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문제 정의
- 연구대상지는 금개구리가 서식하는 내륙습지로 가치가 높은 생태계이나, 법적으로는 택지로 둘러싸인 근린공원 부지였다. 따라서 인간 활동에 의한 교란을 최소화하면서도 지역민들이 자연과 휴식을 하고, 생태환경학습을 도모할 수 있도록 두 가지의 상충된 목표를 달성하고자 하였다. 이런 대상지에서 고물상 부지와 불법 투기된 성 토지역 등의 훼손지를 활용하여 생태적수질정화비오톱(SSB：Sustainable Structured wetland Biotop)시스템을 도입 적용하였다.
- 이런 대상지에서 고물상 부지와 불법 투기된 성 토지역 등의 훼손지를 활용하여 생태적수질정화비오톱(SSB：Sustainable Structured wetland Biotop)시스템을 도입 적용하였다. 먼저, 생태공학적(수리, 수문, 토양, 식생, 미기후, 어류, 동물상 등) 특성 및 환경공학적(평면구조, 처리유량, 목표처리농도, 용량 및 유속, 수리학적 체류시간, 수리학적 부하율, 배치 및 형태, 길이/ 넓이비(AR), 배수 및 수위, 식재밀도, 토양 등) 특성을 고려하여 안터저수지의 수질환경을 개선시키고, 금개구리 등이 서식할 수 있는 대체서식처를 복원하고자 계획하였다. 또한 SSB시스템주변으로 생물의 생육 및 산란에 영향이 없도록 관찰데크, visitor center 등을 설치하여 주민들의 휴식과 자연생태학습이 이루어질 수 있도록 하였다.
- 본 연구는 생태계보전협력금 사업의 일환으로 금개구리(멸종위기 야생동식물 Ⅱ급) 서식 위협을 줄이고 공원이용으로 인한 인위적 교란을 방지하고자 생태 환경적 향상을 도모하였다.
- 본 연구는 안터저수지를 수질환경개선 및 멸종위기종 서식처로 복원한 자유수면형 인공습지인 생태적수질정화비오톱의 계획ㆍ설계ㆍ시공ㆍ유지관리ㆍ모니터링 과정을 통합적으로 고찰하고, 이를 바탕으로 아직 개척단계인 생태ㆍ환경복원분야에 이론과 실무적 기초자료를 제공하는데 그 목적이 있다.
- 본 연구는 우리나라 풍토에 맞게 개발된 자유 수면형 인공습지로서 생태적수질정화비오톱 시스템을 적용하여 멸종위기야생동ㆍ식물을 복원한 안터저수지 생태공원의 수질환경 개선 및 생태환경 복원방안을 고찰하였다. 이에 안터저수지의 장소 및 생태환경적 특성, 복원목표에 맞게 계획, 설계, 시공, 유지관리 및 모니터링한 전 과정을 제시하였다.
- 지금까지 생태환경복원을 위한 인공습지기법과 연구는 비점오염원 처리에 치중되어 자연습지에 비해 생물다양성이 매우 떨어졌으며, 그에 대한 연구와 사례가 부족하였다(환경부, 2008; Vymazal, 2010). 이에 본 연구는 택지내 비점오염원 유입 등을 고려한 수질환경 개선뿐만 아니라 멸종위기종 등 소생물 서식처 조성을 위한 수생태계복원을 계획ㆍ설계ㆍ시공ㆍ유지관리․모니터링을 통합적으로 수행한 사례로, 아직 개척단계인 국내 생태ㆍ환경복원사업에 실질적 기초자료를 제공하고 있다. 특히, 기존 연구 및 건설산업 기본법중심의 공사업으로 수행할 수 없었던 수생태환경의 모니터링 과정과 멸종위기종인 금개구리서식처 복원을 환경신기술인 생태적수질정화비오톱 (SSB)시스템을 통해 수행함으로써 수질개선 및 생태계 복원의 효과를 성공적으로 이룰 수 있었다.
- 구상안 도출 1단계는 대상지의 현황 특성과 문제점을 분석하고, 주변의 환경적 영향을 고려하여 도시화 및 유지용수 부족에 따른 육화를 막기 위해 수생태계를 복원하였다. 택지내 고립된 수생태계를 주변의 구름산, 도덕산 등으로 연결할 수 있는 생태네트워크 방안을 큰 맥락에서 구상하고 주변 농경지 부분의 비점오염원 유출에 따른 문제점을 분석하여 사면 완충녹지대를 생태적으로 복원하여 주변 지역에서 배출되는 생태환경적 악영향을 완충시키고자 하였다.
제안 방법
- 2007년 12월부터 2008년 5월까지, 시공전 본 연구의 대상지인 안터저수지에 관한 문헌조사와 수질, 금개구리뿐만 아니라 주변 생물상의 모니터링을 통해 타당성 조사를 수행하였다. 특히 금개구리 서식처 복원의 핵심인 생태적수질정화비오톱시스템 뿐만 아니라, 이를 교란할 수 있는 안터저수지 생태공원(근린공원) 전체를 ‘자연과 인간의 공생’이라는 주제로 계획, 설계 하였다.
- 2009년 9월부터 2010년 8월까지 수질환경모니터링을 수행하여 봄, 여름, 가을, 겨울 등 계절별 수처리효율을 분석하였다(그림 4)
- 식물종의 동정과 분류는 「대한식물도감」(이창복, 1985)과 야생식물생태도감(고경식, 1993)을 참고하여 정리하였다. 같은 시기에 양서파충류 모니터링을 2회 시행하였으며 직접확인 방법(direct survey), 간접확인 방법(indirect survey)으로 생태적수질정화비오톱 시스템이 적용된 구간의 금개구리를 포함한 다양한 야생동ㆍ식물의 복원효과를 분석하였다.
