기후위기 대응을 위한 국가 생태계 표준관측망의 필요성 및 구축 방안

1. 국내 생태계 관측 및 관측망 운영 현황

국내에서 부문별 생태계 관측 현황을 종합적으로 정리한 선행연구는 없으며 CO₂ 플럭스 분석 결과에 관한 연구 논문이 주를 이루고 있다(Chen･Zhao･Cui･Lee, 2024; Hur･Shim･Lee･Kim･Jo, 2020; Yang et al., 2021). 본 장에서는 국내에서 오랫동안 국가 규모의 생태조사를 수행해온 국가장기생태연구와 여러 기관에서 타워 기반의 관측을 수행하고 있는 CO₂ 플럭스, 고정 지점을 기준으로 표준 데이터를 생산하고 있는 기상･환경관측망의 운영 사례를 정리하고 개선사항을 제시하였다.

1) 국가장기생태연구 사이트

국내에는 고정된 지점에서 연구 장비와 시설을 갖추고 장기적으로 생태계의 반응과 변화를 관찰할 수 있으며 다른 지점과 비교분석 가능한 데이터를 생산할 수 있는 생태계 관측망은 엄밀하게 볼 때 없다고 할 수 있다. 장기적인 변화관찰 연구라는 측면에서 국가장기생태연구가 가장 유사한 접근이라고 볼 수 있으나 점봉산 사이트를 제외하고 대부분의 사이트 규모는 고정조사구 정도에 지나지 않으며, 따라서 사이트 간 비교가 어렵다.

한국환경산업기술원과 국립환경과학원 주관으로 제1차 국가장기생태연구(2004~2013년)가 수행되었고, 제2차 국가장기생태연구(2014~2025년)가 국립생태원 주관으로 진행 중이다. 국가장기생태연구는 한반도 대표 생태계 유형을 대상으로 다양한 연구 분야의 동시 연구를 실시함으로써 복합적 장기생태연구 결과를 도출하여 생태계 변화에 대한 국가적 대응을 지원하고자 하는 목적을 가지고 시작되었다. 아직까지 장기 데이터가 충분히 축적되지 않았다는 문제도 있으나, 1차 연구의 경우 현장 생태조사 위주의 연구가 수행되어 연구지소 및 연구방법의 연계성이 미흡하다는 점과 개별 연구자 중심의 연구로 표준 데이터 생산 및 데이터의 활용성이 낮다는 한계를 가졌다. 2차 연구는 아직 진행 중이나 예산 부족으로 인해 CO₂ 플럭스를 비롯해 관측 인프라가 부족하다는 점과 전 국토에 대한 기후변화의 영향 분석 및 정책 활용이 미흡한 것으로 판단되어 개선이 필요한 것으로 보인다.

특히 초창기에는 자동기상관측장비(AWS)와 같은 기본 관측장비도 갖추지 못한 사이트가 대부분이었다. 따라서 연구자들이 각자의 연구 주제를 가지고 반복적 모니터링을 수행하는 고정조사구의 개념에 더 가까웠으며 연구자들 간의 협력체계와 연계성을 가진 종합적 연구가 실제로 진행되지는 못하였다. 또한 일부 1차 장기생태연구사이트는 연구가 지속적으로 이어지지 못하고 운영이 중단되기도 하였다<표 1>. 2차 국가장기생태연구를 진행하면서 일부 사이트에 CO₂ 플럭스타워를 설치하는 등 자동 관측시설을 부분적으로 보강하고 데이터를 체계적으로 관리하기 시작하였다. 그러나 현재로서는 탄소순환, 식물계절, 식생동태, 곤충동태 등 부문별 연구가 한 장소에서 종합적으로 수행되는 곳은 점봉산 사이트가 유일하다. 즉, 부문 간 상호작용을 파악하는 등의 연계 연구는 아직 없고 장기 모니터링 데이터의 유의미한 분석 결과를 얻기에는 연구 기간이 길지 않다.

