브라운필드 복원 부산시민공원의 토양 유기탄소 추정 저장량 공간 분포 특성

지금까지의 토양 탄소 저장량 연구는 주로 훼손되지 않은 자연 산림이나 농경지, 자연 습지를 대상으로 이루어졌다. 반면, 인위적인 교란이 극심한 도시 토양에 대한 정량적 연구는 상대적으로 미흡한 실정이다. 특히 과거 군사시설, 산업단지, 매립지 등으로 사용되다 공원으로 전환된 브라운필드(Brownfield) 복원 공원의 경우, 조성 과정에서 대규모 절·성토, 다짐, 건설 폐기물 혼입, 외부 토양 반입 등 근본적인 물리·화학적 교란을 겪게 된다.

자연 토양의 SOC 축적은 주로 기후, 지형, 식생, 모재 등 자연 인자에 의해 설명되는 반면, 도시 토양은 인위적 토지이용 이력, 시공 행위, 관리 방식 등이 SOC 축적을 결정하는 주요 이론적 변수로 부상하고 있다. 그러나 기존 연구(Pouyat et al., 2006; Lorenz and Lal, 2009)는 대부분 자연 토양 중심의 탄소 모델을 도시 토양에 직접 적용하는 경향이 있어, 인위적 교란 이력이 탄소 축적에 미치는 차별적 영향을 충분히 고려하지 않았다. 또한 국내에서는 Bae(2021)이 서울 도심의 이질적 피복에 따른 토양 탄소 저장량을 평가하였고, An et al.(2022)이 진주시 도시공원의 토양 탄소와 이화학성 간 관계를 분석하였으며, Gong et al.(2020)은 경기도 12개 근린공원의 토양 이화학적 특성을 분석하여 생태기능 향상을 위한 토양 관리 기준을 제시한 바 있다. 그러나 이들 연구는 일반 도시공원을 대상으로 하며, 브라운필드 복원 공원에 특화된 탄소 저장량 공간 분포 연구는 아직 이루어지지 않았기에 이론적 전환이 요구된다.

부산시민공원은 일제강점기 경마장과 미군기지를 거쳐 2014년 도시공원으로 재생된 대표적인 브라운필드 복원 사례이다. 이러한 복원지는 절·성토, 반입토 및 토양 개량 등 강한 인위적 교란을 거치면서 자연 토양과는 상이한 층위 구조와 유기물 축적 특성을 나타내며, 토양 특성의 공간적 이질성이 매우 크게 나타나는 경향이 있다. 특히 복원 초기의 토양 조성 및 시공 이력 차이는 장기적인 탄소 축적 패턴에 지속적인 영향을 미칠 수 있다는 점에서, 브라운필드 복원 토양은 이론적으로 ‘탄소 회복 궤적’ 및 ‘초기 조건 민감성’ 개념의 적용 가능성을 향후 검토해볼 수 있는 사례로 판단된다. 다만 본 연구는 2023년 단일 시점 자료에 기반하므로, 이러한 궤적·속도 개념을 직접 검증하는 것은 아니며 그 적용 가능성을 이론적으로 제시하는 데 그친다.

그러나 현재까지 부산시민공원 관련 연구는 주로 식재 수목의 생육 상태나 경관 이용 특성에 집중되어 왔으며(Choi, 2023), 공원 토양의 유기탄소 저장량과 공간 분포를 정량적으로 분석한 연구는 부족한 실정이다. 또한 복원 공원 토양의 SOC 공간 분포를 인위적 시공 이력과 연계하여 해석한 연구 역시 거의 이루어지지 않았다.

본 연구는 기존의 단순 탄소 저장량 평가를 넘어, 브라운필드 복원 공원 토양의 탄소 저장량이 ‘인위적 시공 이력’에 의해 어떻게 공간적으로 양극화되는지를 정량적으로 기술하고, 테크노솔 환경에서 인위적 교란이 탄소 동태에 미치는 영향에 관한 탐색적 사례 자료를 제공하고자 한다. 또한 간접 추정 방법론의 적용 가능성과 한계를 이론적으로 검토함으로써, 도시 복원지 탄소 평가 연구의 방법론적 기준 설정에 기여한다. 부산시민공원은 국내 대표적 브라운필드 복원공원으로서 도시 탄소중립 정책 측면에서 시범적 연구대상지의 의미를 가진다.

