1. 서론

한반도의 생태환경은 남북방향으로 백두산에서 태백산을 거쳐 지리산으로 이어지는 백두대간을 중심으로 핵심 생태축을 이루고 있으며 풍부한 생태적 기능과 생물다양성을 보유하고 있다(Yi, 2019). 한반도의 생태계는 뚜렷한 사계절의 변화와 강수량, 고도 및 지형의 차이에 따라 다양한 동·식물이 서식하는 생태계의 보고이며, 인간의 경제활동에 이용될 수 있는 유형·무형의 가치와 다양한 혜택을 제공한다(공우석, 2019). 그와 더불어 부지불식간에 우리 민족의 정서와 정체성에 깊이 자리잡은 자연자본이기도 하다.

그러나, 오늘날 한반도의 자연생태계는 남북한의 상이한 체제하에서 파편화되고, 빠른 인구증가와 토지이용 변화로 인해 환경수용력이 지속적으로 감소하고 있다. 생태계로부터의 다양한 혜택과 생물다양성에도 불구하고 지난 70년 이상 지속되고 있는 국토공간의 남북 분단, 이질적인 토지이용, 산업화와 경제발전으로 인해 생태계의 훼손이 크게 증가하였고, 지속가능한 이용에 대한 심각한 우려를 낳고 있다(정회성 등, 1996; 환경부, 2019). 이와 함께 생물다양성과 생태계서비스 손실, 토지황폐화, 기후변화 등으로 인한 환경문제는 현재 세대와 미래 세대가 동등한 기회를 가지고 자연환경을 이용하거나 혜택을 누릴 수 있도록 하는 환경적 지속가능성을 저하시키고 있다(UN, 2012).

그동안 삶의 질 향상을 위한 공간연구의 접근법에서 환경·생태에 대한 종합적 연결고리를 탐색하는 연구와 분석은 미흡하였다(박영한, 1999). 최근 새롭게 등장한 생태계서비스는 인간이 생태계로부터 얻는 다양한 편익을 의미하여, 비(非)시장재화에 대한 가치평가를 통해 삶의 질 향상과 자연자본의 지속가능성을 연계하는데 기여하고 있다. 더욱이 남북분단이후 지속적으로 이질화되고 있는 한반도 생태환경의 통합성을 회복하고, 인간 웰빙(human well-being)과 지속가능발전(sustainable development) 패러다임으로의 전환을 모색하는 혁신적이고 체계적인 생태계서비스 연구의 필요성이 커지고 있다(이민부 등, 2011; 이민부·김걸, 2016; Yi, 2019).

연혁적으로 지속가능발전은 1987년 세계환경개발위원회(WCED)의 ‘우리 공동의 미래(Our Common Future)’ 보고서에서 ‘미래 세대가 그들의 필요를 충족시킬 능력을 저해하지 않으면서 현재 세대의 필요를 충족시키는 발전’ (development that meets the needs of the present without compromising the ability of generations to meet their own needs)으로 정의하였고(WCED, 1987), 우리나라에서도 이와 같은 맥락에서 지속가능성(sustainability)이란 ‘현재 세대의 필요를 충족시키기 위하여 미래 세대가 사용할 경제·사회·환경 등의 자원을 낭비하거나 여건을 저하(低下)시키지 아니하고 서로 조화와 균형을 이루는 것’으로 정의되고 있으며, 지속가능발전은 환경, 경제, 사회의 제 요소가 통합된 개념으로서 ‘지속가능성에 기초하여 경제의 성장, 사회의 안정과 통합 및 환경의 보전이 균형을 이루는 발전’을 의미한다(지속가능발전법 제2조, 2015).

1992년 유엔환경개발회의(UNCED)에서는 이른바 유엔의 3대 환경협약으로 불리우는 생물다양성 협약(Convention on Biological Diversity, CBD), 기후변화협약(United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC), 사막화방지협약(United Nations Convention to Combat Desertification, UNCCD)이 출범하여, 지속가능발전을 위한 생물다양성 및 생태계서비스, 기후, 토지이용을 중점적으로 논의하고 있다(UNCCD, 2017). 더욱이, 유엔은 2015년에 지속가능발전목표(Sustianable Development Goals, SDGs)를 수립하여 2030년까지 이행방안을 추진하고 있으며, 남북한 모두 단계적인 SDGs 이행에 합의하고 있다(UN, 2015; UN DPRK, 2016; 환경부, 2019).

이상의 연구배경을 바탕으로 본 연구에서는 다음과 같은 연구목표를 수행하였다. 첫째, 1980년대말부터 2000년대말까지 북한의 토지이용 변화를 분석하고, 추세연장(business as usual, BAU) 시나리오 기법을 통해 2030년대초의 토지이용 변화를 예측하였다. 둘째, 토지이용을 바탕으로 생태계서비스 가치(ecosystem service values, ESVs) 변화를 파악하고, 생태계서비스의 주요 기능별 가치의 변화를 분석하였다. 또한 Costanza et al.(1997)의 글로벌 가치계수의 적용에 대한 타당성을 검토하기 위하여 민감도분석과 글로벌 대전환 이니셔티브(Great Transition Initiative, GTI) 시나리오에 따른 Kubiszewski et al.(2017)의 예측결과를 바탕으로 생태계서비스 가치의 변화율에 대한 상대적인 비교·평가를 수행하였다. 셋째, 사회-생태체계와 이륜역학모델을 활용하여 북한의 결합된 사회-생태체계 분열을 파악하고, 2030년대 환경적 지속가능성과 한반도의 지속가능발전에 대하여 전망하였다.

2. 생태계서비스 연구동향

1) 생태계서비스 개념 및 선행연구

생태계서비스(ecosystem services)는 ‘생태계와 생물종이 지속하고 인간 생활을 영위하게 하는 상태와 과정’ (Daily, 1997), ‘인간이 생태계 기능으로부터 직접 또는 간접적으로 얻는 재화와 서비스의 혜택’(Costanza et al., 1997), ‘인간이 생태계로부터 얻는 편익’(MEA, 2005), 그리고 ‘인간이 생태계로부터 얻는 각종 혜택’(생물다양성법, 2020) 등으로 다양하게 정의된다. 새천년생태계평가(Millennium Ecosystem Assessment, MEA)(2005) 보고서는 생태계 서비스가 인간 웰빙, 행복, 삶의 질 향상, 지속가능발전을 위해 필수적인 생태계의 기능과 편익임에도 불구하고, 전세계적으로 약 60%가 훼손되었으며 지속가능성을 위한 과학적인 연구와 관리방안 마련을 촉구하고 있다(MEA, 2005). 생태계서비스는 인간-환경 상호작용의 동태적 특성을 바탕으로 시공간 스케일, 분배, 효율적 배분, 환경정의, 생태계 디스서비스 등이 주요 분석요인으로 고려되고 있다(NRC, 2005; Ostrom, 2009; Daly and Farley, 2010; Yi, 2017; Yi et al., 2018a, 2019; Zhang et al., 2007).

본 연구에서는 생태계서비스를 ‘모든 사람의 웰빙을 위해 자연자본이 제공하는 필수불가결한 혜택’으로 정의하며, 자연자본의 중요성과 현재세대와 미래세대를 포함하여 세대를 아우르는 모든 사람의 지속가능한 이용이라는 관점에서 분석하고자 한다. 일반적으로 자본은 서비스 플로우(flow)를 제공하는 스톡(stock)이며, 자연자본은 인간-환경 상호작용을 통해 다양한 생태계서비스 플로우를 지속적으로 공급한다(Costanza et al., 1997; 2014). 따라서 생태계서비스를 적용한 미래 시나리오의 수립과 지속가능성에 대한 논의가 가능하다. 한편, 생태계 디스서비스(ecosystem disservices, EDS)는 생물다양성 손실(Chapin et al., 2000), 바이러스에 의한 조류 독감(Avian Influenza, AI), 아프리카 돼지열병(African Swine Fever, ASF), 코로나바이러스감염증(COVID-19) 등의 질병 매개체(vectors of diseases) 관련 공중보건 이슈(Lyytimäki et al., 2008; Andersen et al., 2020)에서 해악적인 생태계 기능을 의미한다. 본 연구에서는 생태계 디스서비스를 ‘사회-생태체계에서 인간 웰빙에 부정적인 영향을 주는 생태계의 기능’으로 정의하며, 후술하는 이륜역학모델의 일반적 분석틀과 인간-환경 상호작용 관점에서 생태계서비스 가치평가의 고려 대상으로 파악한다.

