1. 서론: 사라지는 생태계서비스
2. 생태계서비스 개념 및 지도화
1) 생태계서비스 유형 및 가치
2) 생태계서비스 가치평가 분석틀
3) 국가수준의 생태계서비스 가치평가 및 지도화 연구동향
3. 연구방법
1) 연구지역2)
2) 편익이전법 및 민감도분석3)
3) 탐색적 공간데이터 분석4)
4. 연구결과
1) 우리나라 토지변화 및 특성
2) 우리나라 생태계서비스 가치변화 및 특성
3) 우리나라 생태계서비스의 기능별 가치변화 및 민감도 분석
4) 우리나라 생태계서비스 가치 클러스터 분석7)
5. 논의
1) 생태계서비스 가치평가 및 지도화
2) 토지변화와 생태계서비스
4) 자연기반해법(NbS) 및 지속가능성 전환11)
6. 결론
1. 서론: 사라지는 생태계서비스
오늘날 인류는 전례가 없는 생태환경의 과도한 개발과 이용(exploitation)으로 생태계의 건강과 온전성(穩全性), 일체성(integrity)을 훼손하고 있으며 인간의 영향이 생태계 전반의 균형을 변화시키는 인류세(Anthropocene)의 미지적 영역(terra incognita)으로 진입하고 있다(Crutzen, 2002; Goudie, 2018; Herrington, 2020). 이에 인간과 자연의 호혜적인 공존(共存, Mitsein)과 지속가능성 전환(sustainability transitions)을 위해 인간과 환경의 상호작용을 유기적으로 이해하고 자연자본 기반의 통합적인 해법과 과학적인 의사결정의 필요성이 어느 때보다 커지고 있다(Ostrom, 2009; Galvani et al., 2016; Yi et al., 2018a; Mastrángelo et al., 2019). 유엔(UN)을 비롯한 국제기구들은 새천년의 지속가능성을 위해 기후변화와 토지황폐화, 생물다양성이 동반하여 감소하는 생태계의 급속한 변화에 대응하기 위해 범지구적 연대 확립과 국가별 전략 및 이행계획 수립, 다양한 이해관계자의 참여를 독려하고 있다(MEA, 2005; UN, 2015; IPBES, 2019; SCBD, 2020).
유럽과 미국 등 주요 국가들은 지역과 장소에 기반한 정책형성(policy formation)을 위해 생태계서비스 평가에 관한 장기적 목표를 설정하여 전략적으로 활용하고 있다(EU, 2011; Pickard et al., 2015; Jacobs et al., 2016). 이를 위해 국가적인 수준에서 생물다양성과 생태계의 다양한 기능과 공간적 특성에 대해 정량화하고 지속가능성 전환을 위한 행동계획을 수립하는 한편 이해관계자와 시민참여를 통해 자연의 혜택과 생태계 가치에 대한 지역수준의 사회적 인식(public awareness)을 확산시키고 있다(USEPA, 2020; EEA, 2021). 이와 함께 2030년 지속가능발전목표(sustainable development goals, SDGs) 달성과 삶의 질 향상을 위해 생물다양성과 생태계서비스 가치평가(ecosystem services valuation, ESV), 그리고 생태계서비스 가치평가지도(ecosystem services valuation map, ESVM)를 통한 정책대안 마련에 대내외적 역량을 집중하고 있다(Maes et al., 2012, 2013).
생물다양성과 생태계서비스의 손실은 장기적으로 생태계의 수용능력(carrying capacity)과 환경적 지속가능성에 영향을 미치고 환경문제와 함께 삶의 질 감소를 동반한다. 이러한 연쇄적 결합관계는 세대내 형평성뿐만 아니라 미래 세대가 현재 세대와 동등한 기회를 가지고 생태환경의 다양한 혜택을 누릴 수 있도록 하는 세대간 형평성을 훼손하고 있다. 따라서 생태환경의 시공간 변화에 대한 체계적인 분석과 평가를 통해 생태적 지속가능성과 생태환경 보전을 위한 통합적인 연구가 절실한 시점이라고 할 수 있다(이훈종, 2020, 2021b). 우리나라의 경우 삶의 질 향상을 위한 지리학의 접근법에서 인간과 자연환경의 상호작용을 통합적으로 탐색하는 연구와 분석은 국제적인 흐름에 비추어 볼 때 미흡한 실정이다(박영한, 1999). 이에 따라 지리학의 패러다임 전환을 모색하는 새로운 방향으로서 자연-인문지리학의 융합적 연구와 우리나라에 적합한 모델의 정립 필요성이 제기되고 있다(박삼옥, 2005).
생태계서비스는 인간과 환경의 상호작용을 근간으로 사회-생태시스템 접근법(social-ecological systems approach)을 통해 시스템적 사고(systems thinking)와 적응관리(adaptive management, AM)에 관한 새로운 시각을 제공하고 있다(Potschin and Haines-Young, 2011; Costanza et al., 2015; Birgé et al., 2016; Ruhl, 2016; Yi, 2017). 이러한 생태계서비스의 체계적 관점은 인간과 환경의 상호작용을 다양한 스케일과 통섭의 관점에서 이해하고 역동적인 생태환경을 분석하는데 적합하다. 이와 함께 생태계서비스 가치평가는 공유재로서의 특성을 가지고 있는 생태계서비스의 가치를 정량적 또는 정성적으로 평가하여 생태환경의 지속가능성을 위한 의사결정 과정에 반영할 수 있다. ESVM은 지리적 사상(事象)의 공간적 속성과 생태계서비스의 관계를 생태계서비스 유형 및 기능, 가치에 따라 시각적으로 도면화한 것으로 시너지와 트레이드오프 평가를 통해 공간구조에 대한 입체적인 접근과 분석이 가능하다(Costanza et al., 1997; Naidoo et al., 2008; Schägner et al., 2013; 이훈종, 2021a).
본 연구는 이러한 맥락을 바탕으로 국토공간의 지속가능성과 삶의 질 향상을 위해 생태계서비스의 시공간적 변화를 다중스케일 관점에서 분석하고, 급격한 도시화와 산업화에 따라 가속적으로 사라지는 생태계서비스의 보전과 복원을 위한 기초연구를 수행하였다. 구체적으로 환경부 대분류 토지피복도를 이용하여 생물군계(biome, 이하 바이옴)를 생태계 유형 및 항목별로 분류하고 기능별 가치평가와 지도화를 통해 정량적인 공간분석과 스케일 단위(unit of scale)에 따른 비교·분석을 수행하였다. 본 연구는 다음과 같은 네 가지 연구목표 수행에 역점을 두었다. 첫째, 원격탐사 기반의 토지피복도를 이용하여 1980년대 말부터 2000년대 말까지 우리나라 전역을 대상으로 시계열 토지이용 및 피복변화(land-use and land-cover change, LULCC, 이하 토지변화)와 생태계 유형 변화를 분석하였다. 둘째, 전국 250개 시·군·구를 대상으로 국토공간을 광역자치단체, 수도권, 비수도권으로 분류하여 다중스케일 관점(multiscalar perspective)에서 생태계서비스 가치를 정량화하고 시공간 분포와 변화에 대하여 지도화하였다. 셋째, 탐색적 공간데이터 분석(exploratory spatial data analysis, ESDA)을 통해 생태계유형과 생태계서비스 가치변화의 시공간적 특성을 비교·분석하였다. 넷째, 분석결과를 바탕으로 우리나라 생물다양성과 생태계서비스의 지속가능한 이용에 대하여 사회-생태시스템 관점에서 통합적으로 고찰하였다.
2. 생태계서비스 개념 및 지도화
1) 생태계서비스 유형 및 가치
생태계서비스(ecosystem services)는 ‘인간이 생태계로부터 얻는 편익(benefits people obtain from ecosystems)’ (MEA, 2005), ‘자연의 인간에 대한 기여(Nature’s Contribution to People, NCP)’(IPBES, 2019), ‘모든 사람의 웰빙을 위해 자연자본이 제공하는 필수불가결한 혜택’(이훈종, 2020), ‘인간이 생태계로부터 얻는 각종 혜택’(생물다양성법, 2020) 등으로 정의된다. 새천년생태계평가(Millennium Ecosystem Assessment, MEA)는 생태계서비스 현황, 시나리오, 정책활용, 평가, 의사결정 지원 등 5개의 주제로 구성된 글로벌 분석을 통해 전세계적으로 24개 생태계서비스 중에서 약 60%에 해당하는 15개의 생태계서비스가 감소하였다는 조사결과를 보고하였다(MEA, 2005). 새천년생태계평가(MEA) 이후 생물다양성과학기구(Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES)는 글로벌 생물다양성 및 생태계서비스가 2050년까지 가속적으로 감소할 것이며, 유엔(UN)이 설정한 2030년 지속가능발전목표(SDGs)의 80%는 달성이 어려울 것으로 전망하였다(IPBES, 2019). 최근 코로나 바이러스감염증(COVID- 19)을 비롯한 중증급성호흡기증후군(SARS), 중동호흡기증후군(MERS) 등 인수공통감염병(zoonotic diseases)과 벡터매개 질병(vector-borne diseases, VBD)의 세계적인 확산 및 팬데믹 전파는 환경에 미치는 인간의 영향이 증가하면서 나타나는 생태계서비스의 감소와 밀접한 관련성을 갖고 있다. 생태계서비스의 감소는 결합된 사회-생태시스템(coupled social-ecological systems) 관점에서 ‘인간 웰빙에 부정적인 영향을 주는 생태계의 기능’인 생태계 디스서비스(ecosystem disservices)의 증가를 나타내며 공중보건(public health)과 연계된 삶의 질에 지대한 영향을 미친다(Wood et al., 2012; Everard et al., 2020; 이훈종, 2020).
생태계서비스는 일반적으로 공급 서비스, 조절 서비스, 문화 서비스, 지지 서비스의 네 가지 유형으로 구분된다. MEA(2005)는 31개의 생태계서비스 기능에 대하여 유형별로 체계화하였고, 이후 생태계 및 생물다양성의 경제학(The Economics of Ecosystem and Biodiversity, TEEB) (2010)과 De Groot et al.(2010)는 각각 22개와 23개의 생태계서비스 기능으로 분류하였으나 유형별 재분류라는 측면에서 유사점을 가지고 있다. <표 1>에서 생태계서비스는 유형과 항목에 따라 다양한 생태적 기능을 가지고 있으며 재화와 서비스(goods and services)를 포함한다. 본 연구에서는 MEA(2005), TEEB(2010), De Groot et al.(2010), IPBES(2019), 생물다양성법(2020)에서 제시된 주요 생태계서비스 개념과 분류를 바탕으로 Costanza et al.(1997, 2014)에서 적용된 17개의 생태계서비스 기능 및 사례에 따라 우리나라 생태계서비스의 경제적 가치를 평가하였다.
표 1.