- 연구대상지에서는 수량 유지 및 환경오염시설의 지하수 거동을 막기 위해 생태적 차수를 하였고, 월류보 등이 제기능을 수행하기 어려운 구간이 발생하여 이를 보완 하기 위해 여러 차례의 보완공사를 실시하였다. 공사전, 공사중, 그리고 공사 직후, 생태ㆍ환경공학적 측면에서 시운전 및 모니터링 수행을 통해서 생태적 수질정화 습지의 구조를 안정적으로 보완하였다. 이 과정에서 생물종 서식환경을 개선하고, 안정적 수질환경 개선이 이루어질 수 있도록 조절하였다.
- 구상안 도출 1단계는 대상지의 현황 특성과 문제점을 분석하고, 주변의 환경적 영향을 고려하여 도시화 및 유지용수 부족에 따른 육화를 막기 위해 수생태계를 복원하였다. 택지내 고립된 수생태계를 주변의 구름산, 도덕산 등으로 연결할 수 있는 생태네트워크 방안을 큰 맥락에서 구상하고 주변 농경지 부분의 비점오염원 유출에 따른 문제점을 분석하여 사면 완충녹지대를 생태적으로 복원하여 주변 지역에서 배출되는 생태환경적 악영향을 완충시키고자 하였다.
- 구상안 도출 2단계는 구상안 도출 1단계의 설계안을 구체화하여 생물 서식처와 인간영향(human impact)를 고려하여 자연습지(natural wetland), 완충구간(buffering zone), 생태적수질정화비오톱(SSB)구간, 친수 및 자연생태학습구간으로 구분하여 체계적인 생태적 토지이용계획(ecological land use planning)을 구상하였다.
- 구상안 도출 3단계는 구상안 도출 2단계의 설계안을 구체화하여 안터저수지 생태계 최대교란 요인인 사람의 접근을 차단하기 위해 중심부로 이동하는 동선을 제거하고, 대체 습지를 조성하였다. 점차 악화되는 안터저수지의 수질을 개선하기 위하여 주변지형 수위차와 수문학적 특성을 고려하여 자연유하방식으로 생태적 수질정화 비오톱 시스템을 설계하였다.
- 구상안 도출 4단계인 최종안 도출은 기존안을 구체화하고, 시설 및 동선체계를 확정하여 대체습지의 자유수면 형태, 생태적 수질정화 기능 등을 부여하고, 적절한 생태통로의 위치를 판단하여 조성하였다. 금개구리 대체 서식처로 습지식물 식재 및 생태적 어도보를 조성하여 습지내 금개구리가 종횡으로 이동할 수 있는 환경을 조성하고, 주동선 외곽에 완충지대를 설치하여 경관적, 생태적 악영향을 저감하였다.
- 설계도서와 현장 모니터링 결과를 토대로 복원시공을 착수하고 기반공사, 시설물공사, 식재 공사 순으로 연구대상지의 복원공사를 실시하였다. 기반공사는 모니터링된 수리ㆍ수문특성을 고려하여 자연스러운 물흐름이 이루어질 수 있도록 자유수면형 습지형태로 토공사를 수행하였다. 조성된 기반공사 상부에 생물서식처 및 생태적 수질정화 시설을 설치하였다.
- 그간 건설산업기본법(대한건설협회, 2005)에 의한 방법으로는 설계, 시공, 유지관리에 이르기까지 전체 공정에 있어서 생태 환경 모니터링을 시행하기 어려워 생태환경적 보전ㆍ복원 사업의 성공을 기대하기 어려웠다. 따라서 본 사업에서는 환경부 신기술 제 258호인 생태적 수질정화 비오톱(SSB：Sustainable Structured wetland Biotop)시스템을 도입하여 생태환경복원계획, 설계, 시공, 유지관리 등에 관한 일련의 공정을 모니터링하였다. 또한 생태환경복원을 위해 전체공종을 통합 시행함으로써, 안터저수지 생태공원에 조성된 생태적수질정화비오톱은 최근 정비된 생태계보전협력금 반환사업(환경부, 2007)의 일환으로 조성된 것 중 가장 성공적인 생태환경복원 사례의 하나로 평가받고 있다1).
- 시공과정에서는 본 연구의 목표종인 금개구리 서식환경을 모니터링하고, 그를 통한 수질환경 개선 및 자연 생태계 복원 연구가 실현되어야 한다. 따라서 현장의 생태ㆍ환경공학적 특성을 모니터링한 뒤 복원시공을 수행하였다. 특히, 복원 시공과정에서는, 안터저수지 생태공원에 관한 공원조성 공사전체중에서 생태환경복원의 핵심지역인 생태적수질정화 비오톱 시스템을 중심으로 진행되었다.
- 먼저, 생태공학적(수리, 수문, 토양, 식생, 미기후, 어류, 동물상 등) 특성 및 환경공학적(평면구조, 처리유량, 목표처리농도, 용량 및 유속, 수리학적 체류시간, 수리학적 부하율, 배치 및 형태, 길이/ 넓이비(AR), 배수 및 수위, 식재밀도, 토양 등) 특성을 고려하여 안터저수지의 수질환경을 개선시키고, 금개구리 등이 서식할 수 있는 대체서식처를 복원하고자 계획하였다. 또한 SSB시스템주변으로 생물의 생육 및 산란에 영향이 없도록 관찰데크, visitor center 등을 설치하여 주민들의 휴식과 자연생태학습이 이루어질 수 있도록 하였다.
