서언
2002년 월드컵 개최 직후 연평균 30회 정도 축구 게임 및 문화행사 등이 개최되고 있는 월드컵 주경기장은 2010년 이후 공공시설의 수익성을 강조한 운영 컨셉으로 인해 40-60회 정도 과다한 사용으로 답압이 누적되면서 잔디그라운드 상태가 많이 악화되고 있다(Park, 2019). 또한 이러한 답압 스트레스와 함께 스타디움 지붕에 막 구조물 설계로 인해 태양 광선 투과율이 감소하면서 나타나는 채광 부족도 서울 월드컵 경기장의 잔디 품질 저하에 크게 영향을 주는 요인이다(Song, 1999). 이 때 나타나는 잔디 그라운드 내부의 채광 부족 정도는 관람석 규모와 지붕구조 형태에 따라 다양한데, 특히 국내 10개 월드컵 경기장에서 지붕 설치율이 높은 축구 전용 구장에서 음영 지역이 크게 나타나고 있다(KOWOC, 2000b)
국내 월드컵 경기장은 축구 관중의 편의성을 위해 대부분 지붕 구조를 갖춘 돔 형식의 경기장으로 설계되었다(Lee, 2002). 즉 날씨에 관계없이 전천후 시합과 관람이 가능하도록 지붕 덮개 설치와 함께 배수 능력이 탁월한 모래 지반 위주로 설계 및 공사가 진행되었다(KOWOC, 2000b). 하지만 이러한 스타디움은 음영지역이 많이 발생하면서 100% 자연광을 제공할 수 없어, 이로 인해 광질 차이와 광도 부족 등으로 지속 가능한 잔디밭의 균일한 생장에 부정적인 영향을 주고 있다.
양질의 잔디 그라운드를 위해서는 광합성 작용에 필요한 자연광 확보가 무엇보다 중요하다. 음영 지역에는 유용한 가시광선보다 원적색광이 많아 식물 생장에 불리하다(Kang, 2013). 그늘 지역에서 생장하는 잔디는 잔디엽색 저하, 신초 출현 감소, 뿌리 발육 불량, 회복력 저하 및 병해 발생 등 전반적으로 잔디 적응력이 떨어진다(Beard, 1973; KOWOC, 2000a). 일반적으로 천연잔디의 생장에는 최소 694 μmol s-1 m-2 수준의 조도가 필요하다(Navvab, 1999). 하지만 PTFE(Poly Tetra Flour Ethylene) 막구조의 지붕이 설치된 돔형의 서울 월드컵 스타디움에서 자연광 환경에 대해 시뮬레이션 연구 분석 결과 경기장 조도는 최소 요구광량인 694 μmol s-1 m-2 의 30%이하 수준으로 나타나고, 이러한 광투과율 감소로 나타난 음영은 잔디생육 및 그라운드 품질을 떨어뜨리는 대표적 요인중 하나로 인식되고 있다(Joo et al., 2004; Song, 1999).
서울 월드컵 경기장은 ʻ전통 연모양’의 거대한 막구조 지붕으로 음영 지역이 곳곳에 발생하고 있으며(Lee, 2002; Seoul Metropolitan Government, 2002), 경기장 내부 위치에 따라 광도와 일조 시간이 다르기 때문에 균질한 잔디관리에 불리한 요인이 되고 있다. 잔디그라운드 조성 및 관리의 핵심은 잔디식물 개체의 줄기 생장보다는 잔디밭 전체 생장을 집단적으로 균일하게 생장시켜 왕성한 지하부 뿌리 발달과 함께 내구성 있는 고밀도 잔디밭을 지속적으로 유지하는 것이 대단히 중요하다(Vengris and Torello, 1982). 지붕막이 설치된 주경기장의 남쪽 지역에 있는 잔디는 자연광 차단이 심해서 줄기가 도장하면서 밀도가 낮아지고, 뿌리 생장이 불량한 것으로 보고되고 있다(Kim, 2019). 그러나 경기장에서 막구조의 지붕 설치로 나타나는 광투과율 차이가 잔디생육에 영향을 주는 실험을 연중 주단위로 지속적으로 조사한 상세한 데이터는 아직 없는 실정이다. 즉 지붕 구조물로 인해 나타나는 잔디 그라운드 지역별 채광량 차이가 생육 특성에 영향을 주는 비교 연구는 잔디 관리에 중요하다.
실무적으로 잔디 그라운드 관리 시 지붕막 구조 설치는 자연광량 감소 및 일조 시간 부족과 관련이 있어 연중 잔디밭밀도와 뿌리생장이 불량한데, 이러한 잔디밭 품질 저하는 계절적으로 이른 봄과 늦가을에 심하게 발생하고 있다(Park, 2019). 특히, 서울 월드컵 스타디움의 남쪽 지역은 지붕막 설치로 지속적으로 나타나는 광부족 결과 나타나는 잔디생장 부진이 그라운드 훼손과 선수 부상 문제도 크게 증가하는 것으로 보고되고 있다(Kim, 2019; Lim, 2020).