생태계서비스 유형에 따른 생태적 기능 및 사례
출처 : Costanza et al.(1997, 2104), MEA(2005), TEEB(2010), De Groot et al.(2010), IPBES(2019), 생물다양성법(2020)에서 저자 재구성
맑은 물, 깨끗한 공기, 생물다양성, 휴양, 치유경관 등에서 얻는 다양한 생태계서비스 가치(ecosystem service values, ESVs)는 대부분 비시장재화로서 시장을 통해 거래되지 않으며 시장가격으로 가치를 측정하기 어렵다. <표 2>에서 생태계서비스 총경제가치(total economic value, TEV)는 사용가치와 비사용가치로 유형화될 수 있다. 생태계서비스 가치는 토지피복을 대리지표(proxy indicator)로 활용하여 바이옴과 복합적으로 연계되어 있는 생태계서비스를 사용가치와 비사용가치의 유형별로 합산하여 산출한다. 사용가치는 이용 또는 소비를 통해 실현되는 효용(utility)이며 비사용가치는 사용가치 이외의 가치를 지칭하는 것으로 주로 문화 및 지지서비스를 의미한다. 한편 사용가치로 분류된 선택가치는 미래에 사용이 가능한 생태계서비스 가치를 의미하며, 지지서비스와 관련이 있는 경우에는 비사용가치로도 분류된다. 예를 들면, 연안습지의 경우 농지개간이나 산업단지 건설 등을 목적으로 매립이나 간척하지 않고 연안 생태환경의 생물다양성과 철새 서식지로 보전되는 경우에 서식지(habitat)와 피난처(refugia)를 제공하는 비사용가치를 가진다. 비사용가치로서 존재가치, 유증가치, 이타적 가치의 내용과 사례는 <표 2>와 같다.
표 2.
생태계서비스 총경제가치 및 생태계서비스 사례1)
자료: Wattage and Mardle(2008), TEEB(2010)에서 저자 재구성
2) 생태계서비스 가치평가 분석틀
생태계서비스 가치평가(ESV)는 지속가능한 삶의 질 향상을 위해 생태계서비스의 시너지와 트레이드오프를 양적 또는 질적으로 평가하는 것이다(Costanza et al., 2014; Yi, 2017; Yi et al., 2017). 다시 말해 ‘사회-생태시스템에서 생태계의 상대적인 기여 즉, 기능과 편익 또는 생태계 디스서비스에 대하여 시너지 또는 트레이드오프 관련 균형과정을 시공간 다중스케일 관점에서 정량적이거나 정성적으로 평가’하는 것이다(이훈종, 2020). <그림 1>에서 이륜역학모델(Dynamic Bicycle Model, DBM)은 사회-생태시스템(social-ecological systems, SES)의 구성요소들이 유기적으로 상호작용하는 과정을 다중 스케일(multi-scale)과 크로스 스케일(cross-scale)의 전일적 관점(holistic view)에서 나타내고 있다(Yi, 2019; Yi et al., 2019). 예를 들면, 화석연료 사용증가로 인해 발생하는 온실기체 농도 증가는 지구시스템의 생지화학적 과정(biogeochemical process)을 통해 대기상태를 변화시키고 기후변화를 초래하여 사회시스템에 영향을 미친다. 이러한 생태시스템의 피드백 메커니즘은 복잡하고 불확실성이 크기 때문에 기후변화의 초국가적 광범위성에 상응하는 국제적인 협력, 사전예방조치, 대내외 거버넌스 및 공중보건 체계 구축 등 사회시스템의 대응을 필요로 한다.
이훈종(2020)은 이륜역학모델을 활용하여 북한 전역의 생태계서비스 가치와 생태적 기능이 2030년대까지 감소할 것으로 예측하였고, 이러한 변화의 요인에 대해 고찰하였다. 북한의 경우 사회-생태시스템에서 에너지와 식량생산을 위한 계획경제의 과도한 목표설정과 제도적 요인에 의해 재해와 환경문제가 지속될 것으로 분석되었다. 따라서 향후 북한의 환경적 지속가능성을 위해서는 사회-생태적 회복력(social-ecological resilience, SER)을 향상시키는 통합적이고 적응적인 해결방안이 필요하며, 이를 위해 생태계서비스 가치평가, 생태효율(ecological efficiency), 형평성(equity) 등이 고려되어야 한다(그림 1). 한편 요인(driver)- 압력(pressure)-상태(state)-영향(impact)-반응(response) (DPSIR) 모형은 지속가능성 지표설정을 위해 인과관계를 나타내는 구조를 가지고 있다(Bradley and Yee, 2015; Lewison et al., 2016). 이륜역학모델은 요인-압력-상태-영향-반응(DPSIR) 모형과 연계하여 우리나라 생태계서비스 가치 변화를 이해하고 지속가능한 이용을 위한 분석틀로 활용될 수 있다.
3) 국가수준의 생태계서비스 가치평가 및 지도화 연구동향
Costanza et al.(1997)은 바이옴을 기반으로 글로벌 생태계서비스 가치를 처음으로 정량화했을 뿐만 아니라 ESVM을 작성하여 생태계서비스 가치에 대한 공간분석과 지도화 연구를 촉발하였다. 영국은 2011년 국가 생태계 평가보고서에서 지난 60년 동안 서식지의 훼손 및 생물다양성의 하락에 의해 30%의 생태계서비스가 감소한 것으로 나타났다(UK NEA, 2011). 유럽연합(EU)의 생물다양성 전략 2020 (EU Biodiversity Strategy 2020)은 목표 2(Target 2)와 행동계획 5(Action 5)에서 지속가능한 2050년 미래상을 구현하기 위해 EU 회원국이 생태계서비스를 평가하고 지도화할 것을 규정하고 있다(EU, 2011; Rabe et al., 2016). 이와 함께 생태계서비스 평가 및 지도화(MAES) 워킹그룹은 온라인 대화형 지도인 디지털 아틀라스(digital atlas)를 구축하여 유럽 대륙단위 또는 회원 국가별로 체계적인 생태계서비스 지도화 사업을 시범적으로 수행하였다. EU 생물다양성 전략 2030은 장기적인 생태복원을 위해 지도화를 통한 생태계 모니터링과 평가를 자연기반해법(nature-based solutions, NbS)의 일환으로 수행하고 있다(Maes et al., 2013, 2020; EEA, 2021).
미국은 정부기관의 생태계서비스 평가를 위해 연방차원의 자연자원 관리 및 생태계서비스 평가에 대한 기준을 수립하였다(Olander et al., 2015). 미국 국가생태계서비스 분류체계(National Ecosystem Services Classification System, NESCS)는 최종생태계서비스(final ecosystem services, FES)의 가치평가 및 지도화 과정에서 중복산정의 가능성을 줄여 최종서비스를 명확히 분류하고 지도화하는 기준을 체계화하고 있다. 구체적으로 환경(environment), 생태적 최종생산물(ecological end-product), 직접사용(direct use), 직접사용자(direct user), 수혜자(beneficiary)의 측면에서 최종 생태계서비스를 분류하고 있으며, 최종 생태계서비스를 중심으로 지도화하여 경제적 가치를 평가한다(USEPA, 2020).
생태계서비스는 공간적인 특성을 가지고 있으며 생태계 구조 및 기능에 따라 특정 장소에서 일정한 재화와 서비스를 제공한다. ESVM은 ‘생태계서비스의 다양한 공간적 특성을 유형과 기능, 가치에 따라 통합적으로 추상화(abstraction)하여 기호로 나타낸 것’(symbolic representation)이다(이훈종, 2021a). 예를 들면, 토지피복 분류에 따라 생태계 유형을 정량화하여 도면으로 나타낼 수 있다. 생태계서비스 지도화(mapping ecosystem services)는 생태계서비스 평가지표 선정, 생태계 유형, 기능 및 가치 추출(extraction), 공간 데이터 저장, 활용, 공유 등 다양한 과정을 포함한다(이훈종, 2021b). 이러한 과정은 공간 데이터의 시각화, 공간패턴 및 중첩파악, 공간모델의 적합성 및 데이터 품질을 향상시킨다(Burkhard and Maes, 2017).
국가수준의 생태계서비스 가치평가에 관한 국내연구는 김진수·박소영(2013)이 토지피복도를 이용하여 수역을 제외한 우리나라 생태계서비스 가치변화를 미래 도시성장과 연계하여 분석하였다. 박미정 등(2016)은 1975년부터 2000년까지 토지피복도를 이용하여 제주도를 제외한 우리나라 생태계서비스 가치를 추정하고 농촌지역개발 관점에서 정책적 활용을 제안하였다. 국립생태원(2017)은 생태계서비스 평가를 위한 전국단위의 평가지표 선정사업을 수행하였고, 환경부(2020)는 인천, 용인, 안성, 화성 지역의 생태계서비스 평가지도를 작성하는 시범사업을 추진하였다. 이훈종(2020)은 최초의 국내 연구로서 북한 전역을 대상으로 생태계서비스 가치를 정량화하고 국가수준의 ESVM을 작성하였다. 다중스케일 관점의 생태계서비스 연구는 Yi et al.(2017)과 Yi et al.(2018a)이 미국 텍사스(Texas)의 샌안토니오(San Antonio) 유역분지를 대상으로 각각 편익이전법과 생태계 생산함수(e.g., InVEST)를 이용하여 공간분석을 수행하였다. 그러나 지금까지 우리나라 전역을 대상으로 생태계서비스의 경제적 가치에 대한 지도화 및 공간분석은 수행되지 않은 채로 공백상태에 머물러 있다.
3. 연구방법
1) 연구지역2)
본 연구의 공간적인 범위는 우리나라(공식명칭:대한민국, 이하 우리나라) 전역이다. 다만 군사분계선(Military Demarcation Line, MDL) 이북지역에 위치한 북한(공식명칭:조선민주주의인민공화국, 이하 북한)은 통치권이 미치지 않는 지역에 해당하므로 공간분석에서 제외하였다. 우리나라는 유라시아 대륙과 태평양의 지리적 영향을 받아 대륙성 기후와 계절풍 기후의 특색이 나타난다. 국토의 삼면이 바다에 접하고 약 3,300여개의 많은 섬으로 이루어져 있기 때문에 생물다양성, 전통문화, 연안환경 등에서 높은 생태적 가치를 보유하고 있다(KMI, 2018). 이에 본 연구에서는 한반도의 부속도서인 백령도, 대청도, 소청도, 연평도, 소연평도와 인근 해역을 포함하는 서해 5도를 비롯하여 제주도와 최남단 마라도, 동해상의 울릉도와 독도 등 우리나라 주요 섬들을 분석대상에 포함하였다(그림 2). 우리나라 경위도상의 극지점으로는 경상북도 울릉군 울릉읍 독도리 동도(동경131°52'22")가 극동 지점이며, 극서 지점은 인천광역시 옹진군 백령면 연화리(동경124°36'36"), 극남 지점은 제주특별자치도 서귀포시 대정읍 마라도(북위33°06'45"), 극북 지점은 고성군 현내면 송현리(북위 38°37' 00")에 위치하고 있다(통계청, 2020; 국토지리정보원, 2021). 2010년도 우리나라의 전체 면적은 9,994,754 헥타르(hectare, 이하 ha)로 한반도 전체 면적인 22,234,030 헥타르(ha)의 약 45%에 해당한다(Yi, 2019).
