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문제 정의
- 본 연구는 경관의 구조적 조건과 연결성이 생물다양성에 영향을 미치고 있다는 경관생태학적 이론을 토대로 계획되었다. 도시 공원에 서식하는 조류의 종다양성에 도시공원의 구조와 식생, 연결성이 어떠한 영향을 미치고 있는지를 정량적으로 해석하고, 이를 향후 도시공원 조성 및 관리에 활용하는 것이 본 연구의 궁극적인 목적이다.
- 본 연구는 경관의 구조적 조건과 연결성이 생물다양성에 영향을 미치고 있다는 경관생태학적 이론을 토대로 계획되었다. 도시 공원에 서식하는 조류의 종다양성에 도시공원의 구조와 식생, 연결성이 어떠한 영향을 미치고 있는지를 정량적으로 해석하고, 이를 향후 도시공원 조성 및 관리에 활용하는 것이 본 연구의 궁극적인 목적이다.
제안 방법
- 식생조사는 공원 내 식생의 피도량이 가장 높은 시기인 2014년 7월 1일부터 2014년 9월 30일 기간 동안 진행되었으며, 추가적인 정보를 확인하기 위해 2015년 7월 한 달 동안 추가로 식생 조사를 진행하였다. 각 공원별로 현장조사를 통해 수고를 기준으로 관목은 2m 이하, 아교목은 2~6m, 교목은 6m 초과로 구분하여 분류하였다(Song, 2015). 식생 현황 정보는 교목 피복률(Canopy cover ratio of tree), 아교목 피복률(Canopy cover ratio of subtree), 관목 피복률(Canopy cover ratio of shrub), 교목 종수(Number of species of tree), 아교목 종수(Number of species of subtree), 관목 종수(Number of species of shrub)를 활용하였으며 도시공원의 구조 정보는 불투수율(Impervious surface ratio), 공원 면적(Park area), 공원 형태지수(Shape index)를 적용하였다(Song, 2015).
- 공원 형태지수는 공원 둘레길이를 면적으로 나눈 값을 의미하며 원형 및 정방형에 가까울수록 값이 작아지는 특징이 있다. 공원 면적 및 형태는 한국토지정보시스템(KLIS)을 이용하여 공원 경계를 추출하고 이를 현장조사를 통해 오류가 있는 경우 수정하여 계산하였다. 공간자료 처리는 Arcgis 10.
- 이 두 자료를 중첩하여 녹지 패치를 분석하고 이를 노드 정보로 활용하였다. 링크는 직선거리를 기준으로 패치 경계에서부터의 거리를 활용하여 1km 이내에 존재하는 패치는 링크로, 이를 초과하는 거리일 경우 단절된 것으로 판단하여 연결성 분석을 진행하였다.
- 각 공원별로 현장조사를 통해 수고를 기준으로 관목은 2m 이하, 아교목은 2~6m, 교목은 6m 초과로 구분하여 분류하였다(Song, 2015). 식생 현황 정보는 교목 피복률(Canopy cover ratio of tree), 아교목 피복률(Canopy cover ratio of subtree), 관목 피복률(Canopy cover ratio of shrub), 교목 종수(Number of species of tree), 아교목 종수(Number of species of subtree), 관목 종수(Number of species of shrub)를 활용하였으며 도시공원의 구조 정보는 불투수율(Impervious surface ratio), 공원 면적(Park area), 공원 형태지수(Shape index)를 적용하였다(Song, 2015).공원 형태지수는 공원 둘레길이를 면적으로 나눈 값을 의미하며 원형 및 정방형에 가까울수록 값이 작아지는 특징이 있다.
- 식생조사는 공원 내 식생의 피도량이 가장 높은 시기인 2014년 7월 1일부터 2014년 9월 30일 기간 동안 진행되었으며, 추가적인 정보를 확인하기 위해 2015년 7월 한 달 동안 추가로 식생 조사를 진행하였다. 각 공원별로 현장조사를 통해 수고를 기준으로 관목은 2m 이하, 아교목은 2~6m, 교목은 6m 초과로 구분하여 분류하였다(Song, 2015).