<표 1>

국가장기생태연구 사이트 및 관측항목(‘24.8. 기준)

2) 생태계 탄소 수지 관측 플럭스타워

생태계 내의 탄소 저장과 이동 등 탄소순환을 측정하여 생태계의 온실가스 흡수 기능을 평가하고 변동을 분석하는 것은 기후변화 대응에 있어 중요하다. 생태계 내 탄소 수지 분석 방법론 중 에디 공분산 기법은 산림, 농경지, 초지, 습지 등 다양한 육상생태계를 대상으로 생태계와 대기 간 탄소순환을 높은 정확도로 측정할 수 있어 널리 이용되고 있다(이보라･강완모･김충기･김지은･이창훈, 2017). 에디 공분산을 통해 순 생태계 교환량, 총일차생산량, 증발산량, 순 생태계 이산화탄소 교환량 등을 관측할 수 있으며 이러한 결과는 탄소중립 실현을 위한 정책적 근거로 활용될 수 있어 환경부를 비롯해 농촌진흥청, 산림청 등 여러 부처에서 플럭스 타워를 이용해 CO2 플럭스를 측정하고 있다.

현재 전국 26개소에 플럭스타워가 설치되어 운영 중인 것으로 파악되는데 국립생태원, 국립농업과학원, 국립산림과학원, 국립환경과학원 및 국가농림기상센터에서 산림과 농경지의 탄소 플럭스를 관측하고 있다. 또한 환경부와 한국수자원공사에서는 12개 수계 증발산량관측소를 운영하고 있다(안상억･이승민･이효상･천효권, 2023)<표 2>. 플럭스 타워는 기후변화 대응 목적의 생태계 관측망에서 필수 시설이라고 할 수 있는데 현재는 우리나라 서울･경기, 강원권에 주로 분포하는 것으로 확인된다.

<표 2>

국내 생태계 탄소 수지 관측 플럭스타워 현황

3) 기상 및 환경 관측망

국내에서 관측망 기반의 생물･생태 요소에 대한 관측은 부족하지만, 기상과 대기, 수질 등 환경요인에 대한 관측망은 상대적으로 잘 구축되어 운영 중이다. 크게 기상, 대기, 해양･수계 등의 분야에 대해 고정 지점(관측소)을 기반으로 표준 데이터가 수집되고 있다<표 3>. 자동관측장비 활용의 특성상 기상자료에 대한 관측망이 가장 활발하게 운영되고 있으며 일반 기상뿐만 아니라 농업, 산악, 해양, 낙뢰, 지진 등 부처별로 특정 목적성을 갖는 기상관측망도 구축되어있다.

<표 3>

국내 기상 및 환경 관측망 현황(‘24.8. 기준)

대기의 경우 기상청과 환경부 주관으로 관측망이 운영되고 있으며 질적인 측면에서 미세먼지와 유해대기오염물질 등의 측정에 초점을 맞추고 있는 것으로 나타났다(한국환경공단, 2024). 해양･수계는 해양수산부와 환경부에서 주관하는 4개의 관측망이 운영 중이다. 해양수산부에서 관할하는 3개 관측망은 이화학적 특성을 포함한 환경적 요인이 주요 관측 대상이다. 환경부 물환경측정망의 경우 측정망의 종류를 수질, 총량, 자동, 퇴적물, 방사성물질, 비점오염물질 등으로 세분화하여 운영하고 있으며 특기할만한 점은 3,856개 생물측정망을 가지고 있다는 점이다(환경부, 2024). 생물측정망은 하천, 보, 하구, 호소로 구간을 나누어 구간별로 수생식물(생물적 요인)과 하천환경(환경적 요인)을 종합 측정하며 표준화된 관측 방법을 갖는다(환경부, 2024).

2. 진단 및 개선점

국내 생태계 관측 현황의 진단사항과 그에 따른 개선점은 크게 네 가지로 정리할 수 있다. 첫째, 국내에서는 관측망을 활용해 생물적 요인과 환경적 요인을 종합적으로 측정한 사례가 거의 없다. 기상관측망과 여러 환경적 요인을 측정하기 위한 관측소가 다수 있으며, 생물분류군 또는 생태계 유형에 따라 생물 분포･동태 등이 조사된 바 있으나 고정된 지점에서 이들을 동시에 관측하고 상관관계를 분석한 사례는 찾기 어렵다. 따라서 생태계 유형별로 적지를 선정하여 기상･기후변수와 생물변수를 동시에 관측하는 종합 관측 인프라를 구축할 필요가 있다.

둘째, 생태계의 탄소 수지를 측정하는 CO2 플럭스타워의 경우 비교적 개소 수는 충분하지만, 운영하는 기관들이 다양하고 일부는 타워 설치만 되어 있을 뿐 측정장치가 제대로 가동되지 않고 있으며 지역적으로 위치가 편중되어 있다. 주로 서울･경기권과 강원권에 집중되어 있어 중부와 남동쪽 지역에 측정이 추가되어야 하며, 운영 기관 간에 자료 공유가 필요하다.

