스엘 (c) 목재 I장선 (d) 구조용집성재 <그림 6> 여러 가지 공학목재 건축재료인 목재를 절약하면서 강도에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방안 중에서 가장 중요한 이슈는 바로 공학목재(engineered wood products) 를 건축현장에 적용하는 것이다. 공학목재는 구조성능에 대한 신뢰성이 소 재(solid wood)보다 현저히 높고, 비교적 품질이 떨어지는 재료로부터 부가 가치가 높은 부재로 생산되기 때문에 건축현장에 널리 적용되고 있다. 공학목재는 구조용집성재와 구조용 합판, 오에스비(OSB), 패럴램(PSL), 구조용 단판적층재(LVL), 경골 목조트러스 등을 들 수 있으며, 공학목재는 여러 가지 형태로 지금 이 순간에도 활발하게 연구개발이 추진되고 있다. 다양한 공학목재의 출현에 따라 목재 구조부재는 다른 여러 건축부재에 비 해 발전과 변화의 속도가 현저히 빠르기 때문에, 건축계에서는 공학목재의 발전추이에 대하여 많은 애정과 관심을 나타내고 있다. 건축구조기준 제8장은 목조주택에서 전통적인 구조재를 대체하는 공학목 재의 사용에 대하여 규정한다. 건축구조기준은 구조용집성재와 구조용 합 판, 오에스비, I장선, LVL, PSL 등 공학목재를 규정한다. 목재제품을 조립 하거나 재구성한 공학목재는 전통적인 구조재의 용도를 확장시킨다. 공학 목재는 목재를 절약시킨다. 강도가 크고 길이가 긴 제품을 생산할 수 있어, 큰 경간으로 설계할 수 있다. 특수한 성능의 공학목재를 설계 제조할 수 있다. 가. 복합구조재 복합구조재에는 단판적층재와 피에스엘 등 2종류가 있다. 단판적층재 (Laminated Veneer Lumber; LVL)는 초음파로 등급구분한 여러 층의 단판을 Korea Forest Research Institute 47

52 2009년도 시민공개강좌 자료집 제품의 길이방향으로 목리에 평행하게 접착하여 제조한 복합구조재를 말하 며, 피에스엘(Parallel Strand Lumber; PSL)은 단판을 잘라 만든 스트랜드의 밀도를 높이기 위해 서로 접착하여, 제품의 길이 방향으로 스트랜드를 배 열하여 제조한 복합구조재를 말한다. 복합구조재는 표준 등급의 구조재에 비하여 휨강도가 약 3배이며, 강성 은 약 1.3배이다. 이들 제품은 낮은 함수율로 제조하기 때문에, 설치 후에 거의 수축하지 않는다. 이들 제품은 경골 구조와 기둥-보 구조에서 보와 헤 더, 기둥으로 사용된다. 나. 목재 I장선 목재 I장선은 오에스비나 합판을 사재로 하고, 상하현재는 육안등급구조 재나 MSR 구조재, LVL을 사용하여 조립된다. 내수 접착제를 사용하여, 제 품의 치수안정성이 크고, 강하며, 가볍고, 구조성능이 확인된다. 다. 구조용집성재(Glued laminated timber) 구조용집성재는 기계등급구조재를 서로 수평으로 구성한 층재를 내수 접 착제로 가압 접착하여 제조한다. 구조용집성재는 구조재에 비하여 허용응 력이 높으며, 치수안정성이 크고 치수 및 형태의 유연성이 크다. KS F 3021은 구조용집성재의 제품 품질을 규정한다. 공장 내에서 품질관리 기록 을 유지하며, 각 인증기관에 의하여 의무적으로 제품 제조공정에 대한 감 사를 받아야 한다. 구조용집성재는 구조용 목재제품으로서, 헤더와 보, 기둥, 중목구조 트러 스로 사용된다. 구조용집성재는 건축미를 살리기 위하여 노출시키는 경우 가 많다. 만곡과 테이퍼 등 여러 가지의 아치 모양으로 제조된다. 약간 위 쪽으로 휘게하여 하중에 의한 처짐을 줄이도록 제조할 수도 있다. 구조용 집성재는 기둥-보 구조에 흔히 사용되지만, 목조주택에서도 사용될 수 있 다. 구조용집성재는 층재 치수의 배수로 제조한다. 매우 큰 치수로, 또 거 의 무한한 종류의 통직과 만곡 집성재를 제조할 수 있다. 건축법규의 구조 규정을 준수하면서, 건축가의 예술적 가능성을 실현할 수 있다. 48 국립산림과학원

53 지구환경과 목조건축 <그림 7> 목재 I장선의 단면 <그림 8> 구조용집성재 라. 경골 목조 트러스 경골목조트러스는 목조주택의 지붕구조에서 서 까래나 장선 대신에 흔히 사용된다. 목조트러스는 배열된 사재와 현재가 삼각형으로 배열되어 효과 적으로 하중이 전달되는 구조요소이다. 경골목조 트러스는 여러 치수의 규격 구조재로 사재와 현재 를 구성하고, 아연도 강철판에 이를 낸 트러스 플 레이트로 접합하여 제조한다. 경골목조트러스는 주택과 상업용 건축물에 적용된다. 트러스는 주문 생산되기 때문에, 다양한 형태와 치수, 하중 조건 에 거의 제한 없이 사용할 수 있다. 경간은 일반 적으로 20m까지 사용하는데, 더 큰 경간의 목조트 러스도 제조할 수 있다. 마. 구조용 목질판재 <그림 9> 경골목조트러스 구조용 합판과 오에스비는 목조주택의 바닥과 벽체, 지붕 덮개로 사용되는 구조용 목질판재이다. 이들 목질판재의 치수는 동일하며, 목질판재는 작은 목질요소, 즉 재구성 목재 제품을 열압하여 내 수접착제로 접착한 제품이다. 덮개로 사용되는 구조용 목질판재는 필수적 인 구조요소이다. 목질판재는 하중을 주요 구조부재로 전달하고 구조요소 Korea Forest Research Institute 49