- 공원 자료는 KLIS 공원 경계를 활용하였으며 산림지역은 환경부 토지피복지도 중분류(2014년 1월 기준2)) 자료를 활용하였다. 이 두 자료를 중첩하여 녹지 패치를 분석하고 이를 노드 정보로 활용하였다. 링크는 직선거리를 기준으로 패치 경계에서부터의 거리를 활용하여 1km 이내에 존재하는 패치는 링크로, 이를 초과하는 거리일 경우 단절된 것으로 판단하여 연결성 분석을 진행하였다.
- IIC와 PC는 면적의 개념이 포함되어 경관 전체의 연결성을 유지하기 위해 고안되어, 확산 가능성 측면에서 효과적인 방법론으로 평가되고 있다(Saura and Pascual-Hortal, 2007). 이중 NL, IIC, PC 세 연결성 측정 지수는 해당 패치를 제거하였을 때 전체 경관에서 발생되는 연결성 감소를 측정하는 방식으로 해당 패치의 중요도를 평가하여 차이(difference)를 의미하는 d를 지수 앞에 붙여 dNL, dIIC, dPC로 표시하였다(Table 1). 연결성 분석은 Conifer 2.
- 조사 결과를 바탕으로 출현 종수 및 개체수를 정리하고, 이를 토대로 종다양성을 분석하였다. 종다양성은 Shannon-Wiener 지수(H')를 이용하여 산출하였다(Shannon, 1948).
- 조사 방법은 공원 내·외부에서 공원 산책로를 따라 걸어가면서 조사하는 선조사법(line transect census method)을 이용하였으며,조사 경로 좌우 25m 이내에서 관찰되는 조류를 육안관찰 및 쌍안경(Kenko ultraview EX OP10x32DH II)을 이용한 관찰, 울음소리, 날아가는 모양 등으로 종을 확인하여, 종과 개체수를 기록하였다(Bibby et al., 1997; Lee et al., 2000;Rhim et al., 2007; Song, 2015).
- 조류조사는 번식기인 2015년 4월 21일부터 2015년 5월 15일까지 진행되었다. 조사는 공원별로 3회씩 반복 실시하였으며(Rhim, 2008), 종 다양성 계산을 위해 3회 조사 결과를 합산하여 평가하였다. 조사 방법은 공원 내·외부에서 공원 산책로를 따라 걸어가면서 조사하는 선조사법(line transect census method)을 이용하였으며,조사 경로 좌우 25m 이내에서 관찰되는 조류를 육안관찰 및 쌍안경(Kenko ultraview EX OP10x32DH II)을 이용한 관찰, 울음소리, 날아가는 모양 등으로 종을 확인하여, 종과 개체수를 기록하였다(Bibby et al.
대상 데이터
- 패치는 연구 대상지인 30개 도시공원을 포함하여 외곽 공원에서 1km 거리에 인접한 산림 및 도시공원을 포함하여 설정하였다. 공원 자료는 KLIS 공원 경계를 활용하였으며 산림지역은 환경부 토지피복지도 중분류(2014년 1월 기준2)) 자료를 활용하였다. 이 두 자료를 중첩하여 녹지 패치를 분석하고 이를 노드 정보로 활용하였다.
- 대상지에서는 총 27종 1,509개체의 조류가 발견되었다. 청사공원이 17종으로 가장 많은 조류가 발견되었으며 이어서 두정8공원이 14종,두정공원이 13종 순서로 다양한 조류가 서식하고 있는 것으로 확인되었다(Table 3).
- 본 연구 충청남도 천안시를 대상으로 수행되었다. 천안시는 행정구역 면적 636㎢으로 서울특별시와 비슷한 크기의 지방 도시로서 경부선, 장항선, 경부고속철도, 천안논산간 고속도로, 국도 1호선 등 수도권과 지방을 연결하는 교통의 중심지로 기능하고 있다(Yoo et al.
- 1980년대 천안시의 인구는 12만 명 정도였으나 1995년에는 33만 명으로 증가하였으며 2004년에는 50만명을 넘어섰고, 2013년에 60만 명을 넘어서는 대도시 규모로 성장하였다1). 본 연구는 Song(2015) 연구의 연장선상에서 성정1동, 성정2동, 봉명동, 부성동에 위치한 30개 도시공원을 대상으로 진행되었다(Figure 1). 이 중 3개는 근린공원, 27개는 어린이공원이다.
