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문제 정의
- 도시지역을 흐르는 하천은 시간의 흐름에 따라 유역의 변화가 뚜렷하며, 자연하천과 비교하여 그 거동상황이 항상 동적이고, 중·소규모의 하천이 많고 유역의변화에 쉽게 영향을 받는다는 특성에 따라 이러한 변화는 보다 현저하게 나타나고 있다. 본 연구에서는 종래의 하천관리의 목표인 치수나 이수와 함께 도시하천의 특성을 고려한 도시하천 평가기법(USAT; Urban Stream Assessment Technique)을 개발하였다. USAT는 하천복원의 필요성을 인식하는 과정에서 필요한 기초자료를 제공하고, 복원계획과 유지관리 시 방향제시와 복원효과를 검토할 수 있는 종합적이고 진단적인 성격의 평가기법이다.
- 하천의 복원을 추진 할 때는 대상하천구간의 문제와 보전·복원에 있어 다양한 기회를 확인하는 과정을 갖게 된다(환경부, 2002). 도시하천 평가기법의 개발은 하천복원의 필요성을 인식하는 과정과 복원계획단계에서 현재 하천상태에 대한 종합적인 기초자료를 제공하고, 복원결정 이후 어떻게복원할 것인가에 대한 복원 방향성과 복원목표를 제시하고 복원 이후 가시적인 복원효과를 평가하는 수단으로써 지속적인 평가를 통하여 후속적인 보완과 유지관리 시 의사결정에 필요한 기초자료를 제공하는 것이 목적이다.
- 본 연구에서는 국내·외의 하천평가방법들을 조사하고, 도시하천의 특성을 고려하여 도출된 평가인자를 제방특성, 하천특성, 생태환경특성으로 나누어 평가 할 수 있는 도시하천평가기법을 개발하였다.
- 도시하천 평가기법이 궁극적으로 평가하고자 하는 것은 인간의 간섭을 일정부분인정하는 범위에서 치수적으로 얼마나 유리하고, 일반적인 자연하천에서 나타나는 물리적인 현상들이 어느 정도 나타나고 있고, 얼마나 인공화 되었으며, 생태환경은 어떠한지이다. 또한 평가의 전문성과 소요시간, 비용적인 측면을 고려하여 적절한 기준을 제시하고자 하였다. 평가기준은 Spellerberg(1972)의 제시를 토대로 가능한 주관성을 배제하고 정량적이고, 반복 가능하도록 하였으며, 생물학적 원리에 기초하였다.
제안 방법
- 또한 도시하천의 주요 기능인 이수와 치수측면을 고려한다면기존의 연구에서 크게 고려하지 않았던 개념적 축에 대한평가도 이루어져야 한다. 본 연구에서는 변이 축과 하천의 발달, 생태환경, 인간 활동, 희귀성, 특이성 등을 고려하고 기존연구들을 참고하여 53개의 평가항목을 도출하였다. 평가부문은 하천평가가 하천의 복원과 유지관리 시 방향성과 목표의 제시라는 목적에 부합할 수 있도록 세분화하여 선정하였다.
- 본 연구에서는 변이 축과 하천의 발달, 생태환경, 인간 활동, 희귀성, 특이성 등을 고려하고 기존연구들을 참고하여 53개의 평가항목을 도출하였다. 평가부문은 하천평가가 하천의 복원과 유지관리 시 방향성과 목표의 제시라는 목적에 부합할 수 있도록 세분화하여 선정하였다. 10개의 평가부문은 제방, 수로, 흐름, 비인공화 정도, 저수로변과 홍수터, 하천주변, 동물상, 식물상, 수질로 하였다.
