[논문]생물보전지수(IBI) 및 서식지 평가지수(QHEI)를 활용한 지하 매립형 방틀둠벙의 어류 서식처 기능 평가

안창혁; 주진철; 권재형; 송호면

doi:10.12652/ksce.2011.31.6b.565

생물보전지수(IBI) 및 서식지 평가지수(QHEI)를 활용한 지하 매립형 방틀둠벙의 어류 서식처 기능 평가
Evaluation on Functional Assessment for Fish Habitat of Underground type Eco-Artificial Fish Reef using the Index of Biological Integrity (IBI) and Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI) 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, B. 수공학, 해안 및 항만공학, 환경 및 생태공학, v.31 no.6B, 2011년, pp.565 - 575

안창혁 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 환경연구실) , 주진철 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 환경연구실) , 권재형 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 환경연구실) , 송호면 (한국건설기술연구원 수자원.환경연구본부 환경연구실)

초록
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본 연구는 다변수 접근방식인 서식지평가 정성지수(Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)와 생물보전지수(Index of Biological Integrity, IBI)의 적용방법 도입과 어류 서식 및 피신처 확보용 인공구조물인 방틀둠벙의 정량적인 평가를 목적으로 하였다. 또한, 안동시 남후면 하아리에 소재한 한국건설기술연구원 수자원 환경실험센터의 실외 실험장을 활용하여 실규모로 생물 평가와 검증을 실시하였다. 본 평가기법의 적용을 위해 구성한 실험수로 및 방틀둠벙 시설은 국내 하천의 조건을 최대한 반영하여 조성하였으며, 흐름상태와 정체상태로 구분하여 유속 $0.0{\sim}1.5m\;s^{-1}$, 폭 1.0~3.0 m, 수심 0.05~0.70 m, 다양한 하상재료를 조성하여 2010년 5월~12월의 8개월간 모니터링 하였다. QHEI는 실험수로의 E~F지점이 평균 83.1로 가장 높게 나타났고, B~C지점에서 78.1로 가장 낮게 나타났다. 하지만 방틀둠벙은 시 공간적 구분 없이 98.9 이상의 값을 나타내어 전체 지점 중 가장 높은 양호상태(Good)의 서식처 조건을 유지하였다. IBI는 전반적으로 QHEI와 비슷한 패턴을 나타내었으나 겨울 갈수기에 양호상태(Good)인 44.2를 보여 32.8을 나타낸 실험수로와 비교되었다. 또한, 흐름과 정체상태 조건에서 방틀둠벙의 IBI 값은 실험수로보다 각각 5.7~11.4%, 18.7~34.8% 높은 평가 값을 나타내어, 유량이 적거나 흐름이 없는 갈수기에 어류 서식처 확보 가능성을 정량적으로 시사하였다. 종합적인 수생태계 건강성 평가에서 실험하천은 보통과 양호상태(Fair~Good) 범위를 나타낸 반면, 방틀둠벙은 대부분 양호상태(Good)를 보여 수생태계 건강성 확보에 적용 가능함을 도출하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to quantitatively evaluate the expression of both multi-metric qualitative habitat evaluation index (QHEI) and biological integrity index (IBI) for artificial structures eco-artificial fish reef (EAFR) for fishes asylum and habitat. Especially, both experimental evaluation and biological verification were performed in Water and Environmental Center's outdoor test-bed of Korea Institute of Construction Technology located in Andong-city, Gyeongsangbuk-do. The experimental conditions reflecting the situation of domestic river include the flow rate (e.g., $0.0{\sim}1.5m\;s^{-1}$), the width (e.g., 1.0~3.0 m), the depth (e.g., 0.05~0.70 m), and variable bed materials. Both QHEI and IBI were monitored for 8 months from May to December 2010. Whereas QHEI values were highest at experimental points of the E~F with an average of 83.1, those were lowest at B~C with an average of 78.1. However, QHEI values inside EAFR were more than 98.9, regardelss of space and time, and indicated more than the highest good of the state (Good) in the habitat. Overally, IBI values showed similar trend with QHEI, but were 44.2 in the winter dry season, compared to 32.8 of QHEI values. IBI values Also, IBI values inside EAFR were greater than those at the experimental channel by 5.7 to 11.4% and 18.7 to 34.8% in flow and stagnant conditions, respectively, indicating that EAFR can secure asylum and habitat for fish during the dry season. For comprehensive aquatic ecosystem assessment, the experimental channel showed generally fair conditions (Fair~Good), whereas EAFR showed good conditions (Good), suggesting that EAFR can be applied to aquatic ecosystem restoration and improvement.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만 전통 둠벙은 농업 구조물이 아닌, 자연 하천이나 호수 등에 생태복원용으로 적용될 경우 갈수기로 인해 유량 공급이 일시적으로 중단되어 생물의 은신처 및 산란공간이 제한되는 등, 지속적인 유지관리 측면에서 불리한 면도 있다. 따라서 본 연구에서는 전통 둠벙의 서식처 중심의 생태적 기능에 착안하여 생물 서식 공간을 확보한 매립형 구조물인 방틀둠벙을 개발하여 제안하였다. 기존 전통 둠벙에서 개선된 점은 방틀 보강으로 인한 구조적 안정성, 상부 슬라브(뚜껑) 설치로 인한 실족 방지, 동결심도 이상의 지하 수심을 확보한 갈수기 어류 서식 환경 개선, 유공판을 통한 수원의 유입, 시공의 용이성 등이다(한국건설기술연구원, 2010).
본 연구에서는 서식지 평가 및 생물보전지수 평가와 더불어 생물서식환경에 대해 보다 객관적인 근거를 마련하기 위해 이화학적 수질분석을 실시하였다. 실험시설의 유지용수는 경상북도 남후면 하아리 인근의 낙동강 본류의 원수를 취수하여 용량 약 8,000 m³의 대형 저류지에 임시 보관 후 활용하였고, 가장 가까운 위치의 환경부 수질측정망(www.
특히 어류는 장기간의 환경적 영향을 반영하는 생물이며 서식 환경에 따라 이동성 및 군집성이 있어 광범위한 서식처 분석에 활용된다. 이러한 점을 종합하여 본 연구는 실외 대형 실험장을 배경으로 세계적으로 검증된 IBI 및 QHEI 기법을 지표로 활용하여 어류 서식 및 피신처 확보용 인공구조물인 방틀둠벙의 정량적인 생태 기능 평가를 목적으로 하였다.

