[논문]경관의 특성에 따른 동물의 이동경로에 관한 연구

이동근; 박찬; 송원경

경관의 특성에 따른 동물의 이동경로에 관한 연구
Analysis of Wildlife Moving Route with Landscape Characteristics 원문보기

환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment, v.17 no.2, 2008년, pp.133 - 141

이동근 (서울대학교 조경.지역시스템공학부) , 박찬 (서울대학교 대학원) , 송원경 (서울대학교 대학원)

Abstract ▼ AI-Helper

The loss, alteration, and fragmentation of habitat have led to a reduction of biodiversity. The growing awareness of the negative effects of habitat fragmentation on natural systems has resulted in conservation strategy that is concerned with not only population and habitat level but also ecosystem and landscape level. Especially, ecological network to link core areas or major habitat patches is one of the most important issues. Recently, landscape connectivity is increasingly used in decision making for fragmented landscape management in order to conserve the biodiversity in the regional scale. The objective of this study was to find potential forest as a ecological corridor in Go-yang city, Gyung-gi province using cost-distance modelling method that can measure connectivity based on animal movement. 'Least cost-distance' modelling based on functional connectivity can be useful to establish ecological network and biodiversity conservation plan. This method calculates the distance modified with the cost to move between habitat patches based on detailed geographical information on the landscape as well as behavioural aspects of the animal movement. The least cost-distance models are based on two biologically assumptions: (1) dispersers have complete knowledge of their surroundings, and (2) they do select the least cost route from this information. As a result of this study, we can find wildlife moving route for biodiversity conservation. The result is very useful for long-term aspect of biodiversity conservation plan in regional scale, because this is reflection of geographical information and behavioural aspects of the animal movement.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만 이는 각 시나리오별 녹지조성방안에 따른 연결성 지수를 비교하여 최적의 입지를 선정하는 방법으로 생태통로 적지선정에는 유용하게 사용될 수 있으나, 동물의 이동성을 고려한 연결가능녹지 선정이나 생물다양성 보전을 위한 적용에 있어서는 미흡한 측면이 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 최소비용거리모델링 방법론을 활용하여 지역적 스케일에서 포유류의 이동경로를 탐색하고, 생물종 다양성 보전을 위한 연결가능녹지 선정에 활용할 수 있는 방안을 제시하는 것이다.
본 연구는 생물다양성 보전을 위한 방법으로 연결성 측면을 활용하여 개별 서식처 또는 생물종만을 보전의 대상으로 삼는 한계를 극복하고자 하는데 의의가 있다. 또한 이 방법론을 적용은 생물종 다양성 보전을 위한 의사결정에도 좋은 참고자료가 될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 최소비용거리모델링을 이용하여 동물의 이동경로를 탐색하고 지역적 차원에서 생물다양성 보전을 위한 계획에 활용 가능한 연결가능녹지를 선정할 수 있었다. 최소비용거리 함수는 기능적인 연결성을 확인할 수 있는 유연성을 가지고 있으며, 경관과 동물의 행태학적 측면을 반영하였다.

가설 설정

최소비용거리 모델링 기법은 외국에서 최근 많이 활용되고 있으며 다음과 같은 두 가지 가정에 의해서 고안되었다. (1)동물의 이동은 경관 구조(환경)에 따라 복잡한 양태를 보인다. (2)동물은 이동 선택에 있어서 최소거리를 따른다(Bunn et al.
대상종이 장기간 존속성을 보장 받기 위해서는 500마리 이상의 개체가 서식 가능해야 한다는 Berger(1990)의 연구결과를 바탕으로 지역적 맥락을 고려하기 위해 Schonewald-Cox(1983)의 종과 면수와의 그래프를 참고하여 200ha 이상이 되는 산림을 종 공급원으로 선정하였다. 선행연구 결과를 토대로 전체 대상 산림 중에서 200ha를 만족시키는 산림을 종 공급 산림으로 선정하고, 마찰계수에 따르는 이동의 특성을 파악하기 위해 산림 내부의 무게중심이 되는 지점을 종의 서식지점이라 가정하였다.

