Centennial transitions in woody debris recruitment during rainfall-induced disasters in Japan: Evidence of evolving human–natural systems

기술 요약: 일본의 강우 유발 재해 시 목질 잔재물 유입의 세기적 변화

문제 제기
목질 잔재물(대형 목재)은 하천 시스템에서 퇴적물 역학, 하도 형태 및 수생 생태계에 영향을 미치는 중요한 구성 요소이다. 그러나 집중 호우 발생 시, 이는 기반 시설을 손상시키고, 교량과 보에 축적되며, 홍수 수위를 높이고, 하도 변동(avulsion)을 유발하는 등 심각한 위험을 초래한다. 목질 잔재물의 유입원(예: 제방 침식, 산사태)에 대한 자연적 메커니즘은 잘 알려져 있으나, 지난 한 세기 동안 일본에서 나타난 유입원의 시간적 역동성은 여전히 불분명하다. 특히, 자연적 재해와 변화하는 인적 시스템(예: 임업 관행, 도시화, 홍수 조절 기반 시설의 변화) 사이의 상호작용이 어떻게 강우 유발 재해 시 목질 잔재물의 유입원을 변화시켰는지에 대한 이해가 부족하다.

연구 방법론
본 연구는 1931년부터 2025년 사이에 일본에서 발생한 49건의 강우 유발 재해 사례를 활용하여 역사적 분석을 수행하였다. 연구는 잔재물 유입원의 변화 이면에 있는 인과적 메커니즘을 식별하기 위해 과정 추적(process-tracing) 접근법을 사용하였다.

1. 데이터 수집: 문헌 조사를 통해 목질 잔재물이 원인이 되거나 피해를 악화시킨 재해 사례를 수집하였다. 주요 출처로는 역사적 검토 자료, 재해 보고서 및 정부 통계가 포함되었다.
2. 분류: 기존 프레임워크(Ishikawa 1994; Mizuhara 1987; Noguchi and Yamaguchi 1959)를 바탕으로, 목질 잔재물 유입원을 세 가지 주요 범주로 분류하였다:
   • 자연 목재 (Natural Wood, NW): 자연적 과정(예: 산사태, 제방 침식)을 통해 유입되는 입목 및 하도 내 목재.
   • 재해 폐기물 (Disaster Waste, DW): 파손된 목조 구조물(주택, 교량, 전신주 등 포함).
   • 인위적 목재 (Anthropogenic Wood, AW): 버려진 통나무, 간벌재, 목재소의 목재 등 임업 관련 목재.
3. 시간적 분석: 49건의 사례를 7개의 15년 단위 기간(1931–2025)으로 나누었다. 연구는 각 유입원 유형과 재해 유형(홍수, 사면 이동, 폭풍 해일 또는 복합 재해)에 의해 지배되는 비중을 분석하였다.
4. 맥락적 요인: 시계열 통계 데이터를 수집하여 변화하는 목질 잔재물 유입원을 다음과 같은 기저의 인간 및 자연 요인과 상관 분석하였다:
   • 산림 성장 자원(Forest growing stock) (1966–2022).
   • 파손된 주택 수 및 손상된 교량 수 (1948–2023).
   • 교량의 구조적 구성(목재 vs 비목재) 및 주거 형태(1951–2023).
   • 벌채 면적(수확된 산림 면적) (1915–2021).
   • 하천 정비율 (1960–1985).

주요 결과
분석 결과, 목질 잔재물 유입원의 구성에서 뚜렷한 세기적 전환이 나타났다:

