1. 개요

이 보고서는 미국 애리조나(Arizona) 중심부에 있는 주립 도로(State Route, SR) 260의 17마일을 따라 2001년부터 2008년까지 8년에 걸쳐 계속된 야생동물-고속도로 상관관계에 대한 연구의 결과임. 이 고속도로의 해당부분은 11개의 야생동물 지하도(underpasses, Ups)와 6개의 교량을 반영하기 위해 5단계에 걸쳐 2차선 도로에서 4차선 분리 고속도로로 재건설되고 있었음. 단계적으로 진행된 재건설은 연구자들로 하여금 건설의 효과와, 야생동물-차량 충돌(wildlife-vehicle collisions, WVCs)을 줄이고 야생돌물의 통과성(permeability)을 촉진하기기 위한 측정기준의 성공을 평가하기 위해 전후 통제 실험적 접근방식(before-after-control experimental approach)의 사용을 가능하게 하였음. 이 연구 프로젝트이 목적은 다음과 같음:

· 야생동물의 야생동물 지하도의 사용을 평가하고 비교하며, 야생동물의 지하도 사용에 영향을 미치는 요소를 살펴봄
· 원격측정(telemetry)을 사용하여 고속도로 재건설 단계(재건설 전, 중, 후)에서 SR 260을 가로지르는 야생동물의 이동을 평가
· SR 260 고속도로 재건설과 관련된 야생동물-차량 충돌의 특성을 파악하고, 야생동물 지하도와 다른 조치의 잠재적인 경제적 혜택을 평가
· 고속도로 교통량, 야생동물의 고속도로 통과 패턴, 그리고 야생동물의 지하도 사용간의 상관관계를 평가
· 유제동물(ungulate)에 대한 펜스가 야생동물-차량 충돌의 발생, 야생동물의 지하도 사용, 그리고 전반적인 야생동물의 고속도로 통과에서 담당하는 역할을 평가
 

야생동물의 지하도 사용에 영향을 미치는 인자들을 평가하기 위해, 연구자들은 SR 260의 세 부분에서 건설된 6개의 지하도에서 야생동물들이 통과하는 것을 모니터링하였음. 이 모니터링의 중점은: (1) 비디오 카메라 감시를 통하여 야생동물의 지하도 사용을 문서화하고 통과률(passage rates, 통과한 동물의 개체수/접근한 동물의 개체수)을 계산하며, 성공적인 지하도 통과 확률을 여러 다른 종과 다른 지하도와 비교함; (2) 지하도의 구조적 특성, 모니터링 지속기간, 엘크(elk, 큰 사슴)와 흰꼬리 사슴에 의한 성공적인 지하도 통과에 영향을 미치는 다른 요소들의 영향을 평가함; 그리고 (3) 지하도 효과성을 최대화하기 위한 제언을 제시함.

고속도로 충돌을 최소화하는데 있어서 통과 구조물과 펜스의 효과성을 평가하기 위해서, 연구팀은 SR 260을 따라 야생동물-차량 충돌을 문서화하여 야생동물 지하도와 유제동물에 대한 펜스의 성공과 혜택을 결정하였음. 목표는 다음의 내용을 평가하기 위해서였음: (1) 야생동물-차량 충돌의 발생과, 엘크-차량 충돌(elk-vehicle collision, EVC) 비율과 고속도로 재건설 단계와의 상관관계; (2) 엘크-차량 충돌을 최소화하는데 있어 지하도 구조물과 함께 유제동물에 대한 펜스의 역할; 그리고 (3) 엘크-차량 충돌의 감소와 관련된 고속도로 안전과 경제적 편익. 연구원들은 연간교통 효과(annual traffic effects)를 통제하면서, 공분산분석(analysis of covariance)에 의해 고속도로 부분에 대한 평균 엘크-차량 충돌비율(마일 당 엘크-차량 충돌)을 비교하였음. 여러 다른 고속도로 재건설 단계를 사용하여 두 가지 개별 분석이 이루어졌음. 첫번째 분석은 세 가지 조치단계(재건설 전, 중, 후)에 걸쳐 엘크-차량 충돌을 비교하였음. 두번째 분석은 각각의 재건설 고속도로 부분에 대해 펜스 전후를 비교함으로써 유제동물에 대한 펜스가 엘크-차량 충돌에 미치는 영향을 평가하였음.

이러한 전반적인 연구 노력은 교통과 생태학적 목적을 고속도로 재건설에 통합시키는 능력을 강조하여, 고속도로 안전과 야생동물 통과성 모두에 상당한 편익을 제공함. 단계적인 건설, 적응가능한 관리, 지하도 및 유제동물에 대한 펜스에 대한 효과적인 모니터링은 이러한 목적을 달성하는데 기여하였음. 초기의 고속도로 설계나 재건설시에 가능할때마다 이러한 고속도로 건설에 대한 접근방식은 추구되어야 한다고 제안함. 뒤에 따라는 문단은 이 연구로부터 나온 핵심적인 결론과 제언을 강조함.

