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도시림의 속성에 대한 도시민의 선호체계
Preferences of Urban dwellers on Attributes of Urban Forest in South Korea using Choice Experiment

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Authors
구자춘
Advisor
윤여창
Major
농업생명과학대학 산림과학부(산림환경학전공)
Issue Date
2013-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
선택실험법도시림선호체계이질성한계지불의사혼합로짓모형잠재집단모형
Description
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 산림과학부 산림환경학 전공, 2013. 8. 윤여창.
Abstract
도시 인구의 급격한 증가로 다양한 도시 문제가 발생하면서 도시민에게 다양한 편익을 제공하는 도시림의 유지와 관리는 도시 환경정책의 중요한 이슈로 자리 잡았다. 우리나라 생활권 도시 녹지의 면적은 7.76㎡/인으로, FAO와 WHO가 권장한 기준에 미치지 못한다. 우리나라 도시민들은 도시림에 대한 수요가 많이 늘어날 것으로 전망하였다. 증가하는 도시림 수요를 맞추기 위한 다양한 산림 정책이 추진되고 있다. 산림청은 도시림의 확충 및 질적 향상 등에 관한 사항을 규정하는 『도시림 기본계획』을 수립하여 시행하고 있다.
도시림에 대한 도시민의 만족도를 증가시키기 위해서는 현재 도시민의 수요에 맞도록 도시림이 설계되어야 한다. 우리나라 도시민은 다수의 설문조사 결과에서 도시림의 휴양 기능을 가장 중요하다고 대답하였다. 정부가 도시림이란 환경재를 도시민에게 공급함에 그 효용을 극대화하기 위해서는 휴양지로서의 도시림에 대한 도시민의 선호를 파악할 필요가 있다. 본 연구는 도시민의 선호체계를 다각도로 파악하여 산림 정책 결정권자가 도시림 정책 사업의 내용을 설계하는 데에 필요한 실질적인 정보를 제공하기 위해 마련되었다.
연구의 목적을 달성하기 위한 연구의 질문은 네 가지이다
첫째, 휴양지로서 가장 선호되는 도시림의 형태는 무엇인가? 둘째, 도시림의 속성에 대한 선호에 이질성이 있는가? 이질성이 있다면 그 형태는 어떠한가? 셋째, 선호에 대한 이질성의 원인은 무엇인가? 넷째, 산림 관리 정책 추진으로 도시림의 속성이 변화하는 경우에 도시민은 이 속성 변화 분에 대하여 얼마의 가치를 부여하는가?
이상의 질문에 대하여 효과적으로 답하기 위하여 선택실험법을 활용하였다. 진술선호법의 하나인 선택실험법은 재화의 다양한 속성을 분리하여 분석할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 비용변수를 도시림의 속성으로 추가함으로써, 해당 속성의 변화에 따른 한계지불의사를 쉽게 산정할 수 있다. 그간 일반 숲에 적용된 선택실험법 연구는 많으나, 도시림의 휴양가치에 초점을 맞춰 진행된 선택실험법 연구는 제한적이었다.
선택실험법으로 속성별 모수를 추정하는 방법에는 조건부로짓모형, 혼합로짓모형, 잠재집단모형 등이 있다. 각 방법은 모수를 단수의 점으로, 연속된 값을 갖는 분포로, 다수의 점으로 추정한다는 점에서 차이가 있다. 각 방법을 적용함에 다수의 쟁점이 존재한다. 혼합로짓모형에서 모수를 나타내는 사전 확률분포의 종류를 결정하는 기준에 대한 것, 혼합로짓모형과 잠재집단모형의 상대적 우월성에 관한 것, 한계지불의사를 산정할 때, 분모로 쓰이는 비용변수의 처리에 관한 것이다. 이 연구에서는 이들 쟁점이 되는 사항들에 대해서도 깊이 살펴보고자 하였다.
