서 론
표토(topsoil)는 지구 생태계의 기능을 유지하는 핵심 구성요소로서 탄소 순환, 수자원 저장 및 정화, 홍수 조절, 식량 생산 등 다양한 생태계 서비스를 제공하는 중요한 자연 자원이다(FAO, 2015; Brady and Weil, 2016). 표토는 대기, 수계, 생물권과 상호작용하며 환경 시스템의 안정성과 생태적 회복력을 유지하는 데 중요한 역할을 수행한다. 특히 표토는 토양 생성 과정(pedogenesis)을 통해 형성되며 이러한 과정에는 수백 년에서 수천 년 이상의 시간이 소요되는 것으로 알려져 있다(Jenny, 1941; Buol et al., 2011). 따라서 표토는 재생 속도가 매우 느린 제한적 자원으로, 한번 훼손될 경우 자연적인 과정만으로 단기간에 회복되기 어렵다.
토양 침식과 표토 유실은 강우 및 바람과 같은 자연적 요인뿐 아니라 농업 활동, 산림 개발, 도시화 및 산업화 등 다양한 인위적 요인에 의해 발생하며 인류의 토지 이용 활동과 함께 지속적으로 증가해 온 환경 문제이다(Pimentel et al., 1995). 특히 최근에는 농업 확대, 산림 훼손, 대규모 개발사업 및 산불 발생 등의 영향으로 표토 훼손의 규모와 속도가 증가하고 있으며 이러한 토지 이용 변화는 토양 침식 위험을 더욱 가중시키는 요인으로 작용하고 있다(OECD, 2018).
국내의 경우 건설 및 개발 사업 과정에서 표토를 체계적으로 수거·보전하지 않고 부지 정리가 이루어지는 사례가 많으며, 표토 관리가 식재 단계에서 제한적으로 고려되는 경우가 일반적이다. 이로 인해 양질의 표토가 이미 유실된 상태에서 식재 기반을 조성하기 위해 별도의 객토가 수행되는 사례가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 방식은 토양의 자연적 기능을 충분히 회복하지 못할 뿐 아니라 추가적인 경제적 비용과 장기간의 관리가 요구되는 문제를 초래한다(FAO, 2015).
우리나라는 국토 면적의 약 63%가 산림으로 구성되어 있으나, 대규모 산불, 벌목 및 산지 개발 등으로 인하여 지표 교란 지역이 지속적으로 증가하는 추세이다. 특히 강원, 전남, 경남 일대의 경사지 및 농경지 등에서는 토양 유실량이 연간 헥타르당 50톤을 초과하는 지역이 다수 보고되고 있으며, 이는 국가 표토 보전 측면에서 매우 심각한 수준으로 평가된다(Ok et al., 2021). 이와 같이 가속화된 토양 침식은 단순한 물리적 유실을 넘어 토양 생산성 감소, 생태계 기능 및 탄소 순환 저하, 수질 악화, 그리고 막대한 사회·경제적 손실을 유발하는 핵심 환경 문제로 지목되고 있다(Borrelli et al., 2017).
최근 표토의 침식과 복원 연구는 훼손된 토양의 생태계 기능을 회복하기 위한 다양한 접근 방법을 중심으로 활발히 진행되고 있다. 식생 기반 복원 연구에서는 자연 식생 회복 과정이 토양 유기탄소 축적과 양분 순환 회복에 중요한 역할을 하는 것으로 보고되고 있으며, 식생 복원이 진행될수록 표토 내 탄소와 질소의 축적이 증가하고 토양 구조 안정성이 향상되는 것으로 나타났다(Huang et al., 2022; Zeng et al., 2023). 또한 산림 복원 과정에서 토양 유기탄소의 회복 속도와 토양 물리적 특성의 변화가 생태계 기능 회복에 중요한 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다(Xu et al., 2024; Chen et al., 2025).