추출된 유기물 함량(O.M. %) 데이터를 토양 유기탄소(SOC %)로 변환하기 위해 전 세계적으로 널리 통용되는 Van Bemmelen 변환계수(0.58)를 적용하였다. 이는 토양 유기물의 평균 약 58%가 탄소로 구성되어 있다는 화학적 특성에 근거한 것으로, 산출식은 다음과 같다.

본 연구에서 활용된 유기물 함량 데이터는 현장 채취 후 실험 분석을 통해 확보된 1차 자료로, SOC 추정의 기초 입력값으로 활용되었다. Van Bemmelen 계수는 다양한 토양에서 광범위하게 검증된 경험적 상수이다. 다만, 석탄 잔재 등 난분해성 탄소 물질이 혼입된 경우 실제 SOC 대비 과대 추정될 가능성이 있으며(Pribyl, 2010), 이는 핫스팟 구역(B2, E3 등)의 탄소 저장량 해석 시 특히 주의가 필요하다.

한편, Allory et al.(2022)의 메타분석에 따르면, 테크노솔의 탄소 축적을 결정하는 주요 인자는 유기물 투입 이력과 건설 잔재물 혼입량으로, 자연 토양 대비 SOC/SOM 비율이 상이할 수 있다. 이는 본 연구에서 Van Bemmelen 계수 적용 시 불확실성이 발생할 수 있는 이론적 근거를 제공한다.

토양 용적밀도는 토성 및 유기물 함량과 밀접한 상관관계가 있다. 본 연구에서는 현장 직접 측정이 제한된 조건에서 용적밀도를 합리적으로 추정하기 위해 Rawls(1983) 및 Saxton et al.(1986)의 PTF를 참고하여, 토성 분류군별 대표 용적밀도 추정값을 설정하고 이를 각 48개 지점에 적용하는 단순화된 방법을 채택하였다.

이는 지점별 연속적 PTF 계산이 아닌 토성 그룹별 고정값 대입 방식임을 명시한다. 즉, 선행 조사에서 확보된 지점별 토성과 추정 SOC 값을 입력 변수로 활용하여 48개 지점의 용적밀도를 산정하였다. 이러한 방법은 제한된 토양 정보만으로도 비교적 안정적인 물리적 특성 예측이 가능하다.

본 연구는 직접 측정 자료가 제한된 도시 생태복원지의 탄소 저장량 평가를 위한 기초 자료 구축을 목적으로 하며, PTF 기반 추정은 실용적이고 효율적인 접근법으로서 의의를 가진다.

본 연구에서 적용된 용적밀도 추정값은 직접 측정이 아닌 PTF 기반 간접 추정 결과로서 일정 수준의 불확실성을 내포한다. 다만, 본 연구는 절대값의 정밀 추정보다는 공간적 분포 패턴과 상대적 차이를 분석하는 데 목적이 있으므로, 해당 접근은 유효한 분석 방법으로 판단된다.

한편, 본 연구에서 적용한 Rawls(1983) 및 Saxton et al.(1986) 기반의 PTF는 자연 토양을 대상으로 개발된 경험식으로, 건설 잔재물 혼입 및 인위적 다짐이 존재하는 테크노솔에 적용할 경우 추정 오차가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 해당 추정값을 절대값으로 해석하기보다 공간적 분포 경향 및 상대적 비교에 중점을 두어 해석하였으며, 향후 연구에서는 현장 실측 용적밀도 자료를 활용한 보정이 필요함을 한계로 제시한다.

용적밀도는 Rawls(1983) 및 Saxton et al.(1986)에서 제시된 토성 기반 용적밀도 추정 개념을 참고하여, 본 연구에서는 토성 분류군별 일반 대표값을 적용하는 방식으로 단순화하였다(Table 1). 구체적으로 양토(loam)는 1.35 g cm⁻³, 식양토(Clay Loam)는 1.35 g cm⁻³, 미사질양토(silt loam)는 1.30 g cm⁻³, 사질양토(sandy loam)는 1.45 g cm⁻³, 미사질식양토(silty clay loam)는 1.30 g cm⁻³의 값을 적용하였다.

Table 1.

