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문제 정의
- 본 연구는 광범위한 지역에 대한 생물다양성지도 제작을 위해 생태자연도로부터 취득한 산림의 임상, 밀도, 경급, 영급 등 정보로부터 의사결정나무 (decision tree)에 기반한 출현종수 예측모델을 제안 하였다. 도출된 의사결정나무 모델은 가지치기기준에 의한 의사결정나무를 형성하였으며, 이를 위해 C 5.
- 본 연구에서 시도한 생물다양성의 가치평가와 지도화에 대한 연구는 기존의 생물다양성에 대한 현황 조사 및 정보수집 단계에 그쳤던 연구에서 한발 더나아가 생물다양성의 중요성·대응방안을 제시하였 다.
- 본 연구에서는 이러한 흐름에 발맞추어 생물의 다양성을 경제적 측면에서 접목하여 평가하기 위하여 국가의 산림정보를 수집하여 식생의 종다양성에 대한 가치평가를 수행하고 지도화하는 연구를 수행하였다. 생물다양성의 경제가치평가를 위한 가치평가 분류는 크게 사용가치와 비사용가치로 구분된다.
- 연구를 진행하는데 있어 구축된 강원도 평창군의 생물다양성 추정지도 구축방법이 타당한지를 확인하기 위해 충청북도 영동군을 대상으로 선정해 추가적 으로 지도를 구축하였다. 결과는 구축된 지도는 그림 3과 같다.
가설 설정
- 2변수 임분재적식은 수종·경급에 따른 밀도에 의존하며 이에 대한 정보는 임상도에서 제공받았으며, 수고 추정을 위해 항공 LiDAR와 지상 LiDAR를 이용하여 강원도지방 수종의 수고를 파악한 연구를 바탕으로 대상지역의 수고를 평균 10m라고 가정하였다.
제안 방법
- 만약 3%의 이자율로 탄소가 10년간 보존될 경우 3500억원, 5%의 이자율을 갖을 경우 약 3200억원 그리고 10%일 경우 약 2500억원로 가치가 평가되었고, 이산화탄소를 상쇄 시킴으로써 발생하는 가치는 108억 원으로 산출됐 다. CA / CVM분석법을 사용하여 비 사용가치평가를 위한 가능성을 제시하였다.
- CVM 방법을 활용하여 멸종위기 야생동식물 보호에 대한 인지도 및 관심도를 질문하기 위해 멸종위기 야생동식물 보호 기부금 지불에 대한 개인의 WTP(willing to pay)를 질문하였다. Tobit Model 에 의한 WTPmean 추정모형을 활용하여 멸종위기 야생동식물의 보호 및 복원을 위한 사람들의 WTP는 가구당 년 9,536원으로 산출(WTPmean= 가구당 9,536원/년)되었다.
- 간접사용가치를 평가하기 위해 2변수 임분재적식을 활용하여 산림축적을 추정한뒤, 산림에 저장된 탄소량을 화폐가치로 평가하였다. 그리고 산림보존으로 인한 CO2 상쇄로 인한 가치도 평가하였다.
- 본연구에서는 직접사용가치를 평가하기위해서 임분재 적식을 활용해, 대상지역에 존재하는 산림의 임분재 적량을 계산 한 뒤, 해당하는 산림의 임목가격을 계산하여 평가하였다. 간접사용가치를 평가하기 위해서는 산림에 저장되어 있는 탄소 저장량에 대한 가치를 평가하였다. 이를 위해 임분재적식을 활용하여 도출된 산림의 축적과 대상지역 산림의 바이오매스(Biomass)를 계산하여 탄소의 저장량을 추정하였다.
- 그리고 CA(Conjoint Analysis)·CVM(Contingent Valuation Method)분석을 통해 생물종다양성에 대해 사람들이 갖고 있는 경제적 가치를 측정하여 비사용가치 평가를 실시하였다.
- 간접사용가치를 평가하기 위해 2변수 임분재적식을 활용하여 산림축적을 추정한뒤, 산림에 저장된 탄소량을 화폐가치로 평가하였다. 그리고 산림보존으로 인한 CO2 상쇄로 인한 가치도 평가하였다.
- 생물종다양성 지도화 구축을 위해서 산림청에서 제공하는 NFI(National Forest Inventory)자료의 출현종수정보를 생물다양성정보로 활용하였다. 그리고 생태자연도에서 제공하는 임상, 수관밀도, 경급, 영급, 식생보존등급, 녹지자연등급 등의 정보를 함께 활용하여 의사결정나무(Decision Tree)알고리즘에 기반한 대상지역 전체의 생물종다양성 지도를 구축하 였다.
