로지스틱 회귀분석을 활용한 자연환경성 우수지역 평가 방법론 구축 및 이를 통한 북한 지역의 국토환경 관리와 정책적 활용 방안 연구 doc_id PCY_201702210409013131_3

회귀분석은 다수의 독립변수를 가지고 하나의 종속변수를 예측하거나 설명하고자 하는 분석방법으로, 하나의 종속변수와 여러 독립변수의 관계를 파악하여 이를 토대로 종속변수를 예측한다. 이러한 회귀분석은 종속변수와 독립변수들 간의 상관관계를 분석하는 데 매우 우수한 분석력을 제공한다(이환길, 김기홍, 2012). 로지스틱 회귀분석은 이러한 회귀분석에 기반해 종속변수가 존재의 유무와 같이 이항형 변수일 때, 종속변수와 독립변수들 사이의 상관관계를 설명하는 통계기법이다(이환길, 김기홍, 2012, p.317; 김세준 외, 2014, p.285). 종속변수가 멧돼지의 출현 지역과 비출현 지역(서창완, 박종화, 2000, p.87), 산사태의 발생과 미발생(이환길, 김기홍, 2012, p.317)과 같은 이항형 변수일 때 종속변수와 독립변수들 사이의 관계를 독립변수들을 이용하여 종속변수를 예측·추정하는 확률 기반의 개념을 가지고 분석한다. 로지스틱 회귀분석은 단지 2개의 값만을 가지는 종속변수와 독립변수들 간의 인과관계 추정 기법으로 종속변수의 유무에 따른 자료의 활용이 가능하다. 그리고 자료(연속형, 이산형)의 유형과 상관없이 설명변수로 이용할 수 있는 장점이 있으며, 이러한 설명변수를 기반으로 사건이 일어날 확률을 직접적으로 추정할 수 있다. 특히 로지스틱 회귀분석은 이분형 종속변수와 독립변수들 사이에 비선형 관계를 규명하기 때문에 독립변수의 정규분포에 대한 가정이 요구되지 않는다. 분석에 필요한 자료들을 정규분포의 유무에 상관없이 평가를 수행할 수 있는 장점이 있기 때문에 독립변수들이 정규분포한다는 가정이 불명확할 때 사용이 가능하다. 또한 독립변수에 대하여 이산형, 등급형, 명목형, 연속형과 같은 다양한 자료 유형을 취할 수 있는 장점이 있으며, 로지스틱 회귀분석에 사용되는 종속변수와 독립변수의 통계적 관계를 공간적으로 확인하기 위해 GIS 분석의 이용이 가능하다(김정훈, 2002, p.181). 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. 로지스틱 회귀분석을 통해 도출된 회귀계수를 이용하여 logit을 계산하고 logit을 이용하여 자연환경성 우수지역 확률지수를 계산하였다. 시험 지역의 자연환경성 확률지수의 결과를 살펴보면 종속변수로 지정한 항목이 임상도의 5영급 이상 지역과 식생보전 등급 1, 2등급을 대상으로 추출하여 평가에 활용하였기 때문에 자연환경성 우수지역 결과 또한 식생이 우수한 백두대간 지역을 중심으로 자연환경성 우수지역 확률이 높게 나타났으며, 상대적으로 산림이 적은 서쪽 일대는 자연환경성 우수지역의 확률이 적게 나타났다. 로지스틱 회귀분석을 통한 자연환경성 우수지역 확률지도의 확률이 높은 값부터 상위 20%씩 범위로 등급을 나누고 교집합과 합집합의 우수지역을 추출하였으며, 이 결과물을 북한 지역만 추출하여 결과를 비교하였다. 분석결과 북한 지역은 산림의 황폐화로 인하여 상위 20%와 40%에 해당하는 자연환경성 우수지역의 비율이 남한에 비해 수치가 낮게 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. 이러한 DMZ 연구에서 생태적 지속가능성 평가방법론 및 활용이론, DMZ 일원 생태적 지속가능성 평가지표 제안 및 검토, 통합적 평가방안 및 정책적 활용방안 제안 등 다양한 분야에서 DMZ 일원의 본 연구의 자연환경성 우수지역의 평가를 공유한다면 DMZ 일원의 정책적 활용에 큰 기여를 할 수 있을 것이라 판단된다. 특히 DMZ 일원의 생태계 취약지역 등을 고려한 보전대책 수립에 본 연구의 결과와 위 생태적 지속가능성 평가 결과를 활용한다면 우선적 복원 및 보전 대책 수립지역의 선정에 큰 도움이 될 수 있을 것이다. 