[특집6.]숲과 물의 이해 - 녹색 댐의 역할

 

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이번에는 우리나라의 수자원 현황과 숲이 물에 미치는 영향에 대해 말씀드리겠습니다.

 

우리나라 연평균 강수량은 1245mm로서 세계 평균 강수량인 880mm에 약 1.4배 정도 이지만 인구밀도가 높기 때문에 1인당 연간 수자원량으로 계산을 하면 세계 평균 강수량의 1/8에 불과한 실정입니다.

 

연 강수량의 2/3는 6월부터 9월까지 내리고 갈수기인 11월부터 이듬해인 4월까지는 연 강수량의 1/5에 불과하고 비만 내리기 때문에 상당히 건조한 실정입니다.

 

가뭄과 홍수가 교차하면서 그 격차가 상당히 심해졌는데요.

 

따라서, 수자원량의 불균형이 심한 우리나라입니다.

 

수자원 총량 1240억 톤 중에서 손실량을 제외한 물의 전체의 27%인 337억 톤만 현재 우리가 사용하고 있습니다.

 

우리나라 1인당 물 소비량은 약 400톤으로서 선진국에 비하면 아직 적습니다만, 수자원량의 사용량은 점점 더 많아질 것으로 예측되고 있습니다.

 

아직까지도 하천 유출량의 1/2만 사용하고 있기 때문에 큰 물 부족 현상은 없습니다만, 앞으로 물 부족 현상이 예상되고 있습니다.

 

지구의 물 순환은, 태양에너지가 맡고 있습니다.

■ 태양에너지는 물을 증발, 물을 순환시키는 원천으로써 하천에 물이 흐르게 한다.

전체 수자원량의 약 97%는 바닷물입니다.

 

나머지 3%만이 담수인데, 그것마저도 빙하나 만년설이나 큰 호수로 되어 있기 때문에 우리가 실제로 쓸 수 있는 물의 양은 0.8%에 불과합니다.

 

0.8%에 불과한 이 물을 태양에너지가 데우면서 하늘로 증발되고 하늘에 구름이 만들어지고 그 구름에서 비가 내리고 하는 이러한 큰 물의 순환이 있기 때문에 우리가 물을 지속적으로 사용할 수 있는 것입니다.

 

물 순환은 먼저 비가 온 다음에 숲에 내리면 이 숲이 그 물을 차단하게 됩니다.

 

무수한 가지와 잎이 하늘에서 내리는 비, 강수를 차단하는데 그 차단하는 양은 침엽수가 활엽수보다 많습니다.

 

활엽수는 보통 20% 정도 되고, 침엽수는 약 30%가 됩니다.

 

이렇게 1차로 차단된 물은, 잎과 가지 사이로 통과되거나 아니면 숲이 없는 곳을 통과해서 땅 속으로 들어가게 됩니다.

 

이 땅 속으로 들어가는 물과 지표로 흘러가는 물이 나중에는 계곡에서 만나서 하천이 되고 하천에 모인 물은 바다로 흘러가게 됩니다.

 

우리나라의 지형은 상당히 급하기 때문에 비가 와서 산에 또는 토지에 머무르는 시간이 적고, 즉시 바다로 빠져나가게 되기 때문에 이용할 수 있는 물의 양 또는 시간이 그렇게 많지 않습니다.

 

한편으로, 태양이 내려쬐게 되면 물은 증발합니다.

 

그리고, 식물은 자기의 생장을 위해서 뿌리에서 물을 흡수해서 잎을 통해 증발시키는 증산작용을 하게 되는데, 증발과 증산이라는 기준을 분리해서 측정하기 어렵기 때문에 증발산 이라는 용어를 쓰고 있습니다.

 

증발산 되는 물은, 우리가 손실로 이야기 합니다.

 

이 손실된 물을 제외하고 이 물이 다시 땅 속으로 스며들 때 이것이 우리가 쓸 수 있는 가용 수자원이라고 할 수 있습니다.

