개발지 확장에 따른 생태적 영향에 대한 예측 모델링 체계 구축(Ⅱ)

(1)

개발지 확장에 따른 생태적 영향에 대한 예측 모델링 체계 구축( Ⅱ)

Establishing a Prediction Modeling System for Ecological Impacts of due to the Expansion of Development(Ⅱ)

주용준 · 사공희 · 이후승

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연구진

연구책임자 주용준 (한국환경연구원 부연구위원) 참여연구원 사공희 (한국환경연구원 선임연구위원)

이후승 (한국환경연구원 연구위원)

❚

연구자문위원 (가나다순)

구경아 (한국환경연구원 연구위원)

김선숙 (국립생태원 생태신기술팀 선임연구원) 김진오 (경희대학교 환경조경학과 교수) 박소영 (환경부 생물다양성과 과장) 서양원 (한국환경연구원 연구위원) 오일찬 (한국환경연구원 부연구위원) 전태수 (부산대학교 생물학과 명예교수)

허위행 (국립생물자원관 국가철새연구센터 센터장)

발행처 한국환경연구원

(30147) 세종특별자치시 시청대로 370 세종국책연구단지 과학·인프라동

전화 044-415-7777 팩스 044-415-7799 http://www.kei.re.kr

인 쇄 2022년 12월 26일 발 행 2022년 12월 31일

등 록 제2015-000009호 (1998년 1월 30일) ISBN 979-11-5980-671-1 94530

979-11-5980-669-8 (3권 세트) 인쇄처 호정씨앤피 02-2277-4718

이 보고서를 인용 및 활용 시 아래와 같이 출처를 표시해 주십시오.

주용준, 사공희, 이후승(2022), ｢감염성 질병예방을 위한 질병-생태 통합평가 시스템 구축 종합연구: 개발지 확장에 따른 생태적 영향에 대한 예측 모델링 체계 구축(Ⅱ)｣, 한국환경연구원.

값 7,000원

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제2권입니다.

“ 감염성 질병예방을 위한 질병-생태 통합평가시스템 구축 종합연구 ”

보고서 번호 연구보고서명

(연구책임) 목차

(제1권) 사업보고서 2022-09-01

감염성 질병예방을 위한 질병-생태 통합평 가시스템 구축 종합연구(II)

(이후승)

1. 야생동물 매개 질병의 국내 유입·확산 현황

2. 질병 매개 생물의 국내 유입 전망체계 기반 마련 3. 생물다양성 및 자연생태

기반 국내 확산 대비체계 기반 마련

4. 질병-생태 통합평가를 위한 생물다양성 평가체계 구축

(제2권) 사업보고서 2022-09-02

개발지 확장에 따른 생태적 영향에 대한 예 측 모델링 체계 구축(II)

(주용준)

1. 개발지 확장과 생태적 영향 고찰

2. 개발지 확장에 대한 구조화 및 알고리즘 개발

3. 개발지 확장 모델링 시범 적용

4. 개발지 확장과 생태적 영향의 통합적 프레임워크

(제3권) 사업보고서 2022-09-03

축사시설 조성사업의 환경영향평가 개선방 안: 가축전염병의 사전예방을 위한 계획입 지 구축을 중심으로

(지민규)

1. 가축 사육시설 입지규제 법제도 및 연구 동향 2. 가축 사육시설의 입지

현황분석

3. 가축 사육시설 조성사업의 환경영향평가 개선방안

(4)

(5)

우리 주변의 환경 및 생태계에 영향을 주는 요인은 개발사업을 비롯한 다양한 인간 활동 에서 비롯되고, 공간적 차원에서 다양한 인간 활동의 결과로 나타나는 것이 개발지의 확장 이라 할 수 있습니다. 본 연구는 기존 시가지에서 다양한 개발요인으로 인해 교외의 농지와 녹지로 개발지가 확장되면서 발생하는 생태 서식지 및 생태적 기능의 훼손을 정량적으로 예측하고 거시적 패턴을 분석하기 위한 모델링 체계 구축을 목적으로 합니다.

모델링 체계 구축의 연구 기간은 3년이며, 1차 연도에는 자연 및 사회·공학적 ABM의 이론적 고찰과 사례조사, 개발지 확장-생태영향 모델링 방법론을 연구하였습니다. 이번 2차 연도에는 ABM을 활용하여 비도시지역의 개발지 확장 시뮬레이션을 위한 프레임워크를 마 련하고 환경 모듈과 행위자 모듈, 상호작용 모듈에 대한 규칙과 알고리즘을 개발하고 청주 시 상당구를 대상으로 시범 적용하였습니다.

본 연구의 모델링을 고도화할 경우 비도시지역 개발지 확장 시뮬레이션을 통해 다양한 개발사업이 어떠한 입지에 개발되는지 예측할 수 있으며, 이를 통해 비도시지역의 난개발이 발생하거나 우려가 있는 지역에 대한 도시 및 생태적 관리방안을 마련하는 데 활용할 수 있을 것입니다.

끝으로 본 연구를 수행한 한국환경연구원 환경평가본부의 주용준 박사, 사공희 박사, 이 후승 박사께 감사를 표합니다. 바쁘신 와중에도 연구에 도움을 주신 국민대학교 조원희 연 구교수, 청주시청 심준석 주무관, 한맥엔지니어링 김은식 상무께도 깊은 감사를 드립니다.

2022년 12월 한국환경연구원 원 장

이 창 훈

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요 약

Ⅰ. 서 론

1. 연구의 배경

ㅇ 우리 주변의 환경 및 생태계에 영향을 주는 요인은 개발사업을 비롯한 다양한 인간 활동에서 비롯하고, 개발지 확장은 생태계 서식지와 기능의 훼손 등에 영향을 주며, 이는 다시 감염성 질병 확산에 따른 인간 생활환경에 영향을 주는 등 개발지 확장과 생태적 영향, 감염성 질병은 밀접한 관계가 있음

2. 연구의 목적

ㅇ 본 연구는 개발지 확장의 영향요인과 생태적 영향에 대한 기존 연구를 고찰하는 한편, 행위자 기반 모델을 활용한 개발지 확장 시뮬레이션을 위한 프레임워크를 마련하는 데 목적이 있음

ㅇ 개발지 확장 시뮬레이션을 위한 프레임워크를 구성하는 환경 모듈과 행위자 모듈, 상호작용 모듈에 대한 규칙 및 알고리즘을 개발하고, 청주시를 대상으로 시범 모의를 하고자 함

ㅇ 개발지 확장 시뮬레이션 결과에 다양한 생태적 모델을 적용하여 해당 지역의 생태적 환경 변화를 비교·분석할 방법론을 제시하고자 함

Ⅱ. 개발지 확장과 생태적 영향 고찰

1. 개발지 확장과 도시성장관리

ㅇ 비도시지역의 무분별한 개발의 효과적 관리를 목적으로 하는 도시성장관리는 기본적

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으로 도시지역의 확장을 주도하는 주변부의 토지이용 변화 및 그 특징의 파악이 중요함 ㅇ 이에 따라 토지 정책 및 계획의 방향 설정을 위하여 토지이용 변화를 시계적으로

다양하게 분석하고 실증적으로 검증하는 연구가 진행됨

ㅇ 특히 도시지역은 인간과 자연적 상호작용이 있는 복잡한 계층적 시스템이기 때문에 도시의 토지이용 모델링이 중요하며, 복잡계 이론을 구현하는 모델로 CA 기반 모델링 (Cellular Automatic based modeling)과 ABM(Agent-Based Modeling, 행위자 기반 모델링)이 주로 활용됨

ㅇ 본 연구에서는 ABM을 활용하여 개발지 확장 시뮬레이션을 위한 프레임워크를 개발 하고 사례지역을 선정하여 시뮬레이션을 시범적으로 적용하고자 함

2. 생태환경영향 모델링

ㅇ FRAGSTATS는 경관구조에 관한 많은 지표산출과 지표의 해석을 통해 경관을 정량적 으로 평가할 수 있으며, 경관조성(Landscape composition)과 경관배열(Landscape configuration) 두 가지 프로그램이 있음

ㅇ GUIDOS 모델은 경관생태학적 분석기법에 더 쉽고 명확한 형태의 시각화 기법이 요구되면서 2008년 이탈리아의 Vogt(2008)가 개발한 경관패턴 분석모델임 ㅇ InVEST 모델은 생태계를 정량화하고 변화와 가치를 분석하는 대표적인 평가기법이며

24가지 생태계서비스 평가가 가능하며, 중복 분석과 경제적 가치 평가를 할 수 있음

Ⅲ. 개발지 확장에 대한 구조화 및 알고리즘 개발

1. 개념적 프레임워크

ㅇ ABM의 개념적 프레임워크는 모델 구성의 기초로서 모델을 구성하는 기본 요소와 함께 이들에 관한 상호작용에 대한 기본체계를 설명하는 기본 틀을 제공하며, 환경 모듈과 행위자 모듈, 상호작용 모듈로 구성됨

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자료: Wahyudi, Liu, and Corcoran(2019), Figure 2를 참조하여 저자 재작성.

