서 론

인공조명이 인간 건강에 주는 영향이 속속 밝혀지고 있다. 인간이 과도한 빛공해에 노출되면 수면 유도 호르몬인 멜라토 닌 분비가 억제되어 수면 장애를 일으키게 되는데, 이 상태가 장기간 지속되면 유방암 등 각종 질병에 걸릴 확률이 높아진다 (Kloo et al., 2008;Kong and Kim, 2010). 인간과 마찬가지 로 야생동식물도 빛공해에 영향을 받는다. 빛공해가 심한 지역 에 서식하는 주행성 조류들은 그렇지 않은 조류들보다 야간에 더 많은 경계 행동(vigilance)을 하고(Yorzinski et al., 2015), 아침에 더 일찍 일어나 울기 시작하며, 번식 시기도 더 빠르다 (Kempenaers et al., 2010;Ki and Cho, 2014; Han et al., 2014). 반면 야행성 조류들도 어두운 곳에서 사냥하는 대신 인공조명으로 날아드는 주광성 곤충들을 사냥하는 방식으로 포식 전략을 변경하고(Longcore and Rich, 2004), 야행성 포 유류인 박쥐는 조명을 회피하는 우회 경로를 선택하기도 한다 (Stone et al., 2009). 이에 정부도 지난 2012년 ^｢인공조명에 의한 빛공해 방지법_｣(이하 ^｢빛공해 방지법_｣)을 제정하여 야간 인공조명에 의한 빛을 공해의 하나로 인식하기 시작하였는데, 법의 지정 목적에 빛공해로부터 ‘국민 건강 또는 환경에 대한 위해(危害)를 방지’하기 위함이라 명시하여, 인간뿐 아니라 야 생동식물과 같은 환경도 빛공해로부터 보호받아야 할 대상임을 분명히 하고 있다.

이와 같은 인식에 따라 최근 빛공해 실태 파악을 위한 연구 들이 진행되고 있다. Cho et al.(2018)은 인천광역시 300개 지점의 야간 빛방사량을 측정하여 조명 유형별 빛공해 현황을 파악하였고, Lee(2018)도 전라북도 4개 도시를 대상으로 빛방 사량을 측정하여 도시 규모별･조명 유형별 빛공해 현황을 분석 하고, 각 유형별 빛공해 관리 방안을 제시하였다. Jung et al.(2019)는 조도계를 이용하여 주택 내부로 침입하는 침입광 을 측정하여 도시민이 실내에서 노출되는 빛공해 수준을 파악 하였고, Park and Cheon(2018)은 서울시 거주민 500명을 대 상으로 빛공해 피해 경험을 설문조사하여 도시민의 빛공해 인 지 수준을 분석하였다. 하지만 위의 연구들은 모두 도시 지역에 거주하는 인간의 관점에서의 빛공해 실태 파악일 뿐, 아생동식 물의 관점에서의 빛공해 실태 파악 연구는 거의 없는 실정이다.

관련 연구가 부족한 이유는, 인간에 비해 야생동식물의 영향 에 관한 관심이 부족한 이유도 있겠지만, 국내 야생동식물 서식 지들이 대부분 험준한 산악지형에 위치하여, 사고 위험 등 야간 조사의 어려움이 있기 때문이기도 하다. 빛공해는 그 영향이 발생원 근처에만 한정되지 않고, 넓은 지역으로 전파되는 속성 을 가지고 있어, 빛공해가 야생동식물에 미치는 영향을 분석하 기 위해서는 넓은 지역에 걸친 경관 규모(landscape-scale)의 연구가 필요하나, 야간 현장 조사의 어려움 때문에 수행하기 쉽지 않다.

대안으로 현장 조사 대신 야간 위성영상을 활용한 방법이 있다. 최근 위성 센서 기술이 발달하면서 지상에서 수백 km 상공에서도 인공조명에서 방사된 약한 에너지를 감지할 수 있 는 위성 센서들이 개발･운영되고 있는데, 이 데이터를 활용하 여 야간 현장 조사가 현실적으로 불가능한 산악지역의 빛공해 현황 파악이 가능하다. Cho et al.(2014)은 야간 위성영상을 이용하여 국내 육상형 국립공원의 빛공해 수준과 이에 미치는 요인을 경관 수준에서 분석하기도 하였다.

