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복잡적응계 개념에 기반한 토지황폐화와 식량생산 감소에 관한 연구 : 1990년대 북한 대기근을 중심으로

A Study on Land Degradation and Declining Food Production based on the Concept of Complex Adaptive System : Focusing on the North Korean Famine in the 1990s

상세내역
초록
1990년대 중반의 북한 대기근은 당시 수십만의 사람을 기아의 고통에 빠트렸으며, 20여 년이 지난 현재까지도 북한은 대기근으로 인한 경제·사회·보건 전반에 걸친 후유증을 겪고 있다. 이 대기근의 원인으로 자연재해와 고립, 체제의 비효율성 등이 제기된다. 그러나 근본적인 북한 대기근의 원인은 기존 제기된 원인이 복합적으로 작용하여 토지의 생산성을 떨어트리는 토지황폐화(land degradation) 문제와 이로 인한 식량생산 감소 문제다. 토지황폐화와 식량생산 감소 문제는 북한을 포함해 전 세계 인구 중 10억 명 이상이 경험하는 문제로, 북한만의 문제가 아닌 인류의 지속가능성을 위협하는 주요 문제 중 하나라 할 수 있다.
토지황폐화 문제는 토지의 생태 환경적 요소와 토지이용의 사회경제적 동인이 복합적으로 상호 작용하는 사회생태시스템(Social–Ecological System) 문제다. 사회생태시스템 구성요소의 다양한 상호작용은 문제의 복잡성을 높이고 이해를 어렵게 한다. 또한 토지황폐화와 식량생산 감소 문제는 서로가 원인이자 결과로 작용하는 되먹임 구조의 문제로, 문제가 비선형적으로 증폭되고 어떠한 방향으로 변화할지를 예측하기 어렵게 만드는 원인으로 작용한다. 따라서 북한의 토지황폐화와 식량생산 감소 문제는 사회생태시스템에서 기인하는 복잡적응계(complex adaptive system) 형태라고 볼 수 있으며, 이 때문에 토지황폐화 문제는 프로세스에 대한 이해와 예측이 어렵다고 알려져 있다. 특히 북한의 토지황폐화 문제는 북한 정보의 부족과 학제 간 분절된 연구 풍토로 더 가중된 복잡성의 문제에 시달리고 있다.
이 연구에서는 북한의 토지황폐화와 식량생산 감소 문제를 사회생태시스템과 복잡적응계적 방법론을 통해 접근함으로써 토지황폐화 대기근에 대한 사전예방 접근(precautionary approach)을 통해 위험을 저감하는 방안을 모색하고자 한다. 이를 위해 사회생태시스템을 기반으로 기존 북한의 토지황폐화와 식량생산 연구와 자료를 재구성하였다(2장). 또한 복잡적응계 방법 중 조기경보신호 탐지 기법(EWS)을 적용함으로써 예측이 어려운 북한 토지황폐화와 식량생산 감소 위험의 수학적·통계적 징후를 모색하였다(3장). 그리고 북한의 토지황폐화와 식량생산 감소 문제를 대표하는 모형을 설계하고, 복잡적응계 기반 모형화 기법인 다행위자시스템(MAS-LUCC)을 이용해 모형을 구현함으로써 1990년대 북한 대기근의 재현 가능성을 확인하여 사전예방적 대안에 대해서 평가하고자 하였다(4장). 결과를 요약하면 다음과 같다.

첫째, 사회생태시스템 기반으로 북한의 토지황폐화와 식량생산 감소의 기존 연구와 지식을 재구성함으로써, 기존 연구와 자료가 가지고 있는 사회생태적 가치를 확인하고 한계를 인식할 수 있었다. 북한의 토지황폐화와 식량생산 감소에 대한 각각의 연구성과를 확인함으로써 편향과 인식 차이를 확인하였다. 또한, 북한에 관한 역사와 정치문헌 속 맥락을 바탕으로 이들 사이의 요인을 추출하고 사회생태시스템 기반의 개념모형으로 구축할 수 있었다. 그러나 구체적인 관계를 수식 또는 자료기반으로 보완하는 것은 자료 자체의 부족과 기법 등의 한계로 다소 부족한 것이 현실이었다. 특히 인간의 의사결정과 토지황폐화의 핵심적 프로세스는 분석적으로 접근하는 데 한계가 있었으며, 대안적 모색이 필요함을 확인할 수 있었다.
