[논문]비도시화 토지의 지속가능한 토지이용을 위한 그린인프라 적용기법 : 에코델타시티 사례를 중심으로

김동현; 서혜정; 이병국

doi:10.4491/ksee.2014.36.6.402

비도시화 토지의 지속가능한 토지이용을 위한 그린인프라 적용기법 : 에코델타시티 사례를 중심으로
Method of Green Infrastructure Application for Sustainable Land Use of Non-urban Area : The Case Study of Eco-delta City 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.36 no.6, 2014년, pp.402 - 411

김동현 (한국환경정책.평가연구원 국가기후변화적응센터) , 서혜정 (한국환경정책.평가연구원 국가기후변화적응센터) , 이병국 (한국환경정책.평가연구원 물환경연구실)

초록
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본 연구는 그린인프라 기법이 개별 요소시설로 뿐만 아니라 토지이용 및 설계과정에서 적용될 수 있도록 적용 대상 토지의 특성을 평가하여 그린인프라를 적용하는 방법을 제안한다. 이를 위한 토지 특성 평가 지표로 토지피복, 파편화 정도, 주거지와의 인접도, 유사한 토지 파편들 간의 군집 정도를 통한 녹지 네트워크 수준을 이용하였다. 평가 결과는 토지가 개발에 가까운 적성을 가졌는지, 보전에 가까운 적성을 가졌는지를 결정해준다. 결정된 토지의 적성이 개발과 가깝다면 구조적 그린인프라 기법의 분산 배치를 적용할 수 있다. 결정된 토지의 적성이 보전과 가깝다면 계획 및 설계 단계에서 적용할 수 있는 비구조적 그린인프라 기법이 바람직하다. 구축된 분석 방법을 국내 사례지에 적용하고 분석 결과를 기존의 토지이용계획과 비교하여 이를 통해 그린인프라 적용기법이 가지는 시사점을 도출하는 것이 본 연구의 최종 목적이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study suggests the method of green infrastructure (GI) application which helps proper distribution of structural GI and non-structural GI by using land characteristics assessment and performs the case study. Land assessment standard consists of land cover type, fragmentation degree, proximity degree to residential districts, and cluster degree of fragmented areas which represents the quality of green network. The result of assessment proposes the land suitability to preserve or develop and it can be utilized to choose the type of the green infrastructures.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이를 위해 선행연구에서 이용된 그린인프라 특성평가(green infrastructure characterization) 방법들을 살펴보고 연구 목적에 적절한 방법론을 선택하여 국내 사례지 적용에 적합하도록 보완한다. 국내 사례지 적용 결과를 바탕으로 토지이용 및 그린인프라 계획을 위한 적용 방법과 시사점을 도출하는 것이 연구의 최종 목적이다.
