무인도서의 지속가능한 이용을 보장하기 위해서는 이용 개발계획을 수립할 때 무인도서 생태계의 높은 가치를 충분히 고려하고, 이용 개발 행위가 이루어지기 전에 환경수용력을 먼저 평가할 필요가 있다. 이 연구에서는 에머지 개념과 방법론을 이용하여 무인도서인 인천광역시 옹진군 소재 선갑도의 생태계 가치와 환경수용력을 평가하였다. 선갑도의 에머지 평가경계는 육지부뿐만 아니라 '무인도서의 보전 및 관리에 관한 법률'의 무인도서 관리범위를 따라 만조수위선으로부터 1 km이내의 해역까지 포함하였다. 선갑도 생태계로 유입하는 재생가능 에머지량은 $1.04{\times}10^{20}$ sej/yr로, 해면부의 조석 에머지가 가장 중요하였다. 선갑도의 가치는 연간 299억 Em₩으로 높게 나타났다. 선갑도 육지부와 해면부의 에머지 기여도를 모두 포함하여 환경수용력을 계산한 결과, 우리나라 평균 수준개발 시나리오의 경우 6,586명, 장기적 지속가능성 시나리오의 경우 2,337명이었다. 그러나 선갑도 육지부가 공급하는 에머지만 고려할 경우 환경수용력은 우리나라 평균수준 개발을 가정할 경우 14명, 장기적 지속가능성을 고려할 경우 5명에 불과하였다. 따라서 선갑도를 포함한 무인도서의 생태계 가치를 유지하고 무인도서 이용의 지속성을 보장하기 위해서는 이용 개발계획 수립단계에서부터 환경수용력을 고려하도록 제도화 할 필요가 있다.
무인도서의 지속가능한 이용을 보장하기 위해서는 이용 개발계획을 수립할 때 무인도서 생태계의 높은 가치를 충분히 고려하고, 이용 개발 행위가 이루어지기 전에 환경수용력을 먼저 평가할 필요가 있다. 이 연구에서는 에머지 개념과 방법론을 이용하여 무인도서인 인천광역시 옹진군 소재 선갑도의 생태계 가치와 환경수용력을 평가하였다. 선갑도의 에머지 평가경계는 육지부뿐만 아니라 '무인도서의 보전 및 관리에 관한 법률'의 무인도서 관리범위를 따라 만조수위선으로부터 1 km이내의 해역까지 포함하였다. 선갑도 생태계로 유입하는 재생가능 에머지량은 $1.04{\times}10^{20}$ sej/yr로, 해면부의 조석 에머지가 가장 중요하였다. 선갑도의 가치는 연간 299억 Em₩으로 높게 나타났다. 선갑도 육지부와 해면부의 에머지 기여도를 모두 포함하여 환경수용력을 계산한 결과, 우리나라 평균 수준개발 시나리오의 경우 6,586명, 장기적 지속가능성 시나리오의 경우 2,337명이었다. 그러나 선갑도 육지부가 공급하는 에머지만 고려할 경우 환경수용력은 우리나라 평균수준 개발을 가정할 경우 14명, 장기적 지속가능성을 고려할 경우 5명에 불과하였다. 따라서 선갑도를 포함한 무인도서의 생태계 가치를 유지하고 무인도서 이용의 지속성을 보장하기 위해서는 이용 개발계획 수립단계에서부터 환경수용력을 고려하도록 제도화 할 필요가 있다.
For sustainable use of the resources of uninhabited islands of Korea, their ecological economic potential needs to be fully integrated into their management policy and the carrying capacity of the islands should be evaluated before using or developing them. The emergy methodology was used to evaluat...
For sustainable use of the resources of uninhabited islands of Korea, their ecological economic potential needs to be fully integrated into their management policy and the carrying capacity of the islands should be evaluated before using or developing them. The emergy methodology was used to evaluate the ecological economic value and carrying capacity of Sungap-do which is an uninhabited island in Incheon, Korea. The system boundary for the emergy evaluation of the island included the sea area within 1km from the high tide level, following the management boundary for the uninhabited islands of Korea stipulated in the Law on the Conservation and Management of Uninhabited Islands. The total renewable emergy input to Sungap-do was $1.04{\times}10^{20}$ sej/yr from tidal energy. The annual ecological economic contribution of the island was evaluated high at 29.9 billion Em₩/yr. If Sungap-do were developed to the national average, its carrying capacity was 6,586 persons at the current living standard of Korea. The carrying capacity of Sungap-do for the long-term sustainability scenario was 2,337 persons at the same living standard as in the developed scenario. When only emergy contribution of the land area was considered, the carrying capacity of Sungap-do sharply decreased to 14 persons for the developed scenario and 5 persons for the long-term sustainability scenario. The carrying capacity of the uninhabited islands of Korea including Sungap-do, thus, needs to be considered from the initial stage of utilization or development projects to sustain the ecosystem benefits and their sustainable uses.
