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문제 정의
- 계산방식은 대부분 일정 기간 사이에 변화된 생태계 및 관리 조직·운영 현황을 점수화하여 정량적으로 평가할 수 있다. CBI 지표들은 생물다양성만이 아닌 생태계서비스와 협치 및 관리를 평가할 수 있는 종합적인 도구, 다른 도시와의 비교가 아닌 자기 평가의 도구, 간소화된 지표이나 과학적 신뢰를 바탕으로 한 도구를 목표로 개발되었다. 국제적 전문가 워크숍을 통해 고안된 CBI 초안은 2010년 일본 나고야에서 개최된 생물다양성협약 당사국 총회에서 결정된 생물다양성전략 및 이행계획 관련 X/22조항을 통해 193개의 CBD 회원국의 승인을 받았다.
- 본 연구는 CBI 지표 중 생태네트워크를 국내의 현실에 맞게 변형․적용한 연구로 계룡시와 고양시를 대상으로 토지피복지도와 도시생태현황지도를 활용하여 생태네트워크를 산출하였다. 계룡시 도시생태현황지도 생태네트워크를 산출한 결과는 13,713,703(33.
- 그 중 생태네트워크는 생태네트워크 연결을 증가시키거나, 단절요소를 감소시키기 위해서는 파편화된 녹지보다는 각 녹지가 연결되어 있을 때 지표 점수가 높게 나타나는 지표이다. 본 연구는 CBI 지표를 산출하기 위한 기초 연구로서 도시생태현황지도와 토지피복지도를 활용한 생태네트워크 산출을 목표로 진행하였다. 연구대상지는 계룡시와 고양시를 대상으로 하였고, 지자체에서 구축한 도시 생태현황지도와 환경부에서 구축한 토지피복지도의 활용성을 비교 검토하였다.
- 국제적 전문가 워크숍을 통해 고안된 CBI 초안은 2010년 일본 나고야에서 개최된 생물다양성협약 당사국 총회에서 결정된 생물다양성전략 및 이행계획 관련 X/22조항을 통해 193개의 CBD 회원국의 승인을 받았다. 이 계획은 CBI가 아이치 타겟의 지역 실행을 지원하기 위해 지방정부에 의해 활용되도록 하는 제안을 포함하였다. CBI 이용자 매뉴얼은 2009년 9월에 CBD 웹사이트에 게시된 이후 여러 도시들의 테스트를 거친 후에 현재 3번째 버전을 받아볼 수 있고, 일부 지표의 세부적인 척도와 평가배점은 계속 테스트 중에 있다(CBD Secretariat, 2012).
제안 방법
- 그리고 자연요소 패치를 중심으로 50m 버퍼를 적용한 후 단절요인을 Erase툴로 제외하였다. 그 다음 패치를 그룹화한 후 그룹화된 패치들 각각의 면적을산출하였다. 생태네트워크 값과 생태네트워크 비율은 다음과 같은 수식에 의해 산출하였다.
- 3 프로그램과 Excel 2010을 사용하여 산출하였다. 기초자료 구축은 도시 생태현황지도 GIS 파일과 토지피복지도 GIS 파일에서 자연요소와 단절요소를 구축하였다. 그리고 자연요소 패치를 중심으로 50m 버퍼를 적용한 후 단절요인을 Erase툴로 제외하였다.
- 현재 토지피복지도는 대분류 7개 항목, 중분류 22개 항목, 세분류 41개 항목으로 구분되어 있 으며, 세분류는 남․북한유역, 낙동강 상류, 낙동강 중․하류, 영남권역, 서울 및 성남․용인 일부, 인천․경기권역, 대전․세종․충남권역, 세종특별자치시가 구축되어 있다. 생태네트워크를 산출하기 위해 토지피복지도 유형 중 자연요소 유형은 활엽수림(Code 310), 침엽수림(Code 320), 혼효림(Code 330), 자연 초지(Code 410), 내륙습지(Code 510), 자연 나지(Code 610), 내륙수(Code 710)를 선정하였고, 단절요소는 교통지역(Code 150) 을 선정하였다.
- 본 연구는 CBI 지표를 산출하기 위한 기초 연구로서 도시생태현황지도와 토지피복지도를 활용한 생태네트워크 산출을 목표로 진행하였다. 연구대상지는 계룡시와 고양시를 대상으로 하였고, 지자체에서 구축한 도시 생태현황지도와 환경부에서 구축한 토지피복지도의 활용성을 비교 검토하였다.