국내에서 2002년 월드컵 대회 유치 후 경기장 관련 잔디 실험 및 조사 연구는 대부분 잔디 초종 및 관리방법 위주로 진행되어 왔다(Han et al., 2017; Kim, 2013; Kim and Kim, 2020; Kim et al., 1998, 2003; KOWOC, 2000a; Lee et al., 2001; Park, 2012; Shim et al., 2000; Shim and Jeong, 1999). 또한 월드컵 스타디움의 채광 관련 연구 및 사회적인 관심은 증가하고 있지만, 현실적으로 연중 게임이 있는 경기장에서 연구 및 실험 데이터 축적은 아직 충분하지 않다(Joo et al., 2004; KOWOC, 2000a; Lim, 2020). 경기장에 설치된 PTFE 지붕막은 광선 투과 비율을 감소시키기 때문에 그라운드 내부 위치에 따라 연중 채광량, 일조 시간 및 광도가 다르게 나타나고 있다. 그리고 이러한 제환경 요인은 잔디밀도 감소, 천근성 뿌리발달 및 잔디 품질 저하와 함께 선수들의 경기력에도 영향을 주기 때문에 향후 이의 개선이 절대적으로 필요하다(Kim, 2024).
하지만 현재까지 돔구조 경기장에서 잔디그라운드 지역별 채광 차이에 따라 엽수 출현, 엽록소 생산 및 잔디 품질 등 생육관련 데이터 조사는 전무하기 때문에 이에 대한 실험은 필요하다. 즉 돔구조의 잔디구장에서 그라운드 품질을 최상으로 유지하기 위해서는 광선이 부족한 상태에서 잔디 생육 관련 연구 데이터 축적을 기반으로 장기적으로 보조 채광이 가능한 인공 채광기 도입 등 그라운드 지역별 차별화된 잔디 생육 환경 개선 노력도 중요하다(Park, 2019). 따라서 실무 현장에서 광량 보충을 위해 인공 채광기 적용 이전에 잔디 그라운드 내부의 채광 수준에 따른 잔디 생육 특성 관련 기본 데이터 조사 및 비교 분석은 양질의 잔디 그라운드 유지 관리에 절대적으로 필요하다.
본 연구는 월드컵 주경기장에서 PTFE 지붕막 구조로 인해 나타나는 지역별 채광 수준 차이가 잔디생육 특성 및 잔디품질에 미치는 영향을 파악해서 실무 현장에서 잔디 그라운드 관리 시 활용하고자 수행하였다.
재료 및 방법
공시초종과 실험구
본 연구는 켄터키 블루그래스(Poa pratensis L.)가 식재된 서울 월드컵 주경기장에서 수행되었다. 잔디 그라운드는 다층 구조의 USGA 지반(식재층, 중간층, 배수층)을 전체 45cm 깊이로 조성하였다. 실험 처리구는 PTFE 지붕막 구조로 인해 잔디 그라운드에 나타나는 채광수준에 따라 전체 3구역으로 구분해서 조사하였다.
채광 수준 관련 처리구의 기준은, 즉 조사 구역은 서울 월드컵 주경기장의 광환경 시뮤레이션 연구결과(Song, 1999) 및 잔디관리 시 실무 현장 경험을 참조해서(Park, 2019), 주경기장 지붕에 설치한 PTFE 막 구조물로 인해 지역별로 나타나는 자연광의 조사 정도에 따라 결정하였다(Table 1). 본 실험에서는 켄터키 블루그래스 잔디 생장이 완만하거나 거의 정지 상태인 저온 기간(11월~2월 사이), 즉 연중 생장이 가장 저조한 시기의 4개월 채광 정도 차이를 기준으로 삼았다. 천연잔디구장에서 잔디 생장에 필요한 최소 일조 시간은 6시간 이상 요구하고 있으며(Navvab, 1998), 이 때 최소 기준 광량인 694 μmol s-1 m-2 이상을 충족하는 시간을 일별로 종합해서 저온기 일평균 최소광량 확보시간 정도에 따라 조사 구역을 설정하였다(Song, 1999).
따라서 처리구 구성은 이 기간에 694 μmol s-1 m-2 이상의 광도가 평균 2~4시간 사이로 채광이 가장 양호한 북쪽 지역에 처리구1(High light intensity, HLI), 694 μmol s-1 m-2 이상의 광도가 평균 1.25~2시간 사이로 채광 수준이 중간 정도인 센터써클 지역에 처리구2(Medium light intensity, MLI), 그리고 694 μmol s-1 m-2 이상의 광도가 평균 0시간으로 채광 수준이 가장 낮은 남쪽 구역에서 처리구1과 정반대 방향에 있는 지역에 처리구3(Low light intensity, LLI)으로 설정하였다.
잔디관리 시 수분 공급은 자동 팝업 스프레이 시스템을 이용하였으며, 잔디예초 관리는 승용식 릴모어(LF3800, JACOBSEN, USA)를 이용하였다. 잔디밭 시비 관리는 잔디 녹색 정도 및 생육정도를 참조해서 3주 간격으로 순수 질소 성분량 기준으로 연간 16-20 g·m-2 사이로 관리하였다.
