생태공학적 기법을 활용한 지역단위 생태계 보호지역 확대방안

구경아 ( Koo Kyung Ah ),오일찬,이현우,홍현정,박선욱 한국환경정책평가연구원 2018 기본연구보고서 Vol.2018 No.-

본 연구에서는 다양한 생태계의 보전 및 생물다양성 보전과 증진을 통한 생태계의 지속가능한 이용을 위하여 우리나라 대표 생태계 보호지역인 국립공원을 확대하기 위한 평가기법을 개발하고 이의 정책적 활용 방향을 제시하였다. 이를 위하여 첫째, 생태계 보호지역 지정현황 및 문제점을 분석하였고, 둘째, 생태공학 기법을 기반으로 지역단위 생태계 신규 보호지역 평가기법을 개발하였으며, 셋째, 이러한 기법을 제주도 생태계에 시범 적용하여 신규 보호지역 평가기법의 실효성을 제시하였다.생태계 보호지역 지정 현황 및 문제점을 분석한 결과, 국제사회 및 선진국은 보호지역지정 시 다양한 보호대상 및 용도, 생물 인자와 비생물 인자를 고려하고 있으나, 우리나라는 생물종 및 서식처 위주로 보호지역을 지정·관리하고 있어 이동 경로, 자연과정, 생태계서비스에 대한 고려가 부족하다. 보호지역 용도 역시 보전, 보호, 레크리에이션 위주로 한정짓고 있어 보호대상의 유지, 회복, 복원, 모니터링을 위한 용도로도 검토가 필요하다. 이와 더불어 우리나라는 보호지역 지정 목적, 규모, 비율, 생태 단위, 주변 지역, 이동 시간에 대한 고려 및 건강성, 온전성, 연결성, 토착성, 장기성, 잠재성에 대한 고려가 부족하다.보호지역의 합리적인 설정과 효과적인 관리를 위해서는 다양한 인자들과 인자들 간의 상호작용을 고려한 지역단위 종합분석이 필요하며, 이러한 지역단위 종합분석을 위해 본 연구에서는 생태공학적 기법을 토대로 한 보호지역 분석틀을 제시하였다. 제시된 분석틀을 제주도 지역에 시범 적용하여, 국립공원 보호지역으로 우선 편입해야 할 생태적으로 우수한 지역들의 순위를 도출하였다. 특히 미래 토지이용변화에 따른 우수 생태계의 감소를 전망하고 이를 반영하여 보호지역 선정 우선순위를 도출한 결과, 가장 시급하게 보호지역으로 편입해야 할 지역들은 한라산국립공원 주변에 집중 분포되어 있었다.본 연구에서 제시한 생태계 보호지역 분석기법은 다양한 생물 인자 및 비생물 인자, 그리고 이들의 상호작용 및 미래 환경변화를 고려한 각 지역 생태계의 특성을 반영하기 때문에 현재 우수한 생태계뿐만 아니라 앞으로 중요하게 보호해야 할 생태계를 보호지역으로 편입할 수 있는 근거를 제시하였다. 예를 들어, 제주도 시범 분석에서 미래 토지이용을 고려하였을 때 토지이용변화에 가장 먼저 영향을 받는 우수 생태계를 도출하여 우선 보호지역으로 지정·관리할 것을 제시하였다. 그러나 본 연구에서 제시한 생태공학적 분석틀의 충분한 활용을 위해서는 각 지표항목과 지표항목에 속하는 인자들에 대한 개별 공간자료가 필요하다. 또한 토지이용변화 외에 기후변화와 같은 다른 환경 인자의 변화에 따른 생태계 변화는 분석할 수 없었다. 이러한 분석의 한계는 기후변화 영향을 설명하는 생태자료와 연구 및 공간분석을 위해 구축된 자료가 매우 부족하기 때문으로, 이를 해결하기 위해서는 장기간의 생태자료와 종별 서식지 환경조건에 대한 연구 자료가 필요하며 서식지 모형, 생태모형, hybrid 모형 등 경관생태모형을 활용한 분석이 필요하다. 이러한 한계와 더불어 본 연구의 분석 결과는 제주도 한라산국립공원과 육상 생태계에 제한되어 있어 해안 생태계 보호지역 확대를 위한 정책적 활용에 한계를 갖는다. 또한 한라산 주변의 우수한 육상 생태계에 대한 자료 부족으로 생태계 연결성 분석이 포함되지 않았다. 향후 이러한 한계를 극복하기 위하여 주요 멸종위기종 및 고유종에 대한 이동 거리 연구 및 이를 고려한 서식지 모형 개발과 적용이 필요하다. Convention on Biological Diversity(CBD) has strongly encouraged the Parties to achieve Aichi Biodiversity Target 11, which calls for retaining at least 17% protected areas of terrestrial ecosystem. However, the terrestrial protected area of Republic of Korea (ROK) is 15.5%, and ROK needs to increase by 1.5% by 2020. For this, this research 1) developed an approach to identify ecologically important areas at local scales, especially for National Parks, 2) suggested that the results were applied to policy-making processes to extend the protected areas, and 3) showed the effectiveness of this methodology by applying it to the Jeju-do ecosystem in the Republic of Korea (ROK).While most developed countries have considered various biotic and abiotic factors, ecological processes, migration routes, habitat connectivity, ecosystem services, etc. to determinate the protected areas, ROK has considered a few factors focusing on biodiversity, landscape, and the habitats of endangered organisms. However, for sustainable management of our nature, we need comprehensive understanding of various ecosystem factors and interactions among them at local scales in designating protected areas. For this, we first developed a spatial model based on the ecological engineering approach and then applied this model to the Jeju-do ecosystem to find out ecologically important areas and suggested the priority area for a novel protected area. In particular, we considered future land-use change as well as the current land cover in determining the priority area for the novel protected area. The results showed that the priority areas were mostly distributed around the Hallasan National Park in Jeju-do and suggested these areas should urgently be included in the Hallasan National Park.Our research suggested an effective methodology 1) to include various ecosystem factors and 2) to consider future environmental changes as well as current environmental conditions in finding the ecologically important areas and prioritizing these areas. For example, our case study implemented for the Jeju-do ecosystem could show the priority areas to be designated as the protected areas for conservation and sustainable use of the Jeju-do ecosystem. This result could be used as the fundamental information for the future development plans of Jeju-do. However, our approach has limitations on the real-world applications due to lack of fundamental information and data on our ecosystems. To improve the effectiveness of our approach in the real-world applications, we need various long-term ecological research results, environmental and ecological monitoring data, and both current and future spatial environmental data.

