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문제 정의
- 이 연구에서는 산지하천을 대상으로 한 세계적인 연구동향을 파악하고, 이를 기준으로 우리나라의 자연환경 조건과 사회적 요구 하에서 이루어진 국내 산지하천 관련 연구의 현주소를 살핌으로써 향후 연구의 방향성을 제시를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 비록 이 연구에서는 특정학술지가 SCI(E) 및 한국연구재단등재(후보)지로 등급이 매겨진 이후에 발표･수록된 연구논문들만을 대상으로 하고있어 연구동향 파악에 다소 한계가 있을 수 있지만, 산지하천 대상 국외 연구논문을 수집하여 국내의 연구수준이 아직까지는 초보단계에 있음을 파악할 수 있었다.
- 그렇다면 우리나라의 자연환경 조건과 사회적 요구 하에서 과거 어떠한 연구들이 산지하천을 대상으로 수행되어 왔으며, 이들은 앞으로 어떻게 변화할까에 대한 의문이 남는다. 이러한 의문을 해결하기 위하여 이 연구에서는 빅데이터 기반의 데이터시각화를 위한 VOSviewer 프로그램를 이용하여 산지하천을 대상으로 한 세계적인 연구동향을 파악하고, 이와 비교하여 국내 연구의 현주소를 제시함으로써 향후 수행될 관련 연구에 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- VOSviewer 프로그램을 통한 텍스트마이닝(text-mining) 을 실행하여 산지하천을 대상으로 한 국제･국내 연구논문들의 주요 연구주제를 파악하였다. 여기서 국제 연구논문에 포함되어 있는 국내 산지하천을 대상으로 한 11편의 논문은 국내 연구논문으로 편입시켰다.
- 따라서 산술적인 계산 과정을 통하여 각 연구영역에 있어서 연구논문의 발행연대 및 대상국가의 비율을 산출할 수 없다. 그 대신에 각 논문의 제목과 초록에서 출현하는 연구영역별 단어비율을 파악하여 각각의 연구영역에 있어서 발행연대별 점유율과 대상국가별 점유율을 산출하였다. 이때, 각 논문에서 출현한 연구영역별 단어(구)의 수를 연구영역 전체 단어(구)의 수로 나누어 연구영역별 단어출현빈도를 표준화하였다.
- 첫째,국제･국내 연구논문의 총 발행편수를 고려하여 저자들의 주관적인 판단에 의해 일정 연구영역의 구분이 꾸준히 유지되는 임의의 편수 이상의 논문에서 출현한 단어 및 단어구 만을 선정하였다. 둘째, 정관사나 부정관사 등 일반적으로 사용되는 단어를 제외하기 위하여 VOSviewer에서 측정된 주제단어의 적정점수(relevance score)가 상위 60%(기본값)에 포함되는 단어로 한정하였다(Van Eck and Waltman, 2014; Lee et al., 2017).
- 이와 같이 수집된 국제･국내 연구논문의 데이터베이스를 활용하여 연구논문의 발표년도를 기준으로 발행편수의 변화 추이를 파악하였다. 또한, 국제 연구논문들만을 대상으로 연구대상지를 기준으로 한 연구대상 국가별 발행편수를 파악하였으며, 이러한 연구대상 국가별 발행편수를 일정 기간별로 구분하여 비교함으로써 시간의 경과에 따른 국가별연구논문의 점유율 추이를 확인하였다. 이때, 2개 이상의 국가를 연구대상지로 하고 있는 연구논문은 ‘복수국가(Multicountry)’로 분류하였다
- 여기서 누적 연구논문 편수가 약 33%와 67%에 해당하는 발행연도를 기점으로 전반기･중반기･후반기로 구분하였으며, 그 후 연구영역별 연구비율의 변화를 분석하였다. 또한,복수의 연구영역에 속하는 하나의 연구논문이 갖는 각각의 연구영역별 연구비율을 계산한 후 동일 국가별로 합하여 연구영역별 대상국가의 비율을 산출하였다.
- 수집된 산지하천 관련 국제･국내 연구논문의 영문제목과 영문초록으로부터 연구주제를 나타내는 단어(구)를 추출하고, 이들을 VOSviewer 프로그램에 필요한 데이터베이스로 활용하여 주요 연구영역을 파악하였다(Van Eck and Waltman, 2010). 이때, 연구주제를 나타내는 단어(구)의 추출을 위해서 다음과 같은 두 가지 기준을 적용하였다.