제안 방법

각 서식지간 상대적인 이동제한(용이) 정도를 파악하기 위해서 을 적용하여 이동제한성을 파악하였다.
각 종공급원에서 다른 종공급원으로의 이동에서 나타난 경로의 이동제한성을 을 통해서 파악하여 각 경로별 상대적인 차이를 비교하였다.
각 종공급원에서의 이동의 차이를 파악해 보기 위해 각 지점 간 최소비용경로를 분석하였다. 각 종공급원에서 다른 종공급원으로의 이동에서 나타난 경로의 이동제한성을 <식 3>을 통해서 파악하여 각 경로별 상대적인 차이를 비교하였다.
최소비용거리 함수는 기능적인 연결성을 확인할 수 있는 유연성을 가지고 있으며, 경관과 동물의 행태학적 측면을 반영하였다. 고양시에 최소비용거리함수를 적용한 결과 생물종 다양성 보전을 위한 연결성 측면에서 중요성을 보이는 연결가능녹지를 선정하였다. 이는 실제 야생동물종의 최소비용경로를 모델링하여 나타난 결과를 바탕으로 선정한 것이기 때문에 장기적인 종의 존속과 관련한 계획에 있어 유용성이 있다고 판단된다.
동물의 이동과 서식에 경사가 제약을 주는 점을 착안하여 경사에 따른 이동제약성을 모델링 하였다(박종화·서창완, 2000; Clevenger et al., 2002).
마찰계수(rv) 값을 기반으로 하여 종공급원에서 각 그리드별로 이동에 소요되는 비용을 값으로 나타내는 비용표면(Cost weighted surface)을 산출하고 이를 토대로 하여 최소비용거리를 도출하였다.
, 2007). 본연구에서는종의 이동성에 관한 국내연구가 부족한 실정이라 Theobald(2004)가 캐나다 스라소니(Lynx canadensis)를 대상으로 경관 투과성을 계산한 연구결과를 참조하여 국내의 여건에 맞게 동물의 이동특성을 반영할 수 있는 마찰계수 값을부여하였다.
각 종공급원에서 다른 종공급원으로의 이동에서 나타난 경로의 이동제한성을 <식 3>을 통해서 파악하여 각 경로별 상대적인 차이를 비교하였다. 이동제한성(impermeability)은 최소비용거리(Cd)과 각 지점간 경로의 거리(D)를 통해 구하였고 지점 간 상대적인 이동제한성의 값을 비교하였다.
최소비용거리함수는 한 셀에서 주변 8셀로 움직이면서 N_i번째의 자신의 값과 N_i+1번째의 값을 더해가며 움직인다(그림 3). 이러한 연산과정을 통해서 최종 목적지까지 가장 작은 값을 갖게 되는 경로를 찾도록 하였다.
고양시에서 종공급원 기준을 만족하는 곳은 주로 고양시 동쪽에 분포하고 있으며, 고양시 서쪽과 중앙부에도 종 공급원 기능을 할 수 있는 산림이 존재하였지만 서쪽의 산림의 경우는 고립된 양상을 보였다. 중형 포유류의 이동경로를 산출하기 위해서 산림 속 포유류가 존재하는 핵심지역은 산림의 무게중심점으로 도출하였다(그림 4).
본 연구에서는 동물의 이동이 가능한 지역을 확인하기 위한 방법으로 최소비용거리 모델링 방법을 사용하였다. 최소비용거리 분석을 위하여 종공급원을 선정, 경관침투성분석, 비용표면 계산, 최소비용거리 경로 탐색 과정으로 연구를 수행하였다(그림 2). 동물의 이동 가능지역을 찾기 위해서 경관구조에 더 민감하게 반응하는 육상동물 중 중형포유류를 선정하였다(Baguette and Dick, 2007).
최소비용거리 알고리즘을 통해 중형 포유류의 이동경로를 탐색하기 위해 마찰계수를 구하였다. 마찰계수가 큰 지역은 주로 도심지역이며, 이는 많은 도로와 주거, 상업지구가 존재하기 때문이다.

