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원격탐사를 활용한 북한지역 인구분포 추정 및 활용방안 연구

A Study of the Estimation of Spatial Distribution of Population in North Korea Using Remote Sensing and Its Application

강민조, 임용호, 사공호상, 조재일, 안재성

▪연구진

강민조 국토연구원 책임연구원(연구책임) 임용호 국토연구원 연구원

사공호상 국토연구원 선임연구위원

▪외부연구진

조재일 전남대학교 교수 안재성 경일대학교 교수

▪연구심의위원

유재윤 국토연구원 선임연구위원 이상준 국토연구원 선임연구위원 김태환 국토연구원 선임연구위원 김대종 국토연구원 연구위원 이현주 국토연구원 책임연구원

발 간 사

PREFACE

2014년 초에 박근혜 대통령은 통일이 가지고 올 한반도의 미래와 이를 위한 준비의 필요성을 언급했다. 그 이후로 정부를 비롯한 사회의 각 부문에서 통일을 위한 준비를 진행하고 있다. 통일이 언제 어떤 형태로 이루어질 지는 예측하기 어렵지만 중장기적 으로 치밀하게 준비함으로써 통일로 인한 사회적 혼란과 충격을 완화해야 한다는 데는 누구나 공감하고 있다.

통일은 현실적인 문제를 수반할 가능성이 매우 크기 때문에 개략적인 구상 수준이 아니라 매우 구체적으로 준비되어야 한다. 예를 들면, 도로, 철도, 항만, 공항 등 인프 라 시설은 물론 도시개발과 산업단지 조성 등을 포함한 한반도 공간계획이 필요하고, 이들 계획은 데이터나 실증자료를 기반으로 수립되어야 한다. 그러나 아쉽게도 북한지 역에 관한 자료나 정보를 구하기가 매우 어렵다.

UN과 같은 국제기구를 통해서 발표되는 통계 이외에 북한지역의 자료를 구하기는 사실상 어려운 실정이다. 이와 같이 신뢰할 수 있는 최신 자료와 정보가 제한된 가운데 서 진행되고 있는 통일 준비의 실효성을 확보하는 것이 중요한 과제 중 하나이다.

북한과 같이 접근이 불가능한 지역의 정보는 위성을 이용하면 효과적으로 얻을 수 있다. 인공위성은 광학카메라 등 센서를 탑재하고 지구를 주기적으로 돌면서 필요한 지역의 정보를 획득하고 있다. 이런 장점 때문에 우리나라를 비롯한 전 세계의 국가들 이 수많은 위성을 운영하고 있다.

센서기술의 발달로 최근에는 지상의 소형물체도 판별할 수 있는 수십 센티미터의 공 간해상도를 갖는 영상을 얻을 수 있다. 위성영상을 활용하면 지형과 토지이용, 식생, 시설물, 건물 등과 같은 다양한 정보를 분석할 수 있다. 국내외 위성영상과 이종 센서 영상을 함께 활용하면 보다 자세한 정보를 분석할 수 있다. 이와 같이 위성영상을 이용

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하여 북한지역에 관한 정보를 수집하고, 이를 통일준비에 활용한다면 좀 더 구체적이 고 실효성 있는 준비를 할 수 있을 것이다.

인구수나 인구분포 등과 같은 자료는 공간계획을 수립할 때 가장 우선적으로 필요한 자료이다. 그러나 북한은 인구통계를 제공하지 않기 때문에 국제기구 등을 통해서 발 표되는 통계를 통해서 대략적인 숫자를 파악하고 있다. 이마저도 행정구역단위로 집계 되기 때문에 공간적으로 어떻게 분포되어 있는지는 알 수가 없다.

북한은 산림지역이 많고 도시와 농촌의 경계가 분명하지 않기 때문에 어느 지역에 인구가 분포해 있는지를 파악할 수 없다. 따라서 이 연구에서는 통계상의 인구수를 거 주 가능지역에 공간적으로 배분함으로써 인구가 어디에 얼마나 분포하고 있는지를 파 악하기 위해 수행되었다.

북한 전역의 인구분포를 파악하기 위해 국내외 위성영상을 함께 활용하였고, 정확도 를 높이기 위해 지리정보를 보조적으로 활용하였다. 다양한 분석기법을 적용하여 인구 분포를 분석한 후 정확성 평가를 통해서 최선의 대안을 제시하였다. 이 연구를 통해 분석된 북한지역의 인구분포 자료는 통일을 준비하는 여러 부문에서 활용할 수 있다.

예를 들면, 한반도와 유라시아를 연결하는 도로나 철도 등 교통인프라 계획 시 인구의 지역적 분포는 노선결정에 활용될 것이다. 또한 도시와 산업단지 등 지역개발 시에도 유용한 정보로 활용될 것으로 기대된다.

끝으로 본 연구를 수행하는데 노력을 아끼지 않은 강민조 책임연구원을 비롯한 사공 호상 선임연구위원, 임용호 연구원의 노고를 치하하며, 연구를 수행하는 과정에 참여 하여 많은 도움을 주신 전문가 여러분께도 깊이 감사드린다.

2016년 10월 국토연구원장 김 동 주

주요 내용 및 정책제안

FINDINGS & SUGGESTIONS

본 연구보고서의 주요 내용

숱 인구는 공간상에 분포하고 있는 인문·사회적 자료 중 가장 기초적인 자료로서 북한지 역의 공간적 인구분포를 파악하는 것은 실질적인 통일준비를 위하여 필수적임

숲 원격탐사기법 및 다양한 대시메트릭 지도법을 활용하여 북한지역의 거주가능지역을

추출하고 공간적 인구분포를 추정함

숳토지피복별 가중치 및 경사도, 표고, 식생지수, 건물 등의 정보를 고려한 대시메트릭법의 공간적 인구분포 추정 결과의 정확도(평균제곱근오차, 평균절대오차)가 가장 높게 나타남

숴본 연구에서 제시한 북한지역의 공간적 인구분포 정보는 한반도 마스터플랜 수립 등의

통일대비 국토·도시개발 및 국토환경·관리 등의 국토관련 정책분야에서 활용 가능함

본 연구보고서의 정책제안

숱 북한지역의 보다 정확한 공간적 인구분포 자료 구축 및 분석을 위하여 남북간 협력을 통해 좀 더 세밀한 읍면동리 행정단위의 인구센서스 조사가 이루어져야 함

숲 각 부처별로 추진해 온 북한관련 기초조사 연구를 종합적으로 조율하고 연계시킴으로 써 통합적 북한개발 추진전략과 단계별 실천 로드맵을 제시할 필요가 있음

숳통일 한반도의 효율적 정책수립을 위해서 각 기관별로 필요한 공간정보를 포함한 북

한관련 자료는 공유할 필요가 있음

숴 북한관련 자료 구축을 위한 관계기관 협의회 등을 통해서 자료의 공유 및 융·복합

활용이 가능하도록 표준 준수 및 메타데이터를 제공할 필요가 있음

숵정부에서는 통일대비 국토관련 정책 활용을 위하여 기관별 역할 분담을 통한 중복자

료 구축으로 인한 예산낭비 방지와 공동 활용을 통한 정책지원 방안을 마련해야 함

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요 약

SUMMARY

1. 연구의 배경 및 목적

❑ 통일대비 정책수립을 위한 기초자료 확보를 위하여 접근불능지인 북한과 같이 정확 한 인구정보 획득이 어렵거나 직접 조사하기 어려운 지역은 위성영상을 통해 공간 적 인구분포를 추정할 필요가 있음

∙ 인구센서스자료는 사회·경제적 데이터에 관한 분석 및 정책수립에 필수적 자료 로 그 중요성이 크나 정치·경제적 여건으로 인하여 정보의 접근성이 떨어지는 지역의 인구정보를 파악하기는 어려움

∙ 원격탐사기술의 발달은 현장답사가 불가능한 북한지역에 대한 국토이용실태 조 사 및 공간적 인구분포 추정을 가능하게 함

∙ 위성영상을 통해 획득 가능한 원하는 시기의 공간적 인구분포 정보는 인구 변화 를 주기적으로 파악하고 최신의 인구정보가 필요한 응용분야에서는 필수적임

