지구의 탄소 저장고인 산림과 기후변화는 불가분의 관계입니다. 산림은 기후변화의 주범인 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출해 지구의 탄소중립화에 기여합니다. 하지만, 아이러니하게도 최근에는 기후변화로 인해 산림의 집단 고사, 산불, 병해충과 같은 피해가 속출하는 상황입니다. 또한, 우리나라뿐만 아니라 전 지구적으로 기후변화 영향으로 인해 산림구조가 바뀔 것이라고 예측하고 있고요. 따라서 산림 생태계 내에서 일어나는 탄소순환을 이해하는 것이 중요합니다. 산림의 숨겨진 절반이라고 불리는 지하부에서도 활발한 탄소순환이 진행되고 있고, 특히 물과 양분을 흡수하는 중요한 역할을 하는 세근은 기후변화를 평가하는 민감한 지표임에도 아직까지 연구가 미흡합니다. 땅속 세근의 동태를 비롯해 생물의 계절적 변화가 산림의 생산성에 어떤 영향을 어떻게 미치는지, 산림형에 따른 지하부 탄소순환 변화를 세근의 동태와 기능적 특성을 활용하여 예측함으로써 기후변화에 대응하는 산림의 생태계 기능(ecosystem function)을 평가하고자 합니다.

실험은 크게 침엽수림, 활엽수림, 혼효림 이렇게 세 개의 산림형별로 조사구 3곳을 설치하여 산림형에 따른 세근의 동태, 즉 생물계절, 턴오버, 생산량, 분해량의 차이를 구명하고 있는데요. 무주 편백림과 그 주변 활엽수 및 혼효림을 주 연구 대상지로 하고 있고, 충남대학교 내 소나무 및 상수리나무 시험림에서도 지하부 세근 생물계절 연구를 수행하고 있습니다. 지하 토양과 세근의 성장을 관찰하기 위해 서류를 스캔하듯 스캐너를 이용합니다. 기존 투명 아크릴 튜브형 스캐너는 비용이 많이 들고 관찰 가능한 면적이 좁다는 단점이 있었는데, 투명 아크릴 박스를 땅속에 심고 평판 스캐너를 그 안에 설치하여 토양 뿌리 이미지를 주기적으로 촬영하여 기존의 단점을 보완했어요. 촬영한 이미지는 WinRHIZO Tron이라는 소프트웨어를 사용하여 세근의 생장을 추적하고 세근의 길이, 면적, 볼륨 등을 분석하여 계절적 패턴을 추정합니다.

보통 봄과 여름에는 산에서 실험을 진행하고 샘플을 채취해요. 겨울에는 실험실에서 분석하는 시간이 더 많고요. 여름에는 산에서 일을 하다 보니 무더위와 모기와의 전쟁을 각오해야 합니다.(웃음) 또한 세근 샘플을 채취하는 과정도, 이미지를 분석하는 과정도 많은 시간이 소요되는 작업이에요. 집중과 꾸준함이 필요한 것 같아요.

연구재단의 학문후속세대지원사업은 한국에서 연구자로 홀로서기를 하는 기회가 되었어요. 한국뿐만 아니라 제가 잠시 경험한 미국, 일본, 캐나다 등 세계 각국에서도 연구비 마련은 연구자들의 숙명과도 같아요. 국민의 세금으로 진행하는 연구인만큼 연구 그 자체로도 의미 있고, 또 국민의 삶에 도움이 되어야 하고요. 그런 의미에서 연구 효과가 빠르게 나타나지 않는 산림연구는 상대적으로 연구비 편성이 적은 편이에요. 그럼에도 미개척분야인 산림의 지하부 연구의 중요성과 가능성을 평가해주셔서 연구자의 길을 개척할 수 있었고, 지하부 탄소 순환의 중요한 통로가 되는 세근의 생산성과 생물계절 등을 포함한 동태 정량화 연구, 나아가 세근 동태에 영향을 미치는 세근의 생리적·형태적·화학적 특성 및 외부환경 등 내·외부적 요인을 다각적으로 평가할 수 있는 기반을 마련할 수 있었습니다.

제128회 일본삼림학회대회에 참가한 연구실 동료들과 함께

연구는 2019년 9월 시작해 2021년 8월 종료 예정으로, 계절별 세근의 생산성 등을 밝히고 있는데요. 2020년에는 서로 다른 산림형을 대상으로 세근 생산성을 정량화하는 다양한 방법론을 적용하여 그 값들의 차이를 알아보았고, 2021년에는 본격적으로 세근의 생리적, 형태적, 화학적 특성 등에 대해 분석할 계획입니다. 2020년에는 코로나19의 영향으로 일본 및 해외 연구진들과 계획했던 공동연구 진행에 어려움이 많았는데요. 내년에는 웹세미나 등을 통해 속도를 낼 계획입니다.

꾸준함인 것 같아요. 산림 연구는 성과가 바로바로 나오지 않아요. 계획한 실험에 맞춰 나무들이 반응을 바로 하는 게 아니기에 최소 1년 이상 꾸준히 관찰해야 해요. 또한 수목의 생장은 끝이 없기에 긴 타임 스케줄도 필요해요. 더불어 다양한 연구문화와 방법론을 토대로 저만의 길을 개척하는 것도 장점인 것 같아요. 일본, 미국, 캐나다, 북유럽 등 다양한 나라의 산림 연구 문화를 접할 기회가 있었는데요. 자기만의 분야에 깊게 파고들며 직접 실험 도구도 만들고 저비용으로 고효율을 창출하는 일본 연구자들의 모습도 귀감이 되었고요. 또 생태라는 큰 틀에서 다양한 학문 분야의 연구자가 소통하고 협력하는 미국의 연구 문화도 인상적이었어요.

‘연구자로서 내가 틀릴 수 있다는 것을 잊지 말자’고 늘 마음속으로 되뇌어요. 과학이란 계속 새로운 기술과 방법론을 통해 예전에 진리라고 여겨졌던 것들을 다시 검증하고 새로운 발견을 해나가는 과정이니까요. 또한 산림 연구는 인간의 생활에 즉각적인 영향을 주지는 않지만, 우리가 살아가는 생태계에 영향을 미치는 만큼 산림 연구를 통해 인간의 삶에 긍정적인 영향을 줄 수 있는 연구자가 되고 싶습니다.

연구를 기획하고 시작할 때가 가장 설레요. 또 논문이 출판되고 동료 학자들로부터 성과를 인정받을 때가 가장 즐겁죠. 특히 2020년에는 학교에서 산림환경자원조성학 강의를 처음 맡아 설렘과 보람이 컸습니다. 연구 목표는 단기적으로는 2021년 좋은 저널에 논문을 발표하는 것이고요. 장기적으로는 지하부 수목의 생태적, 생리적 특성과 생장 연구를 통해 향후 수목 지하부의 사멸 과정, 즉 어떨 때 죽고, 어떻게 죽는지 단계별로 연구를 수행하며 미지의 지하부 산림 생태계를 더 파헤쳐보고자 합니다. 궁극적으로는 산림생태계의 지하부와 지상부 탄소 순환 메커니즘을 규명하여 기후변화 대응을 위한 산림관리에 기여하고 싶습니다.