<그림 2>에서 USGS EarthExplorer(2021)의 SRTM(Space Shuttle Radar Topography Mission)으로 추출한 수치고도모델(digital elevation model, DEM)은 태백산에서 지리산에 이르는 높은 산줄기와 동고서저(東高西低)의 지형적인 특성을 나타내고 있다. 우리나라의 간석지(tidal flat)는 조간대(intertidal zone)가 넓은 서해안과 남해안에 분포하며, 조수간만(潮水干滿)의 차가 9미터에 이르는 경기만과 동진강 하구, 다도해의 섬들이 내만의 특성을 형성하는 신안군, 순천만에 넓게 발달되어 있다(권혁재, 2003). 갯벌은 간석지 지형의 대부분을 차지하고 있으며 역사적으로 고려시대부터 강화도에서 소규모로 간척과 개간이 시작되었다. 염생습지(salt marsh)에서는 고도가 높아지면서 고립된 나문재, 퉁퉁마디, 해홍나물 등 염생 식물들이 나타난다(박영한·오상학, 2004). 우리나라 행정구역은 특별시, 광역시, 특별자치시, 도, 특별자치도와 시·군·구의 두가지 종류이며 1개의 특별시, 6개의 광역시, 8개의 도, 1개의 특별자치도, 1개의 특별자치시로 구성된다(지방자치법 제2조, 2021). 본 연구에서 17개의 광역자치단체는 서울특별시, 부산광역시, 대구광역시, 인천광역시, 광주광역시, 대전광역시, 울산광역시, 세종특별자치시, 경기도, 강원도, 충청북도, 충청남도, 전라북도, 전라남도, 경상북도, 경상남도, 제주특별자치도이다. 이와 함께 전국 250개 시·군·구를 대상으로 광역자치단체, 수도권, 비수도권으로 분류하여 생태계서비스 가치의 변화를 비교·분석하였다.
2) 편익이전법 및 민감도분석3)
토지변화(land change)는 이륜역학모델(DBM)에서 생태계서비스에 영향을 미치는 주요 요소 중의 하나이다. 토지피복도는 토지이용 현황에 대한 정보를 제공하며 바이옴에 관한 대리지표로서 환경영향평가, 공간 모델링에 폭넓게 활용되고 있다(Yi et al., 2018a). 본 연구의 분석자료는 환경부 대분류 토지피복도이며 경위도를 15' 간격으로 분할한 축척 1:50,000 도곽을 기준으로 제작되었다(환경부, 2021). 공간분석은 국토지리정보원(2020)의 경계 벡터자료(SHP)을 이용하여 Landsat 위성영상 계열의 30미터 공간해상도를 기반으로 하는 도곽 단위 래스터자료(GeoTiff)를 모자이크(mosaic)하여 국가단위로 추출(extract)하였다. 토지피복도 항목은 시가화·건조지역, 농업지역, 산림지역, 초지, 습지, 나지, 수역으로 분류되며 도엽별 분류정확도는 평균 75%이상이다(환경부, 2018). 생태계서비스 가치평가는 1980년대 말(1987년-1989년), 1990년대 말(1997년-1999년), 2000년대 말(2008년-2010년)로 시기를 구분하였고 ArcGIS® 10.3의 공간통계를 적용하여 분석하였다. 국가수준의 생태계서비스 가치에 대한 체계적인 평가를 위해서 Costanza et al.(1997)의 글로벌 가치계수를 이용한 편익이전법(benefit transfer method, BTM)를 적용하였다.
BTM은 단위가치이전(unit value transfer)을 통해 연구지역(study site)에서 사용된 단위가치를 사례지역(policy site)의 가치평가에 적용하는 것으로 물리적인 접근과 현지조사를 통한 정보의 획득이 어려운 우리나라 도서 및 접경지역을 포함한 국가수준의 생태계서비스 가치평가에 적합한 분석방법이라고 할 수 있다. 환경부 대분류 토지피복도는 비무장지대(DMZ)와 민통선(Civillian Control Line, CCL) 지역을 포함하고 있으므로 우리나라 전역의 시계열 공간분석에서 유용성을 가지고 있다. 생태계서비스 가치계수 환산 및 생태계 유형 분류는 이훈종(2020)의 북한지역 생태계서비스 가치평가에서 적용한 방법론을 준용하였다. 예를 들면, 글로벌 가치계수(value coefficient, VC)는 2010년 명목 미국달러가치(US$)를 기준으로 단위면적(ha)당 생태계서비스 가치계수($·ha-1·yr-1)와 생태계서비스 기능에 따른 가치계수($·ha-1·yr-1)를 적용하였다.
함수방정식 (1)에서 생태계서비스 가치(ESVs)는 토지피복 k의 면적()×가치계수()를 통해 산출하였고, 함수방정식 (2)에서 생태계서비스 가치 변화율(ESVc)은 초기연도의 생태계서비스 가치()와 최종연도()의 생태계서비스 가치를 적용하였다. 함수방정식 (3)에서 기능별 생태계서비스 가치는 토지피복 k의 면적()×기능별 가치계수()를 통해 산출하였다. 민감도 계수(coefficient of sensitivity, CS)는 함수방정식 (4)에서 초기가치계수() ±50%로 조정한 후 조정가치계수()를 통해 산출한 생태계서비스 가치(ESVj)와 초기 생태계서비스 가치(ESVi)를 적용하여 생태계서비스 가치의 변화를 측정하였고 이후 민감도 계수의 타당성에 대해 고찰하였다(Kreuter et al., 2001; Yi et al., 2017; Yi and Kreuter, 2019; Yi, 2020).
3) 탐색적 공간데이터 분석4)
ESDA는 Tobler(1970)의 ‘지리학의 제1법칙’을 기반으로 데이터의 공간의존성(spatial dependence)을 탐색함으로써 패턴을 발견하고 공간통계를 활용하여 분포를 평가한다(Tobler, 1970). Yi et al.(2019)은 미국 샌안토니오(San Antonio) 지역을 사례로 지리가중회귀분석(geographically weighted regression; GWR)을 적용하여 1935년부터 제도화된 거주지 차별에 대하여 소수인종, 사회·경제 요인, 공중보건 및 대기오염 변수가 2050년까지 생태계서비스와 거주지 공간분포에 차별적으로 영향을 미치는 인과관계를 실증적으로 분석하였다. 정량화된 생태계서비스를 사회-생태시스템의 변수로 활용하여 생태계서비스의 불균등한 공간분포에 대한 역사적 유산(historical legacy)과 경로의존성(path dependence)을 통합적으로 분석하였고 인종 및 거주차별(racial and residential segregation), 환경정의(environmental justice)와 관련한 사회-생태적 균열에 관해 인간-환경 상호작용과 이륜역학모델 관점에서 고찰하였다.
본 연구에서는 Yi et al.(2019) 방법론을 준용하여 생태계서비스 가치(ESVs)의 공간적인 자기상관성(spatial autocorrelation)과 클러스터-아웃라이어 분석(cluster and outlier analysis, Anselin Local Moran’s I)을 수행하였다. 우선 250개 시·군·구의 생태계서비스 가치에 대한 글로벌 모란지수(global Moran's I) 및 로컬 모란지수(local Moran's I)를 산출하고, 이후 LISA(Local Indicator of Spatial Association) 지표를 이용하여 핫스팟(hotspots)과 콜드스팟(cold spots)을 분석하였다(Anselin, 1995). 글로벌 모란지수는 -1에서 +1까지 부(負)의 자기상관지수 값(negative Moran's I index value)에서 정(正)의 자기상관지수 값(positive Moran's I index value)을 산출하며 각각 데이터의 산재(散在, dispersion) 또는 군집(clustering) 우세분포의 공간적 특성을 나타낸다(ESRI, 2018a).
글로벌 모란지수는 국지적 공간 패턴에 관한 정보를 제공하지 않으므로 Anselin(1995)의 클러스터-아웃라이어 분석을 통해 국지적 자기상관성을 측정하였다(Yi et al., 2019; ESRI, 2018b). 클러스터-아웃라이어 분석을 통해 산출된 LISA 지표는 네 가지 유형의 국지적 자기상관을 나타낸다. 구체적인 유형으로 첫째, 높은 값 주변에 높은 값이 존재하는 HH 클러스터(High-High cluster), 둘째, 낮은 값 주변에 낮은 값이 존재하는 LL 클러스터(Low-Low cluster), 셋째, 높은 값 주변에 낮은 값이 존재하는 HL 아웃라이어(High-Low outlier), 넷째, 낮은 값 주변에 높은 값이 존재하는 LH 아웃라이어(Low-High outlier)로 구분된다. LISA 분석은 국지적인 차원에서 공간적 연관성의 네 가지 유형을 지도화하여 생태계서비스 가치의 공간적 클러스터 패턴을 시각적으로 나타낼 수 있다
4. 연구결과
1) 우리나라 토지변화 및 특성
<그림 3>에서 우리나라 주요 토지피복의 공간분포는 북동부 지역의 산림지역과 서남부 지역의 농업지역으로 구분할 수 있다. 토지피복의 변화를 살펴보면 1980년대 말 산림지역이 66.9%로 가장 큰 비율을 나타내고 있으며 농업지역 23.7%, 초지 3.8%, 시가화·건조지역 2.1%으로 산림지역과 농업지역이 높은 비율을 나타내고 있다. 1990년대 말에는 1980년대 말과 마찬가지로 산림지역이 66.8%를 차지하고 있으며 농업지역 21.7%, 초지 4.4%, 시가화·건조지역 3.4%로 나타났다. 2000년대 말에는 산림지역과 시가화·건조지역의 비율이 증가하여 각각 68.3%, 4.1%를 차지하고 있으며 농업지역, 초지는 각각 21.2%, 2.9%로 감소하였다(표 3).
표 3.
토지피복 변화
<표 3>에서 우리나라 산림지역의 면적은 1980년대 말 6,682,085 ha, 1990년대 말 6,673,428 ha, 2000년대 말6,830,219 ha이고 비율은 각각 66.9%, 66.8%, 68.3%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 2.2% 증가하였다. 시가화·건조지역의 면적은 1980년대 말 211,076 ha, 1990년대 말 341, 957 ha, 2000년대 말 410,987 ha이고 비율은 각각 2.1%, 3.4%, 4.1%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 94.7% 증가하였다. 한편 농업지역의 면적은 1980년대 말 2,373,488 ha, 1990년대 말 2,172,146 ha, 2000년대 말 2,114,604 ha이고 비율은 각각 23.7%, 21.7%, 21.2%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 10.9% 감소하였다. 초지의 경우 1980년대 말 378,037 ha, 1990년대 말 435,377 ha, 2000년대 말 286,007 ha이고 비율은 각각 3.8%, 4.4%, 2.9%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 24.3% 감소하였다. 습지의 경우 1980년대 말 54,539 ha, 1990년대 말 39,368 ha, 2000년대 말 27,188 ha이고 비율은 각각 0.5%, 0.4%, 0.3%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 50.1% 감소하여 가장 높은 감소율을 나타내고 있다. 기타 토지피복 변화는 <그림 3> 및 <표 3>과 같다.