잔디생육특성
잔디 그라운드내 채광 수준에 따른 지역별 생육 특성 차이를 비교 분석하기 위해 엽수 조사, 엽록소 측정 및 잔디품질 평가를 실시하였다. 잔디 엽수는 각각 처리구의 4개 임의 지점에서 4개의 분얼경, 즉 총 16개 줄기(subsamples)를 채취하여 조사하였다. 샘플 채취 시 데이터 객관성을 위해 건강한 분얼경 위주로 선택하였다. 잔디밭에서 새로 출현하는 엽은 절간 분열 조직인 관부에서 발생하면서 잎집(leaf sheath)을 뚫고 나온다. 따라서 잔디 줄기의 잎집 안에 있는 미출현엽과 갓 올라온 신초엽은 포함하지 않았고, 잎집 위로 완전히 전개되서 엽신이 잘 발달한 성엽(mature leaf) 위주로 조사하였다. 이 때 잎집과 잎몸(leaf blade)이 완전 갈색으로 탈색된 엽조직은 포함하지 않았다. 엽수 조사는 2019년 1월부터 12월까지 정기적으로 1주 간격으로 처리구당 4반복 16개 샘플(subsample)의 평균값을 조사해서 비교하였다.
잔디 엽록소 측정은 엽록소 지수 측정기(Field Scout CM1000TM, Spectrum Technologies, Inc, USA)로 조사하였다. 엽록소 측정은 Chang et al.(2009)의 방법을 참조해서 정기적으로 1월부터 12월까지 처리구당 4반복을 조사해서 비교하였다. 그리고 잔디밭 품질 조사는 잔디 색상, 질감, 밀도, 균일도 등을 종합적으로 판단해서 잔디 연구 포장에서 많이 활용하고 있는 가시적인 방법(visual rating method, 1-9; 1=lowest, 6=medium, 9=best quality)으로 평가하였다. 즉 켄터키 블루그래스 잔디밭에서 생육이 가장 왕성한 시기에 볼 수 있는 우수한 상태의 품질을 9점, 한겨울에 관찰되는 가장 불량한 상태의 품질을 1점으로 하여 평가하였다. 이 때 달관 평가 시 켄터키 블루그래스로 조성한 서울 월드컵 주경기장에서 보통 만족한 수준의 잔디 품질은 6점 기준으로 하였다. 잔디그라운드의 품질 조사도 1월부터 12월까지 1주 간격으로 정기적으로 실시하였다.
본 실험에서 실험구는 조사 지역(남쪽, 중앙, 북쪽)별로 4반복으로 설정하였으며, 각 실험구의 크기는 1 m x 1m이었다. 조사 수집한 생육 데이터는 SAS(Statistical Analysis System) 프로그램을 이용해서 분석하였으며, 처리구 평균 관련 유의성은 DMRT 다중검정을 이용하였다.
결과 및 고찰
잔디엽수
잔디엽수는 채광 수준에 따라 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 전체 처리구의 평균 잔디엽수는 3월 13일 최저 3.0엽에서 6월 5일 최고 3.9엽 사이로 나타났다(Fig. 1). 채광 정도에 따른 잔디엽수 차이는 1월부터 3월 중순사이 가장 크게 나타났으며, 그 경향은 HLI(처리구1)> MLI(처리구2)> LLI(처리구3) 순서로 나타났다. 특히 2월부터 3월 중순 사이 채광수준이 가장 높은 HLI의 엽수는 3.4-3.9엽, 중간 정도인 MLI의 엽수는 2.4-3.3엽, 그리고 채광 수준이 가장 낮은 LLI는 2.5-2.6엽 사이로 낮은 경향으로 나타났다. 이 기간 중 2월 27일 조사 시 HLI 북쪽 지역은 3.8엽으로 잔디 엽수가 가장 많이 관찰되었고, MLI 중앙 지역은 3.3엽, 그리고 LLI 처리구인 남쪽지역은 2.3엽으로 잔디 엽수 출현이 가장 적게 나타났다. LLI의 남쪽 조사 지역에서 잔디엽수 출현이 저조한 것은 월드컵 경기장 시공 시 설치한 PTFE 지붕막으로 인해 연중 지속적으로 채광 수준이 가장 낮았기 때문이다. 잔디밭에서 엽 출현은 관부의 생장점에서 교호적인 방향으로 발생하는데 신초엽은 잎집 내부의 좁은 공간을 뚫고 나오며, 이 때 광도 및 온도 등 환경 요인에 따라 그 출현 속도가 다르고(Turgeon, 2005), 특히 자연광에 비해 광도가 낮은 환경에서는 잔디 줄기 생장이 도장하면서 분얼 속도 저하 및 잔디 엽 발생이 감소한다(Mitchell, 1955).
Fig. 1
The number of emergent leaves affected by natural light intensity in Kentucky bluegrass during the study. Treatments as described in Table 1 are based on the daily hours of natural light intensity, which exceeds 694 μmol s-1 m-2 during the low-temperature period from November to February, specifically 1. High = 2-4 hrs., 2. Medium = 1.25-2 hrs., and 3. Low = 0 hrs, respectively. Leaf emergence evaluation was made from January to December 2019 by counting the number of leaves per tiller in plot. Bars indicate the standard deviation of the mean.
