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문제 정의
- 국내 구상나무의 분포지에 대한 서식처 질 분석을 통한 정성적인 분석과 시간의 흐름에 따른 탄소고정량 추정을 통한 경제적 가치를 도출하여 생태계서비스의 정량적인증·감 값을 제시하였으며, 이를 통해 자연자원의 지속가능한 제고와 한국의 생물다양성 보전을 위한 고유종과 그의 분포지에 대한 정량적인 생태계서비스 측정에 목적을 두었다.
- 따라서 본 연구는 생물다양성 보전을 위해 국내 고유종인 구상나무를 연구대상으로 하여 연구대상에 맞는 평가지표를 선정할 수 있는 방법인 AHP(Analytic Hierarchy Process)기법을 적용한 InVEST모델을 통해 생태계서비스 평가를 하고자 한다. 국내 구상나무의 분포지에 대한 서식처 질 분석을 통한 정성적인 분석과 시간의 흐름에 따른 탄소고정량 추정을 통한 경제적 가치를 도출하여 생태계서비스의 정량적인증·감 값을 제시하였으며, 이를 통해 자연자원의 지속가능한 제고와 한국의 생물다양성 보전을 위한 고유종과 그의 분포지에 대한 정량적인 생태계서비스 측정에 목적을 두었다.
- 따라서 본 연구에서는 자연적, 인위적으로 위협을 받고 있는 구상나무의 보존을 위해 이를 연구종으로 선정하였다. 생물다양성협약에서 고유종은 자국 내 특정 지역에서만 분포하는 생물종으로 정의하고 있기 때문에 그 나라의 국가 생물자원 중 가장 중요한 요소이고, 장차 국가 고유생물 주권 확립에 따라 핵심요소로 우선보호 및 관리 대상이 될 것이다(National Institute of Biological Resources 2013).
- 이에 따라 고유종 보호를 목표로 현재 구상나무의 지속적인 고사에 관하여 위험성 인지와 보호대책이 필요하며, 고유종이 제공하는 생태계서비스의 서식처 질의 증·감과 이에 따른 가치추정을 통해 보다 객관적인 값을 제시하고자 한다.
제안 방법
- AHP분석을 통해 도출된 가중치를 입력계수로 사용하였다. AHP기법을 통해 인위적 위협요인으로 시가지 증가, 농경지 증가, 산림파편, 자연재해위험, 오염처리시설지역이 선정되었으며, 시가지증가와 농경지 증가는 토지피복도 자료에서 추출하였고, 산림파편은 도로와 나지의 면적으로 산출하였고, 도로자료는 한국교통연구원의 도로망 자료에서 추출하였고, 나지는 토지피복도 자료에서 추출하였다. 그리고 오염처리시설지역은 하수도처리장,오수처리장, 폐수처리장, 정수장, 분뇨처리장, 폐기물처리장, 매립장 등 환경기초시설의 경위도 좌표를 기반으로 공간자료로 구축하였고, 이는 국가수자원관리종합시스템에서 자료를 받았다.
- 본 모델을 적용하기 위해 연구대상지에 적합한 입력자료 구축을 위해 AHP기법을 사용하여 입력자료를 구축하였다. AHP분석을 통해 도출된 가중치를 입력계수로 사용하였다. AHP기법을 통해 인위적 위협요인으로 시가지 증가, 농경지 증가, 산림파편, 자연재해위험, 오염처리시설지역이 선정되었으며, 시가지증가와 농경지 증가는 토지피복도 자료에서 추출하였고, 산림파편은 도로와 나지의 면적으로 산출하였고, 도로자료는 한국교통연구원의 도로망 자료에서 추출하였고, 나지는 토지피복도 자료에서 추출하였다.
- 본 모델을 사용하기 위해서 1980, 1990, 2000년의 토지피복도와 탄소풀 표를 구축하였다. Arc GIS Map10.3을 사용하여 각 시기별 토지피복도 파일을 구축하였고, 탄소풀 표는 aboveground mass, belowground mass, soil, dead mass로 구성되어있으며, 위 입력자료는 Natural Capital Project와 국내 선행논문에서 제시하고 있는 계수를 고려하여 구성하였다. 그리고 경제적 가치평가를 위한 추가적으로 필요한 2가지 입력계수인 국내 탄소가격은 교토의정서를 채택한 EEX(European Energy Exchange)에서 제공하는 자료를 활용하였으며, EEX에서 구독이 가능한 이산화탄소 가격의 평균값인 7.
