[논문]생태계서비스 번들을 이용한 경기도 도시의 유형화

김일권; 김성훈; 이주은; 권혁수

doi:10.14249/eia.2019.28.3.201

생태계서비스 번들을 이용한 경기도 도시의 유형화
Categorization of Citiesin Gyeonggi-do Using Ecosystem Service Bundles 원문보기

환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment, v.28 no.3, 2019년, pp.201 - 214

김일권 (국립생태원 생태평가연구실 생태계서비스팀) , 김성훈 (국립생태원 생태평가연구실 생태계서비스팀) , 이주은 (국립생태원 생태평가연구실 생태계서비스팀) , 권혁수 (국립생태원 생태평가연구실 생태계서비스팀)

초록
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생태계서비스의 개념은 지역의 생태자원을 관리하고 효율적으로 사용하는데 중요하다. 지역 생태계가 동시에 제공하는 다양한 생태계서비스는 생태계서비스 번들로 표현된다. 생태계서비스 번들은 지역 생태계서비스 특성을 파악하고, 유사한 생태계서비스를 제공하는 지역들을 그룹화하여 지역 생태계서비스 관리정책을 용이하게 한다. 본 연구는 경기도 도시들을 대상으로 11개 생태계서비스 항목들을 모형과 통계지표를 이용하여 평가하고, 시군별 생태계서비스 번들을 제작하였다. 또한 생태계서비스 평가결과에 대한 주성분분석과 클러스터분석을 수행하여 경기도 시군들을 유형화하였다. 연구결과 경기도 도시들의 생태계서비스는 조절, 문화, 공급서비스 유형들로 분류되며 각각의 유형들은 지역특성에 따라서 도시형, 도시산림형, 농촌형, 산림형으로 구분되었다. 각각의 유형들은 지역의 인문사회 및 자연환경 특성을 반영하는 토지이용과 연관되어 나타났다. 본 연구결과는 지역 생태계서비스 특성을 파악하는데 중요한 정보를 제공하여 지역 생태계서비스 관리정책을 수립하는데 유용하게 사용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The concept of ecosystem services is important for the effective management of regional ecological resources. Multiple ecosystem services provided by regional ecosystems are represented as ecosystem service bundles, which define the co-occurrent ecosystem services in a specific region. Bundles provide useful information to identify regional characteristics of ecosystem services and categorize sub-regions with similar patterns of ecosystem service provision. We assessed eleven ecosystem services using modeling approaches and statistical data and produced bundles of cities in Gyeonggi-do.We also conducted principal component analysis and cluster analysis to categorize these cities according to the characteristics of ecosystem services. The results indicated that the cities in Gyeonggi-do were categorized into three groups depending on the types of provision,regulation, and cultural services, and were designated as urbanized, urban-forest, agriculture, or forest cities. These groups were influenced by land use patterns reflecting regional social-environmental features. The results provide useful information for identifying regional ecosystem services and facilitate decision-making in regional ecosystem service management.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Indicators and methodology of ecosystem services
그림 Figure 1. Results on each ecosystem service index of cities in Gyeonggi-do.
표 Table 2. Results on rotated component matrix from principal component analysis (P=Provision, R=Regulation, S=Supporting and C=Cultural services)
그림 Figure 2. Ecosystem service bundles of cities in Gyeonggi-do arranged in Korean alphabetical order (Abbreviations are defined in Table 1).
그림 Figure 3. Result on first and second dimensions of principal component analysis among regional ecosystem services (Left: Graph of variables, Light: Graph of individuals).
그림 Figure 4. Results on cluster analysis and bundles of ecosystem services.
표 Table 3. Features of ecosystem service clusters and their land uses of cities in Gyeonggi-do