이와 같은 결과는 서울 월드컵 경기장 시공 시 잔디그라운드 지역을 전체 24개 구역으로 나눈 후 구역별 광합성에 필요한 최소 광량인 694 μmol s-1 m-2 이상 조사 시간을 시뮤레이션 분석한 결과와도 일치한다. 즉, 2월 하순 북동쪽 코너 에어리어(HLI)와 중앙 센터써클 구역(MLI)에서 조사 시간은 2시간에서 3.25 시간 사이로 나타났지만, 남서쪽 코너에어리어 구역(LLI)은 전혀 나타나지 않았다(Seoul Metropolitan Government, 1999). 3월 중순 이후 6월 초순까지 잔디엽수도 HLI가 3.5-4.0엽 사이로 가장 양호하였다. 하지만 채광 수준이 중간 정도인 MLI와 가장 낮은 LLI 처리구의 엽수는 3.2-3.8엽 사이로 거의 비슷하게 관찰되었다. 6월 중순 이후 10월 초순까지 잔디 엽수는 3.5-4.0엽 사이 일정하게 나타났으며, 이 때 그 경향은 HLI> MLI, LLI의 순서로 나타났다. 하지만 이 기간에 처리구간 잔디엽수는 HLI에서 3.7-4.0엽 사이, MLI는 3.5-3.9엽 사이로 유의한 차이는 나타나지 않았다. 그리고 켄터키 블루그래스의 생육 속도가 급격히 저하되는 동절기 12월 조사 시 잔디엽수는 3.2엽 전후로 전체적으로 감소하였고, 채광 수준에 따라 처리구간 통계적 차이는 거의 나타나지 않았다.
이상에서 전체 처리구의 연중 엽수 출현 패턴은 이른 봄 4월까지 지속적으로 증가하였고, 한지형 잔디 생장이 왕성해지기 시작하는 5월부터 시작해서 여름 고온기와 가을 10월 초순까지는 처리구간 차이가 통계적으로 거의 나타나지 않을 정도로, 엽수 출현은 3.0-4.0엽 사이로 일정하게 나타났다. 그리고 낮 최고 온도가 20℃ 아래로 한지형 잔디의 생장속도가 감소하기 시작하는 10월 중순부터 12월 까지는 엽수 출현이 3.8엽 이하로 다소 감소하였다. 즉 이러한 차이가 나타나는 것은 이른 봄 4월까지는 주경기장에 설치된 PTFE 지붕막 구조로 인해 그라운드 내부 위치에 따라 구역별 자연 채광 시간이 다르고, 또한 봄과 여름 계절에 따라 달라지는 태양고도 변화에 따른 일조 시간 차이가 나타나기 때문이다(Beard, 1973). 결국 이러한 광환경 요인 차이가 광합성과 식물체내 물질대사에 영향을 주어 처리구간 엽수 발생이 다르게 나타나는 것으로 판단되었다. 왜냐하면 잔디그라운드에 도달하는 자연광 세기는 계절에 따라 태양위치와 천공(天空) 상태, 지붕막 구조의 투과율 및 내부 반사율에 따라 달라질 수 있기 때문이다(Song, 1999).
잔디엽록소
잔디 엽록소 함량도 채광 수준에 따라 처리구별 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 전체 처리구의 평균 엽록소 데이터는 1월 28일 최저 164.1에서 7월 24일 최대 493.2 사이로 처리구 및 조사 시기에 따라서 차이가 크게 나타나면서, 채광 정도에 따라 처리구간 데이터의 우열 관계가 다르게 나타났다(Fig. 2). 본 연구에서 엽록소 함량이 계절적으로 가장 낮게 나타난 시기는 동절기인 1월 초순 부터 3월 중순 사이로 이 기간에 전체 처리구에서 엽록소 함량은 평균 164.1229.7 사이로 나타났다. 그리고 연중 평균 엽록소 함량이 300 이상으로 높게 나타난 기간은 4월 하순부터 10월 초순 사이로 이 기간에 전체 처리구 평균 엽록소 함량은 311.2-493.2 사이로 나타났다.
Fig. 2
Turfgrass chlorophyll affected by natural light intensity in Kentucky bluegrass during the study. Treatments as described in Table 1 are based on the daily hours of natural light intensity, which exceeds 694 μmol s-1 m-2 during the low-temperature period from November to February, specifically 1. High = 2-4 hrs., 2. Medium = 1.25-2 hrs., and 3. Low = 0 hrs, respectively. The chlorophyll content measurement was made from January to December 2019 with CM 1000 Chlorophyll Meter (Spectrum Technologies, Inc., IL, USA). Bars indicate the standard deviation of the mean.
