• 대한원격탐사학회지
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• 제35권6_2호
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• pp.1117-1132
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• 2019

산림생태계 내의 총일차생산량은 산림 자원 생산량과 직결되고, 산림생태계의 건강성, 산림식물계절 및 생태계 서비스의 중요한 지표가 된다. 이 연구에서는 인공위성 자료와 기계학습 알고리즘을 활용하여 우리 나라의 산림유역의 총일차생산량을 연구하였다. 에디공분산 타워가 있는 6개 지점에서의 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 산출물과 에디공분산타워의 총일차생산성으로 연구기간의 75%-80%에 해당하는 자료로 기계학습 알고리즘을 훈련하고 나머지 기간으로 구축된 모델의 총일차생산성 예측 결과를 검증하였다. 모델을 구축할 때 MODIS 지상 산출물과 대기 산출물을 조합하여 새로운 입력자료(e.g., 포화수증기압차)를 모델의 입력자료(Processed MODIS)로 사용하였을 때와 이러한 과정 없이 QC(Quality control)만 거친 MODIS 산출물을 그대로 입력자료(Unprocessed MODIS)로 사용하였을 때의 총일차생산량을 비교해 보고 그 활용 가능성에 대해 고찰하였다. 추가로 MODIS 총일차생산량 산출물(MYD17)과 에디공분산 총일차생산성 및 기계학습 알고리즘 기반의 총일차생산성과의 상관관계를 보고 그 적합성에 대해 논의하였다. 이 연구에서 사용된 기계학습 알고리즘은 Support Vector Machine (SVM)으로 산림생태계 연구에서 가장 많이 사용되고 있는 기계학습 알고리즘 중 하나이다. 기계학습 알고리즘 기반(SVM 모델)의 총일차생산량 예측 결과는 MODIS 총일차생산량 산출물(MYD17)보다 에디공분산 총일차생산량과 전반적으로 높은 상관관계를 보였고 특히 식생 성장을 시작하는 시점의 값을 좀더잘 예측하는 결과를 보였다. 단일 지역에서 Unprocessed MODIS 입력자료로 훈련된 SVM 모델 결과는 피어슨 상관계수 0.75 - 0.95 (p < 0.001), 6개의 연구 지점에서 훈련된 SVM 모델 결과는 피어슨 상관계수 0.77 - 0.94 (p < 0.001) 사이를 보였다. 이 결과는 훈련 자료에 다양한 이벤트들이 포함되면 모델의 예측력이 향상되는 가능성을 보여주었고 위성영상의 산출물을 재계산하여 새로운 산출물을 내는 과정을 거친 위성 자료가 아니어도 그 예측력에는 크게 문제가 없음을 보여주었다.

• 수산해양교육연구
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• 제28권2호
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• pp.391-400
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• 2016

As a result of human's behaviour, ecosystem services are declining in present. This impact of the reason is turning back to human lives. In order to realize relationship between these ecosystems and humans, it is important that we take education about ecosystem. This study identified the components and services of the forest ecosystem which accounts for 64% of Korea's land. The forest ecosystem has various benefits called the ecosystem service. The purpose of this study is to realize the value and importance of forest ecosystem through the quantification of ecosystem components and services. Therefore, we identify the organic relationship of the ecosystem by System ecology. This study of quantitative, systemic and scientific approach will be a way for promoting the importance of the forest ecosystem.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제26권4호
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• pp.1-16
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• 2023

The purpose of this study is to understand the vegetation structure of the Corylopsis coreana habitats in South Korea and their correlation with environmental factors, in order to provide basic data for preparing conservation. A total of 40 vegetation survey plots were established in around Southern region, Gangwon-do and Gyeonggi-do Province. The cluster analysis revealed four distinct clusters: Quercus mongolica-Pinus densiflora (QmPd), Castanea crenata (Cc), Quercus mongolica (Qm), and Pinus koraiensis (Pk). Among them, the QmPd cluster was selected as the representative community. Soil texture analysis that most areas consisted of loamy soil and were distributed on the northern aspects. The plantation, represented by Pk, exhibited a high content of exchangeable aluminum (5.227±0.342 mg/kg), suggesting the need for soil improvement and monitoring in these habitats. The canopy openness (forest gap) ranged from 11% to 21%, indicating a relatively closed canopy in many survey plots. Non-metric multidimensional scaling analysis indicated heterogeneous species composition between the QmPd cluster and the Pk cluster (total R² = 0.608).

