Changes in Environmental and Economic Benefits Caused by Land Use Policies in China: A Case Study of the Grain for Green Program

Ahyeong Im; Sangwoo Kim; Hyun Jin Choi; Yaqian He; Eungul Lee

doi:10.22776/kgs.2026.61.1.1

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Research Article

Journal of the Korean Geographical Society. 28 February 2026. 1-21
https://doi.org/10.22776/kgs.2026.61.1.1

Changes in Environmental and Economic Benefits Caused by Land Use Policies in China: A Case Study of the Grain for Green Program

중국의 토지이용 정책에 따른 환경 및 경제적 편익 변화 - Grain for Green Program을 중심으로 -

Ahyeong Im^a

Sangwoo Kim^b

Hyun Jin Choi^c

Yaqian He^d

Eungul Lee^e^*

임 아영^a

김 상우^b

최 현진^c

Yaqian He^d

이 은걸^e^*

^aPhD. Student, Department of Climate-Social Science Convergence, Kyung Hee University

^bMA Student, Department of Climate-Social Science Convergence, Kyung Hee University

^cProfessor, Department of Political science and international relations (Climate-Social Science Convergence), Kyung Hee University)

^dAssistant Professor, Department of Geography, Indiana University Bloomington

^eProfessor, Department of Geography (Climate-Social Science Convergence), Kyung Hee University

^a경희대학교 기후사회과학융합학과 박사과정

^b경희대학교 기후사회과학융합학과 석사과정

^c경희대학교 정치외교학과(기후사회과학융합학과 겸임), 교수

^d인디애나 대학교 블루밍턴 지리학과, 조교수

^e경희대학교 지리학과(기후사회과학융합학과 겸임), 교수

^{*Corresponding Author}

ABSTRACT

Terrestrial ecosystems play a crucial role in mitigating climate change by offsetting anthropogenic carbon emissions. Land cover and land use (LCLU) changes, in particular, are key factors that directly impact on the carbon balance of vegetation. The East Asian monsoon region has recently experienced extensive anthropogenic LCLU changes, increasing the need to evaluate the impacts of land use policies on carbon budget and their associated economic benefits. This study quantitatively assessed the environmental and economic benefits resulting from LCLU changes in the Sichuan region and the Loess Plateau, where land use policies have been implemented in China. Based on the implementation of China’s reforestation policy (i.e., Grain for Green Program) in 1999, we compared two periods (1982–1998 and 1999–2015). The results revealed that total vegetation carbon storage in the Sichuan region increased by 7.7 times compared to that of the early period, while the Loess Plateau showed a relatively limited increase due to its arid climate conditions. In terms of economic benefits, both regions experienced an increase after reforestation policy implementation, with the Sichuan region showing particularly significant gains. These findings highlight the need for differentiated land use policies that consider regional geographic characteristics and provide an important baseline for policy development aiming at enhancing the carbon sequestration potential of terrestrial ecosystems.

Keywords

Land use policies

Vegetation carbon storage

Environmental benefit

Economic benefit

China

육상 생태계는 인위적 탄소 배출을 상쇄하여 기후변화 완화에 중요한 역할을 한다. 특히 토지피복 및 토지이용(Land cover and land use, LCLU) 변화는 식생의 탄소 순환에 직접적인 영향을 미치는 주요 요인이다. 동아시아 몬순 지역은 최근 광범위한 인위적 LCLU 변화를 경험하고 있어, 토지이용 정책이 탄소 수지에 미치는 영향과 그에 따른 경제적 편익 평가에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이에 본 연구는 대표적인 중국의 토지이용 정책 시행 지역인 쓰촨 지역과 황토고원 지역을 대상으로, LCLU 변화에 따른 환경 및 경제적 편익을 정량적으로 평가하였다. 중국의 대형 재조림 정책인 Grain for Green Program 시행 시점(1999년)을 기준으로 전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년)를 비교 분석한 결과, 쓰촨 지역의 총 식생 탄소 저장량은 정책 시행 이후 7.7배 증가한 반면, 황토고원 지역에서는 건조한 기후 환경으로 인해 상대적으로 제한적인 증가를 보였다. 경제적 편익 측면에서도 정책 시행 이후 두 지역 모두 증가세를 보였으나, 쓰촨 지역의 증가 규모가 현저히 크게 나타났다. 본 연구의 결과는 지리적 특성을 반영하여 지역에 따라 차별화된 토지이용 전략 수립의 필요성을 강조하며, 육상 생태계의 탄소 흡수 잠재력 극대화를 위한 정책 수립에 중요한 기초자료를 제공한다.

키워드

토지이용 정책

식생 탄소 저장량

환경적 편익

경제적 편익

중국

MAIN

1. 서론
2. 연구 자료 및 방법
1) 지역 개관
2) 연구자료 및 방법
3. 연구 결과 및 토의
1) 토지이용 정책에 따른 토지피복 및 토지이용 변화
2) 토지이용 정책에 따른 식생 탄소 저장량 변화
3) 토지이용 정책에 따른 총일차생산량 변화
4) 탄소 수지 변화에 따른 경제적 편익
4. 결론

1. 서론

탄소는 광합성을 통해 살아있는 식생에 저장되며, 호흡, 분해, 연소 과정을 거쳐 다시 대기 중으로 방출된다(Massetti and Gil, 2020). 이러한 탄소의 저장과 방출 과정은 자연적인 생물지구화학적 순환의 일부이지만, 인간 활동에 의해 상당한 변화를 겪을 수 있다(Watson et al., 2000). 특히, 산업혁명 이후 대규모 토지피복 및 토지이용(Land cover and land use, LCLU; the abbreviation adapted from NASA LCLU program(NASA, 2025)) 변화는 탄소의 순환 과정에 큰 영향을 미치고 있으며, 이에 따라 대기 중 탄소 농도 또한 변화할 가능성이 크다.

육상 생태계는 잠재적으로 인위적 탄소 배출을 상쇄할 수 있는 지구상의 핵심적인 탄소 흡수원으로서, 기후변화를 완화하는 데 중요한 역할을 한다(Pacala et al., 2001; Pan et al., 2011; Ito et al., 2016). 육상 생태계의 탄소 저장량은 지역별 생태계 유형에 따라 다르다. 예를 들어, 높은 탄소 저장 능력을 가진 식생이 감소하고, 상대적으로 저장 능력이 낮은 식생으로 대체되면 대기 중 탄소 농도가 훨씬 더 빠르게 증가하는 경향이 나타난다(Lai et al., 2016). 이처럼 LCLU 변화는 식생의 탄소 저장량을 직접적으로 변화시킴으로써 탄소 격리 능력과 탄소 균형에 영향을 미친다(Pongratz et al., 2010). 따라서, 인간에 의한 LCLU 변화에 따른 식생 탄소 저장량 변화를 정량적으로 평가하는 것은 인위적 환경 변화가 탄소 순환에 미치는 영향을 이해하는 데 필수적이다(Ren et al., 2012).

산업화 및 도시화의 가속화로 인해 인간에 의한 LCLU 변화는 더욱 심화되고 있으며, 삼림 벌채, 관개 농업 등의 활동이 지속적으로 증가하고 있다(Foley et al., 2005; IPCC, 2019; Winkler et al., 2021). 특히, 20세기 후반부터 전례 없는 규모의 LCLU 변화가 지속되면서, 이는 단순한 지역적 변화에 그치지 않고 지구 시스템에도 영향을 미치고 있다(Turner et al., 2007). 이처럼 토지피복 상태는 에너지, 물, 운동량 균형을 변화시킴으로써 대기 역학 및 열역학에 영향을 미친다. 이는 국지적 규모의 날씨와 기후(Foley et al., 2003; Dubreuil and Debortoli, 2012) 뿐만 아니라, 지역 및 전 지구적 기후 순환 패턴(Gibbard et al., 2005; Lee et al., 2011)도 변화시킬 수 있다. 따라서, LCLU 변화는 인간 활동이 자연 생태계에 미치는 영향을 특징짓는 중요한 지표가 될 수 있다(Liu et al., 2014). 즉, 인간과 자연의 상호작용을 이해하기 위해, LCLU 변화와 그 결과에 대한 연구는 가장 기본적인 분야 중 하나이다(Foley et al., 2005; Turner et al., 2007). 특히, 동아시아 지역에서 인간 활동으로 야기된 대규모 LCLU 변화를 고려할 때(Fu, 2003; He et al., 2022), 지표면의 물리적 상태와 대기의 화학적 조성에 대한 LCLU 변화의 영향을 정량화할 필요가 있다.

