택지개발지구의 생태계서비스 변화와 자연기반해법 정량화 연구 = The Quantification of Nature-based Solutions and Changes in Ecosystem Services in Residential Development Districts

국문 초록 (Abstract)

최근 도시화가 급격히 진행되면서 자연환경의 파괴와 생태계서비스의 악화가 심화되고 있다. 도시 내 녹지 공간의 감소는 기후변화의 가속화, 생물 다양성 감소, 열섬 현상의 심화 등을 초래하며, 이는 도시환경의 질적 악화로 이어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자연기반해법(Nature-based Solutions, NbS)의 적용이 주목받고 있으며, 본 연구에서는 자연기반해법의 실현 가능성을 높이기 위한 수단으로 기존의 법제도인 생태 면적률을 연계하였다. 본 연구의 목적은 생태면적률 제도가 적용된 택지개발지구를 대상으로, InVEST 모델을 활용하여 개발 전후 주요 생태계서비스(수량 공급, 서식처 질, 탄소저장, 토양침식 조절, 도시 열섬 완화) 지표의 변화를 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 통해 도시화로 인한 생태계서비스의 변화 경향과 공간적 패턴을 파악하고, 도시 생태계가 기후변화 대응과 생물다양성 증진을 포함한 생태적 건전성을 향상할 수 있는 방안을 모색하였다. 분석 결과, 도시화로 인해 농업지역이 교통지역, 주거지역 등 인공지반으로 전환되면서 자연지반녹지의 감소와 불투수 면적의 증가가 확인되었다. 이로 인해 서식처 질의 저하, 탄소저장 능력 감소, 토양침식 조절 약화 등 전반적인 생태계서비스의 질적 저하가 발생하였다. 반면, 기타초지는 개발 이후 증가하며 생태계서비스의 유지와 증진에 중요한 역할을 하였고, 도시화로 인한 생태계서비스 손실을 완화하는 잠재적 토지피복 유형으로 평가되었다. 또한, 핫스팟 분석 결과, 개발 전 농경지와 산림지가 주요 생태계서비스 제공 지역으로 나타났으나, 개발 후 이러한 지역이 감소하며 생태계서비스의 공간적 불균형이 심화되었다. 그러나 일부 대상지에서 녹지 조성과 인공 초지의 적절한 배치가 도시 열섬 완화 및 수량 공급 서비스 증진에 긍정적인 영향을 미친 사례도 확인되었다. 본 연구는 도시화로 인한 생태계서비스 변화를 정량적으로 평가하며, 자연기반해법을 통해 기후변화 대응, 생물다양성 증진, 생태계서비스 유지 및 증진을 위한 방안을 제시하였다. 특히, 공간적 의사결정을 지원하기 위해 자연기반해법의 효과를 지도화된 자료로 제공하는 것이 중요하며, 이를 통해 지속 가능한 도시 환경을 구축하기 위한 정책적 시사점과 과학적 근거를 제공하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Rapid urbanization has exacerbated the degradation of natural environments and ecosystem services. The reduction of green spaces within cities has accelerated climate change, diminished biodiversity, and intensified the urban heat island effect, resulting in a decline in urban environmental quality. To address these challenges, the application of Nature-based Solutions (NbS) has garnered significant attention. This study integrates the Biotope Area Factor (BAF) as a tool to enhance the feasibility of implementing NbS.
The objective of this study is to quantitatively evaluate the changes in key ecosystem service indicators—water yield, habitat quality, carbon storage, soil erosion control, and urban cooling—before and after development in residential districts where the BAF system is implemented, using the InVEST model. By analyzing the trends and spatial patterns of ecosystem service changes resulting from urbanization, this study aims to explore strategies for enhancing the ecological integrity of urban ecosystems, including climate change adaptation and biodiversity enhancement.
The results indicate that urbanization has transformed agricultural areas into impervious surfaces, such as transportation and residential zones. This transformation has led to a significant reduction in natural ground cover and an increase in impervious areas. Consequently, habitat quality has deteriorated, carbon storage capacity has diminished, and soil erosion control has weakened, resulting in an overall decline in the quality of ecosystem services. However, the development of grasslands and other green spaces has increased post-development, playing a crucial role in maintaining and enhancing ecosystem services while mitigating the losses caused by urbanization. Hotspot analysis reveals that pre-development agricultural and forested areas were major providers of ecosystem services, but their extent was significantly reduced after development, exacerbating spatial imbalances in ecosystem service provision. Nevertheless, in certain districts, the strategic placement of green spaces and artificial grasslands has positively influenced urban cooling and water yield services.
This study quantitatively evaluates the impacts of urbanization on ecosystem services and proposes strategies to enhance the provision of these services through NbS. Notably, the emphasis is placed on using spatially explicit, map-based assessments of NbS effects to support decision-making, thereby providing policy implications and scientific evidence for the development of sustainable urban environments.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 연구 배경 및 목적 1
• 제 2 장 선행연구 및 이론적 고찰 3
• 제 1 절 자연기반해법 3
• 1. 자연기반해법의 개념 및 연구 동향 3
• 2. 자연기반해법의 유형 6
• 제 2 절 생태면적률 7
• 1. 생태면적률의 개념 및 연구 동향 7
• 2. 생태면적률의 공간 유형 및 가중치 설정 10
• 3. 생태면적률의 산정방법 및 권장달성목표 11
• 제 3 절 생태계서비스 14
• 1. 생태계서비스의 개념 및 연구 동향 14
• 2. 생태계서비스의 유형 18
• 제 4 절 소결 19
• 제 3 장 연구 범위 및 방법 22
• 제 1 절 연구 범위 22
• 1. 공간적 범위 22
• 2. 시간적 범위 23
• 3. 내용적 범위 24
• 제 2 절 연구 방법 26
• 1. 개발 전후 토지피복 분석 26
• 2. InVEST 모델을 활용한 생태계서비스 평가 26
• 1) InVEST 모델의 개요 27
• 2) 생태계서비스 평가 지표 선정 27
• 3) InVEST 모델의 입력자료 구축 30
• 3. 생태계서비스 공간적 패턴 분석 40
• 제 4 장 결과 및 고찰 41
• 제 1 절 개발 전후 토지피복 및 생태계서비스 변화 41
• 1. 대상지별 토지피복 변화 41
• 2. InVEST 모델을 활용한 대상지별 생태계서비스 변화 71
• 1) 수량공급 변화 71
• 2) 도시냉각 변화 76
• 3) 서식처질 변화 80
• 4) 토양침식 변화 84
• 5) 탄소저장 변화 88
• 3. 고찰 92
• 4. 대상지별 생태계서비스 변화율 95
• 제 2 절 토지피복 유형별 생태계서비스 분포 99
• 제 3 절 생태계서비스 공간적 패턴 변화 108
• 1. 대상지별 생태계서비스의 공간적 패턴 변화 108
• 1) 수량공급 변화 108
• 2) 도시냉각 변화 112
• 3) 서식처질 변화 115
• 4) 토양침식 변화 118
• 5) 탄소저장 변화 121
• 2. 고찰 124
• 제 5 장 결론 127
• 참고문헌 131
• Abstract 140