한편 토양 복원 기술 측면에서는 훼손된 지역의 토양을 직접 이식하거나 재구성하는 표토 이동 또는 토양 재구성 방법이 활용되고 있으며 이러한 기술은 토양 생물 군집과 토양 구조의 빠른 회복을 유도하는 것으로 보고되고 있다(Bulot et al., 2023; Burger et al., 2023). 또한 최근에는 바이오차(biochar)와 같은 토양 개량제를 활용하여 토양 탄소 저장 능력과 미생물 활성도를 향상시키는 연구도 활발히 수행되고 있다(Tang, 2025; Liao et al., 2026). 이러한 연구들은 훼손된 토양에서 유기탄소 안정성, 미생물 다양성, 토양 구조 형성 등의 회복 과정이 표토 복원의 핵심 요소임을 보여준다.
특히 장기간 복원 연구에서는 토양 복원 과정이 토양 탄소 광물화 및 미생물 활성 변화와 밀접하게 연관되어 있으며, 이러한 과정이 토양 생태계 기능 회복에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다(Zhou et al., 2025). 또한 식생 복원이 진행됨에 따라 토양 깊이에 따른 물리·화학적 특성 변화가 나타나며 이러한 변화가 생태계 기능 회복에 중요한 역할을 하는 것으로 보고되고 있다(Zhang et al., 2026).
그러나 이러한 연구에도 불구하고 실제 현장에서는 표토의 물리적·화학적 특성과 지질학적 특성을 충분히 고려하지 않은 복원 사업이 수행되는 경우가 많으며, 이러한 접근은 오히려 생태계 교란을 초래하거나 토양의 근본적인 기능 회복을 저해할 수 있다(FAO, 2015; Brady and Weil, 2016). 표토는 토양 탄소 저장과 식물 생장에 핵심적인 역할을 수행하는 자원이지만, 한번 유실될 경우 자연적인 회복이 매우 어렵기 때문에 과학적이고 체계적인 복원 기술의 적용이 요구된다(Lee et al., 2021, 2023; Kim et al., 2023).
또한 토양 침식 및 표토 훼손 문제는 사방시설물 설치나 산사태 복구와 같은 대규모 재해 복구 사업에 비해 정책적 우선순위가 낮은 경우가 많으며 상대적으로 규모가 작은 표토 훼손 지역은 예산 부족 등의 이유로 장기간 방치되는 사례도 존재한다. 이로 인해 지역 주민의 생활환경 악화와 관련 민원이 지속적으로 발생하고 있는 실정이다.
따라서 훼손된 표토를 효과적으로 복원하기 위해서는 사업 지역의 지형 및 토양 특성에 기반한 현장 데이터 확보와 과학적 평가 방법의 개발, 그리고 지역 환경 조건에 적합한 복원 기술의 적용이 필요하다(Lal, 2004; FAO, 2015). 특히 표토 복원은 막대한 비용과 장기간의 시간이 요구되는 작업이므로 국가 연구개발사업을 통해 개발된 기술을 활용하여 훼손된 표토층을 체계적으로 복원하고 관리하는 전략이 요구된다.
본 연구에서는 표토 훼손 부지에 대한 일반 현황 및 토양 특성 조사를 통해 기초 D/B를 구축하고, 지상 라이다(LiDAR)와 드론 기반의 다중 분광(초분광 및 다분광) 영상 분석 기법을 융합하여 훼손 범위와 물량을 정량적으로 산정하였다. 이러한 정밀 조사 및 훼손량 산정 결과를 바탕으로, 대상 부지의 지질, 토지 이용도, 토양 특성을 종합적으로 반영한 최적의 복원 기술을 선정하여 적용하였으며, 나아가 부지 특성에 부합하는 체계적인 사후관리 방안을 통합적으로 제시하였다.