대상 데이터

종공급원으로 기능할 수 있는 산림의 핵심지역은 높은 생물종다양성과 멸종위기종이 서식할 수 있는 대표적이고 전형적인 서식처를 포함하고 있어야 하므로 생존을 위한 최소한의 면적이 요구된다(Forman, 1995). 대상종이 장기간 존속성을 보장 받기 위해서는 500마리 이상의 개체가 서식 가능해야 한다는 Berger(1990)의 연구결과를 바탕으로 지역적 맥락을 고려하기 위해 Schonewald-Cox(1983)의 종과 면수와의 그래프를 참고하여 200ha 이상이 되는 산림을 종 공급원으로 선정하였다. 선행연구 결과를 토대로 전체 대상 산림 중에서 200ha를 만족시키는 산림을 종 공급 산림으로 선정하고, 마찰계수에 따르는 이동의 특성을 파악하기 위해 산림 내부의 무게중심이 되는 지점을 종의 서식지점이라 가정하였다.
최소비용거리 분석을 위하여 종공급원을 선정, 경관침투성분석, 비용표면 계산, 최소비용거리 경로 탐색 과정으로 연구를 수행하였다(그림 2). 동물의 이동 가능지역을 찾기 위해서 경관구조에 더 민감하게 반응하는 육상동물 중 중형포유류를 선정하였다(Baguette and Dick, 2007). 본 연구의 공간분석은 ArcGIS 9.
본 연구결과 중형 포유류의 종공급원 산림(면적 200ha 이상)이 될 수 있는 지역은 총 10지점이다. 고양시에서 종공급원 기준을 만족하는 곳은 주로 고양시 동쪽에 분포하고 있으며, 고양시 서쪽과 중앙부에도 종 공급원 기능을 할 수 있는 산림이 존재하였지만 서쪽의 산림의 경우는 고립된 양상을 보였다.
본 연구에서는 동물의 이동성을 활용한 고양시의 연결녹지선정을 위해 고양시를 포함한 서울시, 양주군, 파주시 일부지역을 연구의 범위로 설정하였다(그림 1). 고양시는 비교적 양호한 녹지가 형성되어 있어 생물종 다양성 측면에서 긍정적으로 작용하고 있으나, 최근에 최근 도시기본계획 수립지침의 개정(2007.

데이터처리

본 연구의 공간분석은 ArcGIS 9.2 프로그램을 이용하였으며 지형과 경관구조를 잘 반영하기 위하여 5m×5m 그리드단위로 분석하였다.
위에서 산출한 경관요소별 마찰계수(x)와 경사에 따른 투과성(Ps) 값을 를 이용하여 최종적인 마찰계수를 산출하였다(Theobald, 2004).

이론/모형

경관요소에 따른 이동제약 정도를 의미하는 마찰계수는 Adriaensen et al.(2003), Nikolakaki(2004)에서 사용된 경관요소간 마찰계수의 상대적인 값의 차이를 비교하고 Theobald(2004)의 연구에서 적용된 값을 참고로 하여 값을 부여하였다(표 1).
, 2002). 경사도에 따르는 투과성(Permeability)값은 Finke and Sonnenschein (2007)이 소개한 로지스틱 함수 방법론을 적용하여 값을 산출하였다(식 1).
본 연구에서는 동물의 이동이 가능한 지역을 확인하기 위한 방법으로 최소비용거리 모델링 방법을 사용하였다. 최소비용거리 분석을 위하여 종공급원을 선정, 경관침투성분석, 비용표면 계산, 최소비용거리 경로 탐색 과정으로 연구를 수행하였다(그림 2).