∙ 북한지역의 공간적 인구분포 자료는 통일대비 지속가능한 국토관리 정책을 위 한 기초자료로서 필요함

❑ 본 연구의 목적은 원격탐사기법을 활용하여 북한과 같이 접근하기 어려운 지역의 공간적 인구분포를 보다 정확하게 추정함으로써 통일대비 북한지역의 공간적 인구 분포 자료를 구축하고 국토정책 활용방안을 도출하고자 함

2. 원격탐사와 인구추정의 이론적 배경

❑ 원격탐사와 인구추정

∙ 인구센서스 조사는 시간과 비용이 많이 소요되고 5년 간격으로 실시되기 때문 에 자료의 시간적 격차가 발생하게 되므로, 간접적인 공간적 인구분포추정 방 법이 유용하며 대표적으로 원격탐사기법을 이용한 방법이 있음

∙ 원격탐사기법을 활용한 인구추정은 비접근지역 또는 인구센서스가 시행되지 않 은 지역의 공간적 인구분포 정보 획득이 가능하며 격자화된 공간적 인구분포 자료는 다양한 공간적 단위로 표현할 수 있는 장점이 있음

❑ 인구분포 추정을 위한 공간단위의 문제

∙ 인구분포 추정을 위한 공간단위는 인구추정을 위한 격자의 크기가 커질수록 공 간정보의 세밀한 표현력은 낮아지지만 불확실성(uncertainty)도 함께 낮아짐

∙ 도시지역과 농촌지역의 인구 분포 특성과 밀도는 다르기 때문에 인구 분포를 적절하게 표현할 수 있도록 지역특성을 고려하여 격자의 크기를 달리 해야 함

∙ 원격탐사기법을 활용한 공간적 인구분포 추정을 위하여 위성영상 이외에도 GIS 및 타 공간정보 자료를 활용할 필요가 있으나 각각의 자료가 공간 해상도가 다 른 문제점이 있음

❑ 인구분포 추정을 위한 지표설정의 문제

∙ 원격탐사기법을 통한 공간적 인구분포 추정을 위하여 지표를 기반으로 한 모델 링이 필수적으로 요구되며 인구추정을 위해서 토지이용 변수 이외에 다른 지표 설정이 요구됨

∙ 공간적으로 인구분포를 재분포 시키기 위해서는 다양한 지표를 사용하는 것이 유용하나 연구지역에 따라서 지표환경이 달라지므로 선택적으로 사용 가능함

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3. 북한지역의 인구 및 토지이용 현황

❑ 북한 인구데이터는 1989년 조선중앙연감에 북한 전체 인구가 처음 기록된 이후로 1946~1987년까지의 공민등록통계를 개방하였으며 공식적인 센서스 자료는 1993 년과 2008년 자료가 있음

행정구역

1993년 인구 2008년의 인구 1993-2008년

연평균 증가율 전국

(1,000) 도시 (1,000)

농촌 (1,000)

전국 (1,000)

도시 (1,000)

농촌 (1,000)

전국 (%)

도시 (%)

농촌 (%) 북한 20,522.3 12,501.2 8021.1 23,349.9 14,155.4 8,021.1 0.88 0.84 0.93 양강도 638 460 178.5 719.3 464.7 178.5 0.81 0.07 2.41 함경북도 2,060.7 659.4 852.7 2,327.4 1,645.9 852.7 0.82 0.71 1.12 함경남도 2,732.2 1,658.7 1,073.6 3,066 1,811.1 1,073.6 0.78 0.6 1.06 강원도 1,304.5 610.8 693.7 1,477.6 725.6 693.7 0.84 1.17 0.55 자강도 1,152.7 753.3 399.5 1,299.8 828.3 399.5 0.81 0.64 1.13 평안북도 2,437.4 1,322.2 1,115.2 2,728.7 1,431.9 1,115.2 0.77 0.54 1.02 평안남도 3,597.6 2,341.3 1,256.3 4,051.7 2,629.9 1,256.3 0.81 0.79 0.84 황해북도 1,846.5 830.8 1,015.7 2,113.7 972.6 1,015.7 0.92 1.07 0.79 황해남도 2,011 686.5 1,324.4 2,310.5 822 1,324.4 0.94 1.22 0.79 평양 2,741.3 2,354.9 386.4 3,255.3 2,823.4 386.4 1.17 1.23 0.75 표 1 북한의 시도별 도시와 농촌의 인구 및 연평균 인구증가율: 1993-2008년

자료: 김두섭 외. 2010. 『북한 인구센서스 분석 연구』. 한국사회과학자료원 (p.183)

❑ 위성영상을 활용하여 북한의 토지이용현황 분석이 가능하며 북한 국토면적 1,240 만㏊ 중 산림지역은 68.1%인 845만㏊를 차지함

표 2 위성영상을 활용한 북한의 토지이용현황 분석

구 분 산 림 주거지 경 지 초 지 수 역 기 타 합 계 면적(천㏊) 8,446 139 2,376 1,066 164 209 12,400

비 율(%) 68.1 1.1 20.2 8.6 1.3 1.7 100

자료: 이승호. 1997. 「인공위성에서 본 북한의 산림자원현황」 월간임업정보 제74호. 임업연구원 (p47)

4. 원격탐사기법을 활용한 거주가능지역 및 공간적 인구분포추정 방법론

❑ 위성영상을 활용한 거주가능지역 및 공간적 인구분포 추정

∙ 위성영상의 해상도에 따라서 인구추정을 위한 관측 변수의 종류가 달라지는데 고해상도 영상에서는 건물이나 토지이용 정보 등이 활용 가능하며 저해상도 영 상에서는 야간의 인공불빛, 도시화지수 등의 변수가 활용 가능함

∙ 최근에는 라이더(LiDAR¹⁾)영상 자료로부터 빌딩 높이 추정이 가능하므로 도시 지역 내에서 고해상도 위성영상과 결합하여 인구분포 추정이 가능해짐

❑ 대시메트릭 지도법을 활용한 공간적 인구분포 추정

∙ 대시메트릭 지도법은 주 데이터와 관련된 보조 데이터를 활용하여 공간단위를 더 세밀하게 나눠줌으로써 데이터의 세부내용을 재현하는 방법

∙ 거주가능지역과 비거주지역을 이진으로 분류하는 바이너리기법과 토지이용에 따라 가중치를 부여하여 인구수를 재분배하는 다중클래스기법이 활용되고 있음

그림 1 인구분포 추정 모델을 위한 대시메트릭 지도법의 원리

자료: 김화환, 최진무. 2011. 「A hybrid dasymetric mapping for population density surface using remote sensing data」. Journal of the Korean Geographical Society(p.71)

❑ 정확도 향상을 위한 공간적 인구분포추정 방법론

∙ 인구분포 추정의 정확도 향상을 위하여 다중레이어-다중클래스 대시메트릭 기 법 등이 활용되고 있을 뿐만 아니라 야간위성영상과 보조 자료가 활용되고 있음

1) 라이더(LiDAR, light detection and ranging): “펄스 레이저광을 대기 중에 발사함으로써 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 및 대기현상 등을 측정하는 레이저 레이더 기술”(사이언스올, http://www.scienceall.com 최종 접속일: 2016년 10월 21일)

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5. 북한지역의 거주가능지역 및 공간적 인구분포 추정

❑ 원격탐사기법을 활용한 거주가능지역 추정

∙ 원격탐사기법 및 GIS를 활용하여 북한지역의 거주가능지역 및 공간적 인구분포 를 추정하기 위하여 다양한 위성영상 자료를 분석함

∙ 다양한 위성영상 분석을 통해 토지피복(시가화지역, 산림, 농지 등) 현황, 식생 지수(NDVI), 수치표고모델(DEM) 등의 정보를 획득하여 거주가능지역을 추출

