1. 서 론
IPCC 5차 보고서에 따르면 기후변화에 따른 기온과 해수면 상승으로 생명과 재산피해, 식량과 물 부족, 공공서비스 기능 상실, 생물 다양성 및 자연환경 훼손 등 주요 4대 위험이 증가할 것으로 전망 하였다. 이에 대하여 각 국가는 온실가스 배출 규제를 강화하였고 세계 7위의 온실가스 배출국가인 대한민국은 수정된 ‘2030 국가 온실가스 감축 목표(NDC, Nationally Determined Contribution, 2021)’를 발표하였고 산업계를 포함한 사회 전반적으로 탄소 감축을 위한 노력이 요구되는 시점이 도래하였다[1]. 전 세계적으로 이산화탄소의 증가에 따른 기후변화에 대비하기 위해서 탄소저감 및 중립을 위한 많은 정책적 및 기술적 노력이 진행되고 있지만 아직까지 일반화된 기술의 도입 또는 적용은 미미한 상황이다[2].
탄소는 자연상태에서 저장환경에 따라 브라운 카본(화석연료 기원의 온실가스), 블랙카본(불완전 연소에 의한 그을음), 그린카본(육상식물의 광합성 작용으로 저장되는 탄소), 블루카본(해양 및 연안의 식물에 의해서 격리 및 저장되는 탄소)으로 분류되고 있다. 특히, 대기중의 이산화탄소를 땅 속 깊이 고정하는 역할을 하는 그린카본과 블루카본의 중요성이 강조되고 있다. 블루카본은 대기 중 이산화탄소가 광합성 작용을 통하여 맹그로브, 염생습지 및 해초류와 같은 연안 생태계나 해양 생태계에 의해 탄소순환과 퇴적작용으로 지하로 묻혀 대기와 격리된 탄소를 의미한다[3,4]. 해양의 블루카본 생태계는 육상 생태계와 비교하면 탄소 격리율이 매우 높아서 성장한 열대우림(1.8~2.7 tCO2/ha/yr)과 비교하여 동일한 면적당 약 2~4배 높은 탄소를 저장하여 격리할 수 있는 특성이 있고 폭풍 해일과 해수면 상승에 대한 보호, 수질 조절, 해안선 침식 방지 등의 혜택과 상업적 가치가 높은 어종과 멸종 위기에 처한 해양 생물의 산란 및 서식지의 역할, 수산물 공급원 등 다양한 기능을 제공한다[5,6].
해양 탄소흡수원인 블루카본과 구분되는 그린카본은 식물의 생체량이나 삼림, 열대 및 아열대 지역의 대규모 경작지(플랜테이션), 농경지, 목축지 등의 토양에 저장된 육상의 탄소를 의미한다. 산림환경은 지구 전체 광합성량의 약 2/3을 차지하고 육상생태계에서 고정하는 탄소량의 80%와 토양에서 고정하는 탄소량의 40%가 산림생태계에서 고정되고 있다. 해양에 저장되는 양에 비하면 적은 양이지만 대기와의 탄소 교환량이 매우 크고 기후변화 및 지구 탄소순환에 민감하게 작용하며 다른 탄소저장고과 비교하여 교환주기가 빠른 특징이 있어 산림환경에 의한 그린카본의 중요성은 매우 높다고 할 수 있다[7].
대기중 탄소를 격리 및 제거할 수 있는 생태계 기반 탄소중립 기술은 1970년대부터 국내 연안의 해양 생태계를 바탕으로 현장조사 중심으로 진행되었고 최근 그린카본 및 블루카본의 개념이 정립되면서 분야별로 세분화되어 진행되고 있다. 그러나 탄소 흡수원으로서의 생태계 조사를 위해서는 연안 및 내륙 습지를 중심으로 지형, 식생, 토양 등의 전수조사에 의한 현장분석이 요구되지만 다양한 제약(연안 및 내륙 습지에 분포하는 식생과 토질 연구의 한계성)에 의해서 전수조사하는 것은 매우 어렵고 탄소 흡수력에서 차이를 보이는 식물들의 종을 구분하여 분석하기 위해서는 현장 접근에 의한 전수조사가 요구되어 많은 시간 및 비용과 위험성이 수반된다[5,8].