우리나라 토지변화의 공간적 특성을 살펴보면 1980년대 말부터 2000년대 말까지 도시화와 산업화를 위한 토지이용 변화가 뚜렷하다. 예를 들면, 인천국제공항 건설, 서·남해안의 간척과 매립으로 인해 연안습지와 수역이 시가화·건조지역, 농업지역, 산업단지 등으로 변화되었다. <그림 4>에서 인천광역시의 수도권 폐기물 처리장 건설로 인해 연안습지가 농업지역과 나지 등으로 토지이용이 전환되었고 영종도, 삼목도, 신불도, 용유도가 간척되어 인천공항이 건설되었다(인천국제공항공사, 2021). <그림 5>에서 경기도 분당지역의 신도시 개발로 인해 수도권의 저밀도 도시화(low-density urbanization)가 경부축의 도로망을 따라 전개되는 도시 스프롤(urban sprawl) 현상과 산업화 및 도시화 과정에서 나지가 동반하여 증가하는 토지변화 패턴이 나타나고 있다.
<표 4>에서 우리나라 토지피복 변화를 수도권과 비수도권으로 나누어 분석한 결과 수도권과 비수도권의 면적은 각각 1,178,352 ha와 8,814,447 ha이며 국토 공간의 11.8%와 88.2%를 차지한다. 수도권과 비수도권의 토지피복 변화 및 주요 특성은 첫째, 수도권의 시가화·건조지역 면적은 1980년대 말 68,957 ha, 1990년대 말 100,600 ha, 2000년대 말 123,684 ha이고 비율은 각각 5.9%, 8.5%, 10.5%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 79.4% 증가하였다. 한편 비수도권의 시가화·건조지역 면적은 1980년대 말 142,119 ha, 1990년대 말 241,357 ha, 2000년대 말 287,303 ha이고 비율은 각각 1.6%, 2.7%, 3.3%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 102.2% 증가하였다. 둘째, 수도권의 경우 산림지역이 4% 감소한 반면, 비수도권에서는 2.9% 증가하였다. 수도권 산림지역의 면적은 1980년대 말 631,888 ha, 1990년대 말 614,783 ha, 2000년대 말 606,896 ha이고 비율은 각각 53.6%, 52.1%, 51.4%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 24,992 ha 감소하였다. 이와는 대조적으로 비수도권 산림지역의 면적은 1980년대 말 6,050,197 ha, 1990년대 말 6,058,645 ha, 2000년대 말 6,223,323 ha이고 비율은 각각 68.6%, 68.7%, 70.6%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 173,126 ha 증가하였다. 셋째, 수도권과 비수도권의 농업지역은 감소 추세를 나타내고 있다. 수도권의 경우 1980년대 말 351,758 ha, 1990년대 말 319,162 ha, 2000년대 말 313,460 ha이고 비율은 각각 29.8%, 27.1%, 26.6%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 10.9% 감소하였다. 비수도권의 경우 1980년대 말 2,021,730 ha, 1990년대 말 1,852,984 ha, 2000년대 말 1,801,144 ha이고 비율은 각각 22.9%, 21.0%, 20.4%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 10.9% 감소하였다. 넷째, 수도권과 비수도권의 습지는 감소 추세를 나타내고 있다. 수도권의 경우 1980년대 말 12,571 ha, 1990년대 말 12,052 ha, 2000년대 말 7,823 ha이고 비율은 각각 1.0%, 1.0%, 0.7%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 37.8% 감소하였다. 비수도권의 경우 1980년대 말 41,968 ha, 1990년대 말 27,316 ha, 2000년대 말 19,365 ha이고 비율은 각각 0.5%, 0.4%, 0.3%이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 53.9% 감소하였다. 기타 토지피복 변화는 <표 4>와 같다.
표 4.
수도권과 비수도권의 토지피복 변화
2) 우리나라 생태계서비스 가치변화 및 특성
ESVM은 생태계서비스 가치의 공간분포를 나타내며 다중스케일 관점에서 지역별 생태계서비스 가치변화를 파악할 수 있다(이훈종, 2021a). 우리나라는 시가화·건조지역의 증가 및 습지의 감소와 함께 전반적인 생태계서비스 가치가 감소하였고, 도시화에 따른 도시 주변부의 생태계서비스 가치가 동반하여 감소하는 것을 알 수 있다. <그림 6>에서 수도권과 서해안의 연안지역을 중심으로 생태계서비스 가치가 감소하였고, 북동부 지역의 경우는 상대적으로 생태계서비스 가치를 유지하고 있는 것으로 나타났다. 제주도의 경우 2000년대 말까지 중산간지역을 중심으로 생태계서비스 가치가 감소한 것으로 나타났다.
<표 5>에서 우리나라 생태계서비스 가치는 1980년대 말 연간 $6,992 million(KRW 8,390.4×109, 1200 KRW=1 USD)에서 1990년대 말 연간 $6,529 million(KRW 7,834.8×109), 2000년대 말 연간 $6,172 million(KRW 7,406.4×109)으로 감소하였다. 생태계 유형별로 농업지역의 생태계서비스가치(ESVs)는 1980년대 말 연간 $313 million, 1990년대 말 연간 $286 million, 2000년대 말 연간 $279 million로 감소하였다. 이에 비해 산림지역의 생태계서비스 가치(ESVs)는 1980년대 말 연간 $2,926 million, 1990년대 말 연간 $2,922 million, 2000년대 말 연간 $2,991 million로 증가한 것으로 나타났다. 습지의 경우 1980년대 말 연간 $1,549 million, 1990년대 말 연간 $1,118 million, 2000년대 말 연간 $772 million로 감소하였다. 기타 분류항목별 생태계서비스 가치변화는 <표 5>와 같다.
표 5.
생태계서비스 가치(ESVs) 변화5)
<표 6>에서 수도권과 비수도권의 생태계서비스 가치 변화를 분석한 결과 수도권의 경우 생태계서비스 가치가 1980년대 말 연간 $1,086 million, 1990년대 말 연간 $931 million, 2000년대 말 연간 $808 million로 감소한 것으로 나타났다. 비수도권의 경우 1980년대 말 연간 $5,906 million, 1990년대 말 연간 $5,598 million, 2000년대말 연간 $5,364 million로 감소하였다. 전국적으로 생태계서비스 가치는 11.7% 감소하였고, 권역별로 변화율의 차이가 뚜렷하게 나타났다. 수도권과 비수도권의 생태계서비스 가치는 각각 25.6%와 9.1% 감소하였고, 수도권의 생태계서비스 가치가 비수도권보다 빠르게 감소한 것으로 나타났다.
표 6.
수도권과 비수도권의 생태계서비스 가치(ESVs) 변화
<그림 7>에서 17개 광역자치단체별 생태계서비스 가치를 시계열로 분석한 결과 수도권 지역에서는 전반적으로 생태계서비스 가치가 감소한 것으로 나타났다. 서울의 경우 1980년대 말 연간 $46 million, 1990년대 말 연간 $44 million, 2000년대 말 연간 $43 million으로 감소하였다. 인천의 경우 1980년대 말 연간 $275 million, 1990년대 말 연간 $190 million, 2000년대 말 연간 $105 million으로 감소하였다. 경기의 경우 1980년대 말 연간 $765 million, 1990년대 말 연간 $696 million, 2000년대 말 연간 $659 million으로 감소하였다. 비수도권의 경우 충남과 전남에서 생태계서비스 가치가 비교적 크게 감소하였다. 충남의 경우 1980년대 말 연간 $834 million, 1990년대 말 연간 $585 million, 2000년대 말 연간 $568 million으로 감소하였고, 전남의 경우 1980년대 말 연간 $1,288 million, 1990년대 말 연간 $1,089 million, 2000년대 말 연간 $943 million으로 감소하였다. 한편 경북과 경남에서는 1980년대 말부터 2000년대 말까지 생태계서비스 가치의 증가추세를 나타내고 있다. 경북의 경우 1980년대 말 연간 $900 million, 1990년대 말 연간 $1,010 million, 2000년대 말 연간 $997 million으로 변화하였다. 경남의 경우 1980년대 말 연간 $602 million, 1990년대 말 연간 $680 million, 2000년대 말 연간 $648 million으로 변화하였다. 광역자치단체에서 생태계서비스 가치가 증가한 지역은 대구, 광주, 세종, 경북, 경남이 해당한다. 서울, 부산을 비롯하여, 인천, 경기, 충남, 전남, 제주 등 서·남해안 지역에서 생태계서비스 가치는 감소추세를 나타내고 있다. 기타 생태계서비스 가치변화는 <그림 7>과 같다.
<그림 8>에서 17개 광역자치단체 생태계서비스 가치는 지역별 차이를 나타내고 있다. 수도권의 경우 1980년대 말부터 1990년 말까지 서울, 인천, 경기지역에서 생태계서비스 가치가 각각 4.7%, 61.7%, 13.9% 감소하였다. 인천은 연안지역의 간척과 매립으로 인해 생태계서비스 가치가 크게 감소한 것으로 나타났다. 비수도권은 연안개발에 따라 충남, 전남지역에서 각각 31.9%, 26.8% 감소하였고 제주의 경우 20.7% 감소하였다. 이와 대조적으로 생태계서비스 가치가 증가한 지역은 대구 35.2%, 광주 13.6%, 경북 10.7%, 경남 7.7% 등으로 나타났다. 기타 지역의 생태계서비스 가치변화 변화율은 <그림 8>과 같다.
<그림 9>에서 250개 시·군·구별 생태계서비스 가치가 높은 지역은 서·남해안에 인접한 지역과 북동부 산림지역인 강원도 및 경상남·북도 내륙 지역에 해당한다. 경기도에서는 가평군, 양평군, 화성시, 파주시, 김포시가 높은 생태계서비스 가치를 나타내고 있으며, 강원도의 경우 화천군, 인제군, 춘천시, 홍천군, 평창군, 영월군, 정선군, 강릉시, 삼척시가 해당한다. 충청북도는 충주시, 옥천군, 충청남도는 당진시, 서산시, 태안군이 해당한다. 전라북도에서는 군산시, 김제시, 부안군, 전라남도는 영광군, 무안군, 신안군, 해남군, 순천시, 고흥군이 생태계서비스 가치가 높게 나타났다. 경상북도에서는 봉화군, 안동시, 상주시, 의성군, 구미시, 영천군, 경주시, 경상남도에서는 합천군, 진주시, 창녕군, 밀양시 등이 해당한다.