<그림 1> ABM 모델 적용에 따른 개발지 확장 시뮬레이션 프레임워크

2. 환경 모듈

❏ 공간정보

ㅇ 환경 모듈은 개발지 확장에 영향을 주는 다양한 요인에 대한 토지 공간정보를 의미함.

토지는 환경적·사회적·경제적 측면에서 다양한 속성을 가지며, 그중에서 사업자가 개발을 위한 의사결정을 하는 데 우선적으로 고려하는 속성을 토지개발 영향요인이라 할 수 있음

ㅇ 본 연구에서는 토지개발 영향요인으로 용도지역과 경사도, 표고, 식생보전등급, 주거 지와의 거리, 공장과의 거리, 도로와의 거리, 지가, 지목 등 9가지로 선정함

3. 행위자 모듈

❏ 행위자 모듈 설정 방법

ㅇ 최근 5년 동안 청주시 비도시지역에서 가장 많이 개발되는 토지에 대한 속성값(제도요 인, 자연환경요인, 사회환경요인, 경제환경요인)을 분석하여, 사업자가 우선적으로

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개발하는 토지의 속성값을 도출하고 행위자의 개발지 선정을 위한 시행규칙 및 알고 리즘 개발에 반영하였음

❏ 행위자의 기본적 속성

ㅇ 행위자의 기본적 속성은 활동반경과 개발면적, 공사주기를 의미하며, 청주시의 사업 유형별로 개발행위허가 현황을 분석하여 <표 1>과 같이 설정함

구분 주거시설 근린시설 공장시설 동식물

사육시설

태양광 발전시설

활동반경 500m 500m 3,000m 3,000m 5,000m

개발면적 4,000m² 5,000m² 6,000m² 4,000m² 5,000m²

사업자 수 10개 10개 100개 100개 60개

공사주기 1년 1년 1년 1년 1년

<표 1> 행위자의 기본적 속성

자료: 저자 작성.

❏ 행위자 규칙 설정

ㅇ 행위자는 개발할 토지를 결정하는 주체이며, 행위자가 의사결정을 할 수 있도록 일련 의 규칙을 설정하여야 함. 행위자 규칙을 설정하려면 우선 다양한 토지개발 영향지표 각각에 대하여 개발이 불가능한 지역을 제척하고, 개발할 수 있는 지역 중에서 우선적 으로 개발할 토지를 선정할 수 있는 의사결정 기준이 필요하며, <표 2>와 같이 설정함

영향요인 지표 토지개발 우선순위 규칙

제도요인 용도지역 - 개발사업 유형에 대한 법적 허용 및 불허 용도지역에 따라 0과 1로 구분

자연환경 요인

경사도

- 경사도 20˚이상의 급경사지는 개발 제한

- 개발사업 유형별로 5년간의 개발행위허가가 이루어진 토지의 경사도 개 발 빈도를 기준으로 회귀모형에 따라 우선순위 설정

표고

- 당지역의 특성을 고려하여 일정 표고 이상은 개발 제한

- 발사업 유형별로 5년간의 개발행위허가가 이루어진 토지의 표고 개발 빈도를 기준으로 회귀모형에 따라 우선순위 설정

<표 2> 토지개발 영향지표에 대한 개발 우선순위 설정

(11)

<표 2>의 계속

영향요인 지표 토지개발 우선순위 규칙

자연환경 요인

식생보전 등급

- 식생보전Ⅰ-Ⅱ등급은 개발 제한

- 개발사업 유형별로 5년간의 개발행위허가가 이루어진 토지의 식생보전 등급 개발 빈도를 회귀모형에 따라 우선순위 설정

사회환경 요인

주거지와의 거리

- 발전시설 및 축사에 대해 법적으로 주거지와 일정거리 이내에 입지를 제한한 경우 이를 기준으로 0과 1로 구분(청주시 도시계획조례 따라 발 전시설은 200m 이내, 축사는 500m 이내 입지 제한)

- 주거시설과 공장시설은 이격거리를 기준으로 회귀모형에 따라 우선순위 설정

공장과의 거리

- 주거시설은 원거리, 공장시설은 근거리 기준으로 회귀모형에 따라 우선 순위 설정

경제환경 요인

도로와의 거리

- 국도 및 지방도, 국지도 등 2차로 이상의 도로에서 500m 이상 이격될 경우 입지 제한

- 국도 및 지방도, 국지도 등 2차로 이상의 도로에서 개발사업 유형별로 5년간의 개발행위허가가 이루어진 토지와의 거리를 기준으로 회귀모형 에 따라 우선순위 설정

지가 - 해당 지목의 평균값을 기준으로 높고 낮음에 따라 우선순위 선정 지목 - 개발사업 유형별로 5년간의 개발행위허가가 이루어진 토지의 지목 빈도

수를 고려하여 회귀분석을 통해 우선순위 설정 자료: 저자 작성.

3. 상호작용 모듈

❏ 의사결정 과정

ㅇ 상호작용 모듈은 개발자와 개발자가 상호작용하는 환경(즉 셀 공간) 사이의 관계를 말하며, <표 3>과 같이 개발자의 결정에 따라 토지탐색, 토지평가, 토지취득, 토지개 발의 4가지 단계를 순차적으로 시행하도록 설계함

(12)

개발단계 개발사업자

토지탐색

- 사업유형에 따른 법적 개발 허용 용도지역 우선 탐색 - 환경적 측면에서의 개발 불가능 지역 탐색 및 배제 - 타 개발자가 개발한 토지는 탐색에서 배제

- 반경 300m 이내의 토지를 탐색하고 적정토지가 없을 경우 1,500m 이내로 확장하 여 탐색

토지평가

- 개발 가능 토지에 대해 행위자의 행동규칙에 따라 토지의 공간정보를 연산하 여 해당 토지에 대한 총 점수를 산정하여 평가

- 개발사업 유형별 개발 규모를 고려하여 개발 대상이 되는 전체 토지의 평균값 을 평가

- 일정 반경(300m) 내 토지에 대한 총 점수가 평균값 이상일 경우 탐색 범위를 확대 (1,500m)하여 토지를 재탐색

토지취득

- 토지평가 결과를 토대로 반경 내 평균값 이하인 토지 중에서 가장 낮은 점수의 토지 를 취득

- 개발사업 유형별 개발 규모에 해당하는 토지를 한 번에 취득

토지개발 - 취득한 토지를 개발하고 사업유형별 탐색주기를 반영하여 다른 토지를 탐색

<표 3> 토지개발 단계에서 개발자의 의사결정 행동

❏ 의사결정 방법

ㅇ 개발지 선정과정은 각각의 토지개발 영향지표 중 개발 불가능한 지역이 포함될 경우 의사결정을 중단하고 다른 토지를 검색함. 개발 가능한 지역에서는 토지 영향지표의 등급별 점수에 따라 총합이 가장 낮은 지역을 우선적으로 선정함

Ⅳ. 개발지 확장 모델링 시범 적용

1. 개발지 확장 ABM 구조

❏ 환경 모듈

ㅇ 제3장에서 제시한 개발지 확장에 영향을 끼치는 4가지 요인을 최대한 반영하였으며, ABM의 환경 모듈은 제도요인, 자연환경요인, 사회환경요인, 경제환경요인에 따라 총 8가지 환경 공간정보를 사용함

