김재익 Kim Jaeik**, 이섬결 Lee Seomgyeol***, 현준용 Hyun Junyong****
Abstract
This study intends to analyze the effects of greenbelt release on vegetation conditions in the case of the three medium-sized cities in Korea. For this purpose, two types of the difference-in-difference models are performed to estimate the determinants of the NDVI (normalized difference vegetation index) by utilizing the panel data of the study areas which includes both attribute data such as population and land price, and spatial data such as distance to the city center. The findings of this study indicate that the release of the greenbelt restriction made the vegetation condition worse off in all three medium-sized cities. This reflects that the greenbelt functions as a green area reservoir, and proves that the greenbelt restriction is an effective tool to control land development.
Keywords: Greenbelt, Vegetation Index, NDVI, Difference-in-difference Model, Satellite Images
* 이 논문은 2017년도 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구사업임(No.20170385).
** 계명대학교 도시계획학과 교수(제1저자) | Prof., Dept. of Urban Planning, Keimyung Univ. | Primary Author | kji@kmu.ac.kr
*** 계명대학교 대학원 도시계획 및 교통공학과 박사과정(교신저자) | Ph.D. Candidate, Dept. of Urban Planning and Transportation Engineering, Keimyung Univ. | Corresponding Author | ohgongbi@naver.com
**** 계명대학교 대학원 도시계획 및 교통공학과 박사과정 | Ph.D. Candidate, Dept. of Urban Planning and Transportation Engineering, Keimyung Univ. | hjy@kmu.ac.kr
서 개발을 가능토록 하기 위한 해제이지만 중소도시 의 전면해제는 그 목적이 다르기 때문이다.
중소도시의 개발제한구역 전면해제는 개발제한구 역의 목적 중의 하나인 자연보존을 중시하는 환경보 호단체들로부터 시대의 흐름에 역행하는 조치라는 반 발을 받은 바 있다. 이에 개발제한구역을 해제한 중소 도시들은 무분별한 개발을 제도적으로 방지하고자 대 부분의 해제지역을 녹지로 묶어 놓았다. 그러나 시간 이 흐름에 따라 이전에 개발제한구역이었던 곳 중 개 발 수요가 높은 곳은 다양한 용도로 개발이 되고 있 다. 물론 개발 수요가 적거나 개발 규제가 계속된 도 시에서는 개발 수준이 낮을 것이다.
도시개발, 특히 교외지역의 개발은 비도시적 용도 인 녹지를 주거, 상업, 공업 등의 도시용도로 전환하 는 것을 의미한다. 개발 행위는 지표면을 콘크리트, 철, 아스팔트 등으로 전환함으로써 녹지상태를 대표 하는 식생상태를 악화시킨다. 중소도시의 개발제한구 역이 해제된 이후 20년 가까이 경과하였으나, 실제 해 제지역의 식생상태가 악화되었는지의 여부와 악화 수 준, 나아가 도시별 차이 유무 등에 관한 연구가 전혀 없는 실정이다.
본 논문은 중소도시의 개발제한구역이 해제된 이 후, 과거 개발제한구역이었던 지역의 식생상태가 어 떠한 영향을 받았는지 분석하고자 한다.
II. 선행연구
개발제한구역을 설정하면 어떤 효과가 있는가를 연구 한 논문은 수없이 많다. 개발제한구역이 도시개발에 미친 영향은 무엇보다 먼저 개발 가능한 토지를 감소 시키는 효과에 초점을 맞추어 토지 및 주택가격을 상 승시킨다는 연구가 많다(Son and Kim 1998; Monk and Whitehead 1999; Dawkins and Nelson 2002;
Deaton and Vyn 2015). 반면, 개발제한구역은 정책 목 적이 명시하는 바와 같이 도시의 확산을 방지하고 구 역 내 환경을 보존하는 효과와 아울러 환경가치가 높 다는 점에 초점을 둔 연구도 다수 있다(Brown, Page and Riolo 2004; Siedentop, Fina and Krehl 2016). 나아 가 개발제한구역은 상당한 어메니티 가치를 가진다고 제시되기도 한다(Correll, Lillydahl and Singgell 1978;
Lee and Fujita 1997; Jun and Kim 2017). 또한 개발제 한구역으로 인하여 도시내부의 개발이 촉진된다는 주 장과 오히려 개발제한구역을 뛰어넘는 비지적 개발을 유발하여 직장과 주거지의 공간적 격리, 장거리 출퇴 근 유발 및 에너지 소비증가 등 다양한 부작용이 초래 된다는 주장을 하는 연구도 많다(Jun and Bae 2000).
