북한 환경정보 구축 및 활용방안 연구(Ⅱ) 원격탐사를 이용한 자연환경성 우수지역 평가

정휘철 ( Huicheul Jung ),윤정호,김근한,이은정,강병진 한국환경정책평가연구원 2016 기본연구보고서 Vol.2016 No.-

통일 이후 급격한 국토개발로 인한 핵심 자연환경 우수지역의 파괴를 미연에 방지하고 균형 있는 국토의 보전 및 관리를 위해서는 환경계획을 고려한 종합적인 국토발전 전략의 수립이 필수적이며, 이러한 종합적인 국토계획의 수립을 위해서는 객관적인 북한 지역 국토의 환경성을 평가한 자료의 구축이 필수적이다. 하지만 북한 지역의 국토계획 및 환경계획에 활용할 수 있는 자연환경성을 평가한 환경공간정보가 구축되어 있지 않다. 따라서 환경보전계획 정책 수립에 활용할 수 있는 북한 지역의 환경공간정보 구축방안과 이러한 환경공간정보를 이용한 자연환경성 우수지역 평가방안 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 원격탐사기법을 이용한 북한 지역의 자연환경성 우수지역의 평가항목들의 구축과 이러한 평가항목을 이용한 평가방법을 제시하였다. 우선 북한 지역의 자연환경성 우수지역을 선정하기 위해 자연환경성과 관련된 선행연구 사례를 통해 북한 지역의 자연환경성 우수지역 평가에 요구되는 지표 및 DB 항목과 자연환경성 평가방안을 검토하였다. 또한 북한 지역의 자연환경성 평가를 위해 환경성 평가와 관련된 평가방법을 검토하여 북한 지역에 적용할 수 있는 자연환경성 평가방안을 고려하였다. 자연환경성 평가에 사용한 평가항목은 DEM 자료와 Sentinel-2 영상으로부터 추출한 30개의 평가항목으로 선정하였으며, 자연환경성 우수지역을 평가하기 위한 방법론은 동식물의 서식처 평가 및 산사태 위험지도 작성에 주로 이용되고 있는 로지스틱 회귀분석을 이용하였다. 로지스틱 회귀분석을 통한 자연환경 우수지역 평가를 위해 종속변수로 자연환경성 대표 우수지역을 식생보전 등급 1,2등급 지역과 임상도 5영급 이상 지역을 선정하였으며, 두 지역의 교집합 지역과 합집합 지역으로 구분하여 실험하였다. 평가항목별 독립성 분석을 통해 선정된 평가항목을 이용하여 로지스틱 회귀분석을 이용하여 자연환경성 우수지역 확률 지도를 구축하였으며 교집합과 합집합 로지스틱 회귀분석의 적합성 모형은 각각 89.4%와 79.0%의 분류 정확도가 나타났다. 자연환경성 우수지역 평가 결과와 샘플링을 통한 ROC분석에서는 교집합 지역의 자연환경성 평가와 정확도가 96.1%로 상당히 높게 나타났으며, 합집합 지역의 자연환경성 평가와 샘플링한 정확도가 86.9%으로 나타났다. 본 연구 결과의 정확도 검증을 위해 국토환경성 평가지도의 환경생태적 평가 등급과의 비교분석을 실시하였으며, 비교 결과 환경생태적 평가 1등급 지역은 본 연구에서 제시한 자연환경성 우수지역 평가 결과 상위 60% 지역에 84%를 차지하였다. 이러한 결과는 북한 지역의 자연환경성 우수지역 평가에 충분히 활용 가능할 것이라고 판단되었으며, 비교분석을 통하여 자연환경성 우수지역 평가 결과 상위 40% 이상을 자연환경성 핵심 우수지역으로 지정하고, 60%까지의 완충 자연환경성 우수지역은 추후 단계적으로 핵심 자연환경성 우수지역으로 확장할 수 있도록 정책을 설정하는 것이 바람직할 것으로 판단하였다. 본 연구에서 제시한 자연환경성 평가 결과는 통일을 대비한 국토환경관리 및 통일 대비 각종 개발 목적의 계획 수립 시에 이용될 수 있으며, 사전환경성 검토와 같이 개발 관련 초기 계획 수립 시 입지의 타당성 및 환경보전 방안 마련의 계획 수립에 활용할 수 있을 것이라 기대된다. 또한 DMZ의 생태적 지속가능성 평가와 한반도 산림공간정보 구축에도 본 연구에서 수행한 자연환경성 우수지역 평가방안을 적용한다면 상당한 부분에서 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 본 보고서의 제2장에서 자연환경성 평가항목 선정을 위한 국내외 환경성 평가 관련 선행 연구를 검토하였으며, 크게 국제적 환경 관련 지표, 공간 기반 자연환경관리, 보전지역 자연환경성 평가의 분야로 나누어 선행연구를 정리하였다. 제3장에서는 북한 지역에 적용 가능한 지표와 방법론을 도출하기 위해 북한 지역의 환경 관련 선행연구를 검토하였으며, 원격 탐사기법을 사용한 선행연구를 검토하였다. 제4장에서는 ASTER GDEM과 Sentinel-2 위성영상을 기반으로 수집 및 구축한 북한 지역의 평가항목 자료를 제시·설명하였다. 제5장에서는 북한 지역의 자연환경성 우수지역 평가를 위한 로지스틱 회귀분석 방법론과 자연환경성 평가 결과를 제시하였으며, 평가 결과의 정확도 검증을 실시하였다. 