[논문]토지피복변화에 따른 행정구역별 토양 탄소 변화량 산정

추인교; 성연정; 쉬크샤 바스톨라; 정영훈

doi:10.14481/jkges.2021.22.3.37

토지피복변화에 따른 행정구역별 토양 탄소 변화량 산정
Calculation of Soil Carbon Changes by Administrative District with Regard to Land Cover Changes 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.22 no.3, 2021년, pp.37 - 43

추인교 (Department of Advanced Science and Technology Convergence, Kyungpook National University) , 성연정 (Department of Advanced Science and Technology Convergence, Kyungpook National University) , 쉬크샤 바스톨라 (Department of Advanced Science and Technology Convergence, Kyungpook National University) , 정영훈 (Department of Disaster Prevention and Environmental Engineering, Kyungpook National University)

초록
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본 연구는 토지피복의 변화에 따른 토양 탄소의 변화량을 산정하고자 하였다. 다양한 토양탄소 모형가운데 InVEST Carbon Storage and Sequestration 모듈을 사용하였다. 토지피복은 토양 탄소에 영향을 주는 대표적인 인자 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 대한민국 전역을 대상으로 2000년과 2010년의 토지피복 변화에 따른 토양 탄소의 총량을 비교하였으며, 각 행정구역별(시도)의 변화량을 산정하였다. 대한민국의 토지피복 변화는 주로 시가 및 건조지역의 증가와 초지의 감소 등으로 나타났으며, 이로 인한 토양 탄소의 변화를 나타냈다. 대한민국의 총 토양 탄소 변화량은 10년 사이 11.48(million t) 감소한 것으로 나타났다. 행정구역별 토양탄소량은 대부분의 시도에서 감소를 나타냈으나, 예외적으로 제주도는 토양탄소량이 증가한 것으로 나타났다. 제주도를 제외한 시도 중 감소량이 제일 적은 시도는 서울로 나타났으며, 감소량은 0.033(million t)으로 나타났다. 반대로 가장 많은 감소량을 보인 시도는 경북으로 총 2.893(million t)이 감소하였다. 제주도는 유일한 총 토양 탄소 증가 지역으로 0.547(million t)이 증가하였으며, 10년 사이 농업지역이 2.1배 증가함을 보였다. 토양탄소의 경우 전국단위의 실측 자료 구축이 부족함을 보이며, 추후 다중 모형을 이용하여 연계분석을 통해 검증을 진행해야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to calculate the amount of change in soil carbon due to changes in land cover. Among the various soil carbon models, the InVEST Carbon Storage and Sequestration module was used. LULC is one of the leading factors affecting soil carbon. Therefore, this study compared the total amount of soil carbon due to changes in LULC in 2000 and 2010 across the Republic of Korea, and calculated the changes in each administrative district (city). Changes in LULC in Korea were mainly due to the increase in developed and dry areas and the decrease in grassland, indicating changes in soil carbon. The total amount of soil carbon changes in South Korea has been reduced by 11.48 (millions) in 10 years. The amount of soil carbon by administrative region decreased in most cities and provinces, but Jeju Island, in exception, showed an increase in soil carbon. Among the cities and provinces except Jeju Island, Seoul showed the smallest decrease, with a decrease of 0.033 (million t). On the contrary, the largest number of attempts to decrease was to Gyeongsangbuk-do, which saw a total decrease of 2.893 (million t). Jeju Island is the only soil carbon-increasing area with an increase of 0.547 (millions) and the agricultural area has increased 2.1 times in 10 years. In the case of soil carbon, the construction of ground observation data at the national unit is insufficient, and verification will need to be carried out through linked analysis using multiple models in the future.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Study area
그림 Fig. 2. Land use and land cover for 2000 and 2010
그림 Fig. 3. Carbon value between 2000 and 2010 (mg/pixel)
표 Table 1. Carbon pool data (Mg/ha)
표 Table 2. Change LULC (m²)
표 Table 3. Change carbon value in 2000 and 2010 (million t C)
그림 Fig. 4. Carbon amount 2000 and 2010 by abministrative district
표 Table 4. Carbon change in city (million t C)