- 이상의 방법으로 측정된 국제･국내 각 연구논문의 연구영역별 비율을 동일 발행연대 또는 동일 대상국가로 합하여 연구영역별 발행연대 및 대상국가의 점유율을 산출하였다.여기서 누적 연구논문 편수가 약 33%와 67%에 해당하는 발행연도를 기점으로 전반기･중반기･후반기로 구분하였으며, 그 후 연구영역별 연구비율의 변화를 분석하였다. 또한,복수의 연구영역에 속하는 하나의 연구논문이 갖는 각각의 연구영역별 연구비율을 계산한 후 동일 국가별로 합하여 연구영역별 대상국가의 비율을 산출하였다.
- 위와 같은 기준으로 최종 선정된 단어들을 이용하여 네트워크 지도 시각화 및 단어 군집 분석을 수행하였으며 (Waltman et al., 2010), 이를 통해 분석 결과가 가장 안정적으로 구분･유지되는 연구영역을 결정하였다.
- 이 연구에서는 산지하천을 대상으로 한 국제･국내 연구논문을 수집하기 위하여 산지하천을 표현하는 ‘Stream’,‘Torrent’, ‘Valley’, ‘Channel’, ‘Bank’ 이상 다섯 가지 단어를 ‘Mountain’ 또는 ‘Forest’와 조합하여 검색어로 사용하였다.
- 이때, 2개 이상의 국가를 연구대상지로 하고 있는 연구논문은 ‘복수국가(Multicountry)’로 분류하였다
- 그 대신에 각 논문의 제목과 초록에서 출현하는 연구영역별 단어비율을 파악하여 각각의 연구영역에 있어서 발행연대별 점유율과 대상국가별 점유율을 산출하였다. 이때, 각 논문에서 출현한 연구영역별 단어(구)의 수를 연구영역 전체 단어(구)의 수로 나누어 연구영역별 단어출현빈도를 표준화하였다. 이후 표준화된 각 논문의 연구영역별 단어출현빈도를 각 논문 내 표준화된 연구영역별 단어출현빈도의 총합으로 나누어 논문별 단어출현빈도를 표준화하였다.
- 이상의 방법으로 측정된 국제･국내 각 연구논문의 연구영역별 비율을 동일 발행연대 또는 동일 대상국가로 합하여 연구영역별 발행연대 및 대상국가의 점유율을 산출하였다.여기서 누적 연구논문 편수가 약 33%와 67%에 해당하는 발행연도를 기점으로 전반기･중반기･후반기로 구분하였으며, 그 후 연구영역별 연구비율의 변화를 분석하였다.
- 이와 같이 수집된 국제･국내 연구논문의 데이터베이스를 활용하여 연구논문의 발표년도를 기준으로 발행편수의 변화 추이를 파악하였다. 또한, 국제 연구논문들만을 대상으로 연구대상지를 기준으로 한 연구대상 국가별 발행편수를 파악하였으며, 이러한 연구대상 국가별 발행편수를 일정 기간별로 구분하여 비교함으로써 시간의 경과에 따른 국가별연구논문의 점유율 추이를 확인하였다.
- 이때, 각 논문에서 출현한 연구영역별 단어(구)의 수를 연구영역 전체 단어(구)의 수로 나누어 연구영역별 단어출현빈도를 표준화하였다. 이후 표준화된 각 논문의 연구영역별 단어출현빈도를 각 논문 내 표준화된 연구영역별 단어출현빈도의 총합으로 나누어 논문별 단어출현빈도를 표준화하였다.
- 이때, 연구주제를 나타내는 단어(구)의 추출을 위해서 다음과 같은 두 가지 기준을 적용하였다. 첫째,국제･국내 연구논문의 총 발행편수를 고려하여 저자들의 주관적인 판단에 의해 일정 연구영역의 구분이 꾸준히 유지되는 임의의 편수 이상의 논문에서 출현한 단어 및 단어구 만을 선정하였다. 둘째, 정관사나 부정관사 등 일반적으로 사용되는 단어를 제외하기 위하여 VOSviewer에서 측정된 주제단어의 적정점수(relevance score)가 상위 60%(기본값)에 포함되는 단어로 한정하였다(Van Eck and Waltman, 2014; Lee et al.
- 한편, 국제 연구논문이 1990년 이래 28년간 발표된 점을 고려하여 연구대상 국가별 발행편수를 4년 단위로 구분하였다(Table 1). 그 결과, 국제 연구논문에 대한 미국의 높은 점유율은 4년 단위의 시기별 발행편수에서도 확인할 수 있었다.
대상 데이터
- kr)을 검색기반으로 하여 2017년까지 발표된 한국연구재단 등재(후보)지급 연구논문을 수집하여 데이터베이스를 구축하였다. 검색된 전체 논문 중 여전히 중의적 단어의 영향으로 수집된 산지하천과 관련 없는 연구논문은 데이터베이스에서 제외시켰으며, 다른 검색어를 통해 중복 수집된 동일한 연구논문은 오직 1편만을 데이터베이스에 포함시켰다.