For sustainable use of the resources of uninhabited islands of Korea, their ecological economic potential needs to be fully integrated into their management policy and the carrying capacity of the islands should be evaluated before using or developing them. The emergy methodology was used to evaluate the ecological economic value and carrying capacity of Sungap-do which is an uninhabited island in Incheon, Korea. The system boundary for the emergy evaluation of the island included the sea area within 1km from the high tide level, following the management boundary for the uninhabited islands of Korea stipulated in the Law on the Conservation and Management of Uninhabited Islands. The total renewable emergy input to Sungap-do was $1.04{\times}10^{20}$ sej/yr from tidal energy. The annual ecological economic contribution of the island was evaluated high at 29.9 billion Em₩/yr. If Sungap-do were developed to the national average, its carrying capacity was 6,586 persons at the current living standard of Korea. The carrying capacity of Sungap-do for the long-term sustainability scenario was 2,337 persons at the same living standard as in the developed scenario. When only emergy contribution of the land area was considered, the carrying capacity of Sungap-do sharply decreased to 14 persons for the developed scenario and 5 persons for the long-term sustainability scenario. The carrying capacity of the uninhabited islands of Korea including Sungap-do, thus, needs to be considered from the initial stage of utilization or development projects to sustain the ecosystem benefits and their sustainable uses.
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문제 정의
이런 점에서 이용개발수용력의 한계는 자연생태계의 이용목표나 관리목표와 밀접하게 연결되어 있다. 이 연구에서는 해양수산부[2005]의 정의를 따라 무인도서를 이용하는 인구수라는 관점에서 인천광역시 옹진군 선갑도의 환경수용력을 평가하였다.
선갑도의 환경수용력은 이 무인도서가 우리나라 평균수준으로 개발되는 것을 가정한 경우와 장기적으로 지속성이 보장되도록 개발되는 경우로 나누어 산정되었다. 이 연구에서는 환경수용력을 선갑도를 이용할 수 있는 최대 인구 수로 평가하였다. 선갑도의 환경수용력은 선갑도로 유입하는 연간 에머지 유입량(sej/yr)을 일인당 에머지 사용량(sej/person)으로 나누어 구하였다.
이 연구의 목적은 지형·지질·경관 측면에서 뛰어난 가치를 가지고 있고 서식지 관점의 보전가치가 좋은 무인도서인선갑도를 대상으로 에머지 관점의 환경수용력을 평가하고, 우리나라 무인도서 관리와 관련한 시사점을 제시하는 데 있다.
제안 방법
2의 ESI 계산식을 이용하였다. ESI가 10이 되도록 하는 F값을 계산한 뒤, 이를 R 및 N과 더하여 연간 총 에머지 유입량을 계산하였다.
선갑도가 우리나라 평균 수준으로 개발되는 것으로 가정한 경우의 연간 에머지 유입량(sej/yr)을 계산하기 위하여 먼저 우리나라의 평균 개발수준을 나타내는 EIR을 계산하였다. Fig.
04×1020 sej/yr로, 조석에너지가 100%를 차지하였다. 선갑도로 유입하는 재생가능 에머지 총량(Fig. 2의 R)은 중복계산을 피하기 위하여 해면부에서 에머지 기여도가 가장 큰 조석 에머지와 육지부에서 에머지 기여도가 가장 큰 강수 에머지를 더해 구하였다. 그러나 해면부의 조석 에머지에 비해 육지부 강수 에머지가 아주 작아 선갑도로 유입하는 재생가능 에머지는 조석 에머지가 전체를 차지하였다.
이 연구에서는 환경수용력을 선갑도를 이용할 수 있는 최대 인구 수로 평가하였다. 선갑도의 환경수용력은 선갑도로 유입하는 연간 에머지 유입량(sej/yr)을 일인당 에머지 사용량(sej/person)으로 나누어 구하였다. 이를 위해 두 가지 시나리오에 대해 연간 에머지 유입량을 각각 계산하였으며, 일인당 에머지 사용량은 우리나라 전체의 평균 일인당 에머지 사용량을 이 연구에서 별도로 계산하여 활용하였다.