셋째, 기존의 생태조사의 경우 조사 주기가 길거나 일회성으로 수행되어 연속적 자료를 획득하고 환경변화에 대한 시계열적 영향을 분석하기가 어려웠다. 따라서 앞으로는 표준화된 방법으로 연속성 있는 장기생태 데이터를 생산할 수 있는 관측 체계를 구축해야 한다.

마지막으로 국내 우수 생태계 발굴, 희귀 또는 멸종위기 생물종의 서식지 조사, 외래생물의 분포 조사 등 공간적으로 상태를 평가하기 위한 조사들은 많이 이루어지고 있으나, 생태계가 시간적으로 어떻게 변동하는지와 그 원인을 분석하기 위한 집중적이고 종합적인 관측은 미흡하다. 따라서 관측 대상, 범위를 설정함에 있어 단순히 공간적 측면에서 생물종 분포를 확인하거나 관측 범위를 넓히기만 하는 것이 아니라 집중관측 연구지에서 환경적 요인의 시계열적 변화와 생물의 생리･생태적 변화, 그리고 둘 사이의 상호작용 및 영향을 평가할 수 있는 방식으로 관측이 이루어져야 할 것이다.

1. 국외 주요 국가들의 생태계 관측망 현황

전 세계적으로 주요 선진국에서는 1990년대 이후 각 국가의 생태계 변동 특성을 이해하고 생태계 변화를 관측하기 위한 연구 인프라를 구축하여 운영하고 있다. 국토 전역에 대해 관측소를 설치하여 운영하는 국가들의 관측망 운영 현황을 <표 4>와 같이 정리하였다. 중국과 영국은 1990년대, 호주와 남아프리카공화국은 2000년대, 미국은 2010년대부터 각각의 관측망을 구축하여 운영하고 있다.

<표 4>

국외 생태계 관측망 운영 현황(‘24.8. 기준)

미국은 대륙을 20개의 생태기후권역(ecoclimatic domain)으로 구분하고 권역마다 관측소를 두어 전 국토의 생태 및 기후 다양성을 파악할 수 있도록 하였으며 각각의 권역에서 식물, 동물, 토양, 양분, 수계, 대기 정보를 수집한다. 관측소는 전체 81개소로 47개의 육상생태계 관측소와 34개의 수생태계 관측소로 구성된다(NEON, 2024).

호주는 대륙의 여러 기후대를 포함하는 800개 이상의 관측소에서 대기, 생물, 수계, 토양, 식생에 관한 정보를 수집한다. 관측소는 관측 규모에 따라 경관대륙 규모, 지역 규모, 조사지 규모로 나뉘며 각각의 사이트에서 목적과 관측 방법에 따른 모니터링이 이루어진다(TERN 2024).

한편, 중국은 중국 정부와 세계은행의 지원으로 중국과학아카데미(China Academy of Sciences)에서 1950년대 중반부터 관측소를 설치해 1998년 중국 생태계 연구 네트워크(Chinese Ecosystem Research Network, CERN) 구축을 완료함으로써 가장 오래된 역사를 가진다(CERN, 2024). 관측망은 신장 위구르 자치구와 티베트 자치구에 있는 4개의 관측소를 포함해 총 44개의 관측소로 구성되어 있으며, 생물, 토양, 수문, 대기, 수생태계에 대한 5개 하위 센터와 종합연구센터가 존재한다. CERN의 하위 센터인 SCB (Sub-Center for Biology)에서는 데이터 표준화 및 품질관리를 담당하며 이렇게 취합된 데이터는 자체 포털에서 키워드(생물량, 뿌리, 미생물 등)와 생태계 유형별로 제공된다(CERN, 2024). 그러나 공개된 바로는 CERN의 공식 홈페이지와 데이터 포털의 구분이 없고 데이터 역시 샘플데이터만(.xlsx) 제공되며 시각화･지도화된 자료는 제공되지 않아 NEON, TERN의 운영 및 서비스 방식과는 차이가 있다.