• 한국환경복원기술학회지
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• 제17권4호
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• pp.1-15
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• 2014

Forest ecosystems generate variety of important goods and services for human well-being. As a growing concern of climate change and water shortage, it is necessary to quantify, model and map water balance in forest. In this study, we have analyzed 11 overseas forest water supply models (AIM, ATEAM, CENTURY, (E)SWAT, GUMBO, InVEST, PLM, SAVANNA, WaSSI, WaterGAP, WBM) and compared their scale, input and out data, availability of the models and analyzed the applicability of the models to Korea. As a result, InVEST and WaterGAP model appeared to be applicable for quantifying water provisioning services in Korea. A systematic approach for applying to evaluate water balance in forest was suggested based on our quantification approach.

• 한국농림기상학회지
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• 제25권4호
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• pp.427-435
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• 2023

이상기상으로 인한 봄꽃 개화 시기의 변화는 식물의 생장기간 뿐 아니라 생물계절을 포함한 생태계의 모든 측면에 영향을 미친다. 따라서 봄꽃 개화 시기를 예측하는 것은 산림 생태계의 효과적인 관리에 필수적이다. 본 연구에서는 464곳의 산림에서 수집된 날씨정보를 기반으로 대한민국 산림의 대표적인 5가지 수종(미선나무, 아까시나무, 철쭉, 산철쭉, 마가목)의 2023년 개화 시기를 예측하기 위해 과정 기반 모형을 사용하였다. 이를 위해 28개 지역의 9년간(2009-2017) 개화 시기 자료를 활용하여 모형을 개발하였다. 개화 시기는 식물의 세 개 이상의 위치에서 처음으로 꽃이 피는 것을 기준으로 측정되었다. 본 연구에서는 STDD와 GDD 과정 기반 모형을 사용하여 개화 시기를 예측하였으며, 두 모형 모두 일반적으로 우수한 성능을 보였다. 과정 기반 모형의 주요 입력변수인 날씨 자료는 산악기상관측시스템과 기상청에서 제공하는 기온 정보를 융합하여 1km의 공간 해상도로 일 단위 기온 자료를 생성하였다. 지역별 보정 계수를 생산하고 적용하기 위해 랜덤포레스트 기계 학습을 활용하여 STDD와 GDD 모형을 기반으로 예측 정확도를 개선하였다. 결과적으로 보정 계수가 적용될 때 대부분의 수종에서 개화 시기의 예측 오차가 작았으며, 특히, 미선나무, 아까시나무, 철쭉에서 평균제곱근오차가 각각 1.2, 0.6, 1.2일로 매우 낮았다. 모형 성능을 평가하기 위해 10회의 무작위 샘플링 테스트를 실시하고, 최적의 결정계수 값을 가진 모형을 선택하여 모형의 성능을 평가하였다. 그 결과, 마가목을 제외한 모든 수종에서 보정 계수가 적용된 모형에서 결정계수가 최소 0.07에서 최대 0.7 증가하였으며 최종적으로 75%에서 90%의 설명력을 가졌다. 이를 기반으로 수종별 보정 계수를 산출하였으며, 1km 해상도의 전국 단위 개화시기예측 지도를 제작하였다. 본 연구는 식물의 계절 변화에 대한 자료로 활용될 것으로 예상되며, 수종 및 지역별로 개화 시기를 상세히 설명하여 기후 변화로 인한 계절 변화를 연구하는 데에 유용할 것으로 기대된다. 또한 우리나라 산림의 주요 수종에 대한 정확도 높은 개화 시기 예측 서비스는 산림 방문객들의 산림 경험 만족도를 크게 높일 수 있으며, 양봉업 등 임업 종사자들의 경제적 향상에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국자원식물학회지
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• 제35권4호
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• pp.471-501
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• 2022

본 연구는 산림습원의 가치평가 및 등급화로 인벤토리가 구축된 산림습원 455개소를 대상으로 수행되었다. 산림습원 가치평가 항목인 식생 및 경관, 물질순환 및 수리·수문, 인문·사회경관 및 교란정도 4가지 카테고리의 23개 평가 요소가 산림습원의 유형 구분 및 등급에 미치는 상관관계를 알아보고자 상관분석을 실시하였다. 산림습원의 유형 구분 및 가치평가의 개선을 통하여 향후 산림습원 보전 및 복원에 필요한 기준안을 마련하여 보전대책 수립에 활용할 수 있는 기초자료를 확보할 수 있고, 체계적인 모티터링 체계를 구축할 수 있을 것으로 판단된다. 우선 산림습원 유형 구분과 규모와 접근성은 양적 상관을 보였으나, 나머지 항목은 음의 상관이나 상관성이 없은 것으로 분석되었다. 특히 산림습원 등급과는 음의 상관이나 상관성이 없는 것으로 나타났다. 특히 가중치가 부여된 4가지 상위 카테고리 요소와 아주 큰 음의 상관이 있는 것으로 파악되었다. 따라서 가치평가 항목의 평가 기준치를 조정하거나 객관성을 높일 수 있는 항목을 추가하거나 가중치에 대한 오류가 있는 것으로 조정이 필요하다고 판단된다. 특히 산림습원의 경우 생물다양성으로 인한 생태계서비스 기능이 가장 크므로 이를 고려하여 평가항목을 개선해야 한다. 따라서 고유성·희소성(15%), 야생동물서식지(15%), 식생 및 경관(35%), 물질순환 및 수리·수문(30%) 그리고 인문·사회경관(5%) 5가지 카테고리로 구분해볼 수 있고, 실효성을 높일 수 있는 가중치를 제안하는 바이다.