국외 선행연구로서는 Costanza et al.(1997)이 자연자본을 16개 글로벌 바이옴(biome)과 17개의 생태계서비스 기능으로 세분화하고, 메타분석을 통해 얻은 가치계수와 편익이전법(benefit transfer method, BTM)을 적용하여 전세계 생태계서비스 가치에 대해 최초로 정량적인 분석을 수행하였다. 당시 생태계서비스의 경제적 가치는 세계 GDP의 2배 이상인 연간 33조 달러로 추정되었고, 후속 연구들에서는 지구 생태계서비스의 편익이 빠르게 감소하는 것으로 분석되어 세계적인 반향을 불러일으켰다(de Groot et al., 2012; Costanza et al., 2014). 이후 생태계를 보전하고 지속가능한 이용과 과학적인 정책대안 마련을 위한 학계와 국제기구의 논의가 활발하게 진행되고 있다(IPCC, 2007; SCBD, 2010; TEEB, 2010; IPBES, 2015). 한편 Nelson et al.(2009)과 Polasky et al.(2011) 등은 InVEST (Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)를 이용한 생태계 생산함수기법을 적용하여 생태계서비스의 개별 기능에 대한 편익을 연구하였으며, 이외에 지역별로 생태계서비스의 다양한 가치를 평가하는 많은 정량적, 정성적 연구가 진행되고 있다(Tallis and Polasky, 2009; Kareiva et al., 2011).

Kubiszewski et al.(2017)은 생태계서비스 가치평가에서 래스킨 등(Raskin et al., 2002)의 대전환 이니셔티브(Great Transition Initiative, GTI)에 따라 미래세계에 대한 4종류의 서로 다른 시나리오를 설정하여 정량적인 글로벌 생태계서비스 가치평가를 수행하였다. 구체적으로 첫째, 시장역량(Market Forces)은 신자유주의 글로벌라이제이션과 기술발전에 의한 경제와 인구 성장을 가정하고, 둘째, 분열세계(Fortress World)는 국가들이 파편화되고 사회적인 불공평과 혼란이 증가하는 경우이며, 셋째, 정책개혁(Policy Reform)은 지속되는 경제성장으로 인한 정부의 개입과 정책 조절을 의미한다. 마지막으로 대전환(Great Transition)은 경제성장의 한계인식과 사회적 웰빙을 위한 지속가능성 전환을 가정한다. 한편, 2021년 발간예정인 기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)의 6차 평가보고서(AR6)는 GTI 시나리오와 같은 맥락에서 새로운 공통사회경제경로(Shared Socioeconomic Pathways, SSP) 시나리오를 통해서 지속가능성 달성을 위한 5가지의 전형(storylines)과 이에 따른 미래세계를 전망하고 있다. 구체적으로 IPCC의 SSP 시나리오에서는 2100년까지 새로운 온실가스 경로와 글로벌 토지이용 변화, 사회·경제구조 변화를 고려한 계량화된 시나리오를 포함하고 있다(O’Neill et al., 2017; Popp et al., 2017; Riahi et al., 2017).

국내에서는 생태계서비스에 대한 논의가 최근에 시작되었으며, 국제적으로도 북한지역의 생태계서비스 및 가치평가에 대한 연구가 없는 실정이다(Seppelt et al., 2011; Haase et al., 2014). 다만, 이민부 등(2011)은 중국과 접경지역인 북한 무산시와 회령시에 대해 1917년, 1976년, 2006년의 토지이용 변화에 따라 중국의 가치계수를 적용하여 생태서비스 가치변화를 분석하였다. 실제적으로 북한지역에 대한 생태계서비스 연구는 현지조사와 물리적인 접근의 제한성으로 인해 가치평가를 위한 데이터의 획득이나 이용에 제약이 많은 상황이다. 이에 따라, 북한 전역의 토지이용과 생태계서비스 가치변화에 대한 체계적이고 통합적인 연구와 분석이 현재까지 수행되지 않고 있으며 공백상태에 머물러 있다.

2) 생태계서비스 특성 및 분류체계

생태계서비스는 사적재화(私的財貨)가 아닌 비(非)시장재화로서 공공재 또는 공유재로서의 특성을 가지고 있으며, 배제성과 경합성을 중심으로 구분된다(표 1). 예를 들어, 조절 및 문화서비스는 순수공공재로서 비배제성과 비경합성을 가지고 있으며, 시장재화와는 달리 접근과 소비에 있어서 재산권이나 독점력을 행사할 수 없는 특성을 가지고 있다. 또한 자연자원이 제공하는 편익이나 생태계서비스의 제공을 위한 사회적 비용은 일반적으로 시장재화나 사적 서비스에 비하여 과소평가되고 이에 따라 의사결정과정에서 고려되지 못한다(Daly and Farley, 2010).

표 1. 생태계서비스 특성에 따른 분류¹⁾

자료: Daly and Farley(2010), Costanza et al.(2015)에서 저자 재구성

수산 및 산림자원 등의 공급서비스는 공유재로서 이용에 있어서는 경합적이고, 배제할 수 없는 특성을 가지고 있다. 이로 인해 사익의 극대화를 추구함으로써 남용되거나 쉽게 고갈되어 지속가능한 이용이 어려워진다. Hardin(1968)이 언급한 공유지의 비극은 생태계서비스가 가진 오픈 액세스(open access)와 공유자원으로서의 특성으로 인해, 자원의 남용에 따른 고갈과 사회적 비용이 발생하는 딜레마 상황을 의미한다(Hardin, 1968). 클럽재는 배제성과 비경합성을 가진 잠재적인 시장재화로서의 특성을 가지고 있으며 유료 공원이용 등의 문화서비스에 해당한다. 한편, 식량, 목재 등의 공급서비스는 시장재화 및 사적 서비스와 유사한 경합성과 배제성을 가지고 있다. 기타 세부적인 특성 분류는 <표 1>과 같다.

생태계서비스의 분류체계는 학자들과 국내외 기관·제도별로 상이하다. MEA(2005)는 31개의 생태계서비스 기능에 대하여 1) 공급서비스, 2) 조절서비스, 3) 문화서비스, 4) 지지서비스의 네 가지 유형으로 체계화하여 분류하였다. Costanza et al.(1997)는 생태계서비스를 17개의 생태계 기능으로 세분화하였고, 이후 네 가지 유형별로 분류하였다(Costanza et al., 2014). 생태계 및 생물다양성의 경제학(The Economics of Ecosystem and Biodiversity, TEEB)(2010)은 22개의 생태계서비스 유형에 대하여 체계화하였고, de Groot et al.(2010)는 23개의 생태계서비스 지표를 사용하여 생태계서비스를 분류하고 있다(표 2).

표 2. 생태계서비스 유형 및 국내외 분류체계 비교²⁾

자료: Costanza et al.(1997, 2014), MEA(2005), TEEB(2010), de Groot et al.(2010), 생물다양성 보전 및 이용에 관한 법률(약칭: 생물다양성법, 2020)에서 저자 재구성

우리나라는 2020년 6월부터 시행하는 ‘생물다양성 보전 및 이용에 관한 법률’(이하 약칭: 생물다양성법)에서 생태계서비스에 대해 처음으로 정의하고 13가지의 혜택을 예시하였으며, 생태계서비스의 측정과 가치평가에 대한 기본원칙을 신설하였다. 구체적인 분류체계는 식량, 수자원, 목재 등 유형적 생산물을 제공하는 공급서비스, 대기 정화, 탄소 흡수, 기후 조절, 재해 방지 등의 기능을 통한 환경조절서비스, 생태 관광, 아름답고 쾌적한 경관, 휴양 등의 문화서비스, 그리고 토양 형성, 서식지 제공, 물질 순환 등 자연을 유지하는 지지서비스로 이루어진다. 이상으로 생태계서비스의 분류체계를 검토하고 종합적으로 고찰한 결과 학자들과 국내외 기관·제도별로 분류유형과 세부기능들은 일부 차이가 있으나, 대체로 MEA(2005)의 분류체계에 비추어 볼 때 대동소이하다고 할 수 있다(Yi, 2019). 다만, 향후 사회-생태체계에서 인간-환경 상호작용을 보다 명확하게 이해하기 위해서는 생태계서비스뿐만 아니라, 생태계 디스서비스에 대한 정의가 추가되고, 생태계 디스서비스 가치평가와 관련된 논의가 확대되어야 할 것이다. 한편, 서식지와 피난처를 제공하는 지지서비스는 생물다양성과 밀접한 관련성을 가지고 있으므로, 분류체계상으로는 생태계서비스와 생물다양성이 통합되거나 별도의 생물다양성과 생태계서비스(biodiversity and ecosystem services, BES)의 분류체계에서 논의될 수 있다(Yi et al., 2018a).

3) 지속가능성을 위한 생태계서비스 가치평가

생태계서비스의 보전(保全)은 오직 지속가능발전목표(SDGs)에서 가능하다(Wood et al., 2018; FAO, 2020). 이를 위해 생태계서비스 가치평가(ecosystem services valuation)는 지속가능발전과 인간 웰빙을 위해 생태계서비스 기여에 대한 트레이드오프(trade-offs) 또는 구성요소간의 균형을 양적 또는 질적으로 평가하는 것이라고 할 수 있다(Costanza et al., 2014; Yi, 2017; Yi et al., 2017). 다시 말해 ‘사회-생태체계에서 생태계의 상대적인 기여 즉, 기능과 편익 또는 생태계 디스서비스에 대하여 트레이드오프 또는 균형을 시공간 다중스케일 관점에서 정량적이거나 정성적으로 평가’하는 것이다(Yi, 2017; 2019). 이러한 맥락에서 화폐단위(monetary units)에 의한 생태계서비스 가치평가는 지속가능발전을 위한 상대적인 기여를 화폐가치로 평가하는 것이며, 평가의 절차와 과정은 의사결정에서 중요한 역할을 한다. 또한 생태계서비스 가치평가는 시장에서 거래되는 상품과 같은 사유화(privatization)를 의미하거나 절대적인 화폐가치를 의미하지 않는다는 점에 유의하여야 한다(Costanza et al., 2014; Yi, 2017; 2019).