- 평가부문은 하천평가가 하천의 복원과 유지관리 시 방향성과 목표의 제시라는 목적에 부합할 수 있도록 세분화하여 선정하였다. 10개의 평가부문은 제방, 수로, 흐름, 비인공화 정도, 저수로변과 홍수터, 하천주변, 동물상, 식물상, 수질로 하였다. 하천의 생태계를 평가할 때 특히 강조되는 것은 변형정도, 다양성, 희귀성과 독특한 특징이나 종 등을 들 수 있는데(Collier and McColl, 1992; Boon, 1992; Spellerberg, 1992), 본 연구에서는 변형정도와 다양성은 평가항목의 평가의 척도로 사용하고, 희귀성과 독특한 특징이나 종은 평가항목의 선정과 평가 척도로 사용하였다.
- 10개의 평가부문은 제방, 수로, 흐름, 비인공화 정도, 저수로변과 홍수터, 하천주변, 동물상, 식물상, 수질로 하였다. 하천의 생태계를 평가할 때 특히 강조되는 것은 변형정도, 다양성, 희귀성과 독특한 특징이나 종 등을 들 수 있는데(Collier and McColl, 1992; Boon, 1992; Spellerberg, 1992), 본 연구에서는 변형정도와 다양성은 평가항목의 평가의 척도로 사용하고, 희귀성과 독특한 특징이나 종은 평가항목의 선정과 평가 척도로 사용하였다.
- USAT는 3개의특성, 10개의 평가부문으로 구성되었다. 이들 사이에서의 가중치를 산정하기 위하여 하천전문가, 실무자, 공무원 등을 대상으로 전문가 조사를 실시하고 계층적 분석법(AHP; Analytic Hierarchy Process)을 통하여 자료를 분석하였다. AHP에서 이용하고 있는 고유치방식(Eigenvalue Method)은 쌍방비교의 행렬에서 상대적인 비중을 추정하기 위한 방법으로 설문자가 쌍방비교에서 얼마나 일관성을 가지고 응답했는지를 CR(consistency ratio)값으로 나타내는데 경험상 CR의 허용범위는 10%이하이다(최계봉 등.
- 평가결과의 처리는 먼저 부문별로 항목지수의 평균을 계산하고, 이를 부문지수로 하였고, 3개 특성별로 부문지수들에 산출된 평가부문간 가중치를 곱하여 더한 값을 특성지수로 하였으며, 총괄지수는 특성지수들에 특성간 가중치를 곱하여 더한 값으로 결정하였다.
- 본 연구에서는 국내·외의 하천평가방법들을 조사하고, 도시하천의 특성을 고려하여 도출된 평가인자를 제방특성, 하천특성, 생태환경특성으로 나누어 평가 할 수 있는 도시하천평가기법을 개발하였다. 3개 특성의 하위단계 구성요소를 제방, 수로, 흐름, 하상, 비인공화 정도, 저수로변과 홍수터, 하천주변, 동물상, 식물상, 수질로 총 10개 평가부문, 53개 평가항목으로 구분하여 평가기법을 구체화하였다. 도시하천 평가기법의 3개 특성간, 10개 평가부문간 가중치 산정을 위하여 하천전문가, 실무자, 공무원 등을 대상으로 설문조사를 실시하였고, 가중치를 산정하였다.
- 3개 특성의 하위단계 구성요소를 제방, 수로, 흐름, 하상, 비인공화 정도, 저수로변과 홍수터, 하천주변, 동물상, 식물상, 수질로 총 10개 평가부문, 53개 평가항목으로 구분하여 평가기법을 구체화하였다. 도시하천 평가기법의 3개 특성간, 10개 평가부문간 가중치 산정을 위하여 하천전문가, 실무자, 공무원 등을 대상으로 설문조사를 실시하였고, 가중치를 산정하였다. 가중치 산정결과 3개 특성간에서는 제방 특성의 가중치가 0.
- 평가결과의 등급 분류범주는 조용현(1997)이 제시한 지수의 최소치 1.0과 최대치 5.0범위에서 등 간격으로 나누었다.표 16은 평가등급에 따른 지수의 범위를 나타내고 있다.