LCLU 변화와 탄소 저장량 사이의 관계를 정량화하는 것은 육상 생태계의 탄소 격리 능력을 이해하기 위해 필수적이다. DeFries et al.(2002)은 열대 지역을 대상으로, 1980년대에서 1990년대까지 열대림 개간의 순 비율이 약 10% 증가하였으며, 열대 삼림 벌채와 재성장으로 인한 연평균 순 탄소 플럭스를 1980년대와 1990년대에 각각 평균 0.6(0.3~ 0.8) 및 0.9(0.5~1.4)Pg/년으로 추정하였다. 이는 열대 지역의 LCLU 변화로 인한 탄소 배출량 증가를 시사한다. 그러나 바이오매스의 공간 분포 및 개간 후 탄소량 변화에 대해서는 여전히 불확실성이 존재함을 강조하며, 향후 관련 추정치가 더욱 정교화될 필요가 있음을 제언하였다. Leite et al.(2012)은 1970년대 이후 브라질 남동부와 중서부 지역의 LCLU 유형이 인공 목초지로 전환되었고, 농경지는 1960년대부터 확장되기 시작하여, 1980년에는 거의 모든 주에서 광범위한 면적을 차지함을 확인하였다. 그에 따른 탄소 배출량은 총 17.2PgC로, LCLU 변화로 인한 브라질의 탄소 배출량은 화석 연료 연소로 인한 배출량보다 약 11배 더 많다고 언급하였다. Tay and He(2023)는 2001년부터 2011년까지 미국 아칸소주에서 삼림이 주로 초지/관목지, 개발지로 전이되며, 총 1601.5km²의 삼림이 손실되었다고 언급하였다. 그 영향으로 총 130만tC의 식생 탄소 저장량이 손실되었으며, 이는 높은 식생 탄소 밀도를 가진 삼림의 감소로 인한 영향이라고 설명하였다.

중위도 온대지역에 위치하는 동아시아는 복잡한 중위도 몬순 시스템의 영향을 받아 다양한 기후 특성이 나타나는 지역이다. 이에 따라 열대, 온대, 아한대 삼림과 초지, 사막 등 다양한 식생이 존재한다(Fang et al., 2001; He et al., 2022). 이 지역의 LCLU는 지속적인 인간의 영향으로 유의하게 변화하고 있다(예, John et al., 2009; He et al., 2020; Piao et al., 2021). 따라서, 동아시아에서 발생하는 LCLU 변화에 따른 생태계의 탄소 순환 변화 경향 및 원인을 이해하는 것이 필요하다. 현재까지 동아시아 지역을 대상으로 이루어진 인위적 LCLU 변화에 따른 식생 탄소 저장량 변화에 관해 일부 연구가 진행되었다. Zhu et al.(2019)은 1970년부터 2010년까지 저장성의 개발지 면적은 약 8.6만ha 증가했고, 그 결과 육상 생태계에서 약 25Tg의 탄소 저장량이 감소함을 확인하였다. 탄소 저장량의 감소는 주로 도시화가 가장 크게 진행된 저장성의 북동부와 해안 지역에서 발생한 반면, 탄소 저장량의 증가는 대부분 생태 복원 프로그램의 영향으로 LCLU 유형이 삼림으로 전이된 곳에서 발생하였다고 언급하였다. Tang et al.(2020)은 중국 후베이를 대상으로, 2000~2010년 동안 농경지 확장의 80%가 삼림으로부터의 전이로 발생하였으며, 막대한 탄소 저장량 감소를 초래함을 보여주었다. 또한, 농경지 확장으로 인한 탄소 저장량 감소의 주요 원인은 삼림과 습지 면적 감소로 인한 탄소 저장량 감소 때문이라고 설명하였다. 따라서, 농경지 보호 정책과 토지이용 계획을 수립할 때, 농경지 확장으로 인한 탄소 저장량 손실을 고려하는 것이 중요하다고 주장하였다. 또한, Zhu et al.(2023)은 2000~2020년 동안 내몽골 지역에서 여러 LCLU 유형이 대부분 초지로 전이됨을 밝혔다. 특히 농경지, 삼림, 관목지가 초지로 전이되는 것이 식생의 탄소 저장량을 감소시키는 원인이라고 언급하였다. 이에 대해 삼림 및 초지 생태 보호 정책 등 적절한 보전 정책을 시행함으로써, 내몽골 지역의 탄소 저장 능력을 개선해야 한다고 주장하였다. 육상 생태계의 탄소 저장량과 관련된 연구는 인간에 의한 LCLU 변화가 식생의 탄소 저장 능력에 영향을 미침으로써 결국 지역적 탄소 배출량을 변화시킨다는 것을 제시하고 있다. 그중에서도, 높은 식생 탄소 밀도를 가지는 삼림의 변동에 따라 식생 총 탄소 저장량 및 지역 탄소 배출량이 크게 변화할 수 있다고 언급하고 있다.

또한, World Bank(2024)는 급변하는 기후 위기 속에서 탄소 가격 산정(Carbon pricing)은 경제 전반의 탈탄소화 효율성 향상을 제고하고, 시간이 지남에 따라 강화되는 파리협정의 국가 온실가스 감축 목표(Nationally Determined Contribution)에 유연하게 대응하는 핵심적인 역할을 수행한다고 강조하였다. 특히, 탄소의 경제적 편익 계산은 LCLU 변화에 따른 비시장적 가치를 정량화함으로써 이를 바탕으로 합리적인 의사결정을 유도할 수 있다(Bateman et al., 2013). 하지만, 현재까지 토지이용 정책에 따른 LCLU 변화와 관련된 탄소 수지 변화(즉, 환경적 편익) 및 경제적 편익을 함께 분석한 연구는 거의 없다.

따라서, 본 연구에서는 다양한 식생 유형이 존재하며, 인간 활동에 의한 LCLU 변화가 광범위하게 발생하고 있는 동아시아 몬순 지역을 대상으로 세부 지역별 LCLU 전이 패턴에 따른 탄소 수지 변화를 조사해보고자 한다. 특히, 중국에서 1998년에 발생한 양쯔강 대홍수를 계기로 도입된 대형 재조림 정책(Grain for Green Program)이 본격적으로 시행되기 시작한 1999년을 기준으로, 2개 기간(1982~1998년, 1999~2015년)으로 나누어 LCLU 변화에 따른 식생 탄소 저장량 및 총일차생산량(Gross Primary Production, GPP) 변화를 평가함으로써, 인간 활동이 지표 및 대기의 화학적 조성에 미친 영향을 파악하고자 한다. 또한, 탄소 수지 변화를 경제적 관점에서 평가함으로써, 결과적으로 LCLU 변화에 따른 환경·경제적 편익을 산정하고자 한다.

2. 연구 자료 및 방법

1) 지역 개관

동아시아 몬순 지역은 북위 20~55°, 동경 100~146°에 위치하며, 한반도, 중국 동부, 일본, 러시아와 몽골의 일부를 포함한다. 이 지역은 기후적으로 아열대 및 중위도 지역에 걸쳐 있으며, 복잡한 시공간적 변동성을 가지는 몬순 기후가 나타난다(Chang, 2004). 특히, 여름철에는 남풍 계열의 바람이 우세하며, 강한 강수대가 한반도, 중국, 일본을 포함한 여러 국가에서 집중적인 강수를 유발한다(Chang, 2004; Yihui and Chan, 2005).