54 2009년도 시민공개강좌 자료집 에 강성을 부여한다. 목질판재는 구조요소의 외피를 이루며, 외장 마감재를 부착하는 기반이 된다. 4. 목조건축의 접합기술 목조건축에서 가장 취약한 부위는 목재 구조부재와 각 부재를 서로 연결 하는 접합부이다. 목구조 접합부는 구조부재를 서로 접합하여 구조물 전체 의 구조안전성을 확보하게 되며, 접합부는 압축하중과 인장하중을 전달하 는 것으로 가정하고 설계되는 것이 일반적이다. 목조건축에서 사용되는 접 합부는 적절한 구조설계를 통하여 필요한 구조성능을 확보하는 것이 필수 적이다. 목조건축의 접합을 크게 나누면, 부재의 전통접합과 철물접합, 접 착제를 사용한 접착이 있다. 현대의 접합기술은 건축물이 시공상 쉽고 안전하게, 그리고 아름다우면 서 신뢰성 있는 접합부를 설계하도록 유도하고 있다. 접합부에 대한 이러 한 설계는 새로운 기술에 대한 충분한 지식이 바탕이 될 때 가능하며, 금 속 또는 콘크리트, 접착제, 탄소섬유 등을 활용한 목재 접합을 통하여 새로 운 접합기술을 구현할 수 있다. 목구조 접합부의 개발에 따라 목조건축이 혁신적으로 발전될 수 있을 것으로 예상되며, 건축재료로서의 목재의 이용 상 한계가 점차 줄어들 것으로 생각된다. 1) 짜맞춤접합 짜맞춤접합은 철물을 사용하지 않고 이음과 맞춤을 사용하며, 지압저항 과 전단저항 에 의하여 하중을 전달한다. 완성된 접합부의 외관은 원래의 부재 형태와 조화를 이루며, 간결한 아름다움이 있고, 일종의 예술품으로 고려될 수 있다. 반면, 가공이 복잡하고 높은 기술이 요구되어, 접합부의 역 학적인 성능은 가공 정도가 좌우한다. 최근에 복잡한 가공을 기계로 하는 프리컷 기술이 활용되고 있다. 이음과 맞춤의 강성과 강도를 부재의 강성 과 강도로 나눈 수치를 접합효율이라 한다. 강도접합효율 100%라 하는 것 은 접합부의 강도가 접합를 구성하는 부재의 강도와 동일하다는 의미이다. 50 국립산림과학원

55 지구환경과 목조건축 <그림 10> 경복궁 근정전의 맞춤 접합 짜맞춤공법의 이음과 맞춤은 현재 프리컷에 의한 가공이 가능하다. 프 리컷에 의한 접합부의 가공과 수가공 에 의한 접합부의 강도성능의 차이는 다음과 같다. 프리컷 접합부의 강도 성능은 수가공에 비하여 1.2~2.0배 높고, 가공 정도가 높아 초기강성이 크지만, 접합부의 유연성이 적어 파괴 성상은 프리컷 쪽이 불리하기도 하다. 2) 철물접합과 그 종류 목조주택에서 접합철물은 구조부재와 덮개를 접합한다. 접합 철물은 하 중을 전달하고 분배한다. 접합철물은 구조요소가 지진과 바람 등 특수 하 중에 저항할 수 있는 성능을 부여한다. 접합철물은 주택의 구조설계와 전 반적인 구조성능을 발휘하기 위하여 중요하다. 목조주택은 수많은 작은 접 합철물, 즉 못과 골조용 철물 등으로 시공하는데, 이들 철물은 구조요소에 하중전달의 대체 경로를 다수 제공한다. 5. 전통과 현대 목조건축의 발전 목재는 지속가능한 건축을 위한 최상의 건축재료로 알려져 있다. 일부 도시국가를 제외한 대부분의 선진국에는 푸르고 울창하고 아름다운 숲이 있고, 그 숲과 함께 어우러진 뛰어난 역사와 문화를 간직하고 있으며, 그 국 가의 역사와 더불어 살아가는 사람들의 삶을 담은 목조건축이 발달되어 있 다. 우리 민족도 국민소득 3만달러 시대를 앞두고 있는 이 첨단 디지틀 세상 에 걸맞게 우리 정서와 주거환경에 잘 어울리는 목조건축을 발전시켜 나갈 시점이다. 목조건축은 21세기의 네 가지 인류사회학적 이슈인 환경과 에너지, 웰빙, 건강에 모두 기여할 수 있는 분야로서 더욱 중요성을 더해가고 있다. 목조건축물은 뼈대가 목재로 이루어진 건축물을 말한다. 목조건축물의 Korea Forest Research Institute 51