도시림을 대표하는 속성변수로 산책로, 생물다양성, 접근성, 환경교육프로그램, 경사도를 선정하였다. 속성변수의 변화에 따른 한계지불의사를 도출하기 위하여 입장료를 변수로 추가하였다. 6개 속성, 속성별 3개 수준으로 구성할 수 있는 대안의 수는 729이다. 직교설계를 시행하여 18개 대안이 도출되었다. 18개 대안을 두 개씩 임의로 짝을 지워 153개 실험 조합을 구성하였다. 95% 신뢰수준에서 표본오차 3.4% 수준인 800명을 목표 표본으로 선정하였다. 나이, 성별, 구역의 크기를 고려한 할당추출을 시행하였으며, 전문 조사기관에 의뢰하여 설문을 진행하였다. 2,615명을 대상으로 설문조사를 하였으며, 837명으로부터 응답을 얻었다. 표본의 특성을 통계청의 자료와 비교한 결과, 표본은 모집단의 특성을 적절하게 대변할 수 있다고 판단되었다.
조건부로짓모형으로 추정한 결과는 다음과 같다. Pseudo R2값은 0.208로, 추정 결과의 유의성이 인정되었다. 접근성, 경사도(구릉형)를 제외한 모든 변수가 5% 유의수준에서 통계적 유의성을 보였다. No(제시된 도시림을 선택하지 않는다고 대답한 경우), 산책로, 입장료, 경사도(산악형)는 음의 모수가, 생물다양성(보통), 생물다양성(풍부), 환경교육프로그램(안내표지판 설치) 환경교육프로그램(안내표지판 설치와 프로그램 운영)은 양의 모수가 추정되었다. 도시림 속성변수의 상대적 중요도를 계산한 결과, 도시림 경관을 구성하는 요소의 다양성을 뜻하는 생물다양성이 휴양을 위한 도시림 선택에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
혼합로짓모형으로 추정한 결과는 다음과 같다. 모든 속성변수의 모수가 정규분포, 로그정규분포, 균등분포를 따른다고 가정한 세 Model에서 공통으로 이질성이 규명된 속성변수는 No, 산책로, 생물다양성(풍부), 입장료, 경사도(산악형)이다. 각 분포가 나타내는 이질성의 차이가 있는 만큼, 해당 모수의 이질성을 가장 잘 나타내는 사전 확률분포를 선택해야 한다. 본 연구에서는 준비모수(SNP) 검정을 활용하였다. 그런데 검정 대상이 되는 속성변수를 제외한 타 속성변수를 고정값으로 처리한 경우에는 해당 모수의 참 분포가 정규분포, 로그정규분포, Sb Johnson 분포, 균등분포라는 가설이 모두 채택되었다. 반면, 나머지 확률변수는 정규분포를 따른다고 가정하고 입장료의 모수를 4가지 분포를 따르는 확률변수로 가정한 경우에는 입장료 모수의 분포가 정규분포, Sb Johnson 분포가 참이라는 가설만 채택되었다. 이 연구에서처럼 다수 속성변수의 이질성이 인정된 경우에는 SNP 검정으로 한 속성변수에 대한 특정 확률분포의 적합성을 가리기에는 적합하지 않다고 판단된다. 또한, 속성변수의 모수 간 상관관계가 확인된 만큼 SNP 검정은 속성변수의 조합의 문제로 확장되어 적용될 필요가 있을 것이다. 본 연구에서는 계량 분석의 용이성을 위하여 비용변수를 포함한 확률변수가 정규분포를 따른다고 가정한 Model을 혼합로짓모형으로 선정하고, 타 모형과 비교하였다. 최종 Model의 Pseudo R2값은 0.249로, 조건부로짓모형보다 모형의 설명력 증가하였다.
잠재집단모형으로 추정한 결과는 다음과 같다. Pseudo R2값은 0.261로, 조건부로짓모형보다 모형의 설명력이 증가하였다. 전체의 55.8%가 집단 III에 속하였으며, 집단 I과 II의 점유율은 각각 19.6%, 24.6%였다. Wald χ2 검정 결과, 집단 간 모수의 차이가 확인되었다. 가장 높은 점유율을 보인 집단 Ⅲ은 No, 입장료, 경사도(산악형)에 대해서는 음의 선호를, 생물다양성과 환경교육프로그램에 대해서는 양의 선호를 보였다. No에 민감하게 반응하고, 생물다양성(풍부)에 음의 선호를 보인 집단 Ⅰ을 도시림 이용에 소극적 집단이라 하고, 생물다양성과 경사도(구릉형)에 양의 선호를 보인 집단 Ⅱ를 도시림 이용에 적극적 집단이라 명명하였다.