야생동물 지하도는 야생동물의 통과를 촉진하는데 있어 매우 효과적이었는데, 비디오 테잎에 기록된 15,000 마리 이상의 동물들 중 2/3이 지하도를 통하여 통과하였음. 이 지하도는 야생동물-차량 충돌을 줄이고 야생동물 통과성을 향상시킴으로써 고속도로 안전을 개선하는데 중요하였음. 지하도의 구조적 설계 특성과 배치는 야생동물의 통과를 촉진하는데 있어 그 성공률을 최대화하기 위한 중요한 고려사항이었음. 특히 구조적 특성은 야생동물이 성공적인 통과를 달성하는 확률을 결정하는데 있어 가장 중요한 요소였음. 지하도의 개방성(openness)은 높은 확률로 성공적인 사용을 달성하는데 필수적이었음.

동물이 지하도를 통하여 이동해야 하는 거리는 통과 성공률을 최대화하는데 있어 특히 중요한 요소이고 최소화되어야 함. 엘크의 경우 주변에 있는 2:1 구배의 경사면을 가진 지하도와 비교해서, 콘크리트 옹벽이 서있는 지하도를 꺼려하였음. 야생동물 지하도를 위한 콘크리트 옹벽의 사용은 지양되어야 함. 탁트인 시야를 가진 지하도는 최대화되어야 하고, 주변의 교량은 구조물을 통해 동물이 그들의 시야를 최대화할 수 있도록 가능한 직선상에 위치되어야 함. 야생동물 지하도의 배치는 인간의 교란이나 혼잡이 심한 곳을 피해야 함. 엘크와 사슴은 똑같은 지하도에 대해 매우 다른 통과비율을 보여주었는데, 이는 다양한 동물종의 통과 요구사항을 다룰 필요가 있음을 나타냄.

유제동물에 대한 적절한 펜스와 함께 있는 야생동물 지하도는 펜스 설치 이전과 비교해서 엘크-차량 충돌 건수를 상당히 감소시켰음. 고속도로 재건설과 함께 제한된 펜스 접근방식은 재건설 이전의 엘크-차량 충돌 수준에 비해 거의 네 배가 증가하였음. GPS 원격측정에 의해 정보를 받는 적응가능한 관리 접근방법(adaptive management approach) 하에서 일단 펜스가 설치되면, 엘크-차량 충돌은 재건설 이전 수준보다 76퍼센트나 감소하였음. 이와 같은 펜스는 엘크로 하여금 SR 260을 통과하기 위해 지하도쪽으로 모으는데 필수적이고, 고속도로 안전에 상당한 개선을 가져왔음.

이전의 SR-260 연구에 의하면 교통량은 엘크가 경사로에서 또는 경사로 아래의 지하도에서 접근하느냐 그리고 통과하는냐에 따라 엘크에게 다르게 영향을 미쳤음. 흰꼬리 사슴에 대해서도 비슷한 결과가 얻어졌음. 교통량은 지하도에서 사슴의 통과에 최소한의 영향을 미쳤음. 특히, 경사로에서 통과하려고 했던 동물들에 비교해서는 더욱 그러함. 이 결과는 엘크와 사슴 모두의 통과를 촉진하는데 있어 지하도의 성공을 이해하는데 특히 중요하였음.

GPS 원격측정은, 다른 수준의 이동성을 가진 두 가지의 유제동물종에 대해 재건설 단계에 걸쳐 야생동물 통과성을 평가하고 비교하는데 있어 이전에는 없었던 기회를 제공하엿음. 흰꼬리 사슴(상대적으로 제한적인 이동성을 가진 종)에 대해서, 재건설된 고속도로 부분에서 평균적인 통과 비율은 통제 부분에 비해 상당히 높았음. 폭넓게 업그레이드된 부분에서의 지하도와 교량은 좁은 통제 부분보다 사슴의 통과성을 향상시켰음. 반대로, 고속도로 통제부분은 엘크(더 이동성이 있는 종)에 대해서 가장 높은 통과비율을 보였음. 통제부분에서 엘크의 평균 통과비율은 39퍼센트였는데, 이는 재건설 부분의 평균 44퍼센트보다 더 낮았음. 그러나, 이렇게 2차선 비분리 도로와 4차선 분리 고속도로 사이에서 감소된 통과성은 다른 곳에서 문서화된 것에 비해 상당히 낮았음. 이는 지하도와 유제동물에 대한 펜세를 결합함으로써 발생하는 편익을 반영함.

