북한 개발사업 환경영향평가를 위한 생태환경 정보 구축 및 변화 분석(II)

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연구보고서

북한 개발사업 환경영향평가를 위한 생태환경 정보 구축 및 변화 분석(II) Establishment and Analysis of Ecological Information for Environmental Impact Assessment of North Korean Development Projects(Ⅱ)

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보고서명
북한 개발사업 환경영향평가를 위한 생태환경 정보 구축 및 변화 분석(II)
보고서명(영문)
Establishment and Analysis of Ecological Information for Environmental Impact Assessment of North Korean Development Projects(Ⅱ)

책임자 전동준
소속기관한국환경연구원
내부연구참여자
외부연구참여자박민규,정충길
발행기관 한국환경연구원
ISBN979-11-5980-924-8
출판년도2023
페이지76
보고서유형 일반연구보고서
연구유형 정책
표준분류 환경 > 환경일반
자료유형연구보고서
공공누리유형 4유형 (출처표시+상업적이용금지+변경금지)
주제어남북 협력개발사업, 북한 자연생태, 북한 개발사업, 북한 환경영향평가

Ⅰ. 연구의 배경 및 목적
1. 연구의 필요성과 목적
❏ 본 연구의 목적
ㅇ 본 연구에서는 남북협력사업 추진 시 친환경적 개발의 유도를 위해 선제적으로 북한의 자연생태환경 정보를 수집·분석하고, 모델링 기법 등을 활용하여 필요한 자료를 구축·제공하고자 함. 또한 북한지역에서 개발사업을 추진할 경우, 개발유형별로 사업 실행 단계에서 주요하게 고려해야 할 사항들을 도출하고 평가할 수 있도록 함

2. 연구 범위와 내용
❏ 북한의 자연생태환경, 인프라, 경제특구 등 공간정보화
ㅇ북한 산줄기, 하천 중권역도, 북한의 철도·도로 및 특구 등의 자연환경과 개발 현황을 공간정보화함. 주요 생물종 잠재서식지, 생물서식지 적합성 및 탄소저장량을 시·군별로 변화 정도를 분석하고 자연환경의 현황을 자료화함
ㅇ모델링 및 시나리오 분석에는 InVEST Scenario Generator Model(3.8.0), InVEST Habitat Quality Model(3.8.0), InVEST Carbon Storage Model(3.8.0), Graphab v.2.6.4, R ver3.14 dismo package를 활용함

Ⅱ. 북한 생태환경 현황 및 정보 구축
1. 종분포모형을 통한 주요 종 잠재 서식지 분석
❏ 멸종위기야생생물의 북한지역 잠재서식지 예측에는 출현자료만으로 종분포모델을 수행할 수 있는 MaxEnt 알고리즘을 사용함. MaxEnt 알고리즘은 R ver3.14 환경에서 dismo package로 구현함. 모델의 정확성은 ROC(Receiver Operating Character Curve)의 AUC(Area Under the Curve)로 평가하였고, 9개 생물종 모두 0.80 이상으로 모델 정확도는 양호한 것으로 나타남

2. 주요 생태공간 현황 및 생물서식지 적합성 평가
❏ 북한 산줄기 분석 및 구축
ㅇ 북한 산줄기를 추출·구축하기 위해 기존 문헌자료(지도)를 이용하여 북한 지역의 공간정보 자료(DEM)로부터 참조자료를 추출하고, 평면상의 자료를 공간상의 자료로 변환하는 GIS 작업을 통해 북한 산줄기 공간정보 자료를 추출함. 본 작업에 필요한 소프트웨어로 QGIS 및 Arcmap의 Arcpython을 사용함
ㅇ 최종 결과로 대간 1, 정맥 6, 기맥 6 이외에 크고 작은 모든 지맥 도형을 추출함

❏ 북한 하천 중권역도 분석 및 구축
ㅇ 북한지역 하천 중권역도 분석 및 구축은 NASA(National Aeronautics and Space Administration)와 NIMA(National Imagery and Mapping Agency)에서 촬영한 SRTM(Shuttle Radar Topography Mission) DEM(Digital Elevation Model)을 기반으로 수행함
ㅇ 북한 하천 중권역도 분석 결과 총 279개의 유역으로 분할되었고, 유역면적은 최소 3.02km2, 최대 1903.69km2, 평균 428.91km2로 분석됨

