[논문]생태발자국 지수를 통한 제주도 토지자원 활용의 지속가능성 평가

김찬우; 정찬훈; 김유안; 김솔희; 서교

doi:10.7851/ksrp.2018.24.3.043

생태발자국 지수를 통한 제주도 토지자원 활용의 지속가능성 평가
Evaluation for Sustainability of Land Use in Jeju Island using Ecological Footprint (EF) 원문보기

농촌계획 : 韓國農村計劃學會誌, v.24 no.3, 2018년, pp.43 - 54

김찬우 (서울대학교 국제농업기술대학원) , 정찬훈 (서울대학교 국제농업기술대학원) , 김유안 (서울대학교 국제농업기술대학원) , 김솔희 (서울대학교 그린바이오과학기술연구원) , 서교 (서울대학교 국제농업기술대학원, 서울대학교 그린바이오과학기술연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

The residential population of Jeju Island has increased more than 10% for last 10 years. Especially, the tourist population is more than twice comparing to 2005. The population growth of Jeju has brought about large-scale urban development and increased land demands for tourism services. The goal of this study is to analyze the human, social, and environmental status of Jeju Island and to evaluate the environmental capacity of land use using ecological footprint (EF) model. This study shows the changes in ecological deficits of Jeju Island through estimating ecological productive land (EPL) considering EF from 2005 to 2015. The categories of total EF consists of food land, built-up land, forestry, and energy consumption. In order to reflect the characteristics of resort island, we consider not only residential population but also tourist population who can increase land demands. The outputs of this study also provide the potential excess demands of EPL and suggest needs of sustainable management plans for the limited land of Jeju Island.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 소비활동에 참여할 수 있는 상주인구와 관광인구를 모두 고려하여 제주도의 토지이용 부문의 소비부문별 생태발자국(EF) 지수를 분석하고, 산정된 EF와 생태적으로 생산 가능한 토지면적(Ecological Productive Land, EPL)의 비교를 바탕으로 제주도의 생태 적자를 평가하였다. 또한 제주도의 개발과 인구증가가 생태발자국 기반의 환경용량에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 2005, 2010, 2015년의 EF지수 모델의 결과를 비교하여 시간의 흐름에 따른 지속가능성의 변화를 살펴보 고자 하였다.
)을 단위로 나타냄으로써 간략한 거시적 수치로 분석할 수 있지만, 대상 지역의 환경용량 수준과 적정규모를 확인하기에는 어려움이 있다. 따라서 생태적으로 생산 가능한 면적(Ecological Productive Land, EPL)을 통해 지역 내 토지면적의 사용이 지속가능하게 이루어지고 있는지에 대해 평가해 볼 수 있다. EPL은지역 내 생산에 관여할 수 있는 면적으로 정의되며, 전, 답, 과수원, 목장용지, 임야의 면적을 모두 합하여 산정할 수 있다.
본 연구는 휴양섬인 제주도를 대상으로 상주인구와 함께 관광인구를 포함한 토지이용부문의 EF지수를 분석 하고 생태적으로 생산가능한 면적인 EPL과의 비교를 통해 생태적자를 평가하였다. 또한 2005년, 2010년, 2015년의 생태발자국 기반의 환경용량 평가결과를 바탕으로 제주도 토지자원에 대한 지속가능성의 시간적인 변화를 살펴보고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 소비활동에 참여할 수 있는 상주인구와 관광인구를 모두 고려하여 제주도의 토지이용 부문의 소비부문별 생태발자국(EF) 지수를 분석하고, 산정된 EF와 생태적으로 생산 가능한 토지면적(Ecological Productive Land, EPL)의 비교를 바탕으로 제주도의 생태 적자를 평가하였다. 또한 제주도의 개발과 인구증가가 생태발자국 기반의 환경용량에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 2005, 2010, 2015년의 EF지수 모델의 결과를 비교하여 시간의 흐름에 따른 지속가능성의 변화를 살펴보 고자 하였다.
본 연구는 휴양섬인 제주도를 대상으로 상주인구와 함께 관광인구를 포함한 토지이용부문의 EF지수를 분석 하고 생태적으로 생산가능한 면적인 EPL과의 비교를 통해 생태적자를 평가하였다. 또한 2005년, 2010년, 2015년의 생태발자국 기반의 환경용량 평가결과를 바탕으로 제주도 토지자원에 대한 지속가능성의 시간적인 변화를 살펴보고자 하였다.
제주도는 휴양섬의 특성을 지니고 있으며, 외국 관광객에 대한 무비자 허용, 다양한 관광코스의 개발 등으로 인해 관광객의 수가 꾸준히 증가하는 추세에 있다. 이에 휴양섬에서는 관광인구가 지역의 소비활동에 참여하는 비중이 높을 것으로 판단되어 상주인구와 더불어 관광인구의 체류기간을 고려하여 추정된 체류인구를 반영하고자 하였다.

