Design Strategies for Ecological Restoration Using System Dynamics - Focused on 2015 Miryang-si Jayeon Madang Development Project -

†: 본 연구는 고려대학교 특별연구비에 의하여 수행(Supported by a Korea University Grant)되었으며, 이에 감사드립니다.

Corresponding author: Dong-Gil Cho, NEXUS Design Centre, 50, Dolmugae-gil, Gwacheon, 13820, Korea, Tel.: +82-2-578-2930,

시스템 다이내믹스를 활용한 생태복원 설계 전략 ^†

- 2015 밀양시 자연마당 조성사업을 사례로 -

함은경^*․송기환^*․전진형^**․조동길^***

*

고려대학교 대학원 환경생태공학과․

고려대학교 환경생태공학부․

넥서스환경디자인연구원(주)

Design Strategies for Ecological Restoration Using System Dynamics

- Focused on 2015 Miryang-si Jayeon Madang Development Project -

Ham, Eun-Kyung^*․Song, Ki-Hwan^*․Chon, Jinhyung^**․Cho, Dong-Gil^***

*

Dept. of Environmental Science and Ecological Engineering, Graduate School, Korea University

**

Division of Environmental Science and Ecological Engineering, Korea University

***

NEXUS Design Centre

ABSTRACT

“The Jayeon Madang Development Project(“JMDP”)” is a project being promoted by the Ministry of Environment to create a cultural space and a natural rest area within the city. Abuksan, located at Abuksan in Gyeongsangnam-do Miryang-si Naeil-dong, has suffered a substantial amount of environmental degradation over time, so the need for ecological restoration made it a natural choice for the location of the JMDP’s site. The purpose of this study is to examine ecological restoration design strategies used in Abuksan as part of the JMDP using system dynamics. The national archery center, hole, and arable land sites are key restoration areas in Abuksan that have faced with ecological problems. In this study, we identified the status of each site, determined key strategies being implemented, and designed based on the strategies implemented up to this point for solving problems associated with each sites through the use of causal loop diagrams. The results of the causal loop diagram analysis are as follows. The national archery center site was designed around strategies including planting green manure crops and introducing hugelkultur to reduce soil acidification and green network degradation. The hole site was designed as a constructed wetland based on the emergence of hygropreference vegetation, hydrated by rainwater collected at the bottom of hole, ecological and cultural benefits of such an environment. The arable land site restoration design was built around planting native vegetation on one part of the arable land site after soil quality improved and around restoration of grassland and a dry wetland on the other part of the site to reduce soil acidification, erosion, and green network degradation. This study is a significant attempt to apply principles of system dynamics to ecological restoration by providing the design strategies using comprehension of some problems in the ecosystem feedback loops, which has not been used before in general design processes for ecological restoration.

Key Words: System Thinking, Causal Loop Diagrams, Feedback Loop, Strategic Point

토양 개량 작업 후 한 곳은 자생종을 식재하여 산림을 복원하는 전략 도출을 통해 녹지축을 연결하는 설계안을 완성하였고 다른 한 곳은 초지로 복원하되 일부 공간에 건습지를 조성하는 설계안을 세웠다. 본 연구는 생태복원 설계 시 생태계 시스템의 피드백 루프 내에서 문제점을 파악하여 전략을 도출한 것으로써 일반적인 설계 과정에 없던 시스템 사고의 방식을 시도했다는 것에 의의가 있다.

주제어: 시스템 사고, 인과지도, 피드백 루프, 전략지점

Ⅰ. 서론

2012년 환경부는 도시의 생태휴식공간이자 행복한 생활문화 공간(www.me.go.kr)을 마련하기 위한 사업의 일환으로 ‘자연 마당 조성사업’을 추진하였고 지금까지 매년 진행되어 오고 있 다. 이토록 정부부처의 노력이 적극적이고 지속적으로 이루어 질 수 있는 것은 도시 생활권 내의 생물다양성 증진 필요성과 더불어 도시 내 거주하는 시민들의 생태적 공간에 대한 요구가 증가하고 있음을 방증하는 것으로 볼 수 있다. 경상남도 밀양 시 내일동 아북산 근린공원 일대는 과거 광산 개발 및 국궁장 개발에 의해 지형 훼손이 심각한 상태이며 벌목에 의한 산림 지역의 황폐화가 나타난 상태이다. 대상지는 녹지 공간이 부족 한 내일동 일대에서 생태휴식공간의 역할을 할 수 있음에도 불 구하고 폐광 이후 장기간 방치되어왔다. 이에 본 대상지는 생 태복원의 필요성이 높게 나타난 훼손지로서 2015년 자연마당 조성사업의 대상지가 되었다.

생태복원은 훼손된 생태계에 대해 사람들이 복원 조치를 취 하여(Benayas et al ., 2009) 생태계의 구조와 기능, 다양성 및 역동성을 기존의 상태와 비슷하게 만드는 것으로 다양한 양상 에서 확장된 관점에서(Higgs, 1997; Cho, 2011) 바라보되 현실 적인 방식으로 설정되어야 한다(Harris et al ., 2006). 이에 생태 복원은 생태계를 이루는 다양한 구성 요소들의 복잡한 관계 내 의 인과적 특성(Kim and Hong, 2008)을 중심으로 다원적 기 능들의 상호작용을 통합적으로 고찰할 수 있는 방식이 필요하 다(Lee et al ., 2015). 특히 이미 훼손된 생태계에 대한 관리뿐

만 아니라 예상치 못한 변화들에 의해 또 다른 훼손에 대한 복 원력을 유지하기 위해서는 생태계가 가진 시스템에 대한 이해 가 필수적이다(Harris et al ., 2006).