❏ 북한 생물서식지 적합성 분석
ㅇ InVEST 모델 중 Habitat Quality 모델을 사용하여 북한의 생물서식지 적합성 분석을 수행함
ㅇ 분석한 결과는 시군별 및 단위면적별로 구축하고 시각화하여, 향후 지역 단위 환경평가 시 유용한 자료로 활용하고자 함
❏ 북한 주요 도시 생태네트워크 패치 분석
ㅇ 북한 도시지역이 개발될 경우 생태네트워크의 보전을 위해 대상지역이 유지·보전하고 있는 생태네트워크 패치의 현황을 분석함. 개발압력이 높은 도시 및 지구 4곳(원산시, 신의주시, 판문구역, 강서지구)을 분석 대상지역으로 선정하여 수행함

3. 북한 탄소저장량 변화 분석 및 전망
❏ InVEST의 하위 모델 InVEST Carbon Storage 모델을 활용하여 토지피복도와 토지 이용별 탄소계수를 토대로 탄소저장량을 추정함. 1988년 전후 북한지역 탄소저장량은 13억 9,368만 5,233.03MgC.으로 분석되었으며, 2019년 전후 북한지역 탄소저장량은 13억 3,011만 5,094.86MgC.으로 분석됨
❏ 시군별 탄소저장량의 변화 추이를 살펴보면 대도시 및 경제특구를 중심으로 탄소저장량이 감소하는 것으로 나타남. 평양, 신의주, 남포, 판문구역, 원산, 나진·선봉 등이 대표적인 탄소저장량 감소 지역이며, 이들 지역은 미래에도 지속적으로 탄소저장량이 감소할 것으로 예측됨

Ⅲ. 북한 개발계획 현황 및 생태환경 영향 분석
1. 북한 주요 개발계획 현황
❏ 북한의 도로
ㅇ 2019년 기준 북한의 도로 총연장은 2만 6,180km로 한국의 11만 1,314km 대비 23.5% 수준임. 고속도로는 658km로 한국의 4,767km 대비 13.8%임. 질적인 면에서도 고속도로를 제외한 도로 포장율은 10% 미만이며 간선도로 대부분이 왕복 2차선 이하에 불과함
ㅇ 김정은 집권 이후 주요 도시 및 관광 지역의 도로 및 기타 인프라를 개선하고 현대화하는 데 관심을 보이고 있으며, 평양과 같은 주요 도시에서는 도로 건설과 보수 작업이 이루어지고 있는 것으로 알려짐. 특히 외국인 관광객을 끌어들이기 위해 일부 관광특구의 인프라를 개발하는 데 집중하고 있음

❏ 북한의 철도
ㅇ 북한의 철도 총연장은 2018년 말 기준 5,289km로 한국의 철도 총연장 4,074km 보다 1.3배 더 긴 구간을 보유하고 있으며, 전철화율은 81.2%에 이르러 한국의 전철화율 73.5%보다 진척이 된 상태임. 가장 빠른 구간이 평균 시속 60km(평양-신의주 구간) 정도에 그치며, 산악 지형에서는 철도 평균 시속이 20km 정도에 불과한 것으로 알려짐

❏ 북한의 경제특구
ㅇ 북한은 중앙급 개발구와 시도 개발구 그리고 공업, 농업, 관광, 수출가공, 첨단기술 등 분야별로 총 27개 경제지구를 지정해 운영하고 있는 것으로 확인됨. 경제지구 투자 유치를 위해 투자기업에 대한 안전과 권리 보장은 물론 토지사용료 면제, 50년 임대 보장 등 혜택을 마련한 것으로 알려짐

2. 개발계획에 대한 생태환경 영향 분석
❏ 철도 및 도로사업
ㅇ 북한의 철도 및 도로 선형과 그 주변 자연환경 현황을 살펴보면 대부분 산림지역을 통과하므로 보호지역이나 자연환경이 우수한 지역을 통과하는 노선이 많음. 따라서 자연생태환경 및 지형의 훼손을 최소화하기 위해 터널 또는 교량 등 구조물 설치를 통해 생태연결성 훼손을 최소화하고 자연환경을 보전하는 설계가 필요함
ㅇ 도시 및 그 주변 지역에 철도 및 도로 선형을 계획할 경우 낮은 구릉성 산지나 농경지 또는 하천변 등에 주로 건설함. 또한 해안도로의 경우 해안가를 따라 노선을 계획함. 도시지역 통과노선의 경우 선형조건에 따라 고려해야 할 항목이 달라질 수 있음