Ahn 연구진(2016)은 담양하천습지의 식생의 공간 분포 특성 분석을 위하여 식생의 유형과 분포 양상 분석하였다. 분석 방안으로는 현장답사를 중심으로 조사하였고 수치지형도 및 항공사진 등을 보조자료로 활용하여 분석하였다. 식생범례는 하도 내의 습지보호지역에 해당되는 공간을 대상으로 GPS(오차범위 10 m 이내)를 이용하여 정밀도를 최대화하여 제작하였다[9]. Oh(2021)는 담양하천습지의 생태적 관리를 위해서 패치(patch)를 활용한 통합적인 하천생태계 구분을 시도하였다. 하천 지형의 공간적 구분을 위하여 ArcGIS 프로그램을 활용하여 수치고도모델(Digital Elevation Model, DEM)을 구축하였고 국토지리정보원 제공의 항공영상과 환경부 환경공간정보에서 제공하는 토지피복도 경계를 활용하였다. 식물의 분포 조사를 위해서는 현장 방문조사로 확인되었다[10]. Chang 연구진(2019)은 인공위성 영상(공간해상도 10 m)과 항공촬영 초분광영상(해상도 1 m 이내)의 비교를 통하여 갯벌에 서식하는 염생식물을 분류하고 생태적 특성을 분석하였다[11].
이와 같이 많은 연구에서 식생 서식환경 특성 조사를 위해서 현장답사와 항공사진을 기반으로 분석이 수행되었으나 현장 접근성의 어려움과 낮은 해상도의 영상촬영 기술로 인하여 탄소흡수원 분석 오차가 발생할 수 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 그린카본 중심의 탄소흡수원이 분포하는 지역에 대하여 효율적인 지형조사를 수행하기 위한 방안으로써 영산강 중상류에 위치한 담양하천 습지를 대상으로 지형, 식생, 토양 등을 효율적으로 조사할 수 있는 산업용 RTK 드론의 활용 방법론과 특성을 제시하고자 한다.
2. 연구방법
2.1 RTK 드론을 이용한 지형조사
최근 산림생태계의 탄소흡수원 조사를 위하여 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicles, UAVs) 또는 드론에 의한 촬영 이미지를 활용한 조사 연구가 많이 수행되고 있다. 거리와 지도의 척도를 기반으로도 가능하지만 프로그램의 높은 해상도의 이미지를 이용하면 지상으로부터 최대 수 100 m까지 떨어진 곳에서 촬영한 육상 지도의 재구성이 가능하다. 정확한 지형의 기준정보(Georeference)가 요구될 경우 지상기준점(Ground Control Points, GCP)을 사용하여 Helmert 좌표변환을 수행할 수 있어서 시간과 노력을 감소시킬 수 있다. 현대 컴퓨터의 화상 알고리즘은 두 개 이상의 이미지와 GCP에 대해 일치하는 동점점을 사용하여 내부 및 외부 카메라의 방향 매개 변수를 모두 추정하는 번들 블록 조정(Bundle Block Adjustment, BBA)을 수행할 수 있다. 비록 동점점이 BBA에 추가적인 제약을 주지만, GCP의 사용은 일반적으로 신뢰할 수 있는 모델의 이미지를 향상시키는 더 강력한 방법이다[12].
본 연구에 활용된 RTK 드론에 탑재된 직접 지형 기준정보화(Direct georeferencing) 기법은 주어진 기준 내에서 프레임화된 모델의 정밀한 재구성을 위한 방법이다. 이 기법은 GCP의 사용을 대신하여 RTK(Real Time Kinematic) 또는 NRTK(Network RTK) 모드에서 글로벌 항법 위성시스템 (Global Navigation Satellite System, GNSS) 수신기를 사용하여 각 이미지 촬영 시 드론의 위치를 정확하게 수집할 수 있다. 또한 보정에 의해서 안테나의 위상 중심점(Antenna Phase Center, APC)과 카메라의 원근 중심 사이의 오프셋에 대한 보정을 적용하여 카메라 위치를 계산할 수 있다. 최근 비용 절감으로 GNSS와 같은 주파수 다중 구성 수신기를 갖춘 상업용 RTK 드론이 개발되어 직접 지형 기준정보화 방식은 UAVs에 의한 항공 조사를 수행함에 있어서 보다 편리한 수단이 되었다. 또한 현장에서 데이터의 수집 속도를 높임으로써 연안 습지대 등 현장에 대한 접근 방식의 생산성을 높일 수 있으며 오차범위도 수 cm로 감소 시켰다. 높은 정확도와 빠른 속도로 UAVs를 통해 대규모 범위를 높은 해상도로 매핑해야 할 때마다 중요하고 접근이 불가능하거나 접근 금지구역을 매핑해야 하는 경우에는 높은 정확도로 이미지를 직접 지형 기준정보화 하는 기법은 필수적이다[12].