시스템 다이내믹스(System Dynamics, SD)는 특정 현상을 하나의 시스템으로 이해하고 복잡한 시스템 내에서 발생한 문 제들에 대해 핵심을 파악하는데 용이하다. 특히 SD의 일부로 체계화된 일련의 방식인 시스템 사고(System Thinking)는 기 존 선행연구에서 검증되어온 사실들을 근거로 종속 및 독립 변 수를 구분치 않고 피드백 루프로 이해하게 하며(Kim, 2004;

Choi et al ., 2014), 복잡한 동태적 시스템에 대한 효과적인 관 리를 가능하게 한다(Sweeny and Sterman, 2007). 또한 문제에 대한 해결책을 제시하기 위한 전략지점을 파악하는데 이로운 방법론으로 알려져 있다(Moon, 2007; Choi et al ., 2015). 현상 에 대한 종합적 판단을 가능케 하는 SD를 활용한다면 새로운 관점에서 생태복원의 대상지에 대한 이해가 가능하고, 더불어 생태복원의 철학 및 이론과 실행을 가능하게 하는 정책의 합의 점을 찾는(Ko et al ., 2006) 현실적 의사결정 과정에서도 유리 할 것이다. 그러나 국내․외적으로 생태복원의 계획․설계 단 계에서 SD를 활용한 사례들은 거의 없는 실정이다. 국내의 경 우 생태복원에 관한 설계 연구가 대부분 대상지의 자연 및 인 문환경 조사를 토대로 전략을 도출(Kim, 2007; Choi, 2010)하 는 전통적인 방식에서 이루어지고 있다. 환경공학이나 생태공 학적인 시각으로 접근한 논문(Byeon, 2006)이 있으나 발견된 문제에 대해 단선적인 방식으로 해결하는 방식을 취하고 있다.

그 밖에 복원의 대상이 되는 곳과 유사한 참조 대상지를 선정

해 고찰한 결과를 연구 대상지에 적용시키는 방식으로 진행한 논문(Cho et al ., 2011)이 있지만 대상지의 환경적 특성이 다르 기 때문에 목표로 한 복원의 결과가 나타나지 않거나 또 다른 생태적 문제를 야기시킬 수 있는 오류를 범할 수 있다. 이러한 연구들은 공통적으로 기존 대상지가 가진 생태계 시스템에 대 한 이해가 부재하며 동태적인 구조를 살피지 않은 것에서 한계 점이 있는 것으로 생각된다. 국외 연구의 경우 Dace et al .(2014) 과 Saysel et al .(2002) 등의 연구에서 지속가능한 환경 계획을 위해 SD가 도입되고 있지만 대상지가 가진 생태적 맥락에 대 한 이해보다는 사회․경제적인 관점의 이슈를 열거하며 관련 정책 도출에만 활용되고 있는 실정이다. 이와 같은 선행연구들 을 살펴볼 때 대상지가 가지는 환경의 복합적인 생태적 시스템 을 체계적으로 파악하여 복원설계의 방향을 도출하는 과정은 전무한 실정인 것으로 볼 수 있다. 이에 SD를 통해 대상지가 가진 생태계 시스템의 인과적 특성에 대해 이해하며 이를 바탕 으로 핵심적인 문제 파악과 해결 전략을 찾는 것은 생태복원의 계획ᆞ․설계 전략을 도출하는 것에 있어 새로운 시도가 될 수 있 으며 객관적이고 신뢰성 있는 전략 도출을 가능하게 할 것이다.

이에 본 연구의 목적은 시스템 다이내믹스를 활용하여 자연 마당 조성사업의 대상지인 밀양시 내일동 아북산 근린공원 일 대의 생태복원을 위한 설계 전략을 도출하는 것이다. 도출된 전략을 토대로 이를 실현할 수 있는 공간 계획 및 설계 내용을 구체화하고자 하였다. 본 연구는 생태복원을 위한 설계 전략을 마련하는 단계에서 새로운 관점과 이전에 없던 방식으로 대상 지에 대한 이해를 도모한 것으로써, 국내에서 최초로 SD를 활 용하여 대상지 분석을 실시한 점에서 의의가 있다. 본 연구에 서 결과로 도출된 내용들은 대상지에 대한 또 다른 계획안이나 정책 마련에 있어 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단한 다. 본 연구의 범위는 대상지 내 특이점이 있는 일부 지역에 대 한 공간적 차원에서의 물리적인 복원 전략을 도출하기 위한 논 의에 기초한 것으로써 대상지 전체에 대한 복원 전략의 하위 단계에 있는 것으로 한정한다.

Ⅱ. 시스템 다이내믹스와 시스템 사고

시스템 다이내믹스(SD)란 Jay, W. Forester에 의해 정의된

 산업 동태론에서 출발한 것으로써 어떤 문제나 현상에 대해 서 시스템의 영역 및 변수를 정의하여 시간의 흐름에 따라 변 화하는 시스템의 시뮬레이션 과정을 통해 분석하는 방법론이 다(Sterman, 2000). 시스템 사고는 SD의 총 과정에서 컴퓨터 시 뮬레이션 이전에 시스템의 특성을 분석하는 방법으로, 특정 시 스템의 전체구조와 특성을 파악하여 작동의 메커니즘을 찾아 시스템을 효과적으로 변화시킬 수 있는 전략을 발견하기 위한 사고방식을 의미한다(Kim, 2004; Sweeney and Sterman, 2007).