표토 훼손 부지의 토양 특성
본 연구에서는 지질별 표토 훼손 지역의 토양 특성을 정량적으로 평가하고 복원 목표를 설정하기 위하여 토양의 이화학적 및 생물학적 특성을 종합적으로 분석하였다. 이를 통해 훼손된 표토층의 상태를 파악하고 주변 자연 토양과의 차이를 비교함으로써 표토 복원에 필요한 기초 자료를 확보하고자 하였다. 먼저 토양의 이화학적 특성 분석을 수행하여 토양의 기본적인 물리적 구조와 화학적 특성을 평가하였다. 물리적 특성으로는 토양 입도 분포, 수분 함량, 단위중량, 균등계수 및 곡률계수 등을 분석하였으며, 화학적 특성으로는 토양 pH, 유기물 함량, 양이온교환용량(CEC) 및 주요 양분 함량 등을 조사하였다. 이러한 분석을 통해 토양의 생산성 및 토양 구조 발달 정도를 평가하였다. 또한 표토(topsoil)와 노출 심토(exposed subsoil)의 토양 특성을 비교하기 위하여 물리적, 화학적, 생물학적 특성에 대한 종합적인 조사를 수행하였다. 생물학적 특성 평가에서는 토양 미생물 활성도(Average Well Color Development, AWCD)와 미생물 다양성 지수(Shannon diversity index, H)를 분석하여 토양 생태계 기능을 평가하였다. 이와 같은 토양 특성 분석을 통해 표토 훼손 지역의 토양 상태를 정량적으로 파악하고, 자연 상태의 표토와 비교하여 훼손 정도를 평가함으로써 향후 표토 복원 전략 수립 및 복원 목표 설정을 위한 기초 자료로 활용하였다.
토양 시료 채취 및 시료 분취 과정은 국내 ｢환경 분야 시험·검사 등에 관한 법률｣(시행 2025.08.07., 법률 제20231호)에 근거하여 수행되었으며(ME, 2024), 토양 시료 채취 및 분석 절차는 ｢토양오염공정시험기준｣(시행 2022.07.25., 국립환경과학원 고시 제2022-38호)에 준하여 실시하였다(NIER, 2022). 표토 훼손 복원지역의 토양 특성을 평가하고 주변 자연 토양과 비교하기 위하여 훼손 복원 지역에서 10개 지점을 선정하여 토양오염공정시험기준을 준수하여 토양 시료를 채취하였다. 또한 비교 분석을 위하여 복원지역 인근의 자연 토양에서 표토(topsoil)를 10개 지점에서 채취하였다. 채취된 토양 시료는 현장에서 밀봉 및 포장 작업을 수행한 후 실내 분석을 위하여 실험실로 이송하여 분석하여 평균 값을 도출하였다(Table 1).
Table 1.
Soil physicochemical, biological, and geological analysis parameters used in this study
본 연구에서는 암종별 표토 및 노출 심토의 토양 특성을 비교하기 위하여 화학적, 물리적, 생물학적 및 지질학적 특성을 종합적으로 분석하였다. 지질학적 특성은 토양의 기원이 되는 모암의 광물 조성과 풍화 특성을 지시하여 토양 형성의 근본적인 기틀을 제공한다. 물리적 특성(토성, 용적밀도, 공극률 등)은 수분 거동과 통기성을 제어하여 토양의 물리적 안정성과 침식 저항성을 결정하며, 화학적 특성(pH, 유기물 함량, 양이온교환용량 등)은 식물의 양분 이용성과 물질의 거동을 지배하는 핵심 인자이다. 또한, 생물학적 특성(미생물 활성 등)은 물질 순환을 주도하여 훼손 부지의 생태계 복원력을 평가하는 주요 지표로 작용한다(Brady and Weil, 2016). 따라서 훼손 부지의 정확한 진단과 최적의 복원 공법 도출을 위해서는 이러한 4대 특성의 상호작용과 기여도를 명확히 규명하는 것이 필수적이다. 본 분석 결과, 기저 암종에 따라 상기 토양 특성들의 발현 양상에 뚜렷한 차이가 나타났으며, 특히 지표 교란에 따른 표토와 노출 심토 간의 물성 및 양분 단절 현상이 명확하게 확인되었다.
화학적 특성 분석 결과, 대부분의 항목에서 주변 표토가 노출 심토보다 높은 값을 나타내는 경향이 확인되었다. pH의 경우 화성암 지역에서는 노출 심토가 5.3, 주변 표토가 6.6으로 나타났으며, 퇴적암 지역에서는 각각 4.9와 5.9, 변성암 지역에서는 5.7과 6.1로 나타나 전반적으로 표토에서 상대적으로 높은 pH 값을 보였다. 유기물 함량과 총 질소(T-N) 역시 대부분의 지역에서 주변 표토가 노출 심토보다 높은 값을 나타냈으며, 이는 표토층에서 유기물 축적이 활발하게 이루어졌기 때문으로 판단된다. 특히 퇴적암 지역에서는 유기물 함량이 노출 심토 9.90%, 주변 표토 10.72%로 비교적 높은 값을 나타냈다. 양이온교환용량(CEC)은 화성암 지역에서 노출 심토 31.38 cmol/kg, 주변 표토 50.30 cmol/kg으로 가장 큰 차이를 보였으며, Ca, Mg, K 등 교환성 양이온 역시 표토에서 상대적으로 높은 값을 나타내는 경향을 보였다.