 

물은 유역이라는 하나의 조그만 면적이나 큰 면적에 모이게 됩니다.

 

산에 가보시면 맨 위에 능선이라는 것이 있는데요.

 

그 능선에 물이 떨어지면서 어느 쪽으로 물이 흘러갈 것인지는 그 유역의 생김새에 따라서 달라집니다.

■ 유역의 지형과 지질구조, 토양의 물리적 특성을 파악하면, 물 저장 능력, 폭우에 대한 하천의 유출 속도, 하천유출량 분포 등을 알 수 있다.

그래서 비가 능선에 떨어진 다음에 저쪽으로 갈 것인지 이쪽으로 갈 것인지는, 어떤 지형의 형태에 따라서 좌우되는 것입니다.

 

지형이라는 것은 산이 높은지 아니면 동산인지 아니면 계곡이 깊은지 하는 우리가 흔히 산에서 볼 수 있는 산의 형태나 토양의 깊이 등에 따라서 산림유역이라는 것이 정해지는 것입니다.

 

지형은 융기와 침강이라는 2가지 상반된 힘의 상호작용에 의해서 생깁니다.

 

융기는 지질학적 또는 화산활동에 의해서 솟구치는 것이고, 침강은 내려가는 것인데요.

 

이 융기와 침강에 의해서 지형이 생기고 내려간 지형은 중력에 의해서 바람이나 비나 여러 가지 외적인 요인에 의해서 침식작용을 받게 됩니다.

 

그래서 계곡은 더 깊어지고 여기에 흐르는 상수하천이 형성되고 이 상수하천이 유역을 형성하는 중요한 요인이 되는 것입니다.

 

물이 이쪽으로 흐를 것인가, 저쪽으로 흐를 것인가를 아는 것을 용어로 분수계(分水界)라는 표현을 씁니다.

■ 분수계(分水界) = 유역의 단위를 구분하는 경계.

분수계는 눈에 보이는 지표수 분수계와, 눈에 보이지 않는 땅 속으로 흐르는 지중수 분수계라는 것이 있습니다.

 

지표수 분수계는 비가 왔을 때 물이 어디로 가는지 우리가 알 수 있는데요.

 

그러나 지중수 분수계는 땅 속에 있기 때문에 물이 어느 방향으로 가는지 알 수가 없습니다.

 

예를 들면, 땅 속에 바위가 있다든지 아니면 진흙이 있어서 일단 비가 침투하더라도 그 진흙이나 바위에 막혀서 다른 방향으로 흘러갈 수 있다는 뜻입니다.

 

이렇게 지중수 분수계는 눈에 보이지 않기 때문에 이것을 측정하기가 상당히 어렵습니다.

 

그래서, 물의 양을 측정할 때는 소 면적을 측정하는 것이 아니라 대규모로 측정을 해야만 이러한 오차를 줄일 수 있습니다.

 

즉, 지표수 분수계와 지중수 분수계는 서로 같지 않기 때문에, 비가 오더라도 이것이 항상 같은 방향으로 같은 유역으로 간다고 보장할 수 없기 때문에 대 면적으로 물을 조사하든지 측정을 하든지 해야만 오차가 덜하다는 것입니다.

■ 지질구조의 차이에 따라 분수계의 양쪽(지표수 분수계, 지중수 분수계)이 같지 않으므로, 물수지 측정 시 유역면적을 넓게 해야 오차를 줄일 수 있다.

또, 하천의 차수 라는 용어가 있습니다.

 

물은 산 꼭대기에서 시작해서 산 아래로 흘러가는데, 이것은 중력 작용에 의해서 그러한데요.

 

맨 처음에 물이 모여서 생기는 것을 우리가 1차 하천이라고 하고, 그 1차 하천이 모이는 분수계를 1차 유역 이라고 합니다.

 

유역 이라는 말이 어떻게 보면 어려운 말일수도 있지만, 물이 모인다는 뜻으로 이해하시면 되겠습니다.

