1. 서 론
2. 연구의 범위 및 방법
2.1 연구의 범위
2.2 생태계서비스 평가지표 개발
2.3 InVEST 모델을 활용한 실증분석
3. 결과 및 고찰
3.1 생태계서비스 평가지표 개발
3.2 InVEST 모델을 활용한 실증분석
4. 결 론
1. 서 론
우리나라의 신도시 개발은 1960년대 산업화와 경제개발계획에 따라 본격화 되었으며, 이는 급격히 증가한 도시 인구를 수용하고 산업 기반을 조성하기 위한 주요 도시정책이었다(Lee and Kim 1991). 그러나 이러한 도시 확장은 하천·습지·농경지 등 기존의 생태공간을 훼손하고 단절시켰다(Park et al. 2021). 2000년대 이후 도시개발은 양적 성장에서 벗어나 지속가능성과 환경복원을 중시하는 방향으로 전환되었으며, 이러한 맥락에서 자연기반해법(Nature-based Solutions, NbS)이 주목받게 되었다. NbS는 자연 생태계의 기능을 활용하여 도시화로 인한 환경문제를 해결하는 접근법으로, 국내 도시계획 및 조경 분야에서도 확산되고 있다(Woo 2023).
2010년 제정된 「친수구역 활용에 관한 특별법」은 국가하천 주변을 친수활동 증진과 수변환경 개선 등 복합적으로 활용하기 위한 제도적 기반을 마련하였으며(Kim 2022), 부산 에코델타시티(Busan Eco Delta City, EDC)는 이를 대표하는 친수구역 조성사업이다. EDC는 낙동강 하류 철새도래지(천연기념물 제179호)와 인접한 입지를 지니며, 훼손된 지역을 복원하여 철새서식처를 조성함으로써 개발과 보전의 균형을 도모하고자 한다.
그러나 철새서식처는 토지이용 제한과 위생 문제 등으로 인해 여전히 주민들에게 기피시설로 인식되는 경향이 있다(Kim et al. 2023). 이에 본 연구는 철새서식처의 생태적·사회적 가치를 객관적으로 제시하기 위해 생태계서비스 개념을 도입하였다. 생태계서비스는 인간이 생태계로부터 얻는 편익을 정량적으로 평가할 수 있어, 도시 생태공간의 가치와 정책적 정당성을 설명하는 효과적인 수단이 될 수 있다(Hanna et al. 2024).
따라서 본 연구는 EDC 내 조성 예정인 철새서식처를 대상으로 개발 전·후 생태계서비스 변화를 정량적으로 분석함으로써, 도시개발 과정에서 생태공간이 제공하는 과학적 가치를 통합적으로 제시하는 것을 목적으로 한다. 특히 국가하천 인접지역에서 친수구역 개발과 생태복원이 병행되는 사례에서 철새서식처 조성이 갖는 기능을 규명함으로써, 향후 도시생태공간 조성의 정책적 근거와 주민 수용성 제고 전략을 마련하는 데 기여하고자 한다.
2. 연구의 범위 및 방법
본 연구는 전문가 25명(실무 9, 학계 6, 연구자 10)을 대상으로 1라운드 델파이(Delphi) 조사와 합의도 통계 분석을 통해 생태계서비스 평가지표를 도출하였으며, 실증 가능 여부에 대한 전문가 평가를 종합하여 실증분석 대상 항목을 선정하였다. 이후 선정된 항목을 중심으로 GIS 기반의 InVEST (Intergrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs) 모델을 적용하여 각 서비스 항목별 정량분석을 실시하였다(Fig. 1).
2.1 연구의 범위
본 연구의 공간적 범위는 부산광역시 강서구 명지동, 강동동, 대저2동 일원에 조성 중인 부산 에코델타시티(EDC) 내 동남부에 위치한 제12호 수변공원이다(Fig. 2).