동아시아 몬순 지역은 지형적, 기후적 다양성으로 인해 다양한 LCLU 유형을 포함하고 있으며, 이는 공간과 시간에 따라 지속적인 변화를 보인다. He et al.(2022)에 따르면, LCLU 유형은 총 17가지로 구분되며, 주요 유형으로는 상록 침엽수림, 상록 활엽수림, 낙엽 침엽수림, 낙엽 활엽수림, 혼합림, 목본 사바나, 사바나, 농경지, 초지, 폐쇄 관목지, 개방 관목지, 영구 습지, 도시 및 개발지, 농경지/자연 식생 모자이크, 영구 눈과 얼음, 나지, 수역이 포함된다. 그중에서도 농경지, 삼림, 초지는 동아시아 몬순 지역에서 가장 지배적인 LCLU 유형으로, 해당 지역의 토지이용 변화를 이해하는 주요 지표로 활용될 수 있다(He et al., 2022). Im et al. (2024)에 의하면, 최근 34년(1982~2015년) 동안 동아시아 몬순 지역의 LCLU 변화는 세부 지역별로 다양한 패턴을 보였다. 중국 중부와 북동부, 한반도 서부에서는 농경지가 우세하였으며(그림 1a), 삼림은 중국 남부, 한반도 동부, 일본에서 주요 토지피복 유형이었다(그림 1b). 초지는 주로 내몽골 및 황토고원 지역에 넓게 분포하였다(그림 1c). 이러한 LCLU 패턴은 인간 활동에 의해 유의미한 변화 추세를 보였다. 농경지는 중국 북동부와 북한, 황토고원 지역에서 크게 증가했지만, 중국 중부, 남한에서는 감소하는 경향을 보였다(그림 2a). 삼림의 경우, 중국 북동부의 동부 지역, 북한에서 현저히 감소한 반면, 중국 중부, 남한, 황토고원 지역, 일본 중부와 북부에서는 증가하는 패턴이 나타났다(그림 2b). 특히, 1998년 중국 양쯔강 대홍수를 계기로 도입된 대형 재조림 정책(Grain for Green Program)이 1999년부터 본격적으로 시행되면서(Yan-qiong et al., 2003; Peng et al., 2007), 쓰촨 지역과 황토고원 지역의 삼림 면적이 크게 증가하는 경향을 보였다. 초지는 황토고원 지역에서 크게 감소하는 경향을 보였다(그림 2c). 이에 따라, 34년 동안 중국 북동부에서 초지 또는 삼림에서 농경지로의 전이가 발생하였고, 황토고원 지역에서는 초지에서 농경지 및 삼림으로의 전이가 지배적이었다. 쓰촨 지역의 경우, 농경지에서 삼림으로 전이되었다(Im et al., 2024). 이처럼, 동아시아 몬순 지역에서의 LCLU 변화는 지역마다 다른 패턴을 보이는데, 특히 쓰촨 지역과 황토고원 지역의 경우 인간의 개입에 의해 뚜렷한 LCLU 변화가 1990년대 후반에 나타난 것으로 판단되어 주요 연구 지역으로 선정하였다. 여기서 연구 지역의 공간적 범위는 동아시아 몬순 지역의 장기간의 LCLU 변화를 정량적으로 분석한 선행 연구(Im et al., 2024)의 식별 기준을 활용하였다.

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그림 1.

동아시아 몬순 지역의 주요 LCLU 유형인 (a) 농경지, (b) 삼림, (c) 초지의 1982년 및 2015년 평균 비율을 나타낸 지도(Im et al.(2024)의 Figure 2를 수정하여 재구성).

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그림 2.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 동아시아 몬순 지역의 주요 LCLU 유형인 (a) 농경지, (b) 삼림, (c) 초지의 1년 당 변화 비율을 나타낸 지도(%/1년). 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 격자만 표시함. 실선으로 표시된 지역은 쓰촨 지역, 점선으로 표시된 지역은 황토고원 지역을 나타냄(Im et al.(2024)의 Figure 2를 수정하여 재구성).

2) 연구자료 및 방법

(1) 토지이용 정책에 따른 토지피복 및 토지이용 변화 분석

앞서 살펴본 바와 같이 인간 활동에 의한 LCLU 변화가 지배적으로 나타난 쓰촨 지역과 황토고원 지역을 대상으로(Im et al., 2024), 토지이용 정책이 LCLU 변화에 미친 영향을 분석하였다. 분석 기간은 중국의 대형 재조림 정책(Grain for Green Program)의 시행 시점(1999년)을 기준으로 전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년)로 구분하였다. 본 연구에서 사용한 LCLU 자료는 Im et al.(2024)이 생성한 1982~2015년 동아시아 몬순 지역의 연별 비율형 자료이다. 이 자료는 동아시아 몬순 지역의 주요 LCLU 유형인 농경지, 삼림, 초지 및 기타 유형으로 구성되어 있으며, 공간 해상도는 0.5°이다.

쓰촨 지역과 황토고원 지역에서 토지이용 정책에 따른 LCLU 변화 경향을 확인하기 위해, 각 지역에서 LCLU 유형의 증가 또는 감소 추세가 통계적으로 유의하게 나타난 격자를 추출하였다(그림 2). 추출된 격자를 대상으로 LCLU 유형별 면적평균을 산출하여 전반기와 후반기의 시계열 변화를 분석하였다. 또한, 1999년 전후의 변화 추세를 비교하기 위해 분석 기간을 1982~1998년과 1999~2015년으로 세분화하여 선형회귀분석을 수행하였다(식 (1)).

식 (1)

Y = a X + b + e

식 (1)에서 a와 b는 최소제곱법으로 추정된 회귀계수이며, e는 회귀 잔차이다. X는 시간(연도), Y는 LCLU 비율을 나타낸다. 본 연구에서는 회귀계수 a에 초점을 맞추었으며, 이는 시간에 따른 LCLU(농경지, 삼림, 초지)의 변화율을 의미한다. 산출된 회귀계수의 통계적 유의성은 t-검정을 통해 평가하였다.

추가적으로, 선형회귀분석에서 가정된 선형성을 보완하고자 단조적(monotonic) 추세 검정에 적합한 Mann-Kendall (MK) 분석을 실시하였다(Mann, 1945; Kendall, 1975). 또한, 일반적으로 사용되는 최소자승법에 비해 통계적 신뢰성이 높은 Theil-Sen 추세 분석을 통해 변화의 기울기를 산출하였다(Sen, 1968).

(2) 토지이용 정책에 따른 식생 탄소 저장량 변화 분석

토지이용 정책에 따른 LCLU 변화가 유의하게 나타난 쓰촨 지역과 황토고원 지역을 대상으로, 식생 탄소 저장량 변화 규모를 정량적으로 분석하였다. 이를 위해, IPCC(2006) 가이드라인에 기초하여 Zhu et al.(2019)이 제안한 식생 탄소 저장량 변화 방정식을 바탕으로, LCLU 유형별 비율 변화를 반영할 수 있도록 보완하여 사용하였다(식 (2)). 식 (2)는 LCLU 변화에 따른 식생 탄소 저장량에 대한 정량적 분석을 가능하게 하며, 이를 기반으로 지역별 총 식생 탄소 저장량 변화를 산출해낼 수 있다. 다만, 해당 산출식은 문헌에 기반한 고정된 탄소 밀도 계수를 적용하므로, 식생의 생육 단계에 따른 탄소 저장량 변화를 반영하지 못함을 고려해야 한다(Zhu et al., 2019).

식 (2)

Δ C_{i j} = \{(V_{i} \times Δ F_{i}) + (V_{j} \times Δ F_{j})\} \times 2500 {k m}^{2}

식 (2)에서 △C_ij는 LCLU 유형이 i에서 j로 전이됨에 따른 식생 탄소 저장량 변화 값을 의미하며, V_i와 V_j는 각각 전이되기 전(전반기, 1982~1998년) LCLU 유형 i와 전이된 후(후반기, 1999~2015년) LCLU 유형 j의 식생 탄소 밀도를 나타낸다. 각 LCLU 유형에 대한 식생 탄소 밀도 값은 다양한 선행 연구(예, Wang et al., 1999; Li et al., 2004; Pan et al., 2004; Jiang et al., 2008)에서 중국 전역의 관측 자료를 근거로 제시된 자료를 기반으로, Qiu et al.(2016) 및 Zhu et al.(2019)이 수집한 데이터를 활용하였다(표 1). △F_i와 △F_j는 각각 전이되기 전 LCLU 유형 i의 변화 비율(즉, 감소 비율)과 전이된 후 LCLU 유형 j의 변화 비율(즉, 증가 비율)을 나타낸다. 연구 대상 지역은 0.5° 격자 단위로 세분화하였다. 격자의 실제 면적은 위도에 따라 차이가 있으나, 본 연구에서는 해당 위도 범위의 평균적 격자 크기인 2500km²를 대푯값으로 적용하였다. 이를 바탕으로 LCLU 변화가 유의하게 나타난 각 격자에서 LCLU 전이에 따른 식생 탄소 저장량 변화를 계산한 후, 지역별 전체 격자의 식생 탄소 저장량 변화를 합산함으로써 총 식생 탄소 저장량 변화를 도출하였다.

표 1.

1996~2016년 중국의 토지피복 유형(농경지, 삼림, 초지)에 대한 식생 탄소 밀도(Qiu et al., 2016; Zhu et al., 2019)

LCLU 유형	탄소 밀도(tC/km²)
농경지	325
삼림	2811
초지	124

또한, 재조림 정책 시행 전후의 식생 탄소 저장량 변화가 유의한지 평가하기 위해, 통계적 검증 과정을 수행하였다. 이때, 각 지역에서 통계적으로 유의한 LCLU 변화 경향을 보인 격자들을 추출하여 산출하였다(쓰촨 지역: n=90, 황토고원 지역: n=64). 격자별로 분석 기간(전반기 및 후반기)의 마지막 연도와 첫 연도 간의 차이를 계산한 후, 이를 모든 격자에 대해 산술평균하여 지역 평균 변화 값을 산출하였다. 지역별 전반기와 후반기 간 평균 변화 값 차이에 대한 통계적 유의성은 t-검정을 통해 검증하였다.