∙ 이 외에도, 거주가능지역 추출을 위하여 국토지리정보원에서 제작한 수치지도로 부터 건물, 도로 등의 정보를 활용함

그림 2 북한지역의 30m 픽셀단위의 토지피복도 및 시군구역별 행정구역도

자료: National Geomatics Center of China (NGCC: http://ngcc.sbsm.gov.cn/article/en/or/an/, 최종접속일: 2016년 3월 21일), 2014. 30-meter GlobeLand30-2010을 활용하여 지도화

❑ 다양한 대시메트릭 지도법을 활용한 공간적 인구분포 추정 방법

∙ 북한지역의 공간적 인구분포 추정을 위하여 대시메트릭 지도법을 활용한 3개 시나리오 기반의 추정 방법을 비교함

∙ (시나리오 1) 거주가능지역과 비거주지역을 이진으로 분류한 바이너리 대시메 트릭 지도법 활용

∙ (시나리오 2) 거주가능지역을 토지피복 등급별로 적용하는 방법으로써 지역별 토지피복 특성에 따른 가중치를 적용한 다중클래스 대시메트릭 지도법 활용

∙ (시나리오 3) 경사도, 표고, 식생지수, 도로, 건물 등의 다중레이어 정보 및 지역별 토지피복 특성의 가중치를 적용한 다중클래스 대시메트릭 지도법 활용

그림 3 건물 정보를 포함한 거주가능지역의 픽셀 추출

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❑ 다양한 대시메트릭 지도법을 활용한 북한지역의 시도별 공간적 인구분포 추정 결과

∙ 대시메트릭 지도법을 활용한 3개 시나리오 기반의 추정 결과를 분석함

∙ (시나리오 1) 평양시, 나선시, 신의주시 및 함경남도 지역의 시가화지역 및 농업 지역의 인구분포는 높게 나타나는 반면에 양강도의 인구분포는 가장 낮게 나타남

∙ (시나리오 2) 평양시의 시가화지역과 평안북도의 농업지역에는 인구밀도가 높 게 나타나는 반면에 양강도의 산림지역에는 거의 인구가 거주하지 않음

∙ (시나리오 3) 평양시의 시가화지역과 평안북도의 농업지역 및 나대지의 인구분 포가 높게 나타나는 반면에 양강도의 농업지역 및 나대지 이외의 지역에는 거의 인구가 거주하지 않는 것으로 추정됨

그림 4 시도별 단계구분도와 다양한 대시메트릭을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포

❑ 다양한 대시메트릭 지도법을 활용한 공간적 인구분포 추정 결과의 정확도 평가

∙ 바이너리, 다중클래스, 다중레이어-다중클래스 대시메트릭 지도법을 활용하여 북한지역의 공간적 인구분포 추정 결과의 정확도(RMSE: 평균제곱근오차;

MAE: 평균절대오차)를 비교함으로써 북한지역의 공간적 인구분포를 추정하기 에 가장 적합한 시나리오를 제시함

∙ 토지피복별 가중치 및 경사도, 표고, 식생지수, 도로, 철도, 건물 정보를 고려 한 다중레이어-다중클래스 대시메트릭법을 활용한 북한의 공간적 인구분포 추 정 결과의 오차가(RMSE: 24,242; MAE: 12.4%)가 가장 낮은 것으로 나타남

표 3 다양한 대시메트릭 지도법을 활용한 공간적 인구분포 추정 정확도 결과

대시메트릭 지도법 정확도 분석 방법

RMSE MAE

시나리오 1: 바이너리 87,241 41.6%

시나리오 2: 다중클래스 33,341 14.6%

시나리오 3: 다중레이어-다중클래스 24,242 12.4%

❑ 공간적 인구분포 추정 결과의 정확도 평가를 통한 시사점

∙ 다중레이어-다중클래스 기법을 활용한 공간적 인구분포 추정 결과의 정확도가 가장 높게 나타나며, 다양한 지형적 및 자연적 요인 이외에 건물 및 도로 등의 정보를 활용함으로써 현실 상황을 가장 잘 반영한 기법임

∙ 모든 시나리오에서 대시메트릭 지도법은 비도시지역보다는 도시지역 추정에 더 적합하며, 인구밀도가 가장 낮은 양강도의 정확도가 가장 낮은 것으로 나타남

∙ Global LandScan에서 제작한 북한지역의 공간적 인구분포 추정결과의 정확도 는 73.7%(MAE: 26.3%)로 본 연구에서 추정한 다중레이어-다중클래스 지도 법의 정확도 87.6%(MAE: 12.4%)와 비교하여 상대적으로 낮게 나타남

∙ 본 연구는 북한지역의 특성에 영향을 미치는 자연·지형적 요인뿐만 아니라 인 문·사회적 요인을 적용하였으며 토지피복 특성에 따른 시도별 가중치를 차별적 으로 부여함으로써 지역별 특성을 반영함

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6. 북한지역의 공간적 인구분포정보의 정책적 활용방안 및 정책제안

❑ 인구센서스 자료와 위성영상을 결합하여 추정한 공간적 인구분포 자료는 「한반도 국토개발 마스터플랜 수립」 등의 통일대비 북한지역의 국토·도시개발, 국토환경·

관리 등의 다양한 분야에서 활용 가능함

∙ 공간적 인구분포 자료는 국토·도시계획, 자연재해 위험평가, 재난위험관리, 재 난·재해 예측 및 대응, 환경영향평가, 교통계획, 경제적 의사결정, 삶의 질 평 가 등의 다양한 분야에서 활용 가능

∙ 공간적 인구분포 정보는 사회와 경제뿐만 아니라 환경 등 다양한 응용분야에서 요구되는 필수자료임

∙ 행정구역 단위가 아닌 좀 더 현실적인 공간적 인구분포 정보는 통일대비 북한지 역의 국토관련 정책지원 및 수립을 위하여 필요함

❑ 통일이전 북한지역의 공간적 인구분포 정보 활용방안

∙ 국토교통부의 ’16년 「접근불능지역 공간정보 통합체계 구축」사업과 관련하여 접근불능지역의 주택·도시부문의 국토실태 DB 구축을 위하여 공간적 인구분포 추정자료와 연계시켜 구축 가능

∙ 통일대비 「한반도 국토개발 마스터플랜」 수립을 위해서는 인구이동 시나리오 가정을 활용함으로써 도시 개발수요 추정가능

∙ 북한지역의 도시개발 목표 및 발전방향을 제시하고 산업입지 개발목표 및 기본 방향, 권역별 개발방향 제시를 위하여 북한지역의 현재 공간적 인구분포 자료 를 기초자료로 활용 가능

∙ 통일대비 종합적인 국토관리를 위한 제도적 기반과 거버넌스 체계 구축시에 이 러한 공간적 인구분포 정보가 기초자료로 활용 가능함

∙ 북한지역의 공간적 인구분포 자료는 향후 북한주민들의 생활 안정과 경제적 효 율성에 초점을 맞춘 남북협력 정책분야에 활용 가능

∙ 남북한 협력체계 구축을 통해서 경제개발협력체계 구축뿐만 아니라 국토환경

및 관리 측면에서 미래 한반도가 쾌적한 삶의 공간이 될 수 있도록 정책적 합의 가 이루어질 필요가 있음

∙ 주민의 삶과 직결되는 통일대비 시설구축을 위한 마스터플랜은 공간적 인구분 포 정보를 기반으로 하여 추진할 필요가 있음

❑ 통일이후 북한지역의 공간적 인구분포 정보 활용방안

∙ 통일이후 북한의 공간구조 변화에 대비하여 한반도 국토의 균형발전 및 난개발 방지를 위한 전략 마련이 필요함

∙ 통일이후 급격한 인구이동과 도시화 방지를 목적으로 권역별 개발과 배후 산업 도시 개발계획을 수립하는데 공간적 인구분포 자료가 활용 가능함

∙ 통일이후 급격한 인구이동 및 도시화를 방지하기 위하여 남북지역간 거점별 연 계체계 구축과 이주 노동자 흡수를 위한 인접지역 개발계획 수립에 공간적 인구 분포 자료가 활용 가능함