둘째, 1990년대 북한 대기근과 토지황폐화 현상에는 여러 차원의 사전 징후를 확인할 수 있었다. 1960-1990년대 북한의 식량감소 문제와 토지황폐화 문제와 연관된 다양한 시공간 지표와 시계열 지표를 대상으로 조기경보신호를 포착하는 연구를 진행하였다. 그 결과 1980년대 초에는 점진적인 변화를 나타내는 조기경보신호가 토지황폐화 관련 지표를 중심으로 나타났으며, 1980년대 후반에는 토지황폐화 관련 지표를 중심으로 더 큰 위험을 나타내는 조기경보신호가 나타났고, 1990년대 초에는 식량생산 관련 지표에서 조기경보신호가 나타났다. 이를 통해 단순히 조기경보신호 도출 및 시점을 파악할 수 있었을 뿐 아니라, 되먹임 구조와 창발현상 같은 복잡적응계 프로세스를 유추할 수 있었으며 이는 4장의 모형 결과 해석에도 활용할 수 있었다. 또한 토지황폐화 지표와 식량생산 지표 간의 약 5년간의 시차는 기존 연구에서 확인할 수 있듯 1990년대 대기근의 사전 징후가 적어도 1980년대 후반에는 표면화되었다는 것을 암시하는 결과다. 그러나 대응하기에는 충분한 시간이 부족하였거나 잘못된 대응이었을 것이라는 것 또한 문헌 연구를 통해 확인할 수 있었다. 이는 상당 수의 기존 연구와 자료에서 교차검증할 수 있었다.
셋째, 북한농업의 사회생태시스템을 대표할 수 있는 가상의 협동농장 개념모형을 구축하고, 이를 1990년대 북한 대기근을 재현할 수 있는 복잡적응계 기반 다행위자시스템으로 구현할 수 있었다. 모의 결과 현실에서 나타났던 급격한 1990년대 북한 대기근의 형태가 유사하게 재현되었다. 또한 이 결과에서는 모의 후 20년 후(1980년 전후)와 30년 후(1990년 전후)에 변곡점이 나타나는데, 이는 되먹임의 구조와 같은 토지황폐화와 식량생산 감소의 복잡적응계적 프로세스 변화를 나타낸다. 그리고 외부 식량지원 시나리오를 통해 외부 자원 제공이 상당 부분 북한의 토지황폐화와 식량생산 저하 위험을 지연시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있었다. 그러나 모형에서는 대기근의 발생 자체는 막을 수 없었으며, 인구와 생태압력을 줄이는 등 다른 구체적인 대안이 필요함을 확인할 수 있었다.

이 연구의 결과는 북한과 한반도의 지속가능성 정책 수립에 함의를 가진다, 토지황폐화와 식량생산 부족 문제를 포함한 북한의 사회생태시스템에 대한 정책 수립을 위해서는 의외성과 시차를 고려한 장기 관찰과, 사회경제와 자연생태적 요소를 포괄하는 종합적인 접근이 필요하다. 또한 복잡적응계 방법론을 적용함으로써 정책의사결정이 어떠한 파급효과를 불러일으킬지를 확인하고 의사결정을 수행할 필요가 있다. 구체적인 기근 방지 대책으로 단기적으로는 북한을 폐쇄계에서 탈피하도록 할 정책적인 대안을 마련할 필요가 있고, 장기적으로는 북한을 포함해 전 세계적으로 인구와 생태압력을 줄이는 방안을 모색할 필요가 있다.