56 2009년도 시민공개강좌 자료집 뼈대를 이루는 구조형식은 기둥-보 구조와 경골 목구조, 통나무 구조 등으 로 대별된다. 기둥-보 구조는 한옥을 비롯한 우리나라 전통 목조건축과 일 본재래공법, 구조용집성재 건축, 유럽과 북미에서 지어지는 중목구조를 포 함한 기둥-보 구조로 나뉜다. 경골 목구조는 1830년대에 미국에서 개발된 구조형식으로 맨 처음 벌룬 구조로 지어지다가, 합판이 개발된 1950년대부 터 플렛폼 구조로 지어지고 있다. 통나무 구조는 우리나라의 귀틀집을 비 롯하여 유럽과 북미, 일본 등지에서 지어지는 여러 가지 형식이 있다. <그림 11> 국립수목원의 생물표본관(기둥-보 구조) 2005년 건축법이 개정 발효됨에 따라, 목조건축은 지붕높이 18m 이하, 6,000 제곱미터(스프링클러 설치 시) 이하의 공동주택과 아울러 대규모 상 업용 건축물의 시공이 가능하게 되었으며, 기타 용도로 노유자시설과 근린 생활시설, 근린공공시설까지도 지을 수 있게 발전되고 있다. 1) 전통 목조건축의 우수성 우리민족의 건축관은 우선적으로 자연순응과 배산임수와 같은 풍수를 포 함한 음양오행의 정신적 유산과 건축물이 들어서는 방향 등을 존중하는 것 이었다. 건축물은 인간에게 필수적인 물질, 즉 의식주( 衣 食 住 )에서 3번째를 차지하는 주요한 삶의 요소로 여겼다. 실제로 의복을 가장 중히 여겼으며, 둘째로 먹거리, 셋째로 살 집을 중히 여겨 왔으며, 최근 웰빙의 추세가 일 반화되면서 삶을 담는 그릇으로서 건축물에 대한 관심은 그 어느 때보다도 52 국립산림과학원

57 지구환경과 목조건축 높다 하겠다. 우리나라는 삼국시대로부터 독자적인 목조건축 문화를 보유하게 되는데, 이는 비록 소실되었으나 황룡사터에서 발굴된 세계 최대의 치미(높이 186cm) 와 여러 기록으로 당시의 거대한 규모를 엿볼 수 있는 황룡사 9층 목탑이 나, 우리 건축기술자의 지도하에 일본에 지어진 세계 最 古 의 목조건축이며 유네스코가 지정한 세계문화 유산인 법륭사 5층탑(670년경)으로 보아 목조 건축기술의 우수성이 실증된다. 대표적인 목조건축으로는 12세기경에 지어진 우리나라 最 古 의 목조건축 인 경상북도 안동의 봉정사 극락전(12세기경; 고구려 건축 양식을 이어 받 음)과 경상북도 영주의 부석사 무량수전(13세기경; 주심포계의 전형), 충청 남도 예산의 수덕사 대웅전(1308년; 백제 건축의 조형 의식을 이어받은 고 전양식의 대표작)을 비롯한 고려시대의 현존하는 뛰어난 목조건축 문화재 와 조선시대의 종묘와 궁궐을 비롯한 조상의 얼과 혼이 담겨있는 훌륭한 목조건축이 지어졌다. 이중 다수의 목조건축이 유네스코 세계문화유산으로 지정되어 보전되고 있어, 우리나라 문화재 중에서 목조건축이 차지하는 비중은 매우 크다 하겠 다. 우수한 목조건축의 역사를 복원하고 옛 선조의 귀중한 목조문화를 다시 세우기 위해, 경복궁 등의 문화재가 1990년대부터 대대적으로 복원되기 시 작하여 차츰 옛 모습을 되찾아가고 있고, 건축가를 비롯한 국민 다수의 의식 과 관심도가 높아져 가면서 목조문화에 대한 새로운 시각이 열려가고 있다. <그림 12> 황룡사 구층탑의 복원 모형 <그림 13> 일본 법륭사의 오층탑 Korea Forest Research Institute 53

58 2009년도 시민공개강좌 자료집 살림집으로는 1457년에 지은 경주시 양동마을의 손동만 가옥이 현존하는 가장 오래된 목조주택으로 알려져 있다. 여러 시대를 거쳐 대부분의 서민 들이 살던 집은 초가로서 이는 가장 흔히 발견되는 목조주택의 범주에 속 하였다. <그림 14> 부석사 무량수전과 귀솟음기둥 <그림 15> 배흘림 기둥과 공포의 아름다움 2) 현대 목조건축의 변화와 흐름 전통 목조건축은 1960년대 후반부터 도시인구 집중화에 의해 동반되는 땅값 상승과 산림자원의 부족에 따른 건축용 목재 가격의 상승으로 인하여 아파트를 비롯한 공동주택의 시공이 급증하게 됨에 따라 한옥을 비롯한 목 조건축의 시공이 급격히 감소하게 되었다. 이에 따라 우리나라 목조건축 문화의 명맥이 거의 끊길 위기를 맞이한 적이 있었다. 이후로부터 20여년이 경과하여 우리나라 경제 여건이 호전되던 1980년대 후반부터 서구식 통나무집이 소개되기 시작하여, 1990년대 초반까지는 통 나무집이 레스토랑이나 별장, 산막, 주거용으로 국민의 많은 관심을 받게 되었으나, 충분한 기술력이 확보되기 전에 무리하게 보급되다 현재는 시공 물량이 감소되고 있다. 목조주택이 가지는 환경과 건강 등 여러 가지 장점 이 일반인에게 알려지기 시작하면서, 경골목조주택이 1990년대 초반부터 대도시 근교와 전원주택 단지에 단독주택의 형태로 지어지는 것을 흔히 볼 수 있게 되었으며, 경골목조주택에 온돌을 적용하고 실내 공간배치를 우리 54 국립산림과학원

