본 연구의 목적은 시뮬레이션 분석을 통한 통일 이후 북한 지역의 도시 토지이용 변화를 추정하는 것이다. 통일이라는 발생하지 않은 이벤트를 가정하여 북한 도시의 토지이용 변화를 추정하였다. 통일의 방법은 현재 남한 체제와 동일한 자유민주주의 시장경제 체제로의 통일을 가정하며, 통일 이후의 북한은 남한의 과거 도시 토지이용 변화 패턴과 유사할 것으로 가정한다. 따라서 도시 유사도 분석 결과 탐색된 북한의 도시는 공간적으로 가장 유사한 과거 남한의 도시 토지이용 변화 패턴으로 변화가 발생할 것이라는 가정으로 연구를 진행하였다.
본 연구는 크게 도시 유사도 분석과 도심화 패턴을 적용한 시뮬레이션 분석으로 구분할 수 있다.
도시 유사도 분석은 1980년대 기준의 남한 도시와 2015년 기준의 북한 도시 중 공간적으로 유사한 도시를 탐색하는 분석이다. 이러한 도시 유사도 분석을 위해서 통계분석 방법 중 다양한 특성을 지닌 관찰 대상을 유사성을 바탕으로 유사한 집단으로 분류하는 방법인 군집분석을 시행하였다. 도시 유사도 분석은 원격탐사 기법과 지리 정보 시스템을 활용한 공간분석, 통계분석 기법을 접목한 분석 방법이라고 할 수 있다.
분석 결과, 2015년 기준 북한의 남포특별시와 1980년대 기준 남한의 인천시가 가장 유사한 도시 유사도를 나타냄을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구는 북한의 남포특별시를 기준으로 통일 이후 도시 토지이용 변화 시뮬레이션을 위한 모델의 근간을 인천광역시의 토지이용 변화 패턴으로 설정하여 모델을 구축하였다.
시뮬레이션 분석은 도심화 패턴 탐색을 위한 모델 적합도 연구와 시뮬레이션 결과에 따른 유효성 검증, 향후 북한 도시의 토지이용 변화 시뮬레이션 분석으로 구분된다.
도심화 패턴을 가장 유의성 높게 반영하는 모델을 선정하기 위해서 통계 분석의 일종인 다항 로지스틱 회귀분석과 머신러닝의 일종인 의사결정나무, 서포트 벡터 머신 알고리즘을 활용한 분석을 통해 토지이용 변화 추정 정확도를 비교 분석하여 도심화 패턴 탐색을 위한 모델링에 있어 적합한 방법론을 선정하였다. 유효성 검증이 진행된 적합한 모델을 선정하여 북한 도시 데이터를 적용하여 향후 북한 도시의 토지이용 변화 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 시뮬레이션 분석은 지리 정보 시스템, 통계 분석, 머신러닝 기법을 접목한 분석 방법이라고 할 수 있다. 기존의 연구에서 진행되었던 토지이용 변화 요소에 대한 변수의 일부 추출 접근 방식이 아닌 다양한 공간변수와 각각의 토지이용 변화에 대한 규칙을 학습시켜 토지이용 변화에 대한 추정을 수행하는 머신러닝 기반 시뮬레이션 모델을 구축하였다.
이를 통해 시뮬레이션 단계 및 기준 토지이용별 추정 정확도가 가장 높은 모델을 결합한 시뮬레이션 통합 모델을 구축하였다. 통합 모델 구축에 활용된 알고리즘은 의사결정나무 알고리즘의 일종인 C5.0과 서포트 벡터 머신 알고리즘의 일종인 kernlab의 가우시안 방사형 기반 커널 알고리즘을 사용하였다. 해당 모델을 활용하여 북한 도시(남포특별시)의 시나리오별 토지이용 변화를 추정하였다.
남포특별시의 토지이용 변화 시뮬레이션 분석은 단계별 비포장도로의 일부의 포장화, 철도역 신설, 신규 도심지역 개발을 가정한 시나리오로 진행하였다. 신규 도심지역 개발은 선행연구에서 제안한 남포특별시의 개발가능 후보지 중 일부지역을 선정한 시나리오를 구성하였다.
분석 결과, 지역의 교통 접근성 변화와 신규 도심지역의 개발 영향은 해당 지역의 도심화는 물론이며 타 지역까지 연계되어 도심화 현상이 나타나게 되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 교통 시설의 신설과 신규 도심지역의 개발을 위한 정책 수립 단계에서 해당 지역의 발전과 함께 타 지역과의 도심 연계성을 고려하는 것이 중요할 것임을 고찰할 수 있었다.
통일은 우리 민족의 삶과 번영을 위한 국가적 과제이며 국토의 지속가능한 발전을 위해 달성해야 할 중요한 과제임을 인식하여, 통일 대비를 위한 다양한 학제 간 연구가 지속적으로 진행되어야 할 것이다. 이러한 관점에서 본 연구는 통일 한국 시대의 북한 도시화 현상을 미시적으로 추정하여, 향후 북한 도시의 개발 정책 수립 시 전략적인 대응을 할 수 있는 측면에서 연구의 의의를 지닌다.

This study aims to estimate land-use changes in North Korea after the unification through simulation. The study assumed the unification under the free democracy and market economy regime. After unification, the patterns of land-use changes in North Korea''s cities are expected to be similar to those in South Korea''s cites in the past. This study is composed of urban similarity analysis and urbanization pattern-based simulation.
Urban similarity analysis is used to find the similar cities in South Korea in 1980s to cities in North Korea in 2015. A cluster analysis, one of the statistical analysis methods, was conducted for the urban similarity analysis. The urban similarity analysis is a combine remote sensing, spatial analysis for geographic information system and statistical analysis.
The results indicate that Nampo city in North Korea is the most similar to Incheon city in South Korea. Thus, the simulation model for Nampo city after the unification was implemented for reflect the land-use changes of Incheon city.
The simulation analysis consists of exploration of urban patterns, validation of simulated results, and analysis of the land-use changes in North Korea''s city in the future. The estimation accuracy of land use change was measured by polynomial regression analysis, decision tree analysis and support vector machine analysis. On this basis, suitable methodologies were selected for the modelling of the urban pattern search. The simulation analysis is a combine geographic information system, statistical analysis and machine learning techniques. The hybrid model uses the ‘C5.0’ a kind of decision tree algorithm and the ‘RBF kernel’ a kind of support vector machine algorithm.
The land use change of North Korea''s city(Nampo city) was estimated based on this model. The scenario of newly constructing roads and railroad stations, and developing new urban areas was used in the simulation.
The simulated results showed that the urban sprawl impact through improvement of traffic accessibility and the development of new urban areas could be linked to the region and other regions. Therefore, it was showed that importance of consider development of region and connectivity with other regions in the establishment of the transportation facilities and the development of a new urban area.
The unification is a national challenge for the nation''s life and prosperity, and a vital task for the sustainable development of the land. Various interdisciplinary studies need to be conducted in preparation for the unification. From this perspective, this study estimated the urbanization of North Korea''s cities at the micro-scale after the unification. This study provides a strategic guidance for policy making of the North Korea''s cities in the future.