이러한 데이터 경향은 켄터키 블루그래스 잔디 생육 특성과 관련이 있는 것으로 판단되었다. 국내에서 켄터키 블루그래스는 연중 일장이 점점 더 길어지는 장일 환경 기간인 5-6월에 최적의 생장 온도인 15-24℃ 사이에서 잔디생장이 가장 왕성하다. 반대로 일년 중 일조 시간이 가장 짧은 시기인 12월 하순 동지를 경과하면서 가장 추운 한겨울 1월부터 2월 사이 잔디 생장이 가장 저조하다(Ku and Lee, 2002; Turfgrass Society of Korea, 2020).
본 연구에서 지역별 채광 처리구에 따른 엽록소 함량은 1월 초순부터 6월 중순까지 채광수준이 가장 양호한 북쪽지역의 HLI 처리구에서 잔디 엽록소 함량이 1월 10일 195.3에서 5월 23일 470.8 사이로 가장 높았다. 채광수준이 중간 정도인 센터써클 지역의 MLI와 가장 낮은 LLI의 남쪽지역은 차이가 크게 나타나지 않았다. 하지만 2월 하순부터 3월 중순 사이 기간에는 센터써클 지역의 MLI가 남쪽지역의 LLI보다 엽록소 함량이 더 높게 나타났다. 3월 6일 조사한 엽록소 함량은 HLI 240.0, MLI 169.5, 그리고 LLI 133.0으로 나타나 처리구간 차이가 크게 나타났다.
여름 장마철이 시작되는 6월 하순부터 7월 중순 사이기간에는 전체 처리구의 엽록소 함량이 다소 감소하는 경향으로 나타났다. 7월 3일 조사 시 잔디 엽록소 함량은 319.3-337.3 사이로 나타나서 처리구 1-3의 평균은 327.8이었다. 이는 6월 19일 조사 시 LLI-HLI의 평균 엽록소 함량인 443.5에 비해 26% 정도 더 낮은 결과이었다. 하지만 한여름 고온기간인 7월 24일-7월 31 조사 시 잔디 엽록소 함량은 이전에 조사했던 경향과 다르게 채광 수준이 중간 정도인 MLI의 엽록소 함량이 505.5-558.8 사이로 가장 높았다. 즉 7월 24일 조사 시 HLI, MLI 및 LLI의 엽록소 함량은 각각 528.8, 558.8 및 493.0으로 센터써클 지역의 MLI가 가장 높게 나타났고, 전체적으로 6월 하순에 비해 처리구 모두 엽록소 함량이 더 높게 나타났다.
이러한 차이가 나타나는 것은 몬순 기후대인 국내의 기후 특성상 여름 장마철로 인해 6월 하순부터 7월 중순 사이 흐린 날이 많이 나타나면서 이러한 계절별 기상 환경 차이가 천공에 영향을 주고, 천공 상태에 따라 광도가 감소하면서 엽록소 생성 속도가 저하 되었기 때문이다. 여름 고온기의 광환경 특징 중 하나는 일평균 조도가 900 μmol s-1 m-2 이상 해당되는 시간이 6월은 일평균 3.8시간이지만, 7월은 일평균 1.8시간으로 나타나고 있다(Seoul Metropolitan Government, 1999). 즉 이것은 6월 하순부터 7월 중하순까지 지속되는 몬순 기후대의 장마철 영향으로 흐린 날씨가 자주 나타나기 때문에 왕성한 광합성 대사작용이 가능한 기간이 약 50% 정도 감소하는 것을 의미한다. 하지만 장마철이 끝나면서 잔디는 청명한 날씨 영향으로 엽록소는 다시 왕성하게 생성되는 것으로 판단되었다.
일반적으로 광합성 작용에 이용되는 광원은 태양의 직사일광과 천공의 확산광이 있다. 서울 월드컵 주경기장처럼 PTFE 막구조 지붕을 갖는 곳에서 잔디 그라운드 표면에 도달하는 자연광은 직사일광의 경우 3가지-즉, 직달성분, 확산투과 성분 및 내부 반사성분으로 구분할 수 있으며, 또한 천공의 확산광인 경우에도 3가지로 나눌 수 있다(Song, 1999). 따라서 잔디그라운드에 도달하는 자연광의 세기는 태양위치, 천공상태, 지붕막 구조의 투과 특성 및 내부 반사율 등에 따라 달라질 수 있다. Madison and Andersen (1963)은 잔디그라운드의 반사광에 따라 엽록소 지수는 다르게 나타난다고 보고하였다.
여름 고온기 하고 현상 이후 한지형 잔디가 다시 생장이 활발해지는 9월 이후 10월 하순까지 기간에 엽록소 함량은 344.3에서 448.5 사이로 나타났고, 처리구간 경향은 일반적으로 채광 수준에 따라 HLI, MLI> LLI의 경향으로 나타났다. 즉, 처리구 1, 2 지역에 있는 잔디의 엽록소 함량이 비교적 높게 나타났고, 처리구 3인 남쪽지역의 잔디는 처리구 1, 2에 비해 엽록소 함량이 다소 낮게 나타났다. 대기 온도가 낮아지는 12월 조사 시 잔디 엽록소 함량은 저온과 단일 조건으로 잔디 생육 속도가 저하되면서 엽록소 함량은 290.0 이하로 나타났지만 처리구간 차이는 나타나지 않았다.