Pseudo R2값에서 이질성을 인정한 혼합로짓모형과 잠재집단모형의 설명력이 이질성을 인정하지 않는 조건부로짓모형에 비해 증가하였다. 그렇다고 조건부로짓모형의 결과가 무의미하다는 것은 아니다. 모형의 설명력 자체가 기준 이상이며, IIA 가정이 위배되지 않음이 증명됐기 때문이다. 이를 증명하듯, 조건부로짓모형의 고정 모수가 혼합로짓모형의 모수를 뜻하는 정규분포의 중앙값 부근에 위치하였으며, 잠재집단의 다수 집단의 모수와 유사성을 보였다. 하지만 조건부로짓모형에서 나타나지 않은 모수의 특성이 혼합로짓모형과 잠재집단모형에서 규명된 만큼 이질성을 나타낸 두 모형의 활용가치는 높다고 판단된다.
혼합로짓모형과 잠재집단모형의 상대적 우월성을 비교한 결과, 두 모형 가운데 어떤 것이 완벽히 우월하다는 결론은 내릴 수 없었다. 더욱이 두 모형의 결과로 계산한 대안 선택 확률의 상관관계가 1에 이를 정도로 두 모형의 추정 결과가 같았다. 사실, 한 방법이 다른 방법보다 모형의 적합도가 높아졌다고 하여, 나머지 방법의 결과를 완전히 무시할 수는 없다. 추정 모형의 차이가 결과의 차이로 이어져서는 안 되기 때문이다. 따라서 선호에 대한 이질성을 나타내는 두 모형을 보완적으로 사용할 필요가 있다.
도시민의 사회경제적 특성, 휴양 형태, 환경태도가 속성에 대한 선호의 이질성 원인으로 규명되었다. 예컨대, 휴식을 목적으로 도시림을 방문하고, 학력이 높으며, 아이의 수가 많은 도시민이 도시림의 환경교육프로그램 제공에 더 긍정적으로 반응하였다. 특히, 아이의 수가 많은 도시민이 산책로 및 생물다양성의 증가에 긍정적으로 반응하는 것으로 나타났다. 이는 부모들이 도시림을 아이들이 환경과 교감할 수 있는 장소로 여겼기 때문으로 판단된다. 선호에 대한 이질성이 응답자의 사회경제적 특성 등에서 기인한 것이 확인된 만큼, Jeremy Bentham의 공리주의에 입각한 최대 다수의 최대 행복을 위해서는 대상지의 사회경제적 특성 등을 고려한 도시림 정책 집행이 필요하다고 판단된다.
도시림 선택에 가장 큰 영향을 미친 생물다양성의 수준을 빈약에서 보통으로, 빈약에서 풍부로 개선하였을 때, 우리나라 도시민은 1회 방문마다 평균 1,993원, 3,057원을 더 지불할 의사가 있었다. 이는 실험에서 응답자에게 제시한 입장료의 평균 가격인 2,000원과 같거나 많은 양이다. 이처럼 편익을 금전적 가치로의 환산함으로써 정책 효과를 정량적으로 판별할 수 있게 된다. 한편, 혼합로짓모형에서 한계지불의사 산정에 분모로 사용되는 비용변수가 이질성이 있음에도 이를 고정하는 경우나, 분모와 분자의 상관관계가 있음에도 상호 독립이라 가정하는 경우에 발생한 편의 정도를 정량적으로 제시하였다. 개별 모수 추정을 통해 한계지불의사 의 분포 특성을 나타낼 수 있으므로 비용변수의 모수에 대한 연구자의 임의적인 판단은 지양되어야 할 것이다.