영국의 경우 1992년부터 환경변화네트워크(Environmental Change Network, ECN)을 구축하여 육상생태계에 대해서는 1993년, 담수생태계에 대해서는 1994년부터 데이터를 수집해왔다. 현재 생태계 유형별로(육상, 호소, 하천 등) 55개의 관측소가 운영되고 있으며 자체 포털을 통해 물리화학적 변수, 식생, 분류군 등과 관측소에 따른 데이터를 제공한다. 그러나 현재 포털에는 최대 2015년도까지의 데이터만이 공개되어있어 최신화된 자료는 확인할 수 없다(ECN, 2024).

남아프리카공화국 국가 연구재단은 2002년부터 남아프리카공화국 환경관측망(South African Environmental Observation Network, SAEON)을 구축하고 운영해왔다. SAEON은 남아프리카공화국 전역의 특정 생태계와 환경 조건을 대표하는 7개의 노드(node)로 구성되어 있으며 각각의 노드는 주요 연구목적과 연구 인프라, 플랫폼을 갖는다. SAEON 연구 인프라는 크게 육상(EFTEON), 해양(SMCRI), 극지(SAPRI)로 나뉘고 그 중 EFTEON은 6개 연구지로 구성된다. 각 연구지에는 과학자와 기술진으로 구성된 팀이 있어서 연구지에 대한 상세한 설명과 예산 등을 포함한 자체 제안서를 작성하고 인프라를 운영한다. SAEON 역시 자체 개방형 데이터 포털을 가지고 있으며 키워드와 시기, 데이터 제공자, 데이터 세트별로 다양한 형식이 데이터를 제공한다(SAEON, 2024).

일본의 경우 일본 전역에 걸친 생태계 관측망은 없으나 오키나와과학기술대학원연구소(OIST)에서 오키나와 환경관측망(Okinawa Environmental Observation Network, OKEON)을 운영하고 있다. OKEON은 오키나와의 육상환경을 모니터링하기 위한 관측망으로 오키나와에 24개의 사이트를 가지고 있으며 기상자료 기록, 절지동물 수집, 포유류와 조류의 분포 등을 모니터링한다. OKEON 역시 장기 시공간계열 관측을 통해 현장, 분자적 수준의 데이터, 인포매틱스를 결합하는 것을 목적으로 하는데, 특히 대학뿐만 아니라 시민 과학자와의 연계 및 네트워크를 통해 관측망을 운영하고 연구를 수행하고 있다(OKEON, 2024).

2. 미국 NEON (National Ecological Observation Network) 사례 분석

1) 관측망 운영 목적 및 구성

미국에서 운영 중인 NEON은 대륙 규모에서 기후변화, 토지 이용 변화, 침입종 등에 의한 생태계 변화와 그 영향을 파악하고 예측하기 위해 구축되었으며 이를 위한 생태 정보 네트워크 인프라를 제공한다<그림 1>. 관측 방법과 기기를 표준화하였으며 다양한 생태계(열대우림, 늪지, 사막, 도시 등)에 관측 타워와 센서를 설치하여 다량의 표준 데이터를 연속적으로 수집한다(NEON, 2024).

<그림 1>

미국 생태계 관측망 NEON 사이트 위치 및 개요(NEON, 2024)

미국에서는 1999년부터 과학자들을 중심으로 생물다양성 관측 네트워크를 비롯한 생태계 관측망의 개념이 논의되기 시작하였고 장기간 기획과정을 거쳐 2019년에 NEON 구축이 완료되었다. 구체적으로는 2000년부터 2005년까지 6년간 NEON의 개념을 정립하여 2006년 초 설립계획이 완성되었으며, 2006년부터 2010년까지 설계, 기획, 예산안 등에 대한 미국 과학재단의 검토를 거쳐 2011년 구축 승인이 완료되었다. 그리고 책임 운영사인 Battelle에서 2016년부터 2019년까지 총 81개 관측소를 순차적으로 구축하였다(NEON, 2024).

3. 호주 TERN (Terrestrial Ecosystem Research Network) 사례 분석

1) 관측망 운영 목적 및 구성

호주에서 운영하는 TERN은 생태계 관측 및 데이터 수집･통합･제공을 위한 플랫폼으로서 관측 센서, 조사, 장비 등을 이용해 데이터 생산과 분석이 이루어지는 관측소들의 집합이다<그림 2>. TERN은 생태연구단체와 협의체들을 지원하며 장기생태관측을 위한 표준과 프로토콜을 수립･이행하고 자체 포털을 이용해 데이터 서비스 및 공유 인터페이스를 제공한다(TERN, 2024).