∙ 통일이후 국토관리를 위한 북한지역의 투자활성화 및 비용절감을 위해서 북한 의 공간적 인구분포정보를 통해서 관련 계획수립이 수반되어야 함

∙ 공간적 인구분포 자료를 활용하여 통일이후 환경적으로 쾌적하고 지속가능한 발전을 목적으로 하는 국토관리 정책방안을 제시할 필요가 있음

❑ 본 연구에서는 다음과 같이 몇 가지 정책제안을 하고자 함

∙ 북한지역의 보다 정확한 공간적 인구분포 자료 구축 및 분석을 위하여 남북간 협 력을 통해 좀 더 세밀한 읍면동리 행정단위의 인구센서스 조사가 이루어져야 함

∙ 정부의 적극적 지원을 통해서 북한지역의 인구통계 조사의 주기를 5~10년 단위 로 단축시킬 필요가 있음

∙ 각 부처별로 추진해 온 북한관련 기초조사 연구를 종합적으로 조율하고 연계시킴 으로써 통합적 북한개발 추진전략과 단계별 실천 로드맵을 제시할 필요가 있음

∙ 통일 한반도의 효율적 정책수립을 위해서 각 기관별로 필요한 공간정보를 포함 한 북한관련 자료는 공유할 필요가 있음

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∙ 북한관련 자료 구축을 위한 관계기관 협의회 등을 통해서 자료를 공유 및 융·복 합 활용이 가능하도록 표준 준수 및 메타데이터를 제공할 필요가 있음

∙ 정부에서는 통일대비 국토관련 정책 활용을 위하여 기관별 역할 분담을 통한 중복자료 구축으로 인한 예산낭비 방지와 공동 활용을 통한 정책지원 방안을 마련해야 함

∙ 정부는 주도적으로 통일대비 북한과 같이 정보접근이 어려운 접근불능지역의 정보획득이 가능하도록 위성영상의 활용 촉진을 위한 정책 방안을 마련해야 함

7. 결론 및 향후 과제

❑ 인구는 공간상에 분포하고 있는 인문·사회적 자료 중 가장 기초적인 자료로서 북한 지역의 공간적 인구분포를 파악하는 것은 실질적 통일준비를 위하여 필수적임

∙ 공간적 인구분포 자료는 사회, 경제, 환경 등 다양한 정책관련 활용분야에서 요구되는 필수자료로서 좀 더 현실적인 공간상의 인구분포 정보를 제공함으로 써 공간에서 발생하는 다양한 현상을 연구하는데 유용함

∙ 정보의 접근성이 떨어지는 북한과 같은 접근불능지의 경우에는 원격탐사기법을 통해 센서스자료를 기반으로 한 인구수를 공간에 할당해줌으로써 현실을 반영 한 공간적 인구분포 추정을 가능하게 함

∙ 위성영상으로부터 추출한 다양한 공간정보를 통해서 획득한 공간적 인구분포 정보는 시간과 예산비용 절감 효과가 있을 뿐만 아니라 시계열 정보획득이 가능

❑ 본 연구에서는 원격탐사기법 및 다양한 대시메트릭 지도법을 활용하여 북한지역의 거주가능지역 추출 및 공간적 인구분포를 추정하고 추정 결과의 정확도를 평가함

∙ 토지피복별 가중치 및 경사도, 표고, 식생지수, 도로, 철도, 건물 등의 정보를 고려한 대시메트릭법을 활용한 북한의 공간적 인구분포 추정 결과의 정확도가 가장 높은 것으로 나타남

❑ 본 연구에서 제시한 북한지역의 공간적 인구분포 정보는 「한반도 국토개발 마스터 플랜」 수립 등의 통일대비 국토·도시개발 및 국토환경·관리 등의 국토관련 정책분 야에서 활용 가능함

❑ 본 연구의 한계점 및 문제점을 해결하기 위한 향후 과제 방향을 제시함

∙ 시군구역별 공간적 인구분포 추정 결과의 정확도 평가를 수행하기 위하여 향후 과제에서는 새로운 정확도 추정 방법 제시 및 결과를 도출할 필요가 있음

∙ 실제적으로 거주지에 해당하는 건물정보만을 추출하기 위하여 고해상도 영상을 활용하거나 건물 속성정보를 가지고 있는 관련 연구기관의 자료 및 전문가 자문 을 통해서 건물의 속성정보를 획득할 필요가 있음

차 례

CONTENTS

발 간 사 ···i

주요 내용 및 정책제안 ···ⅲ 요 약 ···ⅳ 제1장 연구의 개요 1 1. 연구의 필요성 및 목적 ···3

1) 연구 필요성 ···3

2) 연구 목적 ···4

2. 연구의 기대효과 ···5

1) 학술적 기여도 ···5

2) 정책적 기여도 ···5

3. 연구의 범위 및 방법 ···6

1) 연구 범위 ···6

2) 연구 방법 ···7

3) 연구 수행절차 ···10

4. 선행연구와의 차별성 ···11

1) 선행연구 현황 ···11

2) 선행연구와 본 연구와의 차별성 ···13

제2장 원격탐사와 인구추정의 이론적 배경 15 1. 원격탐사와 인구추정 ···17

xviii

1) 원격탐사기법 및 GIS를 활용한 인구추정 ···18

2) 원격탐사기법을 활용한 글로벌 인구추정 자료 ···20

2. 원격탐사기법을 활용한 인구분포 추정의 고려사항 ···26

1) 인구분포 추정을 위한 ‘공간단위’의 문제 ···26

2) 인구분포 추정을 위한 ‘지표설정’의 문제 ···27

3) 기타 고려사항 ···28

제3장 북한지역의 인구 및 토지이용 현황 31 1. 북한의 인구 동향 ···33

1) 북한의 인구 현황 ···33

2) 남북한 인구 비교 ···36

3) 1993년과 2008년 인구센서스 비교 ···38

2. 북한의 토지이용·피복 현황 ···40

1) 북한의 토지이용·피복 현황 ···40

2) 주요기관별 북한의 토지이용·피복 현황 조사 ···41

3) 시계열 모니터링을 위한 북한 토지피복도 분석의 제약사항 ···43

제4장 원격탐사기법을 활용한 거주가능지역 및 공간적 인구분포추정 방법론 47 1. 위성영상을 활용한 거주가능지역 추출 및 공간적 인구분포추정 ···49

1) 광학위성영상을 활용한 거주가능지역 추출 및 인구추정 ···51

2) 라이더(LiDAR) 위성영상을 활용한 거주가능지역 추출 및 인구추정 ···55

2. 대시메트릭 지도법을 활용한 공간적 인구밀도 분포 추정 ···56

1) 대시메트릭 지도법의 개념 및 필요성 ···56

2) 공간적 인구분포 재현을 위한 대시메트릭 지도법의 유형 ···60

3. 인구분포 추정의 정확도 향상을 위한 방법 ···61

1) 새로운 대시메트릭 기법 또는 하이브리드 매핑 기법 ···61

2) 보조자료를 활용한 인구분포 추정의 정확도 향상 ···62

제5장 북한지역의 거주가능지역 및 공간적 인구분포 추정 67

1. 원격탐사기법 및 GIS를 활용한 거주가능지역 추정 ···69 1) 거주가능지역 추정을 위한 위성영상 및 GIS 자료 ···70 2) 원격탐사기법을 활용한 거주가능지역 추정 ···79 2. 원격탐사기법 및 GIS를 활용한 공간적 인구분포 추정 ···83 1) 시나리오 1: 바이너리 대시메트릭 기법을 활용한 공간적 인구분포 추정 ···84 2) 시나리오 2: 다중클래스 대시메트릭기법을 활용한 공간적 인구분포 추정 ···88 3) 시나리오 3: 다중레이어-다중클래스 기법을 활용한 공간적 인구분포 추정 ···94 3. 정확도 평가 및 시사점 도출 ···98 1) 정확도 평가 및 비교 분석 ···98 2) 시사점 ···102