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❏ 행위자 모듈

ㅇ 행위자 모듈은 크게 개발지 탐색 반경(변수명: search-radius), 개발 주기(변수명:

wait-between-seeking), 그리고 개발유형별 행위자 수(변수명: 개발유형_intensity) 를 변수(parameter)로 하여 모델에 반영되는 행위자의 수와 개발지 탐색 및 개발 기간 등을 조절할 수 있으며, <표 4>와 같이 설정함

변수명 값

search-radius - 10(300m 반경) or 50(1,500m 반경) wait-between-seeking - 52(52주: 1년)

Factory_development_intensity - 100(연간 개발건수 100건) Sunlight_generator_development_intensity - 60(연간 개발건수 60건)

<표 4> 시범 구동 행위자 모듈의 변수

2. 개발지 확장 ABM 시범 구동

❏ 시공간적 범위

ㅇ 시범적 모델링 대상지는 충청북도 청주시 상당구이며, 시계열적 변화 모의를 위한 시간적 범위는 10년으로 하였고, 개발지 선택 과정에서 반영되는 무작위성(random process)을 고려하여 모델 구동을 총 100회 반복한 결과를 중첩하여 개발지 확장에 대한 확률론적 분포와 평균 개발면적, 개발건수를 결과로 제시

❏ 개발지 확장 결과

ㅇ 반경 300m 탐색 범위에서는 공장 및 창고시설 신규 개발지가 모의기간에 평균 0.64km² 토지를 변화시켰고, 반경 1,500m에서는 0.71km² 토지를 변화시켰음.

발전시설(태양광) 개발지는 반경 300m 탐색 범위 기준 0.17km² 토지를 변화시켰고, 반경 1,500m 기준 0.22km² 토지를 변화시켰음

ㅇ 또한 공장 및 창고시설 신규 개발건수는 반경 300m 탐색 범위 기준 평균 107건이며, 반경 1,500m 기준 평균 119건으로 나타났음. 발전시설(태양광) 개발건수는 반경 300m

(14)

탐색 범위 기준 평균 38건이며, 반경 1,500m 기준으로는 개발건수 50건이 나타났음

Ⅴ. 개발지 확장과 생태적 영향의 통합적 프레임워크

1. 생태적 영향 통합 프레임워크 기본체계

❏ 개념

ㅇ 인간활동에 따른 개발지 확장은 단순히 도시지역의 확장이 아니라 생태적 영향을 유발하며 그 결과로 생태계서비스 질의 변화를 초래함. 따라서 개발지 확장에 따른 토지이용 변화와 이로 인한 생태적 영향 예측을 개별적으로 수행하기보다는 토지이 용 변화와 생태적 영향 및 생태계서비스 평가를 통합적으로 예측해야 함

❏ 프레임워크

ㅇ 개발지 확장 모델과 이로 인한 생태적 영향의 통합적 예측을 위한 프레임워크는

<그림 2>와 같이 크게 2단계로 구분됨. 1단계에서는 ABM 모델을 활용하여 개발지 확장을 예측하고, 2단계에서는 토지이용 변화에 따른 생태서식지 훼손, 생태적 기능 저하, 환경부하 등을 고려한 생태계 영향을 분석함

2. 생태영향 모델링 적용 방안

❏ 생태계서비스 평가

ㅇ 생태계서비스와 관련한 지표는 생태계 기능에 따라 공급, 조절, 서식처, 문화의 4가지 범주로 구분되며, 지역 생태계서비스 평가를 위한 각 범주의 하위 지표 선정과 평가방 법 사례 등이 많이 연구되어 있음

ㅇ 유럽은 유럽 전역의 생태계평가지도를 작성할 평가체계 구축 및 기법을 개발하고 있음. 미국은 National Capital Project의 일환으로 스탠퍼드대학, Natural Conservancy와 WWF(World Wildlife Funds)가 공동으로 InVEST 모델을 개발함 ㅇ 생태계서비스 평가 및 지도는 국가 정책입안, 공간계획, 토지이용, 산업부문, 환경

(15)

안보, 영향평가 등 다양한 분야에서 활용됨(NEI, 2017). EU는 EU 생물다양성전략 2020의 목표 중 하나로 회원국들이 국가 생태계서비스 지도 작성 및 평가를 하도록 설정함

<그림 2> 개발지 확장에 따른 생태적 영향 프레임워크

Ⅴ. 결론 및 제언

1. 결론

ㅇ ABM을 활용하여 비도시지역의 개발지 확장 시뮬레이션을 위한 프레임워크를 마련하 고 환경 모듈과 행위자 모듈, 상호작용 모듈에 대한 규칙과 알고리즘을 개발함. 또한 ABM을 활용한 도시확장 시뮬레이션의 구동 여부를 확인하기 위해 청주시 상당구를 공간적 범위로 하여 시범 적용하였으며, 공장 및 창고시설과 태양광 발전시설의 개발 면적과 개발입지 등을 예측하였음

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ㅇ 도시의 생태적 영향을 고려한 안정적인 성장을 위해서는 개발지가 어떻게 확장되어 가는지를 정밀하게 예측·진단하고 이와 연계하여 생태적 모델을 적용하는 방법론을 마련하는 것이 필요함

2. 제언

ㅇ 본 연구의 모델링이 고도화될 경우 비도시지역의 개발지 확장 시뮬레이션을 통해 다양한 개발사업이 어떠한 입지에 개발되는지를 예측할 수 있으며, 이를 바탕으로 난개발이 발생하거나 우려가 있는 지역을 성장관리계획구역으로 지정하고 관리방안 을 마련하는 데 활용될 수 있음

ㅇ 도시기본계획을 수립할 경우에도 개발지 확장 시뮬레이션을 통해 개발축과 보전축의 효과적 설정을 위한 기초정보를 제공할 수 있으며, 이로써 친환경적 도시공간구조 형성에 도움을 줄 것으로 판단됨

주제어: ABM(Agent Based Modelling), Netlogo, 개발지 확장, 생태영향, 생태계서비스

(17)

요 약 ··· ⅰ

제1장 서론 ··· 1

1. 연구의 배경 및 목적 ··· 1

2. 연구의 내용 및 수행 체계 ··· 2

제2장 개발지 확장과 생태적 영향 고찰 ··· 4

1. 개발지 확장과 도시성장관리 ··· 4

2. 생태환경영향 모델링 ··· 5

제3장 개발지 확장에 대한 구조화 및 알고리즘 개발 ··· 12

1. 개념적 프레임워크 ··· 12

2. 환경 모듈 ··· 13

3. 행위자 모듈 ··· 23

4. 상호작용 모듈 ··· 40

제4장 개발지 확장 모델링 시범 적용 ··· 43

1. 행위자 기반 모델 ··· 43

2. 개발지 확장 ABM 구조 ··· 44

3. 개발지 확장 ABM 시범 구동 ··· 47

4. 개발지 확장 ABM 고도화 방안 ··· 55

제5장 개발지 확장과 생태적 영향의 통합적 프레임워크 ··· 57

(18)

제6장 결론 및 제언 ··· 67

1. 결론 ··· 67

2. 정책적 제언 ··· 68

참고문헌 ··· 71

Executive Summary ··· 77

(19)

<표 3-1> 토지이용현황 및 변화를 파악하기 위한 획지조건 자료의 구분 내용 ··· 13

<표 3-2> 토지개발 영향요인 인자 ··· 14

<표 3-3> 개발지 선정에 따른 영향요인 및 지표 ··· 15

<표 3-4> 토지개발 영향지표에 대한 공간정보 구축 ··· 16

<표 3-5> 경사도 기준 ··· 17

<표 3-6> 농업이용도 측면에서의 경사도별 이용가능성 구분 ··· 18

<표 3-7> 토지적성평가의 경사도 적용 ··· 18

<표 3-8> 식생보전등급 평가 및 등급분류 기준 ··· 20

<표 3-9> 생태·자연도 계획 및 개발 수립 시 고려방향 ··· 20

<표 3-10> 국토환경성평가지도 등급별 정의 ··· 21

<표 3-11> 환경 관련 용도지역 ··· 22

<표 3-12> 자연환경의 보전 측면에서의 행정규칙 계획 요소 ··· 22

<표 3-13> 공간정보 구축 방법 ··· 24

<표 3-14> 최근 5년간 청주시 개발행위허가 사업유형별 건수와 개발면적 ··· 26

<표 3-15> 청주시 개발행위허가 사업유형별 표고 현황 ··· 27

<표 3-16> 청주시 개발행위허가 사업유형별 경사 현황 ··· 28

<표 3-17> 청주시 개발행위허가 사업유형별 식생보전등급 현황 ··· 30

<표 3-18> 청주시 개발행위허가 사업유형별 주거지역과의 이격거리 현황 ··· 31

<표 3-19> 청주시 개발행위허가 사업유형별 공업지역과의 이격거리 현황 ··· 32

<표 3-20> 청주시 개발행위허가 사업유형별 도로와의 이격거리 현황 ··· 34

<표 3-21> 청주시 개발행위허가 사업유형별 지목 현황 ··· 35

<표 3-22> 청주시 개발행위허가 사업유형별 평균공시지가 현황 ··· 37

<표 3-23> 행위자의 기본적 속성 ··· 38

<표 3-24> 토지개발 영향지표에 대한 개발 우선순위 설정 ··· 39

(20)