선갑도의 환경수용력은 이 무인도서가 우리나라 평균수준으로 개발되는 것을 가정한 경우와 장기적으로 지속성이 보장되도록 개발되는 경우로 나누어 산정되었다. 이 연구에서는 환경수용력을 선갑도를 이용할 수 있는 최대 인구 수로 평가하였다.
이를 위해 두 가지 시나리오에 대해 연간 에머지 유입량을 각각 계산하였으며, 일인당 에머지 사용량은 우리나라 전체의 평균 일인당 에머지 사용량을 이 연구에서 별도로 계산하여 활용하였다. 우리나라의 일인당 에머지 사용량은 경제로 유입하는 연간 총에머지량(sej/yr)을 국내총생산(₩/yr)으로 나누어 구하였다.
해양수산부[2005]는 무인도서의 환경수용력을 무인도서를 이용할 수 있는 인구 수의 관점에서 재생가능 에머지 기반 및 화석연료 기반 환경수용력으로 나누어 평가하였다. 이 연구에서는 해양수산부[2005]의 접근 방법을 더 구체화하여 평가대상 무인도서를 우리나라 평균 수준으로 개발할 경우와 장기적 관점의 지속성을 고려할 경우로 나누어 평가하였다. 이 연구의 목적은 지형·지질·경관 측면에서 뛰어난 가치를 가지고 있고 서식지 관점의 보전가치가 좋은 무인도서인선갑도를 대상으로 에머지 관점의 환경수용력을 평가하고, 우리나라 무인도서 관리와 관련한 시사점을 제시하는 데 있다.
2에 제시한 EIR 계산식에서 우리나라 EIR과 선갑도로 유입하는 재생가능 에머지량(R)은 이 연구에서 독립적으로 계산되는 값이기 때문에, 외부에서 구입하는 에머지량(F)은 이 식을 이용하여 계산할 수 있다. 이렇게 계산된 외부 구입 에머지량(F)과 R 및 N 값을 더하여 선갑도로 유입하는 연간 에머지량을 계산하였다.
선갑도의 환경수용력은 선갑도로 유입하는 연간 에머지 유입량(sej/yr)을 일인당 에머지 사용량(sej/person)으로 나누어 구하였다. 이를 위해 두 가지 시나리오에 대해 연간 에머지 유입량을 각각 계산하였으며, 일인당 에머지 사용량은 우리나라 전체의 평균 일인당 에머지 사용량을 이 연구에서 별도로 계산하여 활용하였다. 우리나라의 일인당 에머지 사용량은 경제로 유입하는 연간 총에머지량(sej/yr)을 국내총생산(₩/yr)으로 나누어 구하였다.
첫 번째 단계에서는 평가대상 시스템의 경계를 정하는데, 경계는 연구하고자 하는 대상과 연구의 목적에 따라 결정된다. 평가대상 시스템의 경계는 시스템의 외부요소와 내부요소를 구분하는 기준을 제시한다. 이 연구에서는 선갑도 에머지 평가의 바다쪽 경계를 ‘무인도서의 보전 및 관리에 관한 법률’이 정한 관리범위를 따라 만조수위선으로부터 1 km 이내의 해역을 대상으로 하였다.
대상 데이터
이 연구에서 평가대상으로 선정한 선갑도는 인천광역시 옹진군자월면에 있는 무인도서이다(Fig. 1). 해발고도가 352미터로 옹진군에서 가장 높은 선갑산이 급한 경사면을 이루고 형성된 선갑도는 면적이 2.
이 연구에서는 선갑도 에머지 평가의 바다쪽 경계를 ‘무인도서의 보전 및 관리에 관한 법률’이 정한 관리범위를 따라 만조수위선으로부터 1 km 이내의 해역을 대상으로 하였다.
선갑도의 에머지 평가를 수행하기 위해서는 우리나라 및 선갑도의 사회경제현황과 자연환경현황에 대한 자료가 필요하다. 이를 위해 2006년 기준 국가기관 통계자료, 자연환경 조사보고서와 학술논문, 인터넷 자료를 이용하였다.
이론/모형
선갑도의 환경수용력을 평가하기 위한 모델은 미국의 시스템생태학자 Howard T. Odum이 개발한 에너지시스템언어(energy systems language)를 이용하여 작성하였다(Odum[1983, 1994]). 에너지시스템언어는 평가대상 시스템의 구성요소들 사이의 연결 관계를 의미가 미리 정의된 기호들을 이용하여 나타낸다.