<그림 2>

호주 생태계 관측망 TERN 사이트 위치 및 개요(TERN, 2024)

TERN은 호주 정부가 2009년 구축을 완료하고 2010년부터 운영 중이며 경관대륙 규모의 관측사이트 13개소, 지역 규모의 생태감시 일반사이트 800개소 이상, 조사지 규모의 생태과정조사 수퍼사이트 16개소로 구성되어 있다(TERN, 2024). 관측망 구성 체계에 관한 상세 정보는 <표 5>와 같다.

<표 5>

호주 생태계 관측망 TERN의 구성 체계

4. 글로벌 생태계 연구 인프라 네트워크(Global Ecosystem Research Infrastructure, GERI)

전 세계적으로 대규모의 체계적인 생태계 연구 인프라가 증가하면서 2020년 12월 8일에 아프리카, 아시아, 호주, 유럽, 북미 등의 대륙 규모 생태계 관측 인프라 운영 기관들이 MOU를 체결하고 GERI를 결성하였다(TERN, 2024). GERI는 현장 기반 연구 인프라 간의 통합 네트워크로서 전 세계 생물군계 전반에 걸쳐 지표가 되는 생태계의 기능과 변화를 더 잘 이해하기 위해 만들어졌으며 이를 통해 정치적, 관리적 의사 결정에 우수한 과학 정보를 제공하여 사회적 문제를 해결하고자 한다(TERN, 2024).

기후변화나 생물다양성 손실과 같은 전 지구적 문제를 해결하기 위해서는 각 국가 또는 대륙의 개별적 데이터 이외에도 국제적 협력과 데이터 공유가 필수적이다. 현재 GERI는 앞서 소개한 미국의 NEON, 호주의 TERN, 중국의 CERN과 더불어 유럽의 eLTER²⁾과 ICOS³⁾, 남아프리카공화국의 SAEON⁴⁾ 등 6개 기관으로 구성되어 있다(Loescher et al., 2022).

6개 기관은 각각 기후, 토지 이용관리 등을 포함한 5개 변화 요인과 생물지구화학, 생태계 과정 등의 5개 생태학적 과정 요인에 대한 정보를 제공하고 있다<그림 3>(TERN, 2024). 한편, eLTER의 경우 eLTER RI (Research Infrastructure)라고 하는 유럽 전역을 포함하는 장기 생태 연구 사이트, 플랫폼, 데이터 서비스 포털 등을 결합한 인프라를 준비하고 있으며 현재 착수 단계에 있다(eLTER, 2024).

<그림 3>

GERI 회원 기관 및 데이터 제공에 관한 모식도

5. 국내 적용 시사점

전 세계적으로 미국, 호주, 유럽, 중국, 일본 등 주요 국가들은 이미 각자의 생태계 변화 관측 시스템을 구축하고 장기적으로 데이터를 수집･ 분석하고 있음을 확인하였다. 공개된 정보에 따라 가장 체계적인 관측 시스템을 가지고 있는 미국과 호주 사례를 집중적으로 분석하고, 이러한 관측 시스템을 운영하는 기관 간의 네트워크 동향을 살펴봄으로써 국내 생태계 관측망의 필요성과 그 방향 설정에 있어 주요 시사점을 아래와 같이 확인하였다.

첫 번째는 생태계 관측의 공간적 규모와 우리나라의 여건, 즉 우리나라 기후와 생태계 특성, 구축 비용 및 운영관리의 효율성을 고려한 관측소의 개소 수와 위치 관련 사항이다. 미국과 호주는 모두 대륙 규모로서 우리나라의 국토 면적과는 공간 규모에 있어 큰 차이가 있다. NEON의 경우 미국 대륙 전체를 20개 기후생태권역으로 나누고 각 권역별로 육상과 수생태계 관측기지를 3~5개 운영하고 있다. 호주 역시 대륙 규모의 관측기지 13개소와 조사지 규모의 수퍼사이트 16개소를 운영하고 있다. 따라서 우리나라의 면적, 기후대(온대와 난대), 대표 생태계유형(산림생태계, 수생태계, 도시생태계) 등을 고려할 때 NEON이나 TERN 수퍼사이트 수준의 관측기지는 5개소 내외가 적정할 것으로 보인다.