- 국제저널에 게재된 연구논문의 경우 Web of Science (http://apps.webofknowledge.com)를 검색기반으로 하여2017년까지 발표된 SCI(E)급 연구논문을 수집하였으며, 국내저널에 게재된 연구논문의 경우 한국학술지인용색인(https://www.kci.go.kr)을 검색기반으로 하여 2017년까지 발표된 한국연구재단 등재(후보)지급 연구논문을 수집하여 데이터베이스를 구축하였다. 검색된 전체 논문 중 여전히 중의적 단어의 영향으로 수집된 산지하천과 관련 없는 연구논문은 데이터베이스에서 제외시켰으며, 다른 검색어를 통해 중복 수집된 동일한 연구논문은 오직 1편만을 데이터베이스에 포함시켰다.
- VOSviewer 프로그램을 통한 텍스트마이닝(text-mining) 을 실행하여 산지하천을 대상으로 한 국제･국내 연구논문들의 주요 연구주제를 파악하였다. 여기서 국제 연구논문에 포함되어 있는 국내 산지하천을 대상으로 한 11편의 논문은 국내 연구논문으로 편입시켰다. 먼저 국제･국내 연구논문의 영문제목과 영문초록으로부터 연구주제를 나타내는 단어(구)를 모두 추출한 결과, 국외 연구논문에서는 63,168개, 국내 연구논문에서는 5,113개의 주제단어(구)가 추출되었다.
- 이 중에서 2,711편의 국제 연구논문(국내를 대상지로 수행한 11편의 국제 연구논문을 제외)에서는 10편 이상의 연구논문에서 출현한 주제단어(구)를, 국제 연구논문의 1/14 수준인 199편의 국내 연구논문(국내를 대상지로 수행한 11편의 국제 연구논문을 포함)에서는 3편 이상의 연구논문에서 출현한 주제단어(구)를 선정하기로 하였으며, 그 결과 국제 연구논문과 국내 연구논문에서 각각 1,600개와 517 개의 주제단어(구)가 1차적으로 추출되었다. 이후 국제 연구논문과 국내 연구논문에서 주제단어 적정점수(relevance score)가 60%에 해당하는 946개와 310개의 주제단어(구) 가 최종적으로 추출되었다.
성능/효과
- 1990년 이래 매년 발표된 국제 연구논문들의 각 연구영역별 전반기･중반기･후반기의 점유율 변화를 파악하고자 누적 수가 총 연구논문수의 33%와 67%에 해당하는 연도를 파악한 결과, 각각 2003년과 2004년 사이와 2011년과 2012년 사이인 것으로 나타났다. 이 시점을 중심으로 전반기 14년간(1990∼2003년), 중반기 8년간(2004∼2011년), 후반기 6년간(2012∼2017년)으로 나누어 전체 연구논문에 대한 각 연구영역의 점유율을 분석한 결과(Figure 4a), 제1연구영역(산지하천의 어류 및 무척추동물의 서식환경과 종구성)은 전･중･후반기에 걸쳐 큰 변화 없이 가장 작은 점유율을 나타냈으나(17%→16%→16%), 상대적으로 제2연구영역(산지하천에서의 수문현상 및 양분이동)은 가장 큰 점유율을 유지하면서 4%p 범위 내에서 다소 감소하는 추세를 나타냈다(35%→32%→31%).
- 국제 연구논문의 연구영역별 대상국가를 확인한 결과 (Table 3), 미국을 대상으로 한 연구가 제1연구영역에서는 약 29%, 제2연구영역에서는 약 36%, 제3연구영역에서는 약 38%, 제4연구영역에서는 약 25%의 비율을 차지하는 것으로 나타났으며, 그 뒤를 이어 브라질(3∼10%), 캐나다(5∼6%), 중국(3∼5%)의 순으로 나타났다.
- 첫째로 원 안에는 주제단어(구)들이 표시되고, 둘째로 원의 색은 주제단어가 속한 연구영역을 구분하며, 셋째로 원의 크기는 주제단어 출현빈도의 상대적 크기를 나타낸다. 마지막으로 원과 원의 거리와 실선은 주제단어의 상호 연관성을 나타내는데, 원과 원 사이의 거리가 가까이 위치할수록 연관성이 높음을 나타내고, 그 연관성이 특별히 높은 경우에는 실선으로 표시된다.
- 이 시점을 중심으로 전반기 14년간(1990∼2003년), 중반기 8년간(2004∼2011년), 후반기 6년간(2012∼2017년)으로 나누어 전체 연구논문에 대한 각 연구영역의 점유율을 분석한 결과(Figure 4a), 제1연구영역(산지하천의 어류 및 무척추동물의 서식환경과 종구성)은 전･중･후반기에 걸쳐 큰 변화 없이 가장 작은 점유율을 나타냈으나(17%→16%→16%), 상대적으로 제2연구영역(산지하천에서의 수문현상 및 양분이동)은 가장 큰 점유율을 유지하면서 4%p 범위 내에서 다소 감소하는 추세를 나타냈다(35%→32%→31%).