개발제한구역의 해제는 개발에 대한 규제를 완화 하는 조치이므로 개발을 촉진시키는 효과가 있다. 특 히 수도권 등 대도시권 개발제한구역의 부분적 해제 는 개발 압력이 강한 곳을 대상으로 한 경우가 많아, 개발 허가를 전제로 한 해제로서 해제는 곧 개발을 의미하기도 한다. 실제로 개발제한구역을 부분적으로 해제한 서울을 사례로 한 최근의 연구들은 이러한 추 세를 입증하고 있다(Han, Huang, Ahn and Shu et al.
2017; Han 2017; Han and Go 2019). Bengston and Youn(2006)은 개발 압력이 강한 수도권에는 개발제한 구역이 수도권 내의 개발을 억제하는 데 실패했다고 결론 내린 바 있다.
개발제한구역이 전면해제된 경우를 대상으로 그 효과를 분석한 연구는 거의 없다. Kim, Hyun and Lee(2019)는 개발제한구역이 2000년대 초 전면해제된 청주, 진주, 춘천 등 세 개의 중소도시를 대상으로 도 시개발에 미치는 효과를 2017년과 비교분석한 결과 각 도시의 특성에 따라 개발 효과가 다르게 나타났음 을 파악하였다.
개발제한구역은 환경보전을 목적으로 하므로 대부
분의 경우 환경의 질적 수준을 유지하거나 높인다. 이 러한 관점에서 환경 효과에 초점을 둔 국내 연구도 있다. 송슬기, 이달별, 정주철(2015)은 개발제한구역 해제지역의 환경적 영향을 대기의 질(NO2와 SO2)과 수질(BOD와 COD)을 기준으로 분석하였다. 이들의 연구는 개발제한구역의 환경적 기능을 확인하였고, 또 개발제한구역의 해제는 토지이용에 따라 차이는 있지만 전반적으로 환경의 질적 수준을 하락시켰음을 입증하였다. 그러나 개발제한구역의 해제가 지표면의 식생상태에 어떠한 영향을 미쳤는지 구체적으로 분석 한 연구는 없다. 이러한 관점에서 본 논문은 개발제한 구역의 해제가 환경에 미치는 영향을 식생상태를 기 준으로 분석하고자 한다.
III. 자료 및 접근방법 1. 자료
개발제한구역의 해제가 식생에 미치는 영향을 파악하 기 위해서는 해제 전과 해제 후의 식생상태를 나타내 는 자료가 필수적이다. 본 논문은 식생정보를 포함하 고 있는 위성영상 중 2000년도는 30m×30m의 해상 도를 가진 Landsat TM 5 영상을, 2017년도는 같은 해 상도인 Landsat TM 8 영상을 획득, 원격탐사기법을 활용하여 식생자료뿐 아니라 시가화지역(도시개발) 자료를 생성하였다. 이때 연구 대상 기간 동안 변동이 없지만 NDVI에 영향을 미칠 가능성이 있는 하천, 논 등 수계지역은 두 시기 모두 영상에서 제외시켰다. 연 구 대상 지역 내 흰색으로 나타나는 지역이 분석제외 지역이다. 그리고 거리변수는 GIS를 이용하여 네트워 크 거리 및 직선거리를 측정하였다. 속성자료 중 인 구, 가구에 관한 자료는 통계청(2018), 토지가격은 국 토교통부로부터 획득하였다.
2. 접근방법 1) 연구 대상 지역
연구 대상 도시는 개발제한구역이 해제된 7개 중소도 시를 모두 선정하기보다는 지역에 따라 북부(춘천), 중부(청주), 남부(진주)를 대표하는 도시들로 선정하 였다. 개발제한구역은 도시를 둘러싼 벨트형 구역이 므로 구역 내부는 도시지역, 외부는 비도시지역이라 는 특징이 있다. 개발제한구역이 해제되면 규제가 해 제된 구역뿐 아니라 도시 내부 및 도시 바깥지역도 개발의 이전 효과로 인하여 영향을 받는다고 할 수 있다. 본 논문은 이를 구분하기 위하여 분석 대상 지 역을 도시 내부(Inner-GB), 개발제한구역(GB), 그리고 외곽지역(Outer-GB)으로 나누어 그 효과를 분석한다.