- 조류조사는 번식기인 2015년 4월 21일부터 2015년 5월 15일까지 진행되었다. 조사는 공원별로 3회씩 반복 실시하였으며(Rhim, 2008), 종 다양성 계산을 위해 3회 조사 결과를 합산하여 평가하였다.
- 그래프 이론은 패치를 노드(Node), 거리를 링크(Link)로 설명하여 연결성을 측정할 수 있는 방법론이다. 패치는 연구 대상지인 30개 도시공원을 포함하여 외곽 공원에서 1km 거리에 인접한 산림 및 도시공원을 포함하여 설정하였다. 공원 자료는 KLIS 공원 경계를 활용하였으며 산림지역은 환경부 토지피복지도 중분류(2014년 1월 기준2)) 자료를 활용하였다.
데이터처리
- 공원별 서식환경에 따라 조류 종다양성이 어떻게 달라지는지를 통계적으로 해석하기 위해 회귀분석을 실시하였다. 회귀분석을 위한 변수 선정에 앞서 피어슨(Pearson) 상관관계 분석을 실시하였으며, 상관관계가 높은 변수의 경우 다중공선성의 문제가 있으므로 회귀분석 과정에서 선별하여 사용하였다.
- 최적 회귀모형을 선정하기 위해 후진선택법을 이용하였으며, 최종 모형에서 선택된 변수에 대한 분산팽창계수(Variation Infration Factor, VIF)를 확인하였다. 통계분석은 R 3.3.1(RCore Team, 2016)을 이용하였다.
- 공원별 서식환경에 따라 조류 종다양성이 어떻게 달라지는지를 통계적으로 해석하기 위해 회귀분석을 실시하였다. 회귀분석을 위한 변수 선정에 앞서 피어슨(Pearson) 상관관계 분석을 실시하였으며, 상관관계가 높은 변수의 경우 다중공선성의 문제가 있으므로 회귀분석 과정에서 선별하여 사용하였다. 최적 회귀모형을 선정하기 위해 후진선택법을 이용하였으며, 최종 모형에서 선택된 변수에 대한 분산팽창계수(Variation Infration Factor, VIF)를 확인하였다.
이론/모형
- 공원 면적 및 형태는 한국토지정보시스템(KLIS)을 이용하여 공원 경계를 추출하고 이를 현장조사를 통해 오류가 있는 경우 수정하여 계산하였다. 공간자료 처리는 Arcgis 10.1(ESRI Inc.)을 이용하였다.
- 공원별 주변 녹지 및 공원과의 연결성을 측정하기 위해 그래프 이론(Graph theory)이 적용된 구조적 연결성 평가 방법을 적용하였다. 그래프 이론은 패치를 노드(Node), 거리를 링크(Link)로 설명하여 연결성을 측정할 수 있는 방법론이다.
- 대표적인 연결성 측정 방법 중에서 설정된 거리 이내에 존재하는 링크 수를 의미하는 NL(Number of links), 전체 경관에서 상대적인 패치 중심성을 의미하는 PB(Patch betweenness centrality), 일정 거리 이내로 인접한 노드의 면적을 고려하는 연결성 측정 방법인 IIC(Integral index of connectivity), IIC와 유사하나 임계거리 기준으로 연결, 단절을 구분하지 않고 임계거리를 기준으로 i, j 두 패치 사이의 연결가능성, 또는 확산 가능성을 의미하는 pij를 적용한 PC(Probability of connectivity)를 적용하였다. NL은 해당 패치에 가까운 패치를 확인할 수 있는 가장 일반적인 연결성 평가 방법이며(Freeman,1979; Jordán et al.
- 연결성 분석은 Conifer 2.6(Sauraand Torné, 2009)을 이용하였다.
- 종다양성은 Shannon-Wiener 지수(H')를 이용하여 산출하였다(Shannon, 1948).