이를 위해 인과지도(Causal Loop)를 작성하여 시스템을 도식 화한다. 인과지도는 변수들 간의 인과관계를 나타내는 화살표 와 해당 관계의 극성을 나타내는 +(양)/－(음)을 표시하여 강 화루프(Reinforcing Loop) 및 균형루프(Balancing Loop)의 형 태로 그린다. 강화루프는 지속적으로 증가하거나 감소하는 현 상을 표현하며 인과지도 내에서 R

의 기호로 표현하고, 균형루 프는 목표점으로 수렴하거나 안정화 상태를 찾는 현상을 나타 내며 인과지도 내에서 B

의 기호로 표시한다(

: 루프 번호). 인 과지도는 선행연구를 바탕으로 변수 간의 관계성을 입증하기 때문에 학술적인 객관성과 신뢰성을 확보할 수 있으며 이를 바 탕으로 시스템이 가진 문제점 파악과 시스템을 변화시킬 전략 지점을 찾아내는 것이 가능하다.

이와 같은 시스템 사고는 부분과 전체를 고려하는 통합적인 사고로써 시스템의 총괄성은 각 부분의 관계를 통해 창발된 성 질로 이해하는 것이 기본이다(Park, 1997). 이에 시스템이 가 진 맥락(context)을 연결지어 해석하는 것이 바탕이 되어 전체 적 흐름을 읽어내는 것이 가능하다(Jang, 2007). 시스템 사고 는 피드백(순환적) 사고를 기반으로 하고 있어 복잡하고 동태 적인 시스템 내의 변수들의 관계를 인과순환관계로 파악하게 하는 장점도 있다(Kim, 2004). 또한 시간지연의 상태 등이 고 려되어 시간의 흐름에 따른 변화를 예측하게 하는 정성적인 분 석 방법이라 할 수 있다.

이러한 측면에서 생태복원이 지향하는 바가 상호연관관계에 놓인 생태계의 구조와 기능이 생태적․사회적 시스템의 복합 적인 측면에서 회복되며(Cho, 2011) 지속적으로 안정화 되어 야 할 것임에 따라 SD의 일부인 시스템 사고를 통한 생태복원 설계 전략 도출이 필요하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 시스템 사고에 기반하여 인과지도 작성을 통해 대상지의 생태 계 시스템에 대한 이해와 핵심 전략을 도출하고자 하였다. 본 연구는 인과지도라는 분석의 틀을 차용하여, 대상지의 현황 및 문제점 파악이 단선적이며 개별적으로 열거되던 기존 생태복 원의 설계 과정을 보완하고 설계전략의 학술적 근거를 마련하 고자 하였다.

Ⅲ. 대상지 이해

1. 사업대상지 개요

본 연구의 대상지는 경상남도 밀양시 내일동 431-32번지 일

원으로 면적은 34필지 80,929m

이며 국ᆞ공유지가 70,330m

이고

사유지가 10,599m

로 구성되어 있다. 대상지는 현재 아북산 근

린공원이며, 이는 아북산의 일부로서 산림의 형태로 이루어져

있다(Figure 1 참조). 북측으로 옥교산과 남측으로 아동산 및

동북측으로 추화산이 위치하여 밀양 시내에서 산림 녹지축을

Figure 1. Jayeon Madang Development Project(JMDP)’s site

형성하는 곳에 위치한다. 또한 대상지 주변으로 학교를 비롯한 교육 시설과 박물관 등의 문화예술시설 및 영남루(보물 제147 호)와 같은 사적지들이 자리하여 다양한 어메니티를 보유한 도 시 내에 위치하고 있다.

2. 사업 대상지 문제점

본 대상지는 폐광 이후 장기간 방치되는 동안 국궁장, 경작 지 등의 인위적 개발로 인해 토양 산성화라는 생태적 문제를 안게 되었다. 특히 황철석이 잔존하는 대상지의 지층이 절단되 면서 풍화작용 및 산화작용으로 인해 토양이 산성화되었고 이 로 인해 생물들의 서식환경도 영향을 받게 되었다. 이와 같이 대상지 전반에 걸쳐 나타나는 문제점 외에도 생태복원이 시급 한 핵심 공간으로써 대상지 내에서 약 20% 정도의 면적을 차 지하는 3가지 훼손 공간이 존재한다. 첫 번째는 대상지의 중상 부에 자리한 곳으로 국궁장 시설로 개발되어 운영되고 있는 국 궁장 부지이고, 두 번째는 대상지의 중심부에 있는 곳으로 과 거 광산 개발로 인해 깊은 단애지형이 생긴 구덩이 부지이다.

세 번째는 대상지의 북서부와 서쪽 가장자리 사면에 위치한 곳 으로 무분별한 경작이 이루어져 토양 산성화가 진행된 경작지 부지이다. 이 공간들에서 발견되는 문제점들은 연쇄적 반응을 불러오는(Kim and Hong, 2008) 여러 개의 소생태계에 걸쳐 나타났기 때문에 단선적인 방식으로 접근한다면 예상치 못한 또 다른 문제점을 초래할 수 있고 현안에 대해 적절한 해결책 을 제시하지 못할 수 있다. 즉, 대상지에서 나타난 문제들에 대 해 미․거시적 측면의 동태적인 인과적 특성을 분석하여 생태 복원 설계 전략을 개발하는 것이 필요하다. 이에 다음과 같이 SD를 활용하여 부지별 분석을 실시하였다.