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 특정 광역단위에서 지자체별 생태계 서비스 평가를 수행하고, 번들을 제작하여 지역을 유형화한 연구는 부족하다. 그러므로 본 연구는 경기도 시군별 생태계서비스 평가결과에 대한 번들을 제작하고, 시군들을 유형화하여 경기도 지역의 생태계서비스 특성을 파악하고자 한다.
예를 들어 농업형으로 구분된 경기도 남쪽의 시군들을 공급서비스 우선 관리대상으로 선정하여, 공급서비스를 유지 및 증진하도록 관리한다. 반면 조절서비스가 낮은 도시형 시군들을 대상으로 임계점을 설정하여, 임계점 이하의 시군들을 대상으로 조절서비스를 증진시키기 위한 다양한 정책을 수립하는 것이다.
2015). 본 연구는 경기도 도시공원현황자료를 이용하여 산출한 시군별 도시공원면적을 이용하여 여가 서비스를 평가하였다.
본 연구는 경기도 시군들의 생태계서비스를 평가하고, 이를 기반으로 생태계서비스 번들을 제작하고 시군들을 유형화하였다. 생태계서비스 평가결과 번들을 이용하여 주성분분석과 군집분석을 수행하여 생태계서비스 특성에 따라 경기도 시군들을 유형화하였다.
2010). 본 연구는 경기도 통계연보의 시군 전체면적대비 농경지비율을 이용하여 작물생산을 평가하였다.
공급, 조절, 문화, 지지서비스로 구분되는 생태계서비스는 각 유형과 지표에 따라서 다양한 평가방법들이 존재한다. 본 연구는 생태계서비스를 평가하기에 앞서 경기도 기초지자체 수준에서 생태계서비스 평가를 위해 잠재지표로서 사용될 수 있는 자료 및 연구방법론의 적용가능성을 기준으로 생태계서비스 항목들을 선정하였다. 이에 따라 공급서비스는 작물, 가축, 임산물, 수자원, 조절서비스는 대기, 기후, 침식, 지지서비스는 종다양성과 서식지, 문화서비스는 여가, 생태관광을 선정하였다.
2012). 본 연구는 전국을 대상으로 동식물의 종류와 공간분포를 조사한 제 4차 전국자연환경조사를 이용하여 파악된 조류의 출현종 수를 이용하여 종다양성을 평가하였다.
본 연구에서는 경기도 지역을 대상으로 시군별 생태계서비스 분포특성을 파악하였다. 경기도는 서울과 인천시의 주변에 위치한 31개 시군을 포함하는 광역단체이다.
2010). 본 연구에서는 경기도에 위치하는 시군들을 대상으로 생태계서비스 분포특성을 파악하고, 이를 유형화하고자 한다.