물리적 특성 분석 결과에서는 수분 함량과 단위중량에서 암종별 차이가 나타났다. 수분 함량은 화성암 지역에서 노출 심토가 12.75%로 주변 표토(10.18%)보다 높게 나타났으며, 퇴적암 지역에서는 노출 심토와 주변 표토가 각각 4.56%와 4.28%로 유사한 수준을 보였다. 반면 변성암 지역에서는 주변 표토(13.88%)가 노출 심토(9.87%)보다 높은 값을 나타냈다. 단위중량(Bulk density)은 대부분의 지역에서 노출 심토가 주변 표토보다 높은 값을 나타내어 표토 제거로 인해 토양 구조가 상대적으로 치밀해진 것으로 나타났다. 또한 균등계수(Cu)와 곡률계수(Cc) 분석 결과에서도 암종별로 토양 입도 분포의 차이가 확인되었다. 통일분류체계(USCS) 기준으로 토양 분류 결과 화성암 지역은 주로 SM (silty sand), 퇴적암 지역은 SC (clayey sand) 및 SM (silty sand), 변성암 지역은 SW (well graded sand) 및 SM (silty sand)으로 나타났다.
생물학적 특성 분석 결과에서는 미생물 활성도(AWCD)와 미생물 다양성 지수(H)가 지역별로 다소 차이를 보였다. 화성암 지역에서는 노출 심토의 AWCD 값이 0.99로 주변 표토(0.69)보다 높은 값을 나타냈으며, 변성암 지역에서도 두 토양층 간의 값이 유사하게 나타났다. 반면 퇴적암 지역에서는 주변 표토의 미생물 활성도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다. Shannon 다양성 지수(H)는 대부분의 지역에서 2.6~2.7 수준으로 비교적 유사하게 나타났으나, 퇴적암 지역의 노출 심토에서는 1.66으로 상대적으로 낮은 값을 보였다.
지질학적 특성 분석 결과에서는 점토광물 함량과 풍화지수, 변질지수에서 암종별 차이가 나타났다. 점토광물 함량은 화성암 지역에서 노출 심토가 33.7 wt.%로 주변 표토(23.6 wt.%)보다 높게 나타났으며, 퇴적암 및 변성암 지역에서도 유사한 경향이 나타났다. 반면 풍화지수(weathering index)와 변질지수(alteration index)는 대부분의 지역에서 주변 표토가 노출 심토보다 높은 값을 나타내어 표토층이 장기간의 풍화 및 토양 형성 과정을 거쳐 형성되었음을 보여준다.
종합적으로 분석한 결과, 화학적 특성과 지질학적 특성은 대부분 주변 표토에서 높은 값을 나타냈으며, 물리적 특성에서는 노출 심토가 상대적으로 높은 단위중량을 보이는 등 토양 구조의 차이가 확인되었다. 이러한 결과는 표토 훼손으로 인해 토양의 화학적 비옥도와 토양 구조가 변화할 수 있음을 시사하며, 암종별 토양 특성 차이를 고려한 표토 복원 전략 수립이 필요함을 보여준다.
표토 훼손 범위 및 훼손량 산정
본 연구에서는 대상 지역의 지형 및 식생 분포를 정량적으로 분석하기 위하여 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)를 활용한 항공 촬영 및 영상 분석을 수행하였다. 항공 촬영은 사전에 수립된 비행 계획에 따라 진행하였으며, 영상 정합의 정확도를 확보하기 위해 인접 촬영 이미지 간 충분한 중복도(overlap)를 확보하였다. 특히 전방 중복도(front overlap)와 측면 중복도(side overlap)를 고려하여 촬영함으로써 영상 정합과 3차원 모델 생성의 정확도를 향상시켰다.