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 대한민국 행정구역별 토지피복의 변화로 인한 토양 탄소의 변화량을 산정하여 비교하고자 수행되었다. 본 연구의 목표는 개발 정도에 따른 토지 피복 변화가 토양 탄소 변화량에 미치는 영향을 정량화하는 것이다.
본 연구의 목표는 개발 정도에 따른 토지 피복 변화가 토양 탄소 변화량에 미치는 영향을 정량화하는 것이다. 이를 위해서 다른 모델과 비교하여 상대적으로 구동이 간단한 InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs) 모델의 Carbon Storage and Sequestration 모듈을 사용하여 2000년도와 2010년의 토지피복변화에 대한행정구역별 토양탄소량을 산정하고 각 산정된 값을 비교하였다.

가설 설정

이로 인해 토지피복의 변화와 토양 탄소 변화량의 상관성에 영향이 있을 것으로 보여진다. 두 번째는 Carbon Pool 사이의 이동하는 탄소는 추정할 수 없다. 예를 들어 C_above에 저장된 탄소는 벌목 시 C_dead로 이동이 된다.
크게 3가지를 말하고 있다. 첫째로 InVEST Carbon Storage and Sequestration 모듈은 모든 토지피복 범례 중 해당 토지피복 범례 내에서 측정된 스토리지 레벨의 평균과 동일한 고정 스토리지 레벨에 있다고 가정을 한다. 이러한 가정하에 시간경과에 따른 탄소 저장량의 유일한 변화는 토지 피복 범례에서 다른 범례로 변동하기 때문이다.

제안 방법

대한민국 전역에 대해 비교를 진행한 뒤 각 시도별 토양 탄소 변화량를 비교하였다(Fig. 4, Table 4). 서울의 경우 절반 이상의 토지피복이 시가 및 건조지역으로 되어있으며, 토지피복의 변화 또한 타시도에 비해 비교적 적게 나타났다.
, 2019). 또한 도시공원 일몰제에 따른 탄소 고정량의 변화를 평가하기 위해 서울의 종로구를 대상으로 InVEST Carbon 모듈을 이용하여 탄소고정량과 경제적 가치 환산을 산정하였다(Choi & Lee, 2020). 이렇듯 국내외적으로 토양 탄소에 대한 연구는 과거에서부터 계속 진행되어왔으며, 현재에도 활발하게 연구되는 분야 중 하나이다.
본 연구는 2000년도와 2010년도의 대한민국 토지 피복 변화에 따른 토양탄소의 변화량을 InVEST Carbon Storage and Sequestration 모듈을 이용하여 비교하였다. 토양 탄소를 산정 시 시가 및 건조지역과 수역은 제외하였으며 농업, 산림, 초지, 습지(수변식생), 나지 총 5가지의 범례로 산정하였다.
본 연구에서는 InVEST Carbon Storage and Sequestration 모듈을 이용하여 2000년도와 2010년도의 토지피복 변화에 따른 토양탄소 변화량을 추정하였다. 대한민국 토양탄소량의 총량 중 60% 이상은 산림에 저장되었다.
본 연구의 목표는 개발 정도에 따른 토지 피복 변화가 토양 탄소 변화량에 미치는 영향을 정량화하는 것이다. 이를 위해서 다른 모델과 비교하여 상대적으로 구동이 간단한 InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs) 모델의 Carbon Storage and Sequestration 모듈을 사용하여 2000년도와 2010년의 토지피복변화에 대한행정구역별 토양탄소량을 산정하고 각 산정된 값을 비교하였다.
1). 최근 대한민국 전역에서 빈번하게 개발이 이루어지기에 시도 단위의 행정구역별로 토지피복 및 이용의 변화에 따른 토양 탄소 변화량을 비교하였다.