지금까지 자연환경의 이용과 개발에 관한 정책결정 과정에서 자연환경이 우리 경제에 기여하는 가치는 대부분 시장가격(market value)을 이용하여 평가하였다. 시장에서 거래가 이루어지지 않는 환경자원에 대해서는 가상가치측정법(contingent valuation method), 여행비용법과 같은 경제학적인 방법을 이용하여 평가하였다. 그러나 두 경우 모두 수요자의 지불의사(willingness-to-pay)에 기반을 두고 자연환경의 가치를 평가하기 때문에 자연환경이 우리 경제의 진정한 부(real wealth)에 기여하는 바를 충분히 반영하지 못하는 측면이 있다(Odum[1996]).
이 연구에서는 선갑도의 환경수용력을 평가하기 위하여 에머지 투자비율(emergy investment ratio. EIR), 에머지산출비율(emergy yield ratio, EYR), 환경부하비율(environmental loading ratio, ELR), 에머지지속성지수(emergy sustainability index, ESI)를 이용하였다. EIR은 평가대상 시스템 외부에서 구입한 에머지(F)와 내부에서 공급된 에머지(재생가능 에머지 R, 재생불가능 에머지 N)의 비율로(Fig.
장기적 관점에서 지속성을 보장하는 개발을 가정할 경우에 선갑도로 유입하는 연간 에머지량(sej/yr)을 계산하기 위해서는 Fig. 2의 ESI 계산식을 이용하였다. ESI가 10이 되도록 하는 F값을 계산한 뒤, 이를 R 및 N과 더하여 연간 총 에머지 유입량을 계산하였다.
성능/효과
식물종다양성과 특정식물종 분포가 아주 적어 보존가치가 매우 낮게 평가되었다. 선갑도 해안에서는 모두 34종의 무척추동물이 관찰되었는데, 종다양성은 보통, 보전가치는 대체적으로 좋은 서식지 유형으로 평가되었다. 그러나 서쪽의 만에는 양식장이 조성되어 해안생태계의 훼손과 오염 문제가 제기되고 있다.
선갑도로 유입하는 재생가능 에머지 총량은 연간 1.04×1020 sej/yr로, 조석에너지가 100%를 차지하였다.
선갑도로 유입하는 총에머지 유입량을 이용하여 선갑도 생태계의 가치를 평가한 결과 연간 299억 Em₩(1,782만 Em₩/ha/yr)으로 나타났다. 비록 직접적인 비교는 힘들지만 2009년 1월 1일 기준 선갑도의 공시지가인 2,100원/m2(옹진군[2009])을 이용하여 계산한 선갑도의 화폐가치가 약 45억원에 불과하다는 점을 고려한다면 선갑도 생태계가 가지고 있는 에너지 관점의 가치는 아주 높다고 할 수 있다.
선갑도의 환경수용력 계산결과는 Table 3에 제시하였다. 선갑도를 우리나라 평균 수준으로 개발하는 것으로 가정할 경우 선갑도의 환경수용력은 육지부와 해면부를 함께 고려할 경우 6,586명, 육지부의 에머지 유입량만 고려할 경우 14명으로 계산되었다. 그러나 이 경우 환경에 미치는 압력이 높고, 지속가능하지 않은 것으로 나타났다.
과거 군부대의 이용으로 일부 교란은 있지만 식생의 자연성과 보존가치는 모두 중으로 평가되었다. 선갑도에서는 12분류군의 관속식물만 나타나 식물 종조성이 아주 빈약하였으며, 특정식물종은 장구밥나무 1종류만 관찰되었다. 식물종다양성과 특정식물종 분포가 아주 적어 보존가치가 매우 낮게 평가되었다.
선갑도에서는 12분류군의 관속식물만 나타나 식물 종조성이 아주 빈약하였으며, 특정식물종은 장구밥나무 1종류만 관찰되었다. 식물종다양성과 특정식물종 분포가 아주 적어 보존가치가 매우 낮게 평가되었다. 선갑도 해안에서는 모두 34종의 무척추동물이 관찰되었는데, 종다양성은 보통, 보전가치는 대체적으로 좋은 서식지 유형으로 평가되었다.
에머지 방법론을 이용하여 무인도서인 선갑도에 대한 에머지 평가를 수행한 결과 선갑도 생태계의 가치는 연간 299억 Em₩으로 나타났다. 또한 선갑도 육지부와 해면부의 에머지 기여도를 모두 포함하여 환경수용력을 계산한 결과, 우리나라 평균 수준개발 시나리오의 경우 6,586명, 장기적 지속가능성 시나리오의 경우 2,337명이었다.
41로 계산되었다. 육지부와 해면부 에머지를 모두 포함하여 환경수용력을 평가할 경우의 ELR과 ESI가 육지부 에머지만 포함하였을 경우에 비해 약간 더 높았다. Brown and Ulgiati[1997]는 ELR이 3보다 작을 경우 환경에 미치는 영향이 적은 시스템으로 구분하였으며, ESI가 1보다 작으면 지속가능하지 않은 시스템으로 분류하였다.