오스트롬(Ostrom)은 사회-생태체계(social-ecological systems, SES)의 지속가능성을 달성하기 위해서는 일괄적으로 문제를 해결하는 것이 아니라 다양한 제도와 조정, 집합적인 의사결정, 거버넌스의 결합을 통한 맞춤형 해결방안이 필요하다는 것을 강조하였다(Ostrom, 2009). 이러한 맥락에서 생태계서비스 가치평가는 이륜역학모델(DBM)의 분석틀에서 지속가능성을 위한 동태적 조정메커니즘의 절차와 과정으로 이해할 수 있다(그림 1). 다시 말해 생태계서비스 가치평가는 스케일, 정의, 제도 등과 더불어 지속가능한 시공간 조정메커니즘의 구성요소이며, 사회-생태 체계를 구성하는 각각의 시스템이 동태적인 조화와 균형을 이루는 데 기여한다고 할 수 있다.

그림 1.

지속가능성과 이륜역학모델(dynamic bicycle model, DBM)

자료: 이훈종(2018), Yi et al.(2018b)

생태계서비스 가치평가(ESV)는 크게 편익이전법, 시장가치법, 현시선호법, 잠재선호법 등으로 유형화할 수 있다(표 3). 첫째, 편익이전법은 단위가치이전(unit value transfer)을 통해 연구지역(study site)에서 사용된 단위가치를 사례지역(policy site)의 가치평가에 적용한다. 둘째, 시장가치법은 다섯 가지의 유형으로 세분화된다. 시장가격법은 시장에서 거래되는 재화와 서비스의 가격을 중심으로 지불의사(willingness to pay)를 결정하고, 생산함수법은 생태계 가치의 경제적 모형구축을 통해 가치평가를 수행한다. 회피비용법은 생태계 피해를 줄이거나 회피하기 위해 지불하는 비용을 측정하며, 대체비용법은 생태계 편익에 대한 대체재 비용을 측정한다. 복원비용법은 생태계 가치를 복원하는 비용을 추정하여 가치평가를 수행한다. 각각의 장·단점은 해당 가치평가 방법의 특성에 따라 달라지게 된다. 셋째, 현시선호법은 현실시장을 반영하여 여행비용법과 헤도닉가격법으로 나누어진다. 여행비용법은 여행경비와 시간 등의 정보로 지불의사 측정하고, 생태관광의 가치평가에 유리하지만 소비자행동에 대한 이해와 통계 작성에 어려움이 있다. 헤도닉가격법은 주택 및 토지가격과 관련된 지불의사 추정이 가능하지만 시장가격의 왜곡 및 소득수준에 따른 분석의 제약이 있다. 넷째, 잠재선호법은 가상의 시장을 고려하여 조건부가치법과 조건부서열법으로 나누어진다. 조건부가치법은 가상의 시장을 설정하여 소비자의 지불의사를 파악하고, 비사용가치를 추정하는데 유용하지만 설문양식에 따른 결과의 편차가 발생한다. 조건부서열법은 질적인 선호도를 파악하는 장점을 가지고 있지만 정량적인 가치를 산출하는 것이 어렵다.

표 3. 생태계서비스 가치평가 유형 및 장·단점³⁾

자료: Barbier et al.(1997), TEEB(2010), Johnston et al.(2015)에서 저자 재구성

3. 연구방법

1) 연구지역

본 연구는 북한(공식명칭:조선민주주의인민공화국, 이하 북한) 전역을 대상으로 하였다. 북한은 1950년 한반도에서 6.25전쟁이후 1953년 7월 27일에 정전협정으로 설정된 군사분계선 이북지역을 가리킨다. 따라서 황해남도 해안과 인접한 백령도, 대청도, 소청도, 연평도, 소연평도와 인근 해역을 포함하는 서해 5도는 대한민국 인천광역시 옹진군에 속하며 본 연구의 분석에서 제외되었다(그림 2). 우리나라 헌법의 영토규정에 따라 ‘대한민국의 영토는 한반도와 그 부속도서’(헌법 제3조, 1988)로 이루어짐에도 불구하고 북한은 실질적으로 대한민국의 통치권이 미치지 않는 지역에 해당한다. 북한의 위치는 경도와 위도상으로 동경 124도와 131도 사이, 북위 37도와 44도 사이에 있으며, 본 연구에서는 횡축 메카르카토르 지도투영법(Transverse Mercator Map Projection)과 Korea 2000 데이텀(datum)을 적용하여 지리적 위치를 표시하였다. 북한의 극동 지점은 나선특별시 선봉지구 우암동(동경 130° 41' 45")이며, 극서 지점은 평안북도 신도군 비단섬(동경 124° 10' 45"), 극남 지점은 황해남도 강령군 등암리(북위 37° 41' 00"), 극북 지점은 함경북도 온성군 풍서리(북위 43° 00' 33")에 위치하고 있다(통계청, 2019). 2010년도 북한의 전체 면적은 12, 239, 276 헥타르(hectare, 이하 ha)로 한반도 전체 면적 22, 234, 030 헥타르(ha)의 약 55%에 해당하고 있다(Yi, 2019).

그림 2.

북한의 지리적 위치와 행정구역

북한은 북쪽으로는 압록강과 두만강을 경계로 중국 동북지방과 러시아의 시베리아와 접해 있으며, 남쪽으로는 황해남도 해주시, 황해북도 개성시, 강원도의 철원군, 평강군, 금강군, 고성군 등이 휴전선을 경계로 하여 남한(공식명칭:대한민국, 이하 남한)과 접하고 있다. 북한의 지형은 백두대간을 중심으로 북쪽으로부터 남쪽으로 형성되어 있으며, 전체적으로 북부와 동부의 고도가 높고 산림이 많으며, 남부와 서부로 갈수록 고도가 낮아지고 평야를 이루고 있다. 따라서, 인구의 공간분포는 평야지대를 이루고 있는 평양 직할시, 평안남도, 황해남도 등 남서지역을 중심으로 이루어진다. 이에 반해, 북동지역은 자강도, 양강도, 함경북도, 함경남도, 강원도를 포함하고 있으며, 북중 접경도시인 회령시, 혜산시와 동해 연안의 청진시, 함흥시, 원산시 등을 제외하고는 남서 지역에 비해 낮은 인구분포를 가지고 있다(국토지리정보원, 2017). 2018년 기준 북한의 행정구역은 수도인 평양직할시와 2개의 특별시인 나선특별시, 남포특별시, 그리고 9개의 도단위 체제로 구성되어 있다(통계청, 2019).

2) 토지변화⁴⁾

토지변화(land change)는 인간-환경 상호작용 과정에서 토지피복과 토지이용의 역동성으로 파악할 수 있으며, 지속가능한 사회-생태체계에서 생태계서비스의 제공을 결정하는 주요 요인이다(Lambin et al., 2001; Rindfuss et al., 2004; Turner et al., 2007). 토지피복지도는 지표면의 지리적 사상을 과학적 기준에 따라 동질의 특성을 지닌 지역과 컬러 인덱스(color index)로 분류하여 지도형태로 표현한 공간정보 데이터베이스 형식의 환경주제도이다 (환경부, 2018). 토지피복은 지표면의 물리적 현황을 분류한 것이며, 토지이용은 인위적으로 토지피복을 개발하거나 전환하는 것을 의미한다(NOAA, 2020). 토지이용은 인간의 영향이 토지피복에 반영되는 공간현상으로 시계열의 토지피복을 비교함으로써, 토지이용의 추세와 변화를 파악하고 이를 정량화할 수 있다. 또한 토지피복지도는 토지이용 현황에 대한 정보를 제공하기 때문에 생태계서비스 가치평가에 유용한 대리변수(proxy)로서의 역할을 한다(Lambin and Meyfroidt, 2010, 2011; Yi, 2017; Yi et al., 2017). 아울러, 인공위성을 활용한 원격탐사는 물리적인 접근이 어려운 북한지역을 효율적으로 조사하는 기술적 수단이 되고 있다(이민부 등, 2011; Yi, 2019).