대상 데이터

토양 탄소를 산정 시 시가 및 건조지역과 수역은 제외하였으며 농업, 산림, 초지, 습지(수변식생), 나지 총 5가지의 범례로 산정하였다. 각 년도 별의 총 토양탄소량은 2000년의 경우 459.
토지피복변화에 따른 토양 탄소 변화량을 산정하기 위한 대상 지역으로 대한민국 전역을 선정하였다(Fig. 1). 최근 대한민국 전역에서 빈번하게 개발이 이루어지기에 시도 단위의 행정구역별로 토지피복 및 이용의 변화에 따른 토양 탄소 변화량을 비교하였다.
토지피복 래스터 파일의 경우 환경부의 환경 공간정보서비스에서 해상도 30M, 1:50000 도곽단위로 구축된 전국대분류 2000년도와 2010년도의 토지피복지도를 사용하였다. 환경공간정보서비스에서 제공하는 토지피복도는 서울, 인천, 경기도, 강원도의 일부 북부 지역은 접경지역으로 해당되어 제공하지 않지만, 각 시간별 자료의 통일성을 위해 사용하였고(Fig. 2), 탄소 풀 자료(Table 1)는 한국 환경정책평가원(KEI)에서 제공받아 사용하였다(김충기 외, 2018; Lee et al., 2016). 각각의 토지피복도를 비교하면, 가장 많은 증가율을 보인 부분은 시가 및 건조지역으로 2000년에 비해 746, 333m² 증가로 총 22.

이론/모형

, 2020). 본 연구에서는 생태계 서비스 가운데 하나인 토양탄소의 변화량을 산정하기 위해 InVEST 모델을 사용했다. InVEST 모델은 Natural Capital Project에서 개발한 오픈 소스 소프트웨어 모델로, 해당 모델에는 탄소의 저장 및 격리, 연간 물 생산량, 파동 에너지 생산, 작물 생산량 등 여러 모듈이 포함되어있다.

성능/효과

, 2016). 각각의 토지피복도를 비교하면, 가장 많은 증가율을 보인 부분은 시가 및 건조지역으로 2000년에 비해 746, 333m² 증가로 총 22.04%가 증가하였다. 반대로 가장 많은 감소율을 보인 부분은 초지로 2000년에 비해 1, 548, 700m² 증가로 총 34.
201(million t) 감소로 나타났다. 경기지역의 토양탄소 변화량은 앞선 세 지역과는 다르게 산림지역에서의 감소와 초지에서의 증가를 보였으며, 총 토양 탄소의 변화량은 0.906(million t) 감소로 나타났다. 이어서 경북과 경남, 전북지역은 주로 초지에서의 토양탄소량이 감소하였으며, 이 중 경북지역은 전체 시도 중 제일 큰 감소량인 2.
서울의 경우 절반 이상의 토지피복이 시가 및 건조지역으로 되어있으며, 토지피복의 변화 또한 타시도에 비해 비교적 적게 나타났다. 그 결과 토양탄소량의 변화는 전체 시도 중 가장 적은 양인 0.033(million t) 감소로 나타났으며, 산림의 감소가 주요인으로 나타났다. 부산과 대구의 경우 각각 0.
대한민국 토양탄소량의 총량 중 60% 이상은 산림에 저장되었다. 대한민국의 토지 피복은 초지가 가장 많은 감소를 보였고, 반대로 시가 및 건조지역과 산림지역에서 가장 많은 증가를 보였다. 이러한 결과로 국내 토양탄소 총량은 2000년과 2010년 각 459.
이러한 감소량은 대한민국의 최근 도시화 및 개발로 인해 나타난 토지피복 변화에서 초지 및 농업지역이 감소함으로써 나타난 추정값으로 평가된다. 또한 행정구역별로 나타내었을 경우 17개 시도 중에서 제주를 제외한 모든 시도에서 토양탄소량이 감소함을 보였으며, 각 행정구역의 토지 피복을 살펴보면 광역시의 경우 농업지역의 급격한 감소가 나타났고 그로 인해 토양탄소의 감소로 이어짐을 확인할 수 있다. 그러나 제주 지역은 예외로 농업지역의 급격한 증가를 나타내며 행정구역별 토양탄소 변화량 중 유일한 증가 지역으로 나타났다.
이는 앞서 소개한 토지피복도의 영향이 있음을 보여주며 각 범례별 토지피복의 변화량에 따라 토양탄소 저장량의 감소를 나타낸다. 반대로 산림지역의 경우 토지피복의 증가와 함께 토양탄소의 저장량 또한 증가하였으며, 증가량은 10.67 (million t)으로 나타났다(Fig. 3, Table 3).
077(million t) 감소로 나타났다. 이 두 지역은 서울지역과는 다른 양상으로 산림지역의 토양탄소량은 증가하나, 농업지역과 초지의 토양탄소량이 감소함을 보였다. 인천지역은 다른 광역시도와는 다르게 습지(수변식생)의 감소가 두드러지게 나타났으며, 총 변화량은 0.
893(million t)을 나타냈다. 전남지역의 토양탄소량 변화는 타 시도와 유사하게 농업지역과 초지에서의 감소가 나타나지만, 차이점으로 습지의 감소가 비교적 크게 나타냈고, 총 토양탄소의 변화량은 1.683(million t)으로 경북지역을 이어서 두 번째로 큰 감소량을 보였다.
건조지역에서 증가를 나타냈다. 제주지역의 농업지역은 2000년과 2010년 사이 약 2.10배가 증가함을 보였으며, 그 결과 토양탄소량의 변화는 0.55(million t) 증가로 나타났다.
48(million t) 감소된 것으로 나타난다. 총 변화량에서 가장 큰 감소량을 보인 범례는 초지로 총 12.29(million t)이 감소하였으며, 이어서 농업지역은 8.82(million t), 습지는 1.04(million t) 감소를 보였다. 이는 앞서 소개한 토지피복도의 영향이 있음을 보여주며 각 범례별 토지피복의 변화량에 따라 토양탄소 저장량의 감소를 나타낸다.