- 구상나무의 위협요인 선정과 적합한 서식처에 대한 요인을 발굴하고, 선정요인에 대한 가중치를 분석하였다. 타당도와 신뢰도가 낮은 요인을 제거하여 방해하는 문항을 제거하기 위해 SPSS 23버전을 사용하여 공통성으로 측정하여 0.
- 6달러를 적용하였다. 그리고 탄소할인율은 2015년 행정규제 업무 기준 및 규제비용 총량제 시범사업 매뉴얼에서 제시된 우리나라 탄소할인율인 5%를 차용하여 적용하였다(Table 2). 위 입력자료와 계수들을 통해 InVEST Carbon 모델을 사용하여 연구대상지의 탄소고정량 추정하였고, 탄소변화량을 통한 시기별 경제적 가치평가를 시행하였다.
- 6이상인 것을 확인하였다. 두 번째 분석에서는 선정된 위협요인을 최종으로 도출하였다. 상·하위 분석으로 자연적 요인과 인위적 요인으로 구분하였다.
- 본 모델을 사용하기 위해서 1980, 1990, 2000년의 토지피복도와 탄소풀 표를 구축하였다. Arc GIS Map10.
- 본 연구는 InVEST모델을 사용하여 국내 구상나무의 분포지 대상으로 1980년, 1990년, 2000년의 기간에 대해 서식처 질과 탄소고정량 분석을 통한 경제적 가치 환산 평가를 하였다. 서식처 질과 탄소고정량분석에서 3곳 중, 한라산국립공원의 서식처 질의 변화와 탄소고정량이 크게 감소하는 곳으로 확인되었으며, 탄소고정량 감소에 따른 가치 추정은 1,928만 달러의 생태계서비스의 경제적 손실을 나타냈다.
- 본 연구에서는 패널선정, 설문지 작성, 2차 설문 및 회수, 분석을 순서로 진행하였다. 패널선정은 최소 10명 이상의 패널이 필요하며 10~15명의 소집단의 전문가로도 의미있는 결과를 도출할 수 있어(Dalket 1969; Ewing 1991), 총 11명으로 전문가(연구기관 2인, 생태분야 연구원 9인)를 패널로 선정하였고, 1차로 개방형 설문을 통해 구상나무의 위협요인과 적합한 서식처 요인을 파악하였고, 2차에서는 1차에서 수집한 요인들에 대해 중요도 정도 측정은 리커트식 5점 척도를 사용하였다.
- 패널선정은 최소 10명 이상의 패널이 필요하며 10~15명의 소집단의 전문가로도 의미있는 결과를 도출할 수 있어(Dalket 1969; Ewing 1991), 총 11명으로 전문가(연구기관 2인, 생태분야 연구원 9인)를 패널로 선정하였고, 1차로 개방형 설문을 통해 구상나무의 위협요인과 적합한 서식처 요인을 파악하였고, 2차에서는 1차에서 수집한 요인들에 대해 중요도 정도 측정은 리커트식 5점 척도를 사용하였다. 설문지 전달 및 회수방법은 전자우편을 통해서 하였다.
- 그리고 탄소할인율은 2015년 행정규제 업무 기준 및 규제비용 총량제 시범사업 매뉴얼에서 제시된 우리나라 탄소할인율인 5%를 차용하여 적용하였다(Table 2). 위 입력자료와 계수들을 통해 InVEST Carbon 모델을 사용하여 연구대상지의 탄소고정량 추정하였고, 탄소변화량을 통한 시기별 경제적 가치평가를 시행하였다.
- 본 연구에서는 패널선정, 설문지 작성, 2차 설문 및 회수, 분석을 순서로 진행하였다. 패널선정은 최소 10명 이상의 패널이 필요하며 10~15명의 소집단의 전문가로도 의미있는 결과를 도출할 수 있어(Dalket 1969; Ewing 1991), 총 11명으로 전문가(연구기관 2인, 생태분야 연구원 9인)를 패널로 선정하였고, 1차로 개방형 설문을 통해 구상나무의 위협요인과 적합한 서식처 요인을 파악하였고, 2차에서는 1차에서 수집한 요인들에 대해 중요도 정도 측정은 리커트식 5점 척도를 사용하였다. 설문지 전달 및 회수방법은 전자우편을 통해서 하였다.