대상 데이터
- 도시하천 평가기법의 적용성 검토를 위하여 하천의 규모와 정비 상태 등을 고려하여 수원천, 안양천, 중랑천을 대상하천으로 선정하고 2007년 6월부터 9월중에 평가를 실시하였다. 수원천의 평가구간은 광교저수지 하류에 위치한 잠수교에서부터 세류대교까지 약 6.
- 도시하천 평가기법의 적용성 검토를 위하여 하천의 규모와 정비 상태 등을 고려하여 수원천, 안양천, 중랑천을 대상하천으로 선정하고 2007년 6월부터 9월중에 평가를 실시하였다. 수원천의 평가구간은 광교저수지 하류에 위치한 잠수교에서부터 세류대교까지 약 6.0 km이며, 안양천은 안양교에서 양화교까지 약 16.5 km, 중랑천의 평가구간은 녹천교에서 성동교까지 약 12 km구간을 대상으로 평가를 실시하였다.
이론/모형
- 또한 평가의 전문성과 소요시간, 비용적인 측면을 고려하여 적절한 기준을 제시하고자 하였다. 평가기준은 Spellerberg(1972)의 제시를 토대로 가능한 주관성을 배제하고 정량적이고, 반복 가능하도록 하였으며, 생물학적 원리에 기초하였다. 그러나 이러한 기준에 의한 평가결과는 개개의 평가항목이 일반적으로 자연성이 높다고 판단되는 특성과 비교하여 그 정도는 보여주지만, 하천의 특성과 연계한 결과를 보여주지 못하는 한계를 가지고 있다.
- 본 연구에서는 평가에 정량적인 지수를 사용하였으며, Likert척도를 이용하여 평가하도록 하였다. USAT는 3개의특성, 10개의 평가부문으로 구성되었다.
성능/효과
- 도시지역을 흐르는 하천은 시간이 흐름에 따라 유역의 변화가 뚜렷하며, 자연하천과 비교하여 그 거동상황이 항상 동적이고, 중·소규모의 하천이 많고 유역의 변화에 쉽게 영향을 받는다는 특성이 있다. 또한 하천유역에서 도시화가 진전됨으로써 첨두유출시간의 단축, 첨두유량의 증대 등과 같은 유출현상의 변화, 홍수피해 잠재능이 증대됨으로써 치수안전도가 상대적으로 저하되었다. 하천환경기능이 훼손되어 이를 복원하고자하는 사업이 활발하게 진행되고 있지만, 많은 사업들이 환경기능 중 친수기능과 공간기능에 치우쳐 도심속의 생태통로를 복원하고자는 복원원칙을 겉돌고 있다.
- 1997). 본 연구에서 실시한 70개의 설문답변 중 CR값이 10%이상인 결과를 제외하고 나머지 60개의 설문응답을 분석한 결과 CR값이0.03~0.7%로 매우 높은 일관성을 보인 것으로 나타났다.
- AHP를 통하여 3개 특성간 가중치 산출결과 제방특성의 가중치가 0.46으로 나타나 도시하천에서는 치수적 안전성에 가장 큰 비중을 두어야 하는 것으로 나타났다. 하천특성과 생태환경특성은 각각 0.
- 21로 가중치가 산정되었다. 제방특성의 경우 1개의 평가부문, 하천특성은 5개의 평가부문, 생태환경특성은 4개의 평가부문으로 구성되어 있고, 이들 사이에서의 가중치 산출한 결과 하천특성 평가부문에서는 저수로변과 홍수터, 흐름이 0.27과 0.25였고, 생태환경특성에서는 수질이 0.43으로 가장 크게 조사되었다. 표 13~15는 AHP를 통하여 산출된 가중치의 결과이다.
- 수로는 저수로 폭은 다양하지만 사행이 미소하고, 종·횡사주가 크게 발달하지 않은 것으로 나타났다.