- 특히 생태수제 등은 주요 핵심복원종인 금개구리의 서식환경을 고려한 대표 서식지로써 육화로 인해 훼손된 구간에 개방수면을 조성하고, 양서파충류 전문가 자문을 받아 금개구리 생활사에 필요한 산란장소, 활동 및 휴식장소, 동면장소가 시스템내에 존재하는 최적의 서식조건으로 조성되었다. 또한 자연형 여울과 소, 횃대, 사면 저수호안, 생태 통로 등의 생태환경 시설을 연구대상지 특성에 맞춰 설치하였다.
- 또한 친수 및 자연생태학습 시설은 다양한 프로그램을 지원관리하기 위한 Visitor Center, 안내판, 해설판, 휴게공간 등 이용객의 편의를 도모하는 시설을 배치하고, 이용객의 활동을 제한할 수 있도록 공간계획을 수립하였다. 안터저수지 내 생물서식처의 영향이 적은 공간에 친수공간을 배치하였고 습지의 생태계에 악영향을 최소화할 수 있는 목교 등을 활용한 동선체계를 구상하였다.
- 복원 시공은 2008년 6월에서 2009년 5월까지, 생태적수질정화비오톱을 중심으로 생태환경복원 수행하였다. 현장의 수질환경은 물론, 지하 및 지표 수위, 토양, 동식물상 등 생태공학 환경공학적인 요소를 모니터링하면서 시행하였다.
- 설계도서와 현장 모니터링 결과를 토대로 복원시공을 착수하고 기반공사, 시설물공사, 식재 공사 순으로 연구대상지의 복원공사를 실시하였다. 기반공사는 모니터링된 수리ㆍ수문특성을 고려하여 자연스러운 물흐름이 이루어질 수 있도록 자유수면형 습지형태로 토공사를 수행하였다.
- 2009년 9월부터 2010년 8월까지 시스템 유입부와 유출부 2곳에서 월 1회 이상 시행하였으며 수질오염공정시험법에 따라 현장에서 시료를 채취하였다. 수질 측정항목은 주로 BOD5, SS, T-N, T-P 등을 환경부등록 대행기관에서 분석하였으며, 수위, 수온, 유량 등은 현장에서 간이수질측정기와 유량계로 측정하였다.
- 안터저수지 생물서식처 조성 및 생태공원조성을 위한 구상 및 설계 과정은, 대상지내 점ㆍ비점오염원의 성상별(BOD, T-N, T-P, SS 등) 유입농도 및 체류시간, 수리학적 부하율(HRT) 등을 고려하였다. 수질환경을 공학적이고 정량적으로 개선하는 환경공학적(Environmental engineering) 접근과 수리ㆍ수문, 토양, 습지식생, 지질, (미)기후, 야생동물 등의 생태적 구조와 기능을 생태적으로 향상시키는 생태공학적(Ecological engineering) 접근을 통해 금개구리 서식처 등 장소적 특성에 맞게 생태복원하였다.
- 안터 생태공원 생태적수질정화비오톱 복원 후 2009년 9월부터 2010년 8월까지 수질환경모니터링을 수행하여 유입수와 유출수의 BOD5, SS, T-N, T-P 등 수질을 분석하였다(표 1).
- 안터생태적수질정화비오톱의 식물상은 식재종 및 침입종의 변화를 2009년 9월부터 2010년 8월까지 월 1회를 원칙으로 저수지 및 생태적수질정화비오톱내 현지조사를 통해 지속적으로 모니터링하였으며, 강우 등으로 조사가 불가능한 경우를 제외하고는 조사시기를 준수하였다. 식물종의 동정과 분류는 「대한식물도감」(이창복, 1985)과 야생식물생태도감(고경식, 1993)을 참고하여 정리하였다.
- 또한 친수 및 자연생태학습 시설은 다양한 프로그램을 지원관리하기 위한 Visitor Center, 안내판, 해설판, 휴게공간 등 이용객의 편의를 도모하는 시설을 배치하고, 이용객의 활동을 제한할 수 있도록 공간계획을 수립하였다. 안터저수지 내 생물서식처의 영향이 적은 공간에 친수공간을 배치하였고 습지의 생태계에 악영향을 최소화할 수 있는 목교 등을 활용한 동선체계를 구상하였다. 자연생태학습원으로 활용할 수 있는 생태학습, 관찰, 체험 등의 공간을 도입하고, 주택단지와 근접한 구간에 완충지역을 두고 생태적으로 복원하였다.
- 특히 금개구리 서식처 복원의 핵심인 생태적수질정화비오톱시스템 뿐만 아니라, 이를 교란할 수 있는 안터저수지 생태공원(근린공원) 전체를 ‘자연과 인간의 공생’이라는 주제로 계획, 설계 하였다. 안터저수지 생물서식처 조성 및 생태공원조성을 위한 구상 및 설계 과정은, 대상지내 점ㆍ비점오염원의 성상별(BOD, T-N, T-P, SS 등) 유입농도 및 체류시간, 수리학적 부하율(HRT) 등을 고려하였다. 수질환경을 공학적이고 정량적으로 개선하는 환경공학적(Environmental engineering) 접근과 수리ㆍ수문, 토양, 습지식생, 지질, (미)기후, 야생동물 등의 생태적 구조와 기능을 생태적으로 향상시키는 생태공학적(Ecological engineering) 접근을 통해 금개구리 서식처 등 장소적 특성에 맞게 생태복원하였다.