2.2 생태계서비스 평가지표 개발
먼저 생태계서비스의 대표적인 분류체계인 Millennium Ecosystem Assessment (MA 2005), The Economics of Ecosystems and Biodiversity (TEEB 2010), NIE (2016)을 중심으로 주요 개념과 범주를 비교 분석 하였다. 이후, 철새서식처와 유사한 생태·공간적 특성을 지닌 습지를 분석대상으로 설정하고, 최근 20년간 발표된 국내외 57편의 관련 논문을 검토하여 평가항목의 채택빈도를 분석하였다(Fig. 3). 이를 바탕으로 공급, 조절, 지지, 문화서비스 유형별로 후보 평가항목을 선정하고, 각 항목이 철새서식처의 생태적 기능과 직접적으로 어떤 연관성을 갖는지를 학술적 근거를 통해 검토하였다.
생태계서비스를 평가하기 위한 항목별 평가지표의 도출 과정에서는, 철새서식처의 조성 전·후 변화를 실증적으로 비교하기 위해 GIS 기반 공간 분석이 가능한 InVEST 모델을 우선적으로 검토하였다. InVEST로 산출하기 어려운 항목에 대해서는 국립생태원 매뉴얼(2022) 및 선행 습지 관련 연구 57편을 검토하여 최종 후보 평가지표를 도출하였다. 이후 도출된 생태계서비스 후보 평가항목 및 지표의 타당성과 정량화 가능성을 검증하기 위해 학계 및 실무 분야 전문가 25인을 대상으로 델파이(Delphi) 조사를 실시하였다. 설문은 Likert 5점 척도로 구성되었으며, ‘중요도’와 ‘정량화 가능성’을 중심으로 평가하였다. 결과는 내용타당성(Content Validity Ratio, CVR), 합의도(표준편차), 신뢰도(Kendall’s W)를 활용하여 검증하였으며, 이 과정을 통해 부적절하거나 중복된 지표는 제거하거나 통합하였다.
2.3 InVEST 모델을 활용한 실증분석
델파이 조사 시 각 항목에 대해 설계도면을 기반으로 한 실증 가능성을 함께 평가한 결과, InVEST 모델을 통해 정량적 산출이 가능한 먹이생산량, 탄소저장, 담수공급량, 서식처 질의 네가지 항목을 최종 분석대상으로 채택되었다. 토지피복도 변화를 기반으로 각 항목의 평균값, 최대값 및 공간적 분포를 산출하였으며, 이를 통해 조성 전·후 생태계서비스의 변화를 정량적으로 분석하였다. 특히 토지피복도는 조성 후 논습지(약 166%)와 초지·나지(약 200%)가 크게 증가하고 신규 습지가 형성되는 등 생태공간의 비중이 확대된 반면, 인공초지는(약 40%) 감소하였다.
철새서식처 조성 전 시나리오는 환경부에서 구축한 전국 토지피복도(중분류 기준) 자료를 활용하였고, 조성 후 시나리오는 부산EDC 제12호 수변공원의 실시설계 도면을 기반으로 ArcGIS 10.5.1을 사용하여 디지털 벡터(shapefile)로 변환한 후, Raster 형식으로 가공하여 적용하였다(Fig. 4).
먹이 생산량은 InVEST Crop Production: Regression 모델을 활용하였다. 이 모델은 국가 단위의 작물 수확 통계와 회귀계수를 기반으로, 토지피복도 및 작물정보를 이용하여 예상 수확량을 산정한다(Sharp et al. 2020). 시비 기준은 농촌진흥청(2022)에서 제시한 기준을 따랐으며, 비료 투입량에 따른 수확 반응계수는 InVEST 기본 매뉴얼(Sharp et al. 2020)에 따라 설정하였다.
담수공급량은 InVEST Water yield 모델을 활용하였다. 이 모델은 각 토지피복 유형의 식생구조, 토양특성, 기후 조건을 반영하여 해당 지역의 연간 담수공급량을 정량적으로 추정한다(Sharp et al. 2020). 본 연구에 적용된 주요 입력자료는 NIE (2022)에서 제시한 기준값을 적용하였으며, 부산 지역의 연평균 강수량, 참조 증발산량, 유효토심, 유효함수율, 토지피복별 생장지수 등을 포함하였다.
