토양수분은 식물이 뿌리를 통하여 흡수 및 이용할 수 있 도록 많은 양분을 녹이는 가장 효과적인 용매로, 식물의 정 상생육을 위해서 언제나 적정상태로 유지되어야 한다. 식물 이 흡수된 물의 95%를 잎의 증산작용을 통하여 증발하는 데, 뿌리에서의 흡수와 잎에서의 증산이 균형을 이루지 못 하면 식물은 대기-식물-토양수분의 복합적인 수분부족으로 인한 생리적 장해를 받게 된다. 이에 식물은 뿌리로부터의 수분공급이 식물 생육에 중요한 요소로서 작용한다. 옥상의 인공지반은 자연지반보다 온도가 높고 바람이 강하여 식물 체의 증산작용과 토양 내 수분증발이 더욱 많아 지속적인 관수가 요청된다. 현재 옥상녹화의 관수는 대부분 수돗물을 이용한 인력 관수에 의존하고 있어 최소한의 관리로 이루어 지는 저관리형 옥상녹화가 주목받고 있다. 하지만 저관리형 옥상녹화에서 자연강우로만 이루어질 경우 식재기반이 가 지는 보수력 및 보비력은 식물의 생존과 생육에 중요한 조 건이 된다. 이에 본 연구는 옥상녹화 현장실험을 통해 식재 기반 유형별 토양용적수분함량에 따른 목본류의 상대수분 함량(Relative Water Content)에 미치는 영향을 살펴봄으로 써, 적합한 식재환경을 제시하고자 수행하였다. 유기질 토양개량제와 인공배합토는 부피비 0:1(이하 A1), 1:4(이하 O1A4), 1:2(이하 O1A2), 1:1(이하 O1A11), 1:0(이 하 O1) 등 총 5유형으로 혼합하여 식재기반을 각각 구성하 였다. 토심은 생태면적률 적용지침에서 옥상녹화 토심 20c m를 기준으로 그 이상일 경우에 보다 높은 가중치를 부여하 고 있으며, 식재수종이 목본류임을 고려하여 25cm로 조성 하였다. 식물재료로는 옥상녹화용 관목으로 노랑조팝나무 와 눈향나무를 선정하였으며, 실험기간은 2013년 6월부터 10월까지 건국대학교 글로컬캠퍼스 복합실습동 2층 옥상에 서 진행하였다. 실험구는 자체제작하여 아래에서부터 배수 판, 부직포, 배수층 순으로 조성하고, 그 위에 부피비를 달리 한 토양재료를 포설하였다. 실험기간 중 인위적인 관수는 실시하지 않았으며, 자연강우에 의존하였다. 실험대상지의 기온 및 강수량을 지속적으로 관측하였고, 실험구의 토양용 적수분함량은 주 1회, 잎의 Relative Water Content(이하 RWC)는 매월 초 1회씩 측정하였다. 산출한 RWC의 식은 다음과 같다. RWC(%) = [(FW-DW)/(TW-DW)] X 100 노랑조팝나무의 7월 상대수분함량(RWC)은 O1A1, O1A 2, O1A4, A1, O1 순으로, 8월에는 O1A1, O1A4, O1, O1A2, A1 순으로 높았으나 통계적 차이는 뚜렷하지 않았다. 하지 만, 9월에는 처리구간의 차이를 볼 수 있었는데, 다른 측정 시기와 다소 상반된 결과로서 A1에서 가장 높은 값을, O1 처리구에서 가장 낮은 값을 나타내었다. 반면, 10월에는 O1 A1, O1A4, A1, O1A2, O1 순으로 높게 측정되었다. 노랑조팝 나무의 상대수분함량(RWC)은 O1A1 처리구에서 대부분 낮 은 값을 나타낸 반면, O1 처리구가 가장 높게 나타나, 유기 질 토양개량제의 부피비가 비교적 높은 처리구에서 목본류 의 상대수분함량(RWC) 또한 높게 측정되었다. 눈향나무의 상대수분함량(RWC)은 7월에는 통계적 차이가 유의하지 않았으나, 8월에는 O1A1, O1A2, A1, O1A4, O1 순으로 높게 나타났다. 9월에는 A1, O1A2, O1A1, O1, O1A4 순으로, 10월 에는 O1A2, O1A1, O1, A1, O1A4 순으로 높았으나 처리구별 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. 이는 상록침엽수인 눈향나무 가 낙엽활엽수인 노랑조팝나무에 비해 식재기반 유형별 차 이가 뚜렷하지 않을 뿐 아니라 경향이 일정치 않아 토양용 적수분함량은 눈향나무의 상대수분함량(RWC)에는 크게 관여하지 않는 것으로 사료된다.

명목상의 무수 광물의 수소 원자는 격자의 결함에 존재하는 것으로 알려져 있지만, 나노 스케일 입자의 경우 입자 표면에 물과 수산기의 형태로 존재할 수 있다. 본 연구에서는 비정질 규산염 나노입자의 수 소 원자 환경에 대한 정량 측정 방법으로서, 1H 고상 핵자기 공명(solid-state nuclear magnetic resonance, NMR) 분광분석의 실효성을 알아보고자 하였다. 온도와 습도가 조절되는 글러브 박스 내에서 NMR 로터에 패킹된 비정질 규산염 나노입자를 25%와 70 % 상대습도에서 2일에서 10일까지 동안 보관한 후 1H NMR 스 펙트럼을 측정한 결과, 약간의 차이는 있었으나 큰 변화가 관찰되지 않았다. 이는 NMR 로터에 패킹된 시료 의 수소 원자 환경이 외부 대기에 의해 거의 변화하지 않았음을 의미한다. 수화 시간에 따른 비정질 규산염 나노입자의 함수량은 약 10 % 범위에서 차이를 보이며, 이는 글러브 박스의 시간적, 공간적 습도 불균일성에 의한 것으로 생각된다. 1H NMR 스펙트럼의 정량 분석 결과, 수화 상대습도가 증가함에 따라 비정질 규산염 나노입자의 수소 원자 수 역시 선형적으로 증가하였다. 이와 같은 결과는 NMR 로터의 시료 밀폐 능력이 수화 환경을 보존하며, 대기 상대습도 변화에 따른 나노입자의 함수량 변화 측정에 적합함을 의미한다. 본 연 구의 결과를 통해, 1H 고상 핵자기 공명 분광분석을 이용하여 나노 스케일의 명목상의 무수 광물의 표면적, 결정도가 습도에 따른 광물의 함수량 변화에 미치는 영향에 대한 체계적인 연구를 할 수 있을 것으로 기대된다.