촬영된 영상은 정사영상(orthomosaic)으로 제작하여 공간정보 분석에 활용하였다. 정사영상 제작 과정에서는 지상기준점(Ground Control Point, GCP)을 활용한 좌표 보정을 수행하여 위치 정확도를 확보하였다. 이후 GCP 측량 결과를 기반으로 좌표 변환을 수행하고, 이를 이용하여 대상 지역의 지형 변화를 분석하였다. 특히 표토 훼손 지역의 지형 변화를 정량적으로 평가하기 위해 디지털 표면 모델(Digital Surface Model, DSM)과 디지털 지형 모델(Digital Terrain Model, DTM)을 구축하여 훼손 토양의 체적(volume)을 산정하였다(Fig. 1).
또한 대상 지역의 식생 분포를 분석하기 위하여 정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) 분석을 수행하였다. NDVI 분석을 통해 식생이 분포하는 영역과 표토 훼손으로 인해 심토가 노출된 지역을 구분하고, 이를 기반으로 식생 면적과 심토 노출 면적을 정량적으로 산정하였다. 이러한 분석을 통해 표토 훼손 지역의 식생 분포와 지형 변화를 종합적으로 평가하였다.
다분광 영상 분석 결과, 식생이 분포하는 영역과 표토 훼손으로 인해 심토가 노출된 지역이 명확하게 구분되는 것으로 나타났다. NDVI 기반 식생지수를 활용하여 이미지 상에서 식생의 녹색 정도를 정량적으로 평가함으로써 식생 영역과 심토 노출 영역을 구분할 수 있었으며, 이를 통해 심토 노출 지역의 면적을 정량적으로 산정할 수 있었다. 이러한 결과는 향후 표토 훼손 지역의 토양 체적 산정 및 표토 복원 계획 수립에 활용될 수 있다.
분석 결과, 표토 훼손 면적은 화성암 지역에서 346 m2, 퇴적암 지역에서 51 m2, 변성암 지역에서 1,351 m2로 나타났다. 또한 체적 분석 결과, 훼손된 토양의 체적은 화성암 지역에서 488.33 m3, 퇴적암 지역에서 215.65 m3, 변성암 지역에서 1,050.01 m3로 산정되었다. 이러한 결과는 UAV 기반 공간정보 분석이 표토 훼손 지역의 면적과 체적을 정량적으로 평가하는 데 효과적으로 활용될 수 있음을 보여준다(Table 2).
훼손표토의 복원
표토 복원 기준 설정을 위해 ｢자연 및 인위적 훼손표토 복원·활용 기술개발(KEITI, 2024)｣ 연구 결과를 준용하였다. 해당 자료는 국내 생태 1등급 지역을 대상으로 지질 유형(화성암, 변성암, 퇴적암)에 따른 시료를 채취하고 특성을 분석하여 총 8개 항목에 대한 물리·화학적 기준값을 확립하였으며, 실제 사례를 바탕으로 한 “지질별 표토복원 매뉴얼”을 포함하고 있다(Tables 3, 4, 5).
본 연구는 이 매뉴얼의 암종별 기준값을 적용하여 대상 부지의 표토 훼손 정도를 평가하고 구체적인 복원 목표를 설정하였다. 토양 분석 결과를 지질별 기준과 비교하여 표토 등급을 산정하였으며, 이를 통해 암종별 토양 형성 과정과 특성 차이를 반영한 과학적인 복원 방향을 도출하였다. 나아가 자연적 및 인위적 훼손 지역을 대상으로 현장 규모의 복원 기술을 실증하였다. 이 과정에서 순수 표토층의 기능 회복에 집중하고자 버럭 및 암괴 등의 암석성 물질은 취급 대상에서 제외하였으며, 이러한 접근법은 소규모 훼손지에서 복원 공법을 신속하고 정밀하게 적용할 수 있는 이점을 지닌다.
복원 방법은「자연 및 인위적 훼손표토 복원·활용 기술개발(KEITI, 2024)｣ 연구에서 제시하고 있는 각 지질 유형별 표토 훼손 지역에 대해 노출된 심토(70%)에 동일한 지질 기원의 표토(30%)를 혼합하는 방식으로 수행하였다. 특히 토양의 물리적 및 화학적 특성을 고려하여 노출 심토와 표토를 일정 비율로 혼합하여 복원 토양을 조성하였다.