가설 설정

체류기간은 제주관광공사(Jeju Tourism Organization, JTO)에서 제공하는 관광객의 평균 체류기간을 이용하였다. 2015년 기준 내국인과 외국인의 체류기간은 각각 5.08일과 4.45일이며(JTO, 2016), 제주도 방문관광객의 체류기간은 2013년도부터 발표됨에 따라 2005년과 2010년의 체류기간은 2015년 기준 체류기간과 동일하다고 가정하였다. 이러한 가정은 2005년과 2010년의 체류기간을 2013년 기준 관광객의 체류기간과 동일 하게 적용할 경우와 2015년도 체류기간의 ±20% 범위로 변화할 경우를 가정하여 추정할 시 인구수의 차이가 모두 3% 미만으로 미미한 것에 기인한다.
이러한 가정은 2005년과 2010년의 체류기간을 2013년 기준 관광객의 체류기간과 동일 하게 적용할 경우와 2015년도 체류기간의 ±20% 범위로 변화할 경우를 가정하여 추정할 시 인구수의 차이가 모두 3% 미만으로 미미한 것에 기인한다.

제안 방법

EF지수의 산정을 위한 소비항목은 식량(Food), 구조물 환경(Built-up), 산림(Forestry), 에너지(Energy), 4개의 부문 으로 선정하였으며, 각각의 산정부문에 대한 세부구성항 목과 항목별 산출율은 Table 1과 같다.
이에 1994년부터 2013년까지 20년간의 용재생산량 자료를 바탕으로 10년 이동평균을 분석하여 회귀식을 구성하였다. 구성된 회귀식은 결정계수(R²)가 0.92로 나타나 통계 적으로 유의한 것으로 판단되었으며, 이를 통해 연도별 용재생산량을 각각 추정하여 분석에 활용하였다.
EF지수는 구성항목에 대한 토지면적의 소비량만을 나타내는 지표로서 환경용량의 적정규모를 평가하기에는 한계가 있다. 따라서 EPL과 EF의 비교하고, 이를 바탕으로 생태적자(Ecological Deficit)를 추정하여 해당 연도의 소비규모와 생산면적 등 토지능력 기반의 환경용량을 평가하였다.
이에 용재생산량의 통계자료를 기반으로 분석된 EF 지수를 통해 산림부문의 지속가능성을 무조건적으로 판단하기에는 어려움이 존재한다. 따라서 용재생산량의 불규칙변동 현상을 제거하고 제주도의 1인당 목재제품 소비를 위해 필요한 면적, 즉 EF지수의 실질적인 변화를 살펴보기 위해 이동평균법을 활용하여 연도별 용재생산 량을 각각 추정하여 적용하였다.
EF지수를 반영하여 생태적자를 산정하기 위해 2005년, 2010년, 2015년의 1인당 생태적으로 생산적인 면적(E cological Productive Land, EPL)을 각각 평가하여 Figure 2에 도시하였다. 본 연구에서 적용한 제주도의 연도별 1인당 EPL은 해당 연도의 추정인구와 전, 답, 과수원, 목장용지, 임야의 면적을 반영하여 계산하였다. 2005년 기준 1인당 EPL은 0.
토지이용부문의 환경용량평가를 위한 공간적 범위는 제주도 행정구역 내로 한정하였다. 시간적 범위는 2005년부터 2015년으로 설정하였고, 최근 10년간의 환경용량 변화를 비교하기 위하여 5년 단위(2005년, 2010년, 2015 년)의 EF지수를 산정하여 생태적 관점에서 시간의 흐름에 따른 지속가능성의 변화를 확인하였다.
에너지부문의 EF지수를 산정하기 위해 구성된 항목은 휘발유, 등유, 경유, 벙커유(중유), LPG, 전기로 각 항목의 소비량을 GJ의 단위로 변환하여 1인당 소비량을 분석하였다. 화석연료의 사용을 위해 필요한 토지면적의 계산방법으로는 대체연료 생산 시 필요한 토지면적의 계산 방법과 화석연료의 연소 과정에서 발생되는 CO₂ 를없애는 데 필요한 토지면적의 추정 방법, 화석연료의 소비량과 같은 비율로 자원을 재생산 시 필요한 토지면적을 계산하는 방법이 있다.
여기서 2014년도와 2015년도 용재생산량의 경우 방재사업 으로 인한 특수한 상황이므로 분석에서 제외하였다. 이에 1994년부터 2013년까지 20년간의 용재생산량 자료를 바탕으로 10년 이동평균을 분석하여 회귀식을 구성하였다. 구성된 회귀식은 결정계수(R²)가 0.
산림부문의 EF 지수는 용재생산량을 기반으로 산정되는데, 제주도의 경우 연도별로 용재생산량의 차이가 크고, 2014년 말부터 2015년까지 진행된 ‘소나무 재선충 방재사업’으로 인해 해당 연도의 용재생산량이 급격히 증가하는 특수한 상황이 발생하였다. 이에 따라 과거 제주도 용재생산량의 추세나 연평균 증가량을 통한 산림부문의 EF지수 추정은 유의미하지 않으므로(Kim, 2016), 본 연구에서는 1994년부터 2015년까지의 용재생산량 통계자료를 바탕으로 10 년(2003년~2013년) 이동평균을 산정하여 연도별 용재생 산량을 예측하였다. 이동평균법은 과거 일정 기간의 데이터를 평균하여 미래의 데이터를 예측하는 방법이다.

