산업혁명 이후 화석연료의 사용 증가는 전 지구의 온도를 상승시켰다. 지난 100년간 전 세계에서 측정된 자료에 따르면 전 지구의 평균온도는 0.89℃ 상승하였으며, 같은 기간 우리나 전체 평균온도는 약 1.70℃가 상승하였다. 전 세계의 상승 온도보다 2배정도 빠른 것으로 관측되는 국내의 빠른 온난화는 국내 아고산대에서 자생하는 주요 침엽수의 생육을 위협하고 있다. 그 중 구상나무는 국제 자연보전연맹(IUCN)으로부터 2011년 멸종위기종(EN)으로 평가되었다. 분포면적이 10Km2이하로 줄어들 시 극심멸종위기종 (CR)으로 될 것으로 예상하고 있다. 이와 같이 기후변화로 인해 생육에 위협을 받는 수종들의 보전을 위해서는 기후요소와 수목생장과의 관계를 이해하는 것이 매우 중요하다. 수목의 생장은 연륜폭(ring width)으로 대표되고 있으며 이는 생육기간 중에 형성층에서 지속적으로 발생하는 분열, 확대, 비후 과정을 거치면서 결정된다. 형성층 활동 시기는 수종, 생육조건, 환경조건 등에 따라 다르므로 수목이 자라기에 척박한 환경인 아고산대 침엽수들의 형성층 활동기간에 대한 기초자료 확보는 기후와의 연관성을 연구하는데 중요하다. 수종별 형성층 활동 시기를 비교하고자 덕유산 국립공원 아고산대에서 구상나무(Abies koreana), 잣나무(Pinus Koraiensis), 가문비나무(Picea jezoensis), 주목(Taxus cuspidata)을 5본씩을 선발하여 2017년도에 형성층 활동을 조사하였다. 금년에는 흉고직경별 형성층 활동 시기를 비교하기 위하여 구상나무와 주목을 흉고직경별로 나누어 조사를 실시하였다. 구상나무의 경우 흉고직경을 30cm이상(AKL), 20~25cm(AKM), 10~15cm(AKS)로 구분하여 수목을 선정 하였으며, 각 흉고직경 등급에서 5본씩을 선발하였다. 주목의 경우는 흉고직경을 50cm이상(TCL)과 20~40cm(TCS)로 구분하여 수목을 선정하였으며, 각 흉고직경 등급에서 5본씩을 선발하였다. 형성층 시료 채취 시 상해조직(callus) 발생을 고려하여 2.5cm간격을 두고 시료를 채취하였다. 현미경 관찰을 위한 박편 제작을 위해 모든 시료를 PEG(Polyethylene glycol)2000으로 임베딩 하였으며, 활주식 마이크로톰(sliding microtome)을 이용하여 7-12㎛ 두께의 박편으로 제작하였다. 형성층 활동 개시는 형성층대(cambial zone)에서 새로운 목부세포(xylem cell)가 관찰되었을때로 정의하였다. 적 산온도는 Sarvas(1972)모델을 이용하여 계산하였다. 이는 율리우스일(Julian day)을 기준으로 일일 평균온도가 처음으로 +5℃이상이 5일 이상 지속된 날부터 일일 평균온도를 합한 값이다. 2017년 형성층 활동 개시를 유도한 평균 적산온도는 구상 나무 78.4(±14.3), 잣나무 105.8(±25.9), 주목과 가문비나무는 127.6(±34.7)이었다. 2018년의 경우, AKL은 99.3(±14.1), AKM은 87.6(±5.2), AKS는 71.3(±34.4)의 적산온도에서 형성층 활동이 개시되었으며, TCL은 161.5(±29.0), TCS는 135.5(±35.6)의 적산온도에서 형성층 활동이 개시되었다. 수종별로 비교했을 경우 2017년, 2018년 모두 구상나무가 주목보다 낮은 적산온도에서 형성층 활동이 개시되었다. 연도별로 비교해 보면, 구상나무의 경우 2017년 78.4(±14.3), 2018년 86.1(±23.3)의 적산온도에서 형성층 활동이 개시되었고, 주목의 경우 2017년 127.6(±34.7), 2018년 148.5(±33.5)의 적산온도에서 형성층 활동이 개시되었다. 전체적으로 2017년 보다 2018년에 모든 수목이 상대적으로 높은 적산온도에서 형성층 활동이 개시되었었다. 2018년에 실시한 흉고 직경별 형성층 활동 개시와 적산온도와의 관계를 보면, 흉고 직경이 클수록 높은 적산온도에서 형성층활동이 개시되는 것으로 확인되었다.