<표 4-2> 행위자 모듈의 변수 구성 ··· 46

<표 4-3> 시범 구동 행위자 모듈의 변수 ··· 50

<표 4-4> 공장 및 창고시설 개발 조건 ··· 51

<표 4-5> 발전시설(태양광) 개발 조건 ··· 51

<표 5-1> 지역 생태계서비스 평가를 위한 지표 선정 사례 ··· 60

<표 5-2> 생태계서비스 평가지도 국외 국가정책 관련 활용 사례 ··· 62

<표 5-3> 생태계서비스 및 생태계 기능에 관한 연구 사례 ··· 65

(21)

<그림 1-1> 연구주제 관련 보고서 구성 체계도 ··· 2

<그림 1-2> 연구 수행 체계도 ··· 3

<그림 2-1> 산림 파편화가 생태계에 미치는 영향에 대한 개념적 모델 ··· 6

<그림 2-2> 생물다양성, 생태계 기능과 생태계서비스의 상호 관계 ··· 10

<그림 3-1> ABM 모델 적용에 따른 개발지 확장 시뮬레이션 프레임워크 ··· 12

<그림 3-2> 청주시 개발행위허가 사업유형별 표고 현황 ··· 28

<그림 3-3> 청주시 개발행위허가 사업유형별 경사 현황 ··· 29

<그림 3-4> 청주시 개발행위허가 사업유형별 식생보전등급 현황 ··· 30

<그림 3-5> 청주시 개발행위허가 사업유형별 주거지역과의 이격거리 현황 ··· 32

<그림 3-6> 청주시 개발행위허가 사업유형별 공업지역과의 이격거리 현황 ··· 33

<그림 3-7> 청주시 개발행위허가 사업유형별 도로와의 이격거리 현황 ··· 34

<그림 3-8> 청주시 개발행위허가 사업유형별 지목 현황 ··· 36

<그림 3-9> 청주시 개발행위허가 사업유형별 평균공시지가 현황 ··· 37

<그림 3-10> 개발사업자의 토지 탐색 및 개발 절차도 ··· 41

<그림 4-1> 개발지 확장 ABM의 행위자 모듈, 환경 모듈 구조(청주시 상당구) ··· 44

<그림 4-2> ABM을 통한 개발지 확장 시뮬레이션 프로세스 ··· 47

<그림 4-3> 충청북도 청주시 상당구 환경 모듈 공간정보 ··· 48

<그림 4-4> 탐색 반경에 따른 공장 및 창고시설 신규 개발 모의 결과 ··· 53

<그림 4-5> 탐색 반경에 따른 발전시설(태양광) 신규 개발 모의 결과 ··· 54

<그림 4-6> 개발지 확장 ABM 10년 모의 결과 ··· 55

<그림 4-7> 개발지 확장 ABM의 프로세스 고도화 ··· 56

<그림 5-1> 개발지 확장에 따른 생태적 영향 프레임워크 ··· 59

<그림 5-2> 핀란드의 공간계획 부문 활용 사례 ··· 63

<그림 5-3> 유럽의 토지이용 부문 활용 사례 ··· 64

<그림 5-4> 산림 생태계 기능 계량화 ··· 65

(22)

(23)

제1장

서 론

1. 연구의 배경 및 목적

우리 주변의 환경 및 생태계에 영향을 주는 요인은 개발사업을 비롯한 다양한 인간활동에 서 비롯하고, 개발지 확장은 생태계 서식지와 기능의 훼손 등에 영향을 주며, 이는 다시 감염성 질병 확산에 따른 인간 생활환경에 영향을 주는 등 개발지 확장과 생태적 영향, 감염 성 질병은 밀접한 관계가 있다.¹⁾ 본 연구는 개발지 확장에 따른 생태적 영향에 대한 예측 모델링 체계 구축이 목적이며, ‘감염성 질병예방을 위한 질병-생태 통합평가시스템 구축 종합연구(Ⅱ)’와 관련하여 국내 확산 대비 체계 마련의 한 부문으로 개발지 확장으로 인한 생태적 영향 유형 사례조사 및 분석을 위하여 수행하고 있다(그림 1-1 참조).

개발지 확장에 따른 생태적 영향 예측 모델링 체계 구축 연구는 3년 동안 진행하며, 1차 연도에는 도시성장 관련 모델링(CA, ABM)의 이론적 고찰과 국내외 모델 적용 사례 등을 분석하고 개발지 확장과 생태영향에 대한 모델링 방법론을 도출하였다. 2차 연도에는 개발 지 확장의 영향요인과 생태적 영향에 대한 기존 연구를 고찰하는 한편, 행위자 기반 모델을 활용한 개발지 확장 시뮬레이션을 위한 프레임워크를 마련하고자 한다. 행위자 기반 모델 프레임워크를 구성하는 환경 모듈과 행위자 모듈, 상호작용 모듈에 대한 규칙 및 알고리즘 을 개발하고, 청주시를 대상으로 시범 모의를 하고자 한다. 또한 개발지 확장 시뮬레이션 결과에 다양한 생태적 모델을 적용하여 해당 지역의 생태적 환경 변화를 비교·분석할 방법 론을 제시하고자 한다.

1) 주용준 외(2021), p.1.

(24)

<그림 1-1> 연구주제 관련 보고서 구성 체계도

2. 연구의 내용 및 수행 체계

본 연구의 내용 및 수행 체계는 <그림 1-2>와 같이 4단계로 구분할 수 있다. 첫째 단계는 개발지 확장의 영향요인과 생태적 영향에 대한 기존 연구 분석 및 고찰이다. 여기에서는 개발지 확장에 따른 생태적 영향과 이를 평가할 수 있는 모델을 조사·분석하였다. 둘째 단계 는 개발지 확장과 시뮬레이션을 위한 프레임워크 개발이다. 프레임워크를 통해 ABM 구동 을 위한 3가지 기본 모듈 즉 환경 모듈, 행위자 모듈, 상호작용 모듈에 대한 상호 관계 규칙 을 마련한 후 이를 구조화하여 알고리즘을 개발하고자 한다. 이 과정에서 개발지 확장에 영향을 주는 지표를 기존 연구에서 도출하고, 청주시의 최근 5년간 개발행위허가를 조사하 여 개발지 선정 영향 지표에 대한 우선순위를 분석하였다.

셋째 단계에서는 개발지 확장 프레임워크에 따라 시행규칙을 단순화하여 청주시의 상당 구를 대상으로 시범적으로 시뮬레이션하고 결과를 분석하였다. 넷째 단계에서는 개발지 확 장 시뮬레이션으로 도출된 결과에 대해 생태적 영향을 예측·평가할 생태 모델링을 적용하도 록 기본방향을 설정하였다.