 

또, 수계 밀도 라는 용어가 있습니다.

■ 수계 밀도 = 상수하천의 길이(km) / 유역면적(km2) ===> 가장 가까운 물까지의 평균거리를 나타내므로 야생동물의 서식지 추정, 도로 설계, 하천 보호지역, 산불위험도를 추정.

수계 밀도는 유역면적에 상수하천의 길이가 얼마인지를 조사하는 것입니다.

 

상수하천이란, 지형도 상에 1/5000 이나 1/25000 지형도상에 파랗게 표시되어 있는 것을 상수하천이라고 하고, 이것은 건기 뿐만 아니라 우기 할 것 없이 통상 물이 흐르는 곳을 의미합니다.

 

지형도상에서 상수하천의 길이를 재고 어떤 일정한 면적 내에서 얼마만큼 하천이 분포하고 있느냐를 조사하는 것인데, 이것은 우리가 얼마만큼 그 하천에 쉽게 접근할 수 있을 것인지 아니면 야생동물이 그 하천에 접근해서 물을 먹을 수 있을 것인지 하는 것을 측정하는 수단으로 많이 사용하고 있습니다.

 

예를 들어서, 수계 밀도가 10이라고 한다면 상수하천에 도달하는 평균거리는 25미터 이기 때문에 수계 밀도가 많으면 많을수록 쉽게 하천에 접근이 가능하다는 설명입니다.

 

비가 온 것은 일단 땅으로 들어가게 되는데요.

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농지는 작토층이라고 해서 약 30cm정도만 가지고 토양을 갈아서 다시 곡식을 심고 수확을 하지만, 산림은 수천 년 동안 수만 년 동안 토양을 형성해왔기 때문에 맨 위에는 유기물층을 갖고 있습니다.

 

유기물층이 많으면 많을수록 또 그것이 잘 분해가 되면 될수록 토양은 더 좋아지기 때문에 그 토양에 유기물층이 많으면, 비가 나무를 통과하고 땅에 닿았을 때 직접적으로 타격을 하지 않고 유기물층으로 쉽게 물이 들어갈 수 있다는 뜻입니다.

 

따라서, 유기물층이 많아야 물의 저장량도 많다는 공식 때문에 과거에 우리가 유기물을 걷어서 땔감으로 연료로 썼을 때는 황폐해져서 그 때는 침식도 많이 나고 또 쉽게 건조했을 때가 있었습니다.

 

지금은 유기물층이 많고 비가 오더라도 유기물층이 쿠션 역할을 해서 물을 잘 흡수하고 또 이 물은 땅 속으로 쉽게 침투하게 되는 것입니다.

 

빗방울이 유기물층에 닿고 그것이 침투하고 땅 속으로 들어가는 과정을 우리가 투수라고 하는데요.

● 침투 = 물이 토양표면을 통과하는 것.    ● 투수 = 토양을 통과하여 진행되는 것.

침투와 투수는 용어는 다르지만, 거의 같이 쓰고 있습니다.

 

그래서, 같은 양의 물을 가지고 침투가 잘 된다는 것은 땅 위로 흐르는 지표수가 적다는 이야기입니다.

 

그리고, 지표수가 많게 되면 많으면 많을수록 토양침식이 발생하고 그렇게 되면 나중에 홍수와 산사태와 같은 재해가 발생할 수 있게 됩니다.

 

한편, 땅 속으로 침투된 그 물은 여러 가지 과정을 거쳐서 또 여러 가지 기능과 토양 내의 큰 공간, 작은 공간을 통과해서 지하수로 내려가기 때문에 그 물은 깨끗해질 수밖에 없습니다.

 

우리가 사용하는 정수기의 이론과 같은 뜻입니다.

 

앞에서 증발산에 대해 말씀 드렸듯이, 토양 표면에서 물이 날아가는 것을 증발, 그리고 식물의 잎 기공에서 날아가는 것을 증산이라고 하는데요.