제안 방법

비율로 평가된 생태계서비스 지표별 평가결과를 시군면적으로 나누어 단위면적(km²)당 생태계서비스 공급량 값을 산정하였다. 개별 평가단위를 통일하기 위해 개별 생태계서비스 항목별 최댓값을 기준으로 평가결과를 정규화하여 0-1사이의 지수로 변환하였다(Queiroz et al. 2015). 이러한 과정을 통해서 얻어진 생태계서비스 항목별 정규화결과를 원형그래프로 시각화하여 생태계서비스 번들을 제작하였다.
개별적인 생태계서비스 평가결과를 이용하여 제작된 생태계서비스 번들을 가나다순으로 정리하였다(Figure 2). 경기도 시군별 생태계서비스 번들 모형을 비교할 경우, 시군별로 생태계서비스 분포특성이 다양하게 나타났다.
생태자연도 1등급지역은 멸종위기종의 서식지, 우수 경관지역, 생물의 지리적 분포한계지점, 식생군락들을 포함하며, 2등급 지역은 1등급보다는 중요도는 낮지만 서식지와 식생군락의 가치를 가진다. 그러므로 본 연구에서는 생태자연도의 1등급과 2등급 지역을 주요서식지로 간주하여 평가하였다.
2015). 또한 군집분석을 수행하여 생태계서비스 분포특성에 따라서 지자체들을 유형화한다. 이러한 유형화결과는 해당 지자체의 생태계서비스에 대한 전반적인 정보를 제공하며, 다른 지자체와의 유사성과 차이점을 반영하는 생태계서비스 관리정책을 수립하는데 도움이 되기 때문에 많은 번들연구에서 함께 수행되고 있다(Sparke et al.
2017). 본 연구도 시군별 생태계서비스 평가결과를 원형그래프를 이용하여 시각적으로 표현하여, 시군별 생태계서비스 특성을 파악하였다. 비율로 평가된 생태계서비스 지표별 평가결과를 시군면적으로 나누어 단위면적(km²)당 생태계서비스 공급량 값을 산정하였다.
2013). 본 연구에서는 KFRI(2017)에서 제시한 산림단위면적(ha)당 연간오염물질 흡수량 자료에서 대표적인 대기오염물질인 SO₂, NO₂, PM₁₀ 흡수량 값을 세분류토지피복도 상의 산림과 과수원면적에 할당하여 평가하였다.
다만 가축의 수를 이용하여 평가할 경우 양계 비율이 높은 지역이 양돈이나 축우 비율이 높은 지역에 비해 과다 추정되므로 정육량을 이용하기도 한다(NIE 2018). 본 연구에서도 축산유통종합정보센터에서 제공하는 가축 종류별 평균 정육량(한우 265.6kg/마리, 돼지 57.7kg/마리, 닭 1.30kg/마리)을 경기도통계연보의 가축사육량에 곱하여 지역별 가축생산을 평가하였다.
본 연구도 시군별 생태계서비스 평가결과를 원형그래프를 이용하여 시각적으로 표현하여, 시군별 생태계서비스 특성을 파악하였다. 비율로 평가된 생태계서비스 지표별 평가결과를 시군면적으로 나누어 단위면적(km²)당 생태계서비스 공급량 값을 산정하였다. 개별 평가단위를 통일하기 위해 개별 생태계서비스 항목별 최댓값을 기준으로 평가결과를 정규화하여 0-1사이의 지수로 변환하였다(Queiroz et al.
생태계서비스 번들을 이용하여 주성분분석을 수행하여 고유치(Eigen value)가 1이상인 3개 요인으로 생태계서비스들을 구분하였다. 주성분분석에서 나타난 생태계서비스 항목별 관계와 요인은 Figure 3(A)와 같으며, 인자별 적재량은 Table 2와 같다.
본 연구는 경기도 시군들의 생태계서비스를 평가하고, 이를 기반으로 생태계서비스 번들을 제작하고 시군들을 유형화하였다. 생태계서비스 평가결과 번들을 이용하여 주성분분석과 군집분석을 수행하여 생태계서비스 특성에 따라 경기도 시군들을 유형화하였다. 경기도 시군들은 생태계서비스 유형에 따라 도시형, 도시산림형, 농촌형, 산림형으로 구분되며, 주로 지역의 토지이용특성과 연관되어 나타났다.
2015). 이러한 과정을 통해서 얻어진 생태계서비스 항목별 정규화결과를 원형그래프로 시각화하여 생태계서비스 번들을 제작하였다. 생태계서비스 번들은 R소프트웨어의 ggplot 패키지를 이용하여 시각적으로 표현되었다.
2014). 이를 통해서 파악된 최적의 빈도수를 군집개수를 설정하고, 이에 해당하는 군집분석을 수행하여 경기도 시군별 생태계서비스 특성을 유형화하였다.

대상 데이터

국내에서 InVEST water yield 모형을 이용하여 산림에서 공급되는 수자원의 잠재량을 평가한 Song et al.(2016)을 참고하여 경기도 지역의 수자원 잠재량을 평가하였으며, 입력자료는 세분류토지피복도, 기상청 강수량자료, MODIS16의 Global Evapotranspiration을 이용하였다.
군집 4는 ‘산림형’으로 경기도 북동부에 위치하는 8개 시군들이다.
2010). 본 연구는 환경부에서 지정한 생태자원 중 공간자료로 구축된 자연공원(국립, 도립 및 군립공원), 생태경관 보전지역, 습지보호지역, 해안사구, 철새도래지의 면적을 이용하여 평가하였다. 본 연구에 이용된 생태계 서비스 지표들과 평가방법을 정리하면 다음과 같다(Table 1).
임산물생산의 경우 산림에서 생산되는 목재나 약용자원의 양을 이용하여 평가가 가능하다. 본 연구에서는 산림청의 임산물생산조사통계자료를 이용하여 산림에서 생산된 다양한 임산물의 경제적 가치를 산정한 임산물생산액을 지표로 이용하였다.
생태계서비스 평가에서 가장 많이 활용되는 자료는 토지피복도이다. 본 연구의 경우 환경부가 제작한 2014년 세분류토지피복도를 이용하여 생태계서비스의 평가가 수행되었으며, 기준연도를 통일하기 위해서 통계연보도 2014년 자료를 이용하였다.