<그림 10>에서 1980년대 말부터 2000년대 말까지 250개 시·군·구의 생태계서비스 가치의 변화율이 증가한 지역은 경기도 김포시, 전라북도 진안군, 전라남도 장흥군, 경상북도 구미시, 칠곡군, 성주군, 고령군, 달성군, 청도군, 경상남도 창녕군, 의령군, 함안군 등이 해당한다. 생태계서비스 가치가 감소한 지역은 경기도 옹진군, 인천광역시, 시흥시, 화성시, 충청남도 태안군, 홍성군, 당진시, 서산시, 전라북도 군산시, 전라남도 해남군, 영암군, 진도군, 강진군, 광양시, 여수시, 경상남도 남해군, 통영시, 창원시, 울주군, 부산 강서구, 남구 등이 해당한다. 생태계서비스 가치는 서·남해안 지역을 중심으로 20%이상 감소한 것으로 나타났으며, 제주도의 경우 2000년대 말까지 서귀포와 제주시 전역에서 생태계서비스 가치의 감소가 나타났다.
3) 우리나라 생태계서비스의 기능별 가치변화 및 민감도 분석
<표 7>에서 우리나라 생태계서비스의 기능별 가치는 물조절, 폐기물처리, 물공급, 기후조절, 식량생산 등에서 주요 생태계서비스를 제공하며, 휴양과 문화, 동식물 서식지 등 생물다양성과 자연자본의 지속가능한 이용에 기여하고 있다. 생태계서비스 기능별 가치변화의 주요 특징은 첫째, 물조절 기능이 1980년대 말 연간 $1,333 million, 1990년대 말 연간 $1,319 million, 2000년대 말 연간 $1,304 million으로 2.1% 감소하였다. 둘째, 폐기물처리 기능은 1980년대 말 연간 $1,183 million, 1990년대 말 연간 $1,151 million, 2000년대 말 연간 $1,121 million으로 5.2% 감소하였다. 셋째, 물공급 기능은 1980년대 말 연간 $1,118 million, 1990년대 말 연간 $946 million, 2000년대 말 연간 $806 million으로 27.9% 감소하였다.
우리나라는 산림지역의 증가에도 불구하고, 시가화·건조지역의 확대, 습지의 감소로 인한 생태계서비스 가치의 감소가 지속적으로 나타나고 있으며, 이와 관련된 생태계서비스의 기능별 가치가 감소한 것으로 나타났다. 생태계서비스의 기능별 가치변화는 교란조절, 기체조절, 침식조절 등 조절서비스의 주요 기능이 각각 50.2%, 46.5%, 24.3% 감소한 것으로 나타났으며 문화서비스와 서식지 기능은 각각 45.5%, 50.1% 감소하였다. 한편 산림지역의 증가와 관련된 원료물질, 기후조절, 토양형성 기능은 각각 1.3%, 2.2%, 2.0% 증가하였다. 기타 생태계서비스의 기능별 가치(ESVf) 변화는 <표 7>과 같다.
표 7.
생태계서비스 기능별 가치(ESVf) 변화
<표 8>에서 산림지역의 민감도 계수는 1980년대 말부터 2000년대 말까지 각각 0.42, 0.45, 0.48로 증가하였고, 우리나라 생태계서비스 가치평가에서 가장 큰 비중을 나타낸다. 이와 대조적으로 습지의 민감도 계수는 각각 0.22, 0.17, 0.13으로 감소하였다. 한편 농업지역의 민감도 계수는 각각 0.04, 0.04, 0.05로 변화하였고, 수역의 경우 0.30, 0.31, 0.33으로 변화하였다. 기타 분류항목별 생태계서비스 가치의 변화와 민감도계수는 <표 8>과 같다.
표 8.
생태계서비스 가치 민감도 계수(CS) 변화6)
우리나라 시계열 민감도 계수를 종합적으로 검토할 때, 토지피복 유형에서 산림지역의 민감도는 0.42에서 0.48로 증가하였고 생태계서비스 가치는 20.9%에서 24.2%로 증가하였다. 민감도 계수의 시계열 변화는 농업지역에서 0.01이하, 산림지역에서 0.06이하, 습지에서 0.09이하, 수역에서 0.03이하로 나타났으며, 비교적 소폭의 안정적인 변화를 보이는 것으로 분석되었다. 따라서 Costanza et al. (1997)의 글로벌 가치계수와 BTM 적용은 우리나라 시계열 생태계서비스 가치평가에서 타당성을 갖는다(Yi and Kreuter, 2019).
4) 우리나라 생태계서비스 가치 클러스터 분석7)
ESDA를 통해 산출한 시·군·구별 생태계서비스 가치에 대한 글로벌 모란지수는 각각1980년대 말 0.195, 1990년대 말 0.259, 2000년대 말 0.300으로 증가하였고, 이러한 결과는 공간적인 이질성(spatial heterogeneity)의 심화를 의미한다(Chen et al., 2009; Wu et al., 2013, Su et al., 2014). 다시 말해 전국적으로 불균등한 생태계서비스 가치의 군집화 정도가 시계열 상에서 심화되었다고 할 수 있다(p<0.01). <그림 11>에서 1980년대 말부터 2000년대 말까지 우리나라 생태계서비스 가치의 공간분포는 비수도권 지역에 생태계서비스 가치가 높은 유사지역이 군집되어 존재하고, 생태계서비스 가치가 낮은 수도권 및 부산 지역에 생태계서비스 가치가 낮은 유사지역이 클러스터를 이루는 불균등 분포가 증가한 것으로 볼 수 있다. LISA 분석에서 백두대간과 연안생태계의 높은 경제적 가치가 핫스팟에 해당하는 HH 클러스터(High-High cluster)를 형성하면서 시계열상에서 유의미하게 나타났다(p<0.05). 이와 대조적으로 생태계서비스 가치가 낮은 값 주변에 낮은 값이 존재하는 LL 클러스터(Low-Low cluster)는 서울 및 주변부 지역, 부산을 중심으로 콜드스팟 지역에서 유의미하게 나타났다(p<0.05).
시·군·구별 생태계서비스 가치는 1980년대 말 서산시, 군산시, 부안군, 김제시, 영광군, 신안군, 무안군, 영암군, 진도군, 해남군, 고흥군 등 주로 서·남해안 지역에서 도서 및 연안지역을 중심으로 HH 클러스터가 형성되었다. 이후 1990년대 말에는 순천시를 비롯한 서·남해안 지역과 강원도 삼척시, 강릉시, 정선군, 경상북도 상주시, 안동시, 봉화군에서 HH 클러스터가 형성되었다. 2000년대 말에는 충청북도 영동군, 전라북도 진안군, 경상남도 합천군, 경상북도 의성군, 구미시, 안동시, 봉화군, 울진군, 강원도 삼척시, 강릉시, 정선군에서 HH 클러스터가 형성되었다. 수도권과는 대조적으로 1980년대 말부터 2000년대 말까지 비수도권 내륙지역은 백두대간(白頭大幹)을 중심으로 삼림이 증가하면서 생태계서비스 가치의 HH 클러스터가 형성되었다.
생태축(ecological axis)은 생태적 기능의 연속성과 생물다양성 측면에서 높은 생태계서비스 가치를 갖는 생태적 서식공간이라고 할 수 있다. 본 연구에서 HH 클러스터는 국토공간의 핵심 생태축인 연안 및 백두대간 생태축과 중첩되는 것을 알 수 있다. 분석 결과는 연안생태축을 비롯한 우리나라의 전통적 산줄기인 백두대간이 높은 생태계서비스 가치를 통해 생태축을 형성하고 있는 공간분포를 실증적으로 나타내고 있으며, 향후 공간해상도와 토지피복 분류단위를 향상한 데이터를 활용하여 백두대간의 복원 및 보호구역 관리 등 경관 및 지역단위의 생태보전을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
5. 논의
1) 생태계서비스 가치평가 및 지도화
생태계서비스 가치평가는 글로벌 토지변화 및 환경수용력의 가속적인 하락, 기후위기에 대한 지속가능성 전환을 위해 유엔(UN)을 비롯한 각국의 행동계획 수립, 그리고 국제적인 연대에 따라 확대되고 있다. 특히, 2015년 유엔(UN)에서 채택된 2030 지속가능발전목표(SDGs) 의제에서는 인간(people), 지구환경(planet), 번영(prosperity), 평화(peace), 파트너십(partnership) 등 5P의 영역에서 생태계의 역할과 기능이 중점과제의 하나로 채택되어 육상 생태계(terrestrial ecosystems), 생물다양성, 토지황폐화(land degradation) 분야에서 세부연구와 정책적 논의가 활발하게 진행되고 있다(UN, 2015). 생태계서비스 가치평가는 생태계서비스의 효용을 정량적 또는 정성적 분석을 통해 체계적으로 규명하는 것으로 사회-생태시스템의 지속가능성 전환을 위해 필수적인 절차와 과정이라고 할 수 있다(이훈종, 2020).
생태계서비스 가치평가는 사회적, 경제적, 문화적, 내재적 측면의 복합적인 가치와 생태계서비스가 가지고 있는 지역적 특성을 반영하고 있다. 이러한 특성은 생태계서비스 가치에 대한 인식론과 방법론, 가치의 다원성(value pluralism), 사회-생태시스템의 역동성에 비추어 볼 때 당연한 귀결이라고 할 수 있다(Gómez-Baggethun and Barton 2013; TEEB, 2010). 생태계서비스 가치평가의 주요 내용은 지불의사(willingness to pay, WTP)를 정량화하는 것이며 생태계서비스 유형별로 구체적인 평가방법이 결정된다. 그 중에서 생태계서비스의 경제적 가치평가는 다음과 같은 효용성을 가지고 있다. 첫째, 비시장가치를 포함하여 사회적인 최적 대안에 대해 종합적으로 검토할 수 있다. 둘째, 다양한 이해관계자 집단이 얻는 경제적 비용과 편익(cost-benefit)에 대한 트레이드오프를 평가하고 비교할 수 있다. 셋째, 생태계서비스 지불제(payments for ecosystem services, PES) 계약을 체결·이행하거나 기타 생태계서비스 공급을 증진시킬 수 있는 시장 기반(market-based)의 정책을 형성할 수 있다. 넷째, 공간적으로 명확한(spatially explicit) 생태계서비스 가치평가지도를 작성하여 환경영향평가, 기후변화 영향평가, 적지(適地)분석 등에 활용할 수 있다(Schägner et al., 2013; Olander et al., 2015).