Estimated bulk density values by soil texture class (g cm⁻³)ᵃ

부산시민공원 48개 조사지점의 유기물 함량(O.M. %) 및 토성 데이터를 기반으로 표층 하 60 cm 토양의 유기탄소(SOC) 함량과 용적밀도를 추정한 결과, 브라운필드 복원 토양 특유의 극심한 공간적 이질성과 불균형적 층위 발달이 확인되었다.

전체 48개 지점의 추정 SOC 평균은 0.277%로 나타났으나, 지점 간 편차가 극심하게 발생하였다. B2 지점이 1.496%로 가장 높은 SOC 함량을 보였으며, E3 (1.235%), I2 (0.841%), D4 (0.818%) 등 소수의 지점만이 0.8% 이상의 유의미한 유기탄소 함량을 나타냈다.

반면, 전체 48개 지점 중 약 17%에 해당하는 8개 지점(A3, A4, E1, F1, G5, J2, J4, J5)은 SOC가 0.006%로 산출되어 유기물이 사실상 결핍된 나지 수준의 상태를 보였다.

또한 토성과 결합하여 도출된 추정 용적밀도는 평균 1.36 g cm⁻³ 수준이었으나, 유기물이 극히 부족한 사질양토(SL) 지점(A1, E1, F1 등 8개소)의 경우 1.45 g cm⁻³의 상대적으로 높은 용적밀도가 적용되었다. 이는 도시 근린공원 토양의 평균 용적밀도(1.21 g cm⁻³; Gong et al., 2020)를 크게 상회하는 수준으로, 브라운필드 복원 과정에서의 인위적 다짐과 유기물 결핍이 동반될 경우 토양의 공극률이 저하되어 물리적 견밀화가 가속화됨을 시사한다.

한편, pH 8.0 이상을 기록한 일부 지점(B4: 8.4, G5: 8.6, I1: 8.8 등)에서는 탄산칼슘(CaCO₃) 형태의 무기탄소가 축적되어 강열감량법 기반 유기물 측정값에 혼입될 가능성을 배제할 수 없다. 이는 해당 지점의 SOC가 과대 추정될 수 있는 추가적 불확실성 요인으로, 향후 연구에서는 산 전처리(acid fumigation) 후 SOC 직접 측정을 통한 보정이 필요하다.

부산시민공원 48개 지점의 토양 탄소 저장량 분포는 왜도 1.92, 변동계수 118.9%로 극심한 우편향 비정규분포를 나타냈다(Table 2). 이러한 분포 특성을 고려할 때, 산술평균(22.5 Mg C ha⁻¹)은 대상지 전체의 대표값으로 사용하기에 한계가 있으며, 중앙값(12.9 Mg C ha⁻¹)이 보다 강건한 대표 통계량으로 판단된다.

Table 2.

Descriptive statistics of soil carbon stock at 48 sampling points in Busan Citizens Park

평균과 중앙값의 괴리(9.6 Mg C ha⁻¹)는 소수의 극고축적 지점(B2: 121.2 Mg C ha⁻¹, E3: 100.1 Mg C ha⁻¹)이 산술평균을 상향 견인하는 것으로 나타났다.

분포의 양극화 구조를 파악하기 위해 사분위수 분석을 수행한 결과, 하위 25%(Q1)는 5.8 Mg C ha⁻¹, 상위 25%(Q3)는 30.7 Mg C ha⁻¹로 사분위 범위(IQR)가 24.8 Mg C ha⁻¹에 달하였다.

특히 전체 48개 지점 중 33개 지점(68.8%)이 평균 이하의 탄소 저장량을 보인 반면, 상위 10%에 해당하는 5개 지점이 전체 탄소 저장량 추정치의 약 39% 이상을 점유하는 극단적 편중 구조가 확인되었다. 이는 기존 도시 토양 탄소 연구에서 보고된 변동계수(CV 30~60%; Pouyat et al., 2006; An et al., 2022)를 크게 상회하는 수준으로, 브라운필드 복원 공원의 인위적 교란 이력이 탄소 분포의 통계적 구조 자체를 왜곡하고 있음을 시사한다.

따라서 본 연구에서는 이후 탄소 저장 현황의 기술에 평균과 중앙값을 병기하며, 공간 관리 전략 수립 시에는 중앙값 기준의 해석을 우선하였다.