수목의 정확한 수령은 수목의 수간과 뿌리 사이에서 관찰 되는 나이테 수로 결정된다. 하지만 일반적으로 해당 부위 가지면 아래에 위치하며, 노출된 경우라 하더라도 지면으로부터의 높이가 제한되어 있어 생장추를 이용한 생장편 채취가 매우 어렵다. 이러한 이유로 가슴 높이에서 생장추로 채취한 생장편의 횡단면에서 관찰되는 나이테 수에 생장편 채취 높이까지의 생육하는데 소요되는 기간을 합하여 수령을 추정하다. 따라서 수고생장 속도에 관한 기초자료는 수목의 수령을 추정하는데 중요한 기초자료가 된다. 구상나무는 우리나라에만 자생하는 고유수종이다. 하지만 환경변화로 인해 고사가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 구상나무의 고사를 유도하고 있는 환경인자들로 온도 상승, 수분 스트레스 증가, 태풍 등을 일반적으로 제시하고 있으나, 구상나무의 생물학적 한계 수령도 고사의 원인이 될 수 있다는 의견도 제시되었다. 2017년 지리산국립공원 반야봉 일대에서 실시된 구상나무 고사목 100여 본의 수령을 조사한 결과 100년이 넘는 구상나무가 매우 제한적이었기 때문이다. 하지만 구상나무의 수령과 관련된 연구 중에 생장편을 채취한 높이까지 구상나무의 수고생장이 도달하는 기간이 보정된 것이 없기 때문에 실제 수령은 다소 증가 할 것으로 추정된다. 본 연구는 지리산 아고산대에서 고사한 구상나무의 수고 생장 속도와 청주 미동산수목원에 식재된 구상나무의 수고 생장을 비교하기 위해 수행되었다. 아고산대와 저지대의 구상나무 수고생장 속도에 차이가 있는지 확인하기 위하여 실시되었다. 또한 구상나무 수령 추정 시 얼마나 많은 수령이 고려되어야 하는지 알기 위하여 실시되었다. 지리산 아고산대에서 고사한 구상나무 1본과 청주 미동산 수목원에 식재된 구상나무를 대상으로 10cm 간격으로 나이테 수를 조사한 결과 가슴높이(120cm)까지 생장하는 데 소요되는 기간이 각각 17년과 11년이었으며, 처음 10cm 까지 수고생장을 하는데 각각 4년과 3년이 소요되어 가장 많은 기간이 소요되었다. 이후, 지리산 아고산대 구상나무 는 80cm까지 10cm씩 수고생장을 하는데 약 2년이 소요되었으며, 청주 미동산수목원 구상나무는 40cm까지 10cm씩 수고생장을 하는데 약 2년이 소요되었다. 이상의 연구를 통해 아고산대 구상나무가 저지대에서 생육하고 있는 구상나무보다 수고생장 속도가 느리며, 가슴높이에서 채취한 생장편을 이용하여 구상나무의 수령을 추정 하기 위해서는 최소한 10년 이상을 추가해야 함을 확인되었다. 생육환경에 따라 수고생장 속도가 다르기 때문에 생육 환경에 따른 구상나무의 수고생장 속도에 관한 연구가 체계 적으로 수행되어져야 할 것이다. 또한, 구상나무의 수고생장은 느리기 때문에 수정 추정 시 보다 세심한 주의가 요구됨이 함께 확인되었다.

In this research, the application of repair methods of water leakage cracks using self-healing technologies for subway tunnels is presented. In order to apply crack self-healing water stop agents and quick setting agents in subway tunnels, laboratory and field tests were performed based on various previous researches. Especially, this study focused on development of crack repair materials and their new repair methods. Therefore, various repair materials were examined for new repair materials with self-healing capability applied to crack sealing method and to patching repair method. The results show that the proposed water leak repair methods using water stop agent, quick setting agent and patching materials using self-healing ingredient were effective under the subway tunnel conditions. It is preferable in water leak repair to add self-healing components to sealers and water stop agents.