추가적으로, 쓰촨 지역과 황토고원 지역에서 재조림 정책 시행 전후 식생 탄소 저장량 변화에 대한 환경적 편익을 정량적으로 평가하기 위해, 중국의 연간 총 탄소 배출량에 대한 총 식생 탄소 저장량 변화 값을 백분율로 계산하였다. 이 비율은 환경적 편익의 지표로서, 식생이 인위적인 탄소 배출을 상쇄할 수 있는 정도를 나타낸다. 중국의 연간 총 탄소 배출량은 탄소 저장량 변화 계산 방법과 동일하게, 각 기간(전반기 및 후반기)의 마지막 연도와 첫 연도 간 차이로 산출하였다. 중국의 연간 탄소 배출량 자료는 Global Carbon Budget의 최신 데이터인 GCB 2024를 활용하였다(Friedlingstein et al., 2025). GCB 2024는 1850년부터 2023년까지 국가별 화석 연료 사용에 의한 탄소 배출량(Fossil carbon emission), 토지이용 변화에 의한 탄소 배출량(Land use change carbon emission, ELUC) 자료를 포함한다. 국가별 화석 연료 사용에 의한 탄소 배출량은 생산(Territorial emission)과 소비(Consumption emission) 기반 배출량으로 구분되어 있다. ELUC의 경우, Bookkeeping of Land Use Emissions(BLUE)(Hansis et al., 2015), Houghton and Castanho 2023(H&C2023)(Houghton and Castanho, 2023), OSCAR(Gasser et al., 2020), Land Use Change Emissions(LUCE)(Qin et al., 2024) 총 4가지 모델의 예측 결과를 산술평균 하여 사용한다. 본 연구에서는 ELUC와 생산 기반 탄소 배출량을 합산하여 중국의 총 탄소 배출량을 산출하였다. 여기서 소비 기반 탄소 배출량은 무역으로 인한 타 국가의 탄소 배출량이 포함되어 있어 제외하였다.

(3) 토지이용 정책에 따른 총일차생산량 변화 분석

Im et al.(2024)의 비율형 LCLU 자료를 포함한 대부분의 LCLU 자료(예, GLASS-GLC, CCI-LC)는 연 단위로 구성되어 있어 식생의 생물계절학적 특성에 따른 계절별 탄소 흡수 및 배출 패턴을 반영하지 못한다. 따라서, 토지이용 정책이 식생의 탄소 수지에 미치는 영향을 보다 정확하게 평가하기 위해 월별로 제공되는 GPP 자료를 활용하였다. 본 연구에서는 Global Land Surface Satellite(GLASS) 자료를 활용하여 광이용효율(Light Use Efficiency, LUE) 모델 기반으로 산출된 1982~2015년의 GPP 데이터를 사용하였다(Madani and Parazoo, 2020). 해당 데이터는 1982년 1월부터 2016년 12월까지 0.083°(약 8km)의 공간 해상도로 제공되는 월평균 자료(단위: gC/m²/일)이다. 데이터는 연 및 계절별로 평균하여 분석에 활용하였다. 전년도 12월 자료가 부재한 1982년 겨울철은 1월과 2월의 자료만을 이용하여 평균값을 산출하였다. 이 데이터는 지상 관측 자료를 통해 검증되었으며, 육상 생태계의 생산성 분석에 널리 활용되어 왔다(예, Yu et al., 2017; Chen et al., 2022; Dubey and Ghosh, 2023). 다만, 동아시아 지역은 여름철 몬순 기후의 영향으로 형성되는 구름에 의해 위성 자료의 오염 가능성이 존재한다. 본 연구에서 사용한 GLASS GPP 자료는 다중 센서 융합 및 시공간 평활화 기법을 통해 구름에 의한 노이즈를 일부 보정하였으나, 여전히 몬순 기간의 자료에는 구름 피복에 의한 잠재적 불확실성이 존재할 수 있음을 고려해야 한다. 본 연구에서 산출한 식생 탄소 저장량과의 일관성을 위해, 단위를 tC/km²/년으로 변환하여 사용하였다.

토지이용 정책에 따른 GPP 변화 분석은 전반적인 변화 경향 파악과 정책 도입 전후 간 상세 비교를 위해 두 단계로 나누어 수행하였다. 먼저, 장기적인 추세를 확인하기 위해, 1982년부터 2015년까지 동아시아 몬순 지역 전체를 대상으로 연별 및 계절별 GPP 변화 경향에 대한 선형회귀분석을 실시하였다. 즉, 시간(1년) 변화에 따른 GPP 변화량을 회귀계수로 표현하였다. 다음으로 토지이용 정책이 GPP 변화에 미친 영향을 평가하기 위해, 전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년)로 기간을 구분하여 위도별 GPP 변화량을 분석하였다. 이 과정에서 연도별 변동성을 최소화하기 위해, 각 기간(전반기 및 후반기)의 상·하위 약 20%에 해당하는 마지막 3년과 초기 3년의 평균값 간 차이를 계산하였다. 이러한 다년 평균값은 기후 및 환경 변수의 불규칙한 변동성을 줄이기 위해 널리 적용되는 방법이다(예, Schutte et al., 2021; Lee et al., 2025). 이후 LCLU 변화가 통계적으로 유의하게 나타난 격자를 지역별로 추출하여, 각 위도에서 쓰촨 지역과 황토고원 지역을 포함하는 경도 범위(동경 100~115°)로 GPP 변화량을 면적 평균하였다.

(4) 탄소 수지 변화에 따른 경제적 편익 분석

탄소 가격은 전 세계적으로 통일된 기준이 없는 실정이며, 이는 탄소 배출권 거래제도, 자발적 시장 등의 형태로 운영되는 다양한 탄소시장의 특성을 보여준다. 탄소 가격은 거래량, 산정 방법, 그리고 각국의 사회경제적 상황 등에 따라 다르게 책정되며, 이에 따라 국제적으로 통용되는 표준 가격이 존재하지 않는다는 문제가 지속적으로 제기되고 있다(Narassimhan et al., 2018; Dolphin and Xiahou, 2022). 이러한 다양성은 탄소의 경제적 편익을 평가하는 데 어려움을 주는 주요 요인 중 하나로 작용하고 있다.

본 연구에서는 탄소 가격의 변동성을 최소화하고 연구 결과의 신뢰성을 확보하기 위해, 다양한 선행 연구(예, Zapfack et al., 2016; Mohammadi et al., 2017; Chu et al., 2019)에서 사용된 Ecosystem Marketplace(EM)의 2014년 삼림 탄소시장(Forest Carbon Market, FCM) 보고서(Goldstein et al., 2014)의 탄소 가격을 활용하였다. 해당 보고서는 삼림과 관련된 탄소시장에 대해 가장 포괄적인 정보를 제공하며, EM의 삼림 탄소시장에 관한 마지막 공식 보고서다. 하지만, 해당 보고서가 발간된 시점이 약 10년 전이라는 점에서 현재의 탄소시장 상황을 반영하기에는 한계가 존재할 수 있다. 이를 보완하기 위해, EM이 2024년에 발간한 자발적 탄소시장(Voluntary Carbon Market, VCM) 보고서(Forest Trends’ Ecosystem Marketplace, 2024)의 데이터를 추가로 활용하였다. 이는 VCM 전체 평균 가격(VCM Total, VCM-T)과 삼림 및 토지이용 관련 시장(VCM Forestry/Land Use, VCM-FL)에서 책정된 탄소 가격을 제시하고 있기 때문에, 최근 시장 동향을 반영하는 데 적합하다. 본 연구에서는 두 보고서에서 제공하는 탄소 가격 자료를 모두 활용함으로써, 과거와 현재의 데이터를 통합적으로 고려한 결과를 제시하는 것이 가능하다. 본 연구에서 사용한 각 거래 종류별 탄소 가격은 표 2와 같다.

표 2.