이러한 결과를 바탕으로 제6장에서는 정책적 활용 및 이용 방안을 제시하였다. Establishment of a comprehensive land development strategy which reflects environmental planning is essential for balanced conservation and management of the nation`s land and preventing the destruction of environmental hotspots in the course of rapid land development anticipated after the Korean reunification. Such national land planning should be preceded by an objective environmental assessment of North Korea`s territory. However, spatial environmental data of North Korea required for national land planning have not been constructed yet. Therefore, research into the construction of North Korea`s spatial environmental data and the assessment of environmentally valuable areas using such data are necessary. In this study, we suggested the indicators to be used for the assessment of North Korea`s environmentally valuable areas selected using remote sensing techniques and the methodology of assessment. By reviewing previous domestic and overseas studies on environmental assessment, 30 indicators were extracted from the Global DEM and Sentinel-2 images. Logistic regression analysis were performed to assess environmentally valuable areas with 30 independent variables and 2 dependent variables consisted of regions classified as vegetation conservation classes 1 and 2 and those categorized as age class 5 or above in forest type map. Using the indicators filtered through the independency analysis, the probability map of environmentally valuable areas was constructed with the accuracy of 89.4% in case of the intersection of the two dependent variables and 79.0% for their union. For the verification of accuracy, the result of the study was compared with the Environmental Conservation Value Assessment Map (ECVAM). It was found that 84% of the Class 1 in ECVAM were included in the top 60% of the environmentally valuable areas evaluation results. Therefore, we concluded that the top 40% from the assessment can be classified as core environmentally valuable areas and top 60% can be classified as environment buffer areas. The result of the study is expected to be utilized in a wide range of national land and environmental management as a preparation for the reunification, and in enacting environmental conservation policies. Moreover, the assessment result can contribute to the ecologically sustainable evaluation of the demilitarized zone and the construction of the forest spatial data of the Korean Peninsula.

