초록 ▼

토지이용변화에 따른 산림탄소저장 변화량은 기후변화협약에서 요구하는 주요 자료이다. 국가 스케일에서 산림탄소저장량을 추정하는 방법은 IPCC 우수실행지침에 따라 표준화되고 체계화되어 있다. 하지만 시·군 등 소면적에 국가스케일의 산림탄소저장량 추정방법을 적용할 경우, 추정에 필요한 국가산림자원조사(NFI) 표본점 개수가 부족하여 정확도가 낮고 편향된 추정치를 산출하는 문제가 발생할 수 있다. 또한 산림환경 및 지위 등 공간이질성에 따른 산림탄소저장량 변이를 파악하기 어렵다는 한계가 있다.
따라서 본 연구의 목적은 시·군 등 미시

토지이용변화에 따른 산림탄소저장 변화량은 기후변화협약에서 요구하는 주요 자료이다. 국가 스케일에서 산림탄소저장량을 추정하는 방법은 IPCC 우수실행지침에 따라 표준화되고 체계화되어 있다. 하지만 시·군 등 소면적에 국가스케일의 산림탄소저장량 추정방법을 적용할 경우, 추정에 필요한 국가산림자원조사(NFI) 표본점 개수가 부족하여 정확도가 낮고 편향된 추정치를 산출하는 문제가 발생할 수 있다. 또한 산림환경 및 지위 등 공간이질성에 따른 산림탄소저장량 변이를 파악하기 어렵다는 한계가 있다.
따라서 본 연구의 목적은 시·군 등 미시적 지역 단위에서 산림탄소저장량을 추정하기 위해 NFI 자료에 원격탐사 및 GIS 기술을 결합하여 표본점 단위의 산림탄소저장량을 경관(landsapce) 단위로 업스케일링하는 방법을 개발하는 것이다.
본 연구에서는 1) NFI DB와 임상도 기반(지도대수) 2) NFI DB와 위성영상 기반(k-NN 등 기계학습) 3) Geostatistics 기반(회귀크리깅) 등 3가지의 산림탄소저장량 업스케일링 모델을 개발하고 단양 및 충남지역을 대상으로 산림탄소지도를 제작하여 추정 결과를 비교 평가하였다. 또한, 단양군 및 대전/세종시에 대한 두 시기 토지이용변화(1991~2011)를 탐색하고 수종별 지위를 고려하여 산림탄소저장량 공간 분포를 추정한 후 토지이용변화에 따른 산림탄소량 변화를 추정하였다. 아울러, 몬테카를로 시뮬레이션 기반의 불확실성 지도를 제작하여 격자(30m×30m)별로 산림탄소저장량 추정의 불확실성을 평가할 수 있는 체계를 구축하였다.
충남지역을 대상으로 3가지 모델별 평균 산림탄소저장량 추정치와 기존 통계방법인 NFI 표본점 기반 추정치(48.78 tonC/ha)를 비교한 결과, 지도대수(52.96 tonC/ha)와 회귀크리깅(52.35 tonC/ha)의 경우 과대 추정을, k-NN(45.58 tonC/ha)에서 과소추정 경향을 보였다. 특히, k-NN의 경우 NFI 기반 추정치의 범위(1.56 ~ 156.40 tonC/ha)보다 협소한 범위(16.44 ~ 67.88 tonC/ha)의 결과를 보여 우리나라와 같은 복잡산악지형에서 산림탄소저장량의 공간이질성을 탐색하기에는 한계가 있을 것으로 판단된다. 회귀크리깅의 경우에는 산림탄소저장량의 추정 범위가 1.39 ~ 138.80 tonC/ha로 3가지 모델 중NFI 표본점 기반 추정치 범위와 가장 유사하여 산림탄소저장량의 공간이질성 탐색에 용이한 것으로 평가되었다.
3가지 모델에 대한 정확도 평가는 충남지역의 2010년 NFI 자료를 독립검증자료(186개소)로 이용하여 수행되었다. 186개소에 대한 대응표본 t-검정 결과, 회귀크리깅의 평균 탄소저장량과 표본조사 평균 탄소저장량은 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 평가되었다(p>0.05). 또한 RMSE의 경우 회귀크리깅이 27.40 tonC/ha으로 다른 방법(k-NN : 27.83 tonC/ha, 지도대수 : 29.96 tonC/ha)에 비해 가장 작은 값을 보였다. 따라서 회귀크리깅 기반의 산림탄소지도는 기존의 통계방법과 통계적으로 유의한 차이가 없이 평균탄소저장량을 산출하면서 탄소저장량의 국지적 변이를 나타내기에 유용할 것으로 판단된다.