대상 데이터
- 이에 따라 고유종 보호를 목표로 현재 구상나무의 지속적인 고사에 관하여 위험성 인지와 보호대책이 필요하며, 고유종이 제공하는 생태계서비스의 서식처 질의 증·감과 이에 따른 가치추정을 통해 보다 객관적인 값을 제시하고자 한다. 구상나무의 보존을 위해 특별보존대책 연구가 필요함에 따라 구상나무의 분포지인 한라산국립공원, 지리산국립공원, 소백산국립공원으로 선정하였다(Figure 1).
- 3을 사용하여 각 시기별 토지피복도 파일을 구축하였고, 탄소풀 표는 aboveground mass, belowground mass, soil, dead mass로 구성되어있으며, 위 입력자료는 Natural Capital Project와 국내 선행논문에서 제시하고 있는 계수를 고려하여 구성하였다. 그리고 경제적 가치평가를 위한 추가적으로 필요한 2가지 입력계수인 국내 탄소가격은 교토의정서를 채택한 EEX(European Energy Exchange)에서 제공하는 자료를 활용하였으며, EEX에서 구독이 가능한 이산화탄소 가격의 평균값인 7.6달러를 적용하였다. 그리고 탄소할인율은 2015년 행정규제 업무 기준 및 규제비용 총량제 시범사업 매뉴얼에서 제시된 우리나라 탄소할인율인 5%를 차용하여 적용하였다(Table 2).
- AHP기법을 통해 인위적 위협요인으로 시가지 증가, 농경지 증가, 산림파편, 자연재해위험, 오염처리시설지역이 선정되었으며, 시가지증가와 농경지 증가는 토지피복도 자료에서 추출하였고, 산림파편은 도로와 나지의 면적으로 산출하였고, 도로자료는 한국교통연구원의 도로망 자료에서 추출하였고, 나지는 토지피복도 자료에서 추출하였다. 그리고 오염처리시설지역은 하수도처리장,오수처리장, 폐수처리장, 정수장, 분뇨처리장, 폐기물처리장, 매립장 등 환경기초시설의 경위도 좌표를 기반으로 공간자료로 구축하였고, 이는 국가수자원관리종합시스템에서 자료를 받았다. 자연재해지역은 자연재해대책법에 근거하여 자연재해위험개선지구로 지정·관리되고 있거나 침수 실적이 있는 지역을 추출하였다.
- 연구대상지역은 국립공원이라 주거지, 습지가 존재하지 않아 위협요인으로 선정한 시가지, 나지, 농업지역에 대해서는 토지피복도 대분류 자료에서 추출하였고, 위협요인 중 환경기초시설은 지리산국립공원의 해당지역에 두 곳의 마을하수도가 위치하고있어 위 지점을 적용하였다. 결과는 서식처 질 분석 지도에서 서식처 질이 높은 곳은 1, 낮은 곳은 0으로 도출되며 지도상으로 흰색부분이 될수록 서식처 질이 낮아지는 것으로 판단된다.
- 입력자료는 1980년, 1990년, 2000년에 대한 한라산국립공원의 토지피복도를 활용하였고, 추정된 탄소 고정량의 결과이다(Figure 3). 1980년 토지피복도를 대상으로 한 탄소고정량은 약 3814934 Mg of C로 추정되었다.
데이터처리
- 구상나무의 위협요인 선정과 적합한 서식처에 대한 요인을 발굴하고, 선정요인에 대한 가중치를 분석하였다. 타당도와 신뢰도가 낮은 요인을 제거하여 방해하는 문항을 제거하기 위해 SPSS 23버전을 사용하여 공통성으로 측정하여 0.4이상인 요인을 선정하였고, 신뢰도는 Cronbach의 알파값이 0.6이상인 것을 확인하였다. 두 번째 분석에서는 선정된 위협요인을 최종으로 도출하였다.
이론/모형
- 자연재해지역은 자연재해대책법에 근거하여 자연재해위험개선지구로 지정·관리되고 있거나 침수 실적이 있는 지역을 추출하였다. 모든 해당 공간분석은 Arc GIS Map 10.3을 사용하여 각 각의 요인은 모델 형식에 맞게 Raster형식으로 구축하였다. 그리고 추가적인 입력요소인 반포화상수는 선행논문들에서 제시된 0.
- 본 모델을 적용하기 위해 연구대상지에 적합한 입력자료 구축을 위해 AHP기법을 사용하여 입력자료를 구축하였다. AHP분석을 통해 도출된 가중치를 입력계수로 사용하였다.