본 연구의 탄소 저장량 추정값은 Van Bemmelen 계수(±0.02 수준의 변동; Pribyl, 2010) 및 PTF 기반 용적밀도 고정값 적용에 따른 불확실성을 내포한다. 이러한 간접 추정의 특성상, 본 연구의 결과는 절대적 탄소 저장량 수치보다는 공간적 분포 패턴과 상대적 비교의 맥락에서 해석되어야 하며, 정책적 활용 시 이러한 불확실성이 고려되어야 한다.

48개 지점의 탄소 저장량 격자 데이터를 바탕으로 공원 전역의 공간적 분포 특성을 분석한 결과, 지형이나 수계와 같은 자연적 요인보다는 인위적 공간 구획 및 시공 이력과 연관된 것으로 판단되는 공간 편향성이 나타났다.

탄소 저장량이 상대적으로 높은 구역은 공원 중앙부 서측(B2, C3, D4, E3 일대)에 국지적으로 군집하는 경향을 보였으며, 동측 일부 지점(I2)에서도 높은 값이 나타났다. 이 구역들은 공원 조성 당시 기존의 양호한 표토가 일부 보존되었거나, 식재 기반 조성 시 유기질 개량재(퇴비 등)가 집중적으로 투입되었을 가능성이 있으며, 이는 현재 추론에 기반한 해석으로 향후 시공기록 검토를 통한 검증이 필요하다.

반면, 공원의 북서측 외곽부(A열 남측)와 동측 외곽부(J열 일대), 그리고 공원 중앙부 일부 패치(E1, F1 등)에서는 탄소 저장량이 전반적으로 낮게 나타났다. 다만 동일 열 내에서도 지점 간 편차가 크게 나타나 열 단위로 균일한 분포를 이루지는 않았으며, 지점별 구체적 수치는 Table 3에 제시하였다. 이 구역들은 준공 이후 약 9년이 경과했음에도 불구하고 유기물의 자연적인 축적이 충분히 이루어지지 못하고 있음을 의미한다.

Table 3.

Estimated soil carbon stock at 48 sampling points in Busan Citizens Park

브라운필드 복원 토양에서 탄소 축적과 관련된 토양 이화학성 인자를 탐색적으로 살펴보기 위해, 48개 조사 지점의 토양 이화학성 데이터(pH, EC, 전질소량, 유효태인산, CEC)와 탄소 저장량 간의 스피어만 순위상관분석을 수행하였다. 탄소 저장량이 왜도 1.92의 극심한 비정규 분포를 나타내므로 비모수 통계인 스피어만 상관계수를 적용하였으며, SOC 산출의 직접 입력 변수인 유기물 함량(O.M.)은 수학적 동어반복에 해당하므로 분석 대상에서 제외하였다(Table 4).

Table 4.

Spearman correlation coefficients (ρ) between soil properties and carbon stock

다만 본 연구는 탐색적 상관분석에 기반하므로 변수 간 다중공선성(multicollinearity)의 영향을 완전히 배제하기 어렵다. 분석 결과에서 가장 주목할 점은, 자연 토양에서 탄소 축적의 고전적 조절 인자로 알려진 변수들과 인위적 개량 이력을 반영하는 변수들이 탄소 저장량과 상반된 상관 양상을 보였다는 것이다.

인위적 개량 이력과 관련된 변수 중 전질소량(TN)은 탄소 저장량과 가장 강한 양의 상관(ρ = 0.716, p < 0.001)을 나타냈다. 이는 퇴비·부엽토 등 유기질 개량재가 투입된 구역에서 탄소와 질소가 동시에 공급됨으로써, TN이 인위적 유기물 투입 이력의 공간적 불균형을 간접적으로 시사하는 결과로 해석된다. 전기전도도(EC) 또한 유의한 양의 상관(ρ = 0.443, p < 0.01)을 보였다. 탄소 저장량 상위 지점의 일부(B2: 1.11, D4: 0.74 dS m⁻¹)에서 EC가 함께 높게 나타난 점은 과거 집중적 토양 개량이 이루어진 구역일 가능성을 시사한다. 다만 EC가 높음에도 탄소 저장량이 낮은 지점(H4: 0.97 dS m⁻¹, 11.75 Mg C ha⁻¹)도 확인되므로, EC는 유기질 개량 이력 외에 염류 집적 등 다른 요인의 영향을 함께 받는 것으로 판단되며 해석에 주의가 필요하다. CEC 역시 유의한 양의 상관(ρ = 0.359, p < 0.05)을 나타내, 유기물 공급이 활발했던 구역에서 탄소 저장량과 토양 비옥도가 함께 향상되었음을 시사하였다. 다만 CEC는 유기물 함량뿐만 아니라 점토 광물의 종류와 함량에 의해서도 결정되므로, 본 결과가 유기물 축적에 의한 것인지 점토 광물 특성에 의한 것인지를 분리하여 해석하기 위해서는 점토 광물 분석이 추가적으로 필요하다.