대상 데이터

식량부문은 1년 동안 소비된 식품을 생산하는 데 필요한 토지의 면적을 계산한 것으로 EF지수의 산정을 위한 구성항목은 미곡, 맥류, 잡곡 등의 작물과 축산물, 유제품을 포함하고 있다. 각 항목의 재배(생산)면적과 생산량은 제주통계연보에서 제공하는 자료를 이용하였다 (JSSP, 2017). 항목별 산출율(Yield)은 생산량을 재배면적 으로 나누어 산정할 수 있으며, kg/ha의 단위로 나타낸다.
, 2006), 토지의 특성상 구조물이 조성된 토지는 다른 용도로 사용될 수 없으므로 토지부문의 환경용량을 산정하는 항목으로 선정되었다. 구성항목은 지목에 따라 대지, 공장용지, 학교용지, 주차장, 도로, 제방 등으로 구성되어 있으며, 연도별 제주통계연보에 고시된 지목별 점유면적 자료를 활용하였다(JSSP, 2017).
토지이용부문의 환경용량평가를 위한 공간적 범위는 제주도 행정구역 내로 한정하였다. 시간적 범위는 2005년부터 2015년으로 설정하였고, 최근 10년간의 환경용량 변화를 비교하기 위하여 5년 단위(2005년, 2010년, 2015 년)의 EF지수를 산정하여 생태적 관점에서 시간의 흐름에 따른 지속가능성의 변화를 확인하였다.

이론/모형

체류인구는 통계청과 제주통계연보에서 제공하는 자료를 통해 제주도 방문 관광객 수와 체류기간을 바탕으로 추정하였다(식 3). 체류기간은 제주관광공사(Jeju Tourism Organization, JTO)에서 제공하는 관광객의 평균 체류기간을 이용하였다. 2015년 기준 내국인과 외국인의 체류기간은 각각 5.
항목별 산출율(Yield)은 생산량을 재배면적 으로 나누어 산정할 수 있으며, kg/ha의 단위로 나타낸다. 축산물과 유제품의 경우 국내 생산량 및 생산면적에 관한 통계자료를 수집하는 데에 어려움이 있어 Wackerangel and Rees(1996)의 연구를 통해 국가평균으로 제시된 산출율을 이용하였다.