- 특히 생태적 수질정화 습지는 수질환경 개선을 통한 서식환경 조성에 그 목적이 있으므로 지하수위 등 대상지의 수리ㆍ수문적 특성을 면밀히 고려하여 지하수와 오염수간의 악영향이 발생하지 않도록 복원 시공하였다. 연구대상지 주변의 고물상으로 활용된 토양 오염도 등을 판단하고, 추후 수질환경 개선에 영향이 없는지 현장에서 조사ㆍ분석하여 복원시공에 적용하였다.
- 특히 훼손되었던 육지 생태계를 수생태계로 변환하면서 다양한 개선방안을 도출하였다. 연구대상지에서는 수량 유지 및 환경오염시설의 지하수 거동을 막기 위해 생태적 차수를 하였고, 월류보 등이 제기능을 수행하기 어려운 구간이 발생하여 이를 보완 하기 위해 여러 차례의 보완공사를 실시하였다. 공사전, 공사중, 그리고 공사 직후, 생태ㆍ환경공학적 측면에서 시운전 및 모니터링 수행을 통해서 생태적 수질정화 습지의 구조를 안정적으로 보완하였다.
- 연구대상지의 복원공사가 진행된 후 생물종 서식환경 및 수질환경의 안정화 및 문제점 등을 분석하기 위해 생태ㆍ환경공학 전문가가 직접 시운전 및 모니터링을 수행하였다. 특히 훼손되었던 육지 생태계를 수생태계로 변환하면서 다양한 개선방안을 도출하였다.
- 연구대상지의 습지 특성을 판단하기 위해 육화로 인해 훼손도가 크고, 불법 농경지 등으로 활용된 특성을 조사ㆍ분석하여 이를 토대로 육화된 습지생태계를 수생태계로 복원하였다.
- 따라서 인간 활동에 의한 교란을 최소화하면서도 지역민들이 자연과 휴식을 하고, 생태환경학습을 도모할 수 있도록 두 가지의 상충된 목표를 달성하고자 하였다. 이런 대상지에서 고물상 부지와 불법 투기된 성 토지역 등의 훼손지를 활용하여 생태적수질정화비오톱(SSB：Sustainable Structured wetland Biotop)시스템을 도입 적용하였다. 먼저, 생태공학적(수리, 수문, 토양, 식생, 미기후, 어류, 동물상 등) 특성 및 환경공학적(평면구조, 처리유량, 목표처리농도, 용량 및 유속, 수리학적 체류시간, 수리학적 부하율, 배치 및 형태, 길이/ 넓이비(AR), 배수 및 수위, 식재밀도, 토양 등) 특성을 고려하여 안터저수지의 수질환경을 개선시키고, 금개구리 등이 서식할 수 있는 대체서식처를 복원하고자 계획하였다.
- 점차 악화되는 안터저수지의 수질을 개선하기 위하여 주변지형 수위차와 수문학적 특성을 고려하여 자연유하방식으로 생태적 수질정화 비오톱 시스템을 설계하였다. 이를 통해 금개구리의 새로운 서식공간을 창출하였고, 기존 금개구리 서식처의 원형을 도입한 대체습지를 조성함으로써 금개구리 서식처를 확대하고 금개구리의 개체수를 늘릴 수 있도록 하였다.
- 본 연구는 우리나라 풍토에 맞게 개발된 자유 수면형 인공습지로서 생태적수질정화비오톱 시스템을 적용하여 멸종위기야생동ㆍ식물을 복원한 안터저수지 생태공원의 수질환경 개선 및 생태환경 복원방안을 고찰하였다. 이에 안터저수지의 장소 및 생태환경적 특성, 복원목표에 맞게 계획, 설계, 시공, 유지관리 및 모니터링한 전 과정을 제시하였다.
- 안터저수지 내 생물서식처의 영향이 적은 공간에 친수공간을 배치하였고 습지의 생태계에 악영향을 최소화할 수 있는 목교 등을 활용한 동선체계를 구상하였다. 자연생태학습원으로 활용할 수 있는 생태학습, 관찰, 체험 등의 공간을 도입하고, 주택단지와 근접한 구간에 완충지역을 두고 생태적으로 복원하였다.
- 자연습지(natural wetland) 구간은 기존 금개구리 등 다양한 생물들이 서식하는 자연습지로 육화가 진행된 일부 훼손된 구간은 주변 생태계와 동일한 원형경관(archetypical landscape)을 토대로 복원해주고, 주변지역의 완충을 통해서 최대한 핵심서식처를 보전하는 방향으로 계획하였다. 또한 인간의 활동으로 인해 생물서식환경에 악영향의 가능성이 높으므로 근린공원으로써의 이용을 부분적으로 제한하였다.
- 구상안 도출 3단계는 구상안 도출 2단계의 설계안을 구체화하여 안터저수지 생태계 최대교란 요인인 사람의 접근을 차단하기 위해 중심부로 이동하는 동선을 제거하고, 대체 습지를 조성하였다. 점차 악화되는 안터저수지의 수질을 개선하기 위하여 주변지형 수위차와 수문학적 특성을 고려하여 자연유하방식으로 생태적 수질정화 비오톱 시스템을 설계하였다. 이를 통해 금개구리의 새로운 서식공간을 창출하였고, 기존 금개구리 서식처의 원형을 도입한 대체습지를 조성함으로써 금개구리 서식처를 확대하고 금개구리의 개체수를 늘릴 수 있도록 하였다.