1) 국궁장 부지

현재 국궁장 부지는 인과지도(Figure 2 참조)에서 나타났듯 이 국궁장 개발로 인해 토양을 성토에 의한 녹지축 단절이 나 타난 상태다. 국궁장 개발로 기존의 식생이 제거되었을 뿐만 아니라 마사토 포설로 인해 미생물이 사라져(Kim, 2014) 토양 내 유기물이 존재하지 못하는 문제를 초래하여(Joa et al ., 2009) 자생적으로 식물이 천이될 수 있는 가능성을 희박하게 만들었 다. 국궁장 개발 당시 다짐으로 인해 토양 내 공극이 줄어든 것 도 이유로 작용한다. 또한 대상지는 녹지축이 파괴됨으로써 강 우 시 증발량이 많아짐에 따라 염기가 유실되어 토양이 산성화 되는 것이 반복되며 미생물 서식이 더욱 불가능(Lee et al ., 2008)해지는 악순환의 강화루프에 놓여있다.

2) 구덩이 부지

구덩이 부지는 과거 광산개발로 인해 깊게 패인 지형이 약 50여년 간 방치된 곳이다. 납석 채굴에 의해 구덩이 면적이 증 가하며 사면 경사가 심해지는(Choi et al ., 2009) R

이 형성되고 R

에서 나타난 바와 같이 토양 침식이 지속되어 R

의 급경사 지역이 확대(Lee et al ., 2012)되는 인과적 문제를 안고 있다.

그러나 이 부지는 자연천이의 과정을 겪으며 다양한 식생이 활 착된 상태로 교목류를 포함한 약 5종의 주요 수종이 조사되었 다. 경사 지역의 특성에 따라 하단부의 경우 인과지도(Figure 3 참조)의 B

에서 나타난 바와 같이 구덩이 면적에 의해 자연 집 수되는 우수의 양이 늘어났고, 이에 따라 습윤한 토양의 상태 가 된 부분에서 적․습윤성 식생이 유입되어(Lee et al ., 1997) 잣나무와 개나리, 은사시나무와 같은 식생이 생육하게 되었다.

이처럼 육지 식생대가 형성됨에 따라 토양 침식이 예방되면서

구덩이 면적도 안정적으로 유지되어 지형의 특성을 간직한 채

로 식생대가 생장한 특성이 있다. 또한 B

에 따르면 토양 침식

에 의해 척박한 토양이 된 구덩이 부지에서 자연 배수 기능이

높아졌고(Lee et al ., 2012) 이에 따라 건조성 식생이 유입되어

Figure 2. The current state in the national archery center site

Figure 3. The current state in the hole site

(Lee et al ., 1997) 아까시나무나 소나무와 같은 건조성 식생이 생장할 수 있게 된 흐름을 나타난다. 이에 더 이상의 깊은 경사 면은 생기지 않을 것으로 판단되지만 기존의 지형이 15~20°의 경사지와 주변의 45° 이상의 절험지가 같이 나타나기 때문에

사람들에게 개방된 공간으로 변모되었을 경우 위험성에 대한 부분은 논의되어야 한다.

3) 경작지 부지

Figure 4. The current state in the arable land site

경작지 부지는 두 곳으로 나누어져 있으며, 두 곳 모두 비탈 면에 위치하여 토양 침식의 우려가 있는 곳에 있다. 이 부지는 인과지도(Figure 4 참조)와 같이 경작지 활용을 위해 무분별한 토양 개간이 진행되어 기존 산림의 식생대가 파괴되고 녹지축 이 단절된 문제를 가지고 있다. 특히 황철석화가 진행되고 있 는 기존의 지반 위에 화학 비료를 사용한 것과 기존 식생대 파 괴의 문제까지 더해져 토양의 산성화가 극심한 상태로 분석되 었다(Park and Kim, 1998; Lee et al ., 2005). 토양 산성화에 의한 유기물 부족으로 토양 침식이 지속되는 현상(Lee et al ., 2009; Eom, 2010)인 R

에 의한 토사 유출 피해가 우려되고 있 는 문제를 안고 있다(Park et al ., 2000). 본 대상지는 대상지를 둘 러싼 주변 지역이 주거 지역으로 분류되고 있음에 따라 토사 유출 에 대한 우려는 필수적으로 고려되어야 하는 바이다. 또한 기존 산림이 경작지 개발로 인해 파괴되어 녹지축이 단절된 형태를 띠고 있어 토양 침식의 위험도가 높아지는 것으로 나타난다.

Ⅳ. 부지 별 시스템 사고 분석

1. 국궁장 부지

국궁장 부지의 경우 인과지도(Figure 5 참조)에 나타난 바와 같이 녹비식물 및 후글컬쳐(hugelkultur)를 통해 척박하고 산 성화되었던 기존 토양에 토양 유기물과 식물 생육 간의 R

(Joa et al ., 2008; Oh et al ., 2012), 식물 생육과 미생물 서식 간의 R

(Seong et al ., 1998; Oh et al ., 2012) 및 토양 유기물과 미생물 서식 간의 B

(Beyer, 1995; Joa et al ., 2008; Joa et al ., 2009), 식물 생육과 토양 공극 간의 B

(Yang et al ., 2011; Jung et al ., 2012; Kim, 2014)의 관계 형성을 통해 토양 및 식생대에 대해 복원할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 토양 유기물이 증 가하면 자연적 식생을 유도하여(Oh et al ., 2012) 식물이 생육 하게 되면서 다시 토양 유기물이 증가하는 R