탄소저장량은 InVEST Carbon Storage 모델을 활용하였다. 이 모델은 공간적으로 분포된 토지피복 정보와 각 피복 유형별 탄소저장 밀도 계수를 결합하여, 총 탄소저장량을 산정한다(Sharp et al. 2020). 탄소저장은 지상탄소, 지하탄소, 토양탄소, 고사목 탄소의 네 가지로 구성되며, 각 항목의 계수값은 NIE (2022)에서 제시한 대표값을 적용하였다.
마지막으로, 서식처 질은 InVEST Habitat Quality 모델을 활용하였다. 이 모델은 각 토지피복 유형의 서식처로서의 기능 여부와 해당 지역이 위협요소(threats)에 얼마나 노출되는지를 종합적으로 고려하여, 서식처 질 지수를 산출한다(Sharp et al. 2020). 서식처 질 분석의 공간범위는 부산 EDC 전체로 확장하여 평가하였는데, 이는 서식처 질의 변화가 철새서식처에 국한되지 않고, 도시 전반의 토지이용 및 위협요인 변화의 영향을 함께 받기 때문이다. 위협요소의 설정은 InVEST 기본 매뉴얼을 기반으로 하였으며, NIE (2022)에서 제시한 기준을 참조하여 재정의하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 생태계서비스 평가지표 개발
습지 관련 선행연구를 대상으로 한 문헌분석 수행결과, 각 논문에서 사용된 생태계서비스 항목 중 채택 빈도가 10회 미만인 항목을 제외하고, 총 17개의 후보 평가항목이 최종 도출되었다.
서비스 유형별로는 공급서비스에서 3개항목(식량, 수자원, 임산물), 조절서비스에서 7개 항목(수질정화, 홍수조절, 탄소저장, 침식조절, 토양형성, 탄소흡수, 대기정화), 문화서비스에서 4개 항목(생태관광, 경관, 생태교육, 문화적 정체성), 지지서비스에서 3개 항목(생물다양성, 서식처, 영양순환)이 도출되었다.
항목별 평가지표는 17개 항목 중 8개항목이 InVEST 모델을 통해 정량적 분석이 가능한 것으로 나타났다. 반면, 나머지 9개 항목은 InVEST로 직접 산출이 어려운 항목으로 분류되었으며, 이 중 3개 항목은 국립생태원 매뉴얼(2022)에서 제시하는 정량화 기준을 적용하였다. 또한, 나머지 6개 항목은 선행 습지 생태계서비스 연구에서 활용된 평가지표를 적용하였다.
이후 도출된 17개 후보지표에 대해 델파이(Delphi) 조사를 실시한 결과, 내용타당성(CVR)에서 총 17개 세부 지표 가운데 9개 지표가 기준치(0.37)를 충족하여 최종적으로 채택되었다(Table 1). 세부적으로는 공급서비스에서 ‘식량’, ‘수자원’, 조절서비스에서 ‘대기정화’, ‘탄소저장’, 지지서비스에서 ‘서식처’, ‘생물다양성’, 문화서비스에서 ‘생태관광’, ‘생태교육’, ‘문화적 정체성’이 포함되었다.
Table 1.
CVR results for candidate ecosystem service evaluation indicators
전문가 간 의견의 일치 정도를 확인하기 위한 합의도 분석 결과, 선정된 9개 지표모두 표준편차가 1.0 이하로 나타나 전문가 간 견해 차이가 제한적인 것으로 분석되었다. 또한, 신뢰도 검증을 위한 Kendall’s W 검정결과 모든 항목에서 기준치(0.3)를 상회하여 중간 이상의 합의 수준을 확보하였다. Kendall’s W에서 0.3은 전문가 합의가 형성되기 시작하는 최소 수준으로 널리 활용되는 기준값이다. 더불어, 카이제곱 검정(χ²)을 통해 중요도와 정량화 가능성의 통계적 유의성을 검증한 결과, 중요도(χ²=141.16, df=16, p<.001), 정량화(χ²=120.52, df=16, p<.001) 모두 매우 유의한 수준(p<.001)으로 나타났다. 이상의 결과를 종합하면, 도출된 9개 지표는 도시 내 철새서식처의 생태계서비스 평가항목으로서 통계적 신뢰성과 내용 타당성을 확보한 것으로 판단된다(Table. 2).
