한국 국립공원의 자연보존지구 설정 모형 개발 연구 : 생태지도를 반영한 Marxan with zones 적용 = Development of designation model for core area of Korea National Park : focused on application of the Marxan with zones based on eco-mapping

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 생물다양성의 보고인 한국 국립공원에 대한 공원자연보존지구 설정 모형을 개발하기 위해 이론적 고찰 후 모형의 접근 개념 및 적용 틀을 정립하였다. 이론적 고찰을 통해 문제점으로 제시된 공원자연보존지구의 지정 체계는 단순지형의 반영, 자연생태계 가치의 반영 여부 등을 검증하였고, 용도지구설정 시 적용되는 생태계기반평가와 자원성평가 방법을 고찰하였다. 설정된 지정 모형은 설악산국립공원, 오대산국립공원, 북한산국립공원 등 세 개의 대상지에 적용하였고, 제안된 적용 결과를 현행의 공원자연보존지구 지정 현황과 비교 검증하는 순으로 진행하였다. 적용 모형은 계획단위 설정, 에코맵핑, Marxan with zones 적용 체계 등을 단계별로 모형화 하였다.
공원자연보존지구의 지정 체계를 검증한 결과, 명확한 경계 설정 기준은 없으나 16개의 산악형국립공원 중 가장 넓은 면적으로 지정되어 있는 설악산국립공원을 제외하고는 멸종위기야생생물의 출현지점, 자연생태계 및 경관 보호를 위해 지정된 특별보호구역의 포함 정도가 낮았으며, 세 개의 국립공원 모두 주능선을 포함하고, 해발고와 등고선 경계가 반영되어 있음을 검증하였다. 이와 더불어 10년마다 공원구역 조정을 위한 타당성 평가방법으로 적용되고 있는 생태계기반평가와 자원성평가에 대한 분석체계 및 적용 자료에 대한 적정성을 고찰하였다.
모형 적용을 위한 계획단위는 산림면적이 국토면적의 65%에 달하는 한국의 지형특성을 반영하고, 생태적인 관점에서 야생동물의 서식 기본단위로 적합한 유역권을 설정하였다. 유역권의 크기는 마루금으로부터 1차 유역권을 선정하였으며, 한국의 대표 중형 포유류를 중심으로한 평균 핵심행동권 면적을 기준으로 하였다.
공원자연보존지구의 생태적 가치를 판단하기 위한 에코맵핑은 지형 등 무기환경, 멸종위기야생생물의 분포 현황 등을 종합적으로 반영할 수 있고, 경관생태적 동질성을 나타내는 최소의 공간단위로 제시되고 있는 에코톱(Ecotope)의 개념을 적용한 지도화 방법으로서 기본적인 의사결정과 함께 생태적 가치를 종합적으로 반영하고자 하였다.
Minimum-set, Simulated Annealing 알고리즘을 갖는 시나리오 분석 프로그램인 Marxan with zones는 최소한의 비용(Cost)으로 가장 효율적인 Zoning을 할 수 있도록 돕는 의사결정 지원 프로그램이며, 유역권과 에코맵핑 자료를 적용하여 지정 모형을 설정하였다.