이 연구는 북한, 한반도, 그리고 세계적으로 재현 가능성이 큰 기근과 토지황폐화 문제의 위험 저감을 위한 교훈과 대안을 제시했다는 점에서 그 의의가 있다. 특히 토지황폐화 문제뿐 아니라 다방면의 환경문제와 사회생태시스템에 적용할 수 있는 조기경보신호 포착 연구와 같은 최신 연구기법을 적용하고, 학제 간 인식차와 지식 차이를 극복하는 대안을 제시하였다는 점에서 학술적인 의미가 있다. 또한 직접적인 북한 정책 수립뿐 아니라 정책의 전반적인 기조 설정과 평가에까지 의의를 제공하였다는 점에서 의미가 크다고 할 수 있다.
목차
"제 1 장 서 론
제 1 절 연구배경과 목적
1. 연구의 필요성
2. 관련 연구동향과 과제 5
1) 전 세계적 차원의 토지황폐화 연구동향 5
2) 1990년대 북한 대기근과 북한 토지황폐화 연구동향과 과제 9
3) 사회생태적 접근법과 복잡적응계적 인식체계의 필요성 11
3. 접근방법과 연구질문 15
4. 연구목적 17
제 2 절 연구대상과 범위 18
1. 연구의 시공간적 범위 18
2. 주요 개념의 정의와 범위 설정 21
제 3 절 연구의 구성 24
제 2 장 북한 토지황폐화와 식량생산 감소에 대한 사회생태적 접근 26
제 1 절 북한 토지황폐화 현황과 연구경향 27
1. 통계 및 정부발간 자료 중심의 토지황폐화 연구 29
2. 토지황폐화에 대한 위성영상 기반 연구 33
3. 토지황폐화에 대한 연구 종합 37
제 2 절 북한의 식량생산 감소경향과 관련 연구동향 39
1. 통계문헌기반 북한의 식량생산 경향 42
2. 식량생산의 변화 원인과 파급효과에 관한 통계와 문헌 49
1) 농업생산량의 파급효과(기근)와 관련된 통계와 문헌 49
2) 농업생산량 변화의 사회경제적 요인과 관련된 통계와 문헌 52
3) 식량생산 변화의 자연환경 요인 중 기후와 관련된 통계와 문헌 54
3. 북한의 식량생산 자료와 요인들 간의 연관성 연구동향 57
1) 인문사회자료와 식량생산량과의 관계 57
2) 식생지수와 식량생산량과의 관계성 59
3) 식량생산량-식생지수-환경정보와의 관계 63
4. 북한의 식량생산 변화에 관한 요약과 한계 65
제 3 절 북한 토지황폐화와 식량생산 감소에 대한 전역적 접근 66
1. 북한 토지황폐화와 식량생산 감소의 역사적 맥락 67
2. 1990년대 북한 대기근과 토지황폐화 요인 도출 76
1) 사회경제적제도적 요인 77
2) 자연환경적 요인 79
3. 사회생태시스템 맥락에서의 개념모형 도출 81
제 4 절 북한 토지황폐화와 식량생산 감소문제 요인들 간의 관계 84
1. 관련 자료와 분석방법 84
2. 시간자료 간의 관계성을 통한 식량생산량 추정모형 개발 90
3. 시공간자료 간의 관계성 파악과 식생지수 예측모형 탐색 96
4. 미시적 관계성 파악을 통한 개념모형 평가 110
1) 식량생산량식생지수 예측모형과 개념모형과의 비교와 한계 110
2) 사회시스템에 대한 평가와 보완의 어려움 112
제 5 절 소 결 113
제 3 장 1990년대 북한 대기근과 토지황폐화 문제에 대한 조기경보신호 115
제 1 절 문헌연구 117
1. 이론적 배경 117
2. 임계전이 조기경보신호 탐지 기법과 사례 125
1) 측정자료 기반 방법 125
2) 모형 기반 방법 129
3) 공간적 조기경보신호 지표 132
제 2 절 연구방법 137
1. 연구자료 137
2. 임계전이 조기경보신호 탐지 모형 설정 140
1) 측정자료 기반 방법 140
2) 모형 기반 방법 141
3) 공간적 조기경보신호 도출방법 142