(Seong et al ., 1998)에서 식생의 자연 천이 가능성을 타진해볼 수 있다. 즉 인 위적 식물 식재와 토양 유기물 증가에 의해 식생의 자연 천이 과정이 이루어진다면 녹지축의 복원 및 생물 종 다양성 도모가 가능해질 것으로 분석된다(Kim et al ., 2009). 위의 두 가지 기 법은 화학적 비료의 사용 없이 진행할 수 있어 친환경적 복원 이 가능하며, 장기적 관점에서 식물 생육에 의한 토양 침식 완 화, 빗물 정화 및 홍수 예방, 지하수 생성 등의 생태적 역할을 기대할 수 있다. 이에 기존 황철석화 된 암반에서 국궁장 개발 로 황폐화되고 산성화된 토양에 대한 개량과 식물을 식재하는 방안이 핵심 전략이 될 수 있다.

2. 구덩이 부지

구덩이 부지의 깊은 단애 지형에서 자연 집수되는 특징을 이

용한 습지 조성 전략에 대한 가능성을 타진한 내용은 다음과

Figure 5. Design strategies for the national archery center site

같다. 인과지도(Figure 6 참조)의 B

에서 보이듯 본 부지에서 이미 습윤성 식생이 유입되어 생장하고 있는 점에 착안하여 습 지 조성에 대한 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다. 특히 국 궁장 부지 개발로 단절된 녹지축 및 생태축에 대한 보완책으로 써 습지가 다양한 생태적 가치와 이익을 창출할 수 있을 것으 로 분석되었다. 이러한 긍정적 효과는 습지 조성 시 건조성 식 생 등 기존 자연 천이에 의해 조성된 생태계가 파괴되는 위험 부담과 비교․분석할 필요성이 있지만 생태․문화적 기능을 향상시킬 수 있다는 측면에서 습지 조성의 가능성을 타진해 보 아야 할 필요성이 있다.

습지를 조성하면 저서성무척추동물, 수서곤충, 양서파충류를 비롯한 육상동물군 및 조류 등 생물들의 서식처 기능을 높여 장기적으로 생물 종 다양성을 증진시킬 수 있다(Kim and Jung, 1995; Son et al ., 2010; Kim et al ., 2011). 또한 자연 집수 기능 의 증가로 홍수위를 저감시키고(Kim et al ., 2007; Jeong et al ., 2009) 물을 정화하는 습지 식생대 생장을 통해 빗물 등의 비점 오염원에 대한 수질정화기능을 높이는 생태적인 효과들을 창

출할 수 있다. 사람들에게 수변 공간을 제공함으로써 이용 프 로그램들을 경험하게 할 수 있고 습지를 둘러싼 생태계를 경관 자원으로 활용함으로써 문화 및 레크리에이션 기능에 대한 도 모까지 가능하다(Lee et al ., 2014). 인과지도에서 도출된 변수 들의 가중효과에 대한 고려를 해보았을 때 인공 습지의 조성은 단기적인 측면에서 관련 인력 및 비용의 소모적인 부분이 발생 하지만 장기적 측면에서 발생되는 생태적․문화적 가치와 이 익이 더 크다고 판단할 수 있다. 이에 현 구덩이 부지에 인공습 지를 조성하는 것이 핵심 전략이 될 수 있다.

3. 경작지 부지

경작지 부지의 경우 인과지도(Figure 7 참조)와 같이 석회

투입을 통해 토양 산성화에 대해 중성화를 시도할 수 있다

(Kim et al ., 1997). 또한 직․간접적인 방식을 통해 토양 유기

물 함량을 높여 토양 중성화가 가능하며(Joa et al ., 2009) 이를

통해 자연적으로 식생이 유도하는 것이 필요하다(Oh et al .,

Figure 6. Design strategies for the hole site

Figure 7. Design strategies for the arable land site

2012). 이로써 생물 종 다양성을 증진시킬 수 있으며(Kim et al ., 2009; Lee et al ., 2010) 식물과 토양 유기물에 의해 토양의 침식을 예방하여 토사 유출 피해에 대해서도 저감할 수 있을 것으로 보인다(Lee et al ., 2009; Eom, 2010). 토사 유출 피해 를 줄이는 것은 대상지 내 식재한 식물의 활착과 생육의 안정 성을 높일 수 있다는 측면에서 생태적으로 주요 사안이 되고, 사업대상지 주변으로 민가가 위치해 있는 것을 고려할 때 최근 방재에 대한 관심도가 높아지고 있는 시점에 사회적인 이슈로 써 필수적으로 보완되어야 할 것으로 분석된다. 이에 기존 토 양이 가진 이화학적인 문제를 해결하여 토양 침식을 예방하고 적합한 식물을 식재하여 식생 생육 및 지반을 안정화 하는 것 이 핵심 전략이 될 수 있을 것이다.

Ⅴ. 주요 공간 계획 및 설계

사업 대상지가 가진 전반적인 문제점에 대한 해결을 위해 거 시적 관점에서 복원 목표의 기본구상 내용은 다음과 같다. 토 양 산성화의 문제를 겪는 부분에 대해 토양의 고유기능을 회복 하고자 하는 것이고, 물 순환 체계를 구축해 구덩이 부지를 핵 심지역으로 선정하여 서식환경을 다양화하는 동시에 생태계 구성요소의 상호작용을 도모하는 것이다. 또한 생태적 기능 향 상과 더불어 이용자 측면에서 활성화 가능한 공간으로 추진하 고자 생태적 수용력을 고려하여 생태공간을 제공하고자 하는 것이다.