거래 종류별 탄소 가격 및 기준 연도

거래 종류	탄소 가격(USD/tCO₂)
Voluntary Carbon Market Total(2023)	5.20
Voluntary Carbon Market Forestry/Land Use(2023)	6.53
Forest Carbon Market(2013)	9.72

표 2에서 제공하는 거래 종류별 탄소 가격은 모두 톤당 이산화탄소(CO₂) 가격을 미국 달러(USD)로 산정한 값이다. 이는 탄소 배출량과 시장에서의 거래 단위를 고려하여 국제적으로 사용되는 표준 단위로, 본 연구에서도 이를 기반으로 분석을 진행하였다. 하지만, 식생 탄소 저장량의 경제적 편익을 보다 정확히 평가하기 위해, 이산화탄소 가격을 순수 탄소(C) 가격으로 변환하였다. 톤당 이산화탄소 가격(P)을 탄소 가격으로 환산하는 과정에서, 이산화탄소와 탄소의 몰(mol) 비율인 3.67을 활용하였다(최현진 등, 2025). 변환된 탄소 가격을 식생 탄소 저장량에 곱하여, 토지이용 정책에 따른 식생 탄소 저장량 변화의 경제적 편익(Economic Benefit, EB)을 산출하였다(식 (3)). 이를 바탕으로, 각 격자에서 산출된 경제적 편익을 지역별로 합산하여 총 경제적 편익을 도출하였다.

식 (3)

E B = P \times 3.67 \times C_{L C L U}

여기서 P는 단위 변환 전의 탄소 기준 가격(톤당 이산화탄소 가격, USD)(표 2 참고), 3.67은 이산화탄소와 탄소의 몰(mol) 비율, C_LCLU는 지역별 식생 탄소 저장량 변화 값을 나타낸다. 즉, 앞서 산출한 쓰촨 지역 및 황토고원 지역의 총 식생 탄소 저장량과 지역 평균 식생 탄소 저장량의 변화 값이다. 이러한 접근 방식은 탄소 가격 데이터를 사용하는 것뿐만 아니라, 과학적 단위 변환 과정을 통해 경제적 편익을 보다 정확히 산출할 수 있다.

3. 연구 결과 및 토의

1) 토지이용 정책에 따른 토지피복 및 토지이용 변화

중국에서 주요한 LCLU 변화가 나타난 쓰촨 지역과 황토고원 지역을 대상으로(Im et al., 2024), 토지이용 정책에 따른 LCLU 변화를 정량적으로 분석하였다. 먼저, 쓰촨 지역에서는 1982년부터 2015년까지 농경지와 삼림 모두 뚜렷한 변화 경향을 보였다(그림 3a). 농경지는 전반기(1982~ 1998년) 동안 8.483%(0.499%/년) 감소하였으며(p<0.05), 후반기(1999~2015년)에도 7.633%(0.449%/년)로 감소하는 추세가 지속되었다(p<0.01). 삼림은 전반기에 12.716% (0.748%/년) 증가하였고(p<0.01), 후반기에는 증가율이 17.051%(1.003%/년)로 가속화되었다(p<0.01)(표 3a). 황토고원 지역에서도 34년 동안 LCLU 유형별 변화가 뚜렷하게 나타났다(그림 3b). 초지는 전반기 동안 9.044%(0.532 %/년), 후반기에는 6.681%(0.393%/년) 감소하는 경향을 보였다(p<0.01). 반면, 농경지는 전반기에 9.010%(0.530 %/년), 후반기에 6.834%(0.402%/년) 증가하였다(p<0.01). 삼림 역시 전반기에 6.273%(0.369%/년) 증가하였으며, 특히 후반기에는 17.850%(1.050%/년)로 급격히 증가함을 보였다(p<0.01)(표 3b). 또한, Theil-Sen 회귀분석을 수행한 결과 역시 쓰촨 지역 및 황토고원 지역 모두에서 전반기와 후반기의 LCLU 유형별 변화 추세가 통계적으로 유의함을 보였다(p<0.05)(보충자료 표 1). 실제로 쓰촨 지역과 황토고원 지역에서 LCLU 전이가 발생하였고, 이 과정에서 삼림 비율이 유의하게 증가함이 확인되었다(Im et al., 2024). 이러한 변화는 1999년부터 시행된 중국의 대형 재조림 정책(Grain for Green Program)의 영향일 것으로 사료된다.

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그림 3.

(a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역의 LCLU 유형별 면적평균 시계열 그래프. 각 지역에서 LCLU 변화가 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 격자만 추출하여 분석함(그림 2 참고).

표 3.

(a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역에서 LCLU 변화가 통계적으로 유의미한 격자만 추출하여 면적평균한 LCLU 유형별 시계열 추세분석 결과

(a) 쓰촨 지역
기간		농경지		삼림
1982~1998년		Y=-0.499X+1017.161+e*		Y=0.748X-1428.478+e**
1999~2015년		Y=-0.449X+920.960+e**		Y=1.003X-1944.866+e**

(b) 황토고원 지역
기간	초지		농경지		삼림
1982~1998년	Y=-0.532X+1114.770+e**		Y=0.530X-1026.387+e**		Y=0.369X-714.797+e*
1999~2015년	Y=-0.393X+837.462+e**		Y=0.402X-771.398+e**		Y=1.050X-2086.520+e**

*, **는 각각 5%, 1% 유의수준에서 통계적으로 유의미함을 나타냄.

2) 토지이용 정책에 따른 식생 탄소 저장량 변화

쓰촨 지역과 황토고원 지역에서 토지이용 정책 시행에 의한 식생 탄소 저장량 변화를 확인하기 위해, 재조림 정책 시행 전(전반기, 1982~1998년)과 시행 후(후반기, 1999~ 2015년)에 각 격자에서 발생한 식생 탄소 저장량 변화를 합산하여 지역별 총 식생 탄소 저장량 변화 정도를 살펴보았다(그림 4).

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그림 4.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 (a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역의 총 식생 탄소 저장량 변화 값을 나타낸 막대그래프 및 격자별 식생 탄소 저장량 변화 값을 나타낸 지도. 각 지역에서 LCLU 변화가 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 격자만 추출하여 분석함.

쓰촨 지역의 총 식생 탄소 저장량은 전반기 동안 약 1262만tC 증가하였다. 반면, 후반기 동안에는 약 9766만tC 증가한 것으로 나타났다(그림 4a의 막대그래프). 이는 쓰촨 지역의 총 식생 탄소 저장량이 1999년 이전에 비해 1999년 이후에 약 7.7배 증가했다는 것을 의미한다. 이러한 후반기 연평균 증가 규모(약 610만 tC)는 중국 남부 8개 성을 대상으로 탄소 저장량을 분석한 Tong et al.(2020)의 결과와 비교할 때, 중국 남부 지역 전체 증가량의 약 5.5% 수준에 해당한다. 쓰촨 지역이 아열대 기후대에 있는 나머지 남부 지역들에 비해 상대적으로 위도가 높고 산악 지형임을 고려하면, 지리적 특성에 따른 생태학적 생산성 차이를 반영한 타당한 범위 내의 결과로 판단된다. 식생 탄소 저장량 변화의 공간적 패턴을 확인하기 위해, LCLU 변화가 통계적으로 유의하게 나타난 각 격자에서 식생 탄소 저장량 변화 값을 지도로 표현하였다(그림 4). 특히, 농경지가 감소하고 삼림이 증가하는 경향이 뚜렷하게 나타난 격자에서(그림 2), 후반기에 식생 탄소 저장량이 200tC 이상으로 크게 증가하는 경향이 나타났다(그림 4a). 황토고원 지역의 총 식생 탄소 저장량은 전반기 동안 약 3113만tC 증가하는 것으로 나타났으며, 그 이후(1999~2015년)에는 약 6278만tC 증가하는 것으로 나타났다(그림 4b). 이는 1999년 이전에 비해 1999년 이후에 황토고원 지역에서 총 식생 탄소 저장량이 약 2배 증가했다는 것을 의미한다. 황토고원 지역의 연평균 증가량(약 392만tC)은 동일한 지역을 대상으로 한 선행 연구(Wu et al., 2019)의 추정치(약 253만tC)와 유사한 규모를 보였다. 격자별 식생 탄소 저장량 변화 값을 나타낸 지도를 보면, 특히 초지가 감소하고 농경지와 삼림이 증가하는 경향이 뚜렷하게 나타난 격자에서(그림 2), 후반기에 식생 탄소 저장량이 100tC 이상 증가하는 경향이 나타났다(그림 4b).