본 연구에서는 야간 위성영상을 활용하여 덕유산국립공원 내부와 인접 지역의 빛공해 현황과 빛공해가 공원 생태계에 미치는 잠재적 영향을 분석하였다. 연구대상지로 덕유산국립 공원을 선정한 이유는 공원 구역 내 대규모 스키 리조트가 위치 하여 빛공해가 심한 대표적 국립공원이기 때문이다. 덕유산국 립공원의 빛공해 현황은 인접 도시지역에서 공원 내부로 이어 진 도시-자연 빛공해 경사(gradient)를 분석하여 파악하였고, 빛공해가 생태계에 미치는 영향은 공원 내 빛공해 심각 지역과 법정 보호종 서식지를 중첩하여 분석하였다.

연구방법

1. 연구대상지

본 연구의 대상지는 덕유산국립공원 내부와 인접 지역이다 (Figure 1). 지난 1975년 우리나라에서 10번째로 국립공원으 로 지정된 덕유산국립공원은 전북 무주군･장수군, 경남 거창 군･함양군 등 4개 군에 걸쳐 총 229.43㎢의 지역에 지정되어 있다. 주봉인 향적봉을 중심으로 주목과 구상나무 등 아고산 식생대가 분포하고 있고, 광릉요강꽃과 복주머니란, 무산쇠족 제비, 담비, 하늘다람쥐, 새호리기, 감돌고기, 돌상어 등 다양한 법정 보호종들이 서식하는 등 야생동식물의 보고이다(Korea National Park Research Institute, 2012).

덕유산국립공원에는 공원 구역 내 대규모 리조트인 무주덕 유산리조트가 위치하여 공원 생태계를 크게 훼손하고 있다. 특 히 야간 스키장 운영을 위해 스키 슬로프에 야간 조명을 설치･ 운영하고 있는데, 스키장 조명에서 방사된 빛공해로 인한 피해 가 우려된다. 또한, 현재 공원 구역은 아니지만, 무주구천동 관광특구가 공원 구역으로 둘러싸여 있고, 국도 37호선이 공원 을 관통하여 지나는 등 여러 빛공해원이 공원 내부와 인접 지역 에 산재하고 있다. 국립공원관리공단 덕유산국립공원사무소 (2018)에 따르면 덕유산국립공원의 빛공해 수준은 대도시에 인접한 북한산, 계룡산, 무등산, 경주국립공원과 공원 구역 내 군부대가 위치한 변산반도국립공원을 제외하고 6번째로 높은 수준이었다.

2. 야간 위성영상 데이터

덕유산국립공원 빛공해 수준은 미 해양대기청(United States National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA) Earth Observation Group이 제공하는 Visual Infrared Imaging Radiometer Suite(VIIRS) Day and Night Band(DNB) 야간 영상 Version 1을 이용하여 분석하였다. VIIRS는 Suomi NPP 위성에 탑재된 센서로, 총 22개의 분광 밴드로 구성되어 있는데, DNB는 이 밴드 중 하나로 0.50μm~0.90μm의 대역 폭을 갖는 전정색(panchromatic) 밴드이다. 다른 위성탑재 센 서와 달리 DNB는 야간에도 지표면에서 방사된 에너지를 기록 하고 있어, 야간 지표면 영상을 얻는 데 많이 활용되고 있다 (Cho et al. 2014, Duriscoe et al., 2013; Guo et al., 2015;Kim and Cheon, 2018).

