• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.915-927
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• 2004

남한강 수계를 대상으로 대표 어종의 하천 어류 서식처 환경에 대한 서식처 적합도 기준을 작성하고, 어류 서식을 위한 최적유량의 산정방법을 확립하기 위하여, 생태학적 접근 방법 중 어류서식처 환경평가방법의 한가지인 점유량점증론적방법론(IFIM)의 물리적서식처모의시스템(PHABSIM)을 적용하여 어류서식처 보호 및 유지를 위한 최적유량을 산정하였다. 서식처 평가에 요구되는 수리인자의 모의를 위해 2차원 동수역학적 모델을 이용하였으며, 현장조사를 실시하여 대표어종으로 선정된 피라미의 단일변량곡선법을 적용한 서식처 적합도 기준을 작성하였다. 이러한 결과를 토대로 유황변화에 어류 서식환경이 가장 민감하게 반응하는 여울 구간과 여울이 형성되지 않음으로서 어류의 서식처 평가의 고려대상에서 제외되었던 본류 구간을 동시에 모의하여 상$\cdot$하류간의 수문학적 물질균형이 이루어짐을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.512-512
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• 2023

내성천은 대한민국의 대표적인 모래하천으로서 흰수마자(Gobiobotia naktongensis)의 최적 서식처로 알려져 있다. 흰수마자는 낙동강에서 채집되어 새로운 종으로 보고된 한국 고유종이지만 최근 멸종위기야생생물 I급 담수어류로 지정되었다. 흰수마자는 입자가 1 mm 이하의 가는 모래로 90% 이상 구성된 모래하상과 수질이 양호한 곳에서 서식하는 것으로 알려져 있다(Kim et al, 2014). 특히 낙동강 중류의 감천과 상류의 내성천 수계에서 비교적 많은 개체수가 출현하고 있는 것으로 보고되었다(Na et al., 2015). 그러나 영주댐 건설 이후, 댐 하류 내성천에서 흰수마자의 개체수가 급격히 줄어들었다. 2021년 내성천 유역 자연성생태계모니터링 보고서(환경부, 2022)에 따르면 내성천에서 흰수마자가 2016년에 492개체가 채집된 이후 2019년 7월엔 1개체만이 채집되었으며 이후 2022년 8월까지 채집되지 않았다. 반면 망둥어과 어류 중 입자가 굵은 하상환경에서 주로 서식하는 밀어의 개체수는 증가하는 경향을 보였다. 이는 내성천 유역의 하상환경변화가 어류서식에 직간접적으로 영향을 미친것으로 해석할 수 있다. 본 연구는 물리서식처 모형인 River2D를 활용하여 내성천 석탑교(No. 46) 에서 회룡교(No. 4)까지 약 40 km 구간을 대상으로 2010년 하상 입자와 2020년 하상 입자 크기에 따른 흰수마자의 서식처 적합도 변동양상을 분석하였다. River2D 모형을 통해 계산되는 어류 서식처 적합도는 물리서식처 모의시스템에서 사용되는 가중가용면적(WUA: Weighted Usable Area)에 근거하여 산출된다. WUA는 대성어종의 특정 성장단계별, 서식처 특성별로 주어진 구간을 이용할 수 있는 순수적합도(net suitability)에 대한 하나의 지표이다. WUA가 크다는 것은 그만큼 대상어종의 서식처 및 활동 영역이 크다는 것을 의미한다. WUA는 각 절점에서 평가되어지는 복합서식처 적합도 지수에 의해 계산된다. 본 연구에서는 곱셈방법을 적용한 복합 서식처 적합도 지수를 산정하여 하상입자에 따른 흰수마자의 서식처 적합도 변동양상을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1068-1072
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• 2006