대상 데이터
- 계룡시 토지이용 유형은 12개 대분류와 33개 중분류로 구분되었고, 고양시 토지이용 유형은 15개 대분류와 49개 중분류로 구분되었다. 계룡시의 자연요소 비오톱유형은 인공림, 자연림, 노출지, 하천, 호소 및 습지를 선정하였고, 단절요소는 철도, 도로를 선정하였다. 고양시의 자연요소 비오톱유형은 자연 하천, 자연형하천, 농수로, 용출지, 수면, 습지, 저수지, 유수지, 자연림, 혼효림, 인공림, 자연초지, 나지로 선정하였다.
- 고양시의 자연요소 비오톱유형은 자연 하천, 자연형하천, 농수로, 용출지, 수면, 습지, 저수지, 유수지, 자연림, 혼효림, 인공림, 자연초지, 나지로 선정하였다. 단절요소는 도로, 주차장, 교통관련시설, 철도시설, 철도 부속시설, 인공형하천, 인공연못을 선정하였다(Figure 1 참조).
- 연구대상지는 도시생태현황지도가 구축된 도시 중 지방 중소도시의 특성을 나타내는 계룡시와 고밀 도시의 특성을 나타내는 고양시를 선정하였다. 토지피복지도는 환경부에서 2007년에 작성된 자료를 통해 지표값을 산출하였다.
- 연구대상지는 도시생태현황지도가 구축된 도시 중 지방 중소도시의 특성을 나타내는 계룡시와 고밀 도시의 특성을 나타내는 고양시를 선정하였다. 토지피복지도는 환경부에서 2007년에 작성된 자료를 통해 지표값을 산출하였다. 계룡시는 2010년도, 고양시는 2008년에 각각 도시생태현황지도를 작성하여 추후 도시생태현황지도 DB가 갱신될 경우 산출값은 변경될 수 있다.
데이터처리
- 생태네트워크 분석은 위의 계산식으로 Arcgis 10.3 프로그램과 Excel 2010을 사용하여 산출하였다. 기초자료 구축은 도시 생태현황지도 GIS 파일과 토지피복지도 GIS 파일에서 자연요소와 단절요소를 구축하였다.
이론/모형
- 생태네트워크 분석지표의 계산방식은 CBI 매뉴얼에 제시된 방법으로 Jaeger and Nazarnia(2015)가 개발한 연결녹지의 계산법을 시행하였다. 이 계산법은 생태네트워크 계산 과정에서 인공요소에 의한 자연 녹지 단절 현황을 반영한 것이다.
성능/효과
- 계룡시 도시생태현황지도 내 토지이용은 주거지역, 상업지역, 공업지역, 도시녹지, 공지, 농경지 등 총 12개의 대분류로 구분되었으며, 33개의 중분류로 구분되었다. 중분류 유형에서는 자연림이 43.
- 본 연구는 CBI 지표 중 생태네트워크를 국내의 현실에 맞게 변형․적용한 연구로 계룡시와 고양시를 대상으로 토지피복지도와 도시생태현황지도를 활용하여 생태네트워크를 산출하였다. 계룡시 도시생태현황지도 생태네트워크를 산출한 결과는 13,713,703(33.8%)이었고, 토지피복지도로 산출한 결과는 17,686,966 (37.9%)으로 토지피복지도의 결과치가 도시생태현황도보다 높게 산출되었다. 이와 같은 산출 결과는 토지피복지도에서 산림 내부에 위치한 군부대가 산림 녹지 및 시가화지역으로 구분된점, 도시생태현황지도에서 확인된 산림 가장자리 개발지역이 토지피복지도에서는 그대로 산림녹지로 구분된 점 때문인 것으로 판단되었다.
- 계룡시 생태네트워크 산출결과, 토지피복지도의 결과치가 도시생태현황도보다 높게 산출되었다(Figure 6 참조). 계룡시 도시생태현황지도에서 자연요소는 66.9%, 단절요소는 3.6%이었고, 토지피복에서 자연요소는 67.3%, 단절요소는 2.5%로 토지피복지도에서 생태네트워크 값이 더 높게 산출되었다. 이와 같은 산출 결과는 토지피복지도에서 산림 내부에 위치한 군부대가 산림 및 시가화지역으로 구분되었고, 도시생태현황지도에서 확인된 산림 가장자리 개발지역이 토지피복지도에서는 그대로 산림으로 구분되었기 때문이었다.