제안 방법

IBI 등급은 U.S. EPA의 기준에 의거하여 각각의 변수 값을 합산하여 산정하였으며, 최적상태(Exellent, 53~55), 양호 상태(Good, 43~47), 보통상태(Fair, 35~39), 악화상태(Poor, 23~29), 매우 악화상태(Very Poor, 7~17)로 구분하였다(Karr, 1981; U.S.EPA, 1993; 안 등, 2001; 염 등, 2000).
QHEI와 IBI를 종합적으로 고려하여 수생태계 건강성 평가를(Table 4)에 요약하였다. 앞서 제시한 실험 환경 및 수질 조건에서 흐름과 정체 상태를 고려했을 때 8개월간 QHEI는 실험수로에서 평균 80.
구간별 하상재료로부터 부드러운 솔로 긁어낸 유기물을 GF/C(pore size 0.45 µm)필터로 여과하여 건중량(dry weight)을 잰 뒤, 550°C에서 4시간 작열감량(Ash Free Dry Weight, AFDW)하여 분석하였다(APHA, 1995).
1). 길이 20.0 m, 폭 4.0 m, 최대수심 1.5 m의 콘크리트 사각 수조에 인공적으로 실험 하천을 조성하여 자연 상태의 상류~하류 구간을 축소 재현하였으며, 좌안에 지하 매립형 사각 집수정 형태의 방틀둠벙(eco-artificial fish reef)을 설치하고, 그 기능 평가를 위해 실험하천과 방틀둠벙을 구간별 동일한 지점에서 비교 모니터링 하였다(Fig. 2). 실험하천은 자연 하천의 상류~하류의 특징을 재현하기 위해 크게 5구간(A~F)으로 나누어 각기 다른 유속, 하폭, 수심, 하상재료 등을 배치하였다.
또한, 연구 대상지가 인공 조성한 실험수로이며, 내부 유기물의 축적 등을 감안하여 저질(sediment)의 유기물을 측정 하였다. 구간별 하상재료로부터 부드러운 솔로 긁어낸 유기물을 GF/C(pore size 0.
생물보전지수(Index of Biological Integrity, IBI)는 미국 환경청의 정성 평가법을 활용하여 정량화 하였다. 본 연구에서는 한국의 지역 및 어류 생태학적 특성에 맞게 수정된 총 11개의 변수를 적용하여 수치화 하였다(Karr, 1981; Barbour et al., 1999; 안 등, 2001; 염 등, 2000).
생물보전지수 평가는 어종 풍부도 및 구성(Tolerance guild, I₁), 영양단계 구조(Trophic guild, I₂), 개체 풍부도 및 건강도(Abundance and condition, I₃)의 3가지 범주로 크게 구분되며 각각의 범주 아래 토착어종 종수(NS: Total number of native fish species, I_1-1), 여울성 저서어종 수 (RBS: Number of water column species in pool, I_1-2), 소(pool)의 수층에 서식하는 어종 수(WCS: Number of water column species in pool, I_1-3), 민감한 어종 수(SS: Number of sensitive species, I_1-4), 내성종의 개체수 비율(TS: Percent individuals as tolerent species, I_1-5), 토착 잡식어종의 개체수 비율(O: Proportion of individuals as native omnivores, I_2-1), 토착 식충성 어종의 개체수 비율(I: Proportion of individuals as native insectivore, I_2-2), 토착 육식성 어종의 개체수 비율(C: I_2-3, Proportion of individuals as native carnivores), 채집된 총 개체 수(TNI: Total number of individuals in sample, I_3-1), 도입종 개체수 비율(ES: Proportion of individuals as exotic spesies, I_3-2), 비 정상종의 개체수 비율(AS: Proportion of individuals with anomalies, I_3-3)의 총 11항목의 변수로 구성하였다.