재건설된 고속도로 부분에서 통과 구조물의 간격은 엘크 통과 비율에 상당한 영향을 미쳤는데, 통과율과 통과 구조물 간격 사이에의 강한 역 상관관계(inverse relationship)가 나타났음. 구조물 비용의 균형을 맞추고 엘크가 고속도로를 통과하는 적절한 기회를 제공하기 위해서 구조물 사이에 최소 1마일의 간격이 제안됨. 엘크-차량 충돌이 집중된 곳이나 서식지에서 통과 구조물의 배치는 중요함. 그러나, 통행권(right-of-way, ROW) 제한, 지형, 재건설 시에 구조물의 존재, 도로 설계 고려사항 등과 같은 인자들 때문에 실현가능하지 않을 수도 있음.

역사적으로 최악의 야생동물-차량 충돌 건수를 보였던 SR 260의 세 곳의 재건설 부분의 완료와 함께, 야생동물 지하도와 펜스 설치의 결합은 고속도로 안전과 야생동물 통과성의 향상에 상당한 혜택을 주었을 뿐만아니라 상당한 경제적 편익을 가져다주었음. 재건설 부분의 완료 이후 3년간 엘크-차량 충돌 건수의 감소로 인한 경제적 편익은 매년 평균 2백만 달러에 달함. 야생동물, 고속도로 안전 및 재정적 절감에 있어서의 편익의 합은, SR 260을 따라 설치된 야생동물 지하도와 펜스가 커다란 성공으로 간주되기에 충분함.

2. 배경

직간접적 고속도로의 영향은 미국에서 생태계를 변화시키는 가장 일반적인 힘으로 간주되고 있음. 미국에서 사슴을 비롯한 연간 충돌건수에 대한 추정치는 70만 건에서 많게는 150만 건에 이름. 야생동물-차량 충돌은 인간의 부상과 죽음, 그리고 상당한 재산상의 손실을 가져옴. 미국에서 2001년과 2005년 사이 3만8천명이 넘는 인명사고가 야생동물-차량 충돌로 인해 발생하였는데, 이러한 사고의 경제적 영향은 연간 80억 달러를 상회함.

야생동물-차량 충돌은 멸종 위기종의 인구와 회복 노력에 상이한 영향을 미침. Forman and Alexander(1998)의 추정에 의하면, 고속도로는 서식지 파괴와 훼손을 통하여 국가 토지의 20% 이상에 영향을 미쳤음. 고속도로가 야생동물에 미치는 가장 일반적인 영향은 장애물(barrier)과 조각 효과(fragmentation effects)로, 이는 서식지의 연결성 감소로 이어짐.

고속도로는 계절성 이동범위와 다른 서식지와의 동물 이동을 가로막음. 이러한 장애물 효과는 서식지 및 인구를 조각화하고 유전적 상호교환(genetic interchange)을 감소시키며 어린 동물의 확산을 제한함. 이 모두는 생존가능한 야생동물의 인구 절차를 교란시킴. 장기적인 조각화와 고립은 인구가 재난적인 사고에 더욱 취약하도록 만들며, 멸종으로 이어지게 할 수 있음. 적절한 통로의 제공 없이 고속도로에 걸쳐 야생동물 및 가축의 접근을 막기위해 건설된 펜스는 장애물 효과를 더욱 악화시킬 수 있음.

많은 연구가 고속도로 장애물이 야생동물에 미치는 영향을 다루었지만, 동물 통과비율과 관련된 정량적 데이타(특히 고속도로 재건설 전후에 대한 실험적 맥락에서)를 만들어낸 연구는 거의 없음. 많은 연구들이 야생동물의 통과성을 유지하는데 있어 통과 구조물의 효능에 중점을 두거나 통과성을 평가하는 모델링에 의존해왔음. 고속도로 조각화가 상대적으로 작은 이동성을 가진 소규모 포유동물에 미치는 영향에 대한 평가는, 멀리 이동하는 종들에 대한 평가보다 달성하기가 쉬운 것으로 나타났음. 왜냐하면 멀리 이동하는 종들에 대한 평가는 비용 대비 효과적인 포획과 추적 기술에 의해 제한되기 때문임. Paquet and Callaghan(1996)은 늑대의 통과비율을 결정하기 위해 고속도로와 다른 장애물에 인접한 곳에서 겨울철 추적건수를 사용하였음. 일부 연구는 야생동물의 이동과 고속도로에 대한 반응을 평가하기 위해 고주파 원격측정(very high frequency radio telemetry)을 사용하였음. 이와 같은 연구는 야생동물이 고속도로나 도로를 회피한다는 것을 나타냈지만 Gibeau et al.(2001)이 그리즐리 곰(grizzly bears)에 했던 것처럼 직접적으로 통과율을 다루지는 않았음.