• 한국산림과학회지
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• 제112권1호
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• pp.23-31
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• 2023

산림생산력의 예측은 지속가능한 산림경영이나 산림생태계서비스 증진을 위한 산림관리에 필수적인 것으로 알려져 있다. 본 연구는 전국 112개 신갈나무 임분을 대상으로 입지 및 토양 특성의 속성변수를 이용하여 지위 추정 모형을 개발하였다. 신갈나무 임분의 지위지수는 입지 및 토양 특성을 독립변수 한 일반최소제곱(Ordinary Least Squares, OLS) 및 부분최소제곱(Partial Least Squares, PLS) 회귀모형을 이용하여 유의적인 추정(P<0.05)이 가능하였다. 지위추정 회귀모형의 수정 결정계수(adjusted R²)는 입지 및 토양단면 속성변수의 회귀모형(A층: R²=0.29; B: R²=0.32)이, 토양 물리·화학적특성의 속성변수(A층: R²=0.09; B층: R²=0.21)보다 높게 나타났다. 한편, PLS 회귀모형(R²=0.20~0.32)은 OLS 회귀모형(R²=0.09~0.31)에 비해 지위지수 추정식의 설명력이 높았다. 본 연구로부터 신갈나무 임분의 입지 및 토양 특성을 이용한 지위 추정 회귀 모형이 개발되었으나, 결정계수 값이 낮아 회귀모형의 설명력을 향상시킬 수 있는 새로운 변수 개발이 필요할 것으로 사료되었다.

• 대한지리학회지
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• 제50권3호
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• pp.255-276
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• 2015

최근 지표환경변화과정에서 발생하는 복잡계적 특성에 대한 관심이 증가하고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위한 도구로 다행위자시스템에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이 연구는 최근 한국의 산림정책에서 중요하게 다루어지고 있는 산림개방의 문제를 사례로 토지피복변화의 직간접적인 영향을 평가할 수 있는 다행위자시스템(Multi-Agent System)을 개발하여, 강원도 평창과 정선의 가리왕산과 그 주변지역에 적용하였다. 이 연구에서 사용한 다행위자시스템은 LUDAS(Land Use DynAmic Simulator)로 인문환경과 자연환경의 공간적인 이질성과 상호작용을 동적으로 구현하는 강점이 있으며, 산지개방에 따른 사회 경제 및 자연환경적 영향을 종합적으로 비교 평가할 수 있는 장점을 가지고 있다. 모형은 인간 행위자와 그 의사결정으로 이루어져 있는 인문환경시스템, 자연환경과 산림생태계를 대표하는 자연환경시스템, 이를 연결하는 상호작용 연결고리와 정책 시나리오로 구성하였다. 모의 결과는 산림정책의 결과로서 지역주민의 소득과 생태계서비스의 가치, 소득 불평등의 정도로 도출하였다. 그 결과 최적의 산림정책 시나리오는 지형을 고려하여 산지를 개방하고, 지역주민을 대상으로 개방하며, 휴양지 목적의 산지 개방으로 도출되었다. 이 연구는 산림정책 수립과 토지이용 관련 정책연구를 위한 의사결정시스템 개발에 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국조경학회지
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• 제45권5호
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• pp.14-28
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• 2017