제6장 북한지역의 공간적 인구분포정보의 정책적 활용방안 및 정책제안 107

1. 통일이전 북한지역의 공간적 인구분포정보 활용방안 ···111 1) 국토·도시개발 정책분야 활용방안 ···111 2) 국토환경·관리 정책분야 활용방안 ···117 2. 통일이후 북한지역의 공간적 인구분포정보 활용방안 ···124 1) 국토·도시개발 정책분야 활용방안 ···124 2) 국토환경·관리 정책분야 활용방안 ···130 3. 정책제안 ···133

제7장 결론 및 향후 과제 137

1. 연구의 결론 ···139 2. 연구의 성과와 향후 과제 ···140

참고문헌 ···143 Summary ···163 부록 ···171

xx

표차례

<표 1-1> 선행연구와의 차별성 ···12

<표 2-1> LandScan에서 이용하는 Dataset의 종류 ···22

<표 2-2> 원격탐사기법을 활용한 글로벌 인구추정 자료 비교 ···25

<표 2-3> 북한의 총인구 변화(대한민국 통계청 자료) ···29

<표 3-1> 남북한 추계인구(2001년~2014년) ···37

<표 3-2> 북한의 시도 행정구역별 도시와 농촌의 연평균 인구증가율: 1993-2008년 ···40

<표 3-3> 위성영상을 활용한 북한의 토지이용현황 분석 ···41

<표 3-4> 농림부와 환경부의 토지피복도 제작방법 비교 ···43

<표 3-5> 북한지역의 기관별 토지피복분류 기법 ···44

<표 3-6> 북한지역의 토지피복 변화 ···45

<표 4-1> 인구분포 추정을 위한 위성영상 활용 ···51

<표 5-1> 본 연구에서 활용할 위성영상 및 GIS·통계자료 ···70

<표 5-2> Landsat 8 Specifications ···72

<표 5-3> GlobeLand30의 토지피복 분류 ···80

<표 5-4> 다중클래스 대시메트릭법의 북한의 지역별(시도별) 가중치. ···91

<표 5-5> 다중레이어-다중클래스 대시메트릭법의 북한의 지역별(시도별) 가중치 ···96

<표 5-6> 북한지역의 시군구역 인구수 기초 통계치 ···98

<표 5-7> 다양한 대시메트릭 지도법을 활용한 공간적 인구분포 추정 정확도 결과 ···100

<표 5-8> LandScan과 다양한 대시메트릭 지도법의 정확도 결과 비교 ···105

<표 6-1> 공간적 인구분포 자료 활용이 가능한 북한 국토정보통합분석시스템 성과물(안) ···110

<표 6-2> 박근혜정부 대북정책의 목표·추진 원칙·추진 기조 ···113

<표 6-3> 통일이전 국토·도시개발 분야의 공간적 인구분포자료 활용방안 ···114

<표 6-4> 통일이전 국토 및 환경관리 분야의 공간적 인구분포자료 활용방안 ···122

<표 6-5> 통일이후 국토·도시개발 분야의 공간적 인구분포자료 활용방안 ···127

<표 6-6> 통일이후 국토 및 환경관리 분야의 공간적 인구분포자료 활용방안 ···131

그림차례

<그림 1-1> 원격탐사기법 및 GIS를 활용한 공간적 인구추정 방법 프로세스 ···9

<그림 1-2> 연구 수행절차 ···10

<그림 3-1> 북한의 연령별 인구구조 ···34

<그림 3-2> 2008년 북한의 시도별 인구 단계구분 ···35

<그림 3-3> 2008년 북한의 시군구역별 인구 단계구분도 ···35

<그림 3-4> 남북한 추계인구(2001년~2014년) ···37

<그림 3-5> 행정구역별 면적과 인구의 비중: 1993년과 2008년 ···38

<그림 3-6> 북한의 인구피라미드: 1993년 센서스자료의 보정결과(좌)와 2008년 센서스자료(우) 39

<그림 3-7> 환경부의 북한지역 토지피복현황 ···42

<그림 3-8> 북한 토지피복도(환경부, 대분류) ···42

<그림 4-1> 격자에 따른 공간적 인구분포를 추정하기 위한 보조자 변수 형성 ···54

<그림 4-2> 보조 변수를 이용한 센서스 인구값의 공간적 인구분포 격자 재분포 과정 ···55

<그림 4-3> 인구분포 추정 모델을 위한 대시메트릭 지도법의 원리 ···57

<그림 4-4> 인구분포 추정을 위한 대시메트릭 지도법의 기본적 유형 ···58

<그림 4-5> GDP 경계 지표와 야간 불빛세기와의 관계에 대한 기본 개념 ···64

<그림 4-6> 야간불빛과 인구분포 및 GDP와의 관계 분석 ···65

<그림 5-1> GADM 북한 행정경계 ···71

<그림 5-2> 북한지역의 Landsat 8 영상자료 (13 Scenes 모자이킹) ···73

<그림 5-3> Landsat 8 위성영상을 활용한 NDVI(-1.0~1.0) 산출 ···74

<그림 5-4> SPOT영상 기반의 국토지리정보원 DEM(10m) ···75

<그림 5-5> 북한지역의 도로 및 철도(수치지도 레이어 추출) ···75

<그림 5-6> 평양 중심부(상) 및 삼지연군(하)의 도로망과 건물 분포 ···76

<그림 5-7> 북한 인구센서스 통계표 서비스 ···77

<그림 5-8> 북한 행정구역별 인구분포도 ···78

<그림 5-9> 북한지역의 30m 픽셀단위의 토지피복도 및 시군구역별 행정구역도 ···81

<그림 5-10> 500m MODIS 픽셀단위 기반의 Global Land Cover Data(GLCD) 거주가능지역 ··82

<그림 5-11> 대시메트릭을 활용한 픽셀단위의 공간적 인구분포 지도화 방법 ···83

xxii

<그림 5-12> 바이너리 대시메트릭 기법에 사용될 거주가능지역 추출 ···84

<그림 5-13> ArcGIS 10.2 Model Builder - Binary Method ···85

<그림 5-14> 시도별 대시메트릭을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 추정 결과 ···86

<그림 5-15> 시군구역별 대시메트릭을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 추정 결과 ···87

<그림 5-16> 다중클래스 대시메트릭 기법에 사용될 거주가능지역 추출 ···89

<그림 5-17> 시도별 다중클래스기법을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 ···92

<그림 5-18> 시군구역별 다중클래스기법을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 ···93

<그림 5-19> 경사도, 고도, 식생지수를 반영한 거주가능지역 추출 ···95

<그림 5-20> 거주가능지역에서 제외시키기 위한 주요 도로 ···95

<그림 5-21> 빌딩을 포함하는 거주가능지역의 픽셀 추출 ···96

<그림 5-22> 다중레이어-다중클래스기법을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 ···97

<그림 5-23> 시도별 단계구분도와 다양한 대시메트릭을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 ·· 101

<그림 5-24> Global LandScan의 북한지역의 공간적 인구분포 추정 결과 ···104

<그림 5-25> LandScan과 다양한 대시메트릭을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 ···106

<그림 6-1> 접근불능지역 국토정보통합분석시스템 개발체계 ···112

<그림 6-2> 북한 인구추계 작업 흐름도 ···116

<그림 6-3> 한반도 산업인프라벨트 구상 ···118

<그림 6-4> 통일대비 한반도 인프라 안전 및 유지관리를 위한 추진방안 ···120

<그림 6-5> 미래 한반도가 쾌적한 삶의 공간조성을 위한 1순위 시급과제 ···121

<그림 6-6> 북한지역의 도로(좌), 철도(우) 및 DEM ···126

<그림 6-7> 북한지역의 공간적 인구분포 추정 결과(좌) 및 도로 레이어 중첩 결과(우) ··· 126

CHAPTER

1

01 연구의 필요성 및 목적 3 02 연구의 기대효과 5 03 연구의 범위 및 방법 6 04 선행연구와의 차별성 11

연구의 개요

CHAPTER

1 _{연구의 개요}

본 장에서는 연구의 배경, 필요성, 목적 및 연구의 범위를 기술하고 연구수행 방법을 서술한다.