VIIRS DNB는 하루에도 여러 차례 지구상 같은 지점을 반 복 관찰하여, 한 달에 수십여 장의 야간 영상을 촬영하고 있는 데, 이들 영상에는 지상의 인공조명뿐 아니라 달빛이나 일출 전･일몰 후 박명 기간의 어스름, 화재, 번개 등 다양한 광원에 서 방사된 전자기복사에너지들이 기록된다. VIIRS DNB 야간 영상 Version 1은 위와 같은 자연광을 제거하기 위해, DNB 원 데이터 중 구름이 있거나 위와 같은 자연광이 있는 시점에 촬영된 영상을 제거한 후 남은 데이터들을 월 단위로 평균한 데이터이다(Elvidge et al., 2017). 따라서 VIIRS DNB 야간 영상 Version 1의 픽셀값은 해당 픽셀에 위치한 인공조명에서 한 달 동안 평균적으로 어느 정도의 에너지가 방사되었는지 측정한 데이터이다. VIIRS DNB 야간 영상 Version 1은 여러 시점에 촬영된 영상을 조합한(composite) 영상이기 때문에, 촬 영 시점의 대기 상태의 영향을 보정하는 대기보정은 별도로 수행하지 않았다. VIIRS DNB 야간 영상의 지상표본거리 (ground sample distance)는 15 아크초(arc-second)로, 이를 북위 36° 지방에서의 지상거리로 환산하면 약 375m×456m이 다. VIIRS DNB 야간 영상의 측정 단위는 nW/㎠/sr 이다. 덕유산국립공원은 국립공원 내 스키장이 위치하여 스키장 운영 여부에 따라 빛공해 수준 차이가 매우 크므로, 본 연구에서는 스키 성수기인 2018년 1월과 비수기인 8월 영상을 획득하여 비교･분석하였다. 연구 설계 단계에서는 2017~18년 영상을 분기별로 비교･분석하려 하였으나, Figure 2를 보면 알 수 있 듯이 겨울철 영상을 제외한 다른 계절 영상들 간 빛방사량에는 큰 차이가 없었으므로, 논의의 단순화를 위해 본 논문에서는 1월과 8월 영상 분석 결과만 제시하였다.

3. 덕유산국립공원 빛공해 분석

덕유산국립공원의 빛공해 현황은 덕유산국립공원 내부와 인 접 지역에서 빛공해를 유발할 것으로 추측되는 13개 주요 빛공 해원이 위치한 지점의 VIIRS DNB 픽셀값, 즉 빛방사량을 추출 하여 분석하였다. 13개 지점은 무주덕유산리조트 내 주요 시설 과 무주구천동, 무주대 야영장, 공원 관통 도로, 공원 내 마을들 로 구성되어 있다. 또한, 이들 시설 중 빛방사량이 높은 지역에 대해서는, 이들 시설을 관통하는 가상의 조사선(transect)을 그 려 방사된 빛이 주변으로 어떻게 퍼져나가는지 분석하였다. 본 연구에서는 두 개의 조사선을 그렸는데, 하나는 덕유산국립공 원 인접 지역 최대의 빛공해 유발 시설인 북서쪽 무주읍에서 시작하여 무주덕유산리조트 스키슬로프를 지나 송계사 계곡 인근을 지나도록 배치하였고, 다른 하나는 공원 서쪽 안성면에 서 시작하여 설천봉을 지나 국립공원 동쪽 경계에 위치한 빼재 를 지나도록 배치하였다.