본 연구에서는 환경부가 제작한 북한의 시계열 대분류 토지피복지도를 이용하였다. ArcGIS® 10.3과 국토지리정보원(2020)의 쉐이프화일(SHP)을 이용하여 북한전역을 전처리한 후 1980년대말, 1990년대말, 2000년대말로 나누어 토지이용과 생태계서비스 가치변화를 분석하였다. 대분류 토지피복지도는 공간 해상도 30미터의 Landsat 계열의 위성영상을 처리하여 시가화·건조지역, 농업지역, 산림지역, 초지, 습지, 나지, 수역의 7개 항목으로 분류한다(환경부, 2020). 위성영상의 촬영시기는 각각 1987년부터 1989년, 1997년부터 1999년, 2008년부터 2010년에 해당하며 경위도를 15'간격으로 분할하여 축척 1:50,000 도곽을 기준으로 제작되었다. 공간자료의 형식은 점, 선, 면 형태의 벡터자료의 경우 쉐이프화일(SHP), 사진, 영상 형태의 래스터자료는 지오티프(GeoTiff) 형식으로 제작되었다. 토지피복지도의 품질을 나타내는 분류정확도는 토지피복 분류 결과와 기본 영상과의 일치하는 정도를 의미한다. 대분류 토지피복지도의 분류정확도는 도엽별 분류정확도 평균 75% 이상으로 남북한 평균 75%, 북한평균 70% 이상이다(환경부, 2018).

2030년대초 토지피복에 대한 예측은 기후, 토양 등 다른 조건이 변하지 않는다는 가정하에서(ceteris paribus approach) 산림지역, 초지, 농업지역의 순서로 식생만의 변화를 통해 토지피복 면적의 변화를 추정하는 추세연장(business as usual, BAU) 시나리오와 기간별 이동평균법(moving average method)을 적용하였다. BAU 시나리오는 2030년대의 토지변화량을 추정하기 위해 시계열상의 토지변화 추세를 미래의 해당시점으로 연장하는 시나리오 분석방법이다. 미래 시나리오의 수립과 분석은 의사결정 대안에 대한 탐색과 평가를 위해 기후변화 예측과 생태계서비스 변화에 따른 지속가능성 연구에서 활발하고 적용되고 있다(OECD, 2009; Kubiszewski et al., 2017; O’Neill et al., 2017; 기상청, 2020).

BAU시나리오는 시계열 진행과정에서 추가적 변화 요인이 미래시점에 개입되지 않는 것을 가정하기 때문에, 새로운 요인의 개입에 따른 변화를 파악할 수 있는 장점이 있다. 따라서 분석의 기준점으로서의 역할을 할 수 있으며, 다양한 미래 시나리오와의 비교를 통해 ‘가능성의 공간’(possibility space)으로 지도화될 수 있다. 한편, BAU시나리오는 어떤 지리적인 사상이 반드시 발생하는 것을 의미하지는 않으며, 동태적 분석이 아닌 정태적이고 부분 균형분석에 그치는 단점을 가지고 있으나, 시계열 생태계서비스 가치평가와 환경 의사결정 지원과정에서 많이 활용되고 있다(Norgaard, 2010; Wooldrige, 2013; Costanza et al., 2015).

IPCC AR6는 글로벌 SSP 시나리오에서 지속가능성 달성을 위한 기준점으로 2100년까지 토지이용 변화 예측치를 함께 포함하고 있으며(Popp et al., 2017; Riahi et al., 2017), BAU 시나리오에 따른 토지피복의 변화율에 대한 상대적인 정확도를 비교·평가할 수 있다. 본 연구에서 기간별 이동평균은 시계열상 해당 연대의 3년간 토지피복 추정량을 바탕으로 연대간의 변화율을 파악하고, 추세를 연결하여 2030년대(2029년-2031년)의 경향선을 작성하였다. 미래 토지변화의 동태적인 특성은 기술통계를 통해 예측하기는 어려운 측면을 가지고 있으나(조자영·장동호, 2014), 이동평균법은 계량화가 용이하고 토지변화의 불규칙한 변동이 적은 경우에 사용이 가능하며, 기간별 평균을 통해 장기 시나리오 작성에 이용된다(Pulido-Velazquez et al., 2015).

3) 편익이전법 및 민감도분석⁵⁾

북한전역에 대한 생태계서비스 가치의 체계적인 평가를 위해 Costanza et al.(1997)의 글로벌 가치계수와 편익이전법(benefit transfer method, BTM)을 적용하였다. 편익이전법은 단위가치이전을 통해 다른 연구지역에서 이미 분석된 생태계서비스 가치계수를 사례지역의 가치 평가에 활용하는 것으로 현지조사를 통한 정보의 획득이 어려운 북한지역의 생태계서비스 가치평가에 적합한 분석방법이라고 할 수 있다(표 3).

글로벌 가치계수와 편익이전법 적용을 위해서는 환경부 토지피복지도의 분류항목과 글로벌 바이옴(biome)을 일치시키는 과정이 필요하다(표 4). 바이옴은 일정한 기후조건에 따른 동·식물의 극상군집 서식지를 의미하며 (Costanza et al., 1997), 한반도는 위도에 따라 계절별 기온과 강수량의 차이가 뚜렷하게 나타난다(이승호 등, 2005), 따라서, 지리적으로 다양한 바이옴이 분포하며, 민감도 분석을 수행하여 글로벌 가치계수의 타당성과 토지피복별 가치계수의 중요성에 대하여 검토하여야 한다(Yi et al., 2017; Yi and Kreuter, 2019). 또한, 대전환 이니셔티브(Great Transition Initiative, GTI)의 시나리오와 북한의 BAU 시나리오에 따른 생태계서비스 가치의 변화율에 대한 상대적인 정확도를 비교·평가하고 북한의 지속가능성에 대한 진행경로에 대하여 전망하였다.

글로벌 가치계수(value coefficient, VC)는 북한지역에 대한 마지막 위성영상 촬영시기인 2010년의 명목미국달러가치(US$)를 기준으로 단위면적(ha)당 생태계서비스 가치계수($·ha^-1·yr^-1)와 생태계서비스의 기능에 따른 가치계수($·ha^-1·yr^-1)를 적용하여 추정하였다(표 4, 5). 편익이전법의 함수방정식 (1)에서 전체 생태계서비스 가치(ecosystem services values, ESVs)는 토지피복 k의 면적($A_k$) × 가치계수($V{C}_k$)를 통해 산출하였고, 함수방정식 (2)에서 토지피복 k의 면적($A_k$) × 기능별 가치계수($V{C}_{fk}$)를 통해 기능별 생태계서비스 가치를 산출하였다. 이후 함수방정식 (3)에서 초기가치계수($V{C}_{ik}$)를 ± 50%씩 조정하여 조정가치계수($V{C}_{jk}$)를 통해 산출한 생태계서비스 가치($ES{V}_j$)와 초기 생태계서비스 가치($ES{V}_i$)를 적용하여 민감도계수(coefficient of sensitivity, CS)를 측정하였다.

표 4. 환경부 토지피복지도 항목과 글로벌 바이옴

표 5. 기능별 생태계서비스 가치계수(2010 US$·ha^-1·yr^-1)⁶⁾

Yi et al.(2017)는 시공간 다중스케일의 민감도분석을 통해 Costanza et al.(2014)의 생태계서비스 과대추정 오류와 편익이전법의 메타 분석과정에서 발생하는 도시지역 가치계수 추정의 산입오류에 대하여 입증하였다. 이와 함께 Yi and Kreuter(2019)는 동일한 토지피복에 대하여 편익이전법과 생산함수법에서 상반된 민감도 계수가 산출되는 것을 확인하였다. 따라서, 북한 생태계서비스 가치에 대한 민감도 분석을 통해 토지피복 유형에 따른 상대적 가치와 중요성을 파악하고, 시계열 민감도계수의 변화를 파악함으로써 글로벌 가치계수 적용의 타당성에 대하여 검토하였다(Kreuter et al., 2001; Zhao et al., 2004; Aschonitis et al., 2016; Yi et al., 2017; Cao et al., 2018).

4. 연구결과

1) 북한의 토지이용 변화 및 특성

북한의 시계열 토지피복 변화는 농업지역이 증가하고 산림지역이 지속적으로 감소하는 추세를 보이고 있다. 토지이용 변화의 공간적 특성을 살펴보면 1980년대말에서 2000년대말까지 남서지역을 중심으로 농업지역의 확대가 두드러진다(그림 3). 주로 평안남･북도, 황해남･북도를 중심으로 농업지역이 증가하였으며, 함경남도 해안지역, 양강도, 함경북도의 일부 접경지역에서도 다락밭 형태의 농업지역이 증가한 것으로 나타났다. BAU시나리오에 따라 농업지역의 확대는 2030년대까지 지속될 것으로 예측되었으며, 인구가 많은 지역의 초지와 산림은 농업지역으로 토지이용 전환(land-use transitions, LUT)이 확대될 것이다(표 6). 따라서 평안남·북도, 황해남·북도의 평야지대를 중심으로 남서지역에 편중된 비대칭적인 토지이용 변화가 지속될 것이다.

그림 3.