- 또한 생태환경 특성지수의 등급분포는 2등급 56%, 3등급 23%, 4등급 3%, 5등급 18%로 1등급의 구간은 나타나지않았지만 2등급 구간의 비율이 50%이상인 것으로 미루어 자연형 하천으로의 정비 후 하천생태계가 많이 회복되었음을 확인할 수 있다. 제방, 하상, 동물상, 식물상, 수질의 부문지수는 1, 2등급의 비율이 70%를 넘는 결과를 보였다. 반대로 하천주변의 부문지수는 4, 5등급의 비율이 70%가넘었고, 비인공화 정도, 저수로변과 홍수터 부문지수는 4, 5등급의 비율이 60%를 넘는 것으로 나타났다.
- 0 km구간은 복개구간으로 총괄지수가 4등급으로 대부분의 항목지수가 낮게 평가되었다. 수원천 조사구간의 대부분은 굴입식 하도이고, 제방사면은 사석을 축조하고 콘크리트로 고정한 형태로침식이나 붕괴의 가능성은 매우 낮게 평가되었다. 수로는 저수로 폭은 다양하지만 사행이 미소하고, 종·횡사주가 크게 발달하지 않은 것으로 나타났다.
- 수로는 저수로 폭은 다양하지만 사행이 미소하고, 종·횡사주가 크게 발달하지 않은 것으로 나타났다. 흐름은 여울과 소가 잘 발달되고 유속과 수심이 다양하였고, 수면폭/하천폭 비가 좋은것으로 평가되었다. 하상은 저질이 다양하고, 하상재료의 유형 또한 호박돌, 자갈 등이 지배적이었다.
- 하상은 저질이 다양하고, 하상재료의 유형 또한 호박돌, 자갈 등이 지배적이었다. 그러나 약 250 m간격으로 교량이 존재하여 비인공화 정도 부문지수가 진동하는 결과를 보였고, 홍수터에서 콘크리트로 된 산책로가 상대적으로 높은 비를 차지하는 것으로 나타났다. 수원천은 수원시를 관통하는 하천으로 주변이 대부분이 시가지 및 주거지로 이루어져 있어 하천주변 부문지수는 낮게 평가되었다.
- 수원천은 수원시를 관통하는 하천으로 주변이 대부분이 시가지 및 주거지로 이루어져 있어 하천주변 부문지수는 낮게 평가되었다.수질은 양호하였으며, 식생은 수생, 초본식물이 다양하고 무성하였으나 대상수림의 차폐율은 낮은 것으로 평가되었다. 그림 4는 평가부문의 평균지수를 방사형 그래프로 나타낸것이다.
- 그림 4는 평가부문의 평균지수를 방사형 그래프로 나타낸것이다. 제방, 하상, 동물상 등의 부문지수가 높고, 수로와 비인공화 정도, 하천주변의 부문지수가 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있다.
- 제방, 하상, 수질의 3개 부문지수는 1, 2등급의 비율이 80%를 넘는 결과를 보였다. 반대로 저수로변과 홍수터, 하천주변, 동물상의 부문지수는 4, 5등급의 비율이 90%가 넘는 것으로 나타났다. 1등급의 비율이 가장 높게 나타난 부문은 수원천과 같은 하상부문으로 1등급의 비율이 약 22%이었고, 5등급의 비율이 가장 높게 나타난 부문 또한 수원천의 결과와 같은 하천주변으로 5등급의 비율이 약 73%이었다.
- 중랑천의 수로는 저수로의 굴곡도가 낮고 폭 다양성이 미소한 것으로 조사되었다. 어류가 서식하기에 충분한 수심을 갖추었고 수면폭/하천폭 비 또한 매우 좋은 것으로 평가되었다. 그러나 유속과수심이 다양하지 못하고 흐름의 다양성도 경미한 것으로 나타났다.