2.2 연구지역의 하천 생태계 서식현황
생태환경적으로 안정된 국가 하천 습지(담양하천습지)를 대상으로 광역적 탄소흡수원 조사및 분석을 수행하였다. 담양습지는 하도 내에 발달한 하천습지로서 우리나라에서 4번째로 규모가 크고 영산강 상류 지역에 분포(980,575 m2)하고 있다. 멸종위기종과 희귀 야생동식물들이 서식하는 등 다양한 식생이 서식하여 생태환경적 중요성을 인정받아서 2004년에 하천습지로는 국내에서는 처음으로 국가습지보호구역으로 지정되었고 유네스코 무등산권 세계지질공원 후보지역으로도 알려져 있다. 하천 퇴적물은 자갈 18.0%, 모래 69.0%, 실트와 점토 3.0%로 구성되어 있고 하도 일대에는 주로 모래가 퇴적되어 식생은 일부 하천 매립지 또는 경작에 의하여 교란된 머드층에 서식하고 있다[13]. 지중식물이 주로 제방에 분포하고 반지중식물인 물억새, 이삭사초, 잔디가 서식(25.2%)하고 있고 가장 넓게 분포하고 있는 근생수생식물(32.0%)로는 달뿌리풀, 갈풀, 줄, 버들이 서식하고 있다. 대형 지상식물(18.4%)로는 버드나무, 왕버들, 선버들, 아까시나무, 왕대가 서식하고 버드나무과는 수역 인근에서부터 제방까지 넓게 나타났으며 일년생 식물(0.6%)로 환삼덩굴, 여뀌, 고마리가 분포하고 있다[11]. Fig. 1은 본 연구의 대상지인 담양하천습지의 전경을 나타내고 있다.
2004년 습지보호지역으로 지정된 이후, 국내 많은 연구를 통하여 담양습지의 생태학적 가치 보존을 위한 연구가 수행되었다. Son 연구진(2013)은 지형학적인 접근으로서 담양 하천습지를 지형과 퇴적물 분석으로 22개 생태계 단위로 구분한 결과를 보고하였고 Ahn 연구진(2016)은 담양하천습지의 식물사회학적 유형분류 및 분석과 현존식생도(actual vegetation map) 작성 등을 통한 식생의 공간 분포 특성을 분석하였다[9,14].
하천습지는 하천의 범람 및 퇴적작용을 통해 다양한 퇴적물 입자와 식생으로 구성된 지형경관을 형성하고, 바(bar), 늪지, 웅덩이 등 다변하는 하천 지형은 하천영양염류 공급 및 생물체 서식처를 제공하며 생태계 보전과 유지 및 생물다양성 향상에 중요한 지형적, 지리적 역할을 한다. 하천운동으로 형성된 다양한 지표면의 높낮이와 토양환경은 천연기념물을 보존하고, 홍수와 가뭄 등의 자연재해를 완화하고 오염을 정화하는 기능을 한다. 최근에는 이산화탄소를 흡수해 기후변화를 완화하는 습지의 역할이 새롭게 부각되면서, 식생 및 토양이 저감하는 이산화탄소량 및 미래 토지이용 변화에 따른 하천습지의 다양한 역할이 강조되고 있다[9].