북한의 시계열 토지피복 변화

표 6. 북한의 토지피복 변화

북한 농업지역의 면적은 1980년대 2,136,271 ha, 1990년대 2,403,737 ha, 2000년대 3,041,882 ha, 2030년대 3,599,196 ha이며 비율은 각각 17.4%, 19.6%, 24.9%, 29.3%로 전체면적 대비 지속적으로 증가하고 있다. 이에 반해 산림지역의 면적은 1980년대 9,172,618 ha, 1990년대 8,642,780 ha, 2000년대 8,631,553 ha, 2030년대 8,122,291 ha이며 비율은 각각 74.9%, 70.6%, 70.5%, 66.4%로 감소하고 있다. 초지의 경우 1980년대 503,545 ha, 1990년대 624,597 ha, 2000년대 53,809 ha, 2030년대 5,757 ha이며 비율은 각각 4.1%, 5.1%, 0.4%, 0.1%로 감소하고 있다. 기타 분류항목별 토지피복 변화 및 전망은 <그림 3> 및 <표 6>과 같다.

IPCC AR6의 SSP 데이타베이스를 이용하여 2010년부터 2030년초까지 SSP 3 IMAGE 기준점과 BAU 시나리오에 따른 토지피복의 변화율에 대하여 상대적인 정확도를 비교·평가하였다. 북한의 BAU시나리오에서 산림지역은 2030년대 초까지 연간 약 0.3%씩 감소하였고, 농업지역의 경우는 연간 약 0.8%씩 증가하였다. 한편, 2030년 SSP 3에서는 산림지역이 연간 약 0.4%씩 감소하고, 농업지역은 약 0.7% 증가하는 것으로 나타났다(Riahi et al., 2017; IIASA, 2020). 따라서, 본 연구의 BAU 시나리오에서 산림지역과 농업지역을 중심으로 토지 변화를 분석한 점을 감안할 때, SSP 3 시나리오의 토지피복 변화율 예측치에서는 크게 벗어나지 않는다고 할 수 있다.

위와 같은 토지이용의 변화는 북한이 농업생산 증대를 위하여 1976년에서 1981년까지 추진한 ‘자연개조 5대방침’을 통해 밭 관개사업의 완성, 다락밭의 건설, 토지정리와 토지개량사업의 실시, 치산치수사업의 실시, 간석지의 개간 등을 시행하여 계속적으로 농지를 확장한 결과이기도 하다. 더욱이 1994년 7월 김일성 사망이후 1995년부터 잇따른 홍수와 가뭄 등의 자연재해 및 경제난으로 1996년부터 2000년까지 이른바 ‘고난의 행군’시기를 거치면서 식량과 연료를 얻기 위한 산림 훼손과 토지황폐화가 가속화되고 있다(통일부, 2020). 따라서 2030년대에 북한은 농업지역과 산림지역을 중심으로 식량 및 에너지 공급을 위해 생태계서비스에 대한 수요증가와 함께 개발(exploitation)과 경작지 확대(agricultural intensification)를 시행하는 각종 제도와 국내정책의 영향력이 증가함에 따라 농업지역으로의 토지이용 전환이 지속될 것으로 예상된다.

2) 북한의 생태계서비스 가치변화 및 특성

<그림 4>에서는 글로벌 가치계수의 공간단위인 헥터(ha)로 리샘플링된 단위면적당 북한의 생태계서비스 가치(ESVs) 변화를 보여준다. 시계열 공간의 생태계서비스 가치평가는 생태계서비스 가치의 공간분포를 나타내며, 탄소저장, 서식지 상태, 토양 유실 등 생태계서비스 기능에 따라 분포를 파악할 수 있는 장점이 있다(Yi et al., 2018a). 북한은 농업지역의 확장과 함께 전반적인 생태계서비스 가치(ESVs)가 감소하는 것으로 나타나고 있으며, 농지를 포함한 주변부의 생태계서비스 가치도 동반하여 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서 황해남·북도, 평안남·북도를 포함하는 남서지역을 중심으로 생태계서비스 가치(ESVs)가 감소하고 있다. 한편 북동지역의 경우는 일부의 해안지역과 접경지역을 제외하고 상대적으로 생태계서비스 가치를 유지하고 있는 것으로 나타났다.

북한의 생태계서비스 가치(ESVs)는 1980년대말에서 2030년대초까지 각각 $7,477 million(KRW 8,972.4×10⁹, 1200 KRW=1 USD), $7,037 million(KRW 8,444.4×10⁹), $7,030 million(KRW 8,436×10⁹), $6,864 million(KRW 8,236.8×10⁹)으로 감소하였다(표 7). 남서지역을 중심으로 농지가 확장됨에 따라, 농업지역의 생태계서비스가치(ESVs)는 $281 million, $317 million, $401 million, $475 million로 증가되었다. 이에 반해 산림지역의 생태계서비스 가치(ESVs)는 $4,017 million, $3,785 million, $3,780 million, $3,557 million로 감소하였고, 농업지역의 증가분에 비하여 크게 감소한 것으로 나타났다. 기타 분류항목별 생태계서비스 가치변화는 <그림 4> 및 <표 7>과 같다.

그림 4.

북한의 시계열 생태계서비스 가치(ESV_s) 변화

표 7. 북한의 생태계서비스 가치(ESV_s) 변화⁷⁾

3) 북한 생태계서비스 기능별 가치변화 및 민감도 분석

북한의 생태계는 산림지역의 생태계서비스를 중심으로 다양한 혜택을 받고 있다. 산림지역은 산림자원의 공급서비스와 기후조절, 교란조절, 폐기물 처리, 침식조절, 토양형성 등의 조절서비스뿐만 아니라 휴양, 문화 등의 문화서비스를 제공하고, 동식물에 서식지를 제공하여 생물다양성과 생물자원의 지속가능한 이용에 중요한 기능을 한다. 그러나, 시계열 생태계서비스 가치(ESVs) 분석에 따르면, 북한의 생태환경은 초지와 산림지역의 감소로 인해 지속적으로 생태계서비스가 감소하고 있다. <표 8>은 함수방정식 (2)를 적용하여 Costanza et al.(1997)의 17개 생태계서비스의 기능별 가치변화(ESV_f)를 나타낸다. 토지이용 변화에 따라 생태계서비스가치(ESVs)가 감소하고 기후조절, 폐기물처리, 교란조절, 휴양, 토양형성, 서식지 생물다양성 등 기능별 가치도 동반하여 감소하는 추세를 나타내고 있다.

표 8. 북한의 기능별 생태계서비스 가치(ESV_f) 변화

북한은 농업지역의 확대에도 불구하고, 공급서비스와 관련된 식량생산, 식물수분 등의 일부 생태계서비스 기능을 제외하고는 전반적인 생태계서비스 가치의 증가에는 크게 기여한 것이 없는 것으로 나타났다. 이에 반해 토지이용 변화와 생태계서비스 가치의 트레이드오프, 식량생산 등 공급서비스와 기후 및 폐기물 처리 등의 조절서비스간의 트레이드오프가 증가하고 있으며, 이에 따라 환경적 지속가능성과 생태계의 회복력(resilience)을 훼손시키고 있다(그림 5). 다시 말해, 산림지역의 감소에 따른 기후조절, 토양형성, 침식조절 등 조절 서비스의 감소가 농지의 증가에 따른 일부 공급서비스의 편익제공을 상쇄하고 있으며, 전반적인 생태계서비스 가치의 감소와 함께 홍수 및 가뭄, 기후변화에 따른 자연재해에 대한 취약성을 높이고, 생태복원력을 훼손하는 주된 원인이 되고 있는 것이다.

그림 5.

북한의 시계열 기능별 생태계서비스 가치(ESV_f) 변화

민감도 분석 결과, 농업지역의 민감도 계수는 1980년대에서 2030년대까지 가치계수(VC)의 ±50% 변화가 생태계서비스 가치(ESVs)에 미치는 영향이 0.04에서 0.07로 증가하는 것으로 나타났다(표 9). 이에 반해 산림지역은 가치계수(VC)의 ±50% 변화에 따라 민감도 계수는 0.54에서 0.52로 감소하였고, 북한의 생태계서비스 가치(ESVs)에서 가장 큰 값을 나타났다. 즉, 산림지역이 2030년대까지 북한의 생태계서비스 가치(ESVs)에서 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이에 비하여, 습지의 민감도 계수는 0.17에서 0.10으로 감소하였고, 초지는 0.02에서 지속적으로 감소하여 상대적으로 낮은 가치를 보여준다. 한편, 수역의 경우는 0.24에서 0.32으로 증가하였는데, 이것은 80-90년대 북한의 농지 확대정책과 함께 관개용수 확보 및 안정적인 물공급을 위한 저수지와 임남댐 등 주요 댐건설을 통해 2000년대에 수역의 면적이 증가되었기 때문이다. 기타 연도에 따른 분류항목별 생태계서비스 가치의 변화와 민감도계수는 <표 9>와 같다.