도시지역인 대전/세종시의 토지이용변화(1991 ~ 2011)에 따른 산림탄소저장량의 변화는, 산림이 그대로 산림으로 유지되는 지역의 경우 평균 33.23 tonC/ha의 흡수를 하였으며 산림 이외의 다른 토지이용형태가 산림으로 변한 지역의 경우 이보다 큰 36.83 tonC/ha의 흡수가 진행된 것으로 추정되었다. 산림이 다른 토지이용으로 바뀐 경우 평균 –7.35 tonC/ha, 즉 배출이 일어난 것으로 추정되었다. 반면, 대부분 산악지역인 단양군의 산림탄소변화(1991 ~ 2011)는 평균 17.7 tonC/ha로 온실가스가 AGB에 고정되어 AGB가 탄소흡수기능을 하였음을 알 수 있다. 특히, 소백산 국립공원의 산림탄소밀도가 높은 것으로 분석되었는데 2011년 기준 평균 69.25 tonC/ha로 단양군 평균 55.4 tonC/ha보다 높게 분포하였다.
이러한 산림탄소지도는 토지이용변화에 따른 정밀 스케일의 산림탄소모니터링뿐만 아니라 소백산 국립공원과 같이 특정 관심지역에 대한 탄소통계 서비스 및 REDD MRV 방법론 개발 등에 활용이 가능할 것으로 예상된다.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 발간사 ... 3
• 목 차 ... 5
• 표 차 례 ... 7
• 그 림 차 례 ... 9
• 요 약 ... 13
• Ⅰ 연구 배경 및 목적 ... 15
• Ⅱ 관련 연구 동향 ... 19
• 1 국제 동향 ... 21
• 2 활용 기법 ... 23
• 가. NFI 자료와 원격탐사 자료를 이용한 추정 ... 25
• 나. NFI 자료와 임상도를 이용한 추정 ... 28
• 다. 지구통계를 이용한 산림탄소저장량 추정 ... 29
• 라. 공간이질성을 고려한 환경변수 모델링 ... 30
• 3 국내 동향 ... 31
• Ⅲ 산림탄소저장량 분포추정 공간모델 개발 ... 33
• 1 연구대상지 및 자료 ... 35
• 가. 연구대상지 ... 35
• 나. 자료 ... 37
• 2 표본점 단위 산림탄소저장량 추정 ... 42
• 가. 탄소저장고 ... 42
• 나. 표본점 단위 지상부 바이오매스 탄소저장량 분석 ... 42
• 3 산림탄소저장량 업스케일링 모델 개발 ... 45
• 가. NFI DB와 임상도 기반 모델 ... 45
• 나. NFI DB와 위성영상 기반 모델 ... 63
• 다. Geostatistics 기반 모델 ... 81
• 라. 공간모델 비교·분석 및 평가 ... 105
• Ⅳ 산림탄소저장량 변화분석 (1991~2011) ... 109
• 1 연구대상지 및 자료 ... 111
• 가. 연구대상지 ... 111
• 나. 자료 ... 112
• 2 세 가지 산림탄소지도 제작방법 적용 체계 정립 ... 114
• 3 토지이용변화에 따른 산림탄소저장량 시공간적 변화 분석 ... 117
• 가. 토지이용변화분석 ... 117
• 나. 산림탄소저장량 시공간적 변화 분석 ... 125
• 다. 결과 ... 135
• 4 불확실성 평가 ... 157
• 가. 불확실성 요인 분석 ... 157
• 나. 몬테카를로 시뮬레이션 기반 불확실성 평가 ... 159
• 다. 불확실성 분석 결과 ... 160
• Ⅴ 산림탄소 영상지도 시범제작 및 활용방안 수립 ... 163
• 1 제작 표준 수립 ... 165
• 2 산림탄소 영상지도 시범제작 ... 166
• 3 산림탄소지도 활용방안 수립 ... 168
• Ⅵ 결 론 ... 171
• 참고문헌 ... 177
• 부록 1. 1:5000 임상도 분류체계 ... 192
• 부록 2. 토지이용변화지도(1991~2011, 대전시/세종시) ... 193
• 부록 3. 토지이용변화지도(1991~2011, 단양군) ... 194
• 부록 4. 단양군 AGB 산림탄소지도(1991) ... 195
• 부록 5. 단양군 AGB 산림탄소지도(2011) ... 196
• 부록 6. 대전/세종시 AGB 산림탄소지도(1991) ... 197
• 부록 7. 대전/세종시 AGB 산림탄소지도(2011) ... 198
• 끝페이지 ... 209