59 지구환경과 목조건축 주거 양식에 맞추어 나가면서 제자리를 잡아가고 있다. <그림 16> 전형적인 전통한옥 <그림 17> 국산재 경골 목조주택 경골 목조주택은 단독주택과 펜션, 단지형 주택으로도 인기를 더해가고 있다. 단지형 목조주택은 보안시설 등 공동관리의 이점과 더불어, 이웃간의 유대감과 자녀교육의 해결, 건축비 절감 등 여러 면에서 선호되고 있다. 경 골 목조주택이 인기리에 지어지고 있으며 용인 양지마을이나 최근 들어설 동백지구, 파주 등 100여 세대 또는 그 이상 규모의 단지에 시공되는 단독 주택 단지 형태로도 지어지고 있다. 조만간에 우리나라에도 경골 목조주택 으로 지어진 공동주택도 선보일 것으로 전망된다. 최근에는 단독주택 뿐 아니라 구조용집성재를 이용한 골프 클럽하우스와 교회, 전시관, 예식장 등 대규모 건축물에도 목조건축이 호평을 받고 있다. 1990년대부터는 국립산림과학원 산림과학관과 2004년 한국목조건축대상을 수상한 국립수목원의 식물표본관 등 전시건축물과 박물관, 종교건축 등을 비롯한 구조용집성재 건축이 자리잡아가고 있다. 구조용집성재 또는 소재 를 사용하여 다중시설인 대규모 체육관과 학교 교실 등 교육시설, 대규모 롤라코스터를 비롯한 놀이시설, 고속도로 교량에 이르기까지 목구조로 시 공되는 예가 증가하고 있다. Korea Forest Research Institute 55

60 2009년도 시민공개강좌 자료집 트러스(또는 서까래) 지붕 덮개 장선 가새 실내 내력벽 위깔도리 스터드 장선 띠장 장선 바닥 덮개 조립보 토대 고정 볼트 토대 보막이 장A선 밑깔도리 벽체 덮개 <그림 18> 경골목조건축물의 골조 <그림 20> 산림과학관의 집성재 건축 56 국립산림과학원 <그림 19> 봉정사 극락전의 가구도 <그림 21> 금강산CC클럽하우스의 집성재 건축

61 지구환경과 목조건축 <그림 22> 에버랜드의 목재 롤라코스터 <그림 23> 캐나다의 4층 목조공동주택 <그림 24> 캐나다 BC대학교의 4층 강의동 3) 국립산림과학원의 그린 프로젝트 국립산림과학원에서 2006년 테스트하우스를 축조 실연하면서, 그간 잊혀 졌던 한옥의 현대화에 대한 논의가 한국형 목조건축을 통하여 다시 점화되 는 계기가 되었다. 국립산림과학원은 한옥의 현대화를 위하여 기둥-보구조 를 채택하면서 공장에서 정밀가공한 프리컷 방식의 부재를 사용하여 시공 현장에서 조립하여 하루 내에 주요 골조공사를 완공할 수 있었다. 또한 현 대건축의 기술을 도입하고 에너지 효율과 대공간 구성 등을 비롯한 장점을 살려 나가되 안마당이나 툇마루, 눈썹처마, 덧창, 긴처마 등 한국적 캐릭터 를 이어나가는 건축을 지향한다. Korea Forest Research Institute 57

62 2009년도 시민공개강좌 자료집 <그림 25> 국립산림과학원 테스트하우스 <그림 26> 일본 미야자키현의 고노하나돔 국립산림과학원은 2008년에 한국형 목조단독주택을 포천시 산림생산기술 연구소 구내에 축조 실연하였다. 고유모델은 국내 목조건축 전문가로 구성 된 명예연구관단과의 워크숍과 토론회를 거쳐 개발되었다. 주요 골조부재 로는 고온저습건조에 의해 균일한 함수율로 건조한 대단면의 낙엽송 소재 를 사용하였다. 내장재로는 벽판재와 우리 과학원에서 개발한 친환경 황토 보드 등을 사용하여 쾌적한 친환경 실내환경을 도모하였다. 프리컷 방식의 기둥-보 구조에 의한 단독주택과 공동주택, 대규모 상업용 건축물의 시공 도 가능하고, 우리 정서에 알맞은 목조건축의 개발로 이어질 것으로 보이 며 한옥의 현대화를 위한 노력에도 기여할 것으로 전망된다. <그림 27> 구조용집성재 교량(울릉도) <그림 28> 수영장(독일) 58 국립산림과학원

63 지구환경과 목조건축 <그림 29> 그린 목조주택(생산기술연구소) 6. 탄소순환 시스템으로서의 목재이용 환경부와 농림수산식품부, 산림청에서는 저탄소 녹색성장의 주요 정책의 일환으로 녹색마을과 바이오매스 타운, 산림탄소순환마을 조성을 계획하고 있다. 이러한 마을에 들어갈 목조주택과 바이오에너지 등 목재의 탄소순환 이용 체계를 그림과 같이 간단한 모식도로 나타낼 수 있다. <그림 30> 산림 탄소순환마을 체계도 Korea Forest Research Institute 59