재조림 정책 시행 시점(1999년)을 기준으로 식생 탄소 저장량이 통계적으로 유의하게 변화했는지 조사하기 위해, 지역별로 LCLU 변화가 통계적으로 유의하게 나타난 격자만 추출하여 식생 탄소 저장량의 지역 평균 변화 값을 계산하였다(그림 5). 쓰촨 지역의 평균 식생 탄소 저장량은 전반기 동안 54.27tC 증가하는 경향이 나타났고, 후반기에는 433.43tC 증가하는 경향을 보였다(그림 5a). 이는 재조림 정책 시행 후, 쓰촨 지역의 평균 식생 탄소 저장량 증가 규모가 약 8배 커졌음을 의미하며, 정책 시행 전후의 차이는 1% 유의수준에서 통계적으로 유의미하게 나타났다. 황토고원 지역의 평균 식생 탄소 저장량은 전반기 동안 65.11tC 증가하는 것으로 나타났다. 후반기에는 109.44tC 증가하는 경향이 나타나며, 정책 시행 전보다 약 1.7배 높은 증가 규모를 보였다(p<0.1)(그림 5b).

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그림 5.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 (a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역 식생 탄소 저장량의 평균 변화 값을 나타내는 막대 그래프. 각 지역에서 LCLU 변화가 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 격자만 추출하여 분석함. 오차 막대는 표준 오차를 나타냄.

농경지에서 삼림으로의 전이가 발생한 쓰촨 지역에서 식생 탄소 저장량이 유의하게 증가하였다. 중국에서 1978년부터 경제체제 개혁이 시행되며, 1980년대 초부터 농촌 토지 소유권 개혁과 목재시장 자유화가 진행되었다(Liu and Xia, 2021). 이 시기에 주요 삼림 지역에서 과도한 벌채가 발생하여 삼림이 황폐화되었다. 중국 중앙정부는 이를 통제하기 위해, 1987년에 기존의 삼림 계획 제도 대신 벌목 할당제를 도입하였다. 벌목 할당제는 1980년대 후반부터 1990년대 초반까지 삼림 파괴와 황폐화를 막는 데는 효과적이었다. 그러나 삼림 복원과 재성장을 촉진하는 데는 부족하였고(Liu et al., 2017; Lin et al., 2020; Liu and Xia, 2021), 삼림 면적과 축적량의 확장은 주로 1998년 양쯔강 대홍수 이후에 시행된 삼림 보호/보존 프로그램(즉, Grain for Green Program, Natural Forest Conservation Program)에 의해 주도되었다(Liu and Xia, 2021). Song et al.(2021)은 원격탐사 자료로 관측한 쓰촨 지역 삼림 피복 감소의 58%가 1975~ 1990년 사이에 발생하였으며, 1990년대 후반부터 감소율이 낮아졌다고 분석하였다. 이를 바탕으로, 여러 삼림 관련 프로그램의 선구적 지역인 쓰촨에서는 다양한 기간에 걸친 삼림 정책의 영향이 삼림 피복 변화(즉, 삼림 피복 증가)로 나타났기 때문에, 이 지역에서의 삼림 피복 변화는 사회경제적 사건과 정책에 의해 주도되었을 가능성이 매우 크다고 언급하였다. 즉, 쓰촨 지역에서는 중국 정부의 토지이용 정책 시행으로 LCLU 변화가 발생함으로써, 높은 탄소 밀도를 가지는 삼림이 증가하여 식생 탄소 저장량이 크게 증가한 것으로 보인다.

초지에서 농경지 또는 삼림으로의 LCLU 전이가 발생한 황토고원 지역에서는 상대적으로 식생 탄소 저장량 증가 규모가 작았다. 중국 북부에 위치하고 있는 황토고원 지역은 건조 기후 지역으로, 사막화가 주요 환경 문제로 대두되어왔다(Helldén and Tottrup, 2008; D’Odorico et al., 2013). 사막화는 과도한 방목, 벌목과 같은 인위적인 원인과 관련이 있다(Wang et al., 2018; Gerlein-Safdi et al., 2020). 이러한 사막화가 확대됨에 따라, 중국 정부는 여러 대규모 프로그램(예, Three Norths Shelter Program, Grain for Green Program)을 시행하였다(Li et al., 2012; Niu et al., 2019). 하지만 황토고원 지역과 같은 건조 지역에서는 연간 강수량이 적기 때문에 토양수분이 일반적으로 부족하여 물의 이용 효율이 낮다. 이에 따라, 조림지 중 다수가 장기간에 걸쳐 고사하는 경우가 발생할 수 있다(Cao et al., 2010). Cao (2008)에 따르면, 중국 북부 지역에서 1949년 이후 조림 사업을 통해 심어진 나무의 전체 생존율은 15%에 불과하였다. 또한, 중국 북부에서 초지를 농경지로 전환한 이후, 지하수위가 급격히 감소하고 물 부족이 발생한 것으로 나타났다(Tao et al., 2015). 즉, 황토고원 지역에서는 토지이용 정책에 따라 농경지 및 삼림으로의 전이가 발생하였지만, 건조한 기후 환경의 영향으로 식생 탄소 저장량 변화가 미미한 것으로 사료된다.

토지이용 정책에 따른 식생 탄소 저장량 변화의 환경적 편익을 정량적으로 평가하기 위해, 두 지역을 대상으로 중국의 총 탄소 배출량에 대한 총 식생 탄소 저장량의 비율을 산출하였다(표 4). 이 비율은 식생이 인위적 탄소 배출을 상쇄할 수 있는 정도를 나타내며, 환경적 편익의 지표이다. 중국의 총 탄소 배출량은 정책 시행 전(전반기, 1982~1998년)과 시행 후(후반기, 1999~2015년) 각각 약 4억 5100만tC, 16억 2000만tC으로 나타났다. 쓰촨 지역의 환경적 편익은 정책 시행 전 약 2.8%에서 시행 후 약 6.03%로 증가하였다. 이는 재조림 정책 시행 이후 쓰촨 지역 육상 생태계의 탄소 상쇄 능력, 즉 환경적 편익이 약 2.1배 증가했음을 의미한다. 반면, 황토고원 지역의 환경적 편익은 정책 시행 전 6.9%, 시행 후 3.87% 수준이었다. 황토고원 지역의 건조한 기후 특성으로 인해 식생 탄소 저장량 변화가 제한적이었고, 중국의 총 탄소 배출량이 전반기(4억 5100만tC) 대비 후반기(16억 2000만tC)에 급증했기 때문으로 보여진다.

표 4.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 중국의 총 탄소 배출량에 대한 쓰촨 지역과 황토고원 지역의 총 식생 탄소 저장량 비율

기간	쓰촨 지역	황토고원 지역
1982~1998년	2.80%	6.90%
1999~2015년	6.03%	3.87%

3) 토지이용 정책에 따른 총일차생산량 변화

토지이용 정책이 계절별 탄소 수지에 미치는 영향을 조사하기 위한 첫 단계로, 동아시아 몬순 지역의 전반적인 GPP 분포 및 변화를 살펴보기 위해 1982년부터 2015년까지 연 및 계절 평균 GPP와 변화 경향을 분석하였다(그림 6, 7).

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그림 6.

1982년부터 2015년까지 동아시아 몬순 지역의 (a) 연, (b) 겨울(12~2월), (c) 봄(3~5월), (d) 여름(6~8월), (e) 가을(9~11월) 평균 GPP를 나타낸 지도.

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그림 7.

34년(1982~2015년) 동안 동아시아 몬순 지역의 (a) 연, (b) 겨울(12~2월), (c) 봄(3~5월), (d) 여름(6~8월), (e) 가을(9~11월) 평균 GPP의 변화 비율(%). 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 격자만 표시함.

1982년부터 2015년까지 GPP는 명확한 위도 구배를 보였으며, 위도가 높아질수록 감소하는 패턴과 함께 뚜렷한 계절성을 나타냈다(그림 6). 겨울철(12~2월)에는 중국 남부 지역을 제외한 대부분 지역에서 600tC/km² 미만의 낮은 GPP 값을 보였다(그림 6b). 이후 봄철(3~5월)부터 GPP가 증가하기 시작했으며, 특히 중국 중부(양쯔강 유역 및 화남 지역)에서 회복되는 양상을 보였다(그림 6c). 여름철(6~8월)은 식생 활동이 가장 활발한 시기로, 연중 가장 높은 GPP 값을 보였다. 특히, 화북평야와 양쯔강 중하류 지역에서는 3000tC/km² 이상의 높은 GPP 값이 나타났다(그림 6d). 가을철(9~11월)에는 다시 GPP가 점진적으로 감소하였으나, 중국 남부에서 여전히 높은 식생 생산성을 유지하였다. 반면, 반건조 및 건조 기후대에 속하는 북위 40° 이상 지역에서는 GPP가 급격히 낮아지는 패턴을 보였다(그림 6e).