잔디품질
잔디품질도 채광정도에 따라 통계적 차이가 나타났는데, 전체 처리구의 평균 잔디품질의 평가점수는 1월 22일 최저 3.0점부터 7월 31일 최고 7.6점 사이로 계절별 조사시점에 따라 다양하게 나타났다(Table 2). 채광정도에 따른 잔디품질 차이는 1월 하순부터 6월 중순까지 크게 나타났는데 일반적인 경향은 HLI> MLI> LLI 순서로 나타났다. 채광수준이 가장 양호한 HLI의 북쪽 지역은 잔디평가 점수가 지속적으로 높게 나타났지만, MLI와 LLI는 조사 시기에 따라 우열관계가 다르게 나타났다. 즉, 3월 6일 잔디품질 평가 시 HLI의 평가 점수는 5.5로 나타났고, 나머지 MLI와 LLI의 점수는 각각 4.0 및 3.5로 나타났다. 또한 5월 23일 조사 시 HLI의 경우 8.0점으로 가장 높게 나타났고, MLI와 LLI는 각각 5.8점과 6.0점으로 나타나 LLI가 좀 더 양호한 경향으로 나타났다.
Table 2
Turfgrass quality affected by natural light intensity in Kentucky bluegrass during the study. Treatments as described in Table 1 are based on the daily hours of natural light intensity, which exceeds 694 μmol s-1 m-2 during the low-temperature period from November to February, specifically 1. High = 2-4 hrs., 2. Medium = 1.25-2 hrs., and 3. Low = 0 hrs, respectively. Visual turfgrass quality was evaluated from January to December 2019 with a rating of 1 to 9 scale (1=lowest, 6=acceptable, and 9=highest quality).
6월 하순 이후 여름 고온기와 가을에 잔디 품질 평가점수는 채광 정도에 따른 처리구간 경향은 있었지만, 통계적인 차이는 거의 나타나지 않았다. 7월 31일 조사 시 잔디품질은 HLI 처리구 7.6점, MLI 8.0점, 그리고 LLI 처리구 7.2점으로 나타났다. 또한 10월 11일 조사 시에도 HLI, MLI 및 LLI의 평가 점수는 각각 7.3, 7.2 및 6.7점으로 나타나 남쪽지역의 품질이 다소 저조한 것으로 관찰되었다. 기온 하강으로 잔디의 생장 속도가 급속하게 감소하는 동절기에 진입한 12월 잔디 품질은 평가 점수가 감소하면서 5.6점에서 6.1점 사이로 나타났지만, 3개 처리구간 통계적인 차이는 거의 나타나지 않았다.
이상에서 주경기장에서 지붕막 구조에 따른 채광 차이에 따른 잔디품질 차이는 채광정도에 따라 HLI> MMI> LLI 순으로 나타났다. 즉, 잔디 품질 평가 점수는 일반적으로 채광이 가장 낮은 수준인 LLI의 남쪽지역 잔디가 가장 낮게 나타나서 채광시간이 짧을수록 잔디생육 및 품질이 감소하는 것을 확인하였다. 특히 이러한 경향은 1월 중순-5월하순 사이 크게 나타났다. 즉 남쪽지역의 경우 PTFE 지붕막 구조로 인해 일조가 부족한 이른 봄 생육기에 불량한 잔디생육을 위해 선택적으로 인공 채광기 활용 등 좀 더 집중적인 관리가 필요한 것으로 판단되었다. 팔작 지붕 모양의 서울 월드컵 주경기장의 경우 개장 초기인 2002년 월드컵대회부터 잔디그라운드내 이러한 광환경 차이로 인해, 특히 계절적으로 동절기와 이른 봄에 남쪽지역의 잔디가 북쪽 지역에 비해 생육 상태가 불량한 것으로 확인되고 있다(Kim, 2019; Lim, 2020). 즉 돔 구조의 경기장에서 남쪽 지역은 잔디관리 시 동절기부터 이른 봄, 즉, 3월 중순-4월 초순까지 인공 채광기 및 히팅 시스템 도입 등을 통해서 광조사 및 가온 등의 추가적인 관리 방법을 고려할 필요가 있다고 판단되었다.
종합적으로 본 실험에서 연중 켄터키 블루그래스의 잔디엽수는 2.4-4.4엽으로 2002년 월드컵축구대회를 준비하면서 실무 현장에서 조사한 엽수 발생 데이터인 엽수 2.5-4.0엽 결과와 비슷하게 나타났다(Kim, 2019). 하지만 이러한 결과는 자연광이 100% 완전하게 투과되는 완전한 잔디밭에서 볼 수 있는 3-7엽 사이에 비해 엽수 발생이 다소 낮은 편이었다(Park, 2012). 즉 월드컵 주경기장에서 상대적으로 엽수 출현이 적게 나타나는 것은 PTFE 지붕막 구조로 인해 지속적으로 일조시간 감소와 가시광선 투과율이 저조하기 때문에 나타난 결과로 판단되었다. 그러므로 양질의 잔디밭을 위해서는 적색광 등 식물의 광합성에 유용한 파장의 자연광선 확보가 절대적으로 필요하다(Kang, 2013).