이 박사학위 논문의 근본적인 질문은 도시림에 대한 사람의 마음, 즉 선호를 숫자로 읽을 수 있는 지에서 비롯되었다. 연구자는 도시림 속성에 대한 도시민의 선호체계를 다각도로 분석하기 위하여 선택실험법과 관련된 대부분의 계량 및 통계 기법을 적용하였으며, 어느 정도 소기의 목적을 달성했다고 판단한다. 누군가 효과적인 정책 제안을 내놓을 수 있는 환경재 가치 평가 방법, 혹은 선호체계 분석 방법이 무엇이냐고 묻는다면, 주저하지 않고 선택실험법이라 대답할 것이다. 사람의 마음이 그러하듯, 도시림에 대한 선호 역시 시간에 따라 변하고 있다. 이후 동태적 선호 변화를 고려한 선택실험법 연구가 필요할 것이다.
As society tends to urbanize more rapidly than before, it appears natural to have more urban areas as well as larger urban population. The urban areas in particular are confronting with various biophysical and socioeconomic problems. Environmental policies in those areas aim to conserve urban forest, which provide urban dwellers with various ecological and social benefits. The real estimate of current urban forest in residential region of South Korea is 7.76 square meters per capita
this situation does not meet the level recommended by Food and Agriculture Organization of the United Nations(FAO) and World Health Organization(WHO). Urban dwellers demand for urban forest has increased significantly. As a result, numerous urban forest policies stimulating growth in terms of quantity and improvement in terms of quality have been implemented to meet the growing demand by Korea Forest Service.
In order to maximize the satisfaction of urban dwellers, the urban forest must be designed to meet the current demand of the urban dwellers. In literature, their previous surveys show the recreational service of urban forest is the function that the urban dwellers value the most. Thus, decision makers are necessary to understand the preferences of urban dwellers on urban forests recreational services. This dissertation is geared towards providing practical information that forest policy makers need to design and manage urban forest in South Korea.
Four research questions are listed as follows: (1) What is the most preferred type of urban forest?
(2) Is there any heterogeneity of preferences among urban dwellers? If so, how can we define the shape of heterogeneity?
(3) What are the causes for the heterogeneity of preferences?
and (4) When the quantity and/or quality of urban forest is changed through urban forest policy, how much are urban dwellers willing to pay for visiting urban forest as a recreational site?
In order to answer to these questions effectively, a choice experiment was applied. Choice experiment (CE) has advantage of dividing environmental goods in to several attributes. In addition, it is capable of calculating marginal willing to pay(MWTP) by adding cost variable in a choice set. Research employing CE explains urban dwellers preferences over various forest attributes that can affect recreational services of general forest. However, the research mainly focusing on recreational services of urban forest has been limited.
There were various methods estimating parameters in CE. Particularly, conditional logit (CL), mixed logit (MXL), and latent class model (LCM) have been frequently used. The meaning of the three models parameters is different. Parameters of CL, MXL, and LCM represent a single point, continuous distribution, and multiple points, respectively. Among many debates regarding the three estimation methods, the issues considered in this dissertation include the followings: (1) The criteria for determining the most appropriate distribution of random parameter in MXL
(2) The relative superiority between MXL and LCM
and (3) The treatment of cost variable used as denominator in calculating MWTP.
The attributes of urban forest in the CE should be able to influence urban dwellers preferences. This study developed six urban forest attributes: trail, biodiversity, slope, accessibility, environmental education program, and entrance fee. Each attribute was divided into three levels. A total of 729 alternatives arise from the six attributes and the three levels. To isolate correlation effects from the attributes, an orthogonal main effect design was applied. Consequently, the number of alternatives was reduced to 18. By randomly pairing the 18 alternatives, 153 choice sets were obtained. To ensure a sufficient number of observations, each person was asked four times to select one option from different combinations of alternatives.
800 urban dwellers aged 19–65, the economically active population, were selected using a quota sampling method that considered age/sex ratios of Korean society, and urban population sizes provided by the Korean National Census of 2009. From 21 January to 10 February 2010, 2,615 citizens were surveyed. Among them, 823 participated in face-to-face interviews. The age and sex compositions of the sample well reflect the entire Korean population.
The estimated results of CL are as follows: (1) The pseudo R2 is 0.208, the estimated equation turns out statistically significant
(2) The coefficients of all attributes except for accessibility and slope(hilly) are significant
(3) The coefficients of No(do not select both alternative suggested), trail, entrance fee, and mountainous slope are negative, whereas the coefficients of biodiversity(average and rich) and environmental education program(signs only and program/signs) are positive
and (4) According to the results of relative importance among attributes, respondents considered biodiversity that represents diversity of elements composing landscape as the most important attribute.