또한, 관련 선행연구 검토 및 분석을 통해서 본 연구에서 차별적으로 다루어야 하는 연구내용과 목적을 제시한다. 이러한 연구목적을 달성하기 위한 방법론으로 원격탐사기법 및 대시메트릭 지도 법을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 방법론을 중점적으로 기술한다.

1. 연구의 필요성 및 목적

1) 연구 필요성

통일대비 국토개발 및 국토관리를 위한 기초자료로서 북한지역의 공간적 인구분포 자료가 필요하다. 따라서 통일대비 환경 친화적인 개발사업 추진 유도 및 국토·도시의 개발계획과 환경계획을 연계시켜 지속가능한 국토관리 정책을 위한 기초자료로서 북한 지역의 공간적 인구분포 자료는 필수적이라 할 수 있다. 정부는 남북관계 개선과 통일 준비를 위하여 평화통일의 기반 조성 및 도시권 중심의 지역발전체계 구축 등의 정책대 안을 모색해 나가고 있다.

통일대비 남북한 지역의 국토균형발전을 도모하기 위하여 북한지역의 성장거점 구 축·육성 계획의 기반이 되는 북한지역의 인구분포 정보는 그 중요성이 크다. 즉, 북한 지역의 인구 및 공간적 인구분포자료는 국토계획(예: 신도시건설), SOC투자, 토지이 용 규제 등의 국토관련 정책에 활용 가능할 뿐만 아니라 통일 한반도 시대에 대비한 북한지역의 개발잠재력 분석과 국토발전 전략 등에 효과적으로 활용 가능하다.

특히, 접근불능지인 북한과 같이 정확한 인구정보 획득이 어렵거나 직접 조사하기 어려운 지역은 위성영상정보를 통해 공간적 인구분포를 추정할 필요가 있다. 위성영상

4

을 활용한 자료는 현장답사를 통한 자료 획득과 비교하여 시간 및 비용 절감 효과가 있다. 인구센서스 자료는 사회·경제적 데이터에 대한 분석 및 정책수립에 필수적으로 활용되므로 그 중요성이 크다.

그러나 북한과 같이 정치·경제적 여건으로 인하여 정보의 접근성이 떨어지는 지역에 관한 인구정보를 파악하기에는 어려움이 있으며, 실질적으로 통일대비 가장 기초가 되 는 북한지역의 인구자료 및 국토이용실태에 대한 자료가 거의 없는 상태이다. 이러한 상황에서 원격탐사 기술의 발달은 현장답사가 불가능한 북한지역에 대한 국토이용실태 조사 및 공간적 인구분포 추정을 가능하게 한다. 위성영상을 활용한 공간적 인구분포 자료는 인구분포의 변화를 주기적으로 파악하고 최신의 인구정보가 필요한 응용분야에 서는 필수적이다.

따라서 인구는 공간상에 분포하고 있는 인문·사회적 자료 중에서 가장 기초적인 통계자료로서 본 연구에서는 실질적 통일준비를 위한 기초자료로서 북한지역의 공간 적 인구분포 정보를 파악할 필요가 있다. 다시 말해서, 공간적 인구분포 자료는 사회 와 경제뿐만 아니라 환경 등 다양한 분야에서 요구되는 필수자료이며, 행정구역 단위 가 아닌 좀 더 현실적인 공간적 인구분포정보는 통일대비 북한지역의 종합적 통일재원 조달방안 마련을 위하여 필요하다.

2) 연구 목적

본 연구의 목적은 원격탐사기법을 활용하여 북한과 같이 접근하기 어려운 지역의 공 간적 인구분포를 보다 정확하게 추정함으로써 통일대비 북한지역의 공간적 인구분포 자료를 구축하고 국토정책 활용방안을 도출하고자 하다. 이러한 연구의 주목적 하에서 세부 연구 목적은 첫째, 북한지역의 공간적 인구분포 추정을 위하여 북한지역의 행정 구역 단위별 인구 및 토지이용 현황을 조사하고자 한다.

둘째, 원격탐사기법을 활용한 다양한 인구 및 공간적 인구분포 추정 방법론을 조사 한다. 셋째, 원격탐사기법과 GIS를 활용한 북한지역의 거주가능지역과 공간적 인구분 포 추정 및 정확도를 분석 및 비교한다. 마지막으로, 통일이전과 통일이후의 국토·도 시개발 및 국토환경·관리 정책지원을 위하여 북한지역의 공간적 인구분포 자료의 활용 방안을 도출하고 정책을 제안한다.

2. 연구의 기대효과

1) 학술적 기여도

본 연구의 학술적 기여도는 첫째, 원격탐사기법을 활용하여 위성영상으로부터 인구 정보를 추정할 수 있으며, 특히 북한과 같이 인구를 직접 조사하기 어려운 지역을 조사 할 경우에 효과적이며 주기적으로 공간적 인구분포의 변화를 파악할 수 있다. 즉, 토지 피복 정보를 통해 북한지역의 낮은 수준의 정보를 보완함으로써 인구분포 추정이 가능 하다. 또한, 위성영상으로부터 원격탐사기법을 활용한 공간적 인구분포 추정은 소요시 간 및 예산 절감 효과가 있을 뿐만 아니라 시계열적 인구분포 정보 획득이 가능하다.

둘째, 원격탐사기법과 GIS(예: 대시메트릭 지도법 등)를 활용하여 추정된 공간적 인구분포 정보는 공간에서 발생하는 다양한 현상을 연구하는데 유용하며, 활용하고자 하는 분야에 따라 다양한 공간경계로의 적용이 가능하다. 실질적으로 통계청 및 정부 기관에서 제공하는 행정구역 단위의 인구정보는 MAUP¹⁾ 문제점을 가지고 있으므로 공간에서 발생하는 다양한 현상을 연구하는데 있어서 한계점을 지니고 있다. 이러한 한계점은 원격탐사기법과 GIS를 활용하여 공간적 인구분포 정보를 추정하여 다양한 공 간경계상에서 활용이 가능해짐으로써 극복할 수 있다.

마지막으로, UN 국제기구에서 실시한 북한지역의 시군구역별 인구센서스 자료를 통해서 원격탐사기법을 활용하여 추정한 공간적 인구분포 정보의 정확도 파악이 가능 하다. 북한지역의 시도별 공간적 인구분포 추정 자료 결과의 정확도 파악을 위하여 세 부 행정구역 단위인 시군구역별 인구센서스 자료가 활용 가능하다.

2) 정책적 기여도

본 연구의 정책적 기여도는 첫째, 원격탐사기법을 활용하여 추정한 공간적 인구분포 자료는 통일대비 한반도의 국토관련 정책 및 전략 수립에 활용이 가능하다. 북한지역 의 인구 및 공간적 분포자료는 국토계획(예: 신도시건설), SOC투자, 토지이용 규제

1) MAUP(modifiable areal unit problem): 단위가 수정 가능하다는 의미로 보통 분석 단위 혹은 분석 스케일의 선택이 분석 결과에 매우 유의적인 영향을 미친다는 것을 의미

6

등의 국토관련 정책에 활용 가능하며, 통일 한반도 시대에 대비한 북한지역의 개발 잠 재력 분석과 국토발전 전략 등에 효과적으로 활용될 수 있으리라 여겨진다. 둘째, 원격 탐사기법을 활용한 공간적 인구분포 자료는 선거구, 교통존, 분수계 등 각종 경계지역 으로 변환이 용이하므로, 통일대비 사회, 경제, 환경 등 다양한 분야의 정책수립 및 의사결정의 기초자료로써 활용이 가능하다.

이 외에도, 통일이후 남한과 북한지역의 불균형 해소를 위한 한반도의 지속가능성 및 지역균형발전에 중점을 둔 국토관련 정책뿐만 아니라 인구분산 유도정책을 위한 자 료로도 활용 가능하다. 즉, 다양한 위성영상을 기반으로 한 공간적 인구분포 자료는 국토관련 정책을 지원함으로써 향후 국토관련 분야의 위성정보 활용 촉진 및 역량 강화 에 기여할 수 있으리라 기대된다.