64 2009년도 시민공개강좌 자료집 <그림 31> 산림과 목재이용에 의한 순환형 사회 구축 60 국립산림과학원

65 Part 4 숲과 곤충 그리고 사람 산림병해충연구과 최 광 식 Korea Forest Research Institute

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67 숲과 곤충 그리고 사람 산림병해충연구과 최 광 식 1. 곤충의 분류의 진화 곤충은 지구상에 존재하는 동물군의 85% 이상을 차지하는 막강한 생물 체이다. 그리고 곤충의 종 수는 학자에 따라 차이가 많지만 대략 8백만 종 (Hammond, 1992)에서 1천만 종으로 추정된다. 하지만 3천만 종(Erwin, 1982), 5천만 종(Erwin, 1988) 심지어는 8천만 종(Stork, 1988)까지 존재할 것이라는 학자들도 있다. 그리고 우리나라에 서식하는 곤충의 수는 대략 12,000여종 이 기록되어 있다. 지구상에 이렇게 많은 곤충은 자연생태계의 중요한 위 치를 차지하며 때로는 우리 인간과 경쟁관계를 가지기도 하고(해충), 이로 움을 주기도 하고(익충, 유용곤충), 자기들 끼리 서로 먹고 먹히는 경쟁관 계(피식자와 포식자)를 가지기도 한다. 곤충은 고생대 데본기인 약 4억 전 에 나타났지만 화석 곤충의 많은 종들은 석탄기 또는 그 이후에 알려지기 시작하였다. 지구상에 최초로 출현한 곤충은 무시류( 無 翅 類 )이지만 긴세월 동안 진화를 통하여 현재는 학자에 따라 약간의 차이는 있지만 대략 34목 으로 분류된다. 진화의 과정은 날개의 유무에 의한 무시류와 유시류, 유시 류 중에도 날개를 복부 뒤로 접을 수 없는 고시류와 접을 수 있는 신시류 로 진화되었고 신시류는 다시 불완전변태를 하는 외시류와 완전변태를 하 는 내시류로 진화되었다. 그리고 내시류 중에도 벌목에 속하는 몇몇 종에 서는 사회성을 띠는 벌 종류와 개미류를 사회성 곤충으로 분류하여 가장 진화된 것으로 간주하고 있다. Korea Forest Research Institute 63

68 2009년도 시민공개강좌 자료집 2. 곤충의 번성원인 지구상에 처음 나타난 곤충의 크기는 모두 대형종이었다고 한다. 그러나 이들은 먹이의 부족과 천적으로부터 자신을 보호하기 위해 점차 소형으로 진화되어 현재에 이르고 있다. 이처럼 4억년 이라는 긴 세월 동안 곤충은 지구상에서 번성할 수 있었던 원인은 1 몸체가 적어 소량의 먹이로도 살 아갈 수 있고, 이동이 쉽고 2 세대가 짧고 번식력이 왕성하여 자손의 개 체 수가 많고 3 불리한 환경을 극복하고 적응하기 위한 휴면이라는 특별 한 프로그램을 가지고 있고 4 외부로부터 자신을 보호할 수 있는 외골격 이 잘 발달되어 있고 5 자신의 생활을 영위하기 위해 충태별 서식처를 달 리하는 등 지구상의 어느 생물보다도 뛰어난 환경 적응성을 보여 주고 있 다. 따라서 지구 생태계에서 곤충이 차지하는 직위는 매우 중요하다. 이러 한 곤충이 우리 인간에게 피해를 주는 대발생의 원인을 찾아서 해결하는 것이 우리가 극복해야 할 과제이고, 인간과 곤충이 같은 지구상에서 공존 할 수 있는 길이다. 이러한 대발생의 원인은 1 물리적인 환경의 극적 변 화(태양의 흑점설, Climatic release설, 환경설) 2 개체군 내 각 유기체의 유 전적인 특성이나 생리적인 특성의 변화 3 식물과 초식성 곤충 또는 포식 자와 피식자 간의 영양적인 상호작용의 결과 4 환경스트레스에 의한 기주 식물의 질 양적인 변화 5 천적으로부터 일정한 영향권에서 벗어났을 때 6개체군이 기주 식물의 방어 체계를 무너뜨렸을 때 7 보편적이던 해충이 생활환의 일부가 전략적으로 또는 기회를 틈탔을 때 일어난다. 그러나 해 충의 대발생과 근본적인 메카니즘이 일반적으로 주목을 받고 있지만 이에 대한 이해가 부족하며 또한 실제적인 증거나 일반성은 결여되어 있다. 그러나 중요한 것은 인간이 곤충의 비정상적인 대발생의 원인을 제공하 는 가장 중요한 요인이라는 것은 현재 우리가 풀어야 하는 가장 중요한 숙 제인 것이다. 이러한 원인 제공으로 특정 식물의 대단위 조성, 농약의 오 남용, 국제화 시대의 외래해충의 유입, 인위적인 환경 및 특성 변화 등이 가장 큰 요인일 것이다. 64 국립산림과학원