반면, 토양산도(pH)와 유효태인산(AP)은 탄소 저장량과 유의한 상관을 보이지 않았다(각각 ρ = -0.164, ρ = -0.086, p > 0.05). 자연 생태계에서 pH는 미생물 활성을 통해 탄소 축적에 영향을 미치는 인자로 알려져 있으나, 본 대상지의 전반적 알칼리 편향 환경(pH 6.6~8.8)에서는 pH 변이보다 유기물 공급원의 존재 여부 자체가 탄소 축적과 더 밀접하게 관련된 것으로 판단된다. 이는 인위적 교란 토양에서 pH의 탄소 축적 설명력이 제한적이라는 선행 연구(Allory et al., 2022)와 일치한다.

이상의 결과를 종합하면, 부산시민공원의 토양 탄소 저장량은 자연적 토양 생성 인자보다 인위적 유기물 투입 이력을 반영하는 변수들과 더 뚜렷한 상관을 보였다. 이는 브라운필드 복원 공원의 탄소 분포가 생태적 천이의 산물이 아니라 조성 당시의 시공 이력이 현재까지 지속적 영향을 미치는 ’인위적 교란 유산’의 전형적 사례임을 시사하며, 도시 복원지 탄소 평가에서 인위적 시공 이력을 핵심 설명 변수로 포함하는 별도의 분석 체계가 필요함을 시사한다.

Fig. 3은 부산시민공원 전역 48개 조사지점의 추정 용적밀도를 GIS 역거리 가중법(IDW)으로 공간 보간한 결과이다. 용적밀도는 토성 그룹별 대표값(SL 1.45, L･CL 1.35, SiL･SiCL 1.30 g cm⁻³)이 그대로 적용된 결과이므로, 공간 패턴은 실질적으로 토성 분포를 반영한다. 대부분의 지점은 양토(L) 및 세립질 계열(CL･SiL･SiCL, 용적밀도 1.30–1.35)로 나타났으며, 조립질인 사질양토(SL, 용적밀도 1.45) 지점(A1, C5, E1, F1, G5, H1, I4, J5)은 공원 전역에 산재하여 국지적으로 높은 추정 용적밀도를 보였다. 이러한 공간적 이질성은 조성 당시의 절·성토 시공 이력 및 토양 반입 과정과 연관되어 있을 가능성이 있다.

Fig. 3.

Spatial distribution of estimated bulk density (g cm⁻³) in Busan Citizens Park.

Fig. 4는 대상지 토양 유기물 함량(O.M., %)의 공간 분포를 나타낸다. 분석 결과, 유기물 함량은 공원 전역에서 매우 불균질하게 분포하며, 특히 중앙부 일부 구역(E3, C3 등)에서 상대적으로 높은 값을 보인 반면, 외곽부(A열, J열) 및 광장 인접 구역에서는 0.1% 미만의 극히 낮은 값이 광범위하게 분포하는 것으로 나타났다. 이러한 패턴은 자연적인 토양 생성 과정에 따른 점진적 변화라기보다, 조성 당시의 토양 반입 및 정지 작업 등 인위적 시공 이력에 의해 형성된 공간적 이질성과 연관되어 있을 가능성이 있다. 특히 유기물 결핍 구역은 식생 기반 형성이 미흡하거나 토양 개량이 제한적으로 이루어진 구역일 가능성이 높다.

Fig. 4.

Spatial distribution of soil organic matter (O.M., %) in Busan Citizens Park. Soil organic carbon (SOC, %) corresponds to O.M. × 0.58 (e.g., O.M. 1.0% = SOC 0.58%); the spatial pattern of SOC is therefore identical to that shown here.

