• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.90-90
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• 2017

물리서식처 분석 하천에서 유량에 따른 수심, 유속, 기층 등의 물리서식처 조건의 변화가 서식처 적합도에 미치는 영향을 수치모의를 통하여 분석하는 방법이다. 기존 물리서식처 분석은 어류를 중심으로 수생태계 평가 및 생태유량산정 등의 다양한 하천관리 문제에 적용되었다. 어류의 경우 수생태계의 최상위 포식자이며 상대적으로 모니터링하기에 용이하고 수생태계에 빠르게 반응하고 이동 및 이주가 단기간에 나타나는 특징이 있다. 또한 상업 및 레크리에이션으로의 활용도가 높기 때문에 사회적인 이목이 어류로 집중되었다. 따라서 많은 연구들이 어류를 중심으로 물리서식처 분석을 실시하였으며, 저서무척추 동물에 대한 분석은 미흡한 실정이다. 저서무척추 동물은 어류의 중요한 먹이원이자 수생태계의 건강성을 나타내는 중요한 지표로 활용되고 있으므로, 수생태계의 통합 및 먹이사슬의 보존을 위하여 저서무척추 동물에 대한 물리서식처 평가는 중요하다. 이 연구의 목표는 하천에서의 저서무척추동물의 군집을 평가할 수 있는 서식처모형을 제시하는데 있다. 이를 위해 저서무척추 동물을 서식기능군에 근거한 기는무리, 붙는무리, 헤엄치는 무리, 굴파는 무리로 분류하여 서식처 적합도 지수를 제하고 보철거 사례에 적용하여 모형의 검증성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.107-107
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• 2019

하천은 과거부터 현재까지 인간의 삶에 있어서 중요한 공간이며 환경적, 생태적으로도 중요한 가치를 지니고 있다. 특히, 하천은 물과 흙으로 이루어져 있기 때문에 수생물이 살아갈 수 있는 독특한 생태 서식처 공간을 제공한다. 국내에서는 1980년대 말부터 하천환경의 개선 및 복원에 대해 관심과 인식을 높이고 공감대를 형성하여 훼손된 하천을 원래 모습으로 되돌리는 사업을 수행하였다. 이러한 하천복원사업이 하천에 서식하는 수생물의 어떠한 영향을 주는지 분석하기 위해 최근에는 다양한 물리서식처 분석이 수행되고 이를 통해 각종 복원계획을 수립하고 있다. 하천복원사업을 통한 생태유량 재산정, 보 철거의 영향, 다양한 복원기법을 통한 수생물에 미치는 영향 파악 등을 들 수 있다. 그러나 이러한 기존 연구들은 하천복원사업으로 인한 수리특성과 수생 서식처의 변화를 살펴보는 간접적인 영향에 대한 내용이었다. 그러나 직접적으로 영향을 미치는 하도의 단면을 재설계하고 다양한 복원기법을 적용하여 그 영향을 파악하는 연구도 수행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구는 수리학적으로 유리한 저수로 물길 조성 및 다양한 저수로 조성기법의 적용을 통해 우점종의 서식처에 미치는 영향에 대해 원주천을 대상으로 물리서식처 분석을 수행하였다. 대상구간은 원주천 중 상류에 위치한 900 m 구간으로, 대상 어종은 원주천의 중 상류에 서식하는 우점종인 참갈겨니를 목표로 하였다. 수리분석과 서식처분석은 각각 River2D 모형과 서식처 적합도 모형을 사용하였다. 서식처 적합도 모형에 사용된 서식처 적합도 곡선은 Gosse (1982)의 방법을 이용하여 구축하였으며, 수심, 유속, 기층을 모두 고려하여 물리 서식처 분석을 수행하였다. 저수로 물길 복원 조성을 위하여 수리학적으로 유리한 저수로 단면으로의 복원 및 거석, 여울/소 구조, 단면의 확폭을 통해 기존 자연형 하천과는 다른 복원을 조성하였다. 수리학적으로 유리한 저수로 물길 복원을 조성한 결과를 이용하여 물리서식처 분석을 수행하였을 때, 기존 자연하천인 현상태 대비 약 37% 가중가용면적이 악화되는 것으로 나타났다. 그러나 수리학적으로 유리한 저수로 단면의 설계 조건에서 거석, 여울/소 구조 및 단면의 확폭의 복원을 수행하였을 때 서식처가 최소 약 3%에서 최대 21%까지 가중가용면적이 향상되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1021-1025
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• 2010