태양광은 파장과 에너지 수준이 다른 여러 종류의 빛을 갖고 있는 혼합광으로 다양한 광선이 다양한 비율로 분포하면서 광질을 좌우하며, 광질에 따라 식물의 생육 반응 결과는 다르게 나타난다. 이중 식물생육에 크게 영향을 주는 스펙트럼은 가시광선 부위이며, 가시광선 중 광합성이 왕성하게 일어나는 부위는 400-500nm의 청색광과 600-700nm의 적색광이다(Lal, 2018). 즉 양질의 고밀도 잔디 그라운드를 위해서는 식물의 핵심 물질대사 과정인 광합성 작용에 유효한 적색광과 청색광 확보가 중요하다. 하지만 PTFE 지붕막 구조로 인해 광투과율이 감소해서 그라운드 내부에 발생하는 음영 지역에서는 식물 생장에 유용한 청색광 및 적색광보다 상대적으로 파장이 긴 원적색광이 많아서 잔디 생장에 불리할 수밖에 없다(Fry and Huang, 2004). 서울 월드컵 주경기장 건립 시 전체 관람석의 약 90% 정도의 지붕을 덮고 있는 PTFE 코팅막의 광선 투과율은 20%로 매우 낮기 때문에 잔디생장에 불리할 수밖에 없다(Song, 1999).
본 실험에서 잔디엽수 발생 시 출현 패턴은 1월부터 5월 하순까지 채광이 양호할수록 많이 발생하였고, 그 경향은 HLI> MLI> LLI 순서-즉 지역적으로 북쪽 > 센터써클 > 남쪽지역 순서로 나타났다. 천연잔디그라운드의 엽 발생은 관부조직의 마디에서 교호적인 방향으로 나타나는데 신초엽은 관부에서 지속적으로 발생하면서 잎집 안쪽에서 나오는데, 이 때 환경 요인에 따라 출현 속도가 차이가 나타날 수 있다(Turgeon, 2005). 하지만 자연광에 비해 광도가 낮은 조건에서는 잔디식물이 도장하면서 분얼 속도 저하 및 잔디 신초 엽의 출현이 감소한다(Mitchell, 1955).
일반적으로 채광 및 온도 환경이 잔디생장에 적합한 5월 초순부터 시작해서 여름 고온기를 지나 11월 초순까지 기간에는 처리구간 신초엽 발생이 크게 차이가 나타나지 않았다. 즉 5월 이후 그라운드의 위치에 관계없이 대부분 지역에서 켄터키 블루그래스의 엽 발생이 3.5-4.0매 사이 나타나 LLI, MLI, HLI 처리구간 차이가 나타나지 않았는데, 이것은 경기장의 잔디밭 밀도가 그라운드 위치에 관계없이 성숙단계(carrying capacity)에 도달하였기 때문에 나타난 결과로 판단되었다. 왜냐하면 잔디생장이 정상적으로 진행되어 성숙 단계에 진입한 잔디밭에서는 성엽의 출현수가 일정하게 유지되기 때문이다(Madison, 1966).
잔디 엽록소 함량은 처리구에 따라 최저 164.1-최대 493.2 사이로 계절별 차이가 329.1 mg·cm-2정도 나타났는데, 이것은 하이브리드 잔디밭에서 연중 엽록소 조사 시 확인한 계절별 차이인 354mg·cm-2 유사한 결과였다(Cho et al., 2021). 식물생장에 중요한 엽록소는 기본 핵심 물질대사인 탄소동화 작용과 밀접한 관계가 있으며, 식물체내 엽록소 함량은 유전인자, 환경요인과 관리정도에 따라서 차이가 나타날 수 있다. 또한, Koo et al.(2015)은 국내에서 이른 봄에 조사한 켄터키 블루그래스의 엽록소 함량은 시비 관리 시 사용하는 비료 종류에 따라 최저 41.2에서 최고 451.7 사이로 크게 차이가 나타난다고 보고하였다.
이러한 결과는 지붕막 구조 및 환경 요인에 따라 나타난 것으로 판단되었다. 본 실험에서 엽록소 지수는 단위 면적당 엽록소 측정 함량(mg·cm-2) (Beard and Beard, 2005)을 의미하며 엽록소 함량은 반사광, 잔디밀도, 잔디품질 요인과 연관이 있다(Madison and Andersen, 1963). 즉, 엽록소 지수 차이는 엽록소 함량이 다른 것을 의미하며 엽록소 형성을 위해서는 광합성 물질대사를 통해 구조 탄수화물이 적절하게 공급되는 것이 필요하다(Fry and Huang, 2004). 지구공전 궤도의 위치에 따라 달라지는 태양고도와 지붕막 구조 설치로 나타나는 반사광 차이 등은 계절에 따라 차이가 있고, 이러한 환경 변화가 처리구간 연중 엽록소 지수 변화에 영향을 주는 것으로 판단되었다. Ryu et al. (2018)은 한지형 잔디에서 플라즈마 조명 시스템과 고압 나트륨등의 다양한 광원을 사용했을 때 이들 광원으로 인해 광합성 작용이 증가해서 대조구에 비해 엽록소 지수 증가와 함께 잔디 예지물 함량이 약 30% 정도 증가한다고 보고하였다.