- 본 모델의 입력요인 선정과 서식처 값의 입력계수를 확보하기 위해 AHP기법을 이용하였다. AHP기법은 다수의 평가기준으로 구성되어 있을 경우, 중요도와 우선순위를 판단하기 쉽지 않을 때 체계적으로 평가할 수 있도록 해줌으로써 의사결정자의 복잡성을 해결해주는 장점을 갖고 있다(Heo et al.
- 3을 사용하였다. 이중 서식처 질 분석은 Habitat Quality모델을 사용하였고, 탄소고정량 분석과 경제적 가치 평가 분석은 Carbon모델을 사용하였다.
- 자연재해지역은 자연재해대책법에 근거하여 자연재해위험개선지구로 지정·관리되고 있거나 침수 실적이 있는 지역을 추출하였다.
성능/효과
- 연구대상지역은 국립공원이라 주거지, 습지가 존재하지 않아 위협요인으로 선정한 시가지, 나지, 농업지역에 대해서는 토지피복도 대분류 자료에서 추출하였고, 위협요인 중 환경기초시설은 지리산국립공원의 해당지역에 두 곳의 마을하수도가 위치하고있어 위 지점을 적용하였다. 결과는 서식처 질 분석 지도에서 서식처 질이 높은 곳은 1, 낮은 곳은 0으로 도출되며 지도상으로 흰색부분이 될수록 서식처 질이 낮아지는 것으로 판단된다.
- 결과적으로 자연자원이 제공하는 생태계서비스의 가치평가가 가능하고, 이를 통해 발생되는 편익을 증·감 값을 통해 도출할 수 있었다.
- 대상지역의 토지피복도 변화 비율을 확인한 결과, 1990년에서 2000년 사이 시가화지역과 농경지지역이 각 각 0.02%, 1.4%로 증가하여, 산림의 면적이 시가화와 농경지로 대체됨을 확인할 수 있었고, 또한 산림의 면적이 약 1.1%만큼 감소하였기 때문에 탄소 고정량이 큰 폭으로 감소한 것으로 판단된다.
- 071)로 선정되었다. 따라서 본 연구에서는 서식처 질 분석의 인위적 요인은 위와 같이 5개의 요인으로 선정되었으며, 이 때 CI(Consistency Index)는 일치성 지수로 0.1이하면 설문의 답이 일치함을 의미하며, 0.059로 도출되어 일치함을 확인하였다.
- 1980년에서 1990년 사이의 한라산, 지리산, 소백산국립공원 순으로 탄소고정량은 약 7만, 9만, 8만 Mg of C으로 증가하였다. 따라서 이 기간의 탄소고정량 증가에 따른 가치 환산 시, 약 46만 달러, 58만 달러, 55만 달러로 추산되었다. 그리고 1990년에서 2000년 사이의 한라산의 탄소고정량은 약 14만 Mg of C로 감소하여 이 지역의 생태계서비스는 1,928만 달러 손실이 발생되었고, 지리산은 초지면적의 대체로 탄소량이 약 3만 Mg of C로 증가하여 460만 달러 증가되었지만, 녹지증가량은 전 10년도인 1980-90년과 비교하면 38% 감소되고 있었다.
- 마지막으로 소백산국립공원의 서식처 질 평가 결과, 1980년의 소백산국립공원의 서식처 질 평균은 0.98±0.11, 1990년은 0.98±0.08, 2000년은 0.97±0.97로 분석되었다(Figure 2).
- 본 추정지도는 선행연구(Kim & Lee 2013)와 같이 한라산 정상 능선부에 분포하는 것과 상충하여 시간 흐름에 따라 한라산 정상을 중심으로 색이 옅어지는 것으로 확인할 수 있었으며, 이에 따라 구상나무 분포지의 탄소고정량이 감소한 것으로 판단된다.
- 상·하위 분석으로 자연적 요인과 인위적 요인으로 구분하였다. 분석결과 자연적 요인으로는 중요도 순서로 기후변화(0.573), 경사도 변화 (0.146), 고도 변화 (0.105), 외래종 침입(0.062), 토양유실(0.062), 자체천이(0.051)로 분석되었다. 인위적 요인으로는 시가지증가(0.