Marxan with zones Data 프로그램 적용은 Data 구축, Data 기준설정, 수치보정, 분석 및 시나리오별 최적안 설정, 시나리오별 민감도 분석, 시나리오 중 최적안 검토 및 선정 단계의 순으로 적용하였고, 공원자연보존지구 비교 검토, 지구(Zone)별 적용 지표 반영 현황 검토, 생태계기반평가에 대한 적용 검토 등을 통해 모형 적용 결과의 타당성을 검증하였다. Data 구축 시 공원자연보존지구 지정 개념 및 에코톱(Ecotope) 개념이 반영된 에코맵핑을 적용하였고, 삽입한 지표는 경사도, 경관자원 분포지점, 비오톱(Biotope), 멸종위기야생생물 출현지점 등과 이용 현황 파악을 위해 삽입한 탐방로 현황, 탐방 및 관리시설 분포지점 등이었다. 경사도, 비오톱, 탐방로 현황은 유역권 내 지수화하여 반영하였고, 비오톱지수와 경사도지수는 minimum-set 개념을 반영하여 비용 개념의 역변환지수(Negative cost)를 적용하였다. 점적 특성지표인 경관자원 분포지점, 멸종위기야생생물 출현지점, 탐방 및 관리시설 분포지점 등은 유역권내 분포개수로 평가하였다. 분석을 위한 Zoning 유형은 Zone A(공원자연보존지구), Zone B(공원자연환경지구 Ⅰ, 잠재적 공원자연보존지구), Zone C(공원자연환경지구 Ⅱ)를 구분하였다. 검증 이후 한국 국립공원 용도지구 지정을 위한 개선 방안을 제시하였는데, 공원자연보존지구 지정 체계 및 국제 보호지역 Zoning 체계를 연계하여 한국 국립공원 용도지구 체계를 최종적으로 재설정하였다. 이와 더불어 조사․모니터링 시스템 등 제도적 개선 방안을 제안하였다. 모형의 적용 결과, 설악산국립공원, 오대산국립공원, 북한산국립공원 모두 보전성격의 공원자연보존지구 및 공원자연환경지구(Ⅰ)의 면적이 IUCN에서 관리목표로 권고하는 전체면적의 75%를 만족하고, 비오톱 등급 Ⅰ지역 포함 비율과 지구별 그룹화가 양호한 시나리오 1을 선정하였다. 설악산국립공원은 모형 적용 후, 비오톱 등급 Ⅰ 포함 정도, 멸종위기야생생물 출현지점, 특별보호구역 포함 정도는 파편화된 유역권 조정 이후 유사하였으며, 백두대간 마루금이 통과하고 아고산식생이 분포하는 신선봉일대가 제안된 공원자연보존지구에서 포함되었다.
오대산국립공원은 비오톱 등급 Ⅰ 포함 정도, 멸종위기야생생물 출현지점, 특별보호구역 포함 정도 역시 개선되었으며, 현행의 공원자연보존지구에서 제외된 상원사, 월정사 일대 전나무림, 서대사 계곡부 장령의 낙엽활엽수림, 계방산 능선부 장령의 주목군락지, 산양 서식지 보호를 목적으로 지정된 특별보호구역 일부가 포함되었다.
북한산국립공원은 비오톱 등급 Ⅰ 포함 정도, 멸종위기야생생물 출현지점, 특별보호구역 중 복원지를 제외한 생태적 가치가 높은 지역의 포함면적 등이 크게 개선되었으며, 기존의 공원자연보존지구가 능선부를 중심으로 선정된 것을 보완하여 생태적 가치가 높은 도심 인접부 유역권이 다수 포함되었다. Marxan with zones 분석을 통해 사회․문화적 지표의 영향 여부를 검토한 결과, 북한산국립공원의 생태적 가치가 높은 공원자연보존지구 내 탐방로지수가 높았고, 설악산국립공원과 북한산국립공원은 점적 시설지가 능선부를 포함한 공원자연보존지구 내 산발적으로 분포하면서 생태적 가치에 영향을 주었다.
국제적 보호지역의 관리 유형 및 개선점을 반영하여 용도지구 유형을 제안하였는데, 핵심지역(Core area)은 공원자연보존지구, 완충지역(Buffer area)은 공원자연환경지구Ⅰ, Ⅱ, 전이지역(Transition area)은 공원문화유산지구, 공원마을지구 등을 각각 설정하였고, 공원 경계 인접부에 대한 공원협력지구를 제안하였다. 용도지구 유형에 대한 재설정 방안으로서 공원자연보존지구, 공원자연환경지구(Ⅰ,Ⅱ)은 Marxan with zones 적용을 통해 재설정하고, 공원문화유산지구와 공원마을지구는 현행 용도지구를 유지하는 것을 제시하였다. 공원 진입부 및 내부 해제 지역을 중심으로 공원협력지구를 제안하였고, 현행 용도지구 체계에 들어 있지는 않지만 임시출입통제구역을 연계하여 생태계가 양호한 지역에 과도한 이용이 있을 시 이용자수를 조절하는 방안을 제안하였다.