분석의 단위는 최소행정구역 단위인 읍면동은 규모가 너무 넓어 적합지 않다고 판단하여, 연구 대상 지역을 30m×30m 크기의 그리드 셀로 분할하여 분석의 단위 로 설정하였다.
2) 식생지수
식생상태는 자연적 요인(가뭄, 홍수, 바람, 강우, 침식 등)과 인공적 요인(산업화, 화재, 보전정책 폐기 등) 등 다양한 요인에 의해 변화한다. 식생상태를 측정하 는 지표는 50여 개가 넘으며, 그중 가장 많이 사용되 는 것이 표준식생지수이다(Bannari, Morin, Bonn and Huette 1995). 표준식생지수(NDVI)는 Rouse, Haas, Schell and Deering et al.(1974)에 의해 처음 사용되었 는데 그 도출식은 <식 1>과 같다.
<식 1>
여기서 NIR은 근적외선(Near-infrared Regions)을 나타내며, Red는 문자 그대로 적색광 밴드이다. 본 논 문에서 사용하는 2000년 Landsat TM 5 영상은 밴드 4와 3을, 2017년 Landsat 8은 밴드 5와 4이다. 그리고 NDVI의 값은 –1과 +1 사이의 값을 가지며 그 값이 클수록 식생상태가 좋다고 해석된다. 녹지지역은 일 반적으로 0.2에서 0.8의 값을 갖는다.
3) 대기보정(Atmospheric Correction)
식생지수를 이용한 분석은 계절효과 도 고려해야 하고 대부분의 경우 대 기보정이 필요하다. 위성영상은 촬영 당시의 기후, 복사열 등의 영향으로 지표의 상태를 제대로 반영하지 못하
는 경우가 있기 때문이다. 이것을 교정하는 것이 대 기보정이며, 영상의 전처리과정에서 가장 중요한 작 업 중의 하나로 지목된다. 실제 대기보정을 하지 않 아 발생하는 오차는 분석결과를 10% 이상 왜곡시킨 다는 연구도 있다(Che and Price 1992; Hadjimitsis et al. 2010). 특히 대기에 의한 영상 왜곡은 지표면이 어두운 물체로 표시되는 수계 혹은 식생인 경우 강 하게 나타난다(Hadjimitsis, Papadavid, Agapiou and Themistocleous 2010).
본 논문은 식생상태를 대상으로 하므로 대기보정 을 고려하지 않을 수 없다. 그러나 본 논문에서는 다 음과 같은 이유로 대기보정을 실시하지 않았다. 첫째, 연구를 위해 영상을 선택할 때, 장마철에 나타나는 구 름, 습도 등의 영향이 없는 영상을 선정하였으므로 영 상 자체에 그리 큰 문제가 없기 때문이다. 둘째, 대기 보정은 단일 시점의 영상에는 할 필요가 없기 때문이 다. 대기보정은 두 시점 혹은 그 이상의 시점 간의 비 교에 필수적이다. 본 논문은 두 시점의 영상을 비교하
되, 각 시점의 영상을 표준화하여 그 값의 차이를 기 반으로 분석하므로, 실제 두 시점의 식생차이를 직접 비교하는 것은 아니다. 그럼에도 불구하고 혹 있을지 모르는 대기에 의한 영향을 최대한 배제하기 위하여 습도가 높은 강, 하천, 댐을 비롯하여 두 시점 동안 토지이용의 변화가 없는 논을 영상에서 제외하여 식 생의 표준점수를 계산하였다.
되, 각 시점의 영상을 표준화하여 그 값의 차이를 기 반으로 분석하므로, 실제 두 시점의 식생차이를 직접 비교하는 것은 아니다. 그럼에도 불구하고 혹 있을지 모르는 대기에 의한 영향을 최대한 배제하기 위하여 습도가 높은 강, 하천, 댐을 비롯하여 두 시점 동안 토지이용의 변화가 없는 논을 영상에서 제외하여 식 생의 표준점수를 계산하였다.