생태적 지위(Ecological Niche) 이론에 대한 검토 및 제언

구경아 ( Kyung Ah Koo ),박선욱 ( Seon-uk Park ) 한국환경생태학회 2021 한국환경생태학회지 Vol.35 No.4

본 연구에서는 생태적 지위 이론(개념과 정의)의 시대별 변화를 검토하여 이를 바탕으로 동식물의 서식지 관련 연구에 이론적 토대를 제공하고자 하였다. 이를 위하여 1900년대부터 현재까지 진행되고 있는 국내·외 생태적 지위에 대한 시대별 주요 논의 동향을 검토하고 분석·정리하였다. 생태학이 발달한 미국, 유럽 등에서는 생태적 지위 이론에 대한 이론적, 실증적 연구가 1900년대 초부터 현재까지 지속해서 이루어지고 있다. 특히, 1900년대 초를 생태적 지위 개념이 태동한 시기라고 한다면 1900년대 중반은 개념이 성장한 시기고, 1900년대 중반에서 후반까지는 개념이 고도화된 시기다. 이렇게 고도화된 개념은 2000년대 접어들어 다양한 기술과 연구 방법 및 분야의 발달에 따라 적용 분야에 따라 다양화가 진행되었다. 이러한 논의를 종합하면, 한 종의 생태적 지위를 정의하는데 고려되어야 할 요소는 1) 대상종의 개체군 동태, 2) 개체군을 유지할 수 있는 모든 생물적 환경 조건(먹이망 상의 먹이 관계와 물질 흐름), 3) 개체군을 유지할 수 있는 모든 비생물적 환경 조건(물리적 환경 조건), 4) 대상종과 생물, 비생물 환경 인자와 이들 환경 인자 간의 모든 직·간접적 상호작용, 5) 대상종의 이동 능력이나 유전적 다양성과 변화에 의한 적응력 등을 포함하는 대응 및 적응 메커니즘 등이었다. 국외의 상황과 달리 국내에서는 생태적 지위에 대한 충분한 이론적, 철학적, 실증적 고찰이 이루어지지 않았다. 그린넬, 엘튼, 허친슨에 의해 제시된 개념과 정의가 선택적으로 일부만 소개되거나, 용어에 관한 설명 없이 단순히 차용되고 있었다. 생태적 지위 이론이 서식지 기반의 생물종 보전과 복원을 위한 토대가 된다는 점에서 생태적 지위에 대한 이론적, 실증적 연구와 연구 방법의 다양화와 고도화 그리고 기술적 발전이 추진되어야 할 것이다. 이는 우리나라 생태학 분야의 학문적 발전뿐만 아니라 생태계와 생물다양성의 효과적이고 성공적인 보전 및 복원을 위한 정책 수립과 시행의 중요한 토대를 제공할 것이다. This study reviewed the change of theory of ecological niche(concepts and definitions) over time to provide a theoretical basis for habitat-related studies of animals and plants. Accordingly, it analyzed and summarized the major discussion trends of ecological niche worldwide in each period from the 1900s to the present. Countries advanced in ecological studies, such as the EU and the USA, have conducted theoretical and empirical studies on the ecological niche since the early 1990s. The concept of the ecological niche was introduced in the early 1900s, developed in the mid-1900s, and advanced from the mid-1900s to the late 1900s. Since the 2000s, the advanced concept has diversified with new developments in technologies and research methods. The factors suggested by theoretical and empirical studies in defining the ecological niche of a species include 1) population dynamics of the target species, 2) all biotic conditions to sustain a population (food relationship and material flow in the food chain), 3) all non-biotic conditions to sustain a population (physical environmental conditions), 4) all direct and indirect interactions between these environmental factors, and 5) response and adaptation mechanisms that include the migratory ability of the target species or genetic diversity and adaptability to change. Unlike such international advancement, there have not been sufficient theoretical, philosophical, and empirical studies of ecological niche in Korea. The concepts and definitions by Greennell, Elton, and Hutchinson were selectively and partially borrowed for empirical studies without full description. Considering that the theory of ecological niche becomes the foundation for habitat-based species conservation and restoration, it is necessary to seek diversification and advancement of theoretical and empirical research and research methods and technological development. It will provide an important foundation for the academic advancement of ecology and for establishing and implementing policies to preserve and restore ecology and biodiversity effectively and successfully in Korea.