우리나라 생태계서비스 가치의 시공간 변화 특성은 1980년대 말에서 2000년대 말까지 도시화와 산업화를 위한 시가화·건조지역의 확대, 대규모 간척과 매립에 따른 습지의 급격한 감소에 의해서 생태계서비스 가치가 하락한 것으로 나타났다. 이러한 특성은 지속적인 도시 및 연안개발 추세로 인해 수도권과 연안지역을 중심으로 ‘경로의존성’을 나타내고 있다. 이훈종(2020)은 북한의 생태계서비스 가치평가를 바탕으로 북한이 2030년대까지 산림황폐화 경로(deforestation pathway)상에 있을 것으로 예측하였고, 생물다양성과 생태계서비스 손실, 토지황폐화, 기후변화 등을 복합적으로 포괄하는 ‘삼중환경위험’으로의 노출이 확대될 것으로 전망하였다. 이와 대조적으로 우리나라는 1980년 말부터 2000년대 말까지 산림전환 경로(forest transitions pathway)상에 있으므로 향후 한반도 생태환경 공동체의 지속가능성 전환을 위한 남북한의 격차는 더욱 커질 것으로 예측할 수 있다(Yi, 2019). 한편 북한의 2010년도 명목 국민총소득(GNI)은 30조원 수준으로 남한과 약 39배의 차이를 나타내고 있다(한국은행, 2011). 북한의 생태계서비스 가치는 명목 GNI 대비 약 30%에 해당하는 수준이므로 생태계 훼손 및 환경재해에 대한 경제적인 피해와 사회적 민감도는 우리나라보다 크게 나타날 것이다.
생태계서비스 가치평가의 주요 요인은 토지변화이며 위성영상을 활용하는 원격탐사는 토지변화 분석을 위해 시간과 비용 측면에서 효율적인 수단이다. 위성 정보를 활용한 생태계서비스 가치평가는 생태계서비스의 정량화, 지도화, 시나리오 작성 및 미래 예측 연구에 활용되고 있으며 앞으로 연구 주제와 시점에 따른 ‘맞춤형 공간연구’를 촉진시킬 것으로 주목받고 있다(Yi, 2017; 2019). 예를 들면, 물리적인 접근이 어려운 북한 및 DMZ를 시계열로 관측할 수 있기 때문에 남북한 생태환경을 비교·연구하고 한반도 생태환경의 정량적 분석을 위한 상태지표(state indicator) 탐색과 선정 등 생태계서비스 기초연구에 활용할 수 있다.
생태계서비스 지도화는 생태계서비스의 공간적인 수요와 공급에 대한 인식 및 지도화 방법론, 시각화, 의사결정과정에서의 주류화 논의를 중심으로 진행되고 있다(Bagstad et al., 2014; Wolff et al., 2015; Burkhard and Maes, 2017). 미국과 유럽연합(EU)의 경우 미래 시나리오를 수립하거나 이해당사자가 참여하는 대화형 지도구축, 환경·사회·보건부문을 통합하는 원헬스(One Health) 기반의 생태계서비스 지도화를 목표로 설정하고 있다. 특히, EU 2030 생물다양성 전략에서는 국가별 정책형성 및 의사결정 과정에서 생태계서비스 평가지도를 구축하고 EU 회원국과 권역별 차원에서 통합적으로 활용하도록 강조하고 있다(Maes et al., 2020; USEPA, 2020). 이와 마찬가지로 우리나라의 경우 국가수준의 생태계서비스 평가체계 수립, 가치평가에 대한 지도화 및 DB 구축을 통해 생태계서비스 가치평가지도를 고도화하면서 공간의사결정 과정에서 생태계서비스 활용을 주류화해야 할 것이다.
2) 토지변화와 생태계서비스
(1) 도시화 및 생태계서비스 변화8)
토지변화는 비선형적(non-linear)인 특성으로 인해 지역 및 글로벌 스케일에서 가속가능발전에 영향을 미친다. 토지이용 전환(land use transitions, LUT)은 토지이용 체계의 변화를 의미하는 것으로 다중스케일 관점에서 대규모 농업지역으로의 전환, 도시 및 도시주변부 토지이용 변화, 연안개발, 소규모 공동체의 토지이용 변화를 포함한다(Lambin and Meyfroidt, 2010, 2011). 오늘날 전세계적인 도시화는 인구이동의 규모와 속도, 미래 도시의 지리적인 위치, 도시 지역간 연결된 거대 도시의 출현, 도시화의 역동성과 지속성, 그리고 사회-생태 시스템에 미치는 복합적인 영향을 고려할 때, 역사적으로 전개된 도시화와는 근본적으로 다른 특성을 가지고 있다(Seto et al., 2010). 더욱이, 지표면의 약 3%에 해당하는 도시지역에서 2050년에는 세계 인구의 65% 이상이 도시에 거주할 것으로 예상되기 때문에 도시의 지속가능성에 대한 생태계서비스 관점의 논의가 중요성을 더해 가고 있다(Seto et al., 2012; Yi et al., 2017, 2018a, 2019).
우리나라 생태환경은 자연녹지와 연안지역의 개발로 인해 생물 서식지 감소 및 파편화(fragmentation)에 따른 생태계의 훼손이 심화될 전망이다(관계부처 합동, 2018). 본 연구의 클러스터 분석결과에서 수도권의 도시확대는 인공환경(built environement)으로의 토지이용 전환을 의미하며, 도시화의 비가역성(irreversibility)으로 인해 수도권과 비수도권에서 나타나는 LL 클러스터와 HH 클러스터의 상반적인 공간구조 특성은 권역별 지속가능성 경로(sustainability pathway)의 차이를 심화시킬 것이다. 구체적으로 1980년대 말부터 2000년대말 까지 수도권과 비수도권의 주요 토지피복 변화는 수도권의 산림지역이 4% 감소한 반면 비수도권의 산림지역은 2.9% 증가하였고, 수역의 경우 수도권에서 33.4% 감소하였으나 비수도권에서 5.1% 증가하였다. 시가화·건조지역은 수도권과 비수도권에서 각각 79.4%와 102.2% 증가하였고, 2000년대 말 수도권과 비수도권에서 각각 10.5%와 3.3%의 비율을 나타내고 있다(표 4). 이러한 추세에 따라 향후 수도권과 비수도권에서 생태계서비스 가치의 격차로 인한 ‘생태적 이중구조’(ecological dual structure, EDS)가 국토공간에서 고착화될 것으로 전망된다.
우리나라의 도시화는 탄소를 흡수하는 그린카본(green carbon)을 감소시키고 있으며 온실가스 과다배출로 인해 환경 및 대기오염이 심화되고 있다. 특히 수도권은 전세계 13,000개의 도시중에서 탄소발자국이 가장 높은 수준으로 보고되었고(Moran et al., 2018), 본 연구결과에서 전국적으로 생태계서비스의 기체조절 기능이 46.5% 감소한 것으로 나타났다(표 7). 이와 함께 도시 스프롤 현상은 도시와 지방의 점이지대(rural-urban fringe) 및 도시 주변부(urban hinterlands)에서 생태계에 대한 압력을 증가시켜 생태계서비스 제공을 변화시킨다. 이러한 도시지역의 생태계서비스 변화는 빈곤과 거주분리(residential segregation)의 결합, 팬데믹의 차별적 전파와 확산, 도시열섬현상(urban heat island effect, UHIE), 도시녹지 접근성 등 환경 및 기후정의(environmental and climate justice)와 공중보건의 관점에서 다층적으로 새롭게 분석될 수 있다(Yi et al., 2019).
우리나라의 도시성장은 경제발전과 밀접한 관련을 가지고 있으며(김인, 1991), 수도권에서 시가화·건조지역 비율의 증가는 수도권 인구집중과 도시기반시설 활용을 위한 생태계서비스 수요의 증가에서 원인을 찾을 수 있다. 이륜역학모델의 순환과정에서 우리나라의 도시화와 산업화는 인구의 차별적 집중과 도시 과밀화를 통해 생태계 불균형과 사회적 비용을 발생키고 있다. 우리나라 토지피복의 시계열 변화추세를 살펴볼 때 자연자본에 대한 개발 및 이용압력이 심화되고 도시 스프롤 현상에 따른 주택 및 산업용지 확장, 지역개발을 위한 제도와 정책의 영향력이 증가함에 따라 수도권내에서 시가화·건조지역으로의 토지이용 전환이 심화될 것으로 예상된다. 이와 함께 수도권 지역내에서 생태계의 파편화와 사회-생태시스템의 분열 및 격차를 통해 전통적인 도시의 환경문제 뿐만 아니라 사회-생태시스템의 피드백 순환과정에서 새로운 문제들이 대두할 것이다.
따라서 지속가능한 도시 생태계를 위한 사회-생태적 회복력(SER)이 중요시되고 있다. 이를 위해 Chapin et al.(2009)은 첫째, 생태적, 경제적, 문화적 다양성 유지, 둘째, 피드백을 통한 적응적 변화, 셋째, 시나리오와 시뮬레이션을 통한 사회적 학습(social learning), 넷째, 변화를 위한 거버넌스 체계수립 등을 강조한다. 김준우·안영진(2017)은 새로운 지역격차에 대한 처방으로 ‘지역발전유발 지식서비스’를 제시한다. 예를 들면, 정보통신기술(Information and Communications Technology, ICT)를 활용한 스마트시티는 생태계서비스를 적용한 스마트 그린 인프라스트럭처(smart green infrastructure)를 창출하여 효과적인 도시녹지(urban green space) 보전 및 도시의 지속가능성(urban sustainability)에 기여할 수 있다(Nitoslawski et al., 2019).
(2) 습지감소 및 생태계서비스 변화
습지는 수변식생이 존재하는 내륙습지와 갯벌 및 염전으로 분류되는 연안습지를 말한다(환경부, 2021) 연안습지의 대부분을 차지하는 갯벌은 펄, 모래 등으로 형성된 퇴적지형이며 육상과 해양생태계의 추이대(ecotone)로서 생산성이 가장 높은 생태계 중의 하나이다. 우리나라의 갯벌은 북해 연안, 캐나다 동부연안, 미국 동부 조지아연안, 남아메리카 아마존 유역연안과 함께 세계 5대 갯벌에 속하며 경기와 인천, 전남지역이 우리나라 갯벌의 약 80%를 차지하고 있다(해양수산부, 2019). 갯벌 생태계는 다양한 수산생물의 서식지이자 산란지이며, 오염물질 정화, 홍수 및 태풍 조절, 문화 및 여가활동, 기후변화 조절 등 다양한 생태계서비스 기능을 가지고 있다(Canning et al., 2021).
유네스코 제44차 세계유산위원회는 우리나라 서·남해 연안지역에서 충남 서천갯벌, 전북 고창갯벌, 전남 신안갯벌, 전남 보성·순천갯벌 등 4개로 구성된 5개 지방자치단체의 ‘한국의 갯벌(Getbol, Korean Tidal Flats)’을 세계유산으로 등재 결정하였다. 해당 지역은 저어새(black- faced spoonbill, Platalea minor), 알락꼬리마도요(Far Eastern curlew, Numenius madagascariensis), 넓적부리도요(spoon- billed sandpiper, Calidris pygmaea) 등을 포함한 동아시아-대양주 철새이동경로(East Asian-Australasian Flyway, EAAF)상의 생물다양성 보존을 위한 중요한 서식지이며 멸종위기 철새의 기착지로서 ‘뛰어난 보편적 가치’(Outstanding Universal Value, OUV)가 인정되었다(WHC, 2021). 본 연구의 클러스터 분석결과에서 ‘한국의 갯벌’은 연안지역의 HH 클러스터와 중첩되는 것을 알 수 있다(그림 11).