최종 설정된 연구대상지별 용도지구면적은 설악산국립공원이 공원자연보존지구 87.3%, 공원자연환경지구(Ⅰ) 5.2%, 공원자연환경지구(Ⅱ) 7.2%, 공원문화유산지구 0.3%, 공원마을지구 0.0%등이었다. 오대산국립공원은 공원자연보존지구 90.4%, 공원자연환경지구(Ⅰ) 2.5%, 공원자연환경지구(Ⅱ) 6.7%, 공원문화유산지구 0.2%, 공원마을지구 0.2% 등이었고, 북한산국립공원은 공원자연보존지구 63.9%, 공원자연환경지구(Ⅰ) 21.9%, 공원자연환경지구(Ⅱ) 12.4%, 공원문화유산지구 1.4%, 공원마을지구 0.4% 등이었다.
마지막으로 용도지구 관련 제도 개선에서는 유역권 기반 모니터링 자료 맵핑을 위한 조사․모니터링 매뉴얼 개선의 필요성을 제시하였고, 업무 분장 조정을 통해 국립공원연구원 중심의 GIS 기반 통합모니터링 관리시스템 구축을 제안하였다. 이와 연계하여 자연생태계보전 종합계획, 공원별 보전․관리계획, 공원계획 수립 시 맵핑 자료의 반영 체계를 제시하였고, 공원계획에서는 현재 공원구역조정 시 평가하는 생태계기반평가 및 자원성평가에 대한 자연보존지구 설정 모형 적용방안을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study, after theoretical analysis, has established concepts and application framework to develop a model to designate Nature Preservation Zone in Korean National Parks, the treasure of biodiversity. Theoretical analysis was made to verify whether simple geographical features and value of natural ecosystem are reflected in designation process of Nature Preservation Zone, and ecosystem-based evaluation method applied to zoning system was studied. Developed designation model has been applied to three sites; Seoraksan National Park, Odaesan National Park, Bukhansan National Park and compared study results with current status of designation of Nature Preservation Zone. Applied models have included unit planning, Ecomapping, Marxan with Zones by a phase.
Results of verification on designation of Nature Preservation Zone show that 16 other mountain type National Parks, except for Searaksan National Park which has the largest area though there isn't clear cut criteria to set boundaries, do not have much of Special Protection Zones which are designated for conservation of endangered wide animals, natural ecosystem and landscapes. It was verified that all of three National Parks include branch ridges and reflect boundaries of contour and height above sea level. In addition, research was conducted to verify the appropriateness of analysis system as well as applicable data for ecosystem-based evaluation which is feasibility assessment method applied to adjust zoning in National Parks every 10 year.
Planning units to develop a model have reflected geographical characteristics of Korea that mountain accounts for 65% of total territory, and watersheds, which are appropriate as habitats of wide animal from ecological point of view, have been set. Primary watersheds have been set from ridge lines and home rages of Korea’s representative mid-sized mammals were used as criteria.
Ecomapping is a map based method to reflect inorganic environment like topology and distribution of endangered animals in a comprehensive way and it applies the concept of Ecotope, the minimum unit of space to show homogeneity of landscape ecology. It was used in an attempt to reflect ecological value in a comprehensive manner together with basic decisions.
The scenario analysis program, Marxan with Zones, that uses Minimum-set and Simulated Annealing algorism is to support most cost effective decision making for zoning and designation models were set based on watersheds and Eco mapping data.