RCP 기후변화 시나리오에 따른 우리나라 구상나무 잠재 분포 변화 예측

구경아 ( Koo Kyung Ah ),김재욱 ( Kim Jaeuk ),공우석 ( Kong Woo-seok ),정휘철 ( Jung Huicheul ),김근한 ( Kim Geunhan ) 한국환경복원기술학회(구 한국환경복원녹화기술학회) 2016 한국환경복원기술학회지 Vol.19 No.6

The projection of climate-related range shift is critical information for conservation planning of Korean fir (Abies koreana E. H. Wilson). We first modeled the distribution of Korean fir under current climate condition using five single-model species distribution models (SDMs) and the pre-evaluation weighted ensemble method and then predicted the distributions under future climate conditions projected with HadGEM2-AO under four CO2 emission scenarios, the Representative Concentration Pathways (RCP) 2.6, 4.5, 6.0 and 8.5. We also investigated the predictive uncertainty stemming from five individual algorithms and four CO2 emission scenarios for better interpretation of SDM projections. Five individual algorithms were Generalized linear model (GLM), Generalized additive model (GAM), Multivariate adaptive regression splines (MARS), Generalized boosted model (GBM) and Random forest (RF). The results showed high variations of model performances among individual SDMs and the wide range of diverging predictions of future distributions of Korean fir in response to RCPs. The ensemble model presented the highest predictive accuracy (TSS = 0.97, AUC = 0.99) and predicted that the climate habitat suitability of Korean fir would increase under climate changes. Accordingly, the fir distribution could expand under future climate conditions. Increasing precipitation may account for increases in the distribution of Korean fir. Increasing precipitation compensates the negative effects of increasing temperature. However, the future distribution of Korean fir is also affected by other ecological processes, such as interactions with co-existing species, adaptation and dispersal limitation, and other environmental factors, such as extreme weather events and land-use changes. Therefore, we need further ecological research and to develop mechanistic and process-based distribution models for improving the predictive accuracy.

기후변화 민감종 구상나무(Abies koreana Wilson) 연구 40년: 검토 및 제언

구경아(Kyung Ah Koo),김다빈(Da-Bin Kim) 한국환경정책학회 2021 한국환경정책학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.2