Table 3.
Topsoil quality criteria for igneous rock area
Table 4.
Topsoil quality criteria for sedimentary rock area
Table 5.
Topsoil quality criteria for metamorphic rock area
화성암 지역의 토양 특성 분석 결과, pH, 점토광물 함량 및 단위중량이 화성암 지역 표토의 Ⅰ등급 기준 범위를 벗어난 것으로 확인되었다(Table 6). 또한 수분 함량의 경우 시료 채취 당일 강우의 영향으로 인해 화성암 지역 표토 기준의 Ⅰ등급보다 상대적으로 높은 값을 나타낸 것으로 판단된다. 화성암 지역의 표토 훼손은 농작물 경작을 위해 기존 표토를 굴착하여 농경지를 조성하는 과정에서 발생한 인위적 훼손으로 확인되었다. 이에 따라 표토 복원은 노출된 심토에 동일한 지질 기원의 표토를 혼합하는 방식으로 수행하였다. 구체적으로 노출 심토 약 70% (약 340 m3)와 동일한 화성암 기원의 표토 약 30% (약 150 m3)를 혼합하여 사면 표토 복원을 완료하였다(Fig. 2).
퇴적암 지역의 경우 pH, 점토광물 함량 및 Shannon 다양성 지수(H)가 퇴적암 지역 표토의 Ⅰ등급 기준 범위를 벗어난 것으로 확인되었다(Table 6). 현장 조사 결과 해당 지역은 강우에 의해 표토 유실이 지속적으로 발생하고 있었으며, 사면 붕괴로 인해 농경지가 일부 유실되고 유실된 토사로 인해 배수로 기능이 저하된 것으로 확인되었다. 퇴적암 지역의 표토 훼손은 강우로 인한 자연적 요인에 의해 발생한 것으로 판단되었으며, 복원 목표는 토양의 pH 및 점토광물 함량을 퇴적암 지역 표토 기준의 Ⅰ등급 범위로 회복하는 것으로 설정하였다. 이를 위해 노출된 심토 약 70% (약 154 m3)와 동일한 퇴적암 기원의 표토 약 30% (약 66 m3)를 혼합하여 사면 표토 복원을 수행하였다(Fig. 2).
변성암 지역의 토양 특성 분석 결과, 단위중량과 풍화지수(CIW) 및 변질지수(CIA)가 변성암 지역 표토의 Ⅰ등급 기준 범위를 벗어난 것으로 나타났다(Table 6). 현장 조사 결과 해당 지역은 상부 임야의 벌목 이후 강우에 의해 지속적인 토양 유실이 발생하면서 표토 훼손이 진행된 것으로 확인되었다. 이에 따라 표토 복원은 노출된 심토에 동일한 지질 기원의 표토를 혼합하는 방식으로 수행하였다. 구체적으로 노출 심토 약 70% (약 730 m3)와 동일한 변성암 기원의 표토 약 30% (약 320 m3)를 혼합하여 사면 표토 복원을 완료하였다(Fig. 2).
지질 유형별 표토 복원 결과, 노출된 심토에 동일한 지질 기원의 표토를 일정 비율로 혼합하는 방식은 토양의 물리적·화학적 특성을 고려한 표토 복원 방법으로 적용 가능함을 확인하였다. 특히 지질 특성에 따라 표토 기준을 적용하고 복원 목표를 설정함으로써 훼손된 표토층의 기능 회복에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
Table 6.
Comparison of soil properties in degraded topsoil areas with grade I topsoil criteria by geological type
표토 복원 효율 평가
훼손된 표토 복원이 완료된 지역을 대상으로 복원 효율을 평가하였다. 복원 지역의 토양 특성을 확인하기 위해 대표성이 있는 3개 지점을 선정하여 토양 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 현장에서 밀봉 및 포장 작업을 수행한 후 실내 분석을 위해 분석실로 이송하였다. 복원된 표토의 검증을 위하여 지질별 표토 기준에서 제시된 주요 토양 특성 항목을 중심으로 분석을 수행하였다.
