Hard armouring outperforms a biomass-based living shoreline on a high-energy, ice-influenced sandstone coast: a one-year controlled comparison at Augustine Cove, Prince Edward Island, Canada

전 세계의 해안 지역 사회들은 바다가 육지를 갉아먹기 시작할 때 끊임없는 선택에 직면합니다. 그들은 물이 흘러가는 대로 내버려 두기 위해 집과 기반 시설을 내륙으로 옮기는 '후퇴(retreat)'를 할 수도 있고, 밀려오는 조수와 함께 솟아오르는 구조물을 만드는 '적응(accommodate)'을 할 수도 있으며, 바다를 막아내기 위해 장벽을 쌓는 '방어(defend)'를 할 수도 있습니다. 수십 년 동안 표준적인 방어 방식은 거대한 콘크리트나 돌로 된 벽을 세워 파도를 튕겨내는 하드 엔지니어링(hard engineering)이었습니다. 하지만 최근 몇 년 사이 다른 철학이 힘을 얻고 있습니다. 흔히 '리빙 쇼어라인(living shoreline, 살아있는 해안선)'이라 불리는 이 접근 방식은 식물, 통나무, 토양과 같은 자연 재료를 사용하여 해안을 안정시키고, 파도의 에너지를 흡수하면서도 야생 동물을 지원하는 완충 지대를 만드는 것을 목표로 합니다. 자연이 불도저보다 더 나은 엔지니어가 될 수 있다는 생각입니다. 그러나 이러한 리빙 쇼어라인의 성공 사례 대부분은 물결이 잔잔하고 얼음이 해안을 얼리지 않는 미국 남부의 조용하고 보호된 만(bay)에서 비롯되었습니다. 이러한 부드러운 생물학적 해결책이 세인트로렌스 강의 개방된 바다처럼 거칠고 얼어붙으며 파도가 몰아치는 환경에서도 살아남을 수 있을지는 여전히 미스터리로 남아 있습니다.

캐나다 프린스 에드워드 아일랜드의 남쪽 해안에서, 이 질문에 답하기 위한 독특한 자연 실험이 펼쳐졌습니다. 계절별 어린이 캠프가 있는 한 단일 부지는 서로 나란히 놓인 세 개의 뚜렷한 해안 구역을 제공했습니다. 이 구역들은 모두 동일한 격렬한 파도, 동일한 결빙 겨울 폭풍, 그리고 동일한 부드럽고 무너지는 붉은 사암 절벽에 노출되어 있었습니다. 첫 번째 구역은 2009년에 설치된 전통적인 석축 해안벽(stone seawall)으로 보호되어 있었습니다. 두 번째 구역은 연구 시작 불과 1년 전에 설치되었으며, 붓, 건초 더미, 통나무, 그리고 토착 식물들로 이루어진 리빙 쇼어라인이 특징이었습니다. 세 번째 구역은 아무도 침식을 막으려 하지 않을 때 어떤 일이 일어나는지를 보여주는 대조군으로서 완전히 방치되었습니다. 연구원들은 이 세 이웃을 1년 동안 관찰하며, 각 구역이 바다에 얼마나 많은 땅을 잃었는지 정확하게 측정했습니다. 그들은 지면에 고정된 단순한 강철 테이프와 고해외상 드론 사진을 사용하여 절벽의 가장자리를 극도로 정밀하게 추적했습니다.

결과는 극명하고 예상 밖이었습니다. 단 1년의 기간 동안, 석축 해안벽은 거의 완벽하게 자리를 지켰으며 측정 가능한 후퇴를 보이지 않았습니다. 반면, 리빙 쇼어라인은 관리되지 않은 무방비 상태의 구역과 정확히 동일한 속도로 지반을 잃었습니다. 통나무와 식물로 만든 자연 장벽은 침식을 전혀 늦추지 못했으며, 마치 아무것도 설치되지 않은 것처럼 작동했습니다. 리빙 쇼어라인은 거의 0.5미터 가까이 후퇴했는데, 이는 바로 옆의 맨 절벽과 통계적으로 동일한 거리였습니다. 이 실패는 노력이나 자금의 부족 때문이 아니었습니다. 리빙 쇼어라인은 설치에 약 2만 캐나다 달러가 소요되었는데, 이는 결국 효과가 없었던 상당한 투자였습니다. 약간 더 많은 비용이 든 석축 벽은 물이 땅을 움직이는 것을 성공적으로 막아냈습니다.

