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서 론
청정에너지원인 풍력발전은 기후변화에 대응하기 위 한 대책의 일환으로 매우 빠른 속도로 성장해 나가고 있 다 (Perveen et al. 2014;Lee et al. 2020). 유럽의 경우, 전체 에너지 수요의 약 14% 이상을 풍력발전으로 충당하고 있 으며, 특히 덴마크에서는 풍력발전의 기여율이 41%에 해 당한다 (National Research Council 2007). 그러나 구릉지 와 평지와 같은 상대적으로 지형과 식생의 훼손이 적은 외 국과 달리 우리나라에서는 주요 능선축이거나 (Zhu et al. 2020) 그에 가까이 설치하여 환경 측면으로 악영향이 예 상되었다 (Lee et al. 2020). 특히, 산줄기를 따라 설치되는 발전시설과 관리 도로로 인한 생태계 단절과 교란, 지역 생태계 생물 종 변화 등이 예상되며, 풍력발전기 블레이드 와의 조류 충돌, 조류 이동을 방해하는 등의 문제가 제기 되었다 (Lee et al. 2020).
육상풍력발전단지 조성으로 인한 관리 도로 (임도)는 서 식지를 훼손시키거나 파편화시켜서, 곤충뿐 아니라 일대 의 포유류, 조류 등에도 서식지 기능 측면에서 생태적 단 절, 숲 가장자리 면적 증가에 따른 미기후 변화, 식물 종 조 성의 변화 및 외래종 침입에 의한 생태계 교란 등의 부정 적으로 작용하나 (National Research Council 2007), 이에 관한 연구는 국내·외에서 부족한 상태이다. 따라서 육상 풍력발전의 생태계의 중·장기적인 모니터링을 통해 생태 계에 미치는 영향을 파악하여 발전단지의 설치에 따른 근 거를 마련할 필요가 있다.
곤충은 생물다양성의 중요한 무리이며, 환경변화에 민 감한 생물 중 하나로 자리매김하여 여러 연구의 지표로 사 용되어 왔다 (Skendžić et al. 2020). 특히, 초식 곤충은 식물 과 밀접한 관계를 이루어 환경변화에 따른 식물과 곤충의 상호관계에 대해 주목받는 대상이 되고 있으나 (Straus and Zangerl 2002), 육상풍력발전단지 내에서의 식생과 곤충과 의 관계에 대한 연구는 지금까지 덜 이루어졌다.
또한 곤충의 시·공간적인 변화는 매우 역동적이며 이는 생태계 내에서 삼극의 상호작용 (Tri-trophic interaction)을 일으킨다. 초식 곤충은 소비자와 수분 매개자의 역할을 하 고, 포식성 곤충, 박쥐, 새, 거미 등에게 중요한 먹이원이 된 다 (Hunter 2001;Lee et al. 2019). 따라서 곤충은 생태계 안 정성을 유지하는 데 중요한 역할을 하는 생물군이므로 풍 력단지의 체계적인 관리에 있어서 이들의 증감이 중요한 지표가 될 수 있다.
육상풍력발전단지 내에서의 그동안의 곤충에 대한 연 구는 블레이드 색에 따른 곤충의 유인 (Long et al. 2011), 풍력발전기에서 무당벌레의 활동 연구 (Dudek et al. 2015), 경작지 주변의 풍력 발전단지에서의 곤충 다양성의 변화 (Pustkowiak et al. 2018) 등이 있으며, 육상풍력발전단지 조 성으로 인한 고지대의 산림 훼손과 서식지 파편화에 대한 연구는 거의 없었다. 하지만 육상풍력발전단지를 조성하 는 데 고려해야 할 이유가 충분하다고 판단된다.
본 연구는 산림생태계 육상풍력발전단지 내에 서식하 는 육상 곤충상을 파악하고, 관리 도로로 사용하고 있는 임도와 그 주변 산림에 서식하는 곤충 군집을 조사하여 산 림 내 육상풍력발전단지 조성이 산림생태계에 미치는 영 향에 대한 기초자료를 제공하고자 수행되었다.
재료 및 방법
1. 조사지 개황
이 연구는 현재 운영 중인 무창육상풍력발전단지에서 진행되었다. 이 단지는 경상북도 영양군 영양읍 무창리, 영 덕군 창수면 장수리 일원 (Fig. 1; N 36°36ʹ, E 129°13ʹ, 570~ 650 m)에 있으며, 면적이 86,888 m2, 발전 용량이 24.14 MW (3.45MW 7기)이고, 2017년도에 착공하여 2018년도 에 준공되었다. 풍력발전단지 건설 전의 주요 식물상으로 는 산림지대에 분포하는 떡갈나무, 신갈나무, 굴참나무, 상 수리나무, 고로쇠나무, 일본잎갈나무 등이 있었고, 우점 군 락으로는 일본잎갈나무 식재림, 신갈나무-상수리나무군 락, 굴참나무 군락 등이 있었다 (YGE 2016).