계획수립 사용자 중심의 기후적응 의사결정지원 시스템

현정희(Hyun, Jung Hee),김지연(Kim, Ji Yeon),이동근(Lee, Dong Kun),허주영(Huh, Ju Young),배채영(Bae, Chae Young),정휘철(Jung, Huicheul),정태용(Jung, Tae Yong),차동호(Cha, Dong Ho) 한국기후변화학회 2020 한국기후변화학회지 Vol.11 No.6-1

적응경로 기반 지자체 기후변화 적응계획 강화를 위한 의사결정 지원 전략

현정희(Hyun, Jung Hee),김지연(Kim, Jiyeon),윤석환(Yoon, Seokhwan),박채연(Park, Chae Yeon),정휘철(Jung, Huicheul),정태용(Jung, Tae Yong),이동근(Lee, Dong Kun) 한국기후변화학회 2019 한국기후변화학회지 Vol.10 No.2

기후변화에 따른 솔수염하늘소(Monochamus alternatus) 잠재적 분포 변화 예측

김재욱,정휘철,박용하,Kim, Jaeuk,Jung, Huicheul,Park, Yong-Ha 한국응용곤충학회 2016 한국응용곤충학회지 Vol.55 No.4

소나무재선충병의 주요 매개체인 솔수염하늘소(Monochamus alternatus)의 잠재적 공간 분포를 예측하는 것은 소나무재선충병 확산 대응을 위해 필수적이다. 본 연구에서는 매개체의 생활사에 관한 온도 조건을 고려한 CLIMEX 모형을 이용하여 우리나라의 솔수염하늘소의 현재와 미래 공간분포를 예측하였다. 솔수염하늘소의 현재 분포를 모델링하기 위하여 2006년부터 2014년까지 솔수염하늘소가 발견된 행정구역 자료와 2006년부터 2015년까지 68개 기상관측지점의 10년 평균 기후자료를 이용하였다. 선행 연구를 통해 알려진 솔수염하늘소의 생육 온도 범위를 고려한 8개의 매개변수군을 작성하고, Error matrix 방법을 이용해 실제 분포와 상관성이 가장 높은 매개변수군을 선정하여 모의하였다. 솔수염하늘소의 미래 분포는 기상청 RCP 8.5 시나리오의 기후 전망 자료를 이용하여 2050년대(2046년-2055년)와 2090년대(2091년-2100년) 두 시기를 대상으로 전망하였다. 현재의 솔수염하늘소 분포 모의는 수도권과 충남지역이 다소 과대하나 전반적인 실제 분포와 유의성 있게 일치하였다. 미래 기후변화 환경 조건에서는 솔수염하늘소는 서해안과 남해안 지역에서 점차 전국적으로 확대될 것으로 예측되었다. Predicting potential spatial distribution of Monochamus alternatus, a major insect vector of the pine wilt disease, is essential to the spread of the pine wilt disease. The purpose of this study was to predict future domestic spatial distribution of M. alternatus by using the CLIMEX model considering the temperature condition of the vector's life history. To predict current distribution of M. alternatus, the administrative divisions data where the pine wilt spots caused by M. alternatus were found from 2006 to 2014 and the 10-year mean climate observed data in 68 meteorological stations from 2006 to 2015 were used. Eight parameter sets were chosen based on growth temperature range of M. alternatus reported in preceding researches. Error matrix method was utilized to select and simulate the parameter sets showing the highest correlation with the actual distribution. Regarding the future distribution of M. alternatus, two periods of 2050s(2046-2055) and 2090s(2091-2100) were predicted using the projected climate data of RCP 8.5 Scenario generated from Korea Meteorological Administration. Overall results of M. alternatus distribution simulation were fit in the actual distribution; however, overestimation in Seoul Metropolitan area and Chungnam Region were shown. Gradual expansion of M. alternatus would be expected to nationwide from western and southern coastal areas of Korea peninsula.

동북아시아 지역에 대한 기후변화 예측의 불확실성 평가

신용희 ( Yonghee Shin ),정휘철 ( Huicheul Jung ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