그러나 이 경우 환경에 미치는 압력이 높고, 지속가능하지 않은 것으로 나타났다. 육지부와 해면부를 모두 포함할 경우 ELR은 2.86, ESI는 0.47이었으며, 육지부 에머지만 고려하였을 경우에는 ELR이 3.22, ESI는 0.41로 계산되었다. 육지부와 해면부 에머지를 모두 포함하여 환경수용력을 평가할 경우의 ELR과 ESI가 육지부 에머지만 포함하였을 경우에 비해 약간 더 높았다.
장기적 지속가능성(ESI=10)을 고려하여 선갑도를 개발할 경우 선갑도의 환경수용력은 육지부와 해면부의 에머지 기여도를 모두 포함한다면 2,337명, 육지부의 에머지 공급량만 포함할 경우 5명으로 계산되었다. 이 경우 ELR은 육지부와 해면부를 모두 포함한 경우에는 0.
후속연구
마지막으로, 무인도서의 이용·개발 또는 보전 필요성을 판단하기 위한 과학적 의사결정체계를 구축할 필요가 있다.
앞에서도 지적한 바와 같이 규모가 작아 외부 압력에 취약한 무인도서의 특성을 고려할 때 이용·개발계획 수립단계에서부터 환경수용력 산정이 반드시 이루어지도록 제도화 할 필요가 있다.
이를 통해서 생태적으로 외부 간섭에 취약한 무인도서의 생태적·경계적 잠재력을 지속가능하게 이용할 수 있는 합리적인 이용·개발계획을 수립할 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
무인도서를 무엇이라고 정의하나요?
무인도서의 보전 및 관리에 관한 법률은 무인도서를 “바다로 둘러싸여 있고 만조 시에 해수면 위로 드러나는 자연적으로 형성된 땅으로서 사람이 거주(정착하여 지속적으로 경제활동을 하는 것을 말한다. 이하 같다)하지 아니하는 곳”이라고 정의한다. 무인도서는 사회경제활동의 간섭을 적게 받아 생태계와 지형경관이 상대적으로 잘 보전되어 있지만, 대부분 크기가 작아(0.
환경수용력은 어떻게 정의하나요?
환경수용력(environmental carrying capacity)은 개체군생태학에서 유래하였는데, “한 서식지의 자원이 유지할 수 있는 개체군의 개체수”(Ricklefs and Miller[2000])라고 정의한다. Price[1999]는 환경수용력 개념의 역사를 살펴보면서 목장관리자들이 환경수용력이라는 용어를 처음 사용하였을 것이라고 추정하였다.
에너지시스템언어를 이용하여 평가모델을 만드는 과정은 크게 5단계로 나누어 지는데 어떻게 나누어지나요?
에너지시스템언어를 이용하여 평가모델을 만드는 과정은 크게 5단계로 나누어진다. 첫 번째 단계에서는 평가대상 시스템의 경계를 정하는데, 경계는 연구하고자 하는 대상과 연구의 목적에 따라 결정된다. 평가대상 시스템의 경계는 시스템의 외부요소와 내부요소를 구분하는 기준을 제시한다. 이 연구에서는 선갑도 에머지 평가의 바다쪽 경계를 ‘무인도서의 보전 및 관리에 관한 법률’이 정한 관리범위를 따라 만조수위선으로부터 1 km 이내의 해역을 대상으로 하였다. 두 번째 단계에서는 시스템의 외부에서 시스템에 영향을 미치는 주요 요소들에는 어떤 것들이 있는지 파악한다. 외부요소에는 태양, 비, 바람, 조석, 해류, 생물, 씨앗과 같은 자연적인 요소와 연료, 전기, 재화와 용역, 정보, 외부시장, 사람 등과 같은 인위적 요소 등 시스템에 영향을 미치는 모든 형태의 에너지와 물질이 포함된다. 세 번째 단계에서는 평가대상 시스템의 주요 내부요소를 파악하고, 네 번째 단계에서는 내부요소와 내부요소, 내부요소와 외부요소 사이를 연결하는 주요 흐름을 파악한다. 다섯 번째 단계에서는 에너지시스템언어의 규칙(Odum, 1983, 1994)에 따라 내부 및 외부의 모든 요소들을 시스템 경계내의 적절한 위치에 배치하고 네 번째 단계에서 파악한 흐름 관계를 따라 연결함으로써 모델이 완성된다.
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