69 숲과 곤충 그리고 사람 3. 곤충과 숲 숲에서 주의 깊게 곤충을 관찰하면 이들은 온 종일 먹이를 구하고, 짝을 찾고, 자손의 번식을 위해 자기 새끼를 보호하고, 천적으로부터 자신을 보 호하는 행동으로 일생을 마친다. 우리가 항상 미천하고 보잘 것 없는 벌레 라고 애사롭게 취급하는 곤충도 알고 보면 우리 인간과 본능적인 면은 꼭 같다고 할 수 있다. 따라서 벌레도 지구상에 존재하는 하나의 생명체로서 자연 생태계의 매우 중요한 일원이라는 것을 알 수 있다. 지구상에 존재하는 곤충의 대부분은 식물을 섭식하는 곤충(Phytophagous) 으로 이들은 기주식물을 섭식하고 이들을 대상으로 산란하여 자손을 번성 시키지만 식물 또한 곤충을 이용하여 자기들의 종족 번식을 유지시켜 왔 다. 그리고 식물은 곤충에 대해 다양한 서식처를 제공함으로서 많은 종이 곤충이 같은 기주 내에 서로 공존시키므로 해서 자신의 피해를 최소화하는 지혜를 발휘하였다. 이렇게 식물과 곤충은 공진화(Coevolution)하는 동안 지 금까지 무수히 많은 새로운 종과 변종 그리고 개체를 탄생시킨 지구 생태 계의 가장 핵심적인 형태로 발전한 것이다. 여기에서 인간들이 곤충으로부 터 피해를 최소화하기 위해 육종이라는 무기로 식물을 개량하여 저항성, 내성 품종을 개발하였지만 언젠가는 곤충들에게 힘없이 무너지는 모래성 같은 존재일 뿐이다. 다시 말하면 우리 인간은 식물과 곤충들의 상호관계 로 이루어진 공진화의 존재를 깰 수 없는 영원한 지구 생태계의 주류( 主 流 )라는 것을 명심하여야 할 것이다. 그리고 21세기의 과학 발전은 환경과 새로운 신물질의 탐색과 이용이라 고 해도 과언이 아닐 것이다. 따라서 곤충과 식물, 식물과 식물, 곤충과 곤 충, 그리고 그들 사이에 낀 인간과의 경쟁 속에서 스스로가 만들어낸 다양 한 화합물이 현재 인간들에 의해 그 신비함과 효율성 그리고 우수성이 속 속 밝혀짐으로서 우리 인간의 미래에 막대한 영향을 미칠 것으로 생각된 다. 그러므로 우리는 이들을 새로운 각도에서 관찰하고 연구하며 인간의 가장 훌륭한 벗이라는 것을 잊어서는 안 될 것이다. Korea Forest Research Institute 65

70 2009년도 시민공개강좌 자료집 <그림 1> 낙엽송잎벌 유층이 집단적으로 나무잎을 먹는 모습 <그림 2> 소나무를 가해하는 솔거품벌레 유충 66 국립산림과학원

71 숲과 곤충 그리고 사람 4. 곤충의 행동 특성 현대의 곤충 행동학의 기본은 곤충들이 행동을 어떻게 하며, 왜 하는지 에 대한 기초적인 의문에 답하기 위해 여러 학문으로 접근하고 있다. 그 중 가장 보편적으로 받아들여지고 있는 것은 자연환경에서 행동의 생물학 적 중요성을 연구하는데 목적을 가지고 있다는 것으로, 이것은 진화적인 접근방법을 가지고 본능을 연구하는 데 관심을 가지고 있다. 곤충은 일반 동물과는 달리 고전적인 동물행동학에서 많이 소개되는 학습에 의한 고전 적인 방법으로는 설명되지 못하고 있다. 그 이유는 곤충의 생명이 매우 짧 아 실제로 학습할 수 있는 시간적인 여유가 없다는 것이다. 따라서 이들은 진화적인 측면에서 4억년이라는 긴 세월 동안 지속된 구조적 생리적인 측 면에서 어떻게 유전되었는가 하는 것에 더 관심을 가지고 있으며 이것이 곤충 행동의 기초적인 것을 이해하는데 가장 핵심이 되는 것이다. 곤충은 다양한 행동에서 어떠한 자극에 반응하는 특별한 유전적 프로그램 을 관찰하게 된다. 이것은 각각의 종 특성으로서 지속하게 되며 우리는 이 러한 미리 프로그램 된 반응 패턴을 선천적인 행동 즉 본능(INSTINCT) 이 라고 한다. 이것은 미리 경험하지 않은 것을 수행할 수 있는 것으로 학습 행동과 구별된다. 대부분의 동물들은 자라면서 부모와 동료들로부터 학습(Learned) 을 통해 그들만의 행동을 구축하고 전수하고 있으나 곤충은 일반적으로 매우 짧은 생활환을 가지고 있기 때문에 거의 완전히 선천적인 행동만을 보여주고 있 는 것이다. 그리고 이들의 뇌 속에 존재하는 신경세포의 수는 100,000개 정 도의 매우 적은 량으로 학습을 통한 행동의 특성을 보이기에는 너무 부족 하다. 곤충은 방법의 지식을 기본적으로 획득하는 것을 넘어서, 생명체들의 진 화를 통해서 적응 하여 왔으며 이것이 곤충 행동을 연구하기 위한 실용주 의적인 이유이다. 즉 곤충의 행동 특성연구란 곤충이 본능적으로 수행하는 좀더 규칙적인 묘기의 일부를 확인하는 것이 것이라 하겠다. Korea Forest Research Institute 67