수질분석용 시료는 실험수로 최하류(시점부터 20 m 지점)에서 채취하였으며 수온, 용존산소(DO), pH, 전기전도도(conductivity) 등의 기초수질은 미국 YSI 제품인 YSI550A 및 YSI63을 활용하여 현장에서 직접 측정 하였다. 생물학적 산소요구량(BOD), 수중 불용성 부유물질(SS), Chl-a, 총질소(TN), 총인(TP) 항목은 polyethylene병(2L)에 담아 Standard Method(APHA, 1995)에 따라 BOD는 DO 측정법, SS는 건중량법, Chl-a는 아세톤 추출법, 총 질소와 총인은 각각 자외선 흡광광도법과 아스코르빈산 환원법을 이용하여 실험실에서 즉시 분석 하였다.
서식지 평가 모델은 미국 환경청의 서식지평가 정성지수(Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)를 활용하여 정량화 하였으며, 국내 및 본 연구 특성에 맞게 다변수(multi-metric)를 수정 및 보완하여 사용하였다(Plafkin et al., 1989; Barbour et al., 1999; 안 등, 2005).
수질은 환경부 수질측정망(안동3) 자료 및 실험장 현장 측정결과를 비교분석 하였다. 수질분석용 시료는 실험수로 최하류(시점부터 20 m 지점)에서 채취하였으며 수온, 용존산소(DO), pH, 전기전도도(conductivity) 등의 기초수질은 미국 YSI 제품인 YSI550A 및 YSI63을 활용하여 현장에서 직접 측정 하였다.
실험장은 국내 유량변화와 다양한 환경적 영향을 고려하기 위해 유량을 흐름 및 정체 상태의 각기 다른 환경 상태를 나타내도록 1개월 단위로 번갈아가며 조절 한 후, 각 상태에 따라 초음파 유속계(FlowTacker ADV, USA Sontek)를 활용하여 1 m×1 m 단위의 격자별로 유속을 측정하여 등고선 형태로 나타내었다.
2). 실험하천은 자연 하천의 상류~하류의 특징을 재현하기 위해 크게 5구간(A~F)으로 나누어 각기 다른 유속, 하폭, 수심, 하상재료 등을 배치하였다. 전체 조건은 유속 0.
요약하면, 본 연구에서는 물리적 서식지 평가 및 생물보전지수 평가 기법을 제시·활용하여 생태계 건강도를 정량적으로 체계화하였으며 어류 피난처 및 서식처 구조물인 방틀둠벙의 기능을 실규모 실험을 통해 평가·검증하였다.
조사 지점 및 방법은 구간별 간격 및 어류의 민감성을 고려하여 지점별 간섭을 최소화 하기 위해 24시간 동안 유속 흐름방향으로 통발(Hoop netting, 크기 27×27×45 cm, 망목 5×5 mm)을 설치하였으며, 상황에 따라 투망(망목 5×5 mm), 족대(망목 4×4 mm) 및 육안조사를 활용하였다. 조사 시간은 현장 채집 누적 횟수에 대한 최대 종수를 산정하는 방식을 이용하여 실험 전 구간에서 60분 조사를 원칙으로 하였으며, 현장에서 종 동정을 한 후 즉시 다시 방생하는 방식으로 모니터링을 지속하였다(배 등, 2008; Steve et al., 1995).
조사 지점 및 방법은 구간별 간격 및 어류의 민감성을 고려하여 지점별 간섭을 최소화 하기 위해 24시간 동안 유속 흐름방향으로 통발(Hoop netting, 크기 27×27×45 cm, 망목 5×5 mm)을 설치하였으며, 상황에 따라 투망(망목 5×5 mm), 족대(망목 4×4 mm) 및 육안조사를 활용하였다.
)의 총 10항목의 변수로 구성하였다. 평가 값은 각 변수에서 모델 값을 부여한 후 최종 합산하여 산정하였고, U.S.EPA(1993; 2006)의 기준에 의거하여 최적상태(Exellent, 134~165), 양호 상태(Good, 91~124), 보통상태(Fair, 48~81), 악화상태(Poor, 8~38)로 구분하였다. 아래의 식(1)은 QHEI의 산정법과 관련 변수들의 최대값을 제시하였다.

