Urban Growth Prediction under the Socio-economic Scenarios Based on Climate Change in the South Korea

Abstract

본 연구의 목적은 사회경제적 변수, 환경보전정책 및 기후변화시나리오의 사회발전 형태를 이용하여 보다 실세계에 가까운 도시성장모형을 구축하고, 이를 적용하여 향후 도시성장을 예측하기 위함이다. 이를 위해 본 연구는 크게, 기후변화 시나리오를 고려한 시나리오 설정, 사회경제적 변수를 고려한 시나리오별 도시 수요량 산정, 도시 수요량의 공간적 배분을 위한 도시성장확률지도의 작성, 도시성장모형의 적용 및 분석 등으로 구분된다. 본 연구에서 사용된 공간데이터베이스는 고도, 경사도, 경사향, 도로와의 거리, 도로밀도, 기존도시와의 거리, 토지피복, 환경보전지역, 법제적보전지역 등이다. 또한, 도시성장모형의 시나리오를 설정하기 위해 고려한 기후변화 시나리오는 IPCC의 RCP 4.5 (인구 저성장, 경제 고성장, 토지이용규제 강화), RCP 8.5 (인구 고성장, 경제 저성장, 토지이용규제 완화) 시나리오이다. 시나리오별 도시 수요량을 산정하기 위해 1인당 단위면적과 실질GDP 간 도출된 회귀식을 이용하였다. 이를 위해 선형, 준로그, 역준로그, 이중로그 모형을 이용하여 선형회귀를 분석한 후 가장 높은 설명력 (0.997)을 보인 이중로그 모형을 선정하였다. 선정된 모델에 의해 도출된 식에 미래 인구수 및 실질GDP를 입력하여 미래 도시 수요량을 분석하였다. 미래 인구수는 통계청 장래추계인구의 고위 및 저위 인구수를 적용하여 산정하였다. 또한, 미래 실질GDP 자료는 국회예산처의 자료에서 제시하고 있는 자료를 이용하였다. 도시성장확률지도는 도시수요량에 따른 도시지역의 공간적 배분을 위한 것으로 본 연구는 FR, LR, AHP으로 산정하고 정확도를 비교 검증하였다. FR 모델은 자료의 입력, 계산, 결과의 출력과정이 매우 간단하고, 이해하기 쉽다. 그러나, LR은 통계분석을 위해 ASCII로의 자료 변환과정이 필요하고, 통계분석 프로그램에서 분석하능한 자료의 개수 제한이 있다. 각각의 방법별로 산정된 도시성장확률지도는 계산식에 의해 Raster 자료로 생성되고 이를 ROC 분석을 통하여 정확도 검증을 실시하였다. 분석 결과, 대체로 비슷한 정확도 분포를 보이나, LR이 FR 보다 조금 높은 정확도를 가지는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구는 LR에 의해 생성된 도시성장확률지도를 모델에 적용하여 향후 도시성장을 예측하였다. 도시성장확률지도를 도시성장모델에 적용하여 예측된 2010년 LULC 지도와 실제 위성영상을 이용하여 생성한 2010년 LULC 지도와 정확도 검증을 실시한 결과, overall accuracy가 95.0%, kappa hat 계수가 0.65로 나타났다. 이를 통해 전반적으로 본 연구에 사용한 도시성장모델이 현실과 유사하게 추정하는데 기여함을 확인할 수 있었다. 도시성장모델의 분석 결과 시나리오 1는 2050년 도시면적이 2010년 면적 대비 58.8%가 증가하였고, 농업지역은 13.6%가 감소하였고, 산림지역은 유지되는 것으로 나타났다. 반면, 시나리오 2는 2050년 도시면적이 2000년 대비 102.2%가 증가하였고, 농업지역은 24.9%, 산림지역은 1.0% 감소하였다. 중첩분석 결과 시나리오 2는 시나리오 1에 비하여 농업지역과 산림지역과 보전지역인 1등급과 2등급 지역의 면적훼손에 의해 도시가 성장하는 것으로 나타났다. 이는 우리나라의 환경정책이 산지보전정책에 가깝고, 환경정책의 실시는 도시성장 시 보전가치가 높은 지역의 보전을 통한 친환경 개발을 유도하는데 역할을 한 것으로 나타났다. 그러나, 향후 환경보전정책에 대한 재검토를 통해 농업지역의 면적 훼손을 최소화할 수 있는 대책 마련이 필요할 것으로 판단된다. 다음으로 개발제한구역에 대한 분석 결과는 시나리오 1의 경우 대부분의 권역에서 대도시 내부적으로 도시의 밀도가 높아지고, 버퍼존의 거리가 멀어질수록 도시의 면적 증가량이 커지는 것으로 나타났다. 따라서 토지이용규제 강화로 인해 대도시 외곽지역으로 도시성장이 확장되는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 개발제한구역의 경우 도시 성장을 개발제한구역 내부로 유도하고 도시 주변부의 오픈스페이스를 보호하는 등 긍정적인 기능을 수행하여 온 동시에 도시 내부의 개발이 포화상태에 이르면서 그 외곽지역의 비지적 개발을 조장하였다는 것을 알 수 있다. 시나리오 2의 경우 RCP 4.5 시나리오와 마찬가지로 버퍼존의 거리가 멀어질수록 도시의 면적 증가량이 커지는 것을 알 수 있다. 그러나, 개발제한구역 내에서의 2050년 도시면적은 약 800%가 증가하는 것으로 나타났다. 이 같은 결과는 개발제한구역에 대한 규제가 완화될 경우 기개발지역을 중심으로 도시가 외연적으로 확산되는 것을 알 수 있다.