한편 토양 유기탄소(SOC)는 유기물 함량에 상수 0.58을 곱한 선형 변환값이므로, SOC의 공간 분포는 Fig. 4와 수학적으로 동일한 패턴을 가진다. 따라서 본 연구에서는 SOC 분포도를 별도로 제시하지 않고 Fig. 4의 캡션에 환산 관계를 병기하였으며, SOC 기준으로는 1.0% 이상 구역이 매우 제한적이고 대부분의 지역이 0.3% 이하에 머무르는 것으로 나타났다. 이는 복원 이후 일정 기간이 경과했음에도 유기물 순환 및 축적 과정이 충분히 활성화되지 않았음을 의미한다.

Fig. 5는 부산시민공원 전역의 0–60 cm 깊이 기준 토양 유기탄소 저장량(carbon stock, Mg C ha⁻¹)을 GIS 역거리 가중법(IDW)으로 공간 보간한 결과이다. 탄소 저장량은 중앙값 12.9 Mg C ha⁻¹, 평균 22.5 Mg C ha⁻¹로 자연식생 하 토양의 IPCC 기준값(온난 습윤 온대 고활성점토 88 Mg C ha⁻¹, 0–30 cm; IPCC, 2006)보다 현저히 낮은 수준이며, 변동계수 118.9%에 달하는 극심한 공간적 이질성이 나타났다. 고탄소 집적 구역은 공원 중앙부(B2·C3·D4·E3 일대)를 중심으로 분포하되 동측 일부 지점에서도 나타난 반면, 외곽 A열 남측·J열과 광장 인접 구역은 탄소 저장량이 낮아 뚜렷한 콜드스팟을 형성하였다. 이러한 비대칭적 공간 분포는 자연적 토양 생성 요인보다 조성 당시의 절·성토 이력 및 유기질 개량 시공 범위의 차이와 연관되어 있을 가능성이 있다.

Fig. 5.

Spatial distribution of soil carbon stock (Mg C ha⁻¹) in Busan Citizens Park.

결과적으로 본 연구에서 제시한 세 가지 공간 분포도는 서로 성격이 다르다. 추정 용적밀도(Fig. 3)는 토성 분류값이 그대로 반영된 결과이고, 유기물 함량(Fig. 4, SOC 환산값 포함)은 유기물 투입 이력을 반영한다. 탄소 저장량(Fig. 5)은 두 변수의 곱으로 산출되나, 용적밀도의 변동 폭(1.30–1.45 g cm⁻³, 약 11%)이 유기물 함량의 변동 폭(0.01–2.58%, 약 250배)에 비해 현저히 작으므로 탄소 저장량의 공간 패턴은 사실상 유기물 분포에 의해 결정된다. 즉 토성에 기인한 용적밀도 분포와 유기물 투입 이력에 기인한 유기물 분포가 서로 다른 공간 패턴을 보인다는 점이, 복원 토양의 이질성과 인위적 교란 이력을 해석하는 단서가 된다.

48개 지점의 추정 탄소 저장량을 바탕으로 IDW 보간을 수행한 결과(Fig. 5), 핫스팟(>60 Mg C ha⁻¹)과 콜드스팟(<5 Mg C ha⁻¹)의 공간적 군집이 뚜렷하게 구분되었다. 이러한 패턴은 자연 지형 요인보다 인위적 시공 이력이 SOC 축적과 연관되어 있을 가능성을 공간적으로 시사한다. 비록 추정치에 기반하지만, 이 공간 정보는 현장 관리자가 우선 개량해야 할 구역을 객관적으로 선정할 수 있는 과학적 근거를 제공한다.

또한, 선행 조사(Choi, 2023)에서 실측된 토양경도(관입저항)의 전체 평균은 약 19.0 mm로 식물 생육 한계로 알려진 25 mm에는 미달하나, 일부 지점(A4·I5 등)에서는 50 cm 심도 경도가 26–30 mm에 달해 국지적 경반층 형성이 시사된다. 지표면과 50 cm 심도 경도는 유사한 수준을 유지하나, 110 cm 심도에서는 전반적으로 낮아지는 경향을 보여 표층~중간 심도에 걸친다짐 영향이 있을 가능성이 있다(세부 수치는 Appendix 2-1~2-3 참조).