● 증발 = 토양의 표면에서 일어나는 기화현상.       ● 증산 = 식물의 잎 표면에서 일어나는 기화현상.

증발과 증산이라는 용어 둘을 합해서 증발산이라고 이야기합니다.

 

잎이 많으면 많을수록 증발산은 훨씬 더 증가↑ 하게 됩니다.

 

무조건, 숲이 우거졌다고 해서 많은 물을 저장하고 있는 것은 아니므로 숲을 가꾸어야 합니다.

 

때로는 너무 숲이 우거져서 차단이 되고 증발산이 되고 하기 때문에, 옛날에는 개울에 물이 많았지만 지금은 물이 없을 수도 있는 그런 현상도 생기는 것입니다.

 

그래서 숲을 가꾸어야 된다는 그런 이론이 수자원을 이용하고 물을 많이 사용하기 위해서는 꼭 필요한 과정이 되는 것입니다.

 

어느 연구 결과에 의하면, 침엽수림을 약 10% 제거하면 증발산량이 40mm 정도가 감소한다고 합니다.

그러니까, 잎이 너무 많으면 증발산으로 손실되는 양이 많게 되는 것입니다.

 

침엽수가 활엽수보다 잎이 훨씬 더 많습니다.

 

활엽수가 잎이 크기 때문에 활엽수가 차단을 많이 하고 증발산이 많이 되는 것은 아닌가 하고 생각할 수 있겠지만, 겨울에는 잎이 지고 전체적인 잎의 엽면적을 계산해보면 침엽수가 많기 때문에 침엽수의 증발산 차단량이 훨씬 더 많게 되는 것입니다.

 

이러한 것들은 특히 건조한 지역에서 상당히 심각합니다.

 

건조한 지역에 너무 숲이 많으면 다 증발산 되어 개울로는 흘러가지 않기 때문에 물과 수자원 이용 측면에서는 상당히 손해가 되는 것입니다.

 

그러면, 증발산량은 어떻게 조절해야 될까요?

■ 증발산량을 조절하는 방법 =        ① 토양을 식생잔류물로 덮어둔다.        ② 화학물질로 낙엽을 촉진한다.        ③ 증산작용이 적은 나무로 대체한다.        ④ 음지를 좋아하는 작물을 심어 그늘을 만든다.

토양에서 증발되는 것을 막기 위해서 식생잔류물로 덮어주기도 하고, 또 낙엽의 잎에서 증산하기도 하기 때문에 화학물질을 이용해 강제로 잎을 떨어트려 낙엽화시키기도 합니다.

 

그래서, 한여름에 나무를 옮겨 심는다고 하면, 잎을 많이 절단해서 심는 것입니다.

 

그리고, 증산작용이 심한 나무, 즉 물을 너무 많이 소비하고 하늘로 날려 보내는, 예를 들어 우리나라에는 없지만 유칼립투스라는 나무는 증발산이 굉장히 심한 나무이기 때문에, 증산작용이 적은 나무로 심어야 되겠습니다.

 

그리고, 음지를 좋아하는 작물을 심어서 그늘을 만들어 줍니다.

 

나무 밑에는 그늘이 적기 때문에 이 음지를 만들어준다면, 음지에서 잘 사는 나무나 식물을 심어서 덮어준다고 하면, 그만큼 증발산량이 감소가 되는 것입니다.

 

물은 토양 속으로 침투와 투수를 거쳐서, 땅 위로 흐르는 지표수, 땅 속으로 흐르는 지중수, 그리고 더 밑으로 바위를 뚫고 밑으로 내려가는 지하수로 구분될 수 있는데요.

 

제주도는 바위의 특성상 현무암이기 때문에 대부분 그 공간이 많습니다.

 

그래서 그 구멍으로 물이 다 밑으로 빠져나가기 때문에 지하수가 풍부합니다.

 

그래서 제주도는 지하수를 음용수로 사용하고 있고, 거기는 하천수나 계곡물과 같은 것은 상당히 보기가 힘든 곳입니다.