분석 항목은 총 8개 항목으로 구성되었으며, 수분 함량, 단위중량, pH, 점토광물 함량, 풍화지수(CIW), 변질지수(CIA), 미생물 활성도(AWCD) 및 Shannon 다양성 지수(H)를 포함하였다. 이러한 지표는 표토의 물리적 구조 안정성, 화학적 비옥도, 풍화 정도 및 토양 생물 활성도를 종합적으로 평가할 수 있는 대표적인 항목으로, 복원된 토양의 기능 회복 수준을 평가하는 데 활용되었다.
분석 결과, 화성암, 퇴적암 및 변성암 지역 모두에서 복원된 토양의 주요 특성이 지질별 표토 기준에서 제시된 Ⅰ등급 범위를 만족하는 것으로 나타났다(Table 7). 특히 pH, 점토광물 함량 및 풍화지수(CIW)와 변질지수(CIA)와 같은 화학적 및 지질학적 특성은 대부분 기준 범위 내에 포함되었으며, 토양 생물학적 특성 지표인 AWCD와 Shannon 다양성 지수(H) 역시 Ⅰ등급 기준 범위를 충족하는 것으로 확인되었다. 이는 복원된 토양이 물리적, 화학적 및 생물학적 측면에서 안정적인 토양 특성을 회복하였음을 의미한다.
본 연구에서 적용된 표토 복원 방법은 노출된 심토에 동일한 지질 기원의 표토를 일정 비율로 혼합하는 방식으로 수행되었다. 이러한 방식은 지질 특성에 따른 토양 형성 과정의 차이를 고려하여 복원 토양의 물리적 및 화학적 특성을 자연 토양과 유사한 수준으로 회복시키는 것을 목표로 한다. 실제 분석 결과에서도 복원된 토양이 지질별 표토 기준의 Ⅰ등급 범위를 만족하는 것으로 나타나 해당 복원 방법의 현장 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
종합적으로 볼 때, 동일 지질 기원의 표토를 활용한 혼합 복원 방식은 훼손된 표토층의 물리적·화학적·생물학적 특성을 효과적으로 회복시키는 데 유효한 방법으로 판단된다. 또한 지질 유형에 따른 표토 기준을 적용하여 복원 목표를 설정하는 접근은 훼손된 표토의 기능 회복 수준을 객관적으로 평가하는 데 유용하게 활용될 수 있다. 따라서 향후 표토 복원 사업에서는 지질 특성을 고려한 복원 기준과 복원 기술을 적용함으로써 보다 효율적인 표토 복원 및 토양 생태계 안정성 확보가 가능할 것으로 기대된다.
Table 7.
Assessment of topsoil restoration efficiency by geological type
결 론
본 연구는 지질 유형별 표토 훼손 부지를 대상으로 토양 특성을 정량적으로 분석하고, UAV 기반 공간정보 분석을 통해 훼손 범위와 훼손량을 산정한 뒤, 지질별 표토 기준을 적용한 현장 복원과 복원 효율 평가를 수행하였다. 노출 심토는 주변 표토에 비해 화학적 비옥도와 생물학적 기능이 낮고, 단위중량은 높은 경향을 보여 표토 훼손에 따른 토양 기능 저하가 확인되었다. UAV 분석을 통해 훼손 면적과 체적을 정량적으로 산정할 수 있었으며, 이는 복원 계획 수립의 기초 자료로 유용하게 활용될 수 있었다. 지질별 표토 기준과의 비교 결과, 훼손 토양은 지질 유형별로 상이한 결핍 특성을 보였고, 이를 바탕으로 복원 목표를 설정할 수 있었다. 동일 지질 기원의 표토를 30% 혼합한 복원 방식은 화성암, 퇴적암, 변성암 지역 모두에서 Ⅰ등급 기준을 만족하는 결과를 보여 현장 적용 가능성을 확인하였다. 따라서 지질 특성을 반영한 표토 기준 설정과 동일 지질 기원 표토를 이용한 혼합 복원 기술은 훼손 표토의 기능 회복과 토양 생태계 안정성 확보에 효과적인 방법으로 판단된다.