- 회귀분석을 위한 변수 선정에 앞서 피어슨(Pearson) 상관관계 분석을 실시하였으며, 상관관계가 높은 변수의 경우 다중공선성의 문제가 있으므로 회귀분석 과정에서 선별하여 사용하였다. 최적 회귀모형을 선정하기 위해 후진선택법을 이용하였으며, 최종 모형에서 선택된 변수에 대한 분산팽창계수(Variation Infration Factor, VIF)를 확인하였다. 통계분석은 R 3.
성능/효과
- 30개 도시공원에 대한 식생조사 결과 교목 피복은 평균 0.43(s.d.=0.18), 아교목 피복은 0.12(s.d.=0.07), 관목 피복은 0.12(s.d.=0.11)로 조사되었으며, 교목 종수는 평균 7.6종, 아교목 종수는 평균 6.3종, 관목 종수는 평균 6.7종인 것으로 확인되었다(Table 1). 교목 중에서는 느티나무(Zelkovaserrata), 소나무(Pinus densiflora), 벚나무(Prunusyedoensis), 스트로브잣나무(Pinus strobus), 은행나무(Ginkgo biloba) 순으로 많이 식재되어있으며,아교목은 단풍나무(Acer palmatum), 백목련(Magnolia denudata), 꽃사과나무(Malus floribunda),산수유(Cornus officinalis), 관목은 철쭉(Rhododendron schlippenbachii), 회양목(Buxus microphylla),쥐똥나무(Ligustrum obtusifolium), 조팝나무(Spiraea prunifolia)가 가장 많이 발견되었다(Song, 2015).
- 교목 중에서는 느티나무(Zelkovaserrata), 소나무(Pinus densiflora), 벚나무(Prunusyedoensis), 스트로브잣나무(Pinus strobus), 은행나무(Ginkgo biloba) 순으로 많이 식재되어있으며,아교목은 단풍나무(Acer palmatum), 백목련(Magnolia denudata), 꽃사과나무(Malus floribunda),산수유(Cornus officinalis), 관목은 철쭉(Rhododendron schlippenbachii), 회양목(Buxus microphylla),쥐똥나무(Ligustrum obtusifolium), 조팝나무(Spiraea prunifolia)가 가장 많이 발견되었다(Song, 2015). 불투수율은 평균 0.35(s.d.=0.22)%였으며, 두정5공원, 두정6공원, 백석4공원, 백석9공 원 등 일부 어린이공원은 불투수율이 70% 수준으로 매우 높은 것으로 확인되었다(Table 2). 공원면적은 평균 4,286.
- 36) 긍정적인 영향을 받게 될 것으로 분석되었다. 상관분석을 통해 확인할 수 있듯이 공원 면적과 형태, 식물의 피복률과 다양성, 연결성이 조류 종다양성과 밀접한 관계가 있다는 것을 알 수 있다.
- 조류 종다양성은 p<0.01 수준에서 공원 면적이 넓을수록(r=0.78), dIIC가 클수록(r=0.76), 형태가 원형에 가까울수록(r=-0.66), PB가 클수록(r=0.57), 관목 종수가 많을수록(r=0.57), dPC가 클수록(r=0.56), p<0.05 수준에서 교목 종수가 많을수록(r=0.42), 관목 피복률이 높을수록(r=0.36) 긍정적인 영향을 받게 될 것으로 분석되었다.
- 종다양성 분석 결과 두정8공원이 1.75로 가장 종다양성이 높은 도시공원으로 확인되었으며 청사공원이 1.74, 두정공원이 1.67로 조류 종다양성이 높은 공원으로 분석되었다. 이러한 경향은 2014년 진행된 조류조사 결과와 유사한 경향을 보이고 있다(Song, 2015).
- 대부분의 어린이공원은 참새(Passer montanus),까치(Pica pica), 직박구리(Hypsipetes amaurotis)등 도시지역에 적응하고 있는 조류 위주로 출현하고 있었다. 종별로는 참새, 까치, 직박구리에 이어 멧비둘기(Streptopelia orientalis), 방울새(Carduelis sinica)가 가장 많이 출현하고 있으며, 공원에 따라 산솔새(Phylloscopus coronatus),흰눈썹황금새(Ficedula zanthopygia), 유리딱새(Tarsiger cyanurus) 등의 조류가 도시공원을 서식지로 이용하고 있는 것을 확인하였다.