그린인프라의 근원적인 목적이 무엇인지를 고려할 때 어떤 지역이 환경적으로 우수한 지역이며 그린 혹은 블루 네트워크의 허브로서 기능하게 할 것인지부터 고민되어야 한다. 따라서 본 연구는 La Greca¹⁸⁾과 La Rosa, D.¹⁹⁾가 제안한 방법에 공간적 자기상관 분석인 LISA를 보완하여 그린인프라 적용을 위한 특성평가를 시행하였다.
본 연구는 부산광역시 에코델타시티 사업지를 대상으로 하여 토지피복 분석과 파편화 분석, 인접도 분석을 통해 비도시화 토지에 그린인프라 적용을 위한 등급을 제시하였다. 파편화 분석의 등급을 구분하기 위해 파편화 수준이 유사한 토지들 간의 공간자기상관을 측정하는 지역적 공간자기상관(LISA)을 이용하였으며, 분석 결과를 바탕으로 토지이용 매트릭스를 구축하여 토지이용 및 그린인프라 계획을 위한 미래 토지이용결정 지도를 도출하였다.
에코델타시티 친수구역 조성사업지는 계획단계부터 그린 인프라의 적극적 도입이 고려되고 있는 지역이며, 토지이용계획이 수립되어 있다. 본 연구는 에코델타시티의 대상지에 대한 그린인프라 적용을 위해 지역의 특성에 대한 평가를 실시하여 비구조적 기법으로 보전되어야 하는 지역을 파악하고 이를 실제 토지이용계획과 비교를 통하여 현재 그린인프라 적용계획이 지닌 문제점과 시사점을 도출할 것이다.
본 연구에서 제시한 그린인프라 적용 방법은 기존의 경관 생태학분야의 분석기법을 상당부문 고려하였으나 그린인프라의 중요한 목적 중 하나인 물순환을 직접적인 평가의 항목으로 반영하지 못한 한계를 가지고 있다. 이는 본 연구의 방법이 그린인프라 개별 요소시설의 배치와 같은 세부 적용 방법보다 한 단계 이전에 지역의 신규 개발 또는 재개발 및 재생을 위한 토지이용결정 단계에서의 적용을 목적으로 하기 때문이다. 지역의 물순환과 강우유출량을 평가항목으로 반영하기 위해서는 지역의 배수 시스템을 고려할 필요가 있으나 배수관거의 배치계획은 토지이용결정 단계 이후에 수립되므로 토지이용결정과 지역의 미래 물순환을 동시에 지역 특성 평가 항목으로 채택하지 못하고 이를 간접적으로 반영한 토지피복을 평가의 한 축으로 채택하는 것으로 이를 보완하였다.
이러한 배경 하에 본 연구는 비도시화 토지의 바람직한 미래 토지이용과 그린인프라 계획을 제안하기 위해 토지가 가지는 특성을 평가하여 그린인프라를 적용하는 방법을 이용하고자 한다. 토지가 가진 특성을 평가하여 토지들 간의 보전과 개발의 우선순위를 결정하고, 보전 적지의 경우 계획 및 설계 단계에서 적극적으로 보전을 도모할 수 있는 비 구조적 그린인프라 기법들과, 개발 적지의 경우 개발지역에 분산적으로 배치할 수 있는 구조적 그린인프라 기법을 적용하도록 하는 것이다.
이러한 배경 하에 본 연구는 비도시화 토지의 바람직한 미래 토지이용과 그린인프라 계획을 제안하기 위해 토지가 가지는 특성을 평가하여 그린인프라를 적용하는 방법을 이용하고자 한다. 토지가 가진 특성을 평가하여 토지들 간의 보전과 개발의 우선순위를 결정하고, 보전 적지의 경우 계획 및 설계 단계에서 적극적으로 보전을 도모할 수 있는 비 구조적 그린인프라 기법들과, 개발 적지의 경우 개발지역에 분산적으로 배치할 수 있는 구조적 그린인프라 기법을 적용하도록 하는 것이다. 이를 위해 선행연구에서 이용된 그린인프라 특성평가(green infrastructure characterization) 방법들을 살펴보고 연구 목적에 적절한 방법론을 선택하여 국내 사례지 적용에 적합하도록 보완한다.