❏ 관광지(관광특구) 개발사업
ㅇ 북한의 관광지(관광특구) 개발사업은 자연환경이 우수한 지역인 산림지역, 호수 연접 및 해안가에 입지할 가능성이 높으며, 생태계 및 생물다양성 보호를 위해 법으로 지정·관리하고 있는 보호지역 내부 또는 그와 인접하여 입지할 가능성이 높음. 북한의 관광특구는 자연환경이 우수한 산이나 강·호수 또는 해안가 등에 위치하고 있음
ㅇ 관광지 개발사업 시에는 입지 및 이용 특성을 고려하여 관련 있는 사항들을 중점항목으로 도출하고 평가할 필요가 있음. 자연생태환경의 경우 생물다양성과 생태계 분야를 중점적으로 검토해야 하며, 해안과 인접한 지역에 입지하는 관광지의 경우 해양환경 분야를 추가해서 평가해야 함

❏ 경제특구(산업단지) 개발사업
ㅇ 산업단지 등이 입지·조성되는 북한의 경제특구 대부분은 접경지역이나 도시지역과 연접한 지역에 위치하고 있음. 경제특구 입지를 살펴보면 하천이나 해안가 혹은 농경지(논습지)와 연접하여 개발될 가능성이 높으며, 특히 보호가치가 높거나 보호지역으로 지정·관리되는 지역과 인접·개발될 가능성도 배제할 수 없음. 대체로 경제특구는 입지 특성상 산기슭, 하천, 해안과 인접하여 개발될 것으로 예측됨
ㅇ 입지선정 과정에서는 자연생태환경(해양환경)에 대한 평가가 주요 쟁점이나 입지가 결정된 이후에는 대기오염, 수질오염, 폐기물 처리, 소음·진동 영향 등 생활환경이 주민에 미치는 영향 여부와 영향 정도를 매우 민감하게 다루어야 함

Ⅳ. 결론 및 제언
❏ 북한은 정보는 매우 제한적으로 제공되며, 제한된 정보조차 습득이 어렵다는 한계가 존재함. 이러한 한계를 극복하기 위해 기존의 오픈 소스 데이터, 위성 이미지, 과거의 연구 자료, 공개된 학술보고서 및 기타 다양한 경로를 통해 데이터를 수집하였고, 분석과 검증 과정을 거침으로써 수집한 자료의 정확도를 높이고자 함
❏ 북한과 협력개발사업을 진행할 경우 SOC 개발, 관광단지 및 산업단지 개발이 주를 이루게 되며, 이러한 유형의 사업들은 자연환경에 부정적인 영향을 미치므로 친환경적 개발을 위한 사전조치 및 협상전략이 필요함

Ⅰ. Background and Aims of Research
1. Necessity and purpose of the research
❏Purpose of the research
ㅇ This study aims to collect information on North Korea’s natural environment in advance of inter-Korean cooperation projects, and to provide necessary data using modeling techniques. In addition, this study aims to evaluate the main considerations for each type of development project in the case of development projects in North Korea.

2. Scope and Content of the research
❏Spatialization of North Korea's natural environment, infrastructure, and Special Economic Zones(SEZs)
ㅇ North Korea’s mountain ranges, rivers, railroads, roads, and SEZs were mapped with spatial information. The potential distribution of species, habitat suitability, and carbon storage were analyzed by city and county, and information on the natural environment was documented.
ㅇ Modeling and scenario analysis were performed using various tools and models: InVEST Scenario Generator Model (3.8.0), InVEST Habitat Quality Model (3.8.0), InVEST Carbon Storage Model (3.8.0), Graphab v.2.6.4, and R ver3.14 dismo package.

Ⅱ. Establishing Information on North Korea’s Environment
1. Analyze potential habitat for key species with species distribution models
❏To predict the potential habitat of endangered wildlife in North Korea, we used the MaxEnt algorithm, which can perform species distribution models using only occurrence data. The MaxEnt algorithm was implemented with the dismo package in the R ver3.14. The accuracy of the model was evaluated by the Area Under the Curve(AUC) of the Receiver Operating Character Curve(ROC), and the model accuracy was found to be good, with AUC values for all nine species exceeding 0.80.