The Marxan with zones program have been applied in such phases as data building, setting criteria for data, numerical correction, analysis, selection of optimum case for each scenario, sensitivity analysis for scenario, review and selection of optimum case out of all scenario. Validity of results of the models was verified through comparison among Nature Preservation Zones, currently applied indicators at each zone, review of applicability of eco-based evaluation. At the time of data building, conception for designation of Nature Preservation zone and Eco mapping that reflects Ecotope were applied. As for indicators, degree of slop, distribution of landscapes, Biotope, emergence points of endangered wild animals were considered, and eco trail and distribution of visitor centers and management facilities were taken into account to understand how those sites are currently used. Degree of slop, Biotope and current use of eco trail were indexed within each watershed, and regarding Biotope and degree of slop, negative cost was applied reflecting the concept of minimum-set. Point indicators that reflect characteristics of the specific places like distribution point of landscape resources, emergence points of endangered wild life and distribution of visitor centers and management facilities were evaluated based on the number of those points within watersheds. Types of zones were categorized into Zone A (Nature Preservation Zone), Zone B (Nature Environment Zone I, Potential Nature Preservation Zone) and Zone C (Nature Environment ZoneⅡ). After verification, measures to improve zoning of Korean National Park were proposed. Based on both designation system for Nature Preservation Zone and zoning system of World Protected Areas, zoning system for Korean National Parks were re-established. Furthermore, the improvement plan of survey and monitoring system was suggested. Based on the results of model application, scenario 1 was selected since such areas for conservation as Nature Preservation Zone and Nature Environment Zone I meet IUCN’s management target of 75% in all of Seoraksan National Park, Odaesan National Park and Bukhansan National Park, and it has fairly good portion of Biotope Level I and groupage per districts. In case of Seoraksan National Park, when the model is applied, portion of Biotope Level I, emergence points of endangered animals and inclusion of Special Protection Zone were similar after adjustment of segmented watersheds. Sinseonbong area, where Baekdudaegan ridge line passes and where sub-alpine vegetation is distributed, has been included into Nature Preservation Zone. Regarding Odaesan National Park, portion of Biotope Level I, emergence points of endangered animals and inclusion of Special Protection Zone get improved and those areas which are not currently included into Nature Preservation Zone like fir tree forest near Sanwonsa and Woljeongsa Temple, old deciduous broad leaf tree forest in Seodaesa Temple valley, old yew colony at ridge of Gyebangsan Mountain and parts of Special Protection Zone designated to protect habitats of goat have been included.
In case of Bukhansan National Park, portion of Biotope Level I, emergence points of endangered animals and inclusion of non-restoration sites with high ecological value within Special Protection Zone have been greatly improved. To complement current systems that select Nature Preservation Zone centering on ridges, a number of watersheds with high ecological value, which is adjacent to the city center, have been included. Impact of social and cultural indicators was studied through Marxan with Zones analysis. Bukhansan National Park showed high index at eco trails with high ecological values within Nature Preservation Zone. Management facilities scattered across Nature Preservation Zone including ridges give impact on ecological values in Seoraksan National Park and Bukhansan National Park. Reflecting management type of world protected areas and improvement points, the following zones have been proposed; Nature Preservation Zone for Core Area, Nature Environment Zone I andⅡ for Buffer Area, Cultural Heritage Zone and Park Habitat zone for Transition Area and Park Cooperation Zone for Park Boundaries. Regarding resetting zones, it has been proposed that Nature Preservation Zone and Nature Environment Zone I andⅡ have been re-established by applying Marxan with Zones and Cultural Heritage Zone and Park Habitat Zone have been maintained as it is. Park entrance and areas lifted from conservation have been proposed to be Park Cooperation Zone and it has been also suggested to control number of visitors to the areas with descent ecosystem by designating temporary restriction areas at the time of high human traffic.
Following areas have been finally set as different types of zones at each study site; For Seoraksan National Park, Nature Preservation Zone 87.3%, Nature Environment Zone (Ⅰ) 5.2%, Nature Environment Zone (Ⅱ) 7.2%, Cultural Heritage Zone 0.3%, Park Habitat Zone 0.0%. For Odaesan National Park, Nature Preservation Zone 90.4%, Nature Environment Zone (Ⅰ) 2.5%, Nature Environment Zone (Ⅱ) 6.7%, Cultural Heritage Zone 0.2%, Park Habitat Zone 0.2%. For Bukhansan National Park, Nature Preservation Zone 63.9%, Nature Environment Zone (Ⅰ) 21.9%, Nature Environment Zone (Ⅱ) 12.4%, Cultural Heritage Zone 1.4%, Park Habitat Zone 0.4%.