- 생태네트워크 산출을 위해 유형을 선정하는 과정에서 계룡시와 고양시는 비오톱 유형화 방법이 달라 자연요소와 단절요소 유형이 달랐다. 계룡시 토지이용 유형은 12개 대분류와 33개 중분류로 구분되었고, 고양시 토지이용 유형은 15개 대분류와 49개 중분류로 구분되었다. 계룡시의 자연요소 비오톱유형은 인공림, 자연림, 노출지, 하천, 호소 및 습지를 선정하였고, 단절요소는 철도, 도로를 선정하였다.
- 6%이었으며, 철도, 도로 및 관련시설이 해당되었다(Table 1 및 Figure 3 참조). 계룡시 토지피복지도내 토지이용은 시가화지역, 농업지역, 산림지역, 초지, 습지 (수변식생), 나지, 수역으로 총 7개의 대분류로 구분되었으며, 19개의 중분류로 구분되었다. 중분류 유형에서는 활엽수림이 38.
- 계룡시의 토지이용을 분석한 결과, 도시생태현황지도에서 특수지역으로 구분된 신도안면 일대 군사지역이 토지피복지도 에서는 시가화지역으로 구분되어 큰 차이를 나타냈다. 또한 도심 주변의 녹지와 하천은 도시생태현황지도에서 명확히 구분되었지만, 토지피복지도에서는 그렇지 않았다.
- 고양시 도시생태현황지도 내 토지이용은 하천, 습지 및 호소, 산림, 초지, 공원 및 녹지시설, 경작지, 특수지역 등 총 15개의대분류로 구분되었으며, 49개의 중분류로 구분되었다. 중분류 유형에서는 건조지성 경작지가 17.
- 이와 같은 산출 결과는 토지피복지도에서 산림 내부에 위치한 군부대가 산림 녹지 및 시가화지역으로 구분된점, 도시생태현황지도에서 확인된 산림 가장자리 개발지역이 토지피복지도에서는 그대로 산림녹지로 구분된 점 때문인 것으로 판단되었다. 고양시 도시생태현황지도 생태네트워크를 산출한 결과는 4,961,922(4.9%)이었고, 토지피복지도로 산출한 결과는 4,383,207(3.7%)로 토지피복지도의 결과치가 도시생태 현황도보다 낮게 산출되었다. 이 결과는 토지피복지도에서 시가화지역 내 도시공원과 같은 조성녹지가 자연요소로 반영되 었고, 파편화된 소규모 자연요소 녹지가 많은 것보다는 큰 면적을 형성하는 자연요소가 소량 있는 것이 생태네트워크에 더 유리한 것을 확인할 수 있었다.
- 2%이 었고, 도로, 주차장, 교통관련시설, 철도시설, 철도부속시설, 인공수로, 인공연못이 해당되었다(Table 3 및 Figure 7 참조). 고양시 토지피복지도 내 토지이용은 시가화지역, 농업지역, 산림 지역, 초지, 습지(수변식생), 나지, 수역으로 총 7개의 대분류로 구분되었으며, 20개의 중분류로 구분되었다. 중분류 유형에서는 혼효림은 18.
- 고양시의 생태네트워크 분석 결과, 도시생태현황지도의 결과치가 토지피복지도보다 높게 산출되었다. 고양시는 도시생태현황지도에서 자연요소는 37.9%, 단절요소는 6.2%이었고, 토지피복에서 자연요소는 38.7%, 단절요소는 5.5%로 생태네트워크는 도시생태현황지도에서 토지피복지도보다 값이 더 높게 산출되었다. 이와 같은 결과는 토지피복지도에서 도시공원과 같은 조성녹지가 자연요소로 반영되었지만, 파편화된 자연녹지가 많았기 때문인 것으로 판단되 었다.
- 7% 만큼 자연녹지가 연결되어 있다고 말할 수 있다(Figure 10 참조). 고양시의 생태네트워크 분석 결과, 도시생태현황지도의 결과치가 토지피복지도보다 높게 산출되었다. 고양시는 도시생태현황지도에서 자연요소는 37.
- 고양시의 토지이용을 분석한 결과, 도시생태현황지도에서 생태네트워크 자연요소는 전체면적의 40.8%이었고, 토지피복지도에서 생태네트워크 자연요소는 40.8%로 거의 유사하게 분석되었다. 도시생태현황지도에서 생태네트워크 단절요소인 도로, 주차장, 교통 관련시설지, 철도, 철도 부속시설은 총 5.