- 0 데이터 마이닝 이론을 사용하였다. 그리고 출현종수 빈도에 따라 3가지 case로 구분하여 의사결정나무 예측모델을 도출하였다. 첫 번째 경우는 natural break방식을 사용하여 3개의 class로 구분하였으며, 두 번째 경우는 natural break방식을 사용하여 4개의 class로 구분하였다.
- 기 구축되어 있는 국가 생태정보인 생태자연도, NFI자료를 활용하였으며 다양한 인공지능방법을 검토하여 연구에 적절한 의사결정방법을 선택한 뒤, 생물다양성의 경제가치평가와 지도화 연구를 수행하였 다. 이는 추후에 정부의 환경영향평가·사업의 예비 타당성평가 등에서 활용될 수 있는 기초자료로 제공될 수 있다(그림 6).
- 본 연구는 광범위한 지역에 대한 생물다양성지도 제작을 위해 생태자연도로부터 취득한 산림의 임상, 밀도, 경급, 영급 등 정보로부터 의사결정나무 (decision tree)에 기반한 출현종수 예측모델을 제안 하였다. 도출된 의사결정나무 모델은 가지치기기준에 의한 의사결정나무를 형성하였으며, 이를 위해 C 5.0 데이터 마이닝 이론을 사용하였다. 그리고 출현종수 빈도에 따라 3가지 case로 구분하여 의사결정나무 예측모델을 도출하였다.
- 도출된 임분재적량에 수종·경급별 면적을 계산하여 총 임분재적량을 출한 뒤, 입목가격과 계산하여 최종 입목재적가치를 평가 하였다.
- 첫 번째 경우는 natural break방식을 사용하여 3개의 class로 구분하였으며, 두 번째 경우는 natural break방식을 사용하여 4개의 class로 구분하였다. 마지막 경우는 threshold를 변화시켜 3개의 class로 구분해 지도를 구축하였다.
- 본 연구에서는 탄소 ton당 가치가 우리나라에서는 연구된바 없으므로 해외 연구사례를 활용 후 NPV를 적용시켰으며, CO2 상쇄로 인한 가치평가는 산림과 학원에서 발표된 보도자료를 활용하여 평가하였다. 그 결과 소나무가 1,200 내에 360그루가 서식하고 있을 경우, 연간 1 ton의 이산화탄소를 상쇄시키는 효과가 있음을 확인하였다.
- 사용가치는 직접사용가치·간접사용가치로 재분류되며 비사용가 치는 선택가치·유증가치·존재가치로 구성된다. 본연구에서는 직접사용가치를 평가하기위해서 임분재 적식을 활용해, 대상지역에 존재하는 산림의 임분재 적량을 계산 한 뒤, 해당하는 산림의 임목가격을 계산하여 평가하였다. 간접사용가치를 평가하기 위해서는 산림에 저장되어 있는 탄소 저장량에 대한 가치를 평가하였다.
- 생태가치평가를 위해 산림의 임분재적 가치 평가와 산림에 저장된 탄소 가치를 평가하고, CA/CVM 분석평가를 하였다.
- 간접사용가치를 평가하기 위해서는 산림에 저장되어 있는 탄소 저장량에 대한 가치를 평가하였다. 이를 위해 임분재적식을 활용하여 도출된 산림의 축적과 대상지역 산림의 바이오매스(Biomass)를 계산하여 탄소의 저장량을 추정하였다. 그리고 CA(Conjoint Analysis)·CVM(Contingent Valuation Method)분석을 통해 생물종다양성에 대해 사람들이 갖고 있는 경제적 가치를 측정하여 비사용가치 평가를 실시하였다.
- 직접사용가치 평가를 위해 산림의 총 임분재적가 치를 도출해 평가하였으며, 산림의 임분재적량을 구하기 위해 수고와 수관밀도를 변수로 하는 2변수 임분재적 추정식을 활용하였다. 2변수 임분재적식은 수종·경급에 따른 밀도에 의존하며 이에 대한 정보는 임상도에서 제공받았으며, 수고 추정을 위해 항공 LiDAR와 지상 LiDAR를 이용하여 강원도지방 수종의 수고를 파악한 연구를 바탕으로 대상지역의 수고를 평균 10m라고 가정하였다.
- 그리고 출현종수 빈도에 따라 3가지 case로 구분하여 의사결정나무 예측모델을 도출하였다. 첫 번째 경우는 natural break방식을 사용하여 3개의 class로 구분하였으며, 두 번째 경우는 natural break방식을 사용하여 4개의 class로 구분하였다. 마지막 경우는 threshold를 변화시켜 3개의 class로 구분해 지도를 구축하였다.