(25)

<그림 1-2> 연구 수행 체계도

(26)

제2장

개발지 확장과 생태적 영향 고찰

1. 개발지 확장과 도시성장관리

개발지 확장은 인구 증가 혹은 생활패턴 변화 등으로 도시지역 주변으로 개발지가 점차 잠식되는 것을 의미하며, 도시화와 산업화가 주요 원인이라 할 수 있다. 도시화는 물리적·공 간적·사회적 변화를 수반하면서 비도시지역이 도시적 성격의 지역으로 변화하는 것 또는 도시적 요소가 점차 늘어나는 과정이라는 동태적 의미로 사용되며, 도시적 성격 혹은 도시 적 요소는 인구 규모와 인구밀도의 변화, 산업구조의 변화, 도시민의 의식구조와 생활양식 변화, 물리적 환경 변화 등을 포함한다.²⁾

도시는 사회적·기술적·이념적 변화 등에 따라 살아 있는 유기체와 같이 외형적 규모와 내부구조가 끊임없이 변화하며, 특히 도시는 도시화의 속도, 산업구조의 변화, 교통·정보·

통신기술의 발달, 공공정책의 방향 등 사회 전반적 추세에 따라 변화의 속도와 형태를 달리 한다.³⁾ 도시의 외형적 성장은 산업발달과 더불어 자동차의 보급과 기반시설 확충, 통신기술 발달 등으로 도시 내 집적 효과에 따른 경제적 이익보다는 저렴한 지가와 쾌적한 환경 등의 측면에서 유리하기 때문에 발생한다.

도시의 외부 구조는 도시지역에 인구 및 경제력 집중이 어느 정도 진행되면서 토지 및 주택가격이 치솟고 교통혼잡이 심해지는 등 도시화에 따른 부작용이 심화됨에 따라 변화한 다.⁴⁾

2) 노춘희, 김일태(2002), pp.3-35.

3) 하성규, 김재익(2000), p.183.

4) 하성규, 김재익(2000), p.190.

(27)

도시화는 인구 집중과 대규모 개발로 비도시지역의 녹지와 농지 등을 주거용지와 상업용 지, 공업용지로 개발하면서 자연환경 훼손과 함께 수질 및 대기오염물질 배출로 환경을 오 염시켰다. 또한 기반시설 부족 등의 도시문제도 야기시켰다. 도시성정관리는 도시의 무질서 한 공간적 확산에 따른 환경·도시문제를 해결하고 전통적 도시계획의 한계를 보완하고자 도입되었다.

도시성장이란 개발된 공간이 확대되는 것으로 전형적 의미는 주거와 일자리, 서비스시설, 도로, 학교 등에 대한 높은 수요를 창출하면서 토지와 자연자원의 개발을 촉진한다.⁵⁾ 그러 나 환경·생태적으로 보전가치가 있는 토지가 잠식되거나 대규모 녹지 및 농지의 무계획적 훼손은 사회와 경제, 환경 등의 종합적인 조화가 필요한 도시성장과는 다른 불균형적인 성 장이라 할 수 있으며, 이러한 불균형적 성장을 합리적으로 조정하기 위한 제도 및 정책이 도시성장관리라 할 수 있다.

비도시지역의 무분별한 개발의 효과적 관리를 목적으로 하는 도시성장관리는 기본적으로 도시지역의 확장을 주도하는 주변부의 토지이용 변화 및 그 특징을 파악이 중요하다. 이에 따라 토지 정책 및 계획의 방향 설정을 위하여 토지이용 변화를 시계적으로 다양하게 분석 하고 실증적으로 검증하는 연구가 진행되었다. 특히 도시지역은 인간과 자연적 상호작용이 있는 복잡한 계층적 시스템이기 때문에 도시의 토지이용 모델링이 중요하며, 복잡계 이론을 구현하는 모델로 CA 기반 모델링(Cellular Automatic based modeling)과 ABM(Agent- Based Modeling, 행위자 기반 모델링)이 주로 활용되었다.⁶⁾ 본 연구에서는 ABM을 활용 하여 개발지 확장 시뮬레이션을 위한 프레임워크를 개발하고 사례지역을 선정하여 시뮬레 이션을 시범적으로 적용하고자 한다.

2. 생태환경영향 모델링

가. 개발지 확장에 따른 생태영향

각종 개발사업과 이를 연결하는 도로건설 등의 인간활동으로 개발지가 확장되면서 산림

5) 주용준, 사공희, 이후승(2021), p.1.

6) 주용준, 사공희, 이후승(2021), p.5.

(28)

면적 감소와 파편화 등 산림훼손이 발생하고 있다. 산림 파편화는 산림면적이 감소하거나 하나의 산림이 두 개 혹은 그 이상으로 분리되는 과정을 말한다.⁷⁾ 특히 산림 파편화는 인위 적 영향 때문에 경관에 영향을 미치며, 이러한 경관변화는 생태계, 개체군뿐만 아니라 개별 종에도 영향을 미친다.⁸⁾ 또한 다양한 생물학적 프로세스와 개체군 크기, 종 분포, 서식지의 구조와 질, 외래종 출현 가능성 등의 요소에 영향을 미친다.⁹⁾ <그림 2-1>은 산림 파편화로 발생하는 다양한 요인과 생태계에 미치는 영향을 개념적으로 모식화한 것이다.

자료: 김은영, 송원경, 이동근(2012), p.152.

<그림 2-1> 산림 파편화가 생태계에 미치는 영향에 대한 개념적 모델

산림 파편화와 관련한 연구는 산림 파편화로 인한 경관변화 연구와 생태계 변화 연구로 구분할 수 있다. 경관변화 연구는 도시화에 따른 토지이용 변화가 산림분포 및 패턴의 변화 에 미치는 연구로서 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 이러한 경관변화 연구는 McGarigal

7) Wilcove, McLellen, and Dobson(1986), pp.37-256.

8) Young et al.(1996), pp.413-416.

9) Pardini(2004), pp.2567-2586.

(29)

and Marks에 의해 경관지수를 산출하는 FRAGSTATS 프로그램이 개발된 이후에 더욱 활발히 진행되었다.¹⁰⁾

산림 파편화는 구조적 측면에서는 하나의 산림이 인위적인 요소에 의해 둘 혹은 그 이상 의 파편으로 구분되는 것으로 정의되며, 기능적 측면에서는 생태계 기능으로서 중요한 연결 성이 분열되는 것이라고 정의될 수 있다.¹¹⁾ 최근에는 산림 파편화를 구조적 측면과 기능적 측면을 모두 포함하여 정의하고 있다. 김은영·송원경·이동근(2012, p.152)은 산림 파편화 의 구조적 측면과 기능적 측면이 결합한 개념으로서 산림 파편화를 인위적인 요소에 의한 서식지 소실 및 단절 등의 경관변화 과정뿐만 아니라 경관변화로 나타나는 생태학적 변화 과정이라고 정의하였다.

본 장에서는 개발지 확장으로 인한 경관변화로 나타나는 생태학적 변화를 분석하는 모델 인 경관구조해석 모델과, 개발로 변화되는 토지이용을 바탕으로 생태계를 정량화하고 변화 와 가치를 분석하는 생태계서비스 평가모델을 살펴보고, 개발지 확장에 따른 생태환경영향 의 모식화 적용가능성을 알아보고자 한다.

나. 경관구조해석 모델

경관이란 인간과 자연환경이 결합해 시공간적으로 나타나는 토지 모자이크(landmosaics) 이며, 경관변화란 토지 모자이크에서 인간의 활동과 자연적 교란에 의하여 경관요소의 형태 와 위치가 변화하거나 다른 요소로 대체되는 것을 의미한다.

경관지수는 자연환경 속에서 다양한 생태적 작용 특성을 정량화하기 위해 도입한 개념이 다. 즉, 경관패턴 분석에서는 경관지수를 활용하여 패치의 구성(composition)과 배열 (configuration)을 중심으로 면적, 밀도, 크기, 가장자리, 형태, 다양성 및 산포도 등을 정량 화하여 나타낸다. 인간활동에 따른 산림 변화를 경관생태학적으로 분석할 때 널리 사용되는 도구로서 지수화 모델인 FRAGSTATS와 시각화 모델인 GUIDOS가 있다.

10) McGarigal and Marks(1995), pp.1-122.

11) Lord and Norton(1990), pp.197-202.

(30)

1) FRAGSTATS 모델

FRAGSTATS는 1995년 McGarigal and Marks가 개발한 경관구조 해석프로그램으로 국내외 다양한 분야에서 경관패턴 분석 도구로 가장 널리 활용되고 있다. FRAGSTATS는 경관구조에 관한 많은 지표 산출과 지표 해석을 통해 경관의 정량적 평가가 가능하며 경관 조성(landscape composition)과 경관배열(landscape configuration)의 두 가지 상이한 접근방식이 경관에 적용되는 프로그램이다. 이 모델은 산림의 경관분포 특성을 경관지수로 표현함으로써 산림경관 전반에 걸친 서식지의 파편화나 야생동물 이동을 위한 패치들 간의 연결성을 매우 효율적으로 정량화할 수 있는 장점이 있다.