생태계 보호지역 평가에서 생태공학 도입과 활용

구경아,Koo, Kyung Ah 한국환경영향평가학회 2020 환경영향평가 Vol.29 No.2

본 연구에서는 다양한 생태계의 보전 및 생물다양성 보전과 증진을 통한 생태계의 지속가능한 이용을 위하여 우리나라 생태계 보호지역 확대를 위한 평가기법과 이의 정책적 활용 방향을 제시하였다. 이를 위하여 첫째, 생태계 보호지역 평가기법 활용 현황을 분석하였고, 둘째, 생태공학 기법을 기반으로 지역 규모의 생태계 보호지역 평가를 위한 개념 모형을 제시하였으며, 셋째, 이러한 분석 결과의 활용 방안을 제언하였다. 국외에서 보호지역 지정 시 다양한 분석 모형을 활용하고 있는 것과 달리, 우리나라의 경우 장기 생태계 모니터링 및 생태연구 자료가 부족하여 보호지역 지정 분석기법의 개발 및 적용이 미흡한 상태이다. 특히 미소 규모나 지역 규모보다는 국가 규모의 분석에 기반한 보호지역 지정이 주를 이루고 있어 지역 규모의 다양한 생태계가 반영되지 못하고 있다. 보호지역의 합리적인 지정과 효과적인 관리를 위해서는 다양한 인자들과 인자들 간의 상호작용을 고려한 지역 규모의 종합분석이 필요하며, 이를 위하여 본 연구에서는 생태공학 기법을 토대로 한 보호지역 분석의 개념 모형을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 생태계 보호지역 분석은 다양한 생물 인자 및 비생물 인자, 그리고 이들의 상호작용 및 미래 환경변화를 고려한 각 지역 생태계의 특성을 반영하기 때문에 현재 우수한 생태계뿐만 아니라 앞으로 중요하게 보호해야 할 생태계를 보호지역으로 편입할 수 있는 근거를 제시하였다. 그러나 본 연구에서 제시한 분석 기법의 충분한 활용을 위해서는 각 지표항목과 지표항목에 속하는 인자들에 대한 개별 생태연구 자료 및 공간자료가 필요하다. 이러한 분석의 한계를 해결하기 위해서는 장기간의 생태자료와 종별 서식지 환경조건에 대한 연구 자료가 필요하며 서식지 모형, 생태모형, hybrid 모형 등 경관생태모형을 활용한 분석이 필요하다. This research developed an approach to identify ecologically important areas at local scales and explained how the results of this approach could contribute to extend the protected areas in the Republic of Korea (ROK). While most developed countries have considered various biotic and abiotic factors, ecological processes, migration routes, habitat connectivity, ecosystem services, and etc. to determine the protected areas, ROK has considered a few factors focusing on biodiversity, landscape, and the habitats of endangered organisms. However, for sustainable management of our nature, we need comprehensive understanding of various ecosystem factors and interactions among them at local scales in designating protected areas. Forthis, we developed a conceptual model based on the ecological engineering approach and then explained how the results of this approach could contribute to extend the protected areas. In particular, we considered future land-use and climate change in determining the priority areas for novel protected areas. Our research suggested an effective methodology 1) to include various ecosystem factors and 2) to consider future environmental changes as well as current environmental conditions in finding the ecologically important areas and prioritizing these areas. However, our approach has limitations on the real-world applications due to the lack of fundamental information and data on our ecosystems. To improve the effectiveness of our approach in the real-world applications, we need various long-term ecological research results, environmental and ecological monitoring data, and both current and future spatial environmental data.

원격탐사자료에 기초한 국립공원 산림 생태계의 취약지역 분석

최철현 ( Choi Chul-hyun ),구경아 ( Koo Kyung-ah ),김진희 ( Kim Jinhee ) 한국환경복원기술학회(구 한국환경복원녹화기술학회) 2016 한국환경복원기술학회지 Vol.19 No.5

This study identified vulnerable regions in the national parks of the Republic of Korea (ROK). The potential vulnerable regions were defined as areas showing a decline in forest productivity, low resilience, and high sensitivity to climate variations. Those regions were analyzed with a regression model and trend analysis using the Enhanced Vegetation Index (EVI) data obtained from long-term observed Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) and gridded meteorological data. Results showed the area with the highest vulnerability was Naejangsan National Park in the southern part of ROK where 32.5% (26.0km²) of the total area was vulnerable. This result will be useful information for future conservation planning of forest ecosystem in ROK under environmental changes, especially climate change.