2. 조사 방법
조사는 풍력단지 내 산림이 훼손된 초지와 작은 관목 이 있는 임도 주변, 인근 훼손되지 않는 산림 내부로 구역 을 나누어 실시하였다 (Fig. 1). 곤충상 조사는 구역당 2회 (2022년 8월 13~14일, 9월 2~4일) 실시하였다. 각 조사구 별로 주간에는 포충망을 이용한 쓸어 잡기 (Sweeping), 채 어 잡기 (Brandishing)를 각각 500회씩 하였으며, 맨눈으로 종을 확인하기 어려운 경우에 한해 채집한 뒤 연구실에서 동정하였다. 또한 야행성 곤충을 채집하기 위해 O자형 22 att 자외선등 버킷트랩 (BioQip Co., USA)을 각 조사 지점 에 설치하여, 일몰 후 4시간씩 작동하게 하였다. 트랩에 채 집된 곤충은 종 단위까지 동정하였다. 이번에 확인한 종 수 와 개체수를 바탕으로 조사 지점별 다양도 지수 (Shannon- Wiener, Hʹ) 와 균등도 지수 (Pielou, J)를 구하였다.
3. 통계 분석
임도 주변 (Grassland)과 인근 산림 내부 (Forest)에서 채 집된 곤충들의 종수, 전체 개체수, 다양성 지수의 차이를 알아보기 위해 student t-test를 실시하였다. 또 분포 특성을 평가하기 위해 수집된 곤충 자료 (목별)를 이용하여 서열 기법 중 하나인 DCA (Detrended Correspondence Analysis) ordination을 수행하여 2차원 공간 위에 나타내었다 (Canoco 5. Micorcomputer power, USA; Leps and Smilauer 2007). 더불어 먹이자원과 관련된 섭식길드인 초식 곤충 과 포식자와의 관계를 알기 위해 회귀분석을 시도하였 다. 모든 변수는 정규성 검정을 하기 위하여 Shapiro-Wilk normality test를 하였고 정규분포에 따르지 않는 데이터는 상용log나 log (n+1)로 변환시켜 정규분포를 따르도록 하 였다. 모든 통계는 R 프로그램 (ver.3.4.3, R development)을 이용하여 분석하였다.
결 과
육상풍력발전단지 조사 지역에서 출현한 곤충은 총 11 목 50과 246종 1,076개체였고, 나비목 (L: Lepidoptera), 벌 목 (H: Hymenoptera), 노린재목 (He: Hemiptera), 메뚜기 목 (O: Orthoptera), 딱정벌레목 (C: Coleoptera), 잠자리목 (Od: Odonta), 매미목 (Ho: Homoptera)의 순으로 확인되 었다 (Table 1, Fig. 1, Appendix 1). 밑들이목 (Mecoptera), 사마귀목 (Mantodea), 파리목 (Diptera), 풀잠자리목 (Neuroptera) 은 발견된 개체수가 총 개체수의 1% 미만이어 서 이번 분석에서 제외했다 (Fig. 2). 가장 많은 종과 개체 수가 출현한 분류군은 나비목 (L)으로 총 141종 417개체 (38.8%)였고, 다음으로는 노린재목 (He)이 14종 222개체 (Hymenoptera), 메뚜기목 (0)이 16종 132개체 (12.3%)의 순이었다 (Table 1, Fig. 2, Appendix 1).
1종을 제외한 벌목 (Hy), 메뚜기목 (O), 잠자리목 (Od)은 초지에서만 발견되었고, 반대로 매미목 (Ho)은 산림 내에 서만 확인되었다 (Fig. 3). 또한 곤충 군집 (목 수준)으로 서 열화한 결과 (DCA), 그 배열은 곤충 구성의 차이가 초지 와 산림으로 구분되어 배열되는 경향을 보였다 (Fig. 3, axis 1: 31%, axis 2: 0.06%). 초지에서는 잠자리목 (Od), 메뚜기 목 (O), 벌목 (Hy), 딱정벌레목 (C), 노린재목 (He), 산림에 서는 나비목 (L), 노린재목 (T), 매미목 (Ho)으로 배열되었 다 (Fig. 4).
산림에 비해 초지의 곤충 종 수 (산림: 34.0±60, 초지: 89.0±5.0), 개체수 (산림: 103.5±64.6, 초지: 434.5±185.5) 는 높은 수치였으나 통계적으로는 출현 종 수만 유의한 결과를 보였다 (Table 1, p<0.05). 또한 다양성 지수 (산림: 3.1±0.3, 초지: 3.5±0.3)와 균등도 지수 (산림: 0.6±0.0. 초 지: 0.7±0.1)는 산림에 비해 초지가 더 높았지만, 통계적 으로는 유의하지 않았다 (Table 2, p>0.05).