두 번째는 관측기지별 관측할 데이터 항목과 관측 방법에 관한 것이다. 미시적인 과정에서부터 경관 규모의 변화까지 생태계 과정은 시공간적으로 다층적이고 복잡하기 때문에 필수적인 관측 데이터 항목과 표준화된 방법론을 사전에 계획하고 관측망을 구축하는 것이 매우 중요하다. 기후변화에 따른 생태계의 반응과 생태계 구성요소 간 상호작용을 중요 관측 대상으로 볼 때, 탄소순환과 관련한 관측은 필수이며 식생 동태와 생물계절 변동 등 생태계의 변화와 건강성을 평가할 수 있는 관측항목 설정이 필요하다. 방법적으로 직접 현장 조사는 관측 규모에 한계가 있으며 항공 탐사만으로는 정밀한 조사가 어려운 부분이 있다. 따라서 현장 실측 데이터와 자동관측센서 기반 데이터, 항공 탐사를 통한 이미지 데이터 등을 연계하고 더 나아가서 모델링을 통해 생태계 변화를 예측할 수 있는 다층적 방법론 구축이 필요하다.

세 번째는 기존에 수행하고 있던 장기생태연구 및 다양한 생태조사와의 연계에 대한 것이다. 미국은 1980년부터 장기생태연구가 많은 연구 투자를 통해 발전되어왔는데 이와는 별도로 표준화된 생태계 관측망인 NEON을 구축 운영하면서 상호 보완적인 관계를 형성하고 있다(Jones and Driscoll, 2022). 호주 TERN의 경우, 수퍼사이트에서 생태계의 변화 원인과 방향을 연속적･집중적으로 연구함과 동시에 원격탐사 기반의 경관 규모 모니터링 사이트를 운영함으로써 육상 조사 데이터와의 연결성을 높이고 있다. 따라서 우리나라 생태계 표준관측망 역시 일정 규모에 대한 장기생태연구가 지속적으로 수행될 수 있는 사이트임과 동시에 일부는 원격탐사를 병행하여 관측 범위를 확장할 수 있도록 설계가 필요하다. 현재 국내 장기생태연구 사이트 및 전국 자연환경조사 등의 다른 생태조사 결과는 관측소 내에서 자동관측장비를 통해 수집한 데이터와 원격탐사를 통해 수집한 경관 규모의 데이터를 연결하는 보완적 데이터로서 활용이 가능하다.

네 번째, 국외 생태계 관측망 운영 사례를 분석한 결과 모두 자체적으로 데이터 포털을 운영하고 있었으며 특히 NEON과 TERN의 경우 포털의 개방성, 데이터 분류 체계 등이 잘 갖추어져 있고 시각화･이미지화 되어 있어 편의성이 높았다. 국내의 경우 부처별로 데이터 포털이 존재하고 있으나 생태계 분야의 연속적인 데이터를 제공하고 있는 포털은 없다. 따라서 표준관측망에서 관측한 데이터와 부처별로 산재해 있는 데이터를 일정한 기준에 따라 표준화하여 제공하고 나아가 모델링과 연계하여 기후변화의 영향과 취약성을 시각화하여 보여줄 수 있는 자체 데이터 포털을 구비할 필요가 있다.

마지막으로 주요 선진 국가들의 관측망 체계를 벤치마킹하고 기술적 협력을 통해 관측 시스템의 안정적 운영을 도모해야 한다. 생태관측 데이터의 국내적 활용뿐 아니라 국외 자료와의 비교 및 글로벌 기후위기 대응을 위한 협력이라는 차원에서 NEON, TERN 등과의 네트워크를 구축해야 하며, 글로벌 생태계 연구 인프라 네트워크인 GERI에도 적극 참여함으로써 우리나라 표준관측망 데이터의 국제적 표준을 확보하고 연구 교류를 활성화하는 것이 중요하다. 쿤밍-몬트리올 생물다양성 협약에 따른 글로벌 생물다양성 프레임워크 실천목표 달성과 기후변화 대응을 위한 국가 온실가스저감목표 등 글로벌 목표의 실행에 있어서도 국제적인 연구 협력이 중요할 것으로 판단된다.