가설 설정

토지피복 분석은 그린인프라가 가지는 수질 개선, 자연적 배수시스템 구축, 홍수 위험 저감, 대기질 향상, 더위 완화 등의 다양한 효과가 식생 피복의 면적에 기반한다고 가정하며, 토지의 식생피복 비율이 높을수록 그린인프라 기능 수준과 보전 가치가 높다고 판단한다.

제안 방법

파편화 분석의 등급을 구분하기 위해 파편화 수준이 유사한 토지들 간의 공간자기상관을 측정하는 지역적 공간자기상관(LISA)을 이용하였으며, 분석 결과를 바탕으로 토지이용 매트릭스를 구축하여 토지이용 및 그린인프라 계획을 위한 미래 토지이용결정 지도를 도출하였다. 도출된 미래 토지이용 결정 지도는 해당 토지에 적절한 개발 및 보전 결정과 그린인프라 기법의 구조/비구조적 기법의 적용을 제안한다.
C가 부여되었다. 등급 분류 시 산림의 경우 대상지 내 포함 규모가 작고(1 패치) 식생피복수준이 100%로 도출되어 전체 토지피복 수준을 과대평가하게 될 우려가 있어 이상점(outlier)으로 판단해 이를 제외한 나머지 식생 피복을 기준으로 토지피복 수준을 등간격으로 분류하였다. 대상지 내의 대부분의 토지패치가 Lev.
김과 이¹¹⁾는 천안시를 대상지로 경관생태지수 중 패치 면적의 변화와 면적 분포의 변화, 패치 모양, 패치 간의 연결성 분석을 통해 산림의 파편화와 생태계 및 환경의 질 악화를 파악하였다. 또한 식생지수를 이용하여 식생의 양과 질의 변화를 파악하였으며 분석 결과를 토대로 녹지환경의 민감성의 분포도를 제시하였다. 엄과 이¹²⁾는 도시 녹지와 관련된 선행연구 검토를 토대로 녹지이용에 가장 큰 영향을 미치는 변수 중 하나가 접근성이라는 것을 도출하고, 설문조사를 통해 도시민의 녹지이용특성을 파악하고 이용성을 반영하여 도시녹지를 평가하였다.
^23~25) 먼저 ArcGIS 프로그램을 이용하여 대상지에 30 m × 30 m의 그리드를 생성한다. 생성한 그리드에서 비도시화토지 이용범례(경작지, 산림, 공지, 도시녹지)별로 샘플 그리드들을 랜덤 추출한 후, 추출한 샘플을 통해 범례별 전체 식생 피복 면적 및 비율을 추정하였다. 세 분류가 아닌 중분류 이용범례를 이용한 이유는 중분류는 4개 이용범례를 가지는 반면 세분류의 경우 20개 이용범례를 가져 직관적인 토지이용결정 매트릭스의 구축이 불가능하다고 판단되었기 때문이다.
토지가 가진 특성을 평가하여 토지들 간의 보전과 개발의 우선순위를 결정하고, 보전 적지의 경우 계획 및 설계 단계에서 적극적으로 보전을 도모할 수 있는 비 구조적 그린인프라 기법들과, 개발 적지의 경우 개발지역에 분산적으로 배치할 수 있는 구조적 그린인프라 기법을 적용하도록 하는 것이다. 이를 위해 선행연구에서 이용된 그린인프라 특성평가(green infrastructure characterization) 방법들을 살펴보고 연구 목적에 적절한 방법론을 선택하여 국내 사례지 적용에 적합하도록 보완한다. 국내 사례지 적용 결과를 바탕으로 토지이용 및 그린인프라 계획을 위한 적용 방법과 시사점을 도출하는 것이 연구의 최종 목적이다.
추출된 그리드는 Qgis 프로그램을 이용하여 2013년 다음 위성지도와 중첩하여 10개 항목(경작지, 초본, 관목, 수역, 자연나지(흙), 인공나지, 건물, 교통시설, 산림, 비닐하우스) 으로 분류되어 각 항목별 피복 비율이 도출되었다. 이 작업은 모두 수동으로 이루어졌으며, 분류된 각 항목 중 식생피복(경작지, 초본, 관목, 산림)의 비율을 통해 전체 비율 분포구간을 등간으로 3등분하여 각 이용범례별 토지피복 등급이 부여된다.
본 연구는 부산광역시 에코델타시티 사업지를 대상으로 하여 토지피복 분석과 파편화 분석, 인접도 분석을 통해 비도시화 토지에 그린인프라 적용을 위한 등급을 제시하였다. 파편화 분석의 등급을 구분하기 위해 파편화 수준이 유사한 토지들 간의 공간자기상관을 측정하는 지역적 공간자기상관(LISA)을 이용하였으며, 분석 결과를 바탕으로 토지이용 매트릭스를 구축하여 토지이용 및 그린인프라 계획을 위한 미래 토지이용결정 지도를 도출하였다. 도출된 미래 토지이용 결정 지도는 해당 토지에 적절한 개발 및 보전 결정과 그린인프라 기법의 구조/비구조적 기법의 적용을 제안한다.
8과 같은 토지이용 매트릭스를 구축하였다. 행을 LISA 분석 결과(L-L, not sig, H-H)로, 열을 식생피복수준 상(Lev. C), 중(Lev. B), 하(Lev. A)로 구분하여 크게 3개 범례로 구분하고, 그 밖에 LISA 분석만을 기준으로 추가 3개 범례를 구성하였다. 파편화 토지이용 매트릭스를 기준으로 최종적으로 지도화 되어 도출된 미래 토지 이용은 Fig.

대상 데이터

본 연구는 부산 에코델타시티 친수구역 조성사업지를 포함하는 서낙동강 일대를 분석 대상지로 한다. 사업지에 해당하지 않으나 사업지와 인접하여 강과 간선도로로 구분되는 동질성을 가지는 토지들이 분석 대상지에 포함된다.
분석의 단위는 부산광역시 비오톱지도의 이용범례를 기준으로 한 비도시화 토지패치들이며, 분석은 토지피복 분석, 파편화 분석, 인접도 분석 등으로 구성된다.