성능/효과

결과적으로 식량부문의 EF를 통해 제주도의 인구증가와 함께 식품소비에 필요한 토지면적 역시 증가한 것을 확인할 수 있다. 또한 인구증가는 식품소비량뿐만 아니라 음식물류 폐기물의 증가를 야기하면서, 제주도의 음식믈류 폐기물 발생량은 2005년에 167.
특히 관광인구를 포함한 제주인구의 증가에 따라 육류소비량이 크게 증가하면서 육류항목의 EF지수는 50%의 증가율을 보였다. 구조물환경부문에서 도로, 유원지, 유적지 등 지목별 점유면적은 지속적으로 증가하였 으나, 동일한 기간 동안 증가한 인구수가 상대적으로 더크기 때문에 결과적으로 EF지수는 감소추세를 나타내었다. 이는 시설로 확보되는 면적이 인구증가속도에 못 미치는 것으로 해석될 수 있을 것으로 보인다.
이는 어느 한 지역 인구 유입에 따른 환경용 량의 증가 또는 감소가 다른 지역에서의 환경용량 감소 혹은 증가로 평가될 수 있음을 시사한다. 따라서 본 연구에서는 제주도의 토지소비면적이 1인당 기준 또는 전체 인구 기준의 관점에서 바라볼 시 지속가능성에서 멀어지고 있다고 해석할 수 있다.
동일한 기간 동안 에너지항목의 소비량은 대부분 증가하 였지만, 2008년부터 시행된 해운환경규제에 따라 Bunker 유의 소비량이 상대적으로 크게 감소하면서 EF지수 변화에 큰 영향을 준 것으로 판단된다. 또한 제주도는 전기자동차 보급 확산, 스마트그리드 확대, 다양한 관광산업 개발 등으로 인해 전기소비량이 지속적으로 증가하면서 에너지부문의 소비항목 중 전기소비에 따른 EF가 가장 큰 비중을 차지하고 있는 것으로 나타났다.
60 ha/cap.로 40% 이상 증가하면서 식품소 비에 필요한 토지면적이 지속적으로 확대된 것으로 분석 되었다. 특히 관광인구를 포함한 제주인구의 증가에 따라 육류소비량이 크게 증가하면서 육류항목의 EF지수는 50%의 증가율을 보였다.
82E-04 ha/cap.로 나타나 지난 10년 동안 2배 가량 증가한 것으로 분석되었고, 동일한 기간 동안 유적지(Historical site) 의 경우 500% 이상, 주차장(Parking lot)의 경우 100% 이상 증가하였다. 이는 제주도의 관광인구가 증가하면서 이를 수용하기 위해 사용된 토지면적이 인구보다 더 빠르게 확대된 것으로 해석될 수 있다.
42 ha/cap.로 지속적으로 증가하여 지난 10년 동안의 증가율이 50%에 가까운 것으로 나타났고, 쌀과 채소의 경우 모두 40% 이상 감소하였다. 이러한 결과는 관광객을 포함한 제주인구의 축산물 소비 량이 지속적으로 증가하면서 쌀과 채소의 소비량이 축소 되는 소비패턴을 나타내고 있다.
19 ha/cap.로나타나 제주도의 생산활동에 관여할 수 있는 면적이 지속적으로 감소된 것으로 확인되었다. 인구와 가용면적의 변화에 따른 EF지수와 EPL의 지속적인 감소는 지역의 생태보전능력이 계속 감소하고 있음을 의미한다.
먼저, 시간의 흐름에 따른 제주도의 생태적자 변화를 평가하기 위하여 2005년부터 2015년까지 5년 단위로 EF 지수를 분석한 결과, 1인당 총 EF지수는 각각 4.45, 3.87, 3.17 ha/cap.으로 분석되어 최근 10년 동안 지속적으로 감소한 것으로 나타났다(Figure 1).
분석된 EF지수는 제주도의 통계자료를 활용하여 환경 용량과 지속가능성을 간단한 수치로 표현하여 거시적으로 평가할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또한 제주도의 환경용량을 정량화함으로써 도시계획을 수립하는 데 환경용량을 고려할 수 있는 하나의 지표로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
상기 EF지수와 EPL을 고려하여 2005년부터 2015년까지 5년 단위의 생태적자를 분석한 결과(Figure 3), 3개연도에서 모두 EF지수가 1인당 EPL을 초과하여 생태적 자가 존재하는 것으로 확인되었다. 2005년의 소비활동을 고려한 총 EF지수에 따른 생태적자는 –4.
88 ha/cap.으로 감소하여 결과적으로 지난 10년 동안 14%가 감소한 것으로 나타났다. 이는 휘발유와 경유, 전기 등의 에너지 소비량은 증가한 반면, 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)에서 설정한 온실가스 감축 목표에 따른 해운환경 규제에 따라 Bunker-B유와 Bunker-C유의 소비량이 상대적으로 크게 감소하였기 때문으로 판단된다(IMO, 2008).
03)의 순으로 변화되었다. 전체적으로 식량부문을 제외한 다른 부문의 EF지수는 시간이 흐르면서 감소하거나 유사한 반면 식량부문의 EF지수는 상대적으로 크게 증가한 것으로 나타났다.
제주도의 토지자원활용에 대한 지속가능성을 평가하기 위하여 EPL과 생태적자를 분석한 결과, 1인당 EPL의경우 2005년에 0.26ha/cap.에서 2015년에 0.
로 40% 이상 증가하면서 식품소 비에 필요한 토지면적이 지속적으로 확대된 것으로 분석 되었다. 특히 관광인구를 포함한 제주인구의 증가에 따라 육류소비량이 크게 증가하면서 육류항목의 EF지수는 50%의 증가율을 보였다. 구조물환경부문에서 도로, 유원지, 유적지 등 지목별 점유면적은 지속적으로 증가하였 으나, 동일한 기간 동안 증가한 인구수가 상대적으로 더크기 때문에 결과적으로 EF지수는 감소추세를 나타내었다.