섭식 길드에 따른 초식 곤충, 포식자의 종 수와 개체수 는 산림에 비해 초지에서 높았으나, 초식 곤충과 포식자 와의 관계는 통계적으로 유의한 결과를 보이지 않았다 (Table 3, p>0.05).
고 찰
육상풍력발전단지 내에 서식하고 있는 육상 곤충상을 확인하고, 관리 도로로 사용하고 있는 임도 및 그 주변 산 림에 서식하는 곤충 군집을 조사하여 산림 내 육상풍력발 전단지가 산림생태계에 미치는 영향에 대한 기초자료를 제공하고자 연구를 수행하였다. 총 11목 50과 246종 1,076 개체를 확인하였고 (Table 1, Fig. 2, Appendix 1) 산림 내부 (Forest)보다 초지 (Grassland)에서 곤충 종 수가 더 많고 (Table 2, Fig. 3), 산림과 초지에 서식하는 곤충 군집도 상 이하게 배열되었다 (Fig. 4).
산림 내부 (Forest)와 비교하여 초지 (Grassland)의 곤 충 종 수가 유의 (Tables 1, 2)하게 높은 이유는 산림 내부 에 주로 분포하던 교목 (일본잎갈나무, 소나무, 상수리나무 등 교목 및 관목 등 11,274주, 총 76,969 m2)이 훼손된 대 신 (YGE 2016), 억새류, 질경이, 명아주, 참쑥, 강아지풀, 달 맞이꽃, 환삼덩굴 등의 초본과 참싸리, 산딸기, 청미래덩굴 등의 관목이 생겨나 곤충에게 영향을 주었기 때문으로 보 인다.
또한 다양한 식생 (특히 초본)은 나비목과 메뚜기목 등 의 곤충에게 적합한 서식처 및 먹이를 제공하고 (Park and Park 2011), 말벌류를 제외한 벌목 곤충들은 나무베기 등 에 따른 열린 서식지 (Open habitat)가 기온이 상대적으 로 높아서 꽃을 찾기에 더 좋은 환경을 만들기 때문에 더 많이 유인되는 것으로 알려졌는데 (Pengelly and Carter 2010), 이번 조사에서도 이를 확인하였다.
비록 육상풍력발전단지 내에서의 초식 곤충과 포식성 곤충의 관계는 통계적으로 유의하지 않았으나 (Table 3), 초식 곤충의 종 구성의 변화는 다른 포식자 (박쥐, 새 등) 에게 영향을 미칠 수 있다 (Hunter 2001). 예를 들면 붉은 나무박쥐 (Lasiurus borealis), 늙은이박쥐 (Lasiurus cinereus) 의 20% 이상이 육상풍력단지 내 먹이활동을 하기 위해 찾 아오고 이들은 주로 나비목, 메뚜기목 등을 포식하는 것으 로 알려져 (Foo et al. 2017), 추후 이들의 관계를 파악하기 위해서는 곤충군 관련 포식자 (박쥐, 새 등)에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.
본 연구는 육상풍력발전단지의 육상 곤충상과 일부 교 목의 제거가 오히려 식생을 다양하게 만듦을 확인하였고, 이는 곤충 군집에도 영향을 주고, 동시에 포식자에게도 중 요하게 작용하고 있음을 확인하였다. 그러나 육상풍력발 전단지 조성에 따른 곤충의 영향을 파악하기 위해서는 장 기간에 걸쳐서 곤충 군집의 동태를 살피고, 식물과 곤충의 상호관계와 포식자와의 관계 등의 추가 연구가 더 필요하 다고 생각한다.
적 요
이번 연구는 육상풍력발전단지 내의 육상 곤충상을 파 악하고, 발전시설과 관리 도로의 조성으로 발생하는 산림 훼손 및 파편화에 따른 곤충 군집의 변화를 알고자 수행 하였다. 2017년에 준공된 경상북도 영양과 영덕에 있는 육 상풍력발전단지 내 식생이 훼손된 임도와 인근 산림을 조 사지로 선정하였고, 2022년 8~9월에 다양한 곤충 군집을 조사하기 위해 맨눈 조사와 야간 조사를 병행하였다. 총 11목 50과 246종 1,076개체가 채집되었고, 나비목 곤충이 38.8%로 가장 큰 비중을 차지했으며, 벌목, 노린재목, 메뚜 기목 순으로 확인되었다. 또한 산림과 비교하여 초지의 곤 충 종 수가 유의하게 높았고 종 구성도 산림과 초지가 다 르게 배열됨을 확인하였다. 비록 단기간의 조사였으나, 육 상풍력발전단지의 조성으로 일부 교목의 훼손이 오히려 식생의 다양성이 생겨 육상 곤충의 종 구성과 다양성에 좋 은 영향을 줌을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 육상풍력 발전단지 조성 때문에 생기는 생물상의 변화를 이해하는 데 기초적인 자료로 활용되기를 기대해 본다.