이론/모형

가중치 설정에는 다양한 방법이 있으나 본 분석에서는 면과 꼭지점 중 단 하나라도 공유하면 인접지역으로 인식하는 방식인 ‘Queen contiguity’ 방식이 적용되었다.
랜덤 추출하는 그리드의 개수는 카테고리 데이터(categorical data)에 대한 Cochran 방정식²⁶⁾을 이용하여 산출되었으며 이때 신뢰구간과 오차한계는 각각 85%와 5%로 고정되었다.
의 그린인프라 적용 방법론은 분석을 통해 도출된 파편화지수 및 인접도의 등급을 등간격으로 분류한 점에서 분류 등급의 개수와 방법에 따라 결과가 달라질 수 있다는 한계를 가진다. 이를 개선하기 위해서 본 연구에서는 파편화지수의 등급을 분류하는 방법으로 지역적 자기상관(Local Indicator of Spatial Association : LISA)을 이용하였다.
3을)을 대상으로 분석되었다. 인접도 분석은 중력모형을 차용하여 토지 패치와 인근 주거지 사이의 상호작용의 정도를 도출하는 방식을 이용한다. 본래 중력모형은 거리에 반비례하며 인구에 비례하는 형태를 취하나 본 연구의 대상지 내 주거지는 1개 패치를 제외하고는 모두 단일층의 촌락지이므로 인구수 대신 주거지역의 면적이 사용되었다.

성능/효과

LISA 분석 결과 유사한 변량끼리의 공간상관 정도를 측정하는 Moran's I는 0.802697로 나타났다.
LISA 분석의 결과는 값의 분포에 따라 평균보다 높은 값들이 군집하여 분포하는 HH (High-High), 평균보다 낮은 값들이 군집하여 분포하는 LL (Low-Low), 평균보다 낮은 값들 사이에 높은 값이 존재하는 HL (High-Low), 평균보다 높은 값들 사이에 낮은 값이 존재하는 LH (Low-High)의 네 가지로 구분된다. 파편화수준이 높은 값들이 군집하여 분포하는 지역일수록 우선 개발 및 구조적 그린인프라 기법 적용 대상지로, 낮은 값들이 군집한 지역일수록 비구조적 기법을 통해 계획 및 보전이 필요한 지역으로 구분할 수 있다.
기존 계획에서는 상대적으로 보전 가치가 높은 맥도강(대상지 내 동측 하천) 동편이 개발 대상지역에서 제외되어 있으며 파편화 수준이 높아 개발 우선순위가 높은 평강천(대상지 내 서측 하천) 서측이 주거지 및 상업지역으로 계획되어 있다는 점에서 분석 결과와 부합한다. 그러나 주거지역이 대상지 북서측 및 서측 중앙 보전 지역을 침범하고 있는점, 대상지 남쪽의 산업 및 물류시설이 보전 지역을 포함하고 있는 점 등에서 분석 결과와 기존 토지이용계획도 간의 상충을 확인할 수 있다.
토지이용계획 마스터플랜은 외부불경제성의 최소화를 위해 동일한 유형의 토지이용이 인접하도록 지정한다. 따라서 최종 도출된 지도가 LISA 분석 결과뿐만 아니라 이전의 등간격 파편화지도와도 유사한 지리적 분포를 보이기는 하나 미래의 토지이용 결정에는 토지 개별특성에 따라 등간격으로 분류한 파편화분석보다 인접한 유사한 특성의 토지패치들의 군집을 측정해주는 LISA의 이용이 더 명확한 함의를 제공할 수 있다. 이때 LISA 분석 결과 중 not sig 지역은 파편화수준의 공간자기상관이 통계적으로 유효하지 않은 지역들로 파편화 수준별 군집이 나타난다고 판단하기 어려운 지역이다.
Moran's I는 -1과 1 사이의 분포를 가지며 -1에 가까울수록 낮은 값들이 인접한 공간상관을 갖게 되고, 1에 가까울수록 높은 값들이 인접한 공간상관을 가지며 0에 근접할 경우 일정한 군집이 나타나지 않는 무작위 패턴을 의미한다. 본 대상지의 경우 파편화 수준이 높은 토지들 간의 군집이 매우 강하게 나타난다는 것을 알 수 있다.
이는 본 연구의 방법이 그린인프라 개별 요소시설의 배치와 같은 세부 적용 방법보다 한 단계 이전에 지역의 신규 개발 또는 재개발 및 재생을 위한 토지이용결정 단계에서의 적용을 목적으로 하기 때문이다. 지역의 물순환과 강우유출량을 평가항목으로 반영하기 위해서는 지역의 배수 시스템을 고려할 필요가 있으나 배수관거의 배치계획은 토지이용결정 단계 이후에 수립되므로 토지이용결정과 지역의 미래 물순환을 동시에 지역 특성 평가 항목으로 채택하지 못하고 이를 간접적으로 반영한 토지피복을 평가의 한 축으로 채택하는 것으로 이를 보완하였다.
파편화 수준이 가장 높은 토지(Lev. 3)를 대상으로 수행된 인접도 분석 결과 대부분의 토지가 Low 등급에 해당하였으며 2개 토지패치만이 High 등급에 해당하였다. 2개 패치 모두 경작지 이용범례를 가진다.