1. 국궁장 부지

국궁장 부지의 경우 녹비작물 식재와 후글컬쳐 등의 기법을

Figure 8. Improvement of watershed conservation function through soil reclamation, such as hugelkultur

도입하는 것이 계획되었다. 이를 실행하기 위하여 1단계에서 토양을 갈거나 부수는 경운작업을 실시하고 척박한 토양에 견 디며 질병이나 잡초 발생 억제력이 높은 자생종인 녹비작물을 식재하여 토양 유기물 함량과 미생물 서식 증대를 높이는 설계 안을 마련하였다. 녹비 작물로는 토양 내 질소 고정 역할을 하 는 살갈퀴와 얼치기완두 등을 선정하였다. 2단계는 인과지도에 서 도출된 바와 같이 토양 유기물과 녹지축 형성을 통해 지력 이 강화될 수 있다는 내용에 착안하여 1단계 토양 개량 이후 토양 지력 강화를 위한 후글컬쳐 조성 및 상부 다층림 식재를 계획하였다. 후글컬쳐에 계획된 식물은 상수리나무와 갈참나무 등 토양을 비옥하게 하는 종이 선정되었다. 이어 식재된 식생 들과 토양의 안정화 이후 찾아오는 자연천이 과정을 3단계로 설정하여 녹지축 형성을 통한 생물 종 다양성 도모까지 기대할 수 있는 흐름을 확립하였다. 또한 이와 같은 계획은 화학적 비 료나 기타 물질을 활용하는 것이 아니기 때문에 Figure 5의 인 과지도(Figure 5 참조)에서 나타난 바와 같이 토양 공극이 개 선되는 효과를 통해 지하수가 함양되는 데에 악영향이 없을 것 으로 분석된다(Figure 8 참조).

2. 구덩이 부지

구덩이 부지는 현 상태를 존치하는 것을 유지하되 습지를 조

성하여 생태․문화적 기능을 증대시킬 수 있는 장소로 확장하

고자 하였다. 다만, 습지는 자연 유입수로만 유지될 수 있는 건

조형 습지(dry wetland)로서 일부 공간에 얕은 습지가 조성될

수 있도록 구상하였다. Figure 6의 인과지도에서 고찰된 바와

같이 높은 수위를 유지하게 될 경우 기존 자연 천이에 의해 나

타난 건조성 식생대에 영향을 줄 수 있기 때문에 현존하는 생

3. 경작지 부지

경작지 부지는 두 곳으로 대상지의 북서쪽과 서쪽에 자리한 다. 이 중 북서쪽에 위치한 경작지 부지의 경우 토양개량 후 식 생복원을 통해 녹지축의 일부로 복원시켜 단절된 산림을 복원 하고 토양 침식에 대해 안정화 할 수 있는 설계안을 도출하였

Figure 9. Master plan of the JMDP

4. 마스터플랜

위 3개의 주요 공간을 중심으로 계획된 내용을 바탕으로 아래

와 같은 마스터플랜이 완성되었다(Figure 9 참조). 국궁장 부지

는 황폐화되었던 토사 공간을 개간하고 식물을 식재하였고, 구

덩이 부지는 현상태를 유지하되 일부 공간에 습지를 조성하여

생물들의 서식처로 조성하여 복원의 핵심공간으로써 설계하였

다. 경작지 부지 두 곳 중 한 곳은 기존 산림이 복원되어 녹지공 간 연결축의 일환이 되었고 나머지 한 곳은 건습지로 조성하여 시기에 맞게 유동적으로 생물들이 찾을 수 있는 장소로써 마련 하였다. 이와 같은 공간들은 목표종으로 하는 붉은배새매, 새호 리기, 청개구리, 무당개구리, 갈구리나비 등의 야생동물 서식처 4대 요구조건(공간, 은신처, 먹이, 물)을 충족하는 공간이 될 수 있다. 또한 주요 공간들과 더불어 대상지 내 진입이 유용한 공 간과 주요 공간의 주변부는 자연놀이터 및 야생동물 관찰대, 보 금자리 학습마당 등의 장소로 조성하여 사람들에게 생태관광 및 생태교육 기회를 확대할 수 있는 장을 마련하고자 하였다.

Ⅵ. 결론

본 연구에서는 시스템 다이내믹스를 활용하여 자연마당 조 성사업의 대상지인 밀양시 내일동 아북산 근린공원 일대를 중 심으로 생태복원을 위한 전략을 도출하고 이를 실현할 수 있는 공간 계획 및 설계 내용을 구체화하였다. 본 연구는 SD를 통해 핵심 공간에 대한 개별 인과지도를 작성하여 생태계 시스템을 구조적으로 이해하였으며 이를 바탕으로 구체적인 문제점을 파악하고 해결 전략을 제시하였다.