결론적으로 월드컵 스타디움에서 PTFE 지붕막 구조로 인해 연중 누적적으로 자연 채광량 부족 및 일조 시간 감소로 특히 남쪽 지역에 엽수 출현 감소 및 엽록소 생성 저하로 계절 내내 잔디밀도 감소와 품질이 불량하게 나타나는 것으로 판단되었다. Kim(2019)은 월드컵 주경기장의 경우 지붕막 구조 설계로 발생하는 광환경 차이로 인해 남쪽 30-40% 지역은 북쪽지역의 잔디에 비해 자연광 차단이 심해서 지상부 잔디 줄기가 도장하고 엽색 저하와 저밀도 잔디밭, 그리고 특히 뿌리 발달이 14.2-31.2% 감소한다고 보고하였다.
특히 이러한 결과는 태양고도가 낮아 잔디그라운드내 지역별 일조 시간 차이가 크게 나타나는 이른 봄과 늦가을에 심하게 발생하기 때문에 실무현장에서 계절에 따라 지역별 차별화된 잔디 관리가 필요하다. 일반적으로 한지형 잔디는 온도가 4-5℃ 이하로 떨어지면, 지상부 잔디생육이 거의 정지되고, 0℃에서는 지하부 뿌리발달이 정지되는 것으로 알려지고 있다(Christians, 2004). 따라서 동절기에 결빙이 발생하는 남쪽지역은 이른 봄 그라운드 사용 및 선수들의 경기력에 영향을 줄 수 있기 때문에-즉, PTFE 지붕막이 시공된 돔 구조형 경기장에서 남쪽 지역은 장기적으로 잔디관리 시 동절기부터 이른 봄 기간에는 인공 채광기 및 히팅 시스템 도입 등을 통해서 광선 보충 및 가온 등의 추가적인 관리 방법 개선 노력이 필요하다고 판단되었다. 하지만 유럽과 달리 동절기 게임이 없는 춘추제의 국내 축구 시즌 특성과 수익성 위주의 경기장 운영측면에서 잔디생육, 잔디품질, 경기력, 경제성 등 추가적으로 종합적인 검증을 통해 유지 비용 및 효율성 측면의 장단점을 체계적으로 분석해서 전략적인 접근과 선택적인 집중 관리가 필요한 것으로 판단되었다.
요약
국내 월드컵 스타디움은 준공한지 20년 이상 기간이 경과되면서 잔디그라운드 상태가 악화되고 있다. 본 연구는 월드컵 주경기장에서 채광수준이 잔디의 생육과 품질에 미치는 영향을 파악해서 실무 관리에 응용하고자 실시하였다. 실험은 USGA 모래 지반에 조성한 켄터키 블루그래스 경기장에서 수행하였으며, 잔디그라운드 내부 채광 수준에 따라 전체 3 처리구(HLI, High light intensity; MLI, Medium light intensity; LLI, Low light intensity)를 설정하였다. 전체 처리구의 평균 잔디엽수는 3월 13일 최저 3.0엽에서 6월 5일 최고 3.9엽 사이로 나타났다. 잔디엽수 출현은 채광이 양호할수록 많이 발생하였고, 그 순위가 HLI(북쪽지역)> MLI(센터써클지역)≥LLI(남쪽지역) 순서로 나타났다. 엽록소 측정기로 조사한 전체 처리구의 엽록소 평균 함량은 1월 28일 최저 164.1부터 7월 24일 최고 493.2 사이로 처리구와 계절별 엽록소 함량 차이가 329.1mg·cm-2로 크게 나타났으며, 연중 엽록소 함량은 HLI > MLI > LLI 순서로 나타났다. 잔디품질의 평균 평가점수는 1월 22일 최저 3.0점 부터 7월 31일 최고 7.6점 사이로 계절별 조사시기에 따라 다양하게 나타났다. 잔디품질은 1월 하순부터 6월 초순까지 채광 수준이 높은 북쪽 지역이 가장 우수하였지만, 태양고도가 높은 6월 하순 이후에는 채광 정도에 따른 차이가 크게 나타나지 않았다. 종합적으로 채광정도에 따라 엽 출현, 엽록소 함량 및 잔디품질은 일반적으로 남쪽보다는 북쪽 지역에서 더 우수한 것으로 나타났으며, 특히 이러한 차이는 계절적으로 동절기와 봄철에 크게 나타났다. 본 연구를 통해 지붕 막 구조 설치로 인해 지역별 채광수준 차이는 잔디 생육 및 품질 등에 크게 영향을 주기 때문에 최상의 그라운드 상태를 유지하기 위해서는 지역별 차별화된 관리가 필요하다. 본 실험에서 밝혀진 PTFE 지붕막 구조로 인해 잔디그라운드 내부 위치별 채광 수준 차이로 나타난 잔디생육 특성과 품질 관련 데이터는 돔 구조의 스포츠 잔디그리운드 관리 시 실무적으로 유용하게 활용할 수 있을 것이다.