FRAGSTATS는 전체 산림을 대상으로 패치의 속성 혹은 분포 특성에 따른 다양한 공간 패턴 관련 통계 파라미터를 활용하여 면적, 밀도, 크기, 가장자리, 형태, 다양성, 산재도, 핵심지역 등을 지수화하는 기능이 있다. 이러한 기능을 통해 지도상에 나타난 경관패턴을 더 쉽게 개념화하고 분류할 수 있다. 경관지수는 산림의 양과 같이 생태계 구성요소 혹은 1차 생산과정과 같은 생태계 과정의 측정치가 될 수 있고, 모형화된 교정을 통해 종합적인 상태를 이해하기 위한 측정치로 해석할 수 있다. 지수 평가속성에 따라 ① 면적 지수(Area metrics), ② 패치 밀도(Patch density), ③ 크기(Size), ④ 가장자리 지수(Edge metrics),

⑤ 형태 지수(Shape metrics), ⑥ 다양성 & 산재성 지수(Diversity & Interspersion metrics), ⑦ 핵심 지수(Core area metrics)로 구분되어 있다.¹²⁾

2) GUIDOS 모델

GUIDOS 모델은 경관생태학적 분석기법에 더 쉽고 명확한 형태의 시각화 기법이 요구되 면서 2007년 이탈리아의 Vogt가 개발하였다.¹³⁾ 이 모델은 야생동물 서식지의 공간분포 특성을 시각적으로 명확하게 보여준다는 장점이 있다. 즉, 경관 내 패치들 간의 연결성 등과 같은 복잡한 산림생태계의 직관적 분포특성을 보다 쉽게 시각적으로 해석해준다는 장점이 있다. 또한 GUIDOS는 FRAGSTATS에 비해 지수화할 수 있는 파라미터의 종류가 매우 제한적이긴 하지만 경관패턴을 분류한 후 이를 지수화하는 기능도 일부 보유하고 있다.

12) Elkie et al.(1999), pp.1-12.

13) Vogt(2007), pp.171-177.

(31)

다. 생태계서비스 평가 모형

생태계서비스는 인간 생활을 위해 요구되는 생물다양성과 생산을 유지하려는 생태계의 과정을 말하며 인간이 생태계에서 얻는 직·간접적 이익¹⁴⁾ 또는 인간 필요를 충족시키기 위한 자연적 과정과 요소의 생산능력¹⁵⁾ 등으로 정의된다. 생태계서비스의 정의와 분류체계 는 자연자원을 이용하는 인간의 관점에서 생태계의 가치가 얼마나 중요한지 파악하고 생물 다양성 보전, 자연자본(Natural Capital)의 지속가능한 이용을 위한 것이다. 생태계서비스 의 분류체계는 UNEP가 구성한 밀레니엄 생태계 평가(MEA: Millennium Ecosystem Assessment)에서 제시한 국제분류체계를 사용하고 있다. 생태계 기능에 따라 공급, 조절, 서식처, 문화의 4가지 상위 범주와 개별기능에 따른 25개 하위 범주로 분류체계를 가진다 (그림 2-2 참조).

2010년 TEEB(The Economic of Ecosystem and Biodiversity) 보고서¹⁶⁾에 따르면 생태계서비스 항목 중 기후조절과 생물다양성 관련 생태계서비스가 크게 감소하고 있으며, 감소 요인 중 가장 큰 원인으로 토지이용 변화가 언급되고 있다.

생태계의 구성과 자연자원의 흐름에 영향을 주는 토지이용 변화는 생물다양성과 생태계 서비스(BES: Biodiversity and Ecosystem Services)에 악영향을 주는 것으로 밝혀졌 다.¹⁷⁾ 이에 따라 개발로 변화되는 토지이용도를 활용한 생태계 평가와 이를 통한 환경 가치 추정 평가가 연구되고 있다. 최근 생태계서비스 평가는 생태계의 복잡한 기능을 평가할 수 있는 통합적 생태계서비스 모델로 개발되었다. 생태계를 정량화하고 변화와 가치를 분석하 는 대표적인 평가기법은 InVEST 모델(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs Model), ARIES 모델(ARrificial Intelligence for Ecosystem Services Model), MIMES 모델(Multi-scale Integrated Earth Systems Model) 등이 있다.

InVEST 모델은 24가지 생태계서비스 평가가 가능하며, 중복 분석과 경제적 가치 평가가 가능하다는 장점이 있다. MIMES 모델은 17가지 생태계서비스 평가를 할 수 있으며, 토지

14) Costanza et al.(1997), pp.253-260.

15) Groot et al.(2002), pp.393-408.

16) TEEB(2010), pp.1-110.

17) Polasky et al.(2011), pp.219-242.

(32)

와 해양을 대상으로 지역 단위부터 국가 단위까지의 공간평가가 가능하다는 장점이 있다.

그리고 ARIES 모델은 10가지 생태계서비스 평가를 할 수 있고, 보전계획을 위한 모델이며 생태계서비스 정량화를 목적으로 평가가 진행되고 있다.

자료: MEA(2005), p.28.

<그림 2-2> 생물다양성, 생태계 기능과 생태계서비스의 상호 관계

(33)

InVEST 모델은 미국 Natural Capital Project의 일환으로 스탠퍼드대학, Natural Conservancy와 WWF(World Wildlife Funds) 등이 공동으로 개발한 모델이다.¹⁸⁾

InVEST 모델의 장점은 시공간적으로 유연한 구조로서 시기별 분석과 시나리오 분석이 가능하고, 전 지구적·국가적·지역적 단위의 분석이 가능하다. 모델은 토지이용도를 기반으 로 하기 때문에 입력자료 확보가 용이하며, 의사결정 과정에서 자연·환경적 가치를 고려할 수 있다.¹⁹⁾ 또한 InVEST 모델 중 몇 가지 모델은 토지이용에 대한 객관적인 가치 판단을 위해 특정 상황에서 생태계서비스의 변화 양상에 대한 추정이 가능하고 그 결과를 바탕으로 경제적 가치도 평가할 수 있다.

Habitat Quality 모델은 생물다양성을 평가하는 지표로 0.0~1.0 사이의 값을 나타내며, 수치가 클수록 생물다양성이 높음을 의미한다. 본 모델은 크게 4가지 요소를 고려하여 종합 한 서식처 질을 나타낸다. 4가지 요소에는 ① 각 위협요소(r)의 상대적 영향력(irxy), ② 각 위협요소에 대한 서식지 유형별(j) 상대적 민감도(Sjr), ③ 서식지와 위협요소의 거리 (dxy), 서식지와 위협요소의 최대영향거리(drㆍmax), ④ 토지의 법적·제도적·사회적·물리 적인 보호수준(βx)이 있으며, 이를 통해 평가된다.

18) Natural Capital Project, “Who We are”, 검색일: 2022.11.28.

19) 김태연 외(2015), pp.1-11; 이현우 외(2015), pp.1-3.

(34)

제3장

개발지 확장에 대한 구조화 및 알고리즘 개발

1. 개념적 프레임워크

본 연구는 개발지 확장에 따른 생태적 영향에 대한 예측 모델링 체계 구축을 위한 것이며, 개발지 확장 시뮬레이션을 위해 ABM 모델을 활용하였다. ABM의 개념적 프레임워크는 모델 구성의 기초로서 모델을 구성하는 기본 요소와 함께 이들의 상호작용에 대한 기본체계 를 제공한다. 개념적 프레임워크는 개발지에 대한 환경 모듈과 행위자 모듈, 상호작용 모듈 로 구성된다.

자료: Wahyudi, Liu, and Corcoran(2019), Figure 2를 참조하여 저자 재작성.

<그림 3-1> ABM 모델 적용에 따른 개발지 확장 시뮬레이션 프레임워크

(35)

2. 환경 모듈

가. 공간정보

환경 모듈은 개발지 확장에 영향을 주는 다양한 요인에 대한 토지 공간정보를 의미한다.