- 이 시점을 중심으로 전반기 8년간(2002∼2009년), 중반기 4년간(2010∼2013년), 후반기 4년간(2014∼2017년)으로 나누어 전체 연구논문에 대한 각 연구영역의 점유율 분석한 결과(Figure 4b), 제1연구영역(산지하천의 대형무척추동물의 서식환경과 종구성)은 전･중･후반기에 걸쳐 가장 작은 점유율을 유지하였으며, 전반기 이후 7%p 범위 내에서 증감을 보인 후 후반기에는 상대적으로 높은 점유율을 나타냈다(12%→19%→16%).
- 이들과 반대로 제3연구영역(산지하천에서의 강수에 의한 산지토사재해 발생 및 대책)은 전반기에20% 이하의 다소 낮은 점유율을 나타냈지만, 이후 지속적인 증가로 후반기에는 전반기 대비 무려 15%p 증가하여 제2연구영역과 함께 최고의 점유율을 나타냈는데(19%→25%→34%), 이러한 변화는 최근 증가추세에 있는 집중호우로 인한 산지토사재해와 밀접한 관계가 있을 것으로 추정된다.
- 이와 달리 제3연구영역(산지하천에서의 유수에 의한 하상물질 이동 및 지형변화)과 제4연구영역(산지하천 주변의 식물종 구성)은 제1연구영역과 제2연구영역의 점유율 구간 사이에 위치하고 있었으며, 5%p 범위 내에서 상이한 증감패턴을 보이기는 하였으나 전반기에 비해 후반기에 높은 점유율을 나타냈다(제3연구영역: 25%→30%→27%, 제4연구영역: 23%→22%→ 26%).
- 비록 이 연구에서는 특정학술지가 SCI(E) 및 한국연구재단등재(후보)지로 등급이 매겨진 이후에 발표･수록된 연구논문들만을 대상으로 하고있어 연구동향 파악에 다소 한계가 있을 수 있지만, 산지하천 대상 국외 연구논문을 수집하여 국내의 연구수준이 아직까지는 초보단계에 있음을 파악할 수 있었다. 특히, 국제･국내의 산지하천 대상 연구와 관련하여 네 개의 연구영역을 특정 지을 수 있었는데, 국내에서 수행된 극소수의 연구가 야생동물 중 주로 대형무척추동물에만 국한되어 있어 연구소재가 상대적으로 제한적임을 알 수 있었으며, 동시에 유수에 의한 하상물질 이동 및 지형 변화를 하천생태계의 교란작용이 아닌 산지토사재해의 원인으로 간주하고 있다는것을 알 수 있었다. 더불어 국내의 연구들은 연구영역별로 상호 연관성이 다소 부족한 것으로 나타나 향후 이러한 복수의 연구영역이 밀접하게 연계된 하이브리드 성격의 연구가 필요할 것으로 생각된다.
후속연구
- 특히, 국제･국내의 산지하천 대상 연구와 관련하여 네 개의 연구영역을 특정 지을 수 있었는데, 국내에서 수행된 극소수의 연구가 야생동물 중 주로 대형무척추동물에만 국한되어 있어 연구소재가 상대적으로 제한적임을 알 수 있었으며, 동시에 유수에 의한 하상물질 이동 및 지형 변화를 하천생태계의 교란작용이 아닌 산지토사재해의 원인으로 간주하고 있다는것을 알 수 있었다. 더불어 국내의 연구들은 연구영역별로 상호 연관성이 다소 부족한 것으로 나타나 향후 이러한 복수의 연구영역이 밀접하게 연계된 하이브리드 성격의 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 산지하천의 관리방안을 보다 합리적으로 수립하기 위해서는 결국 다양한 스케일의 지형학적･수문학적 조건에서 다양한 동･식물의 반응을 대상으로 한 연구의 수행이 전제되어야 할 것이다. 그러나 산지하천을 대상으로 한 연구의 방향성은 대상지역의 자연환경 조건 및 사회적 요구를 반영한 국가 산림정책 방향의 영향을 받기 마련이다.
- 에 관한 연구영역으로 판단하였으며, 이들 연구영역 간에는내용상 매우 밀접한 상호연관성이 존재할 것으로 추정된다. 예를 들어 제1･3･4연구영역 중 어느 하나 또는 복수의 연구영역에 속하는 연구논문은 제2연구영역에 해당하는 연구내용을 포함하고 있을 가능성이 높을 것으로 판단된다.
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