3. 연구의 범위 및 방법

1) 연구 범위

(1) 분석 범위

본 연구의 분석 범위는 원격탐사기법 및 GIS를 활용하여 북한의 거주가능지역을 추 출하고 북한지역의 시도별 단위를 기반으로 공간적 인구분포를 추정한다. 북한지역의 공간적 인구분포 추정을 위하여 세 가지의 대시메트릭 지도법을 활용한다. 첫째, 시가 화지역과 농업지역에 인구가 거주한다는 가정 하에 시가화지역과 농업지역에 센서스자 료를 기반으로 실제 시도별 거주인구수를 할당함으로써 공간적 인구분포를 추정한다.

둘째, 시가화지역, 농업지역과 나대지, 산림지역에 시도별 가중치를 부여함으로써 시도별 인구수를 할당한다. 셋째, 인간이 거주하기 어려운 자연적·지형적 요인을 제거 하고 실제로 거주 가능한 토지이용 및 건물에 해당하는 지역을 추출하여 인구수를 할당 해줌으로써 북한지역의 시도별 공간적 인구분포를 추정한다. 이렇게 추정된 공간적 인 구분포 추정 분석 결과는 2008년 UN 인구센서스 통계자료를 활용하여 정확도 분석을 수행함으로써 가장 정확도가 높은 방법론을 제시한다.

(2) 내용적 범위

연구의 내용적 범위는 첫째, 원격탐사기법을 활용한 인구추정 방법론에 관한 연구로 원격탐사기법을 활용한 인구추정의 이론적 배경을 살펴보고 원격탐사기법을 활용한 인 구추정시의 고려사항을 조사한다. 둘째, 북한지역의 인구 및 토지이용 현황에 관한 내 용으로 북한지역의 인구현황에 관하여 조사한다. 이 외에도, 북한지역의 토지피복(시 가화지역, 농업지역, 산림지역 등) 현황을 살펴보고 기관별로 구축한 토지피복 자료를 비교·분석한다.

셋째, 본 연구에서 활용할 거주가능지역 및 공간적 인구추정 방법론을 도출하기 위 하여 다양한 위성영상(광학영상 및 야간위성영상 등) 활용을 통한 거주가능지역 추출 및 공간적 인구추정 방법론에 대하여 조사한다. 또한, 대시메트릭 지도법²⁾을 활용한 공간적 인구분포 추정 방법론 및 추정 결과의 정확도 향상을 위한 방법론에 관하여 조 사한다.

넷째, 이렇게 도출된 최적의 방법론을 활용함으로써 북한지역의 거주가능지역 추출 및 공간적 인구분포를 추정한다. 원격탐사기법 및 GIS를 활용하여 거주가능지역을 추 출하고 공간적 인구분포를 추정한다. 또한, UN 센서스 통계자료를 활용한 공간적 인 구분포 추정 결과의 정확도 평가를 통해 시사점을 도출한다.

마지막으로, 통일대비 북한지역의 공간적 인구분포정보 활용방안을 제시하고 향후 통일대비 정확한 공간적 인구분포 자료 구축을 위한 정책을 제안한다. 통일이전과 통 일이후로 구분하여 국토·도시개발 정책분야 및 국토환경·관리 정책분야의 공간적 인구 분포 추정자료의 활용방안을 제시한다.

2) 연구 방법

본 연구는 원격탐사와 인구추정의 이론적 배경 및 고려사항, 원격탐사를 활용한 글 로벌 공간적 인구추정자료 조사 등을 위하여 문헌조사 및 자료를 수집한다. 이 외에도

2) 대시메트릭(Dasymetric) 지도법: 주 데이터를 기반으로 이와 관련된 공간적인 보조 데이터를 활용하여 주 데이터 의 구역 경계를 보다 더 세밀한 공간 단위로 나누어 주 데이터의 세부내용을 재현하는 방법으로, 통계적 표면의 가장 적합한 표현을 목적으로 함

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북한지역의 인구현황 및 인구추계자료를 비교·분석 할 뿐만 아니라 주요기관별 북한지 역의 토지피복도 제작 현황을 살펴보기 위하여 문헌조사 실시 및 자료를 수집한다. 또 한, 기관별 북한의 거주가능지역 및 도시지역, 산림지역, 농업지역 추정결과를 조사한 다. 환경부, 농림부 등의 국내기관에서 수행한 거주가능지역 및 비거주가능지역의 추 정결과를 비교·분석할 뿐만 아니라 National Geomatics Center of China(NGDC) 등 의 해외기관에서 추정한 토지피복도 분석결과를 비교 분석한다.

원격탐사기법을 활용한 거주가능지역 및 인구추정 방법론은 문헌조사 및 협동연구, 전문가 자문회의를 통해서 조사한다. 본 연구에서는 북한지역의 최적화된 공간적 인구 추정 방법론을 도출하기 위하여 외부 전문가 원고 및 자문회의를 통해서 다양한 공간적 해상도의 광학영상 및 야간영상을 활용한 인구분포 추정 방법론과 대시메트릭 지도법 을 활용한 공간적 인구분포 추정 방법론을 조사한다.

이렇게 도출한 원격탐사기법 및 GIS를 활용하여 북한의 거주가능지역을 추출하고 공간적 인구분포를 추정한다. <그림 1-1>과 같이 SPOT 기반의 국토지리정보원 수치 표고모델(DEM), 미국지질조사국(USGS)의 Landsat 8, 국토지리정보원의 SPOT 기 반의 정사영상, 건물, 도로, 철도 등의 레이어를 포함하는 국토지리정보원의 연속수치 지도, NGDC의 토지피복분류도 등의 다양한 위성영상 및 보조 자료를 활용하여 거주 가능지역과 비거주가능지역을 추출한다. 특히, 세 가지(바이너리, 멀티클래스, 멀티레 이어-멀티클래스 기법)의 대시메트릭 지도법을 활용하여 북한지역의 시도별 공간적 인구분포를 추정한다. 이렇게 추정한 시군구역별 인구수의 추정치의 결과값과 북한 센 서스 조사의 통계치 결과를 활용하여 공간적 인구분포 추정결과의 정확도를 평가한다.

세 가지 대시메트릭 방법 중에서 가장 높은 정확도를 보여주는 대시메트릭 지도법을 제시하고 이에 따른 시사점을 도출한다.

마지막으로, 전문가 자문회의, 국토연구원 내·외 연구진 워크숍 등을 통하여 통일대 비 북한지역의 공간적 인구분포 활용방안을 제시한다. 통일이전과 통일이후로 나눠서 북한관련 정부부처 및 연구기관 등의 북한관련 사업 및 연구과제 검토를 통해서 통일대 비 국토·도시개발 정책 및 국토환경·관리 정책분야의 공간적 인구분포 자료의 활용방 안을 제시한다. 더 나아가 향후 통일대비 정확한 공간적 인구분포 자료 구축을 위한 정책을 제안한다.

그림 1-1 원격탐사기법 및 GIS를 활용한 공간적 인구추정 방법 프로세스

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3) 연구 수행절차

원격탐사기법을 활용한 북한지역의 공간적 인구분포 추정과 통일대비 국토관련 정책 수립 지원에 필수적인 공간적 인구분포 정보의 활용방안을 제시하기 위한 본 연구의 수행절차는 <그림 1-2>와 같다.

그림 1-2 연구 수행절차

4. 선행연구와의 차별성

1) 선행연구 현황

본 연구과 관련된 선행 연구는 위성영상 자료의 공간적 특성을 활용한 인구밀도 추 정에 관한 연구(구자용, 2008b), 원격탐사기법과 GIS를 결합한 인구추정에 관한 연구 (김병선 외, 2010; 김화환·최진무, 2011), 다중센서 위성영상 자료를 기반으로 한 인 구분포 추정 개선방법에 관한 연구(Yang et al., 2013)로 구분해 볼 수 있다(<표 1-1>

참조).

