2. 원격탐사기법을 활용한 인구분포 추정의 고려사항
1) 인구분포 추정을 위한 ‘공간단위16)’의 문제
원격탐사기법을 활용하여 공간적 인구분포 추정시 고려해야 할 주요사항은 인구추정 을 위한 공간단위의 문제이다. 인구추정을 위한 공간단위는 위성영상의 픽셀단위 또는 센서스 구역, 토지이용 구역 등으로 설정이 가능하다. 공간단위는 위성영상의 픽셀단 위로 설정할 경우에는 센서스 구역이나 토지이용 구역 등의 단위와 비교하여 공간적으 로 세밀한 인구추정이 가능하다. 그러나 실제 지표면의 상세한 인구자료는 존재하지 않으므로 정확한 인구 추정에는 어려움이 있다(Harvey, 2002).
인구추정을 위한 격자의 크기가 커질수록 공간정보의 세밀한 표현력이 낮아지면서 불확실성(uncertainty)도 함께 낮아지는 경향이 있다. 반면에 격자의 크기를 작게 할 수록 공간 표현력은 높아지나 불확실성도 함께 높아지는 단점이 있으므로 인구추정의 목적에 따라 격자의 크기를 달리하여 추정해야 한다.
또한, 도시지역과 농촌지역의 인구분포 특성과 밀도가 다르기 때문에 인구분포를 적 절하게 표현할 수 있도록 지역특성을 고려함으로써 격자 크기를 달리 해야 한다. 도시 지역의 공간적 인구분포 정보를 시각화하기 위하여 세밀한 격자를 농촌에 적용할 경우 에는 산출 자료의 불확실성뿐만 아니라 개인정보 유출의 문제가 발생할 수 있다. 공간 적 해상도가 낮은 격자크기를 기반으로 한 농촌지역의 격자 크기를 도시지역에 적용할 경우에는 변동성이 매우 큰 도시의 공간적 인구분포를 표현하는데 어려움이 있다.
이 외에도, 격자의 크기를 크게 할 경우에 해안지역에서의 정확도가 떨어질 수 있 다. 해안지역의 정확도(품질)를 내륙과 동등하게 유지하기 위해서는 격자 크기를 크게 해야 한다. 그러나 복잡한 해안 지역에서 격자 크기가 커지면 격자가 커버하지 못하는 지역이 발생할 수 있으므로 연구목적에 따라서 공간단위를 설정할 필요가 있다.
특히, 원격탐사기법을 활용한 공간적 인구분포 추정을 위하여 위성영상만 활용하기 보다는 다양한 공간적 해상도를 기반으로 한 GIS 및 타 공간정보 자료가 필요하나 각 각의 자료가 공간 해상도가 다른 문제점이 있다. 입력 자료들의 해상도 중에서 가장
16) 공간단위: 인구를 추정하기 위한 최소의 공간면적을 의미
큰 격자크기에 맞출 경우(up-scaling)에는 모든 자료의 품질을 일정하게 유지할 수 있 으나 자료의 활용성과 최종 자료의 공간 표현력도 낮아질 수 있다. 반면에 입력 자료들 의 해상도에서 가장 작은 격자크기로 맞출 경우(down-scaling)에는 자료의 활용성 및 공간 표현력이 우수해지지만 공간적 인구밀도 분포를 상세화 하는 과정에서 정확도가 낮아질 가능성이 있다.
2) 인구분포 추정을 위한 ‘지표설정’의 문제
다음으로 원격탐사기법을 활용하여 공간적 인구분포 추정을 위하여 고려해야 할 사 항은 인구추정을 위한 지표설정의 문제이다. 위성영상정보로부터 원격탐사기법을 활용 하여 토지이용 정보를 추출한 후, 거주가능지역의 면적을 추출함으로써 공간적 인구분 포 추정이 가능하다. 그러나 토지이용의 변수는 명목변수인 반면 인구는 연속변수에 해당하므로 정확한 인구추정에는 한계가 있다(Liu et al., 2006).
따라서 인구추정을 위하여 토지이용 변수 이외에 다른 지표 설정이 요구된다. 일반 적으로 공간적으로 인구분포를 재분포 시키기 위해서는 다양한 지표를 사용하는 것이 유용하나 연구지역이나 연구시기에 따라서 지표환경이 달라지므로 선택적으로 사용해 야 한다.
또한, 위성영상 기반의 원격탐사기법을 활용한 공간적 인구분포 추정을 위해서는 지 표를 기반으로 한 모델링이 필수적으로 요구된다. 지표의 종류가 많고 복잡한 모델일 수록 바이어스(bias) 에러는 낮출 수 있으나 불확실성(Uncertainty) 에러는 증가하는 반면에 단순한 모델일수록 바이어스 에러는 높으나 불확실성 에러는 낮아지므로 선택 적으로 사용해야 한다.