4. 빛공해가 생태계에 미치는 영향 분석

빛공해가 생태계에 미치는 영향은 문헌 조사를 통해 빛공해 심각 지역에 서식하는 주요 법정 보호종을 파악하여 분석하였 다. 공원 내 법정 보호종의 공간적 분포는 2012년 덕유산국립 공원 자연자연조사(Korea National Park Research Institute, 2012)의 조사 격자를 기준으로 하였다. 분석을 위해서는 공원 내 모든 지점에 대해 해당 지점의 빛공해가 심각한 수준인지를 판별하여야 하는데, 국내외 문헌에 생태계 관점에서 빛공해 여 부를 판별할 수 있는 기준을 찾을 수 없었다. 유사한 사례로 「빛공해 방지법」상 빛방사허용기준이 있었는데, 이 법에서 는 토지이용 유형을 기준으로 제1종~제4종 조명환경관리구역 을 지정하고, 구역별 빛방사허용기준을 차등 적용하도록 규정 하고 있다. 국립공원과 같은 보호지역은 ‘과도한 인공조명이 자연환경에 부정적인 영향을 미치거나 미칠 우려가 있는 구역’ 에 지정하는 제1종 조명환경관리구역에 해당하며, 이 구역에 설치하는 일반조명(점멸 또는 동영상 변화가 있지 않은 조명) 은 발광 휘도가 50cd/㎡ 이하이어야 한다. 본 연구에서는 이 기준을 바탕으로 국립공원 내 빛공해 심각 지역을 50cd/㎡의 일반조명이 50m×50m의 지역에 하나 이상 있는 정도의 빛방 사량을 가진 지역으로 정의하였다. 이 기준을 VIIRS DNB 영상의 단위로 환산하면 빛방사량이 2.9 nW/㎠/sr 이상인 지 역에 해당한다(Korea National Park Service, 2018). 빛공해 심각 지역은 빛공해가 심각한 1월 영상을 기준으로 판단하였 다. 본 연구에서는 위 기준에 의해 도출된 빛공해 심각 지역과 덕유산국립공원 자연자원조사의 조사 격자를 중첩하여, 빛공 해가 심각한 지역에 서식하는 법정 보호종을 파악하였다.

결과 및 고찰

1. 덕유산국립공원 빛공해 현황

1) 덕유산국립공원 빛공해 공간 분포

Figure 3는 2018년 1월과 8월 VIIRS DNB 야간 영상을 보여주는 그림으로, 무주덕유산리조트와 무주구천동, 무주읍, 설천면 등 덕유산국립공원 내부와 인근 지역의 빛공해원이 뚜 렷이 확인된다. 두 영상의 비교를 위해 영상 밝기와 명암은 같은 값이 되도록 조절하였다. 두 영상을 비교하면, 1월 영상의 빛공해 지역의 넓이와 빛방사량이 8월 영상보다 커, 덕유산국 립공원의 경우 스키 성수기인 겨울철에 빛공해가 심각함을 알 수 있다.

스키 성수기의 빛공해 수준이 비성수기에 비해 높다는 사실 은 2018년 1월과 8월 공원 내부와 인접지역의 주요 지점의 빛방사량을 비교한 Figure 4에서도 명확히 드러난다. 조사 지 점 중 빛방사량이 가장 높은 곳은 무주덕유산리조트 내 스키하 우스와 호텔이 위치한 지점으로, 이 지점의 1월 야간 빛방사량 은 22.6 nW/㎠/sr이었는데, 이는 같은 지점의 8월 빛방사량 8.3 nW/㎠/sr에 비해 2.7배나 높은 수준이다. 1월과 8월의 야 간 빛방사량차가 가장 큰 지점 역시 리조트 내 스키 슬로프로, 이 지점의 1월과 8월 빛방사량은 각각 16.7 nW/㎠/sr과 2.9 nW/㎠/sr로 그 차이가 5.8배에 이르렀다.

무주덕유산 리조트만큼은 아니지만 공원 내 다른 모든 빛공 해원에서도 8월에 비해 1월 빛방사량이 높게 나타나, 겨울철 빛공해가 더 심함을 알 수 있었다. 이는 겨울에는 야간 조명을 이용하는 시간이 긴 데다, 8월에는 나뭇잎이 나무 아래 조명에 서 방사된 빛을 어느 정도 차단하는 데 반해 1월에는 그렇지 못하기 때문으로 판단된다.

덕유산리조트 외 빛방사량이 높은 지역으로는 무주구천동과 덕유대 야영지가 있었고, 무주구천동 진입로인 삼공삼거리와 적산호도 상대적으로 빛방사량이 높았다. 반면 백련사와 현재 주민이 거주하고 구산마을과 방재마을, 벌한마을의 빛방사량 은 모두 2 nW/㎠/sr 이하로 크게 문제 되는 수준은 아니었다.