표 9. 북한의 생태계서비스 가치의 민감도 계수(CS) 변화⁸⁾

이상에서 Costanza et al.(1997)의 글로벌 생태계서비스 가치계수(VC)를 ±50% 적용하여 산출한 북한의 시계열 민감도 계수(CS)를 종합적으로 검토할 때, 북한의 여러 토지피복 유형에서 산림지역의 상대적 중요도는 0.54에서 0.52로 나타났으며 생태계서비스 가치변화는 26.9%에서 25.9%로 나타났다. 또한, 전체적인 변화폭에서도 농업지역은 0.03이하, 산림지역은 0.02이하, 초지는 0.03이하, 습지는 0.07이하, 수역은 0.08이하로 안정적인 변화를 보이는 것으로 분석되었다. 대전환 이니셔티브(Great Transition Initiative, GTI)의 글로벌 시나리오에 따른 북한의 생태계서비스 가치추정의 결과와 BAU 시나리오에 따른 생태계서비스 가치의 변화율을 비교·평가할 때, 북한의 지속가능성에 대한 상대적인 진행경로는 권위적 세계(Fortress World, FW) 시나리오 경로를 따르고 있는 것을 나타났다. FW를 통한 예측치는 2030년까지 북한의 생태계서비스 가치가 매년 약 0.6%씩 감소하는 것으로 나타났으며, BAU 시나리오 연구결과에서는 매년 0.1%씩 감소하는 것으로 나타났다.

따라서, 본 연구에서 북한의 생태계서비스 가치는 산림지역, 농업지역, 초지를 중심으로 보수적으로 추정되었고 과대추정되지 않았음을 알수 있다. 다시 말해 글로벌 가치계수가 북한지역에서 적용될 수 있으며, BAU시나리오를 적용한 편익이전법은 북한지역의 생태계서비스 가치(ESVs)평가에 타당한 것으로 나타났다. 또한 민감도와 시나리오 분석을 통해 일정한 시점에서의 특정 생태계서비스의 가치평가를 위한 횡단면 분석보다는 시계열 종합적 분석에서의 타당성을 확보하였다는 점에서 의의가 크다고 할 수 있다. 다만, 본 연구의 북한의 생태계서비스 가치(ESVs)는 토지변화를 중심으로 평가된 정태적인 부분균형의 생태계서비스 가치라고 할 수 있으며, 가치평가의 불확실성을 포함하고 있다. 이를 보완하기 위해서는 동태적인 분석과 코스탄자 가치계수에 대한 다중스케일 관점에서의 검토 등 다면적인 접근을 통한 생태계서비스 가치평가를 실시하여야 한다(Norgaard, 2010; Yi et al., 2017).

5. 논의

1) 생태계서비스의 공간적 비대칭 완화와 생태계 접근법

북한의 생태계서비스는 농업지역의 확대가 초지와 산림지역의 감소로 연계되는 토지이용 변화와 생태계서비스가치의 트레이드오프, 생태계 공급서비스와 조절서비스의 트레이드오프가 지속되는 것으로 분석되었다. 또한 남서지역을 중심으로 농업지역이 확장됨에 따라 생태계서비스 공간분포도 비대칭적으로 변화하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 사회-생태체계가 상호작용하는 이륜역학모델(DBM)의 관점에서는 북한의 식량난이 생태시스템에 대한 단기적인 영향요인이 아니라 장기적 관점에서 경제, 사회-인구, 공중보건, 교통 및 인프라의 악순환에 따른 생태계서비스의 하방나선 소용돌이(downward spiral) 패턴으로 북한전역에 비대칭적인 영향을 주고 있는 것으로 파악된다. 이러한 현상은 토지이용과 생태계서비스 변화가 결합된 사회-생태체계의 분열(social-ecological divide, SED)을 의미한다(Yi et al., 2019). 다시 말해, 생태계서비스 공급의 불평등이나 공간적 환경격차로 인해 북한의 취약계층과 미래세대에게 불평등한 환경비용을 부담시키는 결과를 가져오고, 사회적 형평과 환경정의의 문제가 제기될 것으로 예상된다.

생태계접근법(ecosystem approach)은 사회영역과 과학분야를 포함하여 ‘보전과 지속가능한 이용을 공평하게 촉진하기 위해 토지와 물, 생물자원을 통합관리 하는 전략’이며, 생물다양성 보전, 지속가능한 이용, 공정한 이익의 공유를 목표로 한다(SCBD, 2004). 생태계 접근법은 생태계기반의 관리를 통해 지속가능한 생태계서비스 이용에 많은 시사점을 제공하고 있다(Yi, 2017; Yi et al., 2019). 구체적으로 생태계기반의 관리방안은 생태계 기능에 대한 불확실성을 전제로 하여 예방적인 접근을 적용한다. 예를 들어, 생물다양성과 생태계서비스는 불가역성으로 인하여 이미 훼손된 생태계를 원래대로 되돌리기에는 많은 비용과 시간이 필요하기 때문에 생태계 보전을 위한 생태적 책임감(ecological responsibility)을 강조한다. 이와 함께 북한의 지형과 기후 등 자연환경을 고려한 토지이용 변화의 비선형적 특성과 생태계 변화의 시차(time lag)와 티핑포인트(tipping points)에 대한 고려가 병행되어야 한다. 아울러, 지역과 유역분지 스케일 관점에서의 연구를 통해 생태계서비스 변화의 시공간적 특성과 시공간의 스케일단위(unit of scale) 변화에 따른 영향요인을 보다 명확하게 파악할 수 있다.

생태계기반의 관리방안은 IPCC AR6의 기후변화 적응 및 완화를 위해서도 중요하다. 예를 들어, 산림지역은 탄소저장을 통해서 생태계의 손실을 방지하고, 이산화탄소로 인해 발생하는 온실가스의 생성을 억제하는 탄소격리(carbon sequestration)기능을 활성화한다. 이러한 자연기반의 해결방안(nature-based solutions)은 비용대비 효과면에서 생물다양성의 보전과 지속가능한 이용에 크게 기여한다. 이와 같은 맥락에서 우리나라의 생물다양성법은 ‘생태계서비스는 생태계의 보전과 국민의 삶의 질 향상을 위하여 체계적으로 제공되고 증진되어야 한다’고 새로이 명시하고 있다(생물다양성법 제3조, 2020). 이를 위한 전제조건으로 남북한의 생물다양성과 생태계서비스를 통합적이고 체계적으로 분석·평가하는 학술적 연구가 선행되어야 할 것이다.

2) 북한의 환경문제와 2030년대 환경적 지속가능성

북한은 분단이후 폐쇄적인 사회·경제시스템과 1990년대 ‘고난의 행군’시기를 거치면서 심각한 식량난과 에너지 부족을 극복하기 위해 초지와 산림지역에서 농업지역으로 토지이용 전환이 지속되었고, 이에 따른 재해발생 위험과 피해규모가 증가하고 있다. 따라서 북한의 환경문제를 토지이용 및 생태계서비스 기능변화와 연계하여 살펴볼 필요성이 있다. 북한지역의 생태계서비스 기능변화를 파악하는 것은 북한 생태계 및 사회-생태체계의 환경적인 지속가능성과 회복력을 위한 기초자료를 제공한다.

지속가능발전은 다양한 개념과 지표를 통해서 활용되고 있다. 생태계서비스에서는 대표적으로 Daly(1990)가 자연자원에 대한 지속가능발전의 몇 가지 원칙을 제시하였다. 첫째, 재생가능자원의 경우 수확속도와 재생속도가 동일한 지속산출량(sustainable yield)을 유지하고, 둘째, 사용배출량이 생태계의 동화용량(assimilative capacities of ecosystems)을 초과해서는 안된다는 것이다. 이와 함께 재생불가능자원의 경우 사용속도가 대체물의 생산속도를 초과하지 않도록 하는 것이다. 본 연구에서 환경적인 지속가능성은 인간 생활의 영위와 자연자본을 이용함에 있어서 세대내(intra-generation) 또는 세대간(inter-generation) 생태계서비스 가치변화, 즉 환경의 질에 대한 조화와 균형을 유지하는 것이며 토지이용 변화와 생태계서비스 가치의 트레이드오프와 공급서비스와 조절서비스의 트레이드오프를 통해 고찰하였다.

토지이용 변화를 분석한 결과, 북한의 산림 감소는 2030년대까지 지속될 것으로 예측되었다. 이에 따라 산림 생태계서비스의 기능저하에 따른 재해위험의 증가로 현재보다 빈번한 자연재해에 노출될 것으로 예측되었다. 북한에서 산림지역의 감소는 토지황폐화 뿐만 아니라 수자원에도 영향을 주기 때문에 물공급과 물조절의 기능감소로 가뭄과 홍수 위험에 노출된다. 이와 더불어 기후조절 기능의 감소에 따라 대기질의 저하와 장기적으로 기후변화에 대한 취약성을 높여 북한의 환경 문제를 증폭시키게 될 것이다.

북한에서 농업지역의 확장으로 나타나는 대표적인 환경문제 중의 하나는 토양 침식이라고 할 수 있다(국토지리정보원, 2017). 토양 침식의 피해는 주로 경작지와 경사지에 개간된 다락밭에서 일어나며, 토사유출로 인한 홍수피해를 증가시킨다. 이것은 토양유실공식(Universal Soil Loss Equation)을 사용하여 단위면적(i)에서 발생하는 토양손실(tons ha^-1 yr^-1)을 산출하는 함수방정식 (4)를 통해 알 수 있다(Yi et al., 2018a).