댐과 저수지는 수자원의 이용, 발전, 홍수제어, 그리고 다양한 산업활동을 지원하기 위하여 건설되었다. 그러나 대부분의 댐의 운용에 있어 하류 하천에서 생활하는 생물에 대한 영향은 거의 고려되지 않고 있다. 특히 댐 발전방류와 같이 급격한 유량의 증대와 감소는 하류 하천에서 생활하는 생물의 서식처에 직접적인 영향을 미치고 있으며, 이러한 영향은 생물이 활용할 수 있는 서식처의 제한 요소로 작용한다. 본 연구에서는 2차원 수리모형을 활용하여 댐 방류에 따른 피라미의 물리서식처 변화 양상을 모의 하였다. 대상구간은 발전 방류가 빈번히 발생하는 달천의 괴산댐 하류하천으로 선정하였으며, 목표종은 대상구간에서 우점하는 피라미로 설정하였다. 모의 결과 대상구간의 최적 생태유량은 $9m^3/sec$ 정도로 산정되었으며, 발전 방류로 인하여 댐 하류하천의 물리서식처 규모는 감소하는 것으로 분석되었다. 본 연구는 댐 발전방류에 의한 물리서식처를 분석함으로써, 댐 하류 하천에서 생활하는 생물을 고려하여 댐 운용 계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.290-290
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• 2017

본 연구는 안정하도 설계를 위해 대상구간으로 원주천 16 km, 20개 횡단면에 대하여 SCAD(Stable Channel Analysis Design)를 이용한 안정하폭 평가를 실시하였다. 안정하폭은 하폭이 증가와 감소로 20%의 허용범위를 적용하였다. 안정하폭의 설계와 물리서식처의 개선을 위해 저수로 폭의 최적 설계를 제시하기 위해 유전자알고리즘을 이용하였다. 물리서식처 개선은 원주천의 하천환경조사와 어류의 군집특성을 이용하여 수중생태계를 대표 할 수 있는 복원 목표어종으로 참갈겨니를 선택하였다. 참갈겨니의 서식적합지수 (HSI, Habitat Suitability Index)를 사용한 서식 적합도 분석은 River2D 모형을 이용하였다. 그에 따라 안정하도 설계와 물리서식처의 개선을 위한 각 단면의 최적 저수로 폭을 제시하였다. 개선된 하천구조에 대한 물리적 교란개선 평가를 실시하였다. 대산구간을 40개 구간으로 분할하여 각 구간의 물리적 교란개선 평가를 수행하여 안정하도 설계와 물리서식처 개선을 위한 하천구조의 개선에 따른 물리적 교란 양상을 평가 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.104-104
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• 2015

국내 외에서 생태 수리해석 및 생태 서식 조건을 충족시키기 위한 최적 생태유량 (생태 유지유량) 산정에 대한 연구는 다양하게 진행되어 왔다. 그러나 상대적으로 생태 유지유량을 확보하기 위한 연구는 기존의 방법에서 크게 변화하지 못하고 있는 실정이다. 하천 유지유량을 확보하는 방안은 신규 댐/저수지 개발, 하수처리장 방류수 활용 등과 같은 직접 확보 방안과 댐/저수지 운영 효율 개선, 하천 유수점용허가 관리 등과 같은 간접 확보 방안으로 구분할 수 있다. 그러나 도시 하천에서 유지유량을 확보하기 위해 기존의 방법을 적용하는 것은 현실적으로 한계가 있다. 본 연구는 2차원 물리서식처 모형인 River2D를 이용하여, 물리서식처가 생태유량에 미치는 영향을 분석하였다. 대상구간은 한강의 제1지류인 홍제천으로 선정하였으며, 대상 구간은 하수처리장 방류수를 통해 유지유량이 확보되고 있으며, 추가적인 유지유량을 확보하기 현실적으로 어려운 구간이다. 물리서식처가 생태유량에 미치는 영향을 파악하기 위하여 현재 상태와 추가적인 물리서식처를 고려한 2차원 물리서식처 모의를 진행하였다. 이를 통해 물리서식처를 추가적으로 적용할 경우 현재 상태대비 물리 서식환경이 증가되어 생태유량이 일정부분 확보되는 것으로 나타났다. 본 연구는 도시하천에 물리 서식처를 도입하여 생태 서식공간이 증가함으로써 생태유량을 확보할 수 있는 방안에 대한 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.6 no.2
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• pp.101-108
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• 2019