- 본 연구는 InVEST모델을 사용하여 국내 구상나무의 분포지 대상으로 1980년, 1990년, 2000년의 기간에 대해 서식처 질과 탄소고정량 분석을 통한 경제적 가치 환산 평가를 하였다. 서식처 질과 탄소고정량분석에서 3곳 중, 한라산국립공원의 서식처 질의 변화와 탄소고정량이 크게 감소하는 곳으로 확인되었으며, 탄소고정량 감소에 따른 가치 추정은 1,928만 달러의 생태계서비스의 경제적 손실을 나타냈다. 이의 원인은 선행 구상나무의 분포변화 선행연구들과 동일하게 한라산의 구상나무가 사라지는 부분은 초지와 나대지로 대체되고 있음을 본 결과에서 토지피복도를 통한 시계열적 탄소고정량으로 확인할 수 있었다.
- 서식처 질이 가장 잘 유지되고 있는 곳은 지리산국립공원으로 확인되었으며, 탄소고정량 증가와 서식처 질의 보존이 지속적으로 유지되어 이의 경제적 가치는 460만 달러 증가로 도출되었지만, 시간흐름에 따라 산림이 초지로 대체되고 있어 증가량은 큰 폭으로 감소되고 있었다. 그리고 소백산국립공원은 탄소 고정량 추정지도를 통해 구상나무의 분포지인 해발이 높은 곳에 변화가 가장 큰 곳으로 도출되어, 관리가 필요한 곳으로 판단된다.
- 연구대상 3곳 중, 지리산국립공원이 가장 서식처 질이 높고 서식처 질이 잘 유지된 곳으로 판단되며, 한라산국립공원과 소백산국립공원은 서식처의 질이 각각 0.02, 0.01 만큼 감소하였다. 이는 연구대상지가 산림과 초지가 90% 이상인 곳으로 서식처 질의 결과만 본다면 자연적으로 우수한 지역으로 판단할 수 있지만, 시간흐름에 따라 산림이 초지, 시가지, 농업지로 대체되고 있음을 서식처 질 분석을 통해 서식처 질의 변화를 정성적으로 확인할 수 있었다.
- 01 만큼 감소하였다. 이는 연구대상지가 산림과 초지가 90% 이상인 곳으로 서식처 질의 결과만 본다면 자연적으로 우수한 지역으로 판단할 수 있지만, 시간흐름에 따라 산림이 초지, 시가지, 농업지로 대체되고 있음을 서식처 질 분석을 통해 서식처 질의 변화를 정성적으로 확인할 수 있었다. 특히 1990년과 2000년 사이에는 서식처 질이 감소함을 확인할 수 있었으며, 이를 탄소고정량 추정을 통한 값으로 보다 정량적인 값을 볼 수 있을 것으로 판단된다.
- 서식처 질과 탄소고정량분석에서 3곳 중, 한라산국립공원의 서식처 질의 변화와 탄소고정량이 크게 감소하는 곳으로 확인되었으며, 탄소고정량 감소에 따른 가치 추정은 1,928만 달러의 생태계서비스의 경제적 손실을 나타냈다. 이의 원인은 선행 구상나무의 분포변화 선행연구들과 동일하게 한라산의 구상나무가 사라지는 부분은 초지와 나대지로 대체되고 있음을 본 결과에서 토지피복도를 통한 시계열적 탄소고정량으로 확인할 수 있었다.
- 1980년 탄소고정량은 12041126 Mg of C, 1990년 탄소고정량은 12111716 Mg of C, 그리고 2000년 탄소고정량은 12159705 Mg of C으로 지리산의 탄소고정량은 증가하는 것으로 도출되었다(Figure 4). 토지 피복도의 변화 확인 결과 1980년에서 1990년 사이에 지리산국립공원 북서쪽에 요천이라는 하천이 생기면서 수역의 면적이 증가하였고, 한라산국립공원의 산림은 나대지로 대체되고 있는 것과 달리 지리산국립공원의 산림은 초지로 대체되고 있었고, 초지의 면적이 0.27% 증가하여 총 탄소고정량을 증가하게 한 요인으로 해석된다.
- 한라산국립공원의 서식처 질 평가 결과, 1980년의 한라산국립공원의 서식처 질 평균은 최소 0.1, 최대값 1을 나타내며 0.96±0.14로 도출되었다.
후속연구
- 그리고 InVEST모델을 사용하여 개발계획에 대한 생태계서비스의 가치를 평가함으로써, 보전지역의 개발과 같은 외부요인에 대한 변화양상에 대한 예측을 통해 보다 객관적인 평가가 가능하여, 지속가능한 자연자원의 이용과 생태계 보전을 증진하는 방향으로 유도할 수 있는 방안으로 적용이 가능하다고 사료된다.
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