최근 하천의 유지유량을 결정함에 있어서 어류의 서식환경을 고려하여 최적의 유량규모를 제시하는 연구결과가 국내 여러 연구자에 의해서 제시되고 있다. 하천에서의 어류 서식처를 고려한 유지유량의 결정방법은 미국에서 제시된 유지유량증분 방법론(Instream Flow Incremental Methodology)에 근본을 두고 있으며 대부분의 방법이 어류 서식처에 대한 수리모의를 위해서 1차원 수리모형을 이용하여 왔다. 특히 어류 서식처에 대한 1차원 수리모의를 위하여 물리적 서식처 모의시스템(PHABSIM)이 가장 보편적으로 적용되고 있으며 모의 결과로 제시되는 어류 서식처의 가중가용면적(Weighted Usable Area)을 토대로 하여 최적 유량의 규모를 제시하게 된다. 따라서 본 연구에서는 어류 서식처를 고려한 하천유지유량 산정함에 있어서 최적유량 결정에 중요한 지표로 사용되는 가중가용면적(WUA)을 산정함에 있어서 일반적으로 사용되어 온 1차원 수리모형인 PHABSIM을 이용한 결과와 함께 최근 개발되어 수리학 분야에서 폭넓게 적용되고 있는 2차원 수리모형을 이용하여 산정된 결과를 비교하여 제시하고자 한다. 본 연구에서는 2차원 수리해석을 위해서 River2D를 이용하였으며 한강수계의 주요 지천을 선정하여 2가지의 서로 다른 수리모의 결과를 비교하였다. 대상 어종은 어류상 조사 결과, 각 지천의 우점종인 피라미를 선정하였으며 수리해석에 의한 어류의 서식처 모의를 위하여 필요한 서식처 적합도 지수 Habitat Suitability Criteria)는 낙동강 수계에서 작성된 결과를 이용하였다. 각 1차원 및 2차원 수리해석에 의해서 산정된 가중가용면적에 대한 상관분석을 실시하였으며 유지유량 증분방법론(Instream Flow Incremental Methodology)의 개념에 입각하여 최적의 유량 값을 산정하였다. 각 지점에서의 가중가용면적-유량 관계를 모의하고 대상 어종의 성장 단계별(산란기, 성어기) 가중가용면적(WUA)을 산정하여 비교.분석하였으며 분석결과 가중가용면적(WUA)값의 분포가 성어기, 산란기에서 선형(linear)으로 잘 표현되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.494-494
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• 2018

최근 하천에서 홍수방지를 위한 제방과 댐 같은 구조물이 지속적으로 건설되고 있으며 이러한 구조물의 설치는 자연적인 하천의 발달과정을 느리게 하고 어류의 서식처를 감소시킨다. 특히 주기적인 홍수 및 홍수터를 필요로 하는 어류는 유량의 규제 및 홍수터의 감소로 심각한 영향을 받게 되었고, 많은 종류의 어류가 환경 및 생태계의 변화로 멸종했다. 따라서 수중생태계에서 어류의 서식환경을 보호하고 유지하기 위해서는 공간확대를 통한 적절한 서식처가 보장되어야 한다. 본 연구에서는 공간복원 시나리오에 따른 수환경 변화가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 분석하기 위해 2차원 물리서식처 모형인 River2D를 적용하였다. 만경강 유역의 봉동, 소양, 하리 3개의 지점을 경계지점으로 하여 대상영역 내 저지대 상습 침수구역인 만경강 본류와 소양천 합류지점을 복원대상지로 선정 후, 현재하도와 세가지 복원 시나리오(제방 셋백, 구하도, 배후습지)를 적용하여 분석을 실시하였다. 이 분석에서 모니터링 된 과거 흐름과 세가지 물리적 복원 시나리오 뿐만 아니라 필요한 유량조건의 범위에 있는 목표종 성장단계는 홍수터 서식지 이점에 영향을 미친다. 분석결과 홍수터 지역의 물리적 복원을 통해 대상어종의 생태계 복원 전의 부정적인 영향을 줄일 수 있었고 특히 WUA 분석에 따르면 세가지 복원 시나리오 적용시 복원전보다 서식처 개선효과가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 구하도 복원의 경우 WUA 값은 산란기에 20.0%, 성장기에 39.5%로 가장 큰 효과를 나타냈고, 그 결과와는 다르게 배후습지 복원의 경우 성어기에 85.3%로 가장 크게 나타났다. 또한 동일한 흐름에서 홍수터의 확보 및 복원을 통해 최소유량에서 최대서식처 개선효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 복원이 성공적으로 이루어지기 위해서는 복원계획에서 대상어종의 성장단계와 복원 시나리오를 고려해야 하고 정확하게 검토해야 하며, 생태학적 특성도 면밀히 조사되어야 할 것으로 사료된다. 또한 앞서 분석된 데이터는 최적의 하천 복원 유형을 판단하기 위한 기초자료 및 판단근거로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2083-2087
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• 2009