● 지표수(地表水) = 지구 표면에 있는 물. ● 지중수(地中水) = 땅 속 깊이 있는 물. ● 지하수(地下水) = 지하에 있는 모든 물. ■★★지표수보다 지중수를 많게 하는 것이 숲의 역할!!

하늘에서 내린 비가 숲을 통과하고 지상에 있는 나무와 가지 또 유기물층을 통과하고 땅 속으로 침투되면, 이것이 지중수가 되고 지하수가 되는데요.

 

지중수가 되지 못하고 지하수가 되지 못하는 그 나머지 물을 지표수라고 하는데, 이 지표수가 비가 많이 오면 넘쳐서 홍수와 산사태 등을 유발하게 되는 것입니다.

 

지표수는 나중에 하천을 채우기 때문에 그 나름대로의 용도가 있지만, 우리가 원하는 물은 바로 지중수와 지하수입니다.

 

지중수는 일단 토양 속을 지나갈 때, 토양에는 우리가 알지 못하는 여러 가지 공간이 있는데 그것을 토양공극이라고 하며, 크고 작은 공간 속에 물이 채워져 있다가 서서히 물을 흘려보내는 것입니다.

 

비가 오지 않을 때, 하천에 계속 물이 흐르는 이유에 대해서 여러분은 생각해보신 적이 있을까요?

 

이것은 토양 속에 얼마만큼의 공간이 있고 그 공간 속에서 물이 얼마만큼 머무르고 얼마만큼의 양이 저장되어 있다가 서서히 흘러나오게 되기 때문에 그 물의 양이 많으면 많을수록 우리가 사용할 수 있는 양이 많아진다는 것입니다.

 

지표수는 아시다시피 눈 깜짝할 사이에 바다로 흘러가버리는데 지중수는 빨리 흐르는 물과 천천히 흐르는 물이 있습니다만, 지중수야 말로 천천히 계곡을 채워주는 물이기 때문에 이 물이 가장 인간에게 중요한 물이 되는 것입니다.

 

비가 그치더라도 하천은 계속 늘어납니다.

 

그것은 지표수나 지중수나 머물러 있다가 하천까지 흐르는 시간, 도달하는 시간이 있기 때문에 홍수가 가장 높은 피크점이라고 할 때 그 높은 지점까지 올라가려면 비가 그치더라도 어느 정도의 시간이 필요합니다.

 

그리고 물은 꼭대기에서 다시 서서히 감소하게 되는데, 그 물보다는 아래에서 땅 속에서 서서히 빠져나가는 그런 물의 양이 중요하다고 할 수 있습니다.

 

그래서, 지표수보다 지중수를 더 많게 하는 것이 숲의 역할이고 또 숲을 잘 가꾸고 토양을 좋게 하면 할수록 지중수의 양이 늘어나는 것입니다.

 

능선에서 떨어지는 물은 쉽게 증발하고, 지중수가 하천으로 가면 갈수록 더 많아지게 되는데요.

 

즉, 중력에 의해서 위에 내리는 물이 천천히 내려오고 맨 아래 하천 가까이 있는 물이 나중에 내려오기 때문에 이 물들이 합쳐져서 계곡 근처에 물이 점점 많아지게 되는 것입니다.

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아쉽게도 우리나라에는 계곡 근처는 농지나 아니면 개발을 해버리기 때문에 물의 가장 원천이고 물을 가장 많이 함유하고 있는 계곡 주변을 바로 지중수, 쓸 수 있는 그 물인데도 불구하고 여러 가지 개발의 문제, 타용도로 이용되는 문제 때문에 그것을 완벽하게 이용할 수 없다는 것입니다.

 

이 지중수가 다 모여서 나중에 계곡으로 가게 되면 이것은 상수하천이 되는 것이 아니고 간헐천이 되어서 이것은 평소에 흐르는 하천의 10배~20배 정도가 하천으로서 확정이 됩니다.

 

지중수를 우리는 기저유출이라고도 이야기를 합니다.