이론/모형

본 연구는 InVEST carbon모형을 이용하여 탄소저장량을 평가한 Roh et al.(2016)의 탄소풀계수 값을 세분류토지피복도에 적용하여 경기도에 적용하여 기후조절을 평가하였다.
침식조절은 식생이 토양침식을 억제하는 양을 산정하여 평가가 가능하다. RUSLE 모형을 기반으로 제작된 InVEST SDR 모형을 이용하여 연간토양보유량을 평가한 NIE(2017)을 참고하여 침식조절을 평가하였으며, 입력자료는 세분류토지피복도, 국립농업과학원 정밀토양도, Digital Elevation Model (DEM)을 이용하였으며 강우침식인자는 Risal et al.(2016)의 값을 이용하였다.

성능/효과

조절서비스의 경우 항목별로 유사한 분포특성이 나타나는데, 전반적으로 산림비율이 높은 동북부 지자체에서 높고, 서남부에 위치한 지자체에서는 낮게 나타난다. 기후조절은 지역별 편차가 크지 않은 반면, 대기조절과 침식조절은 상대적으로 지역 간 편차가 크게 나타났다. 지지서비스의 경우 종다양성은 연안과 북부접경지역 지자체에서 높지만, 서식지는 조절서비스 항목들과 유사하게 북동부 지자체에서 높다.
경기도 시군들은 생태계서비스 유형에 따라 도시형, 도시산림형, 농촌형, 산림형으로 구분되며, 주로 지역의 토지이용특성과 연관되어 나타났다. 또한 생태계서비스 항목들에 대한 주성분 분석 결과는 조절, 문화, 공급서비스 평가항목들이 대부분 서비스 유형에 따라 나타났으며, 이를 통해서 토지이용과 생태계서비스 유형간의 연관성도 파악되었다.
경기도 시군별 생태계서비스 번들 모형을 비교할 경우, 시군별로 생태계서비스 분포특성이 다양하게 나타났다. 안성과 평택과 같이 공급서비스가 높게 나타나는 시군에서는 조절서비스와 문화서비스가 낮고, 조절서비스가 높게 나타나는 가평과 양평은 공급과 문화서비스가 낮게 나타났다.

후속연구

또한 생태계서비스 특성들이 지역의 토지이용과 같은 다양한 요인들과 연관성을 가지지만, 이들과 생태계서비스 상관관계를 정량적으로 파악하지 못한 부분도 개선이 필요하다. 향후 이러한 문제들이 해결되어 지역 생태계서비스의 분포와 특성을 현실적으로 파악할 수 있다면 지역의 환경공간정책과 생태계서비스 관리를 위한 의사결정에 중요하게 사용될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생태계서비스란?	생태계서비스는 생태계가 인간사회에 제공하는 다양한 혜택을 의미하며 공급, 조절, 문화, 지지서비스의 유형으로 구분된다(Millenium Ecosystem Assessment 2005). 지역의 생태계서비스는 인간과 자연의 활동과 상호작용으로 나타나는 다양한 요인들에 의해서 영향을 받으며, 생태계서비스의 변화는 인간사회의 복지에 영향을 미친다.
	지역별 유형화를 통해 얻을 수 있는 장점은?	2009). 이를 통해 생태계서비스 분포가 유사한 지역들의 공간분포특성이 유사하기 때문에 관리측면에서 효율적이고, 다른 지역에서 수행되는 생태계서비스 관리방안들을 참고하여 적용할 수 있다(Yang et al. 2015).
	임산물생산은 어떻게 평가를 할 수 있는가?	임산물생산의 경우 산림에서 생산되는 목재나 약 용자원의 양을 이용하여 평가가 가능하다. 본 연구에서는 산림청의 임산물생산조사통계자료를 이용하여 산림에서 생산된 다양한 임산물의 경제적가치를 산 정한 임산물생산액을 지표로 이용하였다.

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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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