- 또한 도심 주변의 녹지와 하천은 도시생태현황지도에서 명확히 구분되었지만, 토지피복지도에서는 그렇지 않았다. 도시생태현황지도에서 생태네트워크 자연요소는 전체면적의 66.9%이었고, 토지피복지도에서 생태네트워크 자연요소는 68.8%로 더 넓게 분포하였다. 도시생태현황지도에서 생태네트워크 단절요소인 철도, 도로 및 관련시설은 총 3.
- 5%로 비슷하였다. 도시생태현황지도의 유형 중 인공형 하천, 인공연못, 인공초지 등의 유형은 자연지역 내 위치하지만, 자연요소에서 제외하는 것이 도시의 생태네트워크를 정확히 파악하는 것에 적합할 것으로 판단되었다. 중분류 수준의 토지피복지도 유형 중 자연나지는 생태네트워크 자연요소로 포함시켰다.
- 하지만 토지피복지도에서는 현재 위성영상 자료를 활용 하여 구축한 관계로 산림과 시가화지역 등으로 유형분류가 되어 생태네트워크 산출에 차이를 나타냈다. 둘째, 도심 내 녹지와 하천의 자연성 확인 측면에서 도시생태현황지도에서는 인공하천, 인공연못 등 명확히 자연성과 인공성을 구분한 유형 구분이 가능하였지만, 토지피복지도에서는 모두 자연요소로 구분되어 생태네트워크 산출에 차이를 나타냈다. 셋째, 지도 구축의 축척 측면에서 도시생태현황지도는 1/5,000 수준의 정확도를 가지고 있었지만, 토지피복지도는 1/25,000 수준의 지도 구축으로 산림 가장자리 개발지역이 산림지역으로 구분되어 차이를 나타냈다.
- 따라서 국내 도시 전체를 대상으로 도시 간 생태네트워크 비교를 위한 자료를 산출할 때는 토지피복지도를 활용하여 분석및 도출이 가능할 것으로 되었고, 도시생태현황지도는 현재 구축된 도시를 중심으로 정밀한 생태네크워크 산출이 가능할 것으로 판단되었다. 현재 CBI의 생태네트워크지수는 기본 활용 자료로 인공위성영상이 기준이므로, 기본적으로 인공위성영상으로 제작된 토지피복지도의 사용이 기준되지만, 현재 우리나라 토지피복지도는 해상도 문제 및 오분류, 구체적인 유형 정보의 미흡 등으로 생태네트워크 지수가 실제와 다르게 나타날수 있다.
- 5%)가 제작하였다. 생태네트워크 산출을 위해 유형을 선정하는 과정에서 계룡시와 고양시는 비오톱 유형화 방법이 달라 자연요소와 단절요소 유형이 달랐다. 계룡시 토지이용 유형은 12개 대분류와 33개 중분류로 구분되었고, 고양시 토지이용 유형은 15개 대분류와 49개 중분류로 구분되었다.
- 3%순이었다. 생태네트워크를 산정을 위해 도출한 자연요소는 전체면적의 37.9%이었고, 하천, 습지 및 호소, 산림, 초지이었다. 세부 유형은 하천 내 자연하천, 자연형하천, 농수로, 용출지, 수면이고, 습지 및 호소에서는 습지, 저수지, 유수지, 수면이었다.
- 9%이었다. 세부 유형은 산림지역 내 활엽수림, 침엽수림, 혼효림, 초지 내 자연초지, 내륙습지, 내륙수이었다. 생태네트워크 단절요소는 시가화지역 내 교통지역으로 전체 면적의 2.
- 둘째, 도심 내 녹지와 하천의 자연성 확인 측면에서 도시생태현황지도에서는 인공하천, 인공연못 등 명확히 자연성과 인공성을 구분한 유형 구분이 가능하였지만, 토지피복지도에서는 모두 자연요소로 구분되어 생태네트워크 산출에 차이를 나타냈다. 셋째, 지도 구축의 축척 측면에서 도시생태현황지도는 1/5,000 수준의 정확도를 가지고 있었지만, 토지피복지도는 1/25,000 수준의 지도 구축으로 산림 가장자리 개발지역이 산림지역으로 구분되어 차이를 나타냈다.
