BPCA법을 이용한 산불피해 토양의 열화탄소 배출 특성 분석

최다현1*, 최은경1, 임상준1,2

(1서울대학교 농림생물자원학부, 2서울대학교 농업생명과학연구원)

Analysis of Pyrogenic Carbon Export Characteristics in Fire-Affected Soils Using BPCA Methods

Dahyeon Choi1*, Eunkyung Choi1, Sangjun Im1,2

(1Department of Agriculture, Forestry and Bioresources, Seoul National University,

2Research Institute of Agriculture and Life Sciences, Seoul National University)

요약: 산불은 대기 중으로 탄소를 방출하는 한편, 일부 탄소는 난분해성 구조를 지닌 열화탄소(Pyrogenic Carbon, PyC)의 형태로 토양에 잔류하여 장기적인 탄소 고정에 기여한다. 그러나 열화탄소는 산불 직후 지표면에 불안정하게 노출되어 강우에 의해 쉽게 침식 및 유출되는 특성이 있다. 따라서 산불 피해지의 탄소 수지를 정확히 산정하기 위해서는 열화탄소 생성량뿐만 아니라 시간 경과에 따른 유출 특성을 함께 고려하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 국내 대형 산불 피해지를 대상으로 인공강우 실험과 BPCA 분자마커법을 적용하여 산불 이후 시간 경과에 따른 고응축 열화탄소(B5-6CA)의 함량 변화를 분석하였다. 분석 결과, 고응축 열화탄소의 농도는 산불 직후 가장 높게 나타났으나 이후 급격히 감소하여, 6개월 후에는 초기 대비 약 98% 이상 감소하는 특성을 보였다. 산불 직후에는 피해 강도에 따른 고응축 열화탄소 농도 차이가 뚜렷하지 않았으나, 3개월 시점에서는 지표연소 피해지에서 상대적으로 높은 농도와 큰 변동성이 관찰되었다. 이러한 산불 피해 강도별 차이는 시간이 경과함에 따라 점차 감소하여 6개월 이후에는 유의미한 차이를 보이지 않았다. 본 연구는 산불 피해지에서의 높은 공간적 이질성에도 불구하고 BPCA 방법론의 국내 현장 적용 가능성을 확인했다는 점에 의의가 있다.

Abstract: While forest fires release carbon, a portion remains in the soil as recalcitrant pyrogenic carbon (PyC), contributing to long-term sequestration. However, post-fire PyC is unstably exposed on the surface and highly susceptible to rainfall-driven erosion and export. Consequently, accurately estimating the carbon budget of forest fire-affected areas requires considering both PyC production and its temporal export characteristics. This study utilised an artificial rainfall simulator and the BPCA method to analyse temporal changes in highly condensed PyC (B5-6CA) in forest fire-affected areas. Results showed that PyC concentrations peaked immediately after the fire, but sharply decreased by over 98% within six months. While severity-based differences were initially indistinct, surface-fuel consumption areas showed relatively higher concentrations and significant variability at the three-month mark. These differences gradually diminished and became insignificant by the six-month mark. Additionally, the presence of ash immediately after the fire did not show a clear effect on highly condensed PyC concentrations. Despite high spatial heterogeneity, this study confirms the field applicability of the BPCA method in fire-affected soils.

사사: 이 논문은 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임 (No. 2022R1A2C1011562).