대상 데이터
- 토지피복도는 위성사진을 주된 자료로 활용하여 국토공간의 피복상태를 대분류, 중분류, 세분류의 3단계의 분류체계로 구분하여 나타낸 지도이다. 산림조사부자료는 10m x 10m의 정방형 조사면적을 대상으로, 모든 조사지점에 대하여 TM좌표를 기록하고 모니터링에 대비해 좌표를 기록한다. 마지막으로 산림청에서 제공되는 NFI자료는 전국 산림을 대상으로 조사한 산림자원조사로써 과학 적인 방법으로 조사·평가하여 국가산림통계자료를 제작하고 있다.
- 생물종다양성 지도화 구축을 위해서 산림청에서 제공하는 NFI(National Forest Inventory)자료의 출현종수정보를 생물다양성정보로 활용하였다. 그리고 생태자연도에서 제공하는 임상, 수관밀도, 경급, 영급, 식생보존등급, 녹지자연등급 등의 정보를 함께 활용하여 의사결정나무(Decision Tree)알고리즘에 기반한 대상지역 전체의 생물종다양성 지도를 구축하 였다.
이론/모형
- 비 사용가치를 평가하기위해 결합분석방법(CA : Conjoint Analysis)과 조건부가치측정법(CVM : Contingent Valuation Method)을 사용할 수 있다. CA방법은 생물다양성에 변화를 줄 수 있는 index를 이용해 생물다양성을 등급화하고 등급별 가중치를 적용해 사람들의 선호도를 조사하는 평가법이고, CVM 은 시각화를 통한 설문지를 기반으로 사람들의 선호 도를 변수로 시장에서 거래되지 않은 가치에 대해 지불의사 금액을 직접적으로 확인 할 수 있는 평가법이 다.
성능/효과
- NFI자료를 활용한 모델로 생물다양성지도를 구축한 경우 69.37% 정확도를 갖으며 흉고직경이 16cm미 만인 침·활엽수 혼효림과 소나무림의 수관점유밀도가 51%-70%인 경우에 생물다양성의 풍부도에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
- 결과는 구축된 지도는 그림 3과 같다. 구축된 영동군의 case 1의 지도는 72.38%, case 2으로 구축된 지도는 73.33% 그리고 case 3의 경우 제작된 지도는 77.14%의 설명력을 갖는 것을 확인 되었다. 앞서 진행된 강원도 평창군의 생물다양성 지도구축결과보다 높은 설명력을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
- 상쇄로 인한 가치평가는 산림과 학원에서 발표된 보도자료를 활용하여 평가하였다. 그 결과 소나무가 1,200 내에 360그루가 서식하고 있을 경우, 연간 1 ton의 이산화탄소를 상쇄시키는 효과가 있음을 확인하였다.
- 그 결과, 대상지역의 총 임분재적량은 3768858.16 이며, 수종별 입목가격(원/)를 계산한 최종 입목재적 가치는 약1350억원으로 평가되었다(표 1).
- 기 구축되어 있는 국가 산림정보인 NFI 자료를 활용하여 의사결정나무에 기반한 강원도 평창군일대의 생물다양성 지도를 구축한 결과 대상지역의 출현종수 예측력이 약70% 정도가 되는 것을 확인 할 수 있었 다. 특히 소나무림 및 침·활엽수혼효림의 수관점유 밀도가 51%-70%인 지역에서 종이 풍부하게 나타나는 것을 확인하였으며, case3의 방법으로 class 구분 했을 경우가 가장 높은 예측력을 나타내는 것을 확인 하였다.
- 생태가치평가 결과 직접사용가치는 산림의 임분재적 가치로 약 135억원으로 평가되었으며, 간접사용가 치는 탄소가치평가를 이용하여 약 170만ton의 탄소가 저장된 것으로 산정되었다. 만약 3%의 이자율로 탄소가 10년간 보존될 경우 3500억원, 5%의 이자율을 갖을 경우 약 3200억원 그리고 10%일 경우 약 2500억원로 가치가 평가되었고, 이산화탄소를 상쇄 시킴으로써 발생하는 가치는 108억 원으로 산출됐 다. CA / CVM분석법을 사용하여 비 사용가치평가를 위한 가능성을 제시하였다.
- 생태가치평가 결과 직접사용가치는 산림의 임분재적 가치로 약 135억원으로 평가되었으며, 간접사용가 치는 탄소가치평가를 이용하여 약 170만ton의 탄소가 저장된 것으로 산정되었다. 만약 3%의 이자율로 탄소가 10년간 보존될 경우 3500억원, 5%의 이자율을 갖을 경우 약 3200억원 그리고 10%일 경우 약 2500억원로 가치가 평가되었고, 이산화탄소를 상쇄 시킴으로써 발생하는 가치는 108억 원으로 산출됐 다.