2) 빛공해 경사 분석

위 결과는 도시-공원 빛공해 경사 분석 결과를 통해서도 확 인할 수 있다. Figure 5를 보면, 무주리조트 구간의 1월 빛방사 량은 최대 29 nW/㎠/sr에 이르렀는데, 이는 인근 도시 지역인 무주읍의 빛방사량과 비슷한 수준이었다. 이에 반해 8월 빛방 사량은 7.9 nW/㎠/sr로 1월에 비해 27%에 불과하여, 무주덕 유산리조트의 겨울철 야간 조명이 덕유산국립공원 빛공해의 주요 원인이라는 사실을 알 수 있었다. 또한 스키장과 상관없는 무주읍 구간과 적상호 지역도 8월에 비해 1월 빛방사량이 높아, 야간 조명 운영 시간 및 나뭇잎에 의한 차폐 정도가 빛공해 수준에 영향을 준다는 위의 결론을 다시 확인할 수 있었다.

덕유산국립공원 인근 주요 빛공해원에서 방사된 빛이 주변 으로 침투하는 물리적 거리는 최대 1㎞ 정도로 나타났다. Figure 5a를 보면, 무주덕유산리조트에서 방사된 빛은 리조트 경계에서 남동쪽으로 약 250m, 북서쪽으로 약 1㎞ 정도 전파 되었고, 무주읍에서도 남동쪽으로 약 600m 전파됨을 알 수 있다. Figure 5b에서도 비슷한 결과를 볼 수 있는데, 국립공원 경계 동쪽에 위치한 빼재에서 방사된 빛이 약 500m 전파됨을 알 수 있다. 이 결과는 국립공원 내부의 인공조명을 규제하더라 도, 국립공원 경계로부터 최대 1㎞ 이내 지역은 공원 인접지역 에서 전파된 빛에 의해 영향을 받는다는 결과이다. 다시 말해 빛공해는 경계효과(edge effect)의 일종으로, 외부의 영향을 받는 경계지역을 확대시키고 서식 환경이 양호한 내부서식지를 감소시키는 원인일 수 있다. 따라서 국립공원 등 보호지역의 빛공해로 인한 경계효과를 줄이고, 내부 서식지를 보호하기 위 해서는 국립공원 내부뿐 아니라 인접 완충 지역에서의 인공조 명 대한 관리가 필요하다.

3) 빛공해에 영향을 받는 야생생물종

덕유산국립공원 구역 중 야간 빛방사량이 2.9 nW/㎠/sr 이 상인 빛공해 심각지역은 14.8㎢로 전체 공원지역 면적의 6.5% 를 차지하였다. 빛공해 심각 지역은 무주덕유산리조트 지역과 무주구천동 지구, 리조트와 무주구천동 지구 진입로 인근 지역, 국도 37호선, 지방도 49호 인근 지역에 분포하였다.

빛공해 심각 지역으로 분류된 지역에 서식하는 법정 보호종 으로는 포유류 4종(담비, 무산쇠족제비, 삵, 하늘다람쥐) 조류 2종(새호리기, 황조롱이), 양서파충류 9종(꼬리치레도롱뇽, 도 롱뇽, 이끼도롱뇽, 북방산개구리, 계곡산개구리, 누룩뱀, 유혈 목이, 쇠살모사, 까치살모사), 어류(감돌고기, 돌상어)가 있었 다(Table 1). 법정 보호종 중 무산쇠족제비와 삵 등은 야행성 포식자로, 이들 종은 빛공해가 심한 지역에서는 사냥 중 피식자 에게 발각될 확률이 증가하여 사냥 성공률이 감소하는 등 개체 수가 감소할 가능성이 크다(Gaston et al., 2013). 하늘다람쥐 등 야행성 소형 포유류들 또한 빛공행 노출되면 둥지에서 나오 는 것을 꺼리고 활동시간을 줄이는 등 빛공해에 취약한 종이다 (DeCoursey, 1986). 반면 담비, 새호리기, 황조롱이 등 주행성 포식자는 빛공해 지역에서 활동시간이 증가하는 것으로 알려져 있으나, 활동시간 증가가 이들 종의 개체수에 어떠한 영향을 주는지는 확실치 않다(Gaston et al., 2013). 덕유산국립공원 자연자원조사 보고서(국립공원연구원, 2012)에는 광릉요강꽃 등 식물과 긴털주머니뿔나방 등 곤충 등의 법정 보호종을 보고 하였으나, 보고서에 발견 지점이 특정되지 않아, 빛공해 심각 지역에 서식하는지는 판단할 수 없었다.