다만 본 연구에서 도출된 공간 분포는 제한된 표본 수(48개 지점)와 IDW 보간에 기반한 결과이므로, 국지적 변동성에 대한 과대 또는 과소 추정 가능성이 존재하며, 향후 추가적인 표본 확충 및 다른 보간 기법과의 비교 분석이 필요하다.

또한 IDW 보간 결과와 공원 총면적(47.15 ha)을 기반으로 추산하면, 부산시민공원의 토양 탄소 총 저장량은 약 1,060 Mg C 수준으로 추정되나, 이는 간접 추정값과 공간 보간 결과를 기반으로 산정된 참고치로 해석되어야 한다. 이는 향후 도시공원 토양 탄소 현황 파악 및 탄소 인벤토리 구축을 위한 참고자료로 활용될 수 있다.

부산시민공원의 토양 탄소 저장량은 평균 22.5 Mg C ha⁻¹로, An et al.(2022)가 보고한 진주시 도시공원(평균 21.7 Mg C ha⁻¹, 0–30 cm)과 유사한 수준을 보였다. 한편 Gong et al.(2020)는 경기도 12개 근린공원의 토양 유기물 함량이 조경설계기준 ‘상급’(5.0% 이상)에 해당한다고 보고하였는데, 이를 SOC로 환산하면 약 2.9% 이상에 해당하여 본 연구 대상지의 평균 SOC(0.277%)와 극명한 대비를 이룬다. 아울러 도시공원 녹지의 식생 유형 및 조성 후 경과 시간이 토양 유기탄소 축적에 영향을 미친다는 선행 연구(Huang et al., 2021) 결과를 고려하면, 부산시민공원처럼 조성 후 약 9년이 경과한 브라운필드 복원지는 아직 식생 기반 유기물 순환이 충분히 성숙하지 않은 단계일 가능성이 있다. 이는 브라운필드 복원 공원이 동일한 ‘도시공원’이라는 범주에 속함에도 불구하고, 인위적 교란 이력으로 인해 일반 근린공원과는 근본적으로 상이한 탄소 기반 상태에 있음을 보여준다.

또한 본 연구는 0–60 cm를 단일 심도로 처리하여 층위별 탄소 분포의 수직적 변이를 반영하지 못하였다. 테크노솔 환경에서는 절·성토에 의한 토층 역전이 발생할 수 있어, 표토(0–30 cm)와 심토(30–60 cm) 간 탄소 분포의 차이가 클 가능성이 있다. 향후 연구에서는 층위별 분리 분석이 요구된다.

이러한 결과는 과거 훼손지(브라운필드)를 도시공원으로 복원하는 과정에서, 단순히 수목을 식재하고 녹지 면적을 확보하는 것만으로는 단기간에 온전한 ‘탄소 흡수원’의 기능을 담보할 수 없음을 시사한다. 특히 부산시민공원의 경우 과거 미군기지 시절의 유류 오염 토양을 정화하기 위해 기존 표토층이 대량으로 삭박되었고, 그 자리를 유기물이 전무한 심토나 마사토, 외부 건설 잔토 등으로 성토하였기 때문에 초기 탄소 기저값 자체가 ‘0’에 가까웠을 것으로 추정된다.

공원 개장 후 약 9년이 경과하였음에도 평균 22.5 Mg C ha⁻¹ 수준에 머물고 있다는 것은, 인공교란토양 환경에서 낙엽 등 유기물의 자연적인 분해와 토양 내 부식질 축적이 낮은 저장 수준에 머물러 있음을 보여준다.

본 연구에서 확인된 낮은 평균 탄소 저장량(22.5 Mg C ha⁻¹)은 이 대상지의 저장 수준이 상대적으로 낮음을 보여준다. 다만 본 연구는 단일 시점의 데이터만을 활용하므로 조성 초기 대비 탄소 축적 변화를 직접 평가하기 어렵다. 향후 조성 초기 토양 조사 자료 또는 인근 비복원 지역 토양과의 비교 분석이 필요하다.

또한 IPCC(2019) 국가 온실가스 인벤토리 지침에서는 도시 녹지의 토양 탄소를 별도 항목으로 관리할 것을 권고하고 있으나, 국내 탄소 계정 체계에서 브라운필드 복원 공원은 아직 명확한 분류 기준이 마련되지 않은 상태이다. 본 연구의 결과는 이러한 정책적 공백을 메우기 위한 기초자료로서의 의의를 가진다.