제 3 절 측정자료 기반 북한 대기근과 토지황폐화 문제의 조기경보신호 여부 확인 144
1. 식량 관련 자료의 조기경보신호 144
2. 식생지수의 조기경보신호 148
3. 기후자료의 조기경보신호 155
4. 기타 자료의 조기경보신호 163
5. 북한 대기근에 대한 조기경보신호 여부 169
제 4 절 모형공간기반 북한 대기근과 토지황폐화 문제의 조기경보신호 시점 및 지점 확인 171
1. 비모수적 추세-확산-도약 모형(DDJ Model) 171
1) 식량생산과 수급의 변화 171
2) 식생지수 174
3) 기후자료 183
4) 사회경제지표 188
2. 시간 가변성 자기회귀 모형 적용 결과 191
1) 식량생산과 수급의 변화 191
2) 식생지수 195
3) 기후자료와 사회경제지표 199
3. 공간 기반 조기경보신호 분석결과 및 해석 203
4. 조기경보신호 시점 및 취약지점 확인 207
제 5 절 소 결 209
1. 조기경보신호 포착결과에 대한 기초적 논의 209
2. 주요 논의 지점 211
제 4 장 다행위자시스템 기반 1990년대 북한 대기근 재현모형 개발 214
제 1 절 문헌연구 216
1. 다행위자시스템 216
2. LUDAS Framework 219
3. 다행위자시스템과 LUDAS Framework의 한반도 적용사례 220
1) 다행위자시스템의 한국 적용사례 220
2) LUDAS Framework의 한반도 생태계 적용사례 221
3) LUDAS Framework의 북한 적용사례 224
4. 다행위자시스템의 북한 대기근과 토지황폐화 문제 적용방안 226
제 2 절 가상의 북한 협동농장 모형 설계 228
1. 북한 농업 문제에서의 협동농장의 대표성 228
2. 가상의 북한 협동농장 모형 정의 231
1) 규모와 크기, 형태 232
2) 토지피복과 지형, 기타 속성 232
3. 가상의 북한 협동농장 모형 구성 요소 235
1) 환경 235
2) 인간행위자 236
3) 외부요인과 각 요소들 간의 관계 237
제 3 절 다행위자시스템 모형의 구축 238
1. 모형의 구성 238
2. 환경 부속모형 241
1) 환경 부속모형의 속성정보와 층위 241
2) 물리적 토양특성 산출모형 242
3) 화학적 토양특성 산출모형 244
4) 토양 질 지표와 농업생산량 산출모형 244
3. 인간행위자 부속모형 248
1) 인간행위자의 속성정보 248
2) 식량의 분배 249
3) 의사결정과 토지이용의 변경 251
4. 외부환경과 결과 도출, 모형의 구동 255
1) 외부환경변수 255
2) 결과값 도출 256
3) 모형의 구동 258
제 4 절 북한 협동농장 다행위자시스템 모형의 1990년대 대기근 재현여부 확인 259
1. 모의 종료 시점 260
2. 토지이용의 변화 264
3. 토지황폐화 및 식량생산 저하와 관련된 내부변수 266
4. 결과에 대한 복잡적응계적 해석 270
제 5 절 북한 협동농장 다행위자시스템 모형의 환경변화 시나리오 적용 결과 272
1. 모의 종료 시점 275
2. 토지이용의 변화 275
3. 토지황폐화 및 식량생산 저하와 관련된 내부변수 278
4. 시나리오 결과 종합 282
제 6 절 소 결 284
제 5 장 결 론 286
참고문헌 293
부 록 312
부록 1. 연구자료 목록과 속성정보 313
부록 2. AVHRR GIMMS 식생지수를 활용한 북한 토지황폐화의 경향과 공간적 취약지 도출 323
부록 3. 모형기반 조기경보신호 탐지 기법을 통한 연도별 토지황폐화와 식량생산 감소 조기경보신호 탐지 357
부록 4. 다행위자시스템 모형 인터페이스와 코드 362
Abstract 377"