후속연구

또한, 앞서 말한 접경 지역으로 인한 토지피복의 손실이 존재하기 때문에 접경 지역 부근의 행정구역별 토양탄소 비교량에 대해서는 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서 추후에는 위성영상과 같은 단시간 내에 넓은 지역을 포함할 수 있는 자료를 이용하여 토지 피복도 생산하고 이를 바탕으로 토양탄소를 산정하는 것이 필요하다고 판단된다.
이렇듯 토지 피복 도의 한계점이 두드러지기에, 추후 토지 피복 도의 접경 지역 구축이 필요하다고 판단된다. 또한, 본 연구는 국가 탄소중립정책과 국토개발의 연관성에 기초적인 자료로 활용될 것으로 예상된다.
본 연구에서 사용한 토지피복도는 명확한 한계점을 나타내고 있다. 첫째로 대분류 토지피복도의 경우 같은 시점이라 하여도 각 도엽별에는 시점의 차이가 존재하므로, 해당연도의 실제 토지피복과 구축된 토지피복도는 오차가 발생할 것으로 생각한다.
둘째로 접경지역으로 인한 토지 피복도 미구축 지역은 추정을 할 수 없는 지역이 존재한다. 이렇듯 토지 피복 도의 한계점이 두드러지기에, 추후 토지 피복 도의 접경 지역 구축이 필요하다고 판단된다. 또한, 본 연구는 국가 탄소중립정책과 국토개발의 연관성에 기초적인 자료로 활용될 것으로 예상된다.
있다. 첫째로 대분류 토지피복도의 경우 같은 시점이라 하여도 각 도엽별에는 시점의 차이가 존재하므로, 해당연도의 실제 토지피복과 구축된 토지피복도는 오차가 발생할 것으로 생각한다. 둘째로 접경지역으로 인한 토지 피복도 미구축 지역은 추정을 할 수 없는 지역이 존재한다.
하지만 본 연구에서의 분석 결과는 실측 자료와의 검증은 수행하지 못하였다. 토양탄소의 경우 전국단위의 실측 자료 구축이 현재 부재한 실정으로 인해 실측자료와의 검증은 추후 수행할 수 있을 것으로 보이며, 이는 다른 모듈 및 모형의 결과와 함께 연계분석을 통해 검증을 진행해야 할 것이다.

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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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