후속연구

개발이전의 특성이 지닌 토지와 환경, 생태를 계획단계에서 고려하지 않는다면 개발이전의 물순환 체계를 회복이라는 그린인프라의 도입 취지 역시 퇴색될 수밖에 없다. 개발이전의 자연상태가 지니는 자연환경적인 허브와 네트워크를 잘 유지하면서 구조적인 기법을 통하여 이를 보완하는 형태가 그린인프라가 적용되는 의미 있는 토지이용계획이고 친환경적인 개발이 될 것이다.
본 연구에서 제시한 그린인프라 적용 방법은 기존의 경관 생태학분야의 분석기법을 상당부문 고려하였으나 그린인프라의 중요한 목적 중 하나인 물순환을 직접적인 평가의 항목으로 반영하지 못한 한계를 가지고 있다. 이는 본 연구의 방법이 그린인프라 개별 요소시설의 배치와 같은 세부 적용 방법보다 한 단계 이전에 지역의 신규 개발 또는 재개발 및 재생을 위한 토지이용결정 단계에서의 적용을 목적으로 하기 때문이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	그린인프라의 조성기법에는 무엇이 있는가?	그린인프라의 조성기법에는 계획 및 설계 단계에서 녹지의 보호와 조성을 도모하는 비구조적 기법과 단지 내에 저류지 및 투수성 포장 등의 물순환을 돕는 요소기술을 배치하는 구조적 기법이 있다.7,8) 많은 문헌들이 그린인프라 계획에서 비구조적 기법의 중요성을 강조하고 있으나, 국내에 조성된 대부분의 그린인프라 적용 사례들이 주로 구조적 요소기술의 배치 위주로 조성되어 계획 및 설계 단계에서 그린인프라 면적이 얼마나 보전되었는지에 대한 언급은 찾아보기 어려운 실정이다.
	비구조적 그린인프라 기법과 구조적 기법이 적절히 병행 적용 되어야 하는 이유는?	7,8) 많은 문헌들이 그린인프라 계획에서 비구조적 기법의 중요성을 강조하고 있으나, 국내에 조성된 대부분의 그린인프라 적용 사례들이 주로 구조적 요소기술의 배치 위주로 조성되어 계획 및 설계 단계에서 그린인프라 면적이 얼마나 보전되었는지에 대한 언급은 찾아보기 어려운 실정이다. 구조적 기법에만 치중한 그린인프라 계획은 이를 단순히 개발의 영향을 완화하는 사후적 기법으로 한정하게 되며, 그린인프라의 효과를 저해하고 본래의 취지를 호도시킨다. 뿐만 아니라 그린인프라 기법이 구조적 기법에 치중됨에 따라 친환경적인 자연상태의 녹지/물순환 기능의 보전 및 활용이라는 본래의 목적에서 벗어나 개발에 당위성을 부여하는 도구적으로 이용된다는 비판에서 또한 자유로울 수 없다. 따라서 지역의 특성에 맞게 비구조적 그린인프라 기법과 구조적 기법이 적절히 병행 적용되어야 하고, 단순히 개발지역에 그린인프라를 도입하는 것이 아니라 사전에 지역 특성에 따라 개발과 보전의 결정기준이 구축된 후에 그린인프라가 적용되어야 할 필요가 있다.
	그린인프라란?	최근 그린인프라가 가지는 비점오염원 저감 및 환경과 삶의 질에 미치는 다양한 효과들이 조명되고 있다. 그린인프라란 녹지공간 및 녹지 네트워크의 자연상태의 보호 또는 도시 지역 내의 배치를 통해 물순환과 대기질 향상, 거주민 건강 증진, 장소성 제고 등 다양한 기능과 편의를 제공하는 것이다.1~6) 이러한 그린인프라의 효과와 도시기후환경의 변화로 인하여 최근 많은 국내 도시개발 및 재생지역에 그린인프라 기법이 적용이 고려되고 있다.

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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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