갯벌생태계는 해양생태계가 흡수하는 탄소인 블루카본(blue carbon)을 통해 탄소흡수원으로서 기체조절 및 교란물질 정화 서비스를 제공한다. 또한 습지의 글로벌 생태계서비스 가치는 산림지역과 농업지역의 단위면적당 가치와 비교할 때 100배 내지 200배에 이르는 경제적 가치를 갖고 있는 것으로 보고되었다(Costanza et al., 1997). 본 연구에서 습지의 면적은 1980년대 말 54,539 ha, 1990년대 말 39,368 ha, 2000년대 말 27,188 ha이며 1980년대 말부터 2000년대 말까지 50.1% 감소하였다(표 3). 한편 ‘2018 전국갯벌면적조사’에서 우리나라의 갯벌면적은 1987년 3203.5㎢, 2008년 2,489.4㎢, 2018년 2,482,0㎢로 지난 21년간 22.5% 감소하였다(해양수산부, 2019). 습지 면적이 감소한 주요 원인으로는 대규모 간척과 매립뿐만 아니라 무분별한 중·소규모의 공유수면 매립과 연안개발이 지속적으로 추진되었기 때문이다(박동원·손명원, 1989). 이륜역학모델에서 갯벌의 훼손과 생물다양성 상실은 서·남해안 생태계의 전반적인 황폐화와 전국적인 사회적 비용의 발생, 지역간, 세대내·세대간에 환경비용을 시공간상에서 전가시킨다.
지금까지 간척과 매립사업의 결정과 집행은 지역주민의 합의(consensus)와 환경정의 측면의 민주적인 의사결정을 통해 해당 지역주민의 이익에 합치되기 보다는 하향식 의사결정과 집행방식으로 인해 생태환경에 대한 오염과 공해, 해당 지역공동체에 사회·문화·경제적 피해를 가져온 경우가 많았다(서울대 국토문제연구소, 1998). 이와 더불어 간척사업이 시행되는 해안 저지대(Low Elevation Coastal Zone, LECZ)에는 농경지를 비롯하여 인구밀도가 높은 주거단지와 산업시설단지가 조성되어 있으며 홍수 및 태풍, 기후변화로 인한 해수면 상승 등 자연재해에 취약하고 이에 따른 경제적 손실과 위험을 초래한다(Güneralp et al., 2015). 따라서 재해 위험을 낮추고 간척된 해안 저지대의 회복력 강화를 위해 녹지 및 수변 기반시설(green and blue infrastructure, GBI)의 조성이 필수적이라고 할 수 있다. 한편 갯벌복원과 역간척은 해양생태계의 생물다양성 회복과 개발사업 등의 영향으로 훼손된 갯벌의 물리적 형태와 생태적 기능을 본래의 상태로 회복하기 위해 논의되고 있다. 갯벌복원을 통해 지속가능한 토지이용전환, 생태관광(ecotourism) 등 갯벌의 새로운 미래가치 창출하기 위해서는 무엇보다 갯벌 생태계에 대한 면밀한 조사와 모니터링, 갯벌 생태계서비스 가치평가를 기반으로 건강한 생태계 기능을 회복하는 것이 시급하다고 할 수 있다.
3) 생태복원, 생태계서비스 지불제, 생태도시9), 10)
본 연구의 분석결과는 사회-생태시스템 접근법을 중심으로 우리나라 생물다양성과 생태계서비스의 지속가능한 이용을 위해 다양한 생태계서비스의 제도화 및 지속가능성 전환을 위한 정책형성과 관련성을 가진다. 무엇보다 생태계서비스는 생태복원(ecological restoration), 생태도시(ecological polis) 구현을 위한 적응관리와 밀접하게 관련되어 있다(Alexander et al., 2016; Birgé et al., 2016; Chaffin et al., 2016; UN-habitat, 2020). 생태복원은 ‘훼손되거나 손상되거나 파괴된 생태계의 회복을 지원하는 과정’(SER, 2004)이다. 본 연구에서는 ‘인간의 영향으로 훼손된 생태환경을 본래 기능으로 회복하여 생물다양성을 높이는 과정’으로 정의하며 산업화와 도시화 과정에서 무분별한 개발로 인해 훼손된 생물다양성과 생태계서비스 가치의 회복을 강조한다.
생태계서비스는 공간적인 특성을 가지고 있으므로 생태계서비스 가치를 지도화하여 생태복원, 적응관리, 생태계서비스 지불제 수행 및 제도화를 위한 과학적 기반을 마련할 수 있다. 생태계서비스 지불제는 친환경서비스 수혜자와 제공자간에 합의를 통해 경제적인 대가를 지불하는 개념으로 자연자본의 지속가능한 이용 측면에서 코즈 정리(Coase theorem)(1960)의 시장을 기반으로 비시장재화의 외부성 문제를 완화하는 방안과 같은 맥락에 있다(이훈종, 2020). 예를 들면, 수질정화를 위해 하류지역에 화학적인 수처리 시설을 건설하는 대신에 이보다 적은 비용으로 상류지역의 환경보전 지역에 대가를 지불하는 것이 생태효율 측면에서 효과적이다. 이와 같이 생태계서비스 지불제는 생태계서비스 가치평가와 밀접하게 연계되어 있으며 환경보전을 유인하고 무분별한 지역개발을 억제하기 위한 시장기반의 제도라고 할 수 있다(Jack et al., 2008; IUCN, 2021).
본 연구에서 생태계서비스 지불제는 ‘일정 공간을 단위로 생태계서비스 보전과 증진을 위해 사용자 또는 수혜자가 생태계서비스를 제공하는 개인 또는 지역 공동체에 경제적 대가를 지불하는 합의 또는 계약, 그리고 이를 촉진하는 시장기반의 유인설계 및 제도’라고 할 수 있다. Wunder(2007)는 생태계서비스 지불제에 대해 ‘적어도 한명의 판매자와 구매자 사이에서 잘 정의된 환경서비스 또는 환경서비스를 생산하는 토지이용에 관한 자발적인 조건부 합의’로 정의한다. 이에 대한 주요 기준으로 첫째, 자발적인 거래, 둘째, 잘 정의된 환경서비스 또는 토지이용, 셋째, 구매자와 제공자사이의 구매행위, 넷째, 제공자, 다섯째 제공자의 지속적인 서비스 공급 등을 포함하고 있으며, 해당 생태계서비스에 대한 가치평가를 기반으로 한다.
본 연구의 분석결과에서 생태계서비스 가치의 콜드스팟은 서울을 중심으로 하는 수도권에 집중되어 있는 것으로 나타났으며, 1980년대 말부터 2000년대 말까지 증가하는 패턴을 보이고 있다. 수도권과 비수도권의 생태계서비스 가치의 불균형은 국토공간에서 사회-생태시스템의 생태효율을 저하시키고 수도권 과밀화에 대한 사회적 격차와 함께 생태계서비스 격차가 결합된 ‘사회-생태시스템의 균열 및 격차’(social-ecological divide, SED)를 발생시킨다. 따라서 이륜역학모델에서 집합적인 의사결정, 제도, 생태효율 등 공유재로서의 생태계서비스를 보전하는 메커니즘의 활용을 통해 도시생태계를 복원하는 절차와 과정이 체계적으로 정립되어야 한다.
우리나라의 도시지역 인구비율은 2005년 이후 90%를 초과하고 있다(국토교통부, 2021). 이에 도시 생태환경의 지속가능성은 대다수 국민의 삶의 질에 큰 영향을 미치고 있으며 인간과 환경의 지속가능한 공존을 위해서 도시생태계 복원과 생태도시(ecological polis)의 실현이 중요한 과제로 등장하고 있다. 생태도시는 1992년 브라질 리우회의에서 ‘환경적으로 건전하고 지속가능한 발전(environmentally sound and sustainable development, ESSD)’을 통해 환경보전과 개발의 균형을 목표로 시작되었다(박정재, 2019). 생태효율은 생태도시 구현을 위해 생태계서비스를 제공하는데 소요되는 자연자본과 에너지를 현재보다 낮은 수준으로 사용하면서, 도시내 취약계층에 대한 사회적 형평성(social equity)과 사회-생태시스템의 지속가능성을 지향한다. 생태도시는 사회-생태시스템 관점에서 ‘도시를 하나의 유기체로 인식하고 자연생태계의 특성인 다양성, 순환성, 항상성을 고려하여 자연과 인간이 조화롭게 공존하는 환경적으로 건전하고 지속가능한 미래지향적 도시’라고 할 수 있다. 따라서 도시의 지속가능한 발전은 도시발전이 지방발전을 희생시키지 않고 도시와 지방의 상호이익을 증진하는 방향으로 진행되며(UN-Habitat, 2020), 우리나라 국토공간의 균형발전에 적용될 수 있다.
한반도 생태환경은 1953년 정전협정이후 70년 가까이 이질화가 심화되고 있으며 남북한 환경협력과 한반도 생태환경의 지속가능성을 위해 접경지역의 생태네트워크(ecological network) 구축 필요성이 커지고 있다. 본 연구에서 도출한 연안지역 및 백두대간 HH 클러스터는 국토의 핵심생태축으로 국가수준의 생태네트워크 구축과 향후 지속가능한 한반도 생태환경 공동체 형성을 위한 기초자료로 활용될 수 있다. 예를 들면, 우리나라 설악산과 북한의 금강산을 연결하는 접경지역 생물권보전지역(Transboundary Biosphere Reserve, TBR)의 단계적인 추진을 통해 남북한 환경협력과 한반도 생태네트워크의 구축 및 생태환경의 지속가능성에 기여할 수 있다. 이와 함께 국토생태축의 통합적 관리를 위해 도서·연안 생태축과 백두대간 생태축을 연결하는 광역 생태네트워크를 설정하여 체계적으로 관리할 수 있다.
4) 자연기반해법(NbS) 및 지속가능성 전환11)
기후변화는 폭염과 가뭄, 산불, 홍수, 한파 등의 자연재난과 경제적 손실, 생물다양성 및 생태계서비스 감소 등 복합적인 위기를 발생시켜 지속가능발전을 저해한다. 이에 기후위기에 적극적으로 대응하고 국토공간의 지속가능성 전환을 위해서 생태계서비스를 적극적으로 활용하는 정책형성의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구의 분석결과를 통해 우리나라 생태환경은 도시화와 습지의 감소로 인해 생태계서비스 가치가 감소하고 있다. 따라서 훼손된 도시 및 습지생태계의 회복을 위해서 경제적 효율을 중시하는 기존 발전전략 벗어나 생태효율과 자연기반해법을 추구하는 패러다임 전환의 필요성이 부각되고 있다.