IPCC 제 5차 평가 보고서를 위해 작성된 CMIP5의 기후변화 시나리오로부터 우리나라, 북한, 일본을 중심으로 한 동북아시아 지역의 미래 기후변화 예측에 대한 분석 결과는 다음과 같다. 기온 변화의 경우, 온실가스 저감 정책이 어느 정도 실현되는 경우에 해당되는 RCP4.5 시나리오를 기반으로 작성된 34개 GCM 예측에 대한 분석결과, 과거기후 모의실험(Historical data)의 1971-2000년의 30년 평균 기온을 기준으로 우리나라에서는 34개 GCM의 평균 기온 값이 2020년대에 1.1 ℃ 상승하고 2050년대에 2.1 ℃, 2080년대에 2.5 ℃ 상승하는 것으로 나타났다. 북한에서는 2020년대에 1.2 ℃ 상승하고 2050년대에 2.3 ℃, 2080년대에 2.8 ℃ 상승하는 것으로 나타났다. 온실가스 저감 정책이 없는 경우에 해당되는 RCP8.5 시나리오를 기반으로 한 34개 GCM에 대한 분석 결과, 우리나라에서는 2020년대에 1.3 ℃ 상승하고 2050년대에 2.8 ℃, 2080년대에 4.5 ℃ 상승하는 것으로 나타났으며 북한에서는 2020년대에 1.5 ℃, 2050년대에 3.1 ℃, 2080년대에 5.1 ℃ 상승하는 것으로 나타났다. 이는 전 지구 평균 기온상승인 2020년대 1.1 ℃, 2050년대 2.3 ℃, 2080년대 3.8 ℃ 상승과 비교해 한반도의 기온 상승 속도가 훨씬 빠른 것을 나타내고 있다. 강수량 변화의 경우, RCP4.5 시나리오에 대한 GCM 예측의 분석결과, 우리나라에서는 2020년대에 GCM 평균 강수량이 2.9 % 증가하고 2050년대에 6.0 %, 2080년대에 10.3 % 증가하는 것으로 나타났다. 북한에서는 2020년대에 2.9 %, 2050년대에 10.0 %, 2080년대에 11.5 % 증가하는 것으로 나타나 우리나라보다 북한지역의 강수량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. RCP8.5 시나리오에 대한 분석결과, 우리나라에서는 2020녀대에 3.2 %, 2050년대에 8.5 %, 2080년대에 13.7 % 증가하는 것으로 나타나 RCP4.5 시나리오에서보다 강수량이 증가하는 것으로 나타났다. 북한에서는 2020년대에 3.9 %, 2050년대에 10.8 %, 2080년대에 18.3 % 강수량이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 전 지구 평균 강수량증가인 2020년대 1.8 %, 2050년대 3.7 %, 2080년대 6.2 % 증가와 비교해 한반도에서 21세기 말로 갈수록 강수량이 점차 증가한다는 것을 나타내고 있다. 마지막으로 일사 변화의 경우, RCP4.5 시나리오에 대한 분석 결과, 우리나라에서는 2020년대에 0.0 W/m²로 변화가 없고 2050년대에 5.6 W/m² 2080년대에 7.1 W/m² 증가하는 것으로 나타났다. 한편 북한에서는 2020년대에 1.3 W/m²감소하고 2020년대에 3.6 W/m² 증가, 2080년대에 5.1 W/m² 증가하는 것으로 나타났다. RCP8.5 시나리오에 대한 분석결과, 우리나라에서는 2020년대에 0.6 W/m² 감소하고 2050년대에 4.9 W/m² 증가, 2080년대에 7.5 W/m² 증가하며 북한에서는 2020년대에 1.9 W/m² 감소하고 2050년대에 2.7 W/m² 증가, 2080년대에 4.2 W/m² 증가하는 것으로 나타났다. 한편 한반도에서는 2020년대에 일사가 감소하다 21세기 말로 갈수록 증가하는 경향을 나타내지만 전 지구 평균일사는 2020년대 0.5 W/m² 감소, 2050년대 1.1 W/m² 감소, 2080년대 1.9 W/m² 감소로 21세기 말로 갈수록 일사가 감소하는 것으로 나타나고 있다. 이 연구를 통해 농업, 수자원 등의 기후 응용분야에서 주로 이용되고 있는 기온, 강수량, 일사량에 대한 한반도의 미래 변화 특징을 파악하고 다중 GCM 예측 결과의 불확실성을 정량적으로 평가할 수 있었다.

RCP 시나리오 기반 CMIP5 GCMs을 이용한 동북아시아 미래 기후변화 불확실성 평가

신용희 ( Yonghee Shin ),정휘철 ( Huicheul Jung ) 한국환경영향평가학회 2015 환경영향평가 Vol.24 No.3

전 지구와 남한, 북한, 일본 지역을 중심으로 한 동북아시아 지역에 대한 기온, 강수량, 일사량의미래 변화를 정량적으로 평가하기 위해 총 34개 GCM에 의해 작성된 CMIP5 기후변화 시나리오를 분석하였다. 그 결과 동북아시아 지역에서 전 지구 평균보다 기온과 강수량이 증가하는 것으로 예측되었다. 특히 RCP 8.5 시나리오의 2080년대 북한 지역에서는 비록 GCM 간 예측의 불확실성이 크지만 과거 30년(1971-2000년)에 비해 기온은 5.1℃, 강수량은 18% 증가하는 것으로 예측되었다. 일사량의 경우 전 지구평균 일사량은 RCP 2.6 시나리오를 제외한 모든 RCP 시나리오에서 대체로 시간이 경과할수록 감소하는것으로 예측되었으나 동북아시아 지역에서는 대체로 시간이 경과할수록 운량 감소의 영향으로 일사량이증가하는 것으로 예측되었다. The CMIP5 climate change scenarios from 34 GCMs were analyzed to quantitatively assess future changes in temperature, precipitation, and solar radiation against the global region and the Northeast Asia region with a focus on South Korea, North Korea, or Japan. The resulting projection revealed that the Northeast Asia region is subjected to more increase in temperature and precipitation than the global means for both. In particular, temperature and precipitation in North Korea were projected to increase about 5.1°C and 18%, respectively under the RCP 8.5 scenario, as compared to the historical means for 30 years (1971-2000), although a large uncertainty still exists among GCMs. For solar radiation, global mean solar radiation was predicted to decrease with time in all RCP scenarios except for the RCP 2.6 scenario. On the contrary, it was predicted that the amount of solar radiation in the Northeast Asia increases in the future period.

