20세기 이후 급격한 경제 성장으로 과도한 토지이용변화가 이루어졌으며, 이는 기후 변화를 가속화시킬 뿐 아니라, 위험지역이 점차 확대되기도 한다. IPCC는 지속적인 배출로 인해 21세기 말에는 지구 온도가 최대 4.8℃, 해수면은 최대 82 cm가 상승될 것으로 보고하였다(IPCC, 2013). 우리나라 역시 이산화탄소가 매년 2.3% 증가율을 보이고 있으며(Chungbuk Development Institute, 2010), 이로 인해 기후변화 영향에 의한 피해 역시 점차 증가하고 있다. 특히 도시는 급속한 발전으로 인해 열섬 효과와 여러 환경오염, 에너지 효율 부작용을 보이고 있다(Jang et al., 2012). 우리나라에서는 도시가 소비하는 에너지가 전체에서 약 44%를 차지하고 있다고 보고하고 있다(Chungbuk Development Institute, 2010). 이로 인해 우리나라는 기후변화 적응 및 완화 대책 설립의 중요성을 인식되고, 이에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 이에 지난 정부는 에너지 및 탄소 저감과 친환경적 발전을 위한 ‘저탄소 녹색성장(low carbon green growth)’을 제시할 뿐 아니라, 도시에서의 기후변화에 대한 적응 정책 수립을 위한 연구를 촉구하고 있다.

토지이용변화는 기후변화의 영향을 완화시킬 수 있는 대표적인 환경인자 중 하나이다(U.S Environmental Protection Agency, 2009). 현재 기후변화에 영향을 미치는 이산화탄소 배출을 감소하고, 재난재해를 대응 및 대비할 수 있도록 적절한 토지이용을 고려하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 국내에서는 도시의 탄소배출 추정과 토지이용변화의 상호추이변화 분석에 대한 연구가 이루어졌다(Eo et al., 2010). Lee and Park(2009)는 미래 토지이용변화에 따른 식생 및 토양의 이산화탄소 저감 잠재량을 분석하였고, Lee(2011)은 토지이용계획에 따른 교통부분의 탄소 배출 저감에 대한 연구를 수행하였다. 국외에서도 기후변화와 토지이용변화를 함께 고려한 연구가 활발히 진행되고 있다(Han, 2011). Civerolo K et al.(2007)는 토지이용변화 모델로 미래 도시 토지피복을 추정하여 토지이용에 따른 대기 중 오염물질 배출량 변화에 대한 연구를 수행하였고, 지리적 토지이용 모델을 이용하여 미래 도시 환경 시나리오를 개발하는 연구가 이루어지고 있다(Yoshiki et al., 2013). 또한, 홍수지역과 토지이용 관계를 고려하여 홍수 완화 대책에 대한 경제적 평가를 수행하기도 한다(Akiyoshi, 2001). 그 밖에도 고도화된 연구를 위하여 토지이용변화 예측모델 개발(Veldkamp et al., 2001)과 모델 지표 및 지수 개발 연구도 이루어지고 있는 실정이다.

특히 도시에서의 탄소배출은 경제적인 활동에 의한 것이기에 토지이용변화에 따른 탄소 저감 도시계획을 세우는 것은 큰 의미가 있다. 본 연구에서는 일본에서 토지이용연구에 활용되고 있는 토지이용균형 모델(land use equilibrium model)을 국내에 적용하여 연구를 실시하였다. 본 연구에서는 토지이용균형 모델을 이용하여 미래에 기후변화에 적합한 주거용 토지이용 변화에 따른 이산화탄소 흡수량을 알아보았다. 연구 수행을 위해 먼저 대상지를 선정하고, 다음으로 자료 수집과 토지이용균형 모델을 이용해 시나리오를 구축하였다. 마지막으로, 시나리오 별 토지이용변화를 비교하고, 이에 따른 이산화탄소 흡수량을 산정하였다(Fig. 1). 이는 토지이용변화에 따른 이산화탄소 흡수량을 추정함으로써 기후변화에 대한 안전성을 확보하고, 완화할 수 있는 도시계획을 수립하는데 근거자료로 제시할 수 있다. 뿐만 아니라 기후변화에 따른 도시지역의 적합한 토지이용을 분석하는 모델을 개발하는데 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

Fig. 1. 
Flow chark of the study.