■ 기저유출 = 땅 속에 머물러 있다가 서서히 물이 빠져나오는 것.

기저유출이란, 땅 속에 토양의 공간 속에 녹아 있다가 거기에 머물러 있다가 서서히 빠져나가는 물을 기저유출이라고 합니다.

 

이것은 특히 열대지방과 같이 비가 많이 내리는 곳보다 건조지역에서 더 중요합니다.

 

건조지역에서는 아무래도 물이 부족하니까 땅 속에 오래 머물러 있다가 하천을 채우고 그 하천물을 인간이 사용할 수 있는 그런 기간이나 양이 많으면 많을수록 좋기 때문에 이 기저유출이야 말로 가장 필요한 물이 아닐까 생각됩니다.

 

혹시, 여러분들은 녹색 댐이라고 들어보셨나요?

 

산림은 자동적으로 물을 저장하는 창고인데, 즉 소양댐이나 인공적으로 댐을 만드는 것이 아니라 숲 속에서 물을 자연적으로 저장해서 이것을 지금까지 말씀드린 서서히 흘려보내는 그런 역할을 하고 있다는 숲의 물 저장 능력이라고 할 수 있습니다.

 

우리나라의 산림면적은 국토의 64% 정도인데요.

 

그래서, 산림이 하늘에서 내리는 빗물의 전체면적 중에서 64%를 갖고 있다가 흘려보내는 양이 약 793억 톤이나 됩니다.

 

산림은 자기의 특성상, 차단하고 침투와 투수를 거치고 지중수가 되면서 홍수의 유량, 즉 갑자기 지표수가 되어서 물이 많아지는 것 등을 방지하는 홍수 방지 기능이 있습니다.

■ 산림의 기능 =       ① 호우 시에 홍수 유량을 경감시키는 홍수 조절 기능.       ② 갈수기에 기저유량을 증가시켜 수자원 확보에 기여하는 갈수 완화 기능.       ③ 수질을 개선하는 수질 정화 기능.

또 건조할 때는 물을 서서히 흘러 보내는 갈수완화작용도 하는 것입니다.

 

이러한 유량을 조절하는 기능 이외에도, 땅 속으로 침투하면서 물은 깨끗해지는데요.

 

어느 실험 결과에 의하면, 토양을 담은 통을 매달아 놓고, 그 토양 위에 아주 더러운 물을 부어봤더니 아주 흙탕물도 그 토양 속을 내려오면서 상당히 깨끗하게 여과되는 것을 알 수가 있었습니다.

 

사람의 발길이 닿지 않는다면 산림에서 흘러 내려오는 그 물은 당연히 1급수 이상이 될 것이고 우리가 먹을 수 있는 그런 물이 됩니다.

 

현재, 우리나라 숲이 저장할 수 있는 물의 양은 소양댐의 10배인 188억 톤을 저장할 수 있다고 합니다.

 

따라서, 숲을 잘 가꾸어야만 이러한 저장능력이 더 높아지고 그럼으로 인해서 우리가 쓸 수 있는 물의 양도 많아지게 되는 것입니다.

 

홍수 조절과 갈수 완화 기능은 숲이 가지는 가장 중요한 역할 중에 하나인데요.

 

그것은 일단 차단을 덜 하게 하고 또 숲가꾸기를 함으로 인해서 간벌을 많이 해서 숲을 가꾼다는 의미로 사용할 때, 홍수 완화와 갈수 완화를 시키는 그런 역할을 하고 있다는 것입니다.

■ 미래의 물 부족 현상에 대비해야 한다. ■ 증발산량을 줄이기 위해서는 숲을 가꾸어야 한다.

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오늘은, 우리나라의 수자원 현황과 숲이 물에 미치는 영향에 대해서 알아보았습니다.

 

숲이 양적으로나 질적으로나 얼마만큼 물에 영향을 미치는지 여러분들도 그 소중함을 다시 한 번 인식하는 계기가 되었으면 좋겠습니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

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