- 그러나 유속과수심이 다양하지 못하고 흐름의 다양성도 경미한 것으로 나타났다. 중랑천의 하상은 모래가 지배적이었고, 전형적인 도시하천으로 불투수면적 비와 인구밀도가 높아 비인공화 정도의 부문지수가 낮게 평가되었다. 중랑천의 홍수터는 자전거로와 산책로가 잘 조성되어 있어 친수접근성이 좋은 것으로 나타났다.
- 중랑천의 하상은 모래가 지배적이었고, 전형적인 도시하천으로 불투수면적 비와 인구밀도가 높아 비인공화 정도의 부문지수가 낮게 평가되었다. 중랑천의 홍수터는 자전거로와 산책로가 잘 조성되어 있어 친수접근성이 좋은 것으로 나타났다. 하천주변은 모두 시가지 및 주거지로 이루어져있고 양안의 홍수터가 차도로 이용되고 있어 하천경관은 인공적인 느낌 강하게 드는 구간이 대부분이었다.
- 그림 8은 중랑천 평가부문의 평균지수를 방사형 그래프로 나타낸 것이다. 제방, 흐름, 하상 등의 부문지수가높고, 수로와 하천주변, 식물상의 부문지수가 상대적으로 낮은 것으로 평가되었다.
- 그림 9(c)는 세 하천의 생태환경 특성지수의 범위와 평균값이다. 다양한 수생식물이 자생하고 있는 수원천이 동물상과 식물상 부문에서 높게 평가되어 평균 3.1, 지수범위 1.6~3.9로 가장 높은 결과를 보였다. 중랑천은 하천주변 부문에서 특히 낮은 평가 결과를 보였는데, 양안의 홍수터가 차도로 이용되고 있어 하천경관의 항목지수가 수원천과 안양천에 비교하여 낮기 때문이다.
- 95%)이었고, 중랑천에서는 부문지수가 1등급으로 평가된 구간은 나타나지 않았다.세 하천 모두 수질 부문지수가 높은 결과를 보이는데, 강우이후 조사를 실시하여 하천에 늘어난 유량이 물의 색, 부유물, 물의 냄새를 평가하는데 있어 긍정적인 영향을 주었을것으로 판단된다. 또한 5등급의 비율이 가장 높은 부문은세 하천이 모두 하천주변으로 나타났다.
- 또한 동일 부문의 등급분포 특성이 대상하천에 따라 전혀 다른 양상을 보이는데 이는 각 하천의 특성이 평가에 반영된 결과라고 할 수 있다.총괄지수와 특성지수, 부문지수의 등급이 모두 정규분포를보이지는 않았고, 동일하천 내에서 또는 대상하천에 따라 평가지수들의 등급분포 특성이 상이한 것으로 미루어 평가대상의 특성을 도시하천 평가기법이 잘 반영하고 있는 것으로 판단된다. 따라서 하천특성에 따른 변별력을 갖춘 진단적 성격의 평가수단으로써 적용이 가능하고, 하천평가결과를 통하여 하천이 변형되고 훼손된 부분과 정도의 파악이 용이하여 하천복원의 필요성을 인식하는 과정에서 하천평가정보가 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.
- 도시하천 평가기법의 3개 특성간, 10개 평가부문간 가중치 산정을 위하여 하천전문가, 실무자, 공무원 등을 대상으로 설문조사를 실시하였고, 가중치를 산정하였다. 가중치 산정결과 3개 특성간에서는 제방 특성의 가중치가 0.46으로 가장 컸고, 하천 특성은 0.33, 생태환경 특성은 0.21이었다. 평가부문간 가중치는하천 특성에서는 저수로변과 홍수터 부문이 0.
- 21이었다. 평가부문간 가중치는하천 특성에서는 저수로변과 홍수터 부문이 0.27, 생태환경특성에서는 수질 부문이 0.43으로 가장 크게 산정되었다.