Table 2.
Final indicators for evaluating ecosystem services of the Busan EDC bird habitat
| Category | Evluation item | Evaluation indicator | Unit | Remarks |
| Provisioning | Food supply | Annual rice yield in paddy wetlands | t yr-1 | InVEST |
| Freshwater supply | Annual freshwater yield | mm yr-1 | InVEST | |
| Regulating | Air-quality regulation |
Reduction of pollutants (NO2, SO2, O3, PM10) | kg yr-1 | NIE (2022) |
| Carbon storage | Vegetation + soil carbon stock | t C ha-1 | InVEST | |
| Supporting | Habitat quality | Habitat quality index | 0 – 1 | InVEST |
| Species diversity | Number of migratory bird species | count | NIE (2022) | |
| Cultural | Ecotourism & education | Visitor Satisfaction with ecotourism and education programs | 1 – 5 (Likert) | Lee, H.W. (2018)Park, M.O (2021) |
| Community awareness | Local community recognition level | % | Park, M.O et al. (2018) |
3.2 InVEST 모델을 활용한 실증분석
3.2.1 먹이생산량(InVEST Crop Production)
먹이생산량 분석결과, 총 먹이생산량은 조성 전 약 27 t에서 조성 후 72 t으로, 약 166%의 향상 폭을 보였다(Fig. 5). 벼의 평균 수확량은 5.5384 t/ha로 산정되었으며, 이는 통계청(Statistics Korea 2023)에서 발표한 전국 평균 수확량 약 5.23 t/ha와 비교할 때 약 5.9% 높은 수준으로, 전반적으로 유사한 수확 경향을 보였다. 이러한 결과는 조성 이후 논 습지 면적이 확대됨에 따라 벼 재배 가능 면적과 먹이 공급 기반이 강화된 데 기인하는 것으로 해석된다.
3.2.2 담수공급량(InVEST Water Yield)
담수공급량 분석결과, 조성 후 연평균 담수공급량은 906.83 mm/yr로 나타나, 조성 전 733.05 mm/yr 대비 약 23.7% 증가하였다(Fig. 6). 이러한 증가는 서식처 조성 과정에서 불투수면이 감소하고, 초지 및 습지와 같이 투수성과 저류능이 높은 식생 피복이 확대됨에 따라 지표수 침투량과 토양 수분 보유력이 향상된 결과로 해석된다.
다만 InVEST Water Yield 모델은 토지피복 정보를 중심으로 단순화된 수문공식을 적용하여 물 순환의 경향성을 파악하는 도구로, 절대 유량의 정확한 산정보다는 토지 이용 변화에 따른 상대적 변화 비교에 적합하다는 점에서 결과 해석 시 주의가 필요하다(Kim et al. 2025).
3.2.3 탄소저장량(InVEST Carbon Storage)
탄소저장량 분석결과, 조성 전 평균 30.4 t C/ha에서 조성 후 54.3 t C/ha로 약 79% 증가하였다. 총 탄소저장량 또한 조성 전 약 3,966 t C에서 조성 후 약 7,083 t C로 증가하였으며, 최대 저장량 역시 132.42 t C/ha에서 153.27 t C/ha로 상승하였다(Fig. 7).
이와 같은 증가는 조성 이후 토지피복 구조가 변화하면서 탄소 저장 계수가 높은 습지 및 자연초지의 면적이 확대된 데에 기인한 것으로 해석된다. 특히 습지는 토양 유기탄소 함량이 상대적으로 높아 단위면적당 탄소 저장량이 크게 나타나는 특성을 가지므로, 전체 탄소저장량 증가폭을 견인한 주요 요인으로 판단된다.