1. 생태계 표준관측망의 정의 및 관측내용

생태계 표준관측망은 ‘기후변화 등에 의한 생태계 변화와 적응 관련 조사･연구 인프라’로서 기후와 기상 변화에 반응하는 생태계 과정과 동태를 관측하는 시스템이라고 정의할 수 있다. 자연환경보전법 제36조(생태계의 연구･기술개발 등)에 따르면 정부는 ‘기후변화 등에 의한 생태계 변화와 적응 등에 관하여 연구 및 기술개발을 하여야(제1항)’하며 ‘기후변화에 따른 생태계의 변화 양상 및 적응･관리 사례, 기후변화 등에 의한 취약한 생태계 등에 대한 조사를 실시하여야 한다(제2항)’. 따라서 국내 생태계 표준관측망은 자연환경보전법에 따라 국가가 추진해야 하는 기후변화 영향 및 적응 연구 인프라로서 작동할 수 있어야 한다.

생태계 관측은 생태계 내의 변수와 과정을 체계적으로 측정하는 것으로 기록(recording), 맵핑(mapping), 조사(surveys), 채집(sampling) 등의 데이터수집 방법을 통해 이루어진다(Spellerberg, 2005). 따라서 표준관측망 구축에 앞서 생태계 관측을 통해 밝히고자 하는 생태계 과정과 영향 요인, 이를 측정하기 위한 적절한 데이터수집 방법과 관측 인프라의 구성 등을 설정하는 것은 의미있는 관측 결과를 생산하는데 중요하다.

기후변화에 반응하는 생태계 과정은 크게 에너지 흐름, 물순환, 물질순환, 생물군집 변화의 4가지로 나누어 볼 수 있다. 에너지 흐름은 생태계 내에서 광합성을 하는 식물들의 1차 생산성과 먹이사슬 관계 분석이 주요한 사항이다. 물순환은 강우와 유출, 토양과 지하로의 침투, 식생의 증발산 등 수문학적 요소들의 변동을 통해 분석하게 된다. 기후변화와 관련하여 가장 집중적으로 분석해야 하는 것은 탄소순환으로서 대기와 식생, 토양 등 탄소저장고 간의 이동 양상이다. 또한, 기후변화에 반응하는 생물군집의 변화는 다양하고 복잡한데, 생물종 서식지의 변동과 생물계절(phenology)의 변동이 대표적으로 분석해야 할 내용들이다.

2. 생태계 관측망 구축 및 운영 목표

생태계 표준관측망 구축 및 운영 목적은 다음의 세 가지가 될 것이다. 첫째, 국가 차원의 생태계 변동 특성을 관측하고 기후변화의 영향과 적응력을 집중 조사･연구하여 전 지구적 데이터와 비교 가능한 장기 시계열 표준 데이터를 생산하는 것, 둘째, 표준관측망의 데이터와 기초 인프라를 학계 또는 타 연구기관과 공유하거나 공동연구를 추진하여 활용도를 제고하는 것, 셋째, 표준관측망을 통해 수집한 자료를 생태계 기후대응 통합정보관리시스템⁵⁾ 구축의 핵심 자료로 활용하여 범부처 기후･생태 자료의 효율적 통합과 지속가능성을 도모하는 것이다.

표준관측망 운영의 세부 목표는 첫째, 국가 생태계 현황과 변화 진단을 위한 표준 자료의 생산이다. 대표 생태계 유형에 대해 기준이 될 수 있는 데이터를 생산하고 기존 조사･관측 자료와 종합하여 현 상태와 건강성 등을 진단하고자 한다. 둘째, 국가 탄소흡수량 평가 및 산정수준 고도화를 위한 기초자료의 생산이다. 현재 우리나라 LULUCF⁶⁾ 부문 온실가스 배출량 산정 방법은 산림지와 농경지 부문이 Tier 2 수준이며 나머지는 초지, 습지, 정주지, 기타 토지 등은 Tier 1 수준에 머무르고 있다(온실가스종합정보센터, 2022). 따라서 관측망을 활용한 데이터 생산 및 모델링 변수 확보를 통해 고사유기물, 토양탄소 등 미산정 배출･흡수원의 산정 수준을 고도화할 수 있을 것으로 기대된다. 셋째, 생물계절 변동 및 생태계 취약성 모니터링이다. 대표 지점에서의 관측을 통해 기후변화에 따른 식물계절, 곤충 생활사, 조류 부화시기 등 각종 생물계절 현상의 정상적 범위와 변동 범위를 측정할 수 있는 기준자료를 생성하고 극한기상 현상에 대한 생태계의 반응과 변동 모니터링을 통해 취약성을 진단하고자 한다.