- 대상지에서는 총 27종 1,509개체의 조류가 발견되었다. 청사공원이 17종으로 가장 많은 조류가 발견되었으며 이어서 두정8공원이 14종,두정공원이 13종 순서로 다양한 조류가 서식하고 있는 것으로 확인되었다(Table 3). 발견된 조류 개체수 역시 청사공원, 두정공원, 두정8공원, 북부제1공원이 가장 많은 것으로 조사되었다.
- 최적 모형으로 선정된 세 변수를 통해 해당 변수로 분석할 수 있는 모든 회귀모형을 종합하여 변수별 중요도를 평가하여 각 설명변수의 상대적 중요성을 평가한 결과 공원 면적이 64.13%, 교목 피복률이 9.16%, 매개 중심성이 26.71%을 차지하고 있음을 확인하였다(Figure 3). 즉, 내부적인 요인이 73.
- 최적 회귀모형을 선정한 결과 설명변수는 공원면적(LPA), 교목 피복률(Co_T), 매개 중심성(PB)이 선택되었다(Table 4). 모델의 적합도를 평가할 수 있는 잔차의 무작위적 분포, 등분산성 가정, Cook’s distance 등을 확인할 때 몇 개의 데이터를 제외하고는 모형 적합도 측면에서 큰 문제가 없다고 판단된다(Teetor, 2012, Figure 2).
- 특히 공원면적은 유의수준 p<0.01에서 유의한 변수로 확인되었으며 교목 피복률과 매개 중심성은 p<0.05 수준에서 유의한 변수로 확인되었다.
- 회귀모형에서 대상지에서 공원의 면적이 넓을수록, 교목 피복률이 높을수록, 매개 중심성이 높을수록 도시공원의 조류 종다양성은 높아지는 것으로 예측되었다. 특히 공원면적은 유의수준 p<0.
후속연구
- 인간으로 인한 교란 요인은 야생동물 서식지 관리에서 중요한 변수지만 실제 현장에서 정량화하기 어렵다. 또한 대상지에 수환경이 존재하지 않아 산림성 조류를 대상으로 종조사가 진행되었으며, 월동기에 대한 종조사가 진행되지 않아 번식기 및 여름철에 한정된 종다양성이 분석된 한계가 존재한다. 도시공원 특성상 면적 및 형태가 다양하기 때문에 조사 시기, 경로를 설정하는 것에도 편차가 발생하였을 가능성이 있다.
- 7%)으로 해석할 수 있었다. 매개 중심성은 징검다리로 활용되는 도시 공원의 가치를 재평가할 수 있는 연결성 지수이므로 추후 연구를 통해 이 지수를 재조명할 필요가 있다. 본 연구에서 구축한 회귀모형은 공원 주변 토지이용이나 인간의 이용 강도 등과 같은 교란요인, 수계 및 자연산림 등 유인요인을 충분히 고려하지 못한 한계가 있다.
- 매개 중심성은 징검다리로 활용되는 도시 공원의 가치를 재평가할 수 있는 연결성 지수이므로 추후 연구를 통해 이 지수를 재조명할 필요가 있다. 본 연구에서 구축한 회귀모형은 공원 주변 토지이용이나 인간의 이용 강도 등과 같은 교란요인, 수계 및 자연산림 등 유인요인을 충분히 고려하지 못한 한계가 있다. 인간으로 인한 교란 요인은 야생동물 서식지 관리에서 중요한 변수지만 실제 현장에서 정량화하기 어렵다.
- 도시공원 특성상 면적 및 형태가 다양하기 때문에 조사 시기, 경로를 설정하는 것에도 편차가 발생하였을 가능성이 있다. 이러한 한계를 이해하고 향후 다양한 교란 요인과 서식지의 질을 측정할 수 있는 평가 지표 연구, 실험 연구가 추가로 진행된다면 도시 공원의 서식지 관리에 큰 발전이 가능할 것이라 기대된다.
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