자연기반해법은 자연과의 연계를 바탕으로 사회적 과제를 해결하는 것으로, 유엔 지속가능발전목표 달성과 지속가능성 전환을 위해 기후위기 대응, 생물다양성 보전, 공중보건 관점에서 트레이드오프를 감소시키고, 시너지를 증진하는 통합적인 접근법이라고 할 수 있다(Maes and Jacobs, 2017; Nesshöver et al., 2017; WHO, 2018; Seddon et al., 2020). 국제자연보전연맹(International Union for Conservation of Nature, IUCN)은 ‘자연생태계 또는 변화된 생태계를 보호, 관리, 복원하면서 동시에 효과적으로 삶의 질과 생물다양성 혜택을 제공하는 행위’로 정의한다(IUCN, 2021). Shiao et al.(2020)은 복원(restoration), 관리(management), 보호(protection), 창출(created)의 4가지 유형에 따라 토지분류와 결합한 매트릭스 접근법을 구체적으로 예시하고 있다.
본 연구에서 자연기반해법은 ‘생물다양성과 생태계서비스의 지속가능한 이용과 삶의 질 향상을 위해 생태시스템과 연계된 사회시스템의 지속가능발전을 통합적으로 모색하는 접근법’이라고 할 수 있다. 다시 말해 자연기반해법은 사회-생태시스템에서 생태계를 보전하고 지속가능발전을 도모하는 것으로 생태계서비스가 가지고 있는 인간-환경 상호작용의 시스템적 사고(systems thinking)를 활용하여, 기후위기 대응과 생물다양성 보전 및 공중보건의 복합적 목표를 달성하는 접근법이다. 기후위기 대응 및 탄소중립을 위해서는 자연자본을 탄소저장 및 흡수원으로 활용하고, 그린 카본, 블루 카본 등에 대한 다중스케일의 생태계서비스 가치를 평가하는 과정이 선행되어야 한다.
원헬스 접근법(One Health approach)은 공중보건의 향상을 위한 통합적인 접근법이라는 점에서 자연기반해법(NbS)과 같은 맥락을 가지고 있다(WHO, 2018). 원헬스(One Health)는 생물다양성과 생태계서비스, 기후와 감염병 확산과의 인과관계를 파악하고 지속가능한 생태계 관리와 회복을 통해 인간과 자연의 공동이익을 지향한다(Mackenzie and Jeggo, 2019; FAO, 2021). 원헬스 접근법은 첫째, 인간과 생태계 건강에 대한 공동이익과 트레이드오프를 파악하여 상생(win-win) 대안을 탐색하고, 둘째, 사회-생태적 회복력을 강화하고, 셋째, COVID-19 이후의 건강하고 공정한 회복을 지원한다. 예를 들면, 수도권의 생태계서비스 가치는 비수도권에서의 생태계서비스 가치에 비해 빠르게 감소하고 있으며 이는 곧 수도권에서 생태계서비스의 기능과 사회-생태적 회복력이 비수도권에 비해 취약하다는 것을 의미한다. 따라서 도시확장에 따른 공간 구조변화의 지속성, 토지변화의 불가역성을 고려할 때, 지속가능한 도시생태계를 위한 자연기반해법은 공중보건 관점에서 원헬스 접근법으로 실현될 수 있다.
인구 및 기술발전이 환경에 미치는 영향은 아이팻 방정식(IPAT equation)으로 대표된다(Chertow, 2000). 함수방정식 (5)에서 인간-환경 상호작용 관점의 새로운 아이팻 방정식은 다음과 같다. 단위공간(i)에서 발생하는 환경영향()은 인구(), 소비(), 기술()의 기존 3개 요소와 환경영향을 완화하는 자연요인()에 의해서 결정된다. 자연요인()은 사회-생태시스템에서의 자연기반해법과 사회-생태적 회복력을 포함한다. 따라서 새로운 아이팻 방정식은 종래 사회·경제적 요소뿐만 아니라 환경용량 등 자연요인을 고려함으로써 인위적으로 발생하는 환경영향이 생물다양성 및 생태계서비스에 의해서 상쇄되는 과정을 나타낼 수 있다.
이와 함께 카야 항등식(Kaya Identity)은 온실기체 배출방정식(greenhouse gas emissions equation)으로 아이팻 방정식을 변환하여 도출할 수 있다(Rosa and Dietz, 2012; IPCC, 2014). 함수방정식 (6)에서 카야 항등식은 단위공간(i)에서 발생하는 온실기체 배출()을 의미하며 탄소저장 및 흡수원을 통한 자연기반해법을 적용하여 환경의 수용력을 증가시키고 환경에 미치는 인간의 영향를 감소시킬 수 있다. 자연기반해법을 반영한 카야 항등식은 자연요인를 반영하는 온실기체 배출 항등식이며 인간-환경 상호작용이 기후에 미치는 영향을 나타낸다. 예를 들면, 기술측면의 에너지집약도 및 탄소집약도개선과 함께 자연기반해법을 통해 도시숲, 보호구역, GBI 등을 조성함으로써 온실기체의 배출을 추가적으로 감소시킬 수 있다.
자연기반해법은 사회-생태시스템에서 생물다양성 및 생태계서비스 제고뿐만 아니라 탄소배출 저감을 위한 정책적인 함의를 가지고 있으며, 경제성장에 따른 탄소배출의 탈동조화(decoupling)를 촉진할 수 있다. 다시 말해 생태계서비스를 통해 탄소기반경제(carbon-based economy)에서 벗어나 녹색경제로의 전환을 촉진하고, 녹색기술을 통해 탄소배출을 조절하여 지속가능성 전환을 위한 사회-생태적 회복력을 증가시킨다는 점에서 종래 기술중심의 단선적(單線的) 접근법에 비해 순환적인 생태효율을 지향하고 있다. 이러한 맥락에서 본 연구에서 논의된 생태계서비스 가치평가 및 자연기반해법은 생물다양성 보전 및 지속가능한 이용을 위해 새로운 전략을 수립하는 국내외 post-2020 글로벌 생물다양성 프레임워크(Global Biodiversity Framework, GBF)(CBD, 2021) 수립과 이행과정에서 활용될 수 있을 것이다. 한편 본 연구에서 생태계서비스를 정량화하고 가치를 평가하는 과정은 글로벌 가치계수의 불확실성, 생태계 유형과 세부기능에 대한 정보의 불충분, 대분류 토지피복도의 부정확성, 생태계 디스서비스 미평가 등에서 분석의 한계점을 갖고 있다. 향후 우리나라 실정에 적합한 가치계수의 체계화를 통해 생태계서비스 가치평가 및 지도화를 보완하도록 해야 할 것이다(Yi et al., 2017; 이훈종, 2020).
6. 결론
이 논문은 국내 학술연구로서는 최초로 우리나라 전역을 대상으로 생태계서비스의 경제적 가치를 지도화하고 다중스케일 관점에서 시공간 변화를 분석하였다. 국가수준의 생태계서비스 가치는 1980년대 말부터 2000년대 말까지 11.7% 감소하였고, 수도권과 비수도권, 지역별 변화율의 차이가 국토 공간상에서 차별적으로 나타났다. 전국 250개 시·군·구를 대상으로 공간분석을 수행한 결과, 간척과 매립, 연안개발, 도시화, 산업화 등 사회-생태시스템의 다양한 압력요인으로 인해 생태계서비스 가치의 공간적인 집중과 지역간 격차가 심화되고 있는 것으로 나타났다.
우리나라의 생태계 유형과 생태계서비스 가치의 시공간 변화 특성은 시가화·건조지역의 확대와 습지의 감소 추세에 따라 수도권과 연안지역을 중심으로 경로의존성을 나타내고 있다. 이러한 특성을 바탕으로 생태계서비스 가치의 감소가 이륜역학모델의 피드백 순환과정에서 수도권과 연안지역에서 지속될 것으로 예상된다. 더욱이 다중스케일 관점에서 가속적으로 증가하는 생태발자국과 생태환경의 파편화는 생태계 디스서비스의 증가와 함께 사회-생태 시스템의 균열 및 격차, 그리고 국토공간의 생태적 이중구조화를 심화시킬 것으로 예측된다. 이러한 전망은 농업지역의 증가와 산림지역의 감소로 인해 생태계서비스 가치가 감소하는 북한지역의 생태계 유형 변화와 대비된다고 할 수 있다.
생태계 기반의 공간연구는 생태계서비스를 초점(focus)으로 지속가능한 사회-생태 시스템에 관한 지리학의 새로운 탐색 공간(locus)을 제공한다. 생태계서비스 가치평가는 비교적 최근 등장한 연구 분야임에도 불구하고, 인간-환경 상호작용과 사회-생태 시스템 접근법을 바탕으로 학제적인 연구를 창출하는 잠재력이 큰 분야이다. 생태계서비스를 활용하는 공간분석은 우리 국토의 이질화와 생태계 파편화를 완화하고, 사회-생태시스템의 공간적 형평성 제고와 국토의 균형발전, 남북한 환경협력과 한반도 지속가능발전 전략을 수립하는데 기여하는 새로운 접근법이다. 따라서 생태계서비스 가치평가 연구는 생태계서비스의 지속가능한 이용과 생태복원을 위해 생태지리학, 도시생태학, 환경지리학, 공학기술 등이 통섭되어 융합적으로 이루어지고 있다. 이와 더불어 생태계서비스 가치평가에 대한 지도화 및 공간자료의 DB구축은 생물다양성과 생태계서비스의 지속가능한 이용을 위해 필수적이고 핵심적인 요소라고 할 수 있다.
이 논문은 생태계서비스 가치평가, 생태계서비스 가치의 지도화, 생태계서비스의 다중스케일 분석을 통해 국토공간상에서 사회-생태시스템의 균열 및 격차, 생태적 이중구조, 생태효율, 자연기반해법, 원헬스 등에 대하여 이륜역학모델을 중심으로 사회-생태시스템 접근법을 제시하였다는 점에서 우리나라 생태계서비스 관련 후속연구에 학술적인 이정표가 될 것이다. 향후 우리나라 생태계서비스의 지속가능한 이용을 위해서는 연안 생태환경 및 백두대간 생태계의 보전과 복원, 도시 생태계서비스의 다양한 가치 탐색과 제고를 위한 시스템적 사고의 확대, 지속가능한 토지이용 전환을 위한 통합적 생태계서비스 지도화 방안을 모색해야 할 것이다. 생태계서비스 가치평가 및 지도화는 생태복원, 생태네트워크 구축, 환경 및 기후정의, 생태도시 조성, 생태계서비스 지불제 시행 등 자연자본 기반의 통합적이고 적응적인 관리를 위한 과학적 의사결정 과정에 기여할 것이다. 더 나아가 국토공간의 균형발전, 한반도 생태환경 공동체 형성, post-2020 글로벌 생물다양성 프레임워크 수립 및 이행, 2030년 유엔 지속가능발전목표 달성에 공헌할 것이다.