핵심공간 중 첫 번째, 국궁장 부지는 산성화 된 토양 개량과 국궁장 개발로 인해 단절된 녹지축의 복원이 시급한 것으로 파 악되었다. 이에 인과지도를 분석한 결과 녹비작물과 후글컬쳐와 같은 친환경적 복원 방식이 주요한 전략이 될 수 있음을 파악하 여 실제 설계안에 도입하였다. 두 번째, 구덩이 부지는 사면부에 건조성 식생이 출현하였고 구덩이 하단부는 집수가 되어 습윤성 식생이 나타나는 특성을 보이고 있었다. 이에 인공 습지 조성 시 예상되는 생태적ᆞ․문화적 이점들에 대한 인과지도 분석을 통해 부지를 존치하되 다면적 기능을 수행할 수 있는 공간으로 확장 시키는 것이 주요한 전략이 될 수 있음을 파악하였다. 이에 실제 설계안에서 인공 습지 조성 계획을 포함하였다. 세 번째, 경작지 부지는 두 곳으로 나뉘어져 있으며 이 공간들은 농작물 경작을 위한 토양 개간으로 인한 녹지축 단절과 화학비료 사용으로 인 한 토양 산성화가 나타나는 것으로 분석되었다. 이에 토양 개량 과 식물 식재를 통해 토양 침식을 예방하고 산림을 복원하는 것 이 핵심 전략으로 도출되었다. 이 전략을 바탕으로 한 곳은 졸참 나무-갈참나무 군락 식재를 통해 녹지축을 연결하는 설계안을 마련하였고 다른 한 곳은 토양 개량 후 초지를 조성하고 일부 공간에 건습지를 조성하여 생물 서식처를 확보하고 생태교육 공 간으로 역할을 수행할 수 있도록 설계하였다. 이처럼 산성화된 토양의 개량을 통한 고유기능 회복, 단절된 녹지축의 연결 및 식 생을 안정화, 인공습지 조성을 통한 수문 확보 전략을 통합한 마 스터플랜은 목표종의 유입을 원활하게 하여 생물 종 다양성을 높이는데 일조할 것이다. 거시적 차원에서는 사업대상지 내ᆞ외부

적으로 생태적 회복력을 도모하는 공간으로 거듭 날 수 있어 훗 날 밀양시의 지역 자원으로써 생태계 서비스를 지속적으로 제공 하는 주요 어메니티로 자리매김할 수 있을 것이다.

본 연구는 선행연구를 바탕으로 신뢰성과 타당성이 있는 문헌 들을 수집하여 변수를 도출하고 객관성에 근거하여 인과 관계를 분석해 정성적인 방식으로 폭 넓은 이해를 도모한 것에 의의가 있다. 또한 본 연구는 생태복원 계획 시 시스템적 접근을 통해 설계안을 마련한 연구로써 설계 과정에서 기존에 없던 방식을 시도했다는 것에 의의가 있다. 그러나 실제 대상지에서 조성 사 후에 나타날 수 있는 예상치 못한 모든 환경적 변수들에 대해서 논의되지 못한 점과 인과지도 내에서 논의된 변수와 인과관계에 대해 정량적인 분석을 진행하지 못한 점에 한계가 있다. 이에 향 후 연구에서는 시공 이후 모니터링을 진행하여 시계열적인 데이 터를 수집해서 SD에서 시행할 수 있는 컴퓨터 시뮬레이션 작업 을 통해 계획안에 대한 정량적인 검토가 진행되어야 할 것이며, 적합한 유지 관리 방안에 대한 논의도 이루어져야 할 것이다.

References

1. Benayas, J. M. R., A. C. Newton, A. Diaz and J. M. Bullock(2009) Enhancement of biodiversity and ecosystem services by ecological restoration: A Meta Analysis. Science 325(5944): 1121-1124.

2. Beyer, L.(1995) Soil microbial biomass and organic matter composition in soils under cultivation. Biology and Fertility of Soils 19(2-3): 197-202.

3. Byeon, W. I.(2006) A study on constructed wetland ecological park design with multiple-cell FWS layout - Focus on structural design of sustainable structured wetland biotope(SSB) park -. Journal of The Korea Society for Environmental Restoration and Revegetation Technology 9(5): 1-9.

4. Cho, D. G.(2011) Planning and Designing of Ecological Restoration. Seoul:

NEXUS Design Centre.

5. Cho, D. G., H. Y. Jin and J. H. Song(2011) Proposal of ecological design of aquatic garden in Korea national arboretum considering natural wetland vegetation structure. Journal of Korean Society for Plants, People and Environment 14(6): 379-391.

6. Choi, S. H.(2010) Design of North Seoul Dream Forest based on traditional village design methods. Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture 37(6): 66-72.

7. Choi, S. O., J. D. Kim and G. S. Choi(2009) Application of fuzzy reasoning method for prediction of subsidence occurrences in abandoned mine area. Tunnel & Underground Space 19(5): 463-472.

8. Choi, Y. E., S. J. You, E. K. Ham, K. H. Song and J. H. Chon(2014) Sustainable management plan of eco-tourism resources using system thinking: A case study of Bamseom in Seoul. Journal of Tourism Sciences 38(5): 59-78.

9. Choi, Y. E., S. J. You, S. R. Kang, B. K. Choi and J. H. Chon(2015) Management plan of whooper swan(Cygnus cygnus) habitat using causal loop analysis: Focused on Eulsukdo. Journal of Ecology and Environment 29(3): 353-367.

10. Dace, E., G. Bazbauers, A. Berzina and P. I. Davison(2014) System dynamics model for analyzing effects of eco-design policy on packaging waste management system. Resources, Conservation and Recycling 87(-): 175-190.

11. Eom, K. C.(2010) Basic Research for Soil Erosion Diminish. Research Report of Ministry of Environment.

17. Joa, J. H., J. H. Lee, H. W. Won, S. G. Han and H. C. Lim(2008) Effect of different soil managements on physical properties and microbial activities in citrus orchard soil. Korean Journal of Soil Science and Fertilizer 41(5): 279-284.