- 둘째, 보다 세부적인 개념으로 종내 지리적으로 격리된 개체군간 그리고 개체군 내의 개체간 우전적 변이를 대상으로 하는 생물다양성을 포함한다. 셋째, 다양한 생물 군집과 이들을 포함하는 생태계 그리고 군집과 생태계 간의 상호작용을 대상으로 하는 수준에서의 생물 다양성이다.
- 14%의 설명력을 갖는 것을 확인 되었다. 앞서 진행된 강원도 평창군의 생물다양성 지도구축결과보다 높은 설명력을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이로써 본 연구에서 진행된 생물다양성 지도구축방법이 타 지역에 적용가능함을 확인하였다.
- 앞서 진행된 강원도 평창군의 생물다양성 지도구축결과보다 높은 설명력을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이로써 본 연구에서 진행된 생물다양성 지도구축방법이 타 지역에 적용가능함을 확인하였다.
- 출현종수의 빈도가 가장 높게 분류된 class의 threshold 비중을 높게 측정하여 3 class로 구분한 결과 영급, 밀도의 3요소가 전체 예측모델을 약 70% 설명할 수 있었으며 특히, 소나무림과 침·활혼효임 에서 수관점유밀도가 51%-70%사이 일때 다양한 영급(11년생부터 51년생까지)에서 종이 풍부하게 나타 나는 것을 확인하였다(그림 2. 우측).
- 특히 소나무림 및 침·활엽수혼효림의 수관점유 밀도가 51%-70%인 지역에서 종이 풍부하게 나타나는 것을 확인하였으며, case3의 방법으로 class 구분 했을 경우가 가장 높은 예측력을 나타내는 것을 확인 하였다.
후속연구
- 중앙정부는 탄소배출권에 대한 거래를 가능하게 한 탄소배출권 거래제도와 같이 생물종다양성에 대한 보호에 기반한 국가간의 개발 사업에 대해 credits매매 할 수 있는 국가차원의 제도 설립에 토대를 제공하는데 활용될 수 있다. 그리고 국가차원에서 지방정부 및 기업의 생물다양성 보존 사업추진과 개발을 장려하기위해 지원금 및 장려금 등의 인센티브에 기본자료가 될 수 있을 것이다. 이는 교토의정서에 포함된 국가환경기금과 같이 생물다 양성 보호를 위한 프로젝트를 실시한 국가에 대해 기금을 지불하여 경제가치평가 결과를 고려한 국가개발을 장려하는 노력의 일환으로 매우 중요하다.
- 나아가 중앙정부, 지방정부, 기업체등에서 생물다 양성 가치평가결과를 반영할 수 있는 기본자료로 활용될 수 있을 것이다. 중앙정부는 탄소배출권에 대한 거래를 가능하게 한 탄소배출권 거래제도와 같이 생물종다양성에 대한 보호에 기반한 국가간의 개발 사업에 대해 credits매매 할 수 있는 국가차원의 제도 설립에 토대를 제공하는데 활용될 수 있다.
- 첫째, 종다양성은 특정 환경에 대한 종들의 진화적, 생태적 적응 범위를 결정하는 지표이다. 또한 종다양성은 인류에게 많은 자원을 제공해 줄 뿐만 아니라, 여러 가지 대체 자원도 제공해 준다. 예를 들면 수많은 종이 서식하는 열대 우림 지역은 우리의 식량과 주거, 의약품을 해결해 주는 엄청나게 다양한 동식물의 산지라고 볼 수 있다.
- 뿐만아니라 기업에서의 생물다양성의 평가 활용은 환경적요소를 고려한 직접적인 투입물과 산출물에 국한되는 것이 아니라 생물종다양성 전체를 총체적으로 고려할 수있는 범위에서 활용되어야 할 것이다. 마지막으로 기후변화에 대응과 대기중 이산화탄소의 농도를 저감시 키기 위한 방법으로 산림의 생물다양성을 유지하는 것이 효과적이라는 연구자료들을 근거로 산림의 보존과 기후변화의 대응은 불가분의 관계에 있기 때문에 산림생태계와 생물다양성에 대한 관리와 보호가 매우 중요함을 깨닫고 생태계와 생물다양성을 총체적으로 바라보는 시각이 요구된다.