3.2.4 서식처의 질(InVEST Habitat Quality)
서식처의 질 분석 결과, 조성 전 시나리오에서 평균 서식처 질 지수는 약 0.379, 최대값은 0.800으로 나타났으며, 조성 후에는 평균 지수가 0.269로 다소 낮아졌으나 최대값은 0.900까지 상승하였다(Fig. 8). 이는 부산EDC 개발로 인해 전체적으로 서식처의 평균 질이 낮아졌지만, 일부 지역에서 매우 양호한 서식환경이 새롭게 형성되었음을 의미한다. 특히 제12호 수변공원에서 질적으로 우수한 서식처의 공간적 분포가 뚜렷하게 확대되었다. 이는 단순히 서식처 면적이 늘어난 것이 아니라, 안정된 서식공간이 확보되어 부산 EDC 내 생태적 완충역할을 수행하고 있음을 보여준다. 즉, 철새서식처 조성을 통해 도시개발지와 주변 자연생태계 간의 연결성이 회복되고 서식처의 질적 안정성이 강화된 것으로 해석된다.
4. 결 론
본 연구는 부산 에코델타시티(EDC) 친수구역 내 철새서식처 조성 예정지를 대상으로 생태계서비스 평가 지표를 도출하고, 해당 지표를 실증적으로 적용하기 위한 가능성을 검토하였다.
델파이 조사결과, 서비스 유형별로 다음과 같은 평가지표가 최종 도출되었다. 공급서비스에서는 식량(논습지 철새먹이 생산량)과 수자원(서식지 담수공급량), 조절서비스에서는 대기정화(오염물질 흡수량)와 탄소저장(식생·토양의 탄소저장량)이 주요 항목으로 제시되었다. 지지서비스에서는 서식처(서식처의 질 지수)와 생물다양성(철새 종다양성), 문화서비스에서는 생태교육(관광 및 교육프로그램 만족도)과 문화적 정체성(지역주민 인지도)이 최종 평가지표로 도출되었다.
도출된 지표 중 주요 지표에 대한 실증 가능성을 검토하고 InVEST 모델을 적용한 분석 결과, 먹이 생산량은 약 27 t에서 72 t으로 증가하여 166% 향상되었고, 담수공급량 역시 단위면적당 공급능력이 뚜렷하게 증가하였다. 탄소저장량은 평균 30.4 t C/ha에서 54.3 t C/ha로 약 79% 증가하여 기후변화 대응 측면에서의 효과가 확인되었다. 서식처 질 지수는 지역별 편차가 존재하였으며, 평균값은 다소 감소하였으나 최대값은 0.8에서 0.9로 상승하여 제12호 수변공원을 중심으로 질적 수준이 향상된 핵심 생태공간이 확대된 것으로 나타났다(Table 3). 이는 조성될 철새서식처가 도시개발로 인한 생태적 영향을 완충하고 회복을 유도하는 기능을 수행할 수 있음을 의미한다.
Table 3.
Summary of empirical analysis results
종합적으로 부산 EDC 철새서식처 조성은 공급·조절·지지서비스 전반에서 생태계서비스 기능을 향상시켜, 도시개발로 인한 환경적 영향을 완화하는 데 실질적으로 기여함을 확인하였다. 다만 문화서비스 항목은 대상지가 아직 조성되지 않은 단계이기 때문에 정량적 자료 확보가 어려워 분석에서 제외되었으며, 이는 본 연구의 한계로 남는다. 따라서 향후 조성 완료 이후 장기적 모니터링과 현장 기반 실측 자료의 축적으로 문화서비스까지 포함한 종합적 검증 연구가 필요하다.
결론적으로, 본 연구는 델파이 기법을 통한 전문가 합의와 InVEST 모델 기반의 정량평가를 결합한 국내 철새서식처 및 생태복원 사업에 적용 가능한 평가모형을 제시하였다. 또한 철새서식처는 주민들이 기피시설로 인식할 대상이 아니라, 담수공급, 탄소저장, 서식처 질 개선 등 다양한 생태적 기능을 수행하는 핵심 생태 기반시설임을 확인하였다. 이는 부산 EDC를 포함한 향후 친수구역 조성, 도시 생태공간 계획, 자연기반해법(NbS) 기반 도시정책 수립 등에서 활용 가능한 실증적 근거로서 의의를 가진다.