18. Jung, K. Y., E. Y. Yun, C. Y. Park, J. B. Hwang, Y. D. Choi, S. H.

Jeon and H. A. Lee(2012) Effect of soil compaction levels and textures on soybean(Glycine max L.) root elongation and yield. Korean Journal of Soil Science and Fertilizer 45(3): 332-338.

19. Kim, B. J., J. H. Back and H. G. Kim(1997) Effect of lime materials application on reducing injury of simulated acid rain in soybean. The Korean Society of Environmental Agriculture 16(2): 175-180.

20. Kim, D. K., J. G. Kim, H. S. Kim, B. K. Yoo, K. S. Ahn, S. W. Jang and H. K. Shin(2011) Sunctional assessment of Yongdam Dam- wetland by HGM. Journal of Wetlands Research 13(3): 665-675.

21. Kim, D. H.(2004) System Thinking. Seongnam: Sunhaksa.

22. Kim, D. H. and Y. K. Hong(2008) System dynamics modeling for management of roe deer population in Jejudo. Korean System Dynamics Review 9(2): 45-75.

23. Kim, D. H.(2014) Physicochemical and Microbial Properties of Urban Roadside Tree Soil in Eelation to Pollution Levels. Master's Thesis.

Yonsei University. Korea.

24. Kim, D. S.(2007) A study on landscape restoration of the Namhan- Sansung village. Journal of the Korean Institute of Landscape Archi- tecture 34(6): 101-110.

25. Kim, J. W. and Y. K. Jung(1995) A case study on the vegetation in the Kimpo landfills and its periphery region -Ecological division of habitats by analysis of vegetation structure and soil environment-.

Journal of Ecology and Environment 18(3): 307-321.

26. Kim, M. H., H. S. Bang, M. S. Han, H. K. Hong, Y. E. Na, K. K.

Kang, J. T. Lee and D. B. Lee(2009) Effect of vegetation types on the distribution of soil invertebrates. The Korean Society of Environmental Agriculture 28(2): 125-130.

27. Ko, C. T., H. D. Jong and H. Kohji(2006) The philosophy of ecological restoration and its policy application - Establishing the principleㆍstrategy ㆍmethod of restoration from a pragmatic approach and case study.

Journal of Korean Philosophical Society 97(-): 1-37.

28. Lee, H. H., K. H. Lee and S. W. Lee(2009) Change of soil erodibility by soil organic matter and soil texture in Young-il soil erosion control district. Proceedings of Symposium on Korean Forest Society. Seoul:

Korean Forest Society. pp. 363-364.

29. Lee, H. J., J. H. Kim, B. H. Bae, M. S. Park, Y. M. C. J. G. Kang and J. S. Shin(1997) Forest vegetation and soil condition on Mt. Palyoung.

Journal of Basic Science 22(-): 79-101.

ments for improvement of species diversity in recreational forest -A case study of Chukryongsan recreational forest, Gyeonggi-do-. Journal of Ecology and Environment 24(4): 351-362.

35. Moon, T. H.(2007) A Sustainable City through System Thinking. Paju:

Jipmoon.

36. Oh, Y. J.. S. B. Kang, Y. I. Song, J. H. Choi and W. K. Paik(2012) Effects of cover plants on soil microbial community in organic apple orchards.

Korean Journal of Soil Science and Fertilizer 45(5): 822-828.

37. Park, C. G.(1997) Systemology. Seoul: Bermyangsa.

38. Park, C. Y., W. T. Jeon, G. D. Park, H Y. Kwon, C. S. Kim and K. B.

Park(2000) The effects of soil loss mitigate and soil fertility change by preservation countermeasures of upland soil. Proceedings of Symposium on Korean Society of Soil Science and Fertilizer. Wanju: Korean Society of Soil Science and Fertilizer. pp. 143.

39. Park, M. E. and G. S. Kim(1998) Upstream part of Hoidong water reservoir in Pusan -The soil and water pollution caused by the weathering of pyrophyllite deposits-. Journal of Environmental Science International 7(2): 149-155.

40. Saysel, A. K., Y. Barlas and O. Yenigün(2002) Environmental sustainability in an agricultural development project: A system dynamics approach.

Journal of Environmental Management 64(3): 247-260.

41. Seong, C. N., J. H. Kim and K. D. Baik(1998) Distribution and pro- perties of soil microorganisms isolated from representative plant communities of Mt. Paektu. Journal of Ecology and Environment 21(5): 575-583.

42. Son, J. K., N. C. Kim and B. H. Kang(2010) The type classification and function assessment at small palustrine wetland in rural area. Journal of the Korea Society for Environmental Restoration and Revegetation Technology 13(6): 117-131.

43. Sterman, J. D.(2000) Business Dynamics: System Thinking and Modeling for complex world. USA: Irwin McGraw-Hill companies.

44. Sweeny, L. B. and J. D. Sterman(2007) Thinking about systems: Student and teacher conceptions of natural and social systems. System Dynamics Review 23(-): 285-312.

45. Yang, S. K., Y. W. Seo, Y. S. Kim, S. K. Kim, K. H. Lim, K. J. Choi, J. H. Lee and W. J. Jung(2011) Changes of pepper yield and chemical properties of soil in the application of different green manure crops and no-tillage organic cultivation. Korea Journal of Organic Agriculture 19(2): 255-272.

46. www.me.go.kr

Received Revised Accepted 4인익명 심사필 : : :

14 October, 2015 3 December, 2015 3 December, 2015

(1st)