2.3 광역 습지역 연구방법
2.3.1 RTK 드론의 위치 선정
광역습지의 탄소흡수원 조사 연구를 위해서 높은 해상도의 산업용 드론(DJI Phantom 4 RTK)을 이용한 항공사진촬영 기법을 적용하였다. 테스트 장소로 선정된 담양하천습지는 전라남도 담양군 대전면 구역으로 북동쪽에서 남서쪽으로 흐르는 영산강에 위치하고 있다. 이 구간은 하천의 길이가 길고 폭이 상대적으로 제한적이기 때문에 담양습지의 지형분석을 위하여 RTK가 가능한 산업용 드론을 사용하였다. 드론의 안전한 이착륙을 위하여 상대적으로 높은 지대에 위치한 제방의 나무 또는 또는 전봇대가 없는 지역을 선정하였고 산업용 드론은 자기장에 민감하게 반응하기 때문에 주변의 나무 또는 철제 데크는 기피되었다(Fig. 2).
2.3.2 드론의 세팅
RTK 드론의 첫번째 세팅 단계는 조종기를 인터넷에 연결하는 작업으로서 비행은 실시간통신을 기반으로 위치정보를 보정하기 때문에 인터넷과 연결하는 작업은 필수적이다. GS RTK앱 내에서, 모바일 데이터 또는 와이파이를 통한 인터넷 연결이 이루어 졌으며, 장비간 무선통신 네트워크 활성화 점검을 위해, 녹색점멸등이 확인 되었다. 기준국(BASE)과 이동국(ROVER)간의 측량오차를 줄이기 위해 D-RTK Mobile Station이 연결 되었다. 지도 유형으로는 Mapbox가 선택 되었다. 독일, 일본, 캐나다 등 세계 각국에서 이와 같은 시스템을 운영하고 있고 국내에서는 국토지리정보원에서 네트워크 RTK 시스템을 제공하고 있다. 네트워크 RTK의 연결을 위해서 RTK 신호방식을 사용자 정의 네트워크 RTK로 변경 후 국토지리정보원에서 제공하는 접속 정보를 입력한다.
2.3.3 항공사진 매핑
3차원 지형 분석을 위한 다각도 촬영을 실시하기 위해서 3D 사진 측량(이중격자) 모드가 선택 되었으며, 약 30~40 분의 비행 수행을 위한 지점이 설정 되었다(Fig. 3). 각 촬영된 사진의 지형기준정보(Georeference)는 D-RTK 2 Mobile Station을 통해 매우 정확하게 기록 되었다.
단일 방향 사진 촬영 후 이중 격자 촬영이 진행 되었으며, 드론의 제한된 배터리 용량으로 인해서 작업이 중단된 경우, 배터리 교체 후 중단된 지점에서 미션이 재개되었다. 최대 비행고도는 주변 산지의 높이를 고려하여 150 m, 모드 중첩도는 전후, 측면 각각 85%, 75%로 설정 되었으며, 최대 속도로 비행 되었다. 같은 방식으로, 상류, 중류, 하류 지점(Fig. 4)에서 촬영이 이루어 졌으며, 총 1000 장 이상의 사진이 촬영 되었다.
2.4 3차원 매핑 및 분석
이미지 촬영 후 얻은 데이터를 기반으로 3차원 맵핑을 수행하였고 촬영된 이미지의 정렬 및 각 항공사진의 절대 위치 수정과 고밀도 표면 모델(Dense Surface Model, DSM) 기반의 포인트 클라우드 생성을 위해 Agisoft Metashape Professional 소프트웨어를 사용하였으며 정리된 이미지는 3차원 지형 분석을 위해 Global mapper 소프트웨어가 사용되었다. 3차원 포인트 클라우드는 사진측량(Photogrammetry)의 결과물로 생성되는 좌표값을 가진 점들의 집합으로서 건설산업에서는 BIM 모델이나 현황도면을 작성을 위한 기반 데이터로 활용되거나 현장 가상화, 시공 시뮬레이션 등에 활용되고 있다. 항공촬영 고도 및 포인트 클라우드의 수정과 관련한 자세한 내용은 Yoo 연구진(2018)의 사례를 참조하였다[15].