함수방정식 (4)에서 $R_i$는 강우인자(MJ·mm·(ha·hr)^-1), $K_i$는 토양침식성인자(ton·ha·hr·(MJ·ha·mm)^-1), $L{S}_i$는 경사인자(unitless), $C_i$는 작물인자(unitless), $P_i$는 관리인자(unitless)이다. 구성인자의 변화를 종합적으로 고려할 때, 산림지역에서 농업지역으로의 확대는 산림지역의 토양형성과 침식조절 기능을 약화시키고 토양침식을 증가시켜 해마다 토양유실이 증가할 것으로 예측된다.

<그림 6>에서 왼쪽 이미지는 2015년 10월 함경북도 회령시 일대의 다락밭 전경을 보여주는 구글 어스 정사영상으로서 고도 프로필를 통해 경사 15도 이상의 다락밭의 개간 현황을 잘 보여준다. 오른쪽 이미지는 2016년 8월 동일지역에서 발생한 대규모의 홍수피해 사진으로 다락밭 개간에 따른 토양침식과 강수로 인해 자연 및 사회재난의 피해가 큰 것으로 나타났다. 북한 주재 유엔 인도주의업무조정국(United Nations Office for the Coordination of Humanitarian Affairs, UNOCHA)에 따르면 홍수와 토사의 유출의 피해로 인해 약 3만 5천가구, 14만명 이상이 피해를 입었고 인근 60만명의 주민이 물공급과 식량, 위생, 보건문제를 겪은 것으로 나타났다(UN DPRK, 2016).

그림 6.

함경북도 회령시 일대의 다락밭(Google Earth, 2020)과 자연재해(UN DPRK, 2016)

북한의 생태계는 2030년대까지 생태계서비스의 가치와 기능이 지속적으로 감소할 것으로 예측되었다. 이를 사회-생태체계와 이륜역학모델(DBM)에서 살펴보면 북한의 환경문제는 자연재해 등의 자연환경 요인 뿐만 아니라, 인위적인 사회-경제적인 문제가 결합되어 나타나고 있는 것을 의미한다. 즉 사회-생태체계에서 에너지와 식량생산을 위한 사회적 수요와 영향요인에 의해 생태계의 불균형이 지속되고, 환경적인 지속가능성과 복원력이 하락하여 환경문제로 나타나고 있다. Yi(2019)는 2030년대 한반도 생태계서비스 가치와 지속가능성에 대한 남북한의 비교분석을 통해 남한과 북한이 서로 다른 생태계서비스 가치와 지속가능성 이행경로를 따라 진행하기 때문에 생태계의 불균형과 환경적인 격차가 증가할 것으로 전망하였다. 따라서 북한의 환경문제는 북한만의 문제로 그치지 않고 머지않아 2030년대에 남북한의 국경을 넘는 환경재해로 확대될 수 있으며, 결국 한반도 전체의 사회적 비용으로 전가되어 미래 세대에게 회복비용을 부담시키게 될 것이다(Yi, 2019).

북한의 생태계서비스 기능별 변화를 통해 북한의 기후변화와 환경재해의 위험에 대해 파악할 수 있다. 현재 진행중인 토지이용과 생태계서비스 가치변화의 특성과 추세를 고려할 때 북한은 2030년대에 이르러 생물다양성과 생태계서비스 손실, 토지황폐화, 기후변화 등을 복합적으로 포괄하는 ‘삼중환경위험’에 노출될 가능성이 크게 나타났다. 토지이용 변화의 경로를 살펴보면, 1980년대와 1990년대를 거쳐, 2000년대에 이르는 동안 토지이용 변화와 생태계서비스가치(ESVs)의 트레이드오프가 지속되고 있다. 그러므로 현재 사회-생태체계의 경로의존성을 고려할 때 2030년대에 환경적 지속가능성과 유엔 지속가능발전목표(SDGs)를 달성하기는 어려울 것이다. 다시 말해 지속가능성 전환(sustainability transitions)의 전제조건으로 토지이용과 생태계서비스의 윈-윈(win-win) 관계와 시너지를 위해서는 기존 토지이용에 대한 조정메커니즘를 통해 사회-생태체계의 경로변경이 필요하다는 것을 시사하고 있다. 따라서 이륜역학모델(DBM)에서 가치평가, 제도 등 시공간 조정메커니즘을 활용하여 환경적 지속가능성을 파악하고 이를 보완하는 관리방안이 효과적이라고 할 수 있다.

3) 유엔 지속가능발전목표 달성을 위한 남북한 파트너쉽

유엔 지속가능발전목표(SDGs)는 새천년발전목표(Millennium Development Goals, MDGs)의 후속 의제로서, 2016년부터 2030년까지 빈곤종식과 지속가능발전목표를 위한 전세계적인 노력을 촉구하고 있다. ‘우리가 사는 세상의 전환: 2030년까지의 지속가능한 발전 의제’ 에서는 17개의 목표와 169개의 세부 목표와 내용을 구체화하고 있다(UN, 2015). 이와 관련 생태계서비스는 지속가능발전목표(SDGs)에 크게 기여하고 있으며, 17개의 목표 중에서 12개의 목표와 연계되어 있는 것으로 나타났다(그림 7).

그림 7.

유엔 지속가능발전목표(SDGs)와 생태계서비스의 기여도

자료: 국무조정실(2018), Wood et al.(2018)에서 저자 재구성

지속가능발전목표(SDGs)와 생태계서비스의 기여도는 우선 토지이용과 밀접한 관련을 가진 육상 생태계 보호(SDG15)가 가장 크게 나타났으며, 다음으로 기아종식(SDG2), 해양 생태계 보전(SDG14), 깨끗한 물과 위생(SDG6), 지속가능한 도시와 공동체(SDG11), 지속가능한 생산과 소비(SDG12), 빈곤퇴치(SDG1), 건강과 웰빙(SDG3), 양질의 일자리와 경제성장(SDG8), 깨끗한 에너지(SDG7), 산업, 혁신, 사회기반시설(SDG9), 기후변화 대응(SDG13)의 순서로 나타났다. 양질의 교육(SDG4), 성 평등(SDG5), 불평등 감소(SDG10), 정의, 평화, 효과적인 제도(SDG16), 글로벌 파트너쉽(SDG17) 등 5개 목표는 생태계서비스와 관련하여 평가되지 않았다. 그러나, 남북한의 경우에는 생태환경 분야별 협력과 관련하여 교육, 환경정의, 평화, 제도, 파트너쉽 등에서도 기여할 것으로 예상된다.

현재 남북한은 생물다양성 협약, 기후변화협약 등 주요 국제환경협약에 공동으로 가입하고 있으므로 생태환경분야의 파트너쉽을 통해 한반도 생태환경공동체 형성과 유엔 지속가능발전목표 달성에 기여할 수 있다. 이를 위해서는 남북한 생태계서비스의 향상 뿐만 아니라 국경을 넘는 생태계 디스서비스의 완화를 위한 호혜적 파트너쉽이 함께 포함되어야 한다. 북한은 2016년 유엔과 ‘유엔전략계획 2017-2021’에 서명하고, 1) 식량 및 영양안보(food and nutrition security), 2) 사회발전 서비스(social development services), 3) 복원력과 지속가능성(resilience and sustainability), 4) 데이터와 발전관리(data and development management)를 4대 우선순위로 설정하였고, SDGs의 세부목표와 연계하고 있다(UN DPRK, 2017). 남한 역시 2030년까지 달성해야 하는 국가지속가능발전목표(K-SDGs) 체계안에 17개 분야, 122개 세부목표, 214개 지표를 구성하고 있다(환경부, 2019). 이와 함께 IPCC는 ‘기후변화와 토지 특별보고서’를 통해 기후변화 대응을 위해서는 기후요인 뿐만 아니라, 도시 및 농지확대 등 토지를 포함하는 다양한 인위적 영향요인에 의한 기후변화를 강조하고 있다(IPCC, 2019). 그 중에서도 토지이용 변화는 생물다양성과 생태계 서비스, 토지황폐화, 기후변화에 상호 영향을 주는 공통적인 요인으로 작용한다(UNCCD, 2017). 따라서, 북한의 토지이용 변화는 제 요인들과 결합하여 남북한의 국경을 넘어 한반도의 환경적 지속가능성에 영향을 미치게 될 것이다(Yi, 2019).