억새군락은 생태계 서비스 중 문화서비스 측면에서 하나의 경관자원으로 가을이면 전국적으로 많은 탐방객들이 찾는다. 하지만 참억새군락은 우리나라 산림 천이의 특성상 빠른 쇠퇴가 진행되는 공간이라 경관자원으로 이용하기 위해서는 지속적이며, 인위적 관리가 필요하다. 참억새군락은 척박한 토양에서 일시적으로 나타나는 대표적인 건조지 천이초기식생으로써, 우리나라 산림에서 지속성을 가지는 군락은 아니며, 산림천이과정 중 2차 천이 초기에 발생하는 식물군락으로 기존 산림식생의 훼손이후 일시적으로 발생하는 군락으로 볼 수 있다. 본 연구는 도시 숲의 경관다양성을 위해 대도시의 대규모 참억새군락으로 접근성이 뛰어난 승학산 억새군락의 생육환경 특성을 조사하고, 억새군락의 급격한 쇠퇴 원인을 파악하고자 하였다. 승학산 참억새군락의 토양은 승학산 정상부 일대 참억새군락의 경우, 일부지역을 제외하고 일반적 산림토양의 특성을 가지고 있지만, 전 질소함량과 유기물함량이 상대적으로 높은 토양으로 일반적 산림토양에 비해 비옥한 토양으로 볼 수 있다. 현존식생 현황은 화재 등 교란이후 숲의 천이가 진행되는 과정으로 복잡하고 다양하게 나타나고 있었고, 주요 식물 군락별 면적비율에 있어 리기다소나무가 대부분을 차지하고 있었고, 일부 곰솔군락 및 벚나무군락이 소규모로 분포하고 있었다. 참억새우점군락은 전체면적의 8.7%로 대부분 지역에서 참억새군락의 쇠퇴가 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 칡과 비목나무의 이입으로 인한 참억새군락의 쇠퇴가 눈에 띄게 나타나고 있어, 참억새군락의 쇠퇴는 보다 가속화될 것으로 예상되어졌다. 식물군집구조 현황에서 당분간은 참억새군락으로 유지될 것이나, 목본식물이 이입되는 과정으로 비목나무의 생장에 따라 참억새 생육에 부정적 영향이 작용할 것이고, 억새-계요등군락은 경관개선을 위해 상부에 식재한 왕벚나무군락의 그늘로 참억새군락은 향후 급격히 쇠퇴할 것이다. 참억새-비목나무군락은 비목의 생육에 따라 참억새의 본격적인 쇠퇴가 일어날 가능성이 높고, 칡-참억새 군락은 탐방객에게 부정적 영향이 큰 지역이다. 칡 우점군락들은 참억새의 피도는 낮고, 교목과 관목의 유입은 거의 없으나, 칡이 우점 하는 군락으로 향후 지속적으로 참억새군락은 쇠퇴할 것이다. 경관관리 측면에서 참억새군락을 유지하기 위해서는 비용효율적인 관리를 위해 여러 가지 대안을 모색해야 할 것이다. 승학산 곳곳에 조성된 묘지와 참억새군락 내부 샛길은 억새 생육에 어려움을 주고 있는 반면, 참억새군락의 보호를 위해 조성된 목책 및 로프 울타리는 사람들의 출입을 억제하여 많은 샛길들이 자연스럽게 복원되고 있다. 참억새 경관을 즐기기 위해 상대적으로 관찰이 용이한 지점과 참억새군락을 설정하여 이들 지역을 중점적으로 관리한다면 관리예산을 줄이면서 보다 효과적인 억새군락 관리가 될 것이다.

• 한국산림과학회지
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• 제104권1호
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• pp.1-13
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• 2015

이 논문은 산림 경관 모형의 역사적 발전 양상과 특성, 그리고 이를 유형화하는 다양한 방식과 기준을 살펴보았다. 우리나라는 성공적인 조림 사업을 통해 대규모 산림 녹화의 성공적 수행이라는 성과를 올렸으나, 증가하는 성숙림과 기후변화의 대두, 그리고 다양한 산림 교란의 발생과 같은 새로운 도전에 직면하게 되었다. 이에 따라 넓은 면적과 높은 다양성을 지닌 산림이 향후 장기간에 걸쳐 어떤 변화를 맞이할 수 있으며, 어떤 관리가 산림의 다양한 가치와 생태계 서비스를 극대화시킬 수 있을 것인지에 대한 관심이 높아지고 있다. 산림 경관 모형은 이렇게 광범위한 시공간적 규모에서의 산림 변화와 관리의 문제에 효과적으로 대응하기 위한 접근 방식이며, 다양한 목적과 특성을 지닌 많은 종류의 모형이 활발히 개발되고 적용되어 왔다. 그런데 모형의 종류가 매우 다양할 뿐 아니라 모사하는 현상과 알고리즘, 모형의 특성 등의 변이가 매우 크기에 연구자들이 적절한 모형을 선택하는데 어려움이 있다. 따라서 현재 활발하게 활용되고 있는 다양한 모형의 특징을 정리하고 현재의 현황과 앞으로의 과제를 살펴봄으로써 적절한 모형의 선정과 적용, 해석에 도움이 되고자 하였다.