72 2009년도 시민공개강좌 자료집 <그림 3> 개미침벌 어미가 새끼를 돌보는 모습 5. 행동의 기능성 조직적인 기능면에서 곤충과 같이 매우 운동성이 높은 유기체는 움직이 기 위한 지역적인 부분과 이동하는 동안에 커다란 기능적인 중요성을 가지 고 있어 이동 후 섭식, 교미, 산란 등의 유기성은 생물학적인 면에서 종족 번식을 위한 상호작용적인 것으로 진화한 것이라 설명할 수 있다. 곤충에게 이동(Displacement)은 비행이라는 매력적인 행동양식에 있다. 이 것은 먹이, 짝찾기, 산란이라는 매우 중요한 기본적 기능성 행동으로 이동 또는 이주(Migration)라고 표현하는데 곤충의 종류에 따라 진딧물처럼 매우 근거리를 이동하거나 황제나비처럼 수백마일 이상을 이주하는 경우도 있다. 이러한 행동은 곤충 종들의 자원 이용과 유전자 조합(gene pool)을 혼합 하기 위한 것으로 생물학적 특성으로 나타나며 더 나아가 어떤 목적을 가 지고 여행의 장점을 수용하는 특별한 행동적인 적응성이 진화로 연결된 것 이라는 설명하고 있다. 이것은 매년 변화하는 환경에 살아남기 위해 정상 적인 간격보다 길게 혹은 짧게 조절하게끔 적응되어야 한다는 것이다. 진 화적인 관점에서 곤충의 발육생리와 함께 환경적인 신호 기작이 가장 강력 68 국립산림과학원

73 숲과 곤충 그리고 사람 한 선발 장점으로 작용한 것이다. 방향설정(Orientation)은 주로 태양의 각도에 따라 움직이는 곤충이 많다. 개미의 경우처럼 시간의 경과에 따른 태양의 각도에 따라 정확하게 움직이 고, 나비와 벌처럼 교미나 먹이를 찾기 위한 항해(Navigation)는 기주식물이 나 도료들이 발산하는 2차 대사물질에 의해 많이 끌린다. 그리고 귀환 (Homing)은 벌통과 밀원 간의 상호작용에 의한 것인데 아직도 정확한 정보 는 없다. 곤충의 통신(Communication) 방법은 접촉, 시각, 청각, 화학적 방법을 사 용하는데 많은 곤충들은 이러한 방법들을 결합함으로써 하나의 생물적인 특성을 이루고 있는 것이다. 이러한 통신물질 중에 가장 폭넓은 감각은 페 로몬(Pheromone)이라는 물질에 의한, 식이 교미자극, 길잡이, 계급, 집합, 성페로몬 등이 있다. 청각을 이용한 기계적인 통신으로 비행 시 소리, 몸의 마찰, 몸의 때림, 막의 진동, 공기의 흐름을 이용하여 소리를 만들고 이것 을 듣고 서로의 통신을 하는데 주로 개체들의 모임이나, 방어수단으로 위 험성을 알리며, 세력권과 생식에 관련된 암 수짝을 찾는데 주로 사용한다. 매미의 경우는 복부 1절에 소리를 내기 위해 변형된 형태의 진동막 (Tymbal)이 있다. 이것은 큐티클 층으로 구성되어 있는데 근육의 이완과 수 축이 연속적으로 빨리 일어날 때 소리를 형성하게 된다. 시각적 통신으로 는 구애 행동으로 수컷을 유인하는 방법과 반딧불이처럼 빛을 발산하여 암 수 간의 짝을 찾기 위한 통신을 한다. 생식(Reproduction) 행동에서는 배우자 위치 확인, 적대행위와 세력권방어 습성, 구애행동이 있는데 모든 종마다 특별한 구애행동의 패턴을 가지고 있다. 기주의 선택과 섭식에도 시각적, 화학적 감촉 신호를 사용한다. 1차적으 로 색에 의해 기주를 탐색하고 그들의 기주를 확인하는 것은 기주에서 발 산하는 화학적 2차 대사물질에 의해 섭식, 억제, 기피, 산란자극 등의 요인 을 동원한다. 흡혈성 곤충에서 기주의 탐색은 이산화탄소와 열에 의해 유 인되고, 일부 나비에서는 초록색, 진딧물, 딱정벌레, 매미충에서는 노란색과 황녹색에 유인된다. 배추흰나비, 양배추가루진딧물에서는 Sinigrin라는 화학 물질이 섭식을 자극한다. Korea Forest Research Institute 69

74 2009년도 시민공개강좌 자료집 곤충에게 방어(Defence)의 행동은 기생자나 포식자로부터 자기를 방어하 기 위한 가장 기본적인 생물학적 행동으로 행동학적 방어로는 도망, 죽은 척하는 Thanatopsis와 몸의 형태를 변형하거나 부속물을 이용한 방어 등이 있다. 그리고 구조적 방어로는 매우 단단한 큐티클로 형성되어있는 곤충의 체벽과 입털이 방어에 유용하게 사용된다. 나비목 유충은 포식자에게 맛없 어 보이거나, 무섭게 보이는 머리카락 같은 강모를 가지고 있다. 화학적 방 어로는 독(Venom)이라는 화합물을 사용한다. 이들 화합물질은 인간에게 유 용한 물질로 사용되기도 하는데 개미의 Citral, 가뢰의 Cantharidin(이뇨제)과 Pederin(최음제), 딱정벌레류에서 추출한 Saponin(마비제), 폭탄먼지벌레가 분비하는 hydroquinone(자동산화방지제)과 hydrogen peroxide(방부제, 표백제) 등이 있다. 색상방어로 위장, 파괴, 무생물처럼 보이게 하는 이체동형 (Homomorphism), 사회성 곤충인 개미와 벌에서 보이는 집단 방어가 있다. 부모 양육 행동(Parental care)은 대부분의 곤충에서 무시되고 있으나 쇠똥 구리의 경우는 암컷이 똥 덩어리를 만들고 산란하며, 수컷은 유충이 자랄 동안에 지키는 역할분담을 철저히 한다. 중요한 것은 이러한 곤충의 모든 행동이 식물로 구성된 숲에서 이루어진다는 것이다. <그림 4> 기주를 찾아가는 호랑나비 성충 70 국립산림과학원