특히, 현실을 반영한 공간적 인구분포 추정을 위해서는 실제적으로 활용 가능한 투 입-속성자료는 매우 제한적이므로 가용한 자료의 유용성을 통계적으로 살펴보기 위한 민감도 테스트가 필요하다. 지표별 인구추정을 위하여 사용하는 전통적인 다중회귀분 석방법 이외에도 최근에는 기계학습법(Machine Learning)17) 또는 인공지능 학습법
17) 기계학습은 training data를 통해 학습된 알려진 속성을 기반으로 예측하는 방법
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(Artificial Intelligence Learning)을 많이 이용하고 있다. 그러나 이러한 방법론은 경 험적 관계식을 알 수 없으므로 알고리즘 형성에 불리하며 “학습”을 위하여 많은 선행 데이터가 필요한 단점을 지니고 있다.
3) 기타 고려사항
북한지역과 같이 특이성을 지니는 연구지역의 경우에는 원격탐사기법을 활용하여 공 간적 인구분포 추정을 위하여 정치 및 경제적 요인 등 추가적으로 고려할 사항이 있다.
북한의 1인당 소비전력량(단위: kWh)은 ’80년 1,114(kWh)에서 ’90년에는 1,247 (kWh)로 증가하였다18). 북한지역은 ’95년부터 ’00년까지 소비전력량이 912(kWh) 에서 712(kWh)로 점차적으로 낮아졌다.
특히, “고난의 행군19)” 시기(’96~’00년) 중 초과 사망은 34만명, 출생손실은 10 만명으로 추정되며, 식량난으로 인한 탈북은 ’96~’99년에 많이 발생하였다. 그 후 1 인당 소비전력량(단위: kWh)은 ’04년 787(kWh), ’05년 817(kWh), ’06년 797 (kWh) 등으로 증가했으나 ’90년대 수준을 회복하지 못했다. 특히, DMSP-OLS 야간 위성영상을 이용하여 북한 인구추정시 ’95년 또는 ’04년 전·후의 사회적 상황이 매우 상이(<표 2-3> 참조)하므로 인구와 야간불빛과의 회귀식을 통한 상관관계 분석을 개 별적으로 수행할 필요가 있다. 북한과 같이 전력 부족난을 겪고 있는 지역을 대상으로 일반적 글로벌 지역과 같이 야간불빛 지표를 적용할 경우에는 인구추정의 오차가 커질 수 있다.
위성영상 기반의 원격탐사를 활용한 공간적 인구분포 추정 결과는 다양한 방법을 통 해서 직·간접적으로 수시로 검증해야 한다. 또한 거주지 주변의 환경변화 및 인간 활동 의 영향 등을 고려하여 알고리즘의 지속적인 개발도 필요하다.
18) 통계청의 2012년 8월 6일자 보도자료 인용–원천자료) 국제에너지기구(IEA)
19) 고난의 행군기(1996~2000): ① 1996년 시작: 당, 군, 청년보의 공동사설에서 주장; ② 1997년(고난의 강행군), 1998년(최후승리 위한 고난의 강행군); ③ 2000년 10월 종료 :조선노동당 55주년을 기해 공식적으로 종료 선언, *김정일 정권의 출범(1998) (자료: 통계청. 2010. 『1993-2055 북한 인구추계』. p.32)
연도 총인구(명) 남자(명) 여자(명) 인구성장률(%) 1993 21,103,477 10,268,079 10,835,398 -1994 21,411,599 10,423,297 10,988,262 1.5 1995 21,715,484 10,576,188 11,139,296 1.4 1996 21,911,223 10,712,591 11,278,632 1.3 1997 22,208,300 10,814,261 11,394,039 1 1998 22,355,471 10,877,766 11,477,705 0.7 1999 22,506,638 10,946,434 11,560,204 0.7 2000 22,702,184 11,044,585 11,657,599 0.9 2001 22,902,249 11,144,348 11,757,901 0.9 2002 23,087,788 11,234,909 11,852,879 0.8 2003 23,254,303 11,315,664 11,938,639 0.7 2004 23,410,962 11,391,674 12,019,288 0.7 2005 23,561,192 11,465,080 12,096,112 0.6 2006 23,706,535 11,536,822 12,169,713 0.6 2007 23,848,615 11,608,093 12,240,522 0.6 2008 23,934,132 11,662,160 12,271,972 0.4 2009 24,062,306 11,726,741 12,335,565 0.5 2010 24,186,621 11,789,532 12,397,089 0.5 2011 24,308,004 11,851,034 12,456,970 0.5 2012 24,427,381 11,911,751 12,515,630 0.5 2013 24,545,342 11,972,015 12,573,327 0.5 표 2-3 북한의 총인구 변화 (대한민국 통계청 자료)
자료: 통계청. 2010. 『1993-2055 북한 인구추계』 (p.43)
01 북한의 인구 동향 33 02 북한의 토지이용·피복 현황 40
CHAPTER
3
북한지역의 인구 및
토지이용 현황
CHAPTER
3 북한지역의 인구 및 토지이용 현황
본 장에서는 북한지역의 인구 현황, 남북한 인구비교, 1993년과 2008년 인구센서스 비교를 통해 북한지역의 인구 동향을 살펴본다. 이 외에도, 북한지역의 토지피복 종류에 따른 공간적 인구분포 추정을 위하여 북한의 토지피복 현황 및 주요기관별 북한지역의 토지피복 현황 자료에 대해서 검토 및 분석한다.