2.5 탄소흡수원 유기퇴적물 측정
담양하천습지에 분포하는 실제 유기탄소 함량을 3차원 지형 분석 데이터 값과 비교하기 위해, 탄소흡수원내 여러 지형에 퇴적된 유기퇴적물을 채취하였다. 표층 및 토양 내 존재하는 유기 퇴적물을 채취하기 위하여 비닐 주머니와 약 50 cm 직경의 알루미늄 코어(Fig. 5)가 이용되었다.
각 지점별, 선정된 구역의 횡단선을 따라 구역마다 약 10개의 시료가 하안단구, 하중도, 포인트바, 공격사면을 포함하는 다양한 지형에서 채취되었다(Table 1). 주변 식생, 습윤정도, 토색, 퇴적물 특성이 기록되었으며 퇴적물 특성 분석을 수행하였다. 퇴적물 코어는 세로 방향으로 절단하여 절단면을 촬영하였고 샘플링하여 토질 특성, 퇴적물의 입도, 유기물 성분 등을 분석하였다.
3. 결과
RTK 드론을 활용한 3차원 지형 모델링 분석 결과, 하천 수면과 범람원과의 표고는 약 0.5~2.0 m, 배후습지는 약 5.0 m, 제방은 약 5.0~10.0 m 내외 이다. 하상 표고는 상류지점(A-A’)지점에서 하류지점(C-C’)으로 갈수록 약 1.0~5.0 m 이내로 낮아지면서 완만한 경사를 보이며(Fig. 6), 상류지점과 중류지점에 비해 하류지점에서 사행구배가 현저히 줄어드는 모습을 보여준다. 포인트바와 범람원은 주기적으로 발생하는 하천범람 작용으로, 담수가 지속적으로 공급되면서 지속군락(Perpetual community: 초목, 왕버들, 버드나무)이 출현하였고, 제방을 따라 교목, 정비사업 이후 확산된 생태계교란식물(가시박, 환산덩굴)이 출현하였다.
과거 항공사진 및 드론 이미지를 이용한 시계열 분석결과, 2020년 8월 홍수와 관련된, 하천 지류 및 그 외 하천지형(하중도, 범람원)에서 상당한 지형변화가 관찰되었다. 2020년 4월(집중호우 전)과 8월(집중호우 후) 사진을 비교해 보면, 2020년 4월 하천 지류(Fig. 7, A and J)가 집중 호우 이후, 11월(Fig. 7, B and J), 상당부분 매적된 것을 볼 수 있다. 홍수기 하천이 범람하며 물살에 뜯겨 나간 상류 자갈･모래 퇴적물은 하천 하류 또는 지류에 퇴적되는데 홍수기 퇴적층은 평수기 강우 또는 주변으로부터 유입되는 간헐적 담수의 영향으로 일정 수준의 수분함량을 유지하고, 습지식생의 성장을 돕기 때문이다[16,17]. 지류 매적은 2022년(Fig. 7, D)까지 진행 되고 있으며, 주변 밀집된 초목, 갈대 습지 식생이 서식하는 것으로 나타났다. 인간의 활동에 의한 환경변화도 관찰되고 2021년부터 진행된 배수문 건설로 인한 막대한 양의 토사 유입으로 인해 습지 주변에 서식하는 식생이 파괴되는 모습도 관찰되었다(Fig. 7, D and F, K and L). 또한 습지로 유입된 토양은 지류를 통해 본류로 유입되어 지류와 본류가 만나는 지점에서 부유퇴적물을 유발하는 모습이 관찰되었다(Fig. 7, D and E, red line).