2. 결론 및 제언

덕유산국립공원은 공원 구역 내 스키리조트가 위치하여 타 국립공원에 비해 빛공해가 심각하였다. 특히 무주덕유산리조 트의 빛방사량은 인근 도시 지역인 무주읍과 비슷할 정도로 높아 빛공해가 매우 심각하였고, 무주구천동 관광특구와 공원 관통 도로인 37번 국도와 49번 지방도 주변의 빛공해도 심각한 수준이었다. 특히 겨울철 빛공해가 여름철보다 심했는데, 이는 공원 구역 내 스키장이 위치한 지역적 특성과 함께, 겨울철에는 야간 조명 사용시간이 길고, 야간 조명을 차단하는 나뭇잎이 적기 때문이다. 빛공해가 심각한 지역에서 발견된 법정 보호종 중 포유류는 담비와 무산쇠족제비, 삵, 하늘다람쥐가 있었고, 조류는 새호리기, 황조롱이, 양서파충류는 꼬리치레도롱뇽, 도 롱뇽, 이끼도롱뇽, 북방산개구리, 계곡산개구리, 누룩뱀, 유혈 목이, 쇠살모사, 까치살모사, 어류는 감돌고기, 돌상어가 있었 다. 이들 종 중 삵과 하늘다람쥐 등 야행성 종의 피해가 특히 우려되어, 이들 종 서식환경에 대한 모니터링 및 빛공해 저감 대책이 시급히 요구된다.

본 연구 결과를 바탕으로 다음과 같은 정책적 시사점을 도출 하였다. 첫째, 국립공원 내부의 조명 시설에 대한 규제가 필요 하다. 우리나라 국립공원 구역 내에는 무주덕유산리조트와 같 은 대규모 건축물뿐 아니라 주거용, 사찰용 건축물이 많은데, 이 건축물에서 사용하는 야간 인공조명에 대한 규제는 전무한 실정이다. 현재 국내 빛공해 관련 유일한 제도인 ^『빛공해 방지 법_』은 도시 지역 야간 조명 규제를 위해 제정된 법으로, 야생 동식물보다는 인간 건강을 보호하는데 초점을 맞추고 있다. 빛 공해로부터 국립공원을 비롯한 보호지역의 생태계를 보호하기 위해서는, 야생동식물의 생태적 특성을 고려한 조명 관리 방안 을 마련해야 한다. 특히 빛공해에 취약한 야행성 동물의 서식지 에 대해서는 강력한 조명 규제가 필요하다. 둘째, 국립공원 인 접 지역에 대한 야간 조명 규제가 필요하다. 우리나라 국립공원 은 대부분 유명 관광지로 공원 경계를 따라 숙박 시설과 상가시 설이 집중된 경우가 많은데, 이들 건축물에서 방사된 빛이 공원 내부로 침입하여 공원 경계부를 빛공해로 오염시키고 있다. 따 라서 공원 내부만큼은 아니더라도 공원 인접 지역에 조명 규제 도 필요한데, 관련 규제가 미비한 만큼 공원 주변 조명 관리를 위해서는 공원 인접 상인과 협의가 필수적이다. 주민 협의를 통해 야간 조명 시간을 줄이고 기존 조명을 저휘도 조명으로 교체 비용을 지원하는 등 노력이 필요하다. 또한, 야생동물의 번식기 등 빛공해에 민감한 시기에는 야간 조명 사용을 줄이는 대신 별자리 관찰 등 행사 등 어두움을 이용한 관광 프로그램을 개발하는 등 지역 주민의 참여를 적극적으로 유도하여야 한다.