1. 북한의 인구 동향
1) 북한의 인구 현황
북한지역의 전체 인구데이터는 1989년 조선중앙연감에서 처음 수록된 이후로 1946~
1987년까지의 공민등록통계를 개방하였으며 공식적인 센서스 자료는 1993년과 2008년 자료가 있다. 공민등록통계는 각 내용에 대한 정확한 정의가 제공되지 않았으며 남녀 성비가 왜곡되어 있고 군대인구를 제외한 민간인구만을 대상으로 한다. 1993년 센서스 자료는 공민등록통계와 마찬가지로 각 내용에 대한 정확한 정의가 제공되지 않았을 뿐만 아니라 두 통계가 불일치하여 통계의 의도적 왜곡 가능성에 대한 의구심을 불러일으켰으 며, 이는 센서스 자료를 활용하는데 제한요소로 작용하였다.
2008년 센서스 조사는 북한당국이 국제사회에 대한 적극적 지원을 요청함으로써 수 행되었고, UNFPA(United Nations Fund for Population Activities)와 한국 정부가 센 서스 조사를 위한 재정과 기술을 지원하였다.
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그림 3-1 북한의 연령별 인구구조
자료: Central Bureau of Statistics Pyongyang, 2009. 『DRK Korea 2008 Population Census National Report』
자료를 이용하여 저자 재작성
2008년 센서스 자료는 각 내용에 대한 정확한 정의가 제공된 최초자료이다. 특히 공 민등록통계와 2003년 센서스와는 다르게 군부대 거주인구를 명시하고 인구수를 제시하 고 있다. 2008년 센서스는 지금까지 북한의 인구통계 가운데 가장 투명하고 분명한 과 정과 절차, 형식을 통해 제작 및 공표된 인구통계 자료이다.
그러나 기존 통계자료와 마찬가지로 군대인구 수치 등의 의도적인 왜곡 가능성이 있 으며 통계적 불일치라는 문제가 존재하기는 하지만 기본적 인구지표 분석에서는 현실을 크게 왜곡할 가능성이 상대적으로 적다20). 따라서 본 연구에서는 북한 인구통계의 문제 점이 상대적으로 희석된 시도별 행정구역 단위의 집계 총인구수를 이용하여 분포를 추정 하므로 2008년 데이터의 통계학적 문제는 고려하지 않는다.
20) 이석. 2011. 「2008년 북한 인구센서스의 분석과 문제점」. 『정책연구시리즈』 2011-11(p.31)
그림 3-2 2008년 북한의 시도별 인구 단계구분
자료: Central Bureau of Statistics Pyongyang, 2009. 『DRK Korea 2008 Population Census National Report』
자료를 이용하여 저자 재작성
그림 3-3 2008년 북한의 시군구역별 인구 단계구분도
자료: Central Bureau of Statistics Pyongyang, 2009. 『DRK Korea 2008 Population Census National Report』
자료를 이용하여 저자 재작성
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21) Central Bureau of Statistics Pyongyang, 2009. 『DRK Korea 2008 Population Census National Report』(p.14 통계자료)
22) Central Bureau of Statistics Pyongyang, 2009. 『DRK Korea 2008 Population Census National Report』(p.14-17 통계자료)
23) Central Bureau of Statistics Pyongyang, 2009. 『DRK Korea 2008 Population Census National Report』(p.15 통계자료)
24) Central Bureau of Statistics Pyongyang, 2009. 『DRK Korea 2008 Population Census National Report』(p.14 통계자료)
25) 김두섭 외. 2010. 『북한 인구센서스 분석 연구』. 한국사회과학자료원(p.34-35)
25) 김두섭 외. 2010. 『북한 인구센서스 분석 연구』. 한국사회과학자료원(p.34-35)