본 연구에서는 대전에 위치한 갑천을 대상으로, 하도 내 생물서식처를 10개의 유형으로 분류하였고, 다음 단계로 2차원 수리모형인 RIVER2D를 이용하여 10개 유형의 생물서식처 중 '개방형하도 습지'를 대상으로 수생 물리 서식처의 잠재적 가치를 분석하였다. 본 연구를 통하여 2차원 수리모델인 RIVER2D는 특정 복원 목표 어류 종의 수생물리서식처 조건 평가에 적용하기에 적합한 것으로 나타났다. 개방형 하도습지는 어류 서식처로서 평균이상의 잠재적 가치를 가지고 있었으며 이는 목표 종인 피라미를 통해 검증하였다. 또한 이 모델을 보다 유용하게 운용하기 위해서는 다양한 어류에 대한 풍부한 현장 데이터 자료의 수집 및 확립을 통해 각각의 HSI 수립이 필요하다. 또한 계절적 영향에 의한 수위변화, 지역적인 여건의 차이 등이 반드시 고려되어야 할 것이다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권2호
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• pp.105-114
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• 2017

본 연구는 공릉천에서 서식하는 어류와 저서무척추 동물을 대상으로 물리서식처 분석을 실시하였다. 연구대상 어류는 밀어와 피라미, 저서무척추 동물 종은 깔따구류와 줄날도래종을 선정하였다. 어류와 저서무척추 동물의 서식처 적합도 지수는 2010년 수생태계 건강성조사 및 평가사업을 통하여 구축된 생태모니터링 자료를 사용하였다. 복합서식처 적합도 지수의 계산은 가중치법을 이용하였으며, 저서무척추 동물의 경우 계층화분석법을 이용하여 산정된 가중치를 적용하였다. 흐름모의는 2차원 흐름모형인 River2D 모형을 사용하였다. 모의 대상하천의 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량에 대하여 어류와 저서무척추 동물의 복합서식처지수의 분포를 모의하였다. 모의결과 깔따구류와 줄날도래는 각각 소와 여울의 서식처를 선호하였으며, 피라미와 밀어는 여울의 서식처를 선호하는 것으로 모의되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.458-458
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• 2021

하천의 환경기능과 생태에 관한 관심이 증가하며 생태를 고려한 하천 유지 유량의 산정이 필요하다. 수문 특성의 물리적 서식처에 관한 연구는 PHABSIM, River2D 등의 소프트웨어 적용을 통한 유지유량증분법(IFIM), 수문 인자별 서식처적합도지수(HSI)를 기반으로 연구되고 있지만, 하천의 수질을 고려한 서식처 연구는 각 수질 인자별 서식처적합도지수 자료의 부족으로 하천유지유량 산정에 반영이 어려운 실정이다. 본 연구는 국내 하천의 수질·생태 모니터링 자료를 바탕으로 수온, DO 등의 수질 인자에 대한 피라미의 서식처적합도지수를 권역 단위로 산정했다. 수질 및 어류조사 자료는 물환경정보시스템의 최근 10년 수질측정망, 생물측정망 조사자료를 이용해 구축하였다. 피라미의 수질별 서식 적합도는 일반화가법모형(GAM)을 적용하여 수질 인자별 어류 개체 밀도 분포의 상관관계를 분석하여 지수화하였다. 특히, 어류의 서식 특성은 수계별로 상이할 수 있어 가용 데이터의 범위를 고려하여 권역별 수질 인자에 따른 피라미의 서식 특성을 분석하였다. 본 연구로 제시된 권역단위 피라미의 수질 서식처 적합도 지수는 생태를 고려한 하천사업의 계획, 평가의 기초자료를 제시할 수 있을 것이다. 또한, 피라미 외 각 하천의 주요 생태 어종 평가를 위한 수질 서식처 적합도지수 산정의 자동화를 위한 알고리즘 개발에 적용가능할 것으로 예상된다.