- 이를 위해 생태계의 혜택을 평가하기 위한 특정한 가이 드와 순차적 접근방법의 방향을 제시하는 과정에 본연구에서 수행하였던 생물다양성의 가치평가방법을 접목시켜 정책 입안자들에게 제시할 수 있다. 본 연구에서 진행된 방법은 기 구축된 생태공간정보를 활용한 평가방법이므로 공간계획과 환경평가를 동시에 가능케 할 수 있기 때문에 효과적으로 이용될 수 있을 것이다. 기업체의 측면에서는 생물다양성 감소에 대한 대중들의 인식의 확대는 소비자 환경과 구매 의사의 변화로 이어져 제품의 환경 친화적 정보의 제공에 따라 소비자의 선택과 행동에 영향을 미치게 된다는 점을 인지하고, 생물다양성의 영향과 평가는 생태 계 서비스는 정의되지 않은 위험 요소를 포함하고 있으며, 수익성 기회를 불투명하게 하므로 모든 사업은 직/간접적으로 생물종다양성에 대한 고려가 필요하 다.
- 이를 위해 기업의 사업추진단계에서는 가치평가 자료를 기반으로 기업의 목표를 수립하고 사업의 SWOT분석을 실시해 기업의 운영 및 공급망 관리, 또한 재무회계의 방향을 정립해야한다. 뿐만아니라 기업에서의 생물다양성의 평가 활용은 환경적요소를 고려한 직접적인 투입물과 산출물에 국한되는 것이 아니라 생물종다양성 전체를 총체적으로 고려할 수있는 범위에서 활용되어야 할 것이다. 마지막으로 기후변화에 대응과 대기중 이산화탄소의 농도를 저감시 키기 위한 방법으로 산림의 생물다양성을 유지하는 것이 효과적이라는 연구자료들을 근거로 산림의 보존과 기후변화의 대응은 불가분의 관계에 있기 때문에 산림생태계와 생물다양성에 대한 관리와 보호가 매우 중요함을 깨닫고 생태계와 생물다양성을 총체적으로 바라보는 시각이 요구된다.
- 본 연구에서 시도한 생물다양성의 가치평가와 지도화에 대한 연구는 기존의 생물다양성에 대한 현황 조사 및 정보수집 단계에 그쳤던 연구에서 한발 더나아가 생물다양성의 중요성·대응방안을 제시하였 다. 생물종다양성에 대한 연구는 정부의 국가 경영 아젠다가 녹색성장이라는 점과 2010년이 UN에서 지정한 국제 생물종다양성의 해라는 시기적인 특성을 고려할 때 생물종다양성의 경제가치 평가방법이 환경의 보전과 보호의 중요성을 나타낼 수 있는 지표로써 적용 될 수 있을 것으로 기대한다. 더불어, 본 연구에서 실시한 생물종다양성에 대한 공간적 분포를 파악할 수 있는 지도화 연구사례는 국제적으로도 미흡한 실정이므로 본 연구는 이에 대한 선행연구로써 중요한 의미를 갖는다.
- 이는 추후에 정부의 환경영향평가·사업의 예비 타당성평가 등에서 활용될 수 있는 기초자료로 제공될 수 있다(그림 6).
- 지방정 부의 측면에서는 생물다양성의 보존 및 지속가능 하도록 유지하기 위해서는 생태계의 서비스를 고려한 정책의 입안이 반드시 필요하며, 이는 지차제의 운용 비의 절약과 경제의 활성화에 도움이 될 것이다. 이를 위해 생태계의 혜택을 평가하기 위한 특정한 가이 드와 순차적 접근방법의 방향을 제시하는 과정에 본연구에서 수행하였던 생물다양성의 가치평가방법을 접목시켜 정책 입안자들에게 제시할 수 있다. 본 연구에서 진행된 방법은 기 구축된 생태공간정보를 활용한 평가방법이므로 공간계획과 환경평가를 동시에 가능케 할 수 있기 때문에 효과적으로 이용될 수 있을 것이다.
- 기후변화에 대응하기 위해 최근 이슈로 떠오른 탄소시장과 탄소배출권 매매는 불과 10년 전에 우리나 라에서는 예상 못했던 새로운 시장이며, 국제질서이 다. 향후 세계시장은 탄소시장과 마찬가지로 생물다 양성을 보존을 위한 거래권을 부여하고, 생물다양성 보존 및 보호를 위한 개발과 성장에 노력하는 사업체에 인센티브를 부여하는 움직임이 탄소시장과 비슷하게 진행될 것으로 전망된다. 특히, 해외사업수주에서 활로를 찾고 있는 우리나라 건설산업은 새로운 질서로 다가올 생물다양성 보존에 맞는 새로운 비전과 역량을 배양해 새로운 시장환경에 적응할 수 있는 토대를 마련하는 움직임이 필요하다.
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