토지는 환경적·사회적·경제적 측면에서 다양한 속성을 가지며, 그중에서 사업자가 개발을 위한 의사결정에 우선적으로 고려하는 속성을 토지개발 영향요인이라 할 수 있다. 도시확장 시뮬레 이션과 관련된 시뮬레이션을 위한 연구에서는 토지개발 영향요인을 다양하게 제시하고 있다.

전병창(2021)²⁰⁾은 토지의 개발 전환 변수로서 자연환경요인(경사도, 표고), 인문환경요 인(기개발지 접근성 4개, 교통 접근성 3개, 기반·편의시설 접근성 5개, 고용 접근성, 기타 (읍면별 인구밀도, 개별공시지가, 개별공시지가 변동)), 제도적 요인(용도지역, 성장관리지 역)으로 구분하고, 이 중 필지별 개발 전환에 의미를 가지는 변수로서 경사도와 표고, 기개 발지필지와 최단거리, 지역중심과의 거리, 철도역과의 거리, 버스정류장과의 최단거리, 의 료시설과의 최단거리, 문화체육시설과의 최단거리, 관내 산업단지와의 최단거리, 읍면별 인구밀도, 개별공시지가, 개별공시지가 변동률, 용도지역 더미 등 13가지를 선정했다.

강병기, 권일, 김태현(1997)²¹⁾은 도시토지이용을 결정하는 요인으로서 자연지형적 조건 과 인문지리적 조건, 물리적 조건, 제도적 조건을 분류하고, 시계열적으로 미시적인 토지이 용현황 및 변화를 파악하고자 하였다(표 3-1 참조).

20) 전병창(2021), p.100.

21) 강병기, 권일, 김태현(1997), p.30.

자료명 구분 내용

자연지형적 요인

표고 - 10m 간격 경사 - 5% 간격

지리적 요인

간선도로와 거리 - 간선도로에서 획지의 중심점까지의 직선거리 획지가 속한 영역 - 소속가구 내에서 위치(교차로부, 외부지역, 내부지역)

지하철역과 거리 - 지하철역의 중심점에서 획지 중심점까지의 직선거리 기성시가지와 거리 - 획지에서 가장 가까운 남측지점까지의 직선거리

<표 3-1> 토지이용현황 및 변화를 파악하기 위한 획지조건 자료의 구분 내용

(36)

<표 3-1>의 계속

자료명 구분 내용

물리적 요인

전면도로 개설연도 - 1976년 이전, 1976~1982년, 1982~1986년, 1986~1990년 등 4개 시기로 구분

접도비 - 획지의 경계선 중 도로와 접하는 비율

전면도로의 위계 - 획지와 접하는 도로 중 상위위계도로(간선도로, 보조간선도로, 이면도로, 내부도로)

전면도로의 폭원 - 획지와 접하는 도로 중 가장 넓은 도로의 폭원 획지면적 - Arc/Info 자체적으로 구축

제도적 요인 지역지구의 지정 - 상업지역, 주거지역, 아파트지구, 주거전용지역 등 4개로 부분 자료: 강병기, 권일, 김태현(1997), p.30.

박선형, 김재익(2007)²²⁾은 비도시지역의 토지가 도시적 용도 토지로의 전환에 영향을 미치는 요소로서 물리적 변수와 접근성 변수, 사회적 변수로 구분하고, 경사도와 표고, 도로 와의 거리, 중심지와의 거리, 기개발지와의 거리, 가구수, 가구증가율 등 7가지 지표를 선정 하였다.

박소영, 전성우, 최철웅(2009)²³⁾은 도시성장 관련 요인을 지형적, 지리적, 토지이용, 규 제적 인자로 구분하고 총 9가지 지표를 선정하여 우리나라의 행정구역 위계별 도시성장 패턴을 비교·분석하고 도시성장 관련 인자의 상호 통계적 특성을 분석하였다(표 3-2 참조).

영향 인자 지표

지형적 인자 고도, 경사, 경사향

지리적 인자 간선도로와의 이격거리, 도로율, 주요 도심과의 이격거리

토지이용 인자 토지이용도

규제적 인자 국토환경성평가지도 환경·생태적 평가항목

국토환경성평가지도 법제적 평가항목

<표 3-2> 토지개발 영향요인 인자

자료: 박소영, 전성우, 최철웅(2009), p.36.

22) 박선형, 김재익(2007), p.43.

23) 박소영, 전성우, 최철웅(2009), p.36.

(37)

김근한 외(2019)²⁴⁾에서는 도시지역 확산에 관한 기존 선행연구를 검토하여 평가항목을 도출하고, 이에 대한 로지스틱 회귀분석을 통하여 경사도와 표고, 국토환경성평가지도의 법제 적 평가, 국토환경성평가지도의 환경생태적 평가, 공업지역으로부터의 거리, 자연환경보전지 역으로부터의 거리, 녹지지역으로부터의 거리, 생산관리지역으로부터의 거리, 도로로부터의 거리 등이 도시지역 확장에 영향을 주는 항목으로서 유의 확률이 높다는 결과를 제시하였다.

윤정미, 박정우(2008)²⁵⁾는 퍼지-AHP를 활용하여 도시성장을 위한 인자로서 표고, 경사 도, 도시지역, 지가, 인구밀도, 용도지역을 선정하고, 도시성장모형 시뮬레이션에 활용하였 다. 또한 강영옥, 박수홍(2000)²⁶⁾은 도시지역의 유무와 도로, 경사, 제외지역(수계, 개발제 한구역)을 지표로 선정하여 서울 대도시 지역의 도시성장 예측 변수로 활용하였다.

도시 확장과 관련하여 많은 연구에서 다양한 영향 인자를 제시하였으며, 본 연구에서는 이를 종합적으로 분석하여 자연환경요인과 사회환경요인, 경제환경요인으로 구분하고, 각 각의 요인에 대한 지표를 <표 3-3>과 같이 선정하였다.

평가요인 지표 주요 내용

제도요인 용도지역 - 토지의 용도지역별로 개발사업의 허용 및 불허 여부가 법적으로 규정되어 있어 용도지역에 따라 개발지가 결정되는 등 개발지 선정에 영향을 줌

자연환경 요인

경사도 - 도시계획조례에서는 경사도 기준에 입지 제한을 명시하고 있으며, 경사도에 따라 개발의 용이성이 결정되는 등 개발지 선정에 영향을 줌

표고 - 도시계획조례에서는 경사도 기준에 입지 제한을 명시하고 있으며, 표고의 높고 낮음에 따라 개발의 용이성이 결정되어 개발지 선정에 영향을 줌 식생보전등급 - 식생보전등급은 식생의 보전가치를 등급화한 것으로 등급의 높고 낮음에

따라 토지의 개발 가능 여부가 결정되는 등 개발지 선정에 영향을 줌

사회환경 요인

주거지와의 거리

- 개발사업 유형에 따라 주거지와의 거리를 기준으로 개발이 제한되거나 혹 은 유사 시설물이 인접할 경우 긍정적 외부효과로 인해 개발지 선정에 영향을 줌

공장과의 거리

- 개발사업 유형에 따라 공장과의 거리를 기준으로 부정적 혹은 긍정적 외 부효과로 인해 개발지 선정에 영향을 줌

<표 3-3> 개발지 선정에 따른 영향요인 및 지표

24) 김근한 외(2019), p.523.

25) 윤정미, 박정우(2008), pp.1-9.

26) 강영옥, 박수홍(2000), pp.401-403.

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평가요인 지표 주요 내용

경제환경 요인

도로와의 거리

- 도로와의 근접 여부에 따라 경제성 및 용이성이 결정되며 개발지 선정에 영향을 줌

지가 - 지가는 토지의 가치를 화폐로 평가한 것으로 지가의 높고 낮음에 따라 개발지 선정에 영향을 줌

지목 - 토지의 지목에 따라 경제적 가치 및 개발의 용이성이 결정되어 개발지 선정에 영향을 줌

<표 3-3>의 계속

나. 공간정보 구축

토지개발 영향요인의 공간정보는 정부에서 구축한 다양한 주제도를 활용하여 구축한다.

자연환경요인인 경사도와 표고는 한반도 DEM(30m×30m) 지도의 활용이 가능하며, 이 외의 사회환경요인과 경제환경요인의 지표는 국가공간정보포털의 용도지역과 개별공시지 가, 연속지적도 정보 등을 활용하여 구축할 수 있다(표 3-4 참조).