본 연구의 공간 보간(GIS) 분석 결과에서 가장 주목할 점은 토양 탄소 저장량의 극심한 공간적 이질성과 양극화(핫스팟과 콜드스팟의 대비)이다. 자연 상태의 토양은 지형의 경사, 수분 구배 등에 따라 탄소 저장량이 연속적이고 점진적인 전이를 보이지만, 대상지는 격자별로 1.0 Mg C ha⁻¹ 미만에서 121.2 Mg C ha⁻¹까지 극단적인 파편화 양상을 나타냈다.

이는 복원 공원의 토양 탄소 분포가 자연적 생태 천이의 결과라기보다는, 기반 조성 당시의 ‘인위적 시공 이력’과 밀접하게 연관되어 있을 가능성을 시사한다. 60 Mg C ha⁻¹ 이상의 높은 탄소를 보유한 특정 핫스팟 구역(B2, E3 등)은 초기 식재 기반 조성 과정에서 퇴비 및 부엽토 등 유기질 토양개량제가 집중 투입된 구역일 가능성이 있으며, 이러한 해석은 현재 추론에 기반하므로 향후 공원 조성 당시의 시공 기록 및 식재 설계도서 검토를 통한 검증이 필요하다.

반면, A열 남측 및 J열 일대의 콜드스팟은 식재 밀도가 낮거나, 과거 구조물 철거 후 불량 토사가 대거 매립된 뒤 답압이 심화되어 식물 뿌리의 발달과 유기물 유입이 차단된 구역으로 해석된다. 결과적으로 브라운필드 복원 공원의 탄소 지도는 ‘인간의 토목·조경적 개입’이 남긴 흔적을 투영하는 것으로 판단된다.

이러한 공간적 양극화는 ‘인위적 교란 유산(anthropogenic disturbance legacy)’ 이론의 전형적 사례로 해석될 수 있다. 이는 토양 형성 과정에서의 경로 의존성(path dependency) 개념으로 설명될 수 있다. 즉, 과거의 토지이용 이력이 현재의 SOC 분포를 규정하는 초기 조건으로 작용하며, 그 효과는 수십 년 이상 지속될 수 있다(Emde et al., 2024).

본 연구는 현장 직접 측정이 어려운 여건 속에서도 기존의 토양 이화학 데이터(유기물, 토성)를 활용하여 SOC 저장량을 공간적으로 추정하고, 복원 공원의 탄소 분포 특성을 탐색적으로 기술하였다는 점에서 의의가 크다. Van Bemmelen 계수와 PTF는 토양학 분야에서 널리 인정받는 간접 추정 도구이며, 본 연구는 이들을 도시 복원지라는 비정형 환경에 적용한 사례를 제공한다.

물론 직접 측정(연소법, 원소분석기, 코어링)에 비해 불확실성이 존재할 수 있다. 그러나 이러한 불확실성은 결과의 무효화를 의미하지 않는다. 오히려 본 연구는 다음과 같은 가치를 갖는다.

첫째, 예산과 장비 제약이 큰 지자체 및 연구자에게 저비용 탄소 평가 방법론의 가능성을 제시한다. 둘째, 핫스팟과 콜드스팟의 공간적 위치를 특정함으로써 향후 직접 측정이 가장 필요한 지역을 명확히 지목한다. 셋째, 도시 토양 탄소 모델링의 초기 조건 민감성을 검토할 필요가 있음을 시사한다.

따라서 본 연구의 결과는 ‘확정적 진리’라기보다 ‘과학적 가설과 관리 우선순위를 도출하는 탐색적 근거’로 이해되어야 한다. 후속 연구에서는 본 연구에서 확인된 극단값 지점들을 대상으로 층위별 직접 실측을 수행함으로써 추정 모델의 정확도를 검증하고, 복원 공원의 탄소 축적 속도를 시계열적으로 평가하는 작업이 필요하다. 이는 본 연구의 범위를 벗어나는 별도의 후속 과제이며, 본 연구가 2023년 단일 시점 자료에 기반한 저장량(stock) 평가라는 점과는 구분되어야 한다.