• 초기 기간 (1931–1960): 재해는 다양한 유입원의 복합적인 혼합 양상을 보였다. 첫 두 기간(1931–1945 및 1946–1960) 동안, 목질 잔재물은 빈번하게 재해 폐기물(파손된 목조 주택 및 교량)과 인위적 목재(임업용 통나무)로부터 기인하였다. 이 시대는 제한적인 하천 정비, 목조 기반 시설의 높은 비중, 그리고 전후 집중적인 목재 수확 및 운송(예: 로그 플로팅)이 특징이었다.
• 후기 기간 (1961–2025): 1960년대 이후부터 유입원의 구성이 급격히 변화하였다. 기록된 거의 모든 재해는 오로지 자연 목재에 의해 지배되었다.
• 기저 동인: 이러한 변화는 다음과 같은 사회적 및 환경적 변화와 상관관계가 있다:
  • 재해 폐기물의 감소: 목조 구조물을 비목재 재료로 대체하고 홍수 조절 기반 시설(제방, 댐)을 확충함에 따라 파손된 목조 주택 및 교량의 수가 감소하였다.
  • 인위적 목재의 감소: 연료 혁명과 목재 수입 증가에 따른 벌채 면적의 감소, 그리고 로그 플로팅에서 도로 운송으로의 전환이 결합되었다.
  • 자연 목재의 증가: 전후 조림 사업을 통해 조성된 인공림을 중심으로 산림 성장 자원이 증가하였다. 이러한 산림들이 성숙기에 접어듦에 따라 산사태 및 제방 침식을 통한 자연적 유입 가능 영역이 확대되었다.
• 재해 유형: 초기 재해에는 홍수가 지배적이었으나, 후기 기간에는 사면 이동(산사태 및 토석류)이 주요 재해 유형이 되었으며, 종종 홍수와 결합된 복합 이벤트 형태로 발생하였다.

주요 기여

1. 유입원 식별: 본 연구는 집중 호우 발생 시 목질 잔재물의 유입원이 자연적인 하천 및 사면 프로세스에만 국한되지 않음을 보여준다. 역사적으로 재해 폐기물과 인위적 목재가 지배적인 유입원이었으며, 이는 산악 지역의 산림 유입에만 집중하는 기존 연구에서 자주 간과되는 사실이다.
2. CHANS 프레임워크 적용: 본 논문은 목질 잔재물 유입의 역사적 전환을 결합 인간-자연 시스템(Coupled Human–Natural Systems, CHANS) 프로임워크 내에 위치시킨다. 연구는 인간 구조물(목조 교량/주택) 및 활발한 임업이 지배하던 시스템에서, 성숙한 산림의 유산 효과(legacy effects)가 지배하는 시스템으로의 전환을 개념화한다.
3. 장기적 관점: 세기 단위의 분석을 제공함으로써, 본 연구는 "자연적"인 목질 잔재물 재해가 실제로는 토지 이용 변화, 기반 시설 개발, 임업 정책을 포함한 진화하는 인간-자연 상호작용의 산물임을 강조한다.

의의 및 주장
본 논문은 목질 잔재물 관련 재해 완화 전략이 유역 내의 역사적 및 지속적인 변화를 반드시 고려해야 한다고 주장한다. 목질 잔재물의 잠재적 유입원은 산림의 상태, 임업 관행, 그리고 인간 구조물의 재료 구성에 의해 결정된다.

• 관리적 시사점: 재해 위험 감소 전략은 단순히 하천 프로세스에만 의존해서는 안 된다. 과거의 인간 활동의 '유산 효과', 즉 수십 년 전에 식재된 인공림이 성숙하여 현재 주요한 자연 목재 공급원이 된 상황 등을 고려해야 한다.
• 이론적 발전: 본 연구는 자연적 재해와 인간 시스템 간의 상호작용이 시간이 흐름에 따라 어떻게 재해의 특성을 수정하는지에 대한 이해를 증진시킨다. 이는 일본의 결합 인간-자연 시스템의 재편이 목질 잔재물 재해의 본질을 근본적으로 변화시켜, 주요 위험을 인간이 만든 폐기물에서 자연 산림 폐기물로 전환시켰음을 시사한다.

저자들은 1945년 이전 농촌 지역의 역사적 기록이 불완전할 수 있고, 과정 추적 접근법이 모든 영향 요인을 포착하지 못할 수 있다는 점을 언급하며 연구의 한계에 대해 겸허한 태도를 유지하였다. 그럼에도 불구하고, 본 연구는 관찰된 전환이 목질 잔재물의 부정적 영향을 완화하기 위한 향후 전략을 개발하는 데 중요한 통찰을 제공한다고 결론짓는다.