- 조성직후 2009년 9월부터 2010년 8월까지 정기적인 모니터링을 통해 생태적수질정화비오톱의 동 식물상 등 소생물서식처 복원효과, 수질정화효과를 조사하였다.
- 특히 금개구리 서식처 복원의 핵심인 생태적수질정화비오톱시스템 뿐만 아니라, 이를 교란할 수 있는 안터저수지 생태공원(근린공원) 전체를 ‘자연과 인간의 공생’이라는 주제로 계획, 설계 하였다.
- 복원시공을 위한 모니터링에서는 수문, 토양, 식생 등 습지의 주요 요소를 조사ㆍ분석하여 복원공사시 현장특성을 반영하였다. 특히 생태적 수질정화 습지는 수질환경 개선을 통한 서식환경 조성에 그 목적이 있으므로 지하수위 등 대상지의 수리ㆍ수문적 특성을 면밀히 고려하여 지하수와 오염수간의 악영향이 발생하지 않도록 복원 시공하였다. 연구대상지 주변의 고물상으로 활용된 토양 오염도 등을 판단하고, 추후 수질환경 개선에 영향이 없는지 현장에서 조사ㆍ분석하여 복원시공에 적용하였다.
- 연구대상지의 복원공사가 진행된 후 생물종 서식환경 및 수질환경의 안정화 및 문제점 등을 분석하기 위해 생태ㆍ환경공학 전문가가 직접 시운전 및 모니터링을 수행하였다. 특히 훼손되었던 육지 생태계를 수생태계로 변환하면서 다양한 개선방안을 도출하였다. 연구대상지에서는 수량 유지 및 환경오염시설의 지하수 거동을 막기 위해 생태적 차수를 하였고, 월류보 등이 제기능을 수행하기 어려운 구간이 발생하여 이를 보완 하기 위해 여러 차례의 보완공사를 실시하였다.
- 따라서 현장의 생태ㆍ환경공학적 특성을 모니터링한 뒤 복원시공을 수행하였다. 특히, 복원 시공과정에서는, 안터저수지 생태공원에 관한 공원조성 공사전체중에서 생태환경복원의 핵심지역인 생태적수질정화 비오톱 시스템을 중심으로 진행되었다.
- 복원 시공은 2008년 6월에서 2009년 5월까지, 생태적수질정화비오톱을 중심으로 생태환경복원 수행하였다. 현장의 수질환경은 물론, 지하 및 지표 수위, 토양, 동식물상 등 생태공학 환경공학적인 요소를 모니터링하면서 시행하였다.
대상 데이터
- 안터생태공원 내 생태적수질정화비오톱의 수질처리효과를 모니터링하기 위해서 분석에 의한 방법(analytical monitoring)으로 수행하였다(환경부, 2008). 2009년 9월부터 2010년 8월까지 시스템 유입부와 유출부 2곳에서 월 1회 이상 시행하였으며 수질오염공정시험법에 따라 현장에서 시료를 채취하였다. 수질 측정항목은 주로 BOD5, SS, T-N, T-P 등을 환경부등록 대행기관에서 분석하였으며, 수위, 수온, 유량 등은 현장에서 간이수질측정기와 유량계로 측정하였다.
- 본 연구대상지는 환경부 멸종위기 야생동ㆍ식물Ⅱ급인 금개구리가 서식하는 생태계보전지구이면서도, 근린공원으로 지정되어 인간의 무분별한 토지이용으로 인해 생물종(금개구리)의 서식 환경이 위협을 받고 있던 지역이었다. 특히 택지개발로 인해 생태계가 파편화되었으며, 주변 토지이용에 따른 비점오염원의 악영향으로 수질환경이 악화되고 있었다.
- 본 연구대상지인 안터저수지는 광명시 하안 1동 327-3번지 일원(20,294m2)으로 ‘국토의 계획 및 이용에 관한 법률’에 따른 지역ㆍ지구, ‘자연환경보전지역’, ‘생태계보존지구’, ‘근린공원’, ‘개발 제한구역’ 등으로 지정되어 있는 지역이다.
- 그림 5. 생태모니터링중 관찰된 멸종위기종 야생동식물 Ⅱ급인 가시연꽃(왼쪽, 2010년 8월 31일)과 금개구리(오른쪽, 2010년 7월 17일).
- 연구대상지는 금개구리가 서식하는 내륙습지로 가치가 높은 생태계이나, 법적으로는 택지로 둘러싸인 근린공원 부지였다. 따라서 인간 활동에 의한 교란을 최소화하면서도 지역민들이 자연과 휴식을 하고, 생태환경학습을 도모할 수 있도록 두 가지의 상충된 목표를 달성하고자 하였다.
이론/모형
- 안터생태적수질정화비오톱의 식물상은 식재종 및 침입종의 변화를 2009년 9월부터 2010년 8월까지 월 1회를 원칙으로 저수지 및 생태적수질정화비오톱내 현지조사를 통해 지속적으로 모니터링하였으며, 강우 등으로 조사가 불가능한 경우를 제외하고는 조사시기를 준수하였다. 식물종의 동정과 분류는 「대한식물도감」(이창복, 1985)과 야생식물생태도감(고경식, 1993)을 참고하여 정리하였다. 같은 시기에 양서파충류 모니터링을 2회 시행하였으며 직접확인 방법(direct survey), 간접확인 방법(indirect survey)으로 생태적수질정화비오톱 시스템이 적용된 구간의 금개구리를 포함한 다양한 야생동ㆍ식물의 복원효과를 분석하였다.