탄소중립시대, 토지황폐화중립 개념과 시사점

황상일(Sang-il Hwang),구경아(Kyung Ah Koo) 한국환경정책학회 2023 한국환경정책학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.2

생태계교란 생물 관리 현황 및 개선방안 연구

김다빈 ( Da Bin Kim ),구경아 ( Kyung Ah Koo ) 한국환경연구원 2021 環境政策 Vol.29 No.4

생태계교란 생물은 기존 생태계를 교란하거나 교란할 우려가 있는 생물로써, 생태계뿐만 아니라 사회·경제적으로도 많은 문제를 일으키고 있다. 이에 따라, 본 연구는 생태계교란 생물의 관리 현황에 있어서 지정 현황 및 기준, 정책 및 제도 측면에서의 문제점과 현재 이루어지고 있는 퇴치사업의 문제점에 대해 살펴보고 이에 대한 개선방안을 제시하고자 하였다. 먼저, 문제점은 미흡한 지정 목록, 관리체계 미비, 관련 법률상에 구체적 규정 부족, 전문성 부족으로 인한 퇴치사업의 실효성 저조 등으로 분석되었다. 이에 대해 정책적 개선방향으로는 1) 생태계교란 생물 지정 기준에 따른 조사·연구 및 모니터링 확대와 교란생물 목록 개선, 2) 생태계교란 생물 전담 조직 및 기구 구성, 3) 전문성 확보를 위한 관련 연구 및 퇴치기술 개발 및 활용, 4) 생태적 기능 및 생활사를 고려하고, 고유생태계 복원까지 이어지는 체계적인 관리체계 마련이 필요한 것으로 분석되었다. 제도적으로는 1) 모든 분류군의 생태계교란 생물의 퇴치를 포함하는 생물다양성법의 방제에 대한 재정의 또는 새로운 용어 도입, 2) 새로운 정의나 용어에 따라 퇴치계획, 방법, 예산, 사후관리 등에 대한 세부 규정의 마련이 필요하였으며, 3) 각 지자체와 환경청에서 수행하고 있는 퇴치사업에 대해서는 전문가와의 협업과 참여 등 전문성 확보가 필요한 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 1) 생태계교란 생물의 생물학·생태학적 지식을 바탕으로 물리적·화학적·생물학적 방법이 모두 고려된 종합적인 퇴치 방법 적용방안, 2) 장기적인 모니터링과 분포 확산 변화 예측을 통한 지속적인 관리방안, 3) 퇴치사업의 효과성 평가뿐만 아니라 고유생태계 복원을 통해 생태계교란 생물의 재도입 방지방안 등 실효성 있는 퇴치사업을 위한 개선 방향을 제안하였다. 본 연구에서 제시된 개선방향은 생태계교란 생물의 효과적인 관리 및 퇴치와 교란종으로 인해 발생하는 다양한 사회, 경제, 환경적 문제 해결에 이바지할 것이다. Ecosystem disturbing species have caused diverse ecological and socioeconomic problems. This study analyzed issues related to the current management system of ecosystem disturbing species and suggested alternatives to solve the issues. The results identified the following issues: the unsatisfactory list of designation criteria, the insufficient management system, the lack of specificity in the regulations of related laws, and the poor effectiveness of the elimination project due to lack of expertise. To solve these problems, we made three suggestions: 1) The investigation, research, monitoring, and improvement of the list of disturbing species should be expanded in accordance with the criteria for the designation of ecosystem disturbing organisms. 2) An organization dedicated to ecosystem disturbing species should be established. 3) Related research and technologies should be developed and used to secure expertise. 4) A systematic management system that considers the function and life history and leads to the restoration of the native ecosystem should be established. Institutionally, it is necessary to do the following: 1) Redefine or introduce a new term to control disturbing species in the biodiversity act, including the eradication of ecosystem disrupting organisms of all taxa. 2) Prepare detailed regulations for the eradication plan, method, budget, follow-up management, etc. 3) Secure expertise by collaborating with experts and having them participate in the eradication projects carried out by each local government and the environment agency. Our study suggested the application of a comprehensive extermination method that considers all physical, chemical, and biological methods based on biological and ecological knowledge of ecosystem disturbing species. It also recommended continuous management through the long-term monitoring and prediction of changes in distribution, and the prevention of the re-introduction of ecosystem disturbing species through the restoration of native ecosystems. Our results will contribute to the effective management and elimination of ecosystem disturbing species and help to solve various social, economic, and ecological problems caused by disturbing species.

유럽연합 자연복원법에서 바라본 우리나라 자연정책의 시사점

황상일(Sang-il Hwang),구경아(Kyung Ah Koo) 한국환경정책학회 2023 한국환경정책학회 학술대회논문집 Vol.2023 No.10

기후변화에 따른 멸종위기 야생생물 2급 백부자의 잠재서식처 변화와 파편화 예측

박선욱(Park, Seon Uk),구경아(Koo, Kyung Ah),도재화(Tho, Jae-Hwa),정철의(Jung, Chuleui) 한국기후변화학회 2023 한국기후변화학회지 Vol.14 No.1