Fig. 8은 드론으로 촬영한 3D 지형지도로서 퇴적물 샘플링 위치와 세부내용을 나타내고 있다. 퇴적물 분석(토질, 입도, 유기퇴적물) 결과, 담양하천습지 퇴적물 특성은 시간과 지형변형에 따라 상당한 변화를 보였다. 이전 조사 보고서(환경부, 2014, 2019)에 따르면, 하천 퇴적물은 사토와 미사질 양토를 주로 구성한 것으로 보고됐으나, 올해 조사결과, 모래와 자갈이 광범위하게 퇴적된 조립질 위주의 퇴적환경으로 급격히 변한 것으로 확인되었다[18,19]. 특히, 지형에 따라 0.5~1.0 m 이상의 자갈･모래 혼합 퇴적층이 상류지역의 다양한 지형(하중도, 포인트바, 공격사면)에서 나타났으며, 중류지역 하중도 및 과거 여울과 소를 구성하던 지형 전반에 걸쳐 자갈･모래 혼합층이 나타났다(Fig. 8, B, C, G, H, I). 하류지역에서도 자갈･모래의 혼합층이 포인트바 및 하상에 걸쳐 광범위하게 나타났다. 이처럼 습지 전역의 자갈･모래의 혼합층이 관찰된 것은 2020년 8월 홍수기 동안 하천 범람 및 제방 붕괴로 인한 상류 조립질 퇴적물이 하류로 퇴적된 것으로 보인다. 물을 저장하는 댐과 보는 평수기에 자갈･모래 혼합물을 상류에 체류시키는 역할을 하는데, 하천 수위가 상승하고, 유량이 많아지는 홍수기 동안 증가하는 유량과 유속은 하천 운동에너지를 증가시키고, 조립질 퇴적물을 하류로 운반하는데 탁월한 역할을 수행한다.
반면에, 중류지역 범람원 사질퇴적물 사이(약 20.0~30.0 cm 깊이)에서 렌즈 형태로 퇴적된 유기물이 확인되었다(Fig. 8, B). Table 2는 퇴적물의 분석결과를 나타내고 있다. 유기물 함량 평균값은 328g/kg으로 분석되었고 홍수기에 운반된 모래와 유기물 잔해, 또는 식물 잔해가 홍수기 이후 감소한 하천운동에너지에 의해서 함께 퇴적된 것으로 판단된다. 이와 같이 하천 상류, 중류, 하류에서 각각 상당히 다른 퇴적 양상을 보이는 이유는 유량, 유속, 식생, 하천 퇴적물 운반작용(Suspension, Traction, Saltation)의 하천 프로세스가 지형(표고, 하상 퇴적물) 및 식생 환경에 따라 상이하게 작용하기 때문이다. 홍수기 상승하는 유량 및 유속은 하천 본류 및 지류의 방향을 바꾸고, 하천 지형 및 퇴적물 형성 전반에 영향을 미치며 지류가 매적 되면서 남은 잔류 지형은 웅덩이 형태로 변형되거나 소규모 습지 수생생태계를 구성하는 역할을 한다(Fig. 8, I).
4. 고찰
과거에는 이러한 지형조사 분석 연구를 위하여 항공사진(Aerial photograph)의 촬영에 의한 결과물 제시가 여러 형태의 조사연구에 중요한 부분이었고 첨단 기술의 개발과 고품질 카메라 및 UAVs의 가격 인하로 상업적 활용이 증가하였다. 그러나 항공사진은 대상물의 시각화에는 유용하지만 사진 자체만으로 조사에 필요한 원근감 표현이 어렵고 지형과 깊이에 대한 정보제공이 어려워 디지털 이미지의 제공에 제한이 있다. 반면에 사진측량(Photogeommetry)에 의한 드론 사진은 형상의 여러 이미지를 촬영하여 디지털화된 고해상도 2D 또는 3D 이미지의 제공이 가능하다. 촬영 대상지역의 높이를 측정하고 지형을 빠르게 파악하여 이미지를 담을 수 있기 때문에 토목공사의 절토 및 성토량 산정, 고고학 유적조사, 생태복원지역 모니터링 등 다양한 분야에 활용되고 있다[20,21].
기존 연구들은 GIS기법을 활용한 위치 및 접근성 분석을 통한 입지선정 및 지리적 요소 평가를 위주로 수행되 왔으며, 최근에는 공기 오염, 기후변화 등 과 같은 자연적 요소를 밝히는 연구에도 드론이 사용되고 있다[22,23]. 탄소중립 연구의 필요성이 대두되면서 학문 분야(삼림, 해양)에서 드론을 이용한 탄소 흡수 잠재량 평가 및 유기탄소 함량 연구가 진행 되었다[24,25]. 이와 같이 드론을 활용한 지형조사 및 측정 기술은 불과 몇 달 또는 몇 년 사이에 새로울 기술을 선보이며 발전하고 있다[12].