34년 동안 GPP의 변화 추세를 분석한 결과, 중국 북동부와 중부, 황토고원 지역을 포함한 대부분 지역에서 GPP가 증가하는 경향을 보였다(그림 7). 특히, 봄철에 쓰촨 지역이 위치한 중국 중부와 황토고원 지역에서 16% 이상의 가장 높은 증가율을 보였다(그림 7c). 이는 전 지구적 기온 상승에 따른 식생 생장 기간의 조기 시작과 관련이 있을 것으로 사료된다(Buermann et al., 2018; Piao et al., 2022). Liu et al.(2025)은 최근 기후변화로 인해 식생 생장 시작일이 빨라지면서 봄철 탄소 흡수량과 GPP가 증가하고, 광합성 최성기가 앞당겨짐을 밝혔다. 이는 인간 활동(즉, 토지이용 정책)으로 식생이 증가한 중국 중부 및 황토고원 지역에서 봄철 GPP가 유의미하게 증가한 본 연구 결과를 뒷받침한다.

중국의 재조림 정책이 GPP에 미친 영향을 평가하기 위해, 정책 시행 전후 기간의 위도별 GPP 변화량을 비교 분석하였다. 분석 결과, 모든 계절에서 지역적 차이가 뚜렷하게 나타났다(그림 8). 연평균 GPP의 경우, 북위 28~40°에서 후반기에 약 100tC/km² 증가했다(그림 8a). 해당 지역은 쓰촨 지역(북위 28~34°)과 황토고원 지역(북위 34~40°)이 위치하는 위도대로, 중국에서 재조림 정책(Grain for Green Program)이 집중적으로 시행된 지역이다(Lu et al., 2013; Xiao, 2014; Wang et al., 2017). 반면, 북위 20~23°지역에서는 전반기 대비 후반기의 GPP가 급격하게 감소하는 경향을 보였으며(그림 8a), 이러한 감소세는 그림 7d에서도 뚜렷하게 나타났다. 1999년 이후는 중국의 경제 개발로 인해 남부 해안 지역의 도시화가 빠르게 진행된 시기로, 이와 관련하여 광둥성, 주강 삼각주 등 주요 해안 지역에서 식생 감소 및 생산량 저하가 다수의 선행 연구를 통해 확인되었다(예, Jiang et al., 2015; Hu et al., 2021; Huang et al., 2021). 계절별 분석 결과, 식생의 생장 활동이 가장 활발한 봄철과 여름철에 GPP 변화가 가장 두드러지게 나타났다. 봄철에는 쓰촨 지역에서 후반기에 250tC/km² 이상의 증가를 보였다(그림 8c). 여름철 역시 동일한 지역에서 증가 패턴을 보였으며, 황토고원 지역에서는 높은 위도대별 변동성을 나타내며 200~400tC/km² 이상의 증가를 나타냈다(그림 8d). 반면, 가을철과 겨울철에는 변화 패턴이 일관되지 않거나 전반기의 GPP 증가 규모가 더 크게 나타났다(그림 8b, e). 이전 연구에 따르면, 지난 수십 년 동안의 기온 상승으로 식생의 생장기가 연장되면서 생태계 순생산성 증가로 이어졌지만(Piao et al., 2022), 봄철 탄소 흡수량은 증가하는 반면 가을철 탄소 흡수량은 감소하는 경향을 보였다(Keeling et al., 1996; Randerson et al., 1999; Bauerle et al., 2012). 이는 재조림 정책의 영향으로 쓰촨 지역과 황토고원 지역에서 다른 계절에 비해 봄철과 여름철에 식생 생산성이 뚜렷하게 증가한 본 연구 결과를 뒷받침한다. 또한, 반건조 및 건조 지역이 위치한 북위 40°이상에서는 대부분의 계절에서 GPP 변화가 미미하거나 감소하는 경향을 보인 반면, 북위 28~40°에서는 봄철과 여름철에 뚜렷한 증가 패턴이 확인되었다. 이는 재조림 정책이 주로 쓰촨 지역 및 황토고원 지역을 포함하는 중국 중부 지역에 집중되었으며, 해당 지역의 식생 생장 및 탄소 흡수 증가에 크게 기여했음을 시사한다.

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그림 8.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 쓰촨 지역과 황토고원 지역 범위의 경도(동경 100~115°)로 면적평균한 (a) 연, (b) 겨울(12~2월), (c) 봄(3~5월), (d) 여름(6~8월), (e) 가을(9~11월)의 GPP 변화량을 나타낸 위도별 프로파일. 각 지역에서 LCLU 변화가 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 격자만 추출하여, 전반기 및 후반기의 마지막 3년과 초기 3년의 GPP 평균값 간 차이를 계산함. 빨간색 실선은 쓰촨 지역(북위 28~34°)과 황토고원 지역(북위 34~40°)의 위도 범위이며, 검은색 점선은 두 지역 간 경계를 나타냄.

4) 탄소 수지 변화에 따른 경제적 편익

쓰촨 지역과 황토고원 지역의 식생 탄소 저장량 변화에 따른 경제적 편익을 산정하였다. VCM-T, VCM-FL, FCM의 톤당 탄소 가격은 톤당 이산화탄소 가격을 변환하여 사용하였으며(식 (3) 참고), 각 23.97 USD, 35.67 USD, 19.08 USD로 산출되었다.

지역별 총 식생 탄소 저장량 변화(그림 4 참고)에 대한 경제적 편익을 산정한 결과는 표 5와 같다. 쓰촨 지역에서 재조림 정책 시행 전(1982~1998년)의 경제적 편익은 톤당 탄소 가격에 따라 약 2억 4000만 USD에서 최대 약 4억 5000만 USD로 나타났다. 재조림 정책 시행 후(1999~2015년)의 경제적 편익은 최소 약 18억 6000만 USD에서 최대 약 34억 8000만 USD로 산출되었다. 두 기간 사이의 경제적 편익 차이는 최대 약 30억 3000만 USD로 추정되었다(표 5a). 황토고원 지역의 경우, 재조림 정책 시행 전에 약 5억 9000만~11억 1000만 USD의 경제적 편익이 발생하였으며, 시행 후에는 약 12억~22억 4000만 USD의 경제적 편익이 발생하였다. 이에 따라 두 기간의 경제적 편익 차이는 최대 약 11억 3000만 USD로 추정되었다(표 5b).

표 5.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 (a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역의 총 식생 탄소 저장량 변화(그림 4)에 대한 경제적 편익과 후반기와 전반기 간 경제적 편익 차이. 단위는 USD/tCO2로, 탄소 가격과 동일함.

(a) 쓰촨 지역
	Voluntary Carbon Market (Total)	Voluntary Carbon Market (Forestry/Land Use)	Forest Carbon Market
1982-1998	302,436,501.23	450,058,823.48	240,737,940.90
1999-2015	2,340,827,143.95	3,483,408,603.45	1,863,286,687.80
Difference	2,038,390,642.73	3,033,349,779.98	1,622,548,746.90

(b) 황토고원 지역
	Voluntary Carbon Market (Total)	Voluntary Carbon Market (Forestry/Land Use)	Forest Carbon Market
1982-1998	746,106,219.98	1,110,288,229.73	593,896,815.90
1999-2015	1,504,936,291.23	2,239,510,951.53	1,197,921,753.72
Difference	758,830,071.26	1,129,222,721.81	604,024,937.82

표 6은 그림 5의 지역별 식생 탄소 저장량 평균 변화 값을 바탕으로 경제적 편익을 계산한 결과이다. 쓰촨 지역에서는 톤당 탄소 가격이 가장 높은 VCM-FL에서 정책 시행 전에 약 1,900 USD, 시행 후에 약 15,400 USD의 경제적 편익이 발생하였다(표 6a). 황토고원 지역의 경우, 재조림 정책 시행 이전에 최대 약 2,300 USD, 시행 후에는 최대 약 3,900 USD의 경제적 편익이 발생하였고, 그 차이는 약 1,600 USD로 나타났다(표 6b). 이는 재조림 정책 시행 후, 쓰촨 지역과 황토고원 지역에서 식생 탄소 저장량이 통계적으로 유의미하게 증가한 분석 결과와 상응하였다.

표 6.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 (a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역 식생 탄소 저장량의 평균 변화 값(그림 5)에 대한 경제적 편익과 후반기와 전반기 간 경제적 편익 차이. 단위는 USD/tCO₂로, 탄소 가격과 동일함.