영향요인 지표 공간정보 자료 출처

제도요인 용도지역 도시계획도상 활용

자연환경 요인

경사도 USGS Earth Explorer(https://earthexplorer.usgs.gov/)의 한반도 DEM(30m×30m) 지도 활용

표고 USGS Earth Explorer(https://earthexplorer.usgs.gov/)의 한반도 DEM(30m×30m) 지도 활용

식생보전 등급

3차 현존식생도상 식생보전등급 활용

※국토환경성평가지도 데이터베이스 요청

사회환경 요인

주거지와 의 거리

국가공간정보포털(http://openapi.nsdi.go.kr/)의 용도지역지구 정보 활용

※국토계획/도시지역 중 주거지역(UQA1) 공장과의

거리

국가공간정보포털(http://openapi.nsdi.go.kr/)의 용도지역지구 정보 활용

※국토계획/도시지역 중 공업지역(UQA3)

경제환경 요인

도로와의 거리

ITS 국가교통정보센터(https://www.its.go.kr)의 전국표준노드링크 지도 활용

지가 국가공간정보포털(http://openapi.nsdi.go.kr/)의 개별공시지가 정보 활용 지목 국가공간정보포털(http://openapi.nsdi.go.kr/)의 연속지적도 정보 활용

<표 3-4> 토지개발 영향지표에 대한 공간정보 구축

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다. 개발 제한 공간정보

토지는 개발이 가능한 지역과 불가능한 지역으로 구분할 수 있으며, 공간정보 구축 시에 개발이 불가능한 지역을 사전에 설정하는 것이 필요하다. 개발지 결정에 영향을 미치는 자 연환경 요인은 다양하지만, 본 연구에서는 경사도와 표고, 식생보전등급을 토지개발 영향지 표로 선정하였으므로, 이를 바탕으로 법적으로 개발이 제한되어 있는 기준을 조사·분석하였 다. 또한 경사도와 표고, 식생보전등급에 대해 개발이 가능한 지역이라도 우리나라에서는 무분별한 개발을 방지하고자 다양한 인·허가 과정에서 지형 및 생태적 환경을 고려하여 개발 제한을 유도하고 있으므로 이를 공간정보에 반영하는 것이 필요하다.

1) 경사도

많은 지자체에서는 도시계획조례 등에 토지의 형질 변경은 평균 경사도 20° 미만의 임야 지역에 한하여 개발행위허가를 하도록 명시하고 있으므로 경사도는 개발지의 선정에 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 경사도의 기준은 통일되어 있지는 않지만 일반적으로 <표 3-5>와 같이 분류한다.

구 분 기 준 구 분 기 준

평 탄 지 5˚ 미만 급경사지 20∼30˚

완경사지 5∼15˚ 험 준 지 30∼40˚

경 사 지 15∼20˚ 절 험 지 45˚ 이상

<표 3-5> 경사도 기준

자료: 건설교통부(1999), p.32.

개발제한구역의 환경평가등급에서도 경사도를 활용하여 등급을 산정하고 있으며, 농업이 용도 측면에서 경사도별 이용가능성을 <표 3-6>과 같이 명시하고 있다. 또한 도시계획상 토지이용 입지조건에 있어서 상업지역이나 공업지역은 경사도 5% 이하인 평탄지역이어야 하며, 주거지역은 경사도 4% 내외가 이상적이고 25%까지 이용 가능하나 10%를 넘지 않는 것이 바람직하다고 알려져 있다.²⁷⁾

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경사도 관리 방향

5° 이하 모든 토지 이용 가능

6~10° 전·답으로 이용 가능

11~15° 기계화농업의 한계 경사지

16~20° 과수원 및 특용작물 가능, 목장 가능

21° 이상 임지조성 가능지

<표 3-6> 농업이용도 측면에서의 경사도별 이용가능성 구분

자료: 건설교통부(1999), p.15.

토지적성평가는 ｢토지의 적성평가에 관한 지침｣에 따라 경사도·표고의 물리적 특성, 도시 용지 비율·생태자연도 상위등급비율·공적규제지역 면적비율 등 지역 특성, 기개발지와의 거리·공공편익시설과의 거리·공적규제지역과의 거리 등 공간적 입지 특성을 고려하여 평가 한다. 경사도 20° 이상은 개발적성 관련 평가 점수를 부여하고 있지 않고 있다(표 3-7 참조).

구분 5° 미만 5 10° 미만 10 15° 미만 15 20° 미만 20° 이상 개발적성 관련 평가의 점수 100 100 미만∼65 65 미만∼35 35 미만∼0 0

<표 3-7> 토지적성평가의 경사도 적용

자료: 국가법령정보센터, “토지의 적성평가에 관한 지침”.

결과적으로 경사도 20˚이상 지역은 급경사지로 구분하고, 보전이 필요한 지역으로서 개발행위를 제한하고 있다. 물론 대규모 산업단지나 도시개발의 경우 급경사지에 대한 개발 제한기준은 없지만, 본 연구에서는 비도시지역의 개발행위허가에 해당하는 소규모 개발사 업을 대상으로 하므로 경사도 20˚이상 지역은 개발을 제한하도록 한다.

2) 표고

표고(標高: 산자락 하단부를 기준으로 한 산정부의 높이를 말함) 또한 경사도와 함께 지형 적 측면에서 개발지 선정에 중요한 영향을 미치는 요인이다. 표고가 높은 지역을 개발할 경우 지형 및 경관 훼손과 생태적 영향이 발생하고 개발지까지 진입도로를 개발하면서 환경

27) 건설교통부(1999), p.15.

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훼손뿐만 아니라 비용·시간이 소요된다. 표고 또한 개발사업을 할 경우 일정 기준 이상의 개발은 지양하도록 행정규칙이나 가이드라인이 마련되어 있다. 하지만 표고는 지역적 특성 에 따라 상대적으로 높고 낮음이 정해지기 때문에 하나의 정량적인 기준은 없으며, 상대적 평가가 가능하도록 산지능선분할 분석을 통해 기준을 적용하고 있다. 즉 표고 일정 높이 (000m) 이상이 아니라 해당 산지의 5부 능선 이상이라는 상대적 기준을 적용하여 해당 지역의 특성을 고려하여 적용하고 있다.

｢지구단위계획 수립지침｣²⁸⁾에서는 산업·유통형 지구단위계획의 경우 입안지역 안에서 표고가 가장 낮은 지역인 산자락 하단으로부터 높이 200m 미만인 지역에 건축물을 배치하 도록 명시하고 있다. 또한 전략환경영향평가 업무매뉴얼(환경부, 2021)에서는 중점검토지 역으로 산지 내 개발로 산림축 및 자연생태계의 연속성을 과도하게 단절시키는 지역으로서 면적사업은 산림지역의 5~6부 능선(도시지역 5부 능선, 산지·구릉지 6부 능선) 이상 지역 일 경우 개발을 지양하도록 유도하고 있다.

또한 ｢산지관리법 시행규칙｣²⁹⁾ [별표 1의3] 산지전용 허가기준의 세부사항은 산지의 경 관을 보전하기 위해 전용하려는 산지는 해당 산지의 표고의 50% 미만에 위치할 경우에 한하 여 산지전용을 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 산지의 표고에 대한 절대적인 기준을 명시 하기보다는 시뮬레이션 대상이 선정될 경우 해당 지역의 지형적 여건을 고려하여 개발 제한 표고를 설정하고자 한다.

3) 식생보전등급

식생보전등급은 식생의 보전가치를 분포 희귀성과 식생복원 잠재성, 구성식물종 온전성, 식생구조 온전성, 중요종 서식, 식재림 흉고직경 등을 토대로 평가한 등급을 말한다. 식생보 전등급은 Ⅰ~Ⅴ등급으로 구분되며, 생태·자연도 작성에 활용된다. 식생보전등급 분류기준 은 ｢자연환경조사 방법 및 등급분류기준 등에 관한 규정｣³⁰⁾ [별표 1] 식생보전등급 평가 및 등급분류 기준에 제시되어 있다(표 3-8 참조).

28) 국가법령정보센터, “지구단위계획 수립 지침”.

29) 국가법령정보센터, “산지관리법 시행규칙 별표1의3”.

30) 국가법령정보센터, “자연환경조사 방법 및 등급분류기준 등에 관한 규정”.