- 7%)로 토지피복지도의 결과치가 도시생태 현황도보다 낮게 산출되었다. 이 결과는 토지피복지도에서 시가화지역 내 도시공원과 같은 조성녹지가 자연요소로 반영되 었고, 파편화된 소규모 자연요소 녹지가 많은 것보다는 큰 면적을 형성하는 자연요소가 소량 있는 것이 생태네트워크에 더 유리한 것을 확인할 수 있었다.
- 이러한 차이점으로부터 계룡시와 같은 자연요소가 많은 지방 중소도시는 단절요소가 많지 않고, 자연요소 간에 연결 잠재성이 높아 자연요소의 면적이 생태네트워크 지표 값에 양 (+)의 영향을 주었지만, 고양시와 같이 자연요소가 적은 고밀도시에서는 단절요소가 많아 파편화된 자연녹지의 개수와 면적이 생태네트워크 지표 값에 음(－)의 영향을 주는 것으로 판단되었다.
- 생태네트워크를 산출하는 과정에서 도시생태현황지도와 토지피복지도를 활용하는데 있어서 3가지 측면에서 차이를 찾을수 있었다. 첫째, 군사시설지역에 대한 유형분류로 도시생태현황지도에서는 조사불가능지로 구분되어 자연요소에서 제외되 었다. 하지만 토지피복지도에서는 현재 위성영상 자료를 활용 하여 구축한 관계로 산림과 시가화지역 등으로 유형분류가 되어 생태네트워크 산출에 차이를 나타냈다.
후속연구
- 토지피복지도의 경우, 축척의 한계에 의한 유형화 오류, 자연요소로 도시공원과 같은 조성녹지가 포함되는 점, 산림 가장자리 개발지역의 산림유형으로 구분되는 오류를 도시 생태현황지도에서는 군부대가 특수지역으로 구분되는 점, 도시공원 유형을 자연요소에서 제외할 수 있는 점, 인공형 하천, 인 공연못, 인공초지 등의 유형을 단절요소로 구분할 수 있는 점등의 특징을 감안하여야 한다. 그리고 국내 CBI 생태네트워크 산출 시 정확성을 높이기 위해서는 현장기반의 도시생태현황지도를 활용하는 것이 필요할 것으로 판단되었다.
- 현재 CBI의 생태네트워크지수는 기본 활용 자료로 인공위성영상이 기준이므로, 기본적으로 인공위성영상으로 제작된 토지피복지도의 사용이 기준되지만, 현재 우리나라 토지피복지도는 해상도 문제 및 오분류, 구체적인 유형 정보의 미흡 등으로 생태네트워크 지수가 실제와 다르게 나타날수 있다. 따라서 국내 CBI 생태네트워크 산출 시 정확성을 높이기 위해서는 현장기반의 도시생태현황지도를 활용하는 것이 필요할 것으로 판단되었다. 다만 도시생태현황지도를 활용한 생태네트워크 지표 적용 산출은 전국적으로 도시생태현황지도가 작성되지 않은 점과 도시생태현황지도 GIS DB 구축 이후 오랜 기간이 지나 토지이용 변화가 반영되지 않은 점은 어려움으로 남아있다.
- 본 논문은 계룡시와 고양시, 2개소에 한정된 연구결과이므로 향후 도시별 특성을 반영한 연구대상지 확대를 통해 국내 생태 네트워크 지표 산출의 적합한 모형을 도출할 필요가 있었고, 현재 41개 항목으로 구분된 세분류 토지피복지도를 활용한 생태네트워크 산출을 통해 토지피복지도를 활용한 생태네트워크 산출의 정확도를 검토할 필요가 있었다.
- 향후 CBI 생태네트워크 지표를 국내에 효율적으로 적용하기 위해서는 각각의 환경정보지도의 특성을 이해하고 적용할 필요가 있었다. 토지피복지도의 경우, 축척의 한계에 의한 유형화 오류, 자연요소로 도시공원과 같은 조성녹지가 포함되는 점, 산림 가장자리 개발지역의 산림유형으로 구분되는 오류를 도시 생태현황지도에서는 군부대가 특수지역으로 구분되는 점, 도시공원 유형을 자연요소에서 제외할 수 있는 점, 인공형 하천, 인 공연못, 인공초지 등의 유형을 단절요소로 구분할 수 있는 점등의 특징을 감안하여야 한다.
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