This study investigated the impact of abandoned channel restoration on fish habitat using the physical habitat simulation. The study area is a 1.2 km long reach of the Cheongmi-cheon stream. In the study area, the restoration of the abandoned channel was carried out from July 2012 to December 2105. Physical habitat simulations were carried out for both cases before and after the restoration. The River2D model and habitat suitability curve were used for hydraulic and habitat simulations, respectively. Zacco platypus, which is a dominant fish species in the study area, was selected as target fish for the physical habitat simulation. Hydraulic simulations were carried out before and after restoration for various discharges. Then, composite suitability index and weighted usable area were calculated before and after restoration and changes in the physical habitat of Zacco platypus were discussed. Simulation results indicated that the abandoned channel restoration is effective in creating fish habitat and mitigating the degradation of fish habitat from the high flow condition.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.189-193
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• 2012

피라미에 대해 한강과 금강 수계에서 제시된 서식처 적합도 지수를 기존 서식처 적합도 지수가 수립된 달천 유역에 적용함으로써 수계별 피라미의 서식처 적합도 지수에 따른 물리서식처 모의 결과에 미치는 영향을 분석하여 수계별 피라미에 대한 서식처 적합도 지수의 선정이 서식처 적합도 분포와 가중가용면적 산정에 미치는 민감도를 검토하였다. 한강 수계에서 기존 연구자들에 의해 제시된 서식처 적합도 지수를 적용한 결과 가중가용면적이 약23%~103%의 범위에서 차이가 발생되었다. 그리고 동일 수계와 타수계에서는 유량이 증가할수록 편차가 줄어들었으나 동일 하천에서 산정된 서식처 적합도 지수를 적용한 경우는 유량이 증가할수록 편차가 증가함을 알 수 있었다. 따라서 대상 구간의 어류 모니터링 자료가 존재하지 않을 경우 최소한 동일 하천에서 획득한 모니터링 자료를 활용해야 피라미에 대한 물리서식처 모의 결과의 신뢰성을 제고할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.109-109
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• 2015

댐의 건설은 하천의 흐름 및 지형학적인 부분에 큰 영향을 초래한다. 댐은 홍수조절효과로 인하여 큰 유량의 발생을 줄이지만 발전방류로 인하여 풍수량이상의 유량이 빈번하게 발생하게 되며, 또한 유사의 흐름이 단절되어 하류의 침식 및 장갑화를 초래한다. 이는 하천의 생태적인 측면에서 큰 영향을 끼치게 되므로 영향을 분석하고 피해를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 기존의 연구는 발전방류로 인한 유량의 변동에 따른 물리서식처 변화를 중심으로 이루어져 왔으며 장기적인 하천의 지형의 변화로 인한 물리서식처 변화에 대한 평가는 미미한 상황이다. 본 연구는 댐의 발전 방류 시나리오를 수립하여 장기적으로 댐 하류에 미치는 영향을 알아보았다. 연구 대상지역은 낙동강의 지류인 내성천이며 상류에 영주댐이 완공될 예정이다. 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 이를 위해 흐름 모형은 1D 부정류 모형을 사용하고 유사량 산정공식은 Wu et al.의 공식을 사용하였다. 서식처 분석은 HSI모형을 사용하였으며 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 발전방류 시나리오를 수립하여 댐 건설이 하천의 하류에 미치는 영향을 분석 하고 발전방류 형태에 따른 물리서식처 모의를 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.24-28
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• 2016

댐의 발전방류는 댐 하류의 하천에 비정상성이 큰 흐름을 발생시킨다. 이와 같은 흐름은 하류 하천의 수심 및 유속 조건을 급격하게 변화시키게 되어 어류 물리서식처에 큰 영향을 끼치게 된다. 또한 갑작스런 유량의 상승은 어류를 하류로 강제로 이동시키며, 빠른 수위의 하강은 어류를 하안에 고립되게 하여 죽음을 초래하게 된다. 발전방류가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 평가한 기존의 연구는 대부분 흐름계산을 위하여 준정류 모형을 사용하였다. 하지만 준정류 모형은 발전방류와 같은 비정상성이 큰 흐름에 대하여 적절히 모의하지 못하는 한계가 있다. 본 연구의 목적은 2차원 부정류 모의가 가능한 River2D 모형을 이용하여 댐 하류 하천에서의 발전방류가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 연구 대상지역은 괴산댐 하류 지점인 수전교부터 대수보까지 2.3 km 구간이다. 서식처모형은 피라미에 대한 HSI 모형을 사용하였다. 복합서식처 적합도 지수, 하상전단응력을 모의하였으며 소와 여울의 지형조건에서 발전방류가 위의 인자들에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 또한 발전방류량이 발생하였을 때 기저유량의 조건에 따라 어류 물리서식처에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.