Lastly, survey and monitoring mapping system which are based on the watershed, and integrated survey and monitoring management system based on GIS centering Korea National Park Research Institute through the change of segregation of duties were suggested in order to improve the zoning system. In line with that, the application system of mapping data was suggested to reflect the monitoring data into the Integration Plan for Natural Ecosystem Conservation, Park Conservation and Management Plan and Park Plan for zoning system and facilities. The application system of the Marxan with zones based on eco-mapping was proposed about ecosystem-based evaluation and resources evaluation for the changes of zoning system on the Park Plan for zoning system and facilities.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 연구배경 및 목적 1
• 제 2 장 연구 이론적 고찰 및 연구체계 설정 5
• 제 1 절 보호지역 지정 및 용도지구 설정 연구 5
• 제 2 절 생태계 관리지표 및 맵핑 연구 13
• 제 3 절 Marxan with zones의 적용 개념 및 활용 관련 연구 21
• 제 4 절 이론적 고찰 종합 및 연구 분석체계 설정 26
• 1. 이론적 고찰 종합 26
• 2. 연구 분석체계 설정 31
• 제 3 장 연구내용 및 수행체계 33
• 제 1 절 연구내용 33
• 제 2 절 연구수행체계 34
• 제 4 장 연구방법 37
• 제 1 절 연구대상지 37
• 1. 연구대상지 선정 37
• 2. 연구대상지 개황 41
• 제 2 절 조사․분석방법 42
• 1. 한국 국립공원 공원자연보존지구 설정체계 고찰 42
• 1) 공원자연보존지구 설정 문제점 검증 42
• 2) 공원자연보존지구 설정체계 고찰 42
• 2. 국립공원 Zoning 체계 설정 43
• 1) 계획 단위(Planning unit) 설정 43
• 2) 환경생태지표 선정 및 맵핑 43
• 3) 맵핑 지표 평가 45
• 4) 지구 구분(Zoning) 45
• 제 5 장 결과 및 고찰 51
• 제 1 절 한국 국립공원 공원자연보존지구 설정체계 고찰 51
• 1. 단순지형(표고, 등고선) 반영 51
• 2. 자연생태계 가치 미반영 56
• 3. 공원자연보존지구 설정체계 고찰 64
• 제 2 절 국립공원 공원자연보존지구 설정체계 67
• 1. 계획단위(Planning unit) 설정 67
• 2. 환경생태지표 선정 및 맵핑 69
• 3. 맵핑 지표 평가 92
• 4. 지구 구분(Zoning) 94
• 1) 시나리오별 지구 기준 설정 94
• 2) 민감도 분석(Sensitive Analysis) 및 시나리오 선정 95
• 제 3 절 공원자연보존지구 설정체계 적용 97
• 1. IUCN Category Ⅱ(산악형: 경관 우수): 설악산국립공원 97
• 2. IUCN Category Ⅱ(산악형: 생물다양성 우수): 오대산국립공원 148
• 3. IUCN Category Ⅴ(도시형: 경관 우수): 북한산국립공원 197
• 제 4 절 유역권 에코맵핑 적용 결과 검증 250
• 1. 공원자연보존지구 비교 검토 250
• 2. 최종 시나리오 적용에 따른 지표 검토 256
• 3. 생태계 기반 평가 적용성 260
• 제 5 절 한국 국립공원 용도지구 지정 개선 방안 262
• 1. 공원자연보존지구 지정체계 262
• 2. 국제 보호지역 Zoning 체계 연계 264
• 3. 한국 국립공원 용도지구 재설정 제안 266
• 4. 용도지구 지정 개선을 위한 제도 개선 272
• 제 6 장 결론 279
• 인 용 문 헌 283
• Summary 295

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