75 숲과 곤충 그리고 사람 6. 곤충의 사랑이야기 지구상에 존재하는 모든 생명체는 자손의 번식을 위해 자신을 과시하여 야 하고 잔혹한 생존경쟁에서 살아남기 위해서 항상 강인한 자손을 만들려 고 노력하였기 때문에 지구상에 현재와 같은 생태계가 영위되고 있는 것이 다. 이러한 과정에서 곤충들도 나름대로의 생존법칙을 유전이나, 학습을 통 해 터득하였다고 볼 수 있다. 대체적으로 곤충은 암컷이 수컷보다 몸집이 크며 수컷은 색체가 암컷보다 현란하다. 이유인즉 곤충은 타 동물에 비해 약한 동물이기 때문에 산란 수가 많아야 자손을 번식시킬 수 있으므로 많 은 알을 낳기 위해 암컷은 몸집이 크고, 수컷은 천적의 눈을 피해 빨리 암 컷은 자손을 번성시켜야 하므로 몸집이 작을수록 유리한 것이다. 또한 색 체가 현란할수록 적으로부터 자신을 보호할 능력이 뛰어나다고 생각하는 것이다. <그림 5> 짝짓기 중인 주둥무늬차색풍뎅이 일반적으로 곤충이 이성인 상대에게 관심을 끌기 위한 행동으로는 다른 수컷 경쟁자들과 싸워서 최후의 승자가 되는 것과 소리, 몸집, 색체, 형태 등으로 상대보다 우수함을 과시하는 견주기 형식의 경쟁을 통해 암컷을 차 Korea Forest Research Institute 71

76 2009년도 시민공개강좌 자료집 지하는 것이 있을 수 있다. 또한 어떤 곤충, 특히 소나무좀류에서는 암컷이 수컷을 유인하기 위해 멋있고 훌륭한 집을 지어 자산이 넉넉함을 과시하여 수컷을 유혹하는 경우도 있다. 그리고 어떤 파리류에서는 수컷이 암컷에게 선물을 주고 그것에 감동되어 짝짓기를 허락하는 경우도 있다, 사마귀와 거미의 경우는 사랑하는 암컷을 위해 자신의 목숨도 버리는 경우가 있어 처절한 사랑의 종말을 고하기도 한다. 이렇듯 곤충의 세계는 다양하고 신 비스러운 자연의 파노라마를 연출하는 것이다. 7. 곤충과 사람 예로부터 우리 인간은 곤충과는 서로 상부상조하며 이들로부터 많은 혜 택을 누려왔다. 예를 들면 벌꿀의 생산은 인간의 역사와 연결되어 중요한 식량, 부의 수단의 예절의 증표로 활용되었고, 누에로부터는 지금까지 우리 의 의복을 제공받고 있으며, 문명의 발달로 쌍설벌로부터는 펄프 만드는 기 술을 제공 받고, 현미경의 발명과 법의학 및 환경지표로 이용되고 있다. 그 러나 부작용도 따라 질병의 매개자로서, 인간과 식량을 사이에 두고 영원히 경쟁하는 경쟁자로서 천대를 받는다. 끝으로 우리 인간은 지구 생태계가 우리 자신만의 것이 아니고 서로가 더불어 살아가야 할 생명의 터라는 것을 명심하여야 한다. 따라서 인간과 곤충은 서로가 자기의 영역을 보장해주고 또한 배려함으로써 더불어 살아 가는 지구상의 생물이라는 것을 강조하고 싶다. 무조건 곤충을 죽이려는 생각을 바꾸고 어린 아이들에게 이들과 서로 접촉할 수 있는 기회를 많이 제공한다면 미래에 곤충이 우리 인간에게 과학, 환경, 문화 등 모든 분야에 많은 공헌을 할 것이며 또한 이것이 지구 생태를 유지하는 기본이라는 것 을 명심하여야 할 것이다. 72 국립산림과학원

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79 2009년도 시민공개강좌 자료집 2009년 7월 일 인쇄 2009년 7월 일 발행 발 행 자 : 최완용 편 집 자 : 양희문, 배상원, 박문재, 최광식 발 행 소 : 국립산림과학원 서울특별시 동대문구 회기로 57 전 화 : (02) ~2 FAX : (02) 인 쇄 : 웃 고 문 화 사 (02) 종이도 나무에서 나옵니다 <비매품> ISBN 이 책의 저작권은 국립산림과학원에 있으며 저작권법에 의해 보호를 받는 저작물이므로 무단전재와 복제를 금합니다.