대상 데이터

가동시간은 2010년 5월부터 12월까지 8개월간이며 실험 측정 시점은 비강우시인 2010년 5월 13일, 6월 10일, 7월 15일, 8월 5일, 9월 3일, 10월 7일, 11월 4일, 12월 16일을 기점으로 하였다. 실험장은 국내 유량변화와 다양한 환경적 영향을 고려하기 위해 유량을 흐름 및 정체 상태의 각기 다른 환경 상태를 나타내도록 1개월 단위로 번갈아가며 조절 한 후, 각 상태에 따라 초음파 유속계(FlowTacker ADV, USA Sontek)를 활용하여 1 m×1 m 단위의 격자별로 유속을 측정하여 등고선 형태로 나타내었다.
본 연구는 경상북도 안동시 남후면 하아리에 소재한 한국건설기술연구원의 수자원·환경실험센터에서 수행되었다(Fig. 1).
본 연구에서 활용한 방틀둠벙은 목재(두께 5 cm)를 활용하여 1m3(가로 1m × 세로 1m× 높이 1.2 m) 규격으로 제작되어 실험수로의 좌측 호안에 총 19조를 시공하였다.
수질은 환경부 수질측정망(안동3) 자료 및 실험장 현장 측정결과를 비교분석 하였다. 수질분석용 시료는 실험수로 최하류(시점부터 20 m 지점)에서 채취하였으며 수온, 용존산소(DO), pH, 전기전도도(conductivity) 등의 기초수질은 미국 YSI 제품인 YSI550A 및 YSI63을 활용하여 현장에서 직접 측정 하였다. 생물학적 산소요구량(BOD), 수중 불용성 부유물질(SS), Chl-a, 총질소(TN), 총인(TP) 항목은 polyethylene병(2L)에 담아 Standard Method(APHA, 1995)에 따라 BOD는 DO 측정법, SS는 건중량법, Chl-a는 아세톤 추출법, 총 질소와 총인은 각각 자외선 흡광광도법과 아스코르빈산 환원법을 이용하여 실험실에서 즉시 분석 하였다.
본 연구에서는 서식지 평가 및 생물보전지수 평가와 더불어 생물서식환경에 대해 보다 객관적인 근거를 마련하기 위해 이화학적 수질분석을 실시하였다. 실험시설의 유지용수는 경상북도 남후면 하아리 인근의 낙동강 본류의 원수를 취수하여 용량 약 8,000 m³의 대형 저류지에 임시 보관 후 활용하였고, 가장 가까운 위치의 환경부 수질측정망(www.me.go.kr 안동3 지점)의 7년 평균 자료와 실험장에서 직접 채취한 시료를 비교하여 검토한 결과를 비교하여(Fig. 5)에 나타내었다.
실험어류는 자연상태를 가정하여 진행하였으며 국내 토종 어류 9종(Coreoleuciscus splendidus, Niwaella multifasciata, Misgurnus anguillicaudatus, Rhinogobius brunneus, Acheilognathus koreensis, Carassius carassius, Rhynchocypris oxycephalus, Coreoperca herzi, Opsariichthys uncirostris amurensis)의 총 510개체를 11개의 IBI 변수 항목들의 최적 기준 (Tolerance guild, Trophic guild, Abundance and condition)에 최대한 부합하도록 종 조성 및 개체수를 조절하여 실험구로 사용하였다. 어류는 모두 실험수로에 방생하여 10일간 안정화한 후 연구를 진행하였으며, 이때의 IBI 항목별 최적 조건과 그에 따른 실험어류의 특징과 개체수는(Table 2)와 (Table 3)에 자세히 나타내었다(Karr, 1981; Barbour et al.
전체 조건은 유속 0.0~1.5 m s−1, 폭 1.0~3.0 m, 수심 0.05~0.70 m이며, 하상재료는 호박돌(>256 mm), 큰 자갈(64~256 mm), 자갈(2~64 mm), 모래(0.06~2.0 mm) 등을 활용하였으며 구간별 자세한 정보는 (Table 1)에 나타내었다(OhioEPA, 2006; 건교부, 2005).