후속연구

분석된 EF지수는 제주도의 통계자료를 활용하여 환경 용량과 지속가능성을 간단한 수치로 표현하여 거시적으로 평가할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또한 제주도의 환경용량을 정량화함으로써 도시계획을 수립하는 데 환경용량을 고려할 수 있는 하나의 지표로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 향후 추가적인 통계자료 확보를 통해 제주도의 소비품목 중 해산물 양식업과 같은 품목에 대한 분석이 포함될 필요가 있다고 판단된다.
본 연구는 제주도를 대상으로 지역의 단편적인 현상 만을 분석하였기 때문에 제주도의 토지소비활동 기반의 지속가능성 여부를 완벽히 설명하기에는 어려움이 따른다. 제주도는 2005년부터 2015년까지 지난 10년간 항목별 1인당 소비량이 크게 증가하지는 않았지만, 상주인구와 관광인구가 급격히 증가함에 따라 더 많은 인구가 한정된 자원을 함께 사용하고 있는 것으로 판단된다.
또한 제주도의 환경용량을 정량화함으로써 도시계획을 수립하는 데 환경용량을 고려할 수 있는 하나의 지표로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 향후 추가적인 통계자료 확보를 통해 제주도의 소비품목 중 해산물 양식업과 같은 품목에 대한 분석이 포함될 필요가 있다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지역의 인구증가와 발전은 어떤 현상을 동반하는가?	지역의 인구증가와 발전은 해당 지역의 소비활동을 증가시키며, 이러한 소비활동의 증가는 소비에 필요한 토지자원의 수요를 함께 증가시키게 된다(Gossling et al., 2002; Martin-Cejas and Sanchez, 2010).
	제주도의 지리적 특징은 무엇인가?	또한 제주도는 급격한 인구증가에 대응하기 위하여 기존의 공항 인프라와 함께 도로, 항만과 같은 대형 공공 인프라를 확충하고 주변 지역개발 사업 등과 함께 신화역사공원과 같은 대형 사업을 유치하고 있다(Choi and Ko, 2007). 제주도는 내륙지역과 다르게 섬이라는 지리적인 특성 으로 인해 주변지역으로의 확장이 어렵기 때문에 미래에 활용 가능한 토지면적이 극히 제한적이고, 거주하는 상주인구 이외에 많은 관광객이 찾는 휴양섬(Resort Island) 이라는 특징을 가지고 있다. 이러한 토지활용의 한계에도 불구하고 제주도는 지속적인 성장과 개발로 인해 사용할 수 있는 토지자원은 지속적으로 감소하고 있어 지속가능한 활용에 대한 정책이 요구되고 있다(Suh et al.
	행정적으로 제한된 토지자원을 확대하거나 변경한 구체적인 사례는 무엇이 있는가?	내륙지역의 경우 인구가 증가하고 도시가 성장함에 따라 주변 지역과 행정구역이 통합되거나 광역시에 편입되는 등 행정적으로 제한된 토지자원을 확대하거나 변경할 수 있다. 실례로 경상남도 울산시와 울주군이 자원 배분과 소비의 효율을 고려하여 통합된 바 있으며, 마산시, 창원시, 진해군이 경제성장과 산업연계를 위해 통합된 것과 같이 지역의 성장에 필요한 잠재적 토지자 원의 확보가 추가로 가능할 수 있다. 하지만, 제주도와 같은 섬 지역의 경우에는 주변 지역으로의 확장이 어렵고, 제주도는 실질적으로 절대⋅상대보전지역(2만 ha)과유네스코에서 선정한 생물권보전지역(8만 ha)을 포함한 개발제한구역이 전체 면적의 56%를 차지하고 있어 제주도 내에서 이용 및 개발을 할 수 있는 토지자원이 더욱 한정되어 있다(Kim et al.

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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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