- 안터생태공원 내 생태적수질정화비오톱의 수질처리효과를 모니터링하기 위해서 분석에 의한 방법(analytical monitoring)으로 수행하였다(환경부, 2008). 2009년 9월부터 2010년 8월까지 시스템 유입부와 유출부 2곳에서 월 1회 이상 시행하였으며 수질오염공정시험법에 따라 현장에서 시료를 채취하였다.
성능/효과
- 2009년 생태복원이후 양서파충류 모니터링 결과, 총 5과 9종이 확인되었으며 이중에서 양서류는 금개구리, 참개구리, 한국산개구리 등 3과 6종이 발견되었으며(그림 5), 파충류는 붉은 귀거북, 아무르장지뱀 등 2과 3종이 확인되었다(표 3). 복원후 복원전보다 두 배 이상의 금개구리 개체가 복원 서식하는 것으로 조사되는 등 금개구리 서식환경은 최상으로 개선되었으나 여름철 갈수시저수지 유량부족에 따른 육화현상 및 대형정수식물의 과도한 증가, 위협종인 조류, 가물치, 잉어등 증가로 금개구리 개체수 감소가 우려되었다.
- BOD 처리효율은 봄철 64.6%, 여름철 41.8%, 가을철 69.7%, 겨울철 80.5%를 보였다. 조사결과 여름철이 가장 낮은 제거효율을 보이고 있는데, 이는 여름철 가뭄에 의해서 유입유량이 줄어들고 수질농도가 높은 상태로 유입되는 등으로 그 원인이 분석된다.
- SS의 평균 제거효율은 유입 18.1mg/L, 유출 2.5mg/L로 약 86%의 제거율이 측정되었다. 조사 기간 동안 2010년 8월에 유입 14.
- 그 결과, BOD5는 평균 유입농도가 2.9mg/L, 평균 유출농도가 1.0mg/L로 67%의 처리효율을 보였으며, SS은 평균 유입농도가 18.1mg/L, 평균 유출농도가 2.5mg/L로 86%의 처리효율을 나타냈으며, T-N는 평균 유입농도가 0.426mg/L, 평균 유출농도가 0.147mg/L로 66%의 처리효율, T-P는 평균 유입농도가 0.071mg/L, 평균 유출 농도가 0.022mg/L로 68%의 처리효율로 측정되 었다. 복원 후 짧은 기간 동안 습지내의 안정화가 이루어져 수처리효율이 평균 60% 이상으로 높게 측정되었다.
- 구상안 도출 4단계인 최종안 도출은 기존안을 구체화하고, 시설 및 동선체계를 확정하여 대체습지의 자유수면 형태, 생태적 수질정화 기능 등을 부여하고, 적절한 생태통로의 위치를 판단하여 조성하였다. 금개구리 대체 서식처로 습지식물 식재 및 생태적 어도보를 조성하여 습지내 금개구리가 종횡으로 이동할 수 있는 환경을 조성하고, 주동선 외곽에 완충지대를 설치하여 경관적, 생태적 악영향을 저감하였다. 동측 제방사면 급경사부는 경사를 완화하고, 다층식재를 적용하여 생육터전을 늘렸다.
- 대상지 특성(Site-specific)에 맞게 안터저수지 생태적수질정화비오톱(SSB：Sustainable Structured wetland Biotope)시스템을 적용하여 생태ㆍ환경공학적 설계와 시공을 수행한 결과, 현재까지 성공적인 금개구리 서식처 복원 효과 및 수질환경 개선 효과를 도출할 수 있었다. 또한 생태계에 교란을 줄이면서도 도시 내 근린공원으로서 친수공원의 이용성을 도모할 수 있었다.
- 따라서 복원이후 모니터링 결과 서식환경 악화와 무분별한 토지이용으로 인해 멸종위기에 처한 안터저수지에 금개구리 등 지역 자생종들은 물론, 그보다 더욱 다양한 지역 생태계가 창출(creation) 복원되었음을 확인할 수 있었다. 이는 생태적수질정화비오톱 시스템으로 조성된 인공습지가 수질환경을 맑게 하면서도 자연습지에 버금가는 생태 복원 기능을 할 수 있음을 확인한 결과라고 볼 수 있다.
- 대상지 특성(Site-specific)에 맞게 안터저수지 생태적수질정화비오톱(SSB：Sustainable Structured wetland Biotope)시스템을 적용하여 생태ㆍ환경공학적 설계와 시공을 수행한 결과, 현재까지 성공적인 금개구리 서식처 복원 효과 및 수질환경 개선 효과를 도출할 수 있었다. 또한 생태계에 교란을 줄이면서도 도시 내 근린공원으로서 친수공원의 이용성을 도모할 수 있었다. 지속적인 모니터링과 대상지의 특성에 맞는 복원 시공 및 유지관리를 하여 실제로 본 대상지의 원형에 가까운 동식물상 복원의 기능과 효율이 나타났다.