3. 생태계 표준관측망의 구성

기후변화에 따른 생태계의 반응에 대한 체계적 측정･분석은 1) 생물적･환경적 요인을 종합적으로, 2) 고정된 지점에서, 3) 표준화된 방법을 통해, 4) 반복적･장기적으로 이루어져야 한다. 이러한 개념에서 표준관측망 내 각각의 관측소는 탄소, 물순환, 에너지 흐름을 관측하기 위한 플럭스타워와 토양호흡과 온･수분, 식물계절 등을 모니터링할 수 있는 각종 자동관측장비를 기본으로 한다. 또한, 경관 규모의 생태계 변화를 확인하기 위한 원격탐사와 자동관측이 어려운 항목들에 대한 현장 직접 조사가 함께 이루어져야 한다. 생산되는 데이터에 대한 분석･관리, 표준화 방안과 국내외 연구개발 협력 네트워크도 생태계 표준관측망이 효과적으로 운영되는 데 있어 중요한 요소이다.

이러한 요소들을 고려하고 예산의 효율성을 고려할 때 국내 생태계 표준관측망은 관측규모･수준에서 차이가 있는 세 가지 유형의 관측소를 구성하는 것이 바람직하다<표 6>. 먼저 대단위 면적에서 항공 탐사를 이용한 종합 관측이 이루어지는 종합생태관측기지가 있다. 종합생태관측기지에서는 생물동태, 생물계절, 탄소･물･에너지 순환, 미기상, 수문･수질, 토양, 수목생물량 등의 항목을 현장 조사, 타워기반 자동관측, 항공 탐사를 통해 종합적으로 관측하며 세 개 수준의 관측 결과를 연계할 수 있는 방안을 모색할 수 있을 것이다.

<표 6>

생태계 표준관측망의 구성

둘째로 일반생태관측소에서는 생태계 유형별로 각각의 특성을 반영한 생물･환경적 요인에 대한 관측을 수행한다. 습지에서는 수생물동태와 메탄 플럭스, 도시에서는 꽃가루 발생과 질병매개생물 동태, 오염물질 등, 특이산림(제주 난대림 등)에서는 생물계절 및 동태 등을 관측하는 식이다.

마지막으로 이동식생태관측플랫폼에서는 산불, 곤충 대발생, 오염물질 유출 등과 같은 긴급 현안에 대응하여 각각의 상황에 필요한 생물, 토양 샘플링과 오염물질 분석 등을 실시할 수 있다. 이를 바탕으로 한 우리나라 생태계 표준관측망 개념 모식도는 <그림 4>와 같다.

<그림 4>

생태계 표준관측망 개념 모식도

4. 데이터의 활용 및 협력

생태계 관측망을 통해 생산되는 데이터는 가능한 항목에 대해 통합 데이터 포털을 활용해 실시간으로 제공함으로써 이상 변동 감지 기능과 데이터 활용도를 강화할 수 있다. 또한 특정 지역에 대한 실시간 모니터링을 통해 정책 근거 자료의 다양성과 시의성을 제고할 수 있을 것으로 기대된다.

다음으로 기존 조사자료와 관측데이터를 입력자료로 하여 기후변화 영향 예측 모델을 개발하고 통합 데이터 포털을 통해 제공할 수 있다. 일례로 기상청 제공 데이터와 전국자연환경조사 결과, 표준관측망 데이터를 통합해 꽃가루 예측 모델을 개발할 수 있으며 아고산대 기후변화 취약종 예측, 기후변화에 따른 외래종 분포 변화예측 등도 가능할 것으로 생각된다.

마지막으로 3장 끝에서 전술하였듯이 기후변화는 전 지구적 환경문제로서 국제 공동 대응이 필수적이며, 2023년부터 시작된 IPCC 제7차 평가주기에서 중점적으로 고려하고 있는 사항 중 하나는 국내 연구진의 기후변화 국제 공동연구 참여율 제고이다(안지애, 2024). 따라서 생태계 표준관측망에서 생산한 데이터를 국내 생태조사자료 및 국외 생태계 관측망, 국제 장기생태연구, 동아시아-태평양 장기생태연구, AmeriFlux, AsiaFlux 등 유사한 시스템을 가진 타 시스템의 연구 결과와 공유･분석하여 국제 공동 대응력을 강화할 필요가 있다.