The estimated results of MXL are as follows: (1) The pseudo R2 is 0.249
(2) The result of t-test identifies random parameters showing No, trail, biodiversity(rich), entrance fee, and slope(mountainous) were found to be random, there are considerable heterogeneity on these attributes among urban dwellers
and (3) Normal, log-normal, uniform distributions and Sb Johnson distribution were considered as the candidate distribution of random parameters. In order to select the most appropriate probability distribution of random parameters, semi-non parametric(SNP) test was applied. However, the results of SNP test were significantly influenced by ways of assuming the kind of random parameters. In the case that a number of attributes were found to be random simultaneously, it is not suitable to apply SNP test for individual attributes.
The estimated results of LCM are as follows: (1) The pseudo R2 is 0.261
and (2) Three latent classes with relatively homogeneous preferences over various urban forest attributes were identified. The predicted probabilities of belonging to the classes were 19.60%, 24.60% and 55.80% for Classes I–III, respectively. The results of the Wald chi-squared test indicate that there is considerable heterogeneity in preferences for urban forest across classes in the magnitude, significance, and signs of estimated coefficients. With respect to all of these preferences, Class I, Class II and Class III were labeled passive group, active group and majority group, respectively.
MXL and LCM have more explanatory power than CL. It, however, is not possible to conclude that the results of CL are meaningless. Because the models explanatory power is more than a specific threshold suggested by the literature and the Independence of irrelevant alternatives(IIA) assumption is not violated. The fixed parameter of CL was located near the median and mean of normal distribution estimated by the MXL and was similar to parameters of the majority group in LCM. As the characteristics of parameters which do not appear in CL can be identified in MXL and LCM, it is needed to apply the methods which can represent the heterogeneity in CE.
The relative superiority between MXL and LCM was compared with various quantitative criteria. It, however, was impossible to conclude that one specific model is consistently superior than the other. Moreover, the correlations of probabilities selecting a specific alternative of two models were close to one. Even though one model is relatively superior than the other, it does not mean that researchers can ignore results of the other model. I argue that it is necessary to apply these models complementary for revealing real preferences.
The socio-economic characteristics, visiting patterns, and attitude for urban environment influence the heterogeneity of preferences. For example, urban dwellers who visit urban forest for relaxation, with high education level and children, reacted more positively when environmental education programs are available. Especially, urban dwellers who have children under 19, reacted more positively to the increase of biodiversity and trail. This result showed that parents consider urban forest as a medium where their children can experience man-made nature. Thus, policy makers must consider urban dwellers characteristics to maximize their satisfaction.
MWTP for a unit increase in a specific attribute of urban forest was calculated with estimated coefficients. When the government implements a policy to improve level of biodiversity from a poor to an average and rich level, urban dwellers in South Korea are willing to pay 1,993 and 2,057 Korean Wons more per visit, respectively. These values were greater than or equal to 2,000 Korean Wons, average entrance fee proposed to respondents in this experiment. The estimated MWTPs can be used as evidence of the effects of governments investments in urban forest. In addition, the degree of biases can occur in calculating MWTP in MXP were presented. These biases occurred when the denominator was fixed when the denominator is found to be random, and researchers make denominators and numerators be mutually independent when there is a significant correlation between them. As it is possible to get the moment of MWTP by estimating individual parameters, any arbitrary assumptions related to the denominators, cost variable should be avoided.
The fundamental question of this dissertation is to see through the mind of urban dwellers, their preferences to urban forest via quantitative measurements. To answer this question, I have concentrated all my efforts to analyze preferences of urban dweller with the state of art of environmental valuation, CE. I would argue that CE is the most effective valuation method, because the results of CE can provide us with useful information about preferences such as heterogeneity of preference, cause for heterogeneity, and MWTP. The preference of urban dweller on urban forest will be changed as time goes by. Thus, the further CE research which considers dynamic changes in preference will be required.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/121103
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Appears in Collections:
College of Agriculture and Life Sciences (농업생명과학대학)Dept. of Forest Sciences (산림과학부)Theses (Ph.D. / Sc.D._산림과학부)
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