지역 불평등을 고려한 기후 정의 평가: 폭염을 중심으로

김근한(Kim, Geunhan),정휘철(Jung, Huicheul) 한국기후변화학회 2020 한국기후변화학회지 Vol.11 No.6-1

기후변화와 침입외래종의 생태계기반관리 전략

박용하 ( Yong-ha Park ),김재욱 ( Jaeuk Kim ),정휘철 ( Huicheul Jung ) 한국환경정책학회 2016 環境政策 Vol.24 No.4

기후변화와 침입외래종은 생물다양성을 위협하는 가장 중요한 환경문제이다. 기후변화에 의해 침입외래종의 국내 도입이 증가되고 있으며 생태계 정착 및 확산이 빨라지고 있다. 본 연구는 기후변화에 의해 역동하는 또는 역동할 수 있는 침입외래종의 정착과 확산에 대응하는 생태계기반 관리전략을 제시하는 것이다. 침입외래종의 생태계기반관리는 침입외래종의 생물종별 접근, 지역적인 접근, 적응관리 순환, 시행 정책에 대해 사전고려의 원칙 적용, 생태계의 지속가능성을 고려하는 것이다. 기후변화와 침입외래종에 대응하는 우리나라의 생태계기반 침입외래종의 관리전략은 다음과 같다. 첫째, 기후변화와 침입외래종의 도입, 정착, 확산 예측이다. 둘째, 기후변화에 따라 우리나라에 새로이 제기될 수 있는 침입외래종에 대한 검역 강화이다. 셋째, 기후변화와 침입외래종의 서식지 공간 분포 예측을 고려한 지역별 관리이다. 넷째, 이미 우리나라에 이미 도입되어 정착하였거나 향후 도입될 수 있는 침입외래종의 모니터링과 빠른 경보체계 프로그램의 구축이다. 다섯째, 침입외래종에 대한 생태계의 복원력 제고이다. 기후변화와 침입외래종이 생태계에서 우점화되지 않도록 기후변화와 침입외래종의 정착과 확산을 방지할 수 있는 생태계 고유의 복원력이 유지되어야 한다. 여섯째, 침입외래종의 인식을 제고하는 교육과 홍보가 적극적으로 이루어지고 국민이 적극적으로 협력·참여할 수 있어야 한다. 일곱째, 연구 및 정보교환이다. 기후변화에 따른 침입외래종 관리를 과학적으로 지원하기 위한 침입외래종의 국내 도입, 정착 확산 예측 기술, 생태계위해성평가 기술, 정보수집 및 보급, 침입외래종의 방제, 박멸, 제어기술이 개발되어야 한다. 여덟째, 과학적이고 합리적인 정책 집행을 위한 법과 제도의 보완이다. Invasive alien species (IAS) and climate change are significant environmental issues. Climate change is accelerating the risk of the introduction, establishment and spread of potential IAS as they are moved both unintentionally and also deliberately. By considering the effects of climate change, this study aims to put forward an ecosystem-based IAS management strategy. This paper therefore offers measures for implementing an ecosystem-based IAS management strategy in Korea based on: spreading mechanisms; understanding of the current extent of and gaps in knowledge; modern prediction modelling methods; assessment of measures to control the introduction, establishment and spread of IAS; and the dissemination of accurate and up-to-date science-based evidence to stakeholders. The measures include i) prediction of the introduction, establishment and spread of IAS associated with climate change; ii) improvement of quarantine, including for newly emerged IAS associated with climate change; iii) taking a local approach based on the prediction of climate change and the introduction, establishment, and spread of IAS; iv) establishment of an early detection and rapid response system for IAS; v) securing climate-ecosystem resilience to reduce vulnerability to IAS; vi) boosting public awareness and education; vii) carrying out research and creating information exchange systems; viii) a complementary legal and legislative system.

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.