- 또한, 안터 생태적수질정화비오톱내에 산림청 희귀 식충식물인 통발이 자생하고 있음이 확인되었다. 통발은 연못이나 물웅덩이에서 자라며 뿌리 없이 연못에 떠다니며 포충낭으로 곤충을 잡아 소화하는 다년생 식충식물로, 통발이 많으면 용존산소가 많이 발생하여 수질이 좋아지고 생물서식처로서도 큰 역할을 한다.
- 멸종위기종인 금개구리의 서식을 위협하였던 저수지내 수질과 택지내 비점오염원 정화를 위해 조성한 생태적수질정화비오톱(2009년 5월 준공) 시스템의 경우, 2009년 9월부터 2010년 8월까지 수질모니터링하여 월별 평균처리효율을 검토한 결과, BOD5는 유입 2.9mg/L, 유출 1.0mg/L로 67%, SS는 유입 18.1mg/L, 유출 2.5mg/L로 86%, T-N은 유입 0.426mg/L, 유출 0.147mg/L로 66%, T-P는 유입 0.071mg/L, 유출 0.022mg/L로 68%의 처리효율로 각각 모니터링 되었다. 모니터링을 수행하면서 긴 복원시공을 수행한 결과, 비교적 짧은 기간 동안 습지내의 안정화가 이루어졌고 수처리 효율이 전반적으로 높게 측정되었다.
- 모니터링 결과, 대상지내 멸종위기종 야생동식물 Ⅱ급으로 지정된 가시연꽃(환경부 시행규칙 제2조관련, 법정관리종)이 식재되어 자생하고 있음이 관찰되었다(그림 5). 가시연꽃은 우리나라는 물론 일본에서도 천연기념물로 보존하고 있으며 1속 1종만 분포하는 동아시아 특산물이다.
- 022mg/L로 68%의 처리효율로 각각 모니터링 되었다. 모니터링을 수행하면서 긴 복원시공을 수행한 결과, 비교적 짧은 기간 동안 습지내의 안정화가 이루어졌고 수처리 효율이 전반적으로 높게 측정되었다.
- 022mg/L로 68%의 처리효율로 측정되 었다. 복원 후 짧은 기간 동안 습지내의 안정화가 이루어져 수처리효율이 평균 60% 이상으로 높게 측정되었다. 향후 습지가 더욱 안정적으로 정착되고, 전문적인 유지관리가 수행될 경우 수질정화효율은 시간이 지날수록 더 높아질 것으로 조사ㆍ분석되었다.
- 2009년 생태복원이후 양서파충류 모니터링 결과, 총 5과 9종이 확인되었으며 이중에서 양서류는 금개구리, 참개구리, 한국산개구리 등 3과 6종이 발견되었으며(그림 5), 파충류는 붉은 귀거북, 아무르장지뱀 등 2과 3종이 확인되었다(표 3). 복원후 복원전보다 두 배 이상의 금개구리 개체가 복원 서식하는 것으로 조사되는 등 금개구리 서식환경은 최상으로 개선되었으나 여름철 갈수시저수지 유량부족에 따른 육화현상 및 대형정수식물의 과도한 증가, 위협종인 조류, 가물치, 잉어등 증가로 금개구리 개체수 감소가 우려되었다.
- 본 연구의 금개구리 서식처 복원전ㆍ후 모니터링 결과 기존 2004년 조성전 당시 금개구리 개체수가 300개체에 달하였지만 불법농경지와 각종비점오염원의 유입과 수질악화로 인해 2008년 5월 금개구리의 개체수는 15개체가 확인되어 멸종위기를 맞이하였다. 이후 금개구리 생태 및 서식환경을 고려한 생태습지를 조성하여 안터저수지 내 수질을 생태적으로 정화하여 맑은 수질환경을 조성함으로써 현재 금개구리 서식 환경이 복원되었다.
- 한해살이식물로 오직 종자에 의한 번식만 있으며 발아율 또한 평균4%이하로 매우 낮은 편이라 자생지 보존을 최우선적으로 보호하고 있는 종이다. 비록 종자를 뿌린 것이라 해도 생육조건이 맞지 않으면 서식이 불가능한 수종이기에 현재 서식상태로 확인한 바 안터저수지 및 생태적수질정화비오톱은 우리나라 가시연꽃의 자생지가 될 수 있는 가능성이 높다고 판단된다.
- 생태적수질정화비오톱에 식재된 수생식물은 수문적 특성, 토양, 지질, 식물 등 생태적 특성을 고려하여 식재되었으며, 총 7과 11종으로 갈대, 달뿌리풀, 노랑꽃창포, 부들, 애기부들, 줄, 고마리, 수련, 노랑어리연꽃, 마름 등이다(표 2). 조성 초기 다른 수생식물의 침입을 허용하였으나, 점차적으로 순군집을 이루며 구간별로 우점하고 있다.
- 생태적수질정화비오톱에 침입한 종은 총 13과 26여종으로, 붕어마름, 명아주, 물달개비, 가래, 씀바귀, 미국가막사리, 돼지풀, 쑥, 망초, 개망초, 고들빼기, 한련초, 토끼풀, 붉은토끼풀, 들깨, 여뀌, 소리쟁이, 환삼덩굴, 택사, 방동사니, 뚝새풀, 미국개기장, 돌피, 강아지풀, 왕바랭이 등이 관찰되었다(표 2). 수생식물간의 상호경쟁에서 우세한 식재종이 우점종으로 조성되어 있어 대부분의 침입식물은 개체수가 적고 군락을 형성하지 못하였다.
