강우와 융설이 점봉산 국가장기생태연구지 하천탄소 유출량과 광학적 특성에 미치는 영향 = Impact of Rainfall and Snowmelt on Stream Carbon Load and Optical Properties at Mt. Jeombong, a Korean Long-Term Ecological Research Site

국문 초록 (Abstract)

산림은 대기 중 이산화탄소의 흡수원이다. 하천을 통해 유출되는 하천탄소 유출량을 고려하지 않으면, 산림의 탄소흡수량이 과대평가 될 수 있다. 따라서, 산림의 정확한 탄소 흡수량을 파악하기 위해서는 하천탄소 유출량이 필요하다. 강우와 융설 시기에는 유량이 증가함에 따라 하천탄소 유출량이 증가할 수 있음에도 국내 산림생태계를 대상으로 강우기와 융설기를 모두 포함하여 용존무기탄소(DIC), 용존유기탄소(DOC), 입자상유기탄소(POC)의 유출 특성을 종합적으로 분석한 연구는 드물다. 이 연구는 강우와 융설이 하천탄소 유출에 미치는 영향을 파악하기 위해 강원도 점봉산 국가장기생태연구지 유역을 대상으로 2024년 5월부터 2025년 8월까지 하천수 시료를 채취하고 분석하였다. 월 1회 정기적으로, 비가 내리지 않은 날에 하천수를 채수하였고, 2024년 6월 강우기에는 7일간 26회, 2025년 8월 강우기에는 5일간 26회, 2025년 3∼4월 융설기에는 12일간 35회 하천수를 집중적으로 채수하였다. 하천수의 DIC, DOC, POC 농도를 측정한 뒤 이를 유량 자료와 함께 활용하여 LOADEST 프로그램으로 하천탄소 유출량을 추정하고 강우와 융설의 영향을 파악하였다. 하천 결빙 기간에는 유량이 정확히 측정되지 않아 이 시기의 하천탄소 유출량은 가정과 함께 범위로 제시하였다. LOADEST 결과와 겨울철 유량 결측 기간 추정치를 합산한 결과, 2024년 5월∼2025년 4월의 연간 하천탄소 유출량은 115.4∼128.3 kg yr⁻¹이었다. 이 중 DIC, DOC, POC는 각각 83.5∼92.1, 21.5∼24.7, 10.4∼11.5 kg yr⁻¹이었고, 연간 단위면적당 하천탄소 유출량은 52.5∼58.3 kg ha⁻¹ yr⁻¹이었다. 강우 기간의 하천탄소 유출량은 연간 하천탄소 유출량의 48.0∼53.3%을 차지하였으며 융설 기간의 하천탄소 유출량은 연간 하천탄소 유출량의 5.1∼33.3%에 해당하였다. SUVA₂₅₄는 융설 시기에 강우 및 기저유량 시기보다 유의하게 낮았고, 이는 하천으로 유입되는 유기물 기원이 계절에 따라 달라질 수 있음을 시사한다. 향후 겨울철과 융설 시기 하천탄소 분석이 늘어나면, 융설이 하천탄소의 유출량과 생지화학적 특성에 미치는 영향을 보다 정확하게 규명할 수 있으리라 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Forests act as major carbon sinks by absorbing CO₂ from the atmosphere. If stream carbon export is not considered, forest carbon uptake may be overestimated. To accurately determine forest carbon uptake, stream carbon export is essential. Although stream discharge and carbon export often increase during rainfall and snowmelt periods, few studies in Korean forest ecosystems have comprehensively analyzed the responses of dissolved inorganic carbon (DIC), dissolved organic carbon (DOC), and particulate organic carbon (POC) during both rainfall and snowmelt events. Stream water samples were collected and analyzed in the Mt. Jeombong catchment from May 2024 to August 2025 to investigate the effects of rainfall and snowmelt on stream carbon export. Stream water was sampled once a month on non-rainy days, and additional sampling was conducted during hydrological events. During the rainfall events in June 2024 and August 2025, 26 samples were collected over 7 and 5 days, respectively. During the snowmelt period (March-April 2025), 35 samples were collected over 12 days. DIC, DOC, and POC concentrations were measured, and LOADEST was used with these concentration data and stream discharge to estimate stream carbon loads and examine the effects of rainfall and snowmelt. During the stream freezing period, discharge could not be measured accurately, and stream carbon export for this period was presented as a range based on assumptions. The annual stream carbon load during May 2024-April 2025 was estimated at 115.4–128.3 kg yr⁻¹ by integrating the LOADEST results with the estimated values for the winter missing flow period for the period with missing discharge. Stream DIC, DOC, and POC loads were 83.5–92.1, 21.5–24.7, and 10.4–11.5 kg yr⁻¹, respectively. The annual carbon yield was 52.4–58.3 kg ha⁻¹ yr⁻¹. Rainfall events contributed 48.0–53.3% of the annual stream carbon load, and the snowmelt period accounted for 5.1–33.3% of the annual load. SUVA₂₅₄ was significantly lower during the snowmelt period than during the rainfall and baseflow periods, indicating that the source of dissolved organic matter entering the stream shifts seasonally. Intensive monitoring and analysis during winter and snowmelt periods can accurately assess the impact of snowmelt on stream carbon loads and biogeochemical characteristics

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 제 2 장 연구 방법 7
• 2.1 연구 대상지 7
• 2.2 하천수 시료 채취 7
• 2.3 DIC, DOC, POC 농도 측정 및 광학 측정 10
• 2.4 하천탄소 유출량 11
• 2.5 통계 분석 13
• 제 3 장 연구 결과 및 토의 14
• 3.1 DIC, DOC, POC 농도와 유량 14
• 3.2 강우와 융설 기간의 유량과 탄소 농도 20
• 3.3 하천탄소 유출량 24
• 3.4 강우와 융설에 의한 하천탄소 유출량 27
• 3.5 강우, 융설, 기저유량 시기별 SUVA₂₅₄ 29
• 제 4 장 결론 32
• 참고문헌 33