- 세 하천의 평가지수들의 등급분포 특성이 동일하천 내에서또는 대상하천에 따라 상이한 결과를 보여 본 연구에서 개발 된 도시하천 평가기법이 하천에 따른 변별력을 갖추었고,동일하천 내에서 평가하고자 하는 내용이 잘 반영되어 있는 것으로 판단된다. 그러나 현장조사를 실시할 경우에는 하천의 형태와 생태를 가장 잘 파악할 수 있는 조사시점을 결정하는데 주위가 필요하고, 평가정보의 가치를 높이기 위하여 평가항목들 사이의 상호 연관성 및 독립성에 대한 조사·분석과 이를 가중치에 반영하는 부분에 대한 연구가 더 필요하다.
- 식생의 번무 정도가 빈약하여 전체적으로 식물상의 부문지수가 낮게 평가되었다.
- 제방 특성지수 등급분포는 2등급이 82%, 3등급이 18%로 나타났고, 하천 특성지수의 등급분포는 2등급 18%, 3등급 61%, 4등급 3%, 5등급 18%를 보였다. 또한 생태환경 특성지수의 등급분포는 2등급 56%, 3등급 23%, 4등급 3%, 5등급 18%로 1등급의 구간은 나타나지않았지만 2등급 구간의 비율이 50%이상인 것으로 미루어 자연형 하천으로의 정비 후 하천생태계가 많이 회복되었음을 확인할 수 있다. 제방, 하상, 동물상, 식물상, 수질의 부문지수는 1, 2등급의 비율이 70%를 넘는 결과를 보였다.
후속연구
- 총괄지수와 특성지수, 부문지수의 등급이 모두 정규분포를보이지는 않았고, 동일하천 내에서 또는 대상하천에 따라 평가지수들의 등급분포 특성이 상이한 것으로 미루어 평가대상의 특성을 도시하천 평가기법이 잘 반영하고 있는 것으로 판단된다. 따라서 하천특성에 따른 변별력을 갖춘 진단적 성격의 평가수단으로써 적용이 가능하고, 하천평가결과를 통하여 하천이 변형되고 훼손된 부분과 정도의 파악이 용이하여 하천복원의 필요성을 인식하는 과정에서 하천평가정보가 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 하천평가정보를 활용함으로써 대조하천의 평가결과와 비교하여 실제복원계획 단계에서 등급을 제시하는 등의 복원목표를 설정할 수 있고, 사업 후에는 복원에 따른 성과를 가시적으로 검증할 수 있으며, 지속적인 모니터링을 통하여 복원 된 하천의 후속적인 보완과 유지관리 시 필요한 기초자료로써 활용이 가능할 것으로 판단된다.
- 따라서 하천특성에 따른 변별력을 갖춘 진단적 성격의 평가수단으로써 적용이 가능하고, 하천평가결과를 통하여 하천이 변형되고 훼손된 부분과 정도의 파악이 용이하여 하천복원의 필요성을 인식하는 과정에서 하천평가정보가 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 하천평가정보를 활용함으로써 대조하천의 평가결과와 비교하여 실제복원계획 단계에서 등급을 제시하는 등의 복원목표를 설정할 수 있고, 사업 후에는 복원에 따른 성과를 가시적으로 검증할 수 있으며, 지속적인 모니터링을 통하여 복원 된 하천의 후속적인 보완과 유지관리 시 필요한 기초자료로써 활용이 가능할 것으로 판단된다.
- 세 하천의 평가지수들의 등급분포 특성이 동일하천 내에서또는 대상하천에 따라 상이한 결과를 보여 본 연구에서 개발 된 도시하천 평가기법이 하천에 따른 변별력을 갖추었고,동일하천 내에서 평가하고자 하는 내용이 잘 반영되어 있는 것으로 판단된다. 그러나 현장조사를 실시할 경우에는 하천의 형태와 생태를 가장 잘 파악할 수 있는 조사시점을 결정하는데 주위가 필요하고, 평가정보의 가치를 높이기 위하여 평가항목들 사이의 상호 연관성 및 독립성에 대한 조사·분석과 이를 가중치에 반영하는 부분에 대한 연구가 더 필요하다.
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