현재 토지이용변화 예측에 관한 연구는 기후변화에 대한 완화 대책 자료로 사용되고 있으며, 우리나라에서는 친환경적이고 지속가능한 도시 계획이 이슈가 되고, 토지이용에 따른 도시의 탄소배출 저감 계획 수립에 대한 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 기후변화 완화에 대한 대책을 수립하기 위해 토지이용변화 연구가 다양한 부문에서 이루어지고 있지만, 본 연구에서는 일본에서 개발되어 활용되고 있는 모델을 적용하여 제주지역의 미래 토지이용변화를 예측하였고, 이는 우리나라 도시 부문에서 기후변화 완화 및 적응을 위한 토지이용변화 연구에 사용되어질 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구 결과를 보면, 2가지 미래 시나리오의 주거비율(Fig. 8)은 분산시나리오에서 외도동과 삼양동의 주거용 비율이 높게 나타났고, 오라동, 예래동의 주거용 토지이용 비율이 낮게 나타났다. 반면에 압축 시나리오에서는 분산시나리오와 반대로 오라동, 예래동 지역의 주거용 비율이 높게 나타나고, 외도동, 삼양동 지역의 주거용 토지이용 비율이 낮게 나타났다. 이는 외도동과 삼양동 지역이 침수피해가 가장 많이 일어나는 지역 중의 하나로써, 이 지역에서의 주거 면적이 줄어들고, 대신 침수피해가 적은 오라동, 예래동의 주거 면적이 넓어진 것을 말한다. 즉, 외도동과 삼양동에 거주하는 사람들이 오라동, 예래동으로 거주를 이주한다면 침수피해를 줄일 수 있을 것으로 사료된다. 이는 기후변화에 대한 안정성을 확보하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단되며, 향후 재난재해 피해를 줄이기 위한 체계적인 도시 계획 대책 방안을 수립하는데 크게 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 또한 본 연구에서의 토지이용변화 연구방법으로 사회경제적인 지표뿐 아니라, 대상지역에서의 이상기후에 의해 가장 큰 피해를 갖는 부문을 지표로 선정함으로써 지역의 특성에 맞는 토지이용변화를 예측할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 기후변화 완화 대책을 결정하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구가 지닌 한계점도 있다. 본 연구에서는 제주지역을 1 km 해상도로 연구를 수행하였지만, 1 km 스케일의 자료를 수집하는 것에 대한 어려움이 있었다. 이로 인해 자료가 읍면동 단위로 구축됨으로 인하여 1 km 해상도별 토지이용변화 분포를 나타내지 못하였다. 향후 자료를 1 km 단위로 구축하고, 이를 반영함으로써 구체적인 토지이용변화 분포를 대책 수립에 반영할 수 있을 것으로 생각한다. 또한 우리나라의 실제적인 기후변화에 대한 정책제도를 반영한다면 좀 더 현실적인 토지이용변화에 대한 결과가 나타날 것으로 여겨진다. 마지막으로 향후 기후변화에 취약한 지역을 파악하고, 이를 고려한다면 기후변화에 대한 세부적인 완화대책을 마련하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

본 연구에서는 2가지 미래 시나리오를 구축하고, 토지이용균형 모델을 이용하여 시나리오 별 주거용 토지이용면적 분포를 비교하였다. 또한 현재와 미래 시나리오 별 주거용 토지이용면적 차이를 알아보고, 시나리오 별 줄어든 주거이용 면적에 대한 이산화탄소 흡수량을 계산함으로써 기후변화 완화대책 수립을 위한 정책적 토지이용방안을 제시할 수 있었다.

본 연구에는 일본 토지이용균형 모델을 적용하여 연구한 결과, 현재보다 미래로 갈수록 주거용 토지이용면적이 줄어드는 것으로 나타났다. 분산 시나리오에서 전체 주거용 토지이용면적은 38,014,625 m²이며, 현재보다 약 1,230 ha 면적만큼 줄어들었다. 압축 시나리오에서 전체 주거용 토지이용면적은 35,167,861 m²이며, 현재보다 약 1,515 ha 면적만큼 줄어들었다.

또한 기후변화 영향으로 인해 침수피해 지역의 토지이용을 50%로 제안한 정책을 반영한 압축 시나리오에서는 침수피해 지역이 큰 외도동과 삼양동 지역의 주거용 토지이용면적이 줄어드는 반면, 침수피해가 적은 오라동, 예래동 지역의 주거용 토지이용면적이 늘어났다.

또한 줄어든 면적만큼 조림을 하였다고 가정하여 이산화탄소 흡수량을 계산한 결과, 분산 시나리오에서는 477,878 ton 이산화탄소 흡수량이 생성되었고, 압축 시나리오에서는 588,606 ton 이산화탄소 흡수량이 생성되었다. 분산 시나리오보다 압축 시나리오에서의 이산화탄소 흡수량이 많은 것으로 나타났으며, 이는 대기 중의 이산화탄소를 줄여 기후변화 완화에 기여하며, 더 나아가 기후변화에 따른 재난재해 피해도 줄여질 것으로 여겨진다.

따라서 본 연구에서는 일본에서 개발된 토지이용균형 모델을 적용하였고, 이러한 시도는 향후 토지이용을 통한 기후변화 완화에 대한 정책 수립에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.