2. Ecological and Habitat Suitability Assessment
❏ Information on the North Korean mountains
ㅇ To extract and construct information on the North Korean mountain range, we used existing literature data, extracted data from spatial information data Digital Elevation Model(DEM), and presented it as spatial information through Geographic Information System (GIS) work. This process involved Arcpython in QGIS and Arcmap.

❏ Analyzing North Korean river basins
ㅇ The river basins in North Korea were analyzed and divided into 279 basins, with sizes ranging from a minimum of 3.02km2 to a maximum of 1903.69 km2, and an average size of 428.91km2.

❏ Analyzing North Korea Habitat Suitability
ㅇ The InVEST Habitat Quality model was used to analyze the suitability of habitats in North Korea. The results were compiled and visualized by city, county, and unit area, providing a useful resource for environmental assessment.

❏ Patch Analysis of Urban Ecological Networks
ㅇ We analyzed the status of ecological patches to preserve the ecological network in the event of urban development. Four cities and districts, identified as having high development pressure, were selected for the analysis.

3. Analyzing North Korea's Carbon Storage
❏CCarbon storage was estimated using the InVEST Carbon Storage model. Carbon storage in 1988 amounted to 1,393,368,233.03 MgC, and in 2019, it was 1,330,011,094.86 MgC. A decrease in carbon storage was observed in large cities and SEZs. Pyongyang, Sinuiju, Nampo, Panmunjom, Wonsan, and Najin-Seonbong are typical areas with declining carbon storage, and these areas are predicted to continue experiencing a decline in carbon storage.

Ⅲ. North Korea's development plans and environmental impacts
1. North Korea's Major Development Plans
❏ Roads
ㅇ As of 2019, North Korea’s total road length was 26,180km, which is 23.5% of South Korea’s total road length of 111,314. Out of this, 658 km are highways, which constitutes 13.8% of the total highway length in South Korea, amounting to 4,767 km. The road pavement rate is less than 10%, and most arterial roads have only two lanes or fewer. Since Kim Jong Un’s ascension to power, there has been an interest in improving and modernizing roads and other infrastructure in key cities and tourist areas. It is reported that in major cities, including Pyongyang, road construction and repair work are underway. North Korea is also focusing on developing infrastructure in some of its special tourism zones to attract foreign tourists.

❏ Railroads
ㅇ As of 2018, North Korea’s railroad network comprised 5,289km of track, with an electrification rate of 81.2%. The fastest section averages a speed of 60 km per hour (Pyongyang-Sinju). In mountainous areas, the average speed of the railroads is only about 20 km per hour.

❏ Special Economic Zones (SEZs)
ㅇ North Korea has a total of 27 designated economic zones, including central-level development zones, provincial development zones, and zones for industries, agriculture, tourism, export processing, and high technology. To attract investment in these zones, North Korea reportedly provides security and rights guarantees to investors, as well as benefits such as exemptions from land use fees and guaranteed leases for 50 years.

2. Environmental impacts of development plans
❏ Railroads and Roads
ㅇ North Korea’s railroads and roads mostly pass through forested areas, so many routes traverse protected areas or areas with pristine natural environments. it is necessary to design tunnels or bridges to minimize damage to ecological connectivity and preserve the natural environment.

❏ Tourism development projects
ㅇ North Korea’s tourism zones are located in mountains, rivers, lakes, or coastal areas with outstanding natural environments. It is necessary to evaluate the development of these tourist destinations considering their location and usage characteristics. Biodiversity and ecosystems should be emphasized in the development, and for tourism zones located near coastal areas, an assessment of potential impacts on the marine environment is crucial.

❏ SEZ development projects
ㅇ The majority of North Korea’s SEZs are located in border areas or close to urban areas. They are likely to be located near rivers, coastal areas, or agricultural land. Assessment of the natural environment is a key issue in the site selection process, and once a site is finalized, environmental assessments must be conducted, focusing on air and water pollution, waste disposal, and noise and vibration.

Ⅳ. Conclusion and Suggestions
❏There is very limited information available on North Korea, and even this limited information is difficult to obtain. To overcome this limitation, data was collected through a variety of sources, including existing open source data, satellite imagery, past research, published academic reports, and other sources. The data has been analyzed and validated to improve its accuracy.

❏The majority of joint cooperation projects with North Korea are Social Overhead Capital(SOC) development, tourism complexes, and industrial complexes. These types of projects have a significant negative impact on the natural environment, so it is necessary to take preliminary measures and engage in negotiations with North Korea to ensure eco-friendly development.

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