- 특히, 대상지내 멸종위기종 야생동식물 Ⅱ급으로 지정된 가시연꽃과 보호종인 식충식물 통발이 서식하고 있음이 모니터링되었다. 양서파충류의 경우 총 5과 9종으로 이중 양서류는 멸종위기 야생동식물 Ⅱ급인 금개구리 등 3과 6종, 파충류는 붉은 귀거북, 아무르장지뱀 등 2과 3종이 확인되었다.
- 또한 생태계에 교란을 줄이면서도 도시 내 근린공원으로서 친수공원의 이용성을 도모할 수 있었다. 지속적인 모니터링과 대상지의 특성에 맞는 복원 시공 및 유지관리를 하여 실제로 본 대상지의 원형에 가까운 동식물상 복원의 기능과 효율이 나타났다.
- 이에 본 연구는 택지내 비점오염원 유입 등을 고려한 수질환경 개선뿐만 아니라 멸종위기종 등 소생물 서식처 조성을 위한 수생태계복원을 계획ㆍ설계ㆍ시공ㆍ유지관리․모니터링을 통합적으로 수행한 사례로, 아직 개척단계인 국내 생태ㆍ환경복원사업에 실질적 기초자료를 제공하고 있다. 특히, 기존 연구 및 건설산업 기본법중심의 공사업으로 수행할 수 없었던 수생태환경의 모니터링 과정과 멸종위기종인 금개구리서식처 복원을 환경신기술인 생태적수질정화비오톱 (SSB)시스템을 통해 수행함으로써 수질개선 및 생태계 복원의 효과를 성공적으로 이룰 수 있었다. 따라서 추후 생태환경 복원을 위한 모니터링 과정을 보장하는 복원업신설 등, 제도적 개선의 필요성이 시급하다.
- 인공습지는 생태적 기작을 통해 수질을 정화하는 시설이므로 정수식물 및 기타 미생물의 생장활동이 활발한 봄ㆍ여름ㆍ가을철에는 상대적으로 높은 처리효율을 보이고, 생장 활동이 느려지거나 거의 없는 겨울철에는 상대적으로 낮은 처리효율을 나타내는 것이 일반적인 특징이다. 하지만 본 연구대상지에서는 생태적 수질정화 비오톱 시스템을 보완한 생태적 수질정화 미디어 시스템(SSM) 등을 통해 겨울철 처리 효율을 보완함에 따라 겨울철에도 80.5%로 높은 BOD 처리효율이 도출되었다.
후속연구
- 특히, 기존 연구 및 건설산업 기본법중심의 공사업으로 수행할 수 없었던 수생태환경의 모니터링 과정과 멸종위기종인 금개구리서식처 복원을 환경신기술인 생태적수질정화비오톱 (SSB)시스템을 통해 수행함으로써 수질개선 및 생태계 복원의 효과를 성공적으로 이룰 수 있었다. 따라서 추후 생태환경 복원을 위한 모니터링 과정을 보장하는 복원업신설 등, 제도적 개선의 필요성이 시급하다. 본 연구의 경우 금개구리 서식환경은 시스템적으로 잘 개선되었으나 여름철 갈수시에 나타났던 저수지 유량부족 및 대형정수 식물의 과도한 증가로 인한 육화 현상, 금개구리 위협종인 조류, 가물치, 잉어 등의 개체수 증가로 인한 문제점은 생태ㆍ환경공학 전문가의 유지관리와 모니터링을 통해 추후 지속적인 고찰이 필요할 것으로 사료된다.
- 따라서 추후 생태환경 복원을 위한 모니터링 과정을 보장하는 복원업신설 등, 제도적 개선의 필요성이 시급하다. 본 연구의 경우 금개구리 서식환경은 시스템적으로 잘 개선되었으나 여름철 갈수시에 나타났던 저수지 유량부족 및 대형정수 식물의 과도한 증가로 인한 육화 현상, 금개구리 위협종인 조류, 가물치, 잉어 등의 개체수 증가로 인한 문제점은 생태ㆍ환경공학 전문가의 유지관리와 모니터링을 통해 추후 지속적인 고찰이 필요할 것으로 사료된다.
- 시공과정에서는 본 연구의 목표종인 금개구리 서식환경을 모니터링하고, 그를 통한 수질환경 개선 및 자연 생태계 복원 연구가 실현되어야 한다. 따라서 현장의 생태ㆍ환경공학적 특성을 모니터링한 뒤 복원시공을 수행하였다.
- 이는 생태적수질정화비오톱 시스템으로 조성된 인공습지가 수질환경을 맑게 하면서도 자연습지에 버금가는 생태 복원 기능을 할 수 있음을 확인한 결과라고 볼 수 있다. 이처럼 생태환경복원이 성공하기 위해서는 생태환경적으로 전문적인 복원 설계, 시공, 유지관리 모니터링 등의 통합적 접근이 있었음을 간과해서는 아니될 것이며, 향후 복원관련 법 제도의 지침이 되어야 할 것이다.
- 복원 후 짧은 기간 동안 습지내의 안정화가 이루어져 수처리효율이 평균 60% 이상으로 높게 측정되었다. 향후 습지가 더욱 안정적으로 정착되고, 전문적인 유지관리가 수행될 경우 수질정화효율은 시간이 지날수록 더 높아질 것으로 조사ㆍ분석되었다.
- 현재 복원 후 습지의 안정화가 진행되고 있는 상태로 판단되며, 향후 전문적인 유지관리와 습지의 완전한 자연화를 이루면 더 높은 수질 제거율이 도출될 것으로 예상된다.
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