첫째, 위성영상 자료의 공간적 특성을 활용한 인구밀도 추정에 관한 연구로 구자용 (2008b)은 서울시 지역을 대상으로 고해상도 영상인 IKONOS 및 인구센서스 자료를 활용하여 지표의 텍스쳐 특성을 활용하여 중회귀분석법을 적용하여 인구밀도를 추정하 였다. 즉, 고해상도 위성영상자료의 텍스쳐 특성을 분석하여 인구밀도와의 관계를 파 악한 후 인구자료 추정 방법을 모색하였다.

둘째, 원격탐사기법과 GIS를 결합한 인구추정에 관한 연구로 김병선 외(2010)는 회귀모형에서 추출된 잔차에 대한 공간적 자기상관을 고려하여 Kriging 보간법을 활 용하여 인구분포 추정결과의 정확도를 향상시키고자 하였다. 또한, 정확도가 높은 인 구추정을 위하여 김화환·최진무(2011)는 미국 조지아주 Athens의 인구센서스 자료 와 위성영상의 주거지역 자료를 활용하여 하이브리드 대시메트릭 지도법(Dasymetric mapping)³⁾을 통한 정확도 높은 인구추정 결과를 도출하였다.

셋째, 다양한 위성영상자료를 활용한 인구분포 추정 개선방안에 관한 연구로써 Yang et al.(2013)는 야간영상 이미지, 식생지수, 수치표고모델(DEM: digital eleva- tion model) 등을 이용한 거주지역지수(HSI: human settlement index) 산출을 통해 인구분포를 추정하였다. 이는 야간영상 등의 다양한 위성영상 자료 및 지수를 활용하 여 인구추정 방법론을 개선하는데 연구 목적이 있다.

3) 단계구분도와 비교하여 대시메트릭 지도제작법은 주거지역 정보를 통해 공간적으로 더 정확하고 세밀한 인구분포 작성이 가능하며, 보간법은 단위지역 내 총인구를 유지하면서 주변지역의 인구를 고려한 인구분포를 보간하는 방법은 좀 더 현실적인 인구분포도 작성이 가능하게 함

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표 1-1 선행연구와의 차별성

구 분

선행연구와의 차별성

연구목적 연구방법 주요 연구내용

주 요 선 행 연 구

1

• 과제명: 위성영상 텍스쳐 특성을 이용한 인구밀도 자료 추출

• 연구자: 구자용(2008b)

• 연구목적: 고해상도 위성영상의 텍스쳐 특성을 분석하여 인구밀 도와의 관계를 파악한 후 인구자 료 추정 방법 모색

• 관련문헌 조사

• 관련 텍스쳐 분석 방법론 조사

• 원격탐사기법을 활용한 텍 스쳐 특성 추출 및 회귀분석 을 통한 인구밀도 추정

• 이론적 배경: 원격탐사기 법을 활용한 인구추정 방 법론

• 위성영상의 텍스쳐 특성 분석

• 인구밀도 추정기법의 적 용 및 평가

2

• 과제명: Regression-Kriging (RK) 모형을 이용한 인구분포 추 정에 관한 연구

• 연구자: 김병선 외(2010)

• 연구목적: 회귀모형과 보간법을 결합하여 인구추정 방법의 정확 도 향상을 목적으로 함

• 관련문헌 조사

• RK 모형 고찰

• 사례지역 분석을 통한 RK 모형의 실효성 분석

• 정확도 분석을 통한 보간 법의 장단점 비교 분석

• 인구분포 추정 연구동향

• RK 모형

• RK 모형을 이용한 실증 분석

• 연구의 시사점과 향후 발 전방향 제시

3

• 과제명: 원격탐사자료를 바탕으 로 인구밀도 분포작성을 위한 하 이브리드 대시메트릭 지도법

• 연구자: 김화환 외(2011)

• 연구목적: 대시메트릭 지도제작 법을 통해서 세밀한 인구분포 작 성 및 인구분포도의 정확도를 향 상시키고자 함

• 관련문헌 조사

• 대시메트릭 지도법, 보간 법, 하이브리드법을 통한 인구밀도 추정

• RMSE를 통한 인구밀도 정확도 비교 분석

• 인구추정 방법론 연구 동 향

• 인구밀도 추정 방법론 실 증분석

• 인구밀도 정확도 평가

4

• 과제명: Spatial improvement of human population distribution based on multi- sensor remote sensing data

• 연구자: Yang et al. (2013)

• 연구목적: 야간영상 등의 다양한 위성영상자료를 활용하여 인구 분포 추정 방법을 개선하고자 함

• 관련문헌 조사

• 사례지역 분석을 통한 거 주지패턴 분석 및 인구추 정 모델 구축

• 회귀모델을 통한 인구밀 도 정확도 분석

• 야간영상을 활용한 선행 연구

• 거주지 패턴을 이용한 인 구추정

• 인구밀도 정확도 분석

5

• 과제명: A review of regional science applications of satellite remote sensing in urban settings

• 연구자: Patino and Duque (2013)

• 연구목적: 도시관련 지역연구에 서 위성영상의 잠재적 활용분야 를 리뷰하고자 함

• 광학위성영상 종류 조사

• 도시거주지역 연구 관련 광학위성영상 활용 선행 연구 조사 및 분석

• 도시관련 연구에 활용 가 능한 광학위성영상 종류 제시

• 도시거주지역 연구 관련 광학위성영상 활용분야 (slum detection, 삶의 질 평가지수, 도시지가추 정, 도시 성장, 인구추정, 사회 취약성 평가)

2) 선행연구와 본 연구와의 차별성

본 연구와 관련 있는 기존의 선행연구들은 다양한 원격탐사기법을 활용하여 공간적 인구분포를 추정하는 데 중점을 두었다. 선행연구는 위성영상자료를 활용하여 도시나 소규모 단위 지역의 공간적 인구분포를 추정하고 있으므로 대단위 지역을 대상으로 인 구분포를 추정하여 국토계획 및 정책을 수립하는 데는 한계가 있다. 따라서 본 연구에 서는 다양한 원격탐사기법을 활용하여 접근하기 어려운 북한 전 지역을 대상으로 공간 적 인구분포를 추정하고 통일대비 북한지역의 인구자료로 활용 가능한 국토관련 정책 분야의 활용방안을 제시하고자 한다.

또한, 본 연구는 인구 통계자료가 부족하고 부정확한 북한지역을 대상으로 원격탐사 기법을 활용하여 공간적 인구분포를 추정하고자 한다. 이 외에도, 북한지역의 공간적 인구분포 추정결과의 정확도 향상을 위하여 원격탐사기법을 활용한 다중클래스 기법과 다층적인 기법을 동시에 활용하여 다중레이어-다중클래스(MLMCD: multi-layer multi-class) 대시메트릭 기법을 활용하고자 한다.

구 분

선행연구와의 차별성

연구목적 연구방법 주요 연구내용

본 연 구

• 과제명: 원격탐사를 활용한 북한 지역 인구분포 추정 및 활용방안 연구

• 연구목적: 원격탐사기법을 활용 하여 북한과 같이 접근하기 어려 운 지역의 인구를 보다 정확하게 추정함으로써 통일대비 북한지 역의 인구자료로 활용 가능한 국 토정책 활용방안을 제시하고자 함

• 국내외 관련문헌 조사

• 통계자료/연구자료 조사 를 통해 인구 및 토지이용 실태분석

• 국내외 문헌 및 사례연구 조사

• RS/GIS를 활용한 거주가 능지역 추출과 공간적 인 구분포 추정 및 특성분석

• 전문가 자문을 통해 통일 시대 인구정보를 활용한 정책 활용방안 제시

• 원격탐사와 인구추정의 이론적 배경

• 인구자료 현황 및 토지이 용 실태분석

• 원격탐사기법을 활용한 인구추정 방법론

• 북한지역의 거주가능지역 추출과 공간적 인구분포 추정 및 정확도 분석

• 통일시대 인구정보를 통 한 국토관련 정책적 활용 방안 제시

CHAPTER

2

원격탐사와 인구추정의 이론적 배경

01 원격탐사와 인구추정 17 02 원격탐사기법을 활용한 인구분포 추정의 고려사항 26