환경생태적 평가를 통한 DMZ 일원의 환경성 우수지역을 선정하고, 이러한 지역을 중심으로 생물권 보전지역 지정·관리와 생태·평화공원 조성 등을 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 판단된다. 또한 체계적인 DMZ 보전·관리를 위한 생태자료를 확보하기 위한 DMZ 일대의 생태계 조사를 추진하는 데 생태계 우수지역 기반의 현장조사 예정 지역 추출에 이용할 수 있다. 환경우수지역으로 우선적으로 지정된 지역을 중심으로 현장조사 예정 지역을 선정할 수 있다. 국립산림과학원에서는 2016년부터 2019년까지 통일 대비 북한산림기본정보 획득(산림황폐지 및 우수 산림자원 분포지역)과 남북한 산림정보의 연결성 제고를 위한 한반도 산림공간정보 선제적 구축을 위한 임상도 구축방안에 대한 연구를 통해 북한 지역의 산림공간정보 구축을 위한 연구를 진행하고 있다. 이러한 북한 지역의 산림공간정보 구축에 본 연구에서 활용한 방법론과 결과의 활용이 가능하다고 판단된다. 우선 북한 지역의 우수 산림자원 분포지역의 획득은 본 연구에서 수행한 자연환경성 우수지역 평가방안을 적용한다면 상당한 부분에서 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 위성영상기반 임상도 제작에서도 본 연구에서 제안한 분석방법을 적용한다면 남한 지역의 임상도를 기준으로 다양한 식생지수를 참고하여 북한의 임상도를 구축한다면 실제 북한 지역의 임상도를 구축할 때 참고자료로 충분한 가치가 있을 것이라 판단된다. 그리고 북한 지역의 황폐지 분포를 파악할 때 본 연구의 결과물과의 비교·분석을 통해 기초자료로 활용 가능할 것이라 판단된다. 통일 이후 급격한 국토개발로 인한 자연환경 핵심 지역의 파괴를 미연에 방지하고 균형 있는 국토의 보전 및 관리를 위해서는 국토계획과 연계할 수 있는 환경정보 기반의 환경계획의 수립은 필수적이다. 공간을 고려한 환경계획은 공간의 관리 방향을 보다 명확하게 함으로써 국토의 보전 및 이용은 물론 각종 계획과의 연계 및 합의를 용이하게 할 수 있다(최희선, 박주현, 김현, 2011, p. 23). 따라서 국토의 보전 및 관리를 위한 환경계획 및 국토계획을 위해서는 객관적인 북한 지역 국토의 환경성을 평가할 수 있는 DB의 구축이 필수적이다. 본 연구에서 제시한 자연환경성 우수지역 평가 결과와 현재 우리나라에서 이용하고 있는 국토환경성 평가지도의 환경생태적 평가와의 비교를 통해 의미 있는 환경생태적 우수지역을 선정하고, 이에 대한 북한의 국토환경관리방안을 제시하고자 한다. 실험 결과 및 정확도 검증에서 확인한 바와 같이, 국토환경성 평가지도의 환경생태적 평가 지역과 본 연구에서 도출한 자연환경성 우수지역 확률지도와의 비교·검토를 수행하였다. 북한의 자연환경성 평가와 환경의 현황을 파악하기 위해 북한 지역의 토지피복지도의 구축이 시급하다 판단된다. 기구축된 대분류 토지피복지도는 다양한 분석 및 활용에 제한이 많기 때문에 중분류급 이상의 토지피복지도가 구축된다면 본 연구에서 활용한 각 요소로부터의 거리 및 산림패치의 분석과 같이 정밀한 분석이 가능할 것이라 판단된다. 본 연구의 방법론을 확장하여 북한 전역으로 평가를 확대할 수 있는 방안 또한 고려해야 한다. 본 연구에서는 Sentinel-2 위성의 영상 3신을 이용하여 분석하였다. 이렇게 도출된 자연환경 우수지역을 종속변수로 지정하고 향후 위 종속변수로 지정한 지역들을 포함한 북한 지역의 영상이 확보된다면 추가적으로 북한 지역의 자연환경성 우수지역 평가가 가능할 것으로 판단되며, 추후 북한 전역에 대한 평가가 가능할 것으로 기대된다. 우리나라에서 구축·운영하고 있는 국토환경성 평가지도와의 연계방안을 고려하여 향후 발전시킬 수 있는 방안을 고려해야 한다.