연구원들은 리빙 쇼어라인이 적절한 도구가 아니었기 때문에 실패했다고 밝혔습니다. 사용된 설계는 움직이지 않는 통나무와 식물 뿌리에 의존하는 '브러시 및 바이오매스(brush-and-biomass)' 방식이었습니다. 이러한 유형의 설계는 파도가 작고 지반이 안정적인 미국 남부의 잔잔하고 얼음이 없는 하구에서는 잘 작동합니다. 하지만 프린스 에드워드 아일랜드의 조건은 훨씬 더 격렬합니다. 파도는 광활한 개방된 수역을 가로질러 이동하며, 해안에 부딪히기 전 엄청난 에너지를 축적합니다. 게다가 겨울에는 독특한 위험이 찾아옵니다. 물이 얼어붙고, 그 얼음 자체가 육지를 밀어내며 절벽의 밑부분을 깎아내고 부드러운 사암을 부숩니다. 리빙 쇼어라인은 늦여름에 설치되어, 가을 폭풍이 닥치기 전 식물이 뿌리를 내릴 수 있는 시간이 불과 몇 주밖에 없었습니다. 첫 겨울 폭풍은 미고착 물질들을 씻어내기에 충분했고, 이듬해 1월까지 구조물의 3분의 1이 바다에 의해 완전히 휩쓸려 나갔습니다.

또한 이 연구는 석축 해월벽의 숨겨진 위험을 드러냈습니다. 벽이 바로 뒤의 땅을 보호하는 동안, 벽이 끝나는 지점인 바로 옆의 해안 구역은 그 어느 곳보다 빠르게 침식되기 시작했습니다. '플랭킹(flanking, 측면 침식)'이라고 알려진 이 현상은 딱딱한 장벽이 파도 에너지를 옆으로 반사하여 벽의 끝단에 있는 무방비 상태의 땅을 공격할 때 발생합니다. 데이터에 따르면 해안벽 바로 너EOF 구역은 나머지 부지의 평균보다 두 배 이상 빠른 속도로 땅을 잃고 있었습니다. 이는 벽이 특정 구역의 땅을 구했을지라도, 인접한 땅의 손실을 가속화할 수 있다는 점을 시사하며, 이는 해안 계획에서 종종 간과되는 트레이드오프(trade-off)입니다.

연구원들은 이것이 리빙 쇼어라인이 모든 곳에서 쓸모없다는 의미는 아니라고 신중하게 밝히고 있습니다. 실패는 이 특정 위치, 이 특정 설계, 그리고 높은 파도와 얼음이 결려된 이 특정한 조합에 국한된 것이었습니다. 이 연구는 자연 기반 솔루션이 개방된 해안에서 작동할 수 없다는 것을 증명하는 것이 아니라, 조용한 만에서 사용하는 청사진을 러그드(rugged)하고 얼음이 있는 세인트로렌스 강의 해안에 그대로 복사하여 붙여넣을 수는 없다는 것을 증명합니다. 이곳에 설치된 설계에는 미국의 성공적인 사례들에서 흔히 볼 수 있는 암석 턱(rock sill)과 같은 견고한 파도 분산 기초가 부족했습니다. 그러한 단단한 닻이 없었기에, 부드러운 재료들은 겨울 폭풍을 감당하기에 역부족이었습니다.

이 사례 연구는 대서양 연안의 해안 관리자와 지주들에게 중요한 경고 역할을 합니다. 이는 리빙 쇼어라인을 구축하는 결정이 단순히 더 '친환경적인' 옵션을 선택하는 문제가 아니라, 지역 환경에 대한 엄격한 평가를 필요로 한다는 점을 강조합니다. 자연 장벽을 설치하기 전에 계획가들은 파도가 이동하는 개방된 수역의 길이, 해빙의 존재, 그리고 절벽을 구성하는 암석이나 토양의 종류를 반드시 고려해야 합니다. 이 연구는 에너지가 높고 얼음의 영향을 받는 환경에서는 선택 가능한 옵션의 목록이 흔히 생각하는 것보다 훨씬 좁다는 것을 시사합니다. 어떤 곳에서는 바다와 싸우기 위해 현지 조건이 필연적으로 패배하게 만들 설계와 싸우기보다는, '관리된 후퇴(managed retreat)'라고 알려진 전략, 즉 물가로부터 멀어지는 것이 유일하고 현실적인 방어책일 수 있습니다. 프린스 에드워드 아일랜드의 증거는 현지 특화된 엔지니어링과 겨울 얼음에 대한 깊은 이해 없이는, 아무리 선의로 가득 찬 자연적 방어책이라 할지라도 바다의 무게 아래서 무너질 수 있음을 보여줍니다.