하천습지 내에는 다양한 생태계가 조성되고 하천의 퇴적운동 및 풍화작용으로 인하여 탄소의 순환 및 흡수 기작이 식생, 토양, 지형에 대하여 매우 복잡하게 발생하고 있다. 이와 같이 다양한 기작으로 발생되어 저장되는 하천습지의 그린카본의 효과적인 조사 분석을 위해서는 고해상도 사진측량 기능이 있는 드론의 활용이 적합하다. 본 연구에 사용된 DJI Phantom 4 RTK는 차세대 GNSS기법을 사용함으로서, 오차범위를 최대 수 cm로 줄였으며 Rater 및 Vector 이미지 처리 기법을 통합하여, 매우 정밀한 3차원 지형 분석을 완성 시켰다. 기존 2차원적 이미지 처리를 기반으로 한 탄소흡수원 예측 평가 기법에서 한 단계 높은 3차원(고도)을 추가함으로서, 일괄적인 탄소흡수량 측정뿐만 아니라 지형 및 고도에 따른 탄소흡수 잠재력 평가가 가능하고, 기후변화와 관련한 이상기후 현상에 의한 자연재해(홍수)등이 탄소의 저장 및 격리에 미치는 영향 등과 같은 사례연구에도 연구 방향성을 제시할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 한계점인 시간적 공간적 한계성을 차후 연구를 통해 극복, 발전 시켜 나갈 계획이며, 본 논문에 제시된 연구 기법은 차후 연구에서도 지속적으로 사용될 계획이다.
5. 결론
본 연구에서는 그린카본으로 흡수되는 탄소량 산정의 중요성이 증가됨에 따라서 담양하천습지에 분포하는 탄소흡수원을 효율적으로 조사 분석하기 위한 방안으로 산업용 RTK 드론을 활용한 지형조사 방법을 검토하였다. 담양하천습지 내 탄소흡수원은 지형, 식생, 토양 등 다양한 형태로 분포하고 있으며 험준한 지형, 다수의 경사 지대 및 접근 불가 구역의 존재 등으로 인하여 그동안 위성영상 및 항공촬영에 의한 이미지 분석으로 조사 결과를 도출하였다. 기존의 연구에서 사용된 이미지 분석에 의한 생태환경 분석은 해상도가 낮고 현장 접근성이 난해하여 정밀한 결과를 얻기 어렵다. 자료확보의 어려움을 극복하기 위하여 본 연구에서는 산업용 RTK 드론으로 담양하천습지를 대상으로 지형 분석을 통한 생태환경을 효과적으로 분석하였다. 지형 및 토양 분석 결과, 상대적으로 높은 지형(하중도)에서 낮은 유기탄소(10-15%)가 저장되기도 하고 낮은 지형(지류 및 구하도)에서 상당히 높은 양의 유기탄소(30-50%)가 매장되어 있는 것을 도출하였다.
광역 습지역과 같은 대상지에 대하여 가시권 비행이 가능하고 고도별 비행계획을 수립하지 않아도 되는 장점이 있는 산업용 RTK 드론을 활용하면 다양한 지형, 식생, 토양환경에 산재한 탄소흡수원의 조사에 매우 유리할 것으로 판단된다. 그리고 광범위한 하천습지 지역에 대하여 조사할 경우 빠른 시간 내에 적은 인력으로 높은 해상도의 촬영 이미지 확보로 효과적인 조사분석이 가능하기 때문에 정밀한 탄소흡수량 산정이 가능할 것으로 판단된다. 하천습지내에서 대기 중 이산화탄소를 흡수하여 고정하는 역할은 지형, 퇴적물 입도, 퇴적환경에 크게 영향을 받는다. 최근 기후변화에 의한 다양한 형태의 태풍 및 호우가 발생하고 있으며 이에 따라 하천습지의 생태계에도 영향을 미치고 있다. 그린카본에 의한 탄소중립의 중요성이 높아짐에 따라서 산업용 RTK 드론의 3차원 지형정보 촬영 기능을 접목하여 앞으로 증가하는 기후변화(태풍 및 홍수 등)에 의한 하천 및 습지 구역에 대한 범람 전후의 탄소흡수원의 변화 조사 목적의 유기탄소에 의한 탄소흡수량 산정연구에도 활용이 가능할 것으로 기대된다.
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