성능/효과

1) 이동제한성, 양의 값이 클수록 동물의 이동이 용이 하지 않은 구간을 의미하며, 음의값이 큰 구간은 상대적으로 이동이 용이 한 구간을 의미한다.
최소비용경로를 산출하기 위해 10지점을 각 1회씩 연결하여 총 45개의 경로를 분석한 결과 많은 경로가 중복된 지역을 지나가는 것을 확인할 수 있었다. 일부 산림패치가 밀집되어 있는 지역은 다양한 경로가 나타난 이동경로가 존재한다.

후속연구

본 연구는 생물다양성 보전을 위한 방법으로 연결성 측면을 활용하여 개별 서식처 또는 생물종만을 보전의 대상으로 삼는 한계를 극복하고자 하는데 의의가 있다. 또한 이 방법론을 적용은 생물종 다양성 보전을 위한 의사결정에도 좋은 참고자료가 될 수 있을 것이다.
연결가능녹지를 선정하기 위해 이동 경로위에 있는 산림을 추출한 결과는 그림 7와 같다. 연결가능 녹지는 향후 동물의 이동이 예상되는 산림으로 지역적 스케일에서의 동물의 이동의 관점에서 생태네트워크를 구축하는 방법으로 활용될 수 있을것이라 사료된다.
하지만 최소비용거리 모델링을 통한 계획을 구체화시키기 위해서는 지역을 대표하는 종의 선정과 모델링에 사용된 마찰계수의 검토가 필요하다. 지역적 스케일에서 지역 희귀종, 우산종이 선정되어 모델링에 활용된다면 지역차원에서의 생물다양성 보전 계획을 위한 활용에 있어 더욱 유의미한 자료가 될 것이다. 또한 모델링에 사용된 마찰계수는 외국의 사례를 적용한 것이기 한계가 존재한다.
또한 모델링에 사용된 마찰계수는 외국의 사례를 적용한 것이기 한계가 존재한다. 향후 연구에서 전문가의 정확한 판단이나 현장조사를 통한 검증 등을 통해 국내의 적용 가능성을 검토할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	경관연결성이란 무엇인가?	경관연결성(이하 연결성)은 패치간 생물의 이동을 돕거나 방해하는 정도로 정의되고 있으며(Taylor et al., 1993), 연결성 개념을 생물종 다양성 보전을 위한 계획에 활용하기 위해 최근에는 서식지 경관의 구조적 측면과 야생동물의 이동을 고려한 기능적 측면을 모두 고려하고 있다(Tischendorf and Fahrig, 2000; Nikolakaki, 2004).
	연결성 개념을 생물 종 다양성 보전을 위한 계획에 활용하기 위해 최근에는 서식지 경관의 구조적 측면과 야생동물의 이동을 고려한 기능적 측면을 모두 고려하고 있는데, 이에 대한 한계는 무엇인가?	, 1993), 연결성 개념을 생물종 다양성 보전을 위한 계획에 활용하기 위해 최근에는 서식지 경관의 구조적 측면과 야생동물의 이동을 고려한 기능적 측면을 모두 고려하고 있다(Tischendorf and Fahrig, 2000; Nikolakaki, 2004). 하지만 실제 적용의 대상이 되는 야생동물의 연구가 아직 부족한 실정이며 종 특이성을 이해하는 것도 어려운 문제이다(Clinton et al., 2007).
	연결성을 명확히 하는 방안으로 제시되고 있는 것은 무엇인가?	, 2007). 이 때문에 연결성을 명확히 하기 위한 방안으로 최근에는 그래프 이론을 기반으로 한 최소비용거리(least cost distance)모델링 기법이 제시되고 있다(Tischendorf and Fahrig, 2000; Nikolakaki, 2004; Theobald, 2006; Baguette and Dyck, 2007). 최소비용거리 모델링 방법은 동물의 서식지간 이동에 특징을 경관구조(토지피복)와 지형적 특성에 따르는 영향을 마찰계수(resistance value)로 산정하여 동물의 행동적 측면을 고려하여 최소 이동경로를 산출한다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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