(a) 쓰촨 지역
	Voluntary Carbon Market (Total)	Voluntary Carbon Market (Forestry/Land Use)		Forest Carbon Market
1982-1998	1,300.88	1,935.86		1,035.50
1999-2015	10,389.25	15,460.35		8,269.79
Difference	9,088.37	13,524.49		7,234.29

(b) 황토고원 지역
	Voluntary Carbon Market (Total)		Voluntary Carbon Market (Forestry/Land Use)		Forest Carbon Market
1982-1998	1,560.68		2,322.46		1,242.29
1999-2015	2,623.38		3,903.88		2,088.20
Difference	1,062.70		1,581.42		845.91

4. 결론

본 연구는 중국의 쓰촨 지역과 황토고원 지역을 대상으로 토지이용 정책에 따른 탄소 수지 변화 및 환경적 편익을 정량적으로 분석하고, 이를 바탕으로 경제적 편익을 산정하였다. 특히, 중국에서 1999년 시행된 대형 재조림 정책인 Grain for Green Program 전후의 변화를 비교함으로써 인간 활동이 해당 지역의 환경 및 경제적 편익에 미친 영향을 파악하였다.

쓰촨 지역에서는 Grain for Green Program 시행 이후, 농경지에서 삼림으로의 전이가 가속화되면서 식생 탄소 저장량이 정책 시행 이전 대비 7.7배 증가하는 경향을 보였다. 반면, 황토고원 지역에서는 초지가 농경지 또는 삼림으로 전이되었음에도, 식생 탄소 저장량 증가 규모는 상대적으로 낮았다. 이는 해당 지역이 건조 기후대에 속해 물 이용 효율이 낮아 조림 성공률이 제한적이며, 그로 인해 탄소 저장 효율이 상대적으로 낮다는 환경적 한계를 보여준다. 또한, 쓰촨 지역과 황토고원 지역에서 재조림 정책 시행 전후의 식생 탄소 저장량 변화를 바탕으로 경제적 편익을 평가한 결과, 두 지역 모두에서 재조림 정책 시행 이후 경제적 편익이 증가한 것으로 나타났다. 특히, 쓰촨 지역에서 증가 규모가 두드러졌다. 이는 탄소 거래 시장의 가격 변동성을 고려하더라도, 정책적으로 적절한 토지이용 전환이 경제적 편익과 환경적 지속 가능성을 동시에 확보할 수 있음을 시사한다.

본 연구는 토지이용 정책이 식생 탄소 저장량과 경제적 편익에 미치는 영향을 실증적으로 분석하여, 육상 생태계가 탄소 흡수원으로서의 기능뿐만 아니라 기후변화 완화 및 적응 측면에서도 중요한 역할을 수행할 수 있음을 보여준다. 예를 들어, 여름철 동아시아 몬순의 영향을 받는 양쯔강 유역은 몬순이 강화되는 엘니뇨 시기에 홍수 규모가 더욱 커질 수 있다(Yu et al., 2009). 실제로, 1997~1998년에 강한 엘니뇨 현상이 발생하면서 그 해 여름 양쯔강 유역에서 대홍수가 일어나 약 200억 달러의 경제적 피해를 초래하였다(Yin and Li, 2001). 이는 특히 목재시장 자유화와 농촌 토지 소유권 개혁 등 중국의 토지이용 정책으로 인해 삼림이 황폐화된 쓰촨 지역에서 더욱 두드러지게 나타났다(Liu and Xia, 2021). 이에 따라, 쓰촨 지역은 대홍수 발생 이후 대형 재조림 정책인 Grain for Green Program의 주요 실험 지역으로 선정되었으며(Yan-qiong et al., 2003), 그 영향으로 2000년 이후 쓰촨 지역에서 농경지가 감소하고 삼림이 증가한 것이 확인되었다(Han et al., 2019; Im et al., 2024).

이처럼 자연재해 저감을 목적으로 시행된 토지이용 정책은, 본 연구가 보여주듯 환경적 편익과 경제적 편익을 동시에 창출하였다. 인위적 탄소 배출을 상쇄하는 육상 생태계의 기능은 단순한 환경적 효과를 넘어, 기후변화 완화(예, 온실가스 흡수)와 적응(예, 자연재해 저감)으로까지 이어질 수 있다. 특히 쓰촨 지역의 사례는 토지이용 정책이 탄소 저장량을 실질적으로 증가시켰을 뿐만 아니라, 그로부터 발생하는 경제적 편익 또한 상당함을 입증하였다. 이는 탄소중립 정책이 ‘비용’이 아닌 ‘경제적 기회’로 작용할 수 있음을 보여주는 사례이며, 정책 설계에 따라 지속가능한 성장과 기후변화 대응을 동시에 달성할 수 있음을 시사한다(최현진 등, 2025).

다만, 이러한 편익은 모든 지역에서 균등하게 나타나는 것이 아니며, 지역의 지형, 기후, 물 이용 효율, 조림 성공률 등 지리·생태적 특성에 따라 달라질 수 있다. 따라서 기후변화 대응 전략으로서의 토지이용 정책은 지역 맞춤형 설계를 필요로 하며, 본 연구는 이러한 정책 수립을 위한 실증적 근거와 기초자료를 제공한다. 또한, 본 연구는 1982년부터 2015년까지 장기간의 LCLU 변화에 따른 환경적 및 경제적 편익 변화를 분석하기 위해 0.5° 해상도의 자료를 활용하였는데, 이는 장기적인 시공간적 변화 패턴을 파악하는 데 유용하지만 격자 내에 존재하는 다양한 LCLU의 혼재를 완전히 반영하지 못할 가능성이 있다. 따라서, 본 연구가 제공하는 기초자료를 바탕으로, 향후 연구에서는 장기적인 기후변화 시나리오, 지역별 탄소 흡수 잠재력, 고해상도의 장기간 LCLU 시계열 자료 등을 통합적으로 평가할 필요가 있다.

Acknowledgements

이 논문은 2023년 대한민국 교육부와 한국연구재단의 공동연구지원사업의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2023S1A5A2A03088190).

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Journal of the Korean Geographical Society ISSN:1225-6633(Print) 대한지리학회지

Preview

Changes in Environmental and Economic Benefits Caused by Land Use Policies in China: A Case Study of the Grain for Green Program

ABSTRACT

MAIN

그림 1.

동아시아 몬순 지역의 주요 LCLU 유형인 (a) 농경지, (b) 삼림, (c) 초지의 1982년 및 2015년 평균 비율을 나타낸 지도(Im et al.(2024)의 Figure 2를 수정하여 재구성).

그림 2.

식 (1)

식 (2)

표 1.

1996~2016년 중국의 토지피복 유형(농경지, 삼림, 초지)에 대한 식생 탄소 밀도(Qiu et al., 2016; Zhu et al., 2019)

표 2.

거래 종류별 탄소 가격 및 기준 연도

식 (3)

그림 3.

(a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역의 LCLU 유형별 면적평균 시계열 그래프. 각 지역에서 LCLU 변화가 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 격자만 추출하여 분석함(그림 2 참고).

표 3.

(a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역에서 LCLU 변화가 통계적으로 유의미한 격자만 추출하여 면적평균한 LCLU 유형별 시계열 추세분석 결과

그림 4.

그림 5.

표 4.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 중국의 총 탄소 배출량에 대한 쓰촨 지역과 황토고원 지역의 총 식생 탄소 저장량 비율

그림 6.

1982년부터 2015년까지 동아시아 몬순 지역의 (a) 연, (b) 겨울(12~2월), (c) 봄(3~5월), (d) 여름(6~8월), (e) 가을(9~11월) 평균 GPP를 나타낸 지도.

그림 7.

34년(1982~2015년) 동안 동아시아 몬순 지역의 (a) 연, (b) 겨울(12~2월), (c) 봄(3~5월), (d) 여름(6~8월), (e) 가을(9~11월) 평균 GPP의 변화 비율(%). 5% 유의수준에서 통계적으로 유의미한 격자만 표시함.

그림 8.

표 5.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 (a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역의 총 식생 탄소 저장량 변화(그림 4)에 대한 경제적 편익과 후반기와 전반기 간 경제적 편익 차이. 단위는 USD/tCO2로, 탄소 가격과 동일함.

표 6.

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 (a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역 식생 탄소 저장량의 평균 변화 값(그림 5)에 대한 경제적 편익과 후반기와 전반기 간 경제적 편익 차이. 단위는 USD/tCO2로, 탄소 가격과 동일함.

Acknowledgements

References

전반기(1982~1998년)와 후반기(1999~2015년) 동안 (a) 쓰촨 지역과 (b) 황토고원 지역 식생 탄소 저장량의 평균 변화 값(그림 5)에 대한 경제적 편익과 후반기와 전반기 간 경제적 편익 차이. 단위는 USD/tCO₂로, 탄소 가격과 동일함.