6. 결론

본 연구는 지금까지 시도되지 않았던 북한 전역에 대한 생태계서비스 가치평가를 국내 연구로서는 처음으로 수행하였다. 북한의 개별 지역을 대상으로 현상을 고찰하는 기존 연구들과는 차별화되며, 통합적인 사회-생태체계와 이륜역학모델(DBM)을 중심으로 북한의 시계열 토지이용과 생태계서비스 가치변화에 대하여 체계적으로 분석하고 2030년대 환경적 지속가능성에 대하여 전망하였다. 글로벌 가치계수를 적용하여 북한 전역의 생태계서비스 가치를 평가하고, 민감도 분석과 글로벌 시나리오와의 비교를 통해 글로벌 가치계수의 적용에 대한 타당성을 확인하였다. 이와 더불어 생태계서비스 가치를 기능별로 검토하여 토지이용 변화와 생태계서비스 가치의 트레이드오프와 공급서비스와 조절서비스간의 트레이드오프를 세대내, 세대간 형평성과 결합된 사회-생태체계 분열(SED)의 관점에서 살펴보았다. 이상으로 종합하면, 북한의 2030년대 환경적 지속가능성은 토지이용 변화와 생태계서비스 가치의 트레이드오프, 생태계서비스의 하방나선 소용돌이 패턴으로 인해 달성이 어려울 것으로 예측되었다. 지속가능성 전환을 위해서는 시공간 조정메커니즘의 역할이 필요하며, 생태계서비스 모니터링과 가치평가, 환경친화적인 제도의 운용 등이 효과적인 관리방안이 될 것이다.

북한의 생태계는 분단이후 물리적인 접근이 제한된 미지의 영역이었다. 그러나 전세계적인 환경 및 기후변화에 따라 남북한이 함께 지속가능발전의 파트너쉽을 형성해야 한다는 인식이 점차 확산되고 있다. 더욱이 남북한은 모두 유엔 지속가능발전목표(SDGs) 이행과 생물다양성협약, 기후변화협약 등 국제환경협약에 가입하고 있으며, 이에 따라 한반도 생태환경공동체 수립을 위한 체계적인 공동연구와 상호 협력의 필요성이 증가하고 있다. 현재까지 우리나라는 생태계서비스의 가치를 체계적으로 평가하고 의사결정에 반영하는 절차와 과정이 국제적인 흐름에 비추어 볼 때 미흡한 실정이다. 따라서 생태계서비스를 측정하고 가치를 평가하는 과정은 앞으로도 많은 도전과제를 가지고 있다. 생태계 기능과 생산함수에 대한 정보의 부족, 가치평가의 불확실성, 시공간 스케일, 생산과 분배, 생태계 디스서비스 등이 고려되어야 하며, 동태적이고 다면적인 접근을 통해 생태계서비스 가치평가를 보완하도록 해야 한다. 이와 함께 글로벌 가치계수는 전세계 바이옴에 대한 분류를 통해 메타 분석으로 추출하였기 때문에 한반도의 생태계와는 지역적 차이가 발생한다. 이러한 점은 앞으로 남북한 현지조사의 확대를 통해 중국이나 일본과는 차별화되고 한반도 전체에 적용할 수 있는 고유한 생태계서비스 가치계수의 축적과 체계화, 생태계서비스 가치의 지도화, 공간데이터베이스의 구축이 필요하다는 것을 의미한다. 앞으로 생태계서비스를 활용한 사회-생태체계 접근법은 한반도의 생태계 보전, 토지황폐화 방지, 기후변화 대응을 위한 트리플 윈(win-win-win)의 시너지 창출과 삶의 질 향상, 지속가능한 한반도 생태환경공동체 형성을 위한 새로운 과학적 기반 마련에 크게 기여할 것이다.

주

1) 생태계서비스의 사례는 재화와 서비스(goods and services)를 모두 포함한다. 코즈(Coase)는 공공재의 특성인 외부성(externalities)를 해결하는 방법중의 하나로 재산권을 부여하여 정부의 개입없이 이해관계 당사자 간의 협상에 의해 외부성 문제를 효율적으로 해결하려고 하였다(Coase, 1960). 자연자원의 지속가능한 이용을 위한 생태계서비스지불제(payment for ecosystem services, PES)는 생태계서비스 수혜자와 제공자간에 생태계의 편익에 대한 경제적인 대가를 지불한다는 개념으로 코즈 정리(Coase theorem)의 시장을 기반으로 한 외부성 문제의 해결 노력과 같은 맥락에 있다.

2) 개정된 생물다양성 보전 및 이용에 관한 법률(법률 제 16806호, 약칭: 생물다양성법, 2019년 12월 10일 공포, 2020년 6월 11일 시행)은 생태계서비스를 새롭게 도입하고 이에 대한 과학적인 의사결정과 정책적 기반을 마련하는 내용을 담고 있다. 우선 생태계서비스의 정의와 분류(제2조제10호)를 처음으로 명시하고 기본원칙을 신설하였다. 구체적으로 생물다양성 보전 및 생물자원의 지속가능한 이용을 위하여 생태계서비스가 생태계의 보전과 국민의 삶의 질 향상을 위하여 체계적으로 제공되고 증진되어야 한다는 기본원칙과 함께 국가생물다양성전략에 ‘생태계서비스의 체계적인 제공 및 증진’을 포함하였다(제3조제5호, 제7조제2항제6호). 이와 함께 한반도와 그 부속도서의 생물다양성을 보전하기 위하여 군사분계선 이북지역의 주민과 공동으로 생물다양성 관련 연구나 생물종 및 자연자산에 대한 조사를 실시하고, 생태계서비스를 평가하는 등 한반도와 그 부속도서의 생태계와 고유 생물종을 보호하기 위한 정책을 추진할 수 있으며(제9조제2항), 생태계서비스의 체계적인 보전 및 증진을 위하여 토지의 소유자･점유자 또는 관리인과 자연경관 및 자연자산의 유지･관리, 경작방식의 변경, 화학물질의 사용 감소, 습지의 조성, 그 밖에 토지의 관리방법 등을 내용으로 하는 계약(이하 “생태계서비스지불제계약”이라 한다)을 체결하거나 지방자치단체의 장에게 생태계서비스지불제계약의 체결을 권고할 수 있다(제16조제1항). 그 외에 생태계서비스 가치평가에 대해서는 주민지원(제15조제2항), 연구지원(제26조제1항제2호, 제2항제3호), 기술개발(제27조제6호) 등을 신설하였다. 구체적으로 국가와 지방자치단체는 생물다양성의 보전 및 생물자원의 지속가능한 이용을 위하여 생물다양성 및 생태계서비스의 가치에 대한 평가에 관한 연구를 추진하여야 한다(제26조제1항제2호). 또한 생태계서비스 측정 및 평가에 관한 사업에 대한 국고보조 근거를 신설하였다(제31조제5호).

3) 그 외에 비용접근법으로는 간접기회비용법(indirect opportunity cost), 이전비용법(relocation cost)이 있으며, 잠재선호법으로는 컨조인트분석법(conjoint analysis) 등을 적용할 수 있다. 또한 생태계 디스서비스(ecosystem disservices)의 가치를 평가하는 방법론에 대한 논의가 이루어지고 있다(Zhang et al., 2007).

4) IPCC AR6의 공통사회경제경로(Shared Socio-economic Pathways, SSP)는 온실가스 감축과 기후변화 정책에 따라 미래 사회경제가 어떻게 달라질 것인가를 적용한 5가지의 기본 시나리오를 제시하고 있으며, 각각의 토지이용 특성을 대해 <표 1-1>과 <그림1-1>에서 나타내고 있다(O’Neill et al., 2017; Popp et al., 2017; Riahi et al., 2017). <그림 1-1>에서 북한의 토지이용은 SSP 3(지역간 경쟁경로) 시나리오를 따르고 있으며 SSP 데이타베이스를 이용하여 2010년부터 2030년초까지 SSP 3 IMAGE 시나리오에서는 산림지역이 연간 약 0.4%씩 감소하고, 농업지역은 약 0.7% 증가하는 것으로 나타났다(Riahi et al., 2017; IIASA, 2020). IMAGE는 인간행위의 환경영향에 대한 모델링 프레임워크로 기후변화, 생물다양성, 인간웰빙의 관계를 장기적인 관점에서 파악하고 토지이용 변화를 포함하고 있다. International institute for applied systems analysis(IIASA)에서는 시나리오에 따른 웹기반의 토지변화 데이터를 제공하고 있다(https://secure.iiasa.ac.at/web-apps/ene/SspDb).

표 1-1. IPCC 공통사회경제경로(Shared Socio-economic Pathways, SSP) 시나리오에 따른 토지이용 특성

자료: O’Neill et al.(2017), Popp et al.(2017), Riahi et al.(2017)에서 저자 재구성

그림 1-1.

PCC SSP 시나리오와 글로벌 토지이용 변화

자료: Riahi et al.(2017)

5) Kubiszewski et al.(2017)은 대전환 이니셔티브(Great Transition Initiative, GTI)를 가정하고 미래세계에 대한 4종류의 시나리오를 통해 <그림 1-2>에서 정량적인 글로벌 생태계서비스 가치변화를 파악하였다. 북한은 권위적 세계(Fortress World) 시나리오 경로를 따르고 있으며, 이를 통한 예측치는 2011년에서 2030년까지 생태계서비스 가치가 매년 약 0.6%씩 감소하는 것으로 나타났다.

그림 1-2.

GTI 시나리오와 글로벌 생태계서비스 가치변화

자료: Kubiszewski et al.(2017)

6) 시가화건조지역의 ESV_f에는 나지를 포함한다.

7) 시가화건조지역의 ESVs에는 나지를 포함한다.

8) 시가화건조지역의 CS에는 나지를 포함한다.