이론/모형

여울성 저서어종 수(RBS)와 소의 수층에 서식하는 어종 수(WCS)는 각각 여울 바닥(riffle benthic) 및 소(pool)에서 서식하는 개체를 나타내며 이들은 IBI 기준을 국내 실정에 맞는 항목으로 대체 되었다(Harris, 1995). 민감한 어종 수(SS)는 U.S.EPA (1993) 및 최 등(1994)에 의해 정리된 자료를 활용하였으며, 내성종의 개체수 비율(TS)은 수질 저하 및 오염에 대해 상대풍부도가 증가하는 종을 기준으로 하였다(최 등, 1990; 김과 강, 1993).
본 연구는 어류 서식 및 피신처 확보용 인공구조물인 방틀둠벙의 정량적인 생태 기능 평가 및 검증을 위해 실외 대형 실험장에서 실규모로 실시하였으며 미국 환경청에서 제시한 IBI 및 QHEI 기법을 지표로 활용하였다. 실험하천에서의 QHEI 결과는 시간의 흐름에 따라 서서히 감소하였으며, 공간적으로는 상류에서 하류로 갈수록 높아져 시·공간적으로 서로 다른 양상을 나타냈다.
생물보전지수(Index of Biological Integrity, IBI)는 미국 환경청의 정성 평가법을 활용하여 정량화 하였다. 본 연구에서는 한국의 지역 및 어류 생태학적 특성에 맞게 수정된 총 11개의 변수를 적용하여 수치화 하였다(Karr, 1981; Barbour et al.
어류의 현장조사는 Wading method(OhioEPA, 1989)에 기반을 두어 실시하였으며, 채집은 Catch per unit of effort(CPUE)를 적용하여 정량화 하였다. 조사 지점 및 방법은 구간별 간격 및 어류의 민감성을 고려하여 지점별 간섭을 최소화 하기 위해 24시간 동안 유속 흐름방향으로 통발(Hoop netting, 크기 27×27×45 cm, 망목 5×5 mm)을 설치하였으며, 상황에 따라 투망(망목 5×5 mm), 족대(망목 4×4 mm) 및 육안조사를 활용하였다.
실험장은 국내 유량변화와 다양한 환경적 영향을 고려하기 위해 유량을 흐름 및 정체 상태의 각기 다른 환경 상태를 나타내도록 1개월 단위로 번갈아가며 조절 한 후, 각 상태에 따라 초음파 유속계(FlowTacker ADV, USA Sontek)를 활용하여 1 m×1 m 단위의 격자별로 유속을 측정하여 등고선 형태로 나타내었다. 최종적으로 방틀둠벙의 서식처 기능은 제시된 IBI 및 QHEI 기법을 활용하여 평가하였다.

성능/효과

(Fig. 4)에 제시되었듯이 본 연구의 서식지 평가지수(QHEI)의 구간적 결과는 E~F지점이 평균 83.1(fair, 범위: 79.9~86.0)로 가장 높게 나타났고, B~C지점에서 78.1(fair, 범위: 73.6~81.0)로 가장 낮게 나타났다. 하지만 방틀둠벙은 상·하류의 구분 없이 101.
A~F 구간까지의 공간적 분석에서 흐름상태와 정체상태에서의 IBI 평균값은 각각 37.9, 34.9를 나타내어 흐름상태가 정체상태보다 약 8.6% 높은 어류 건강도 평가 결과를 얻었으며, 방틀둠벙에서는 흐름상태 및 구간에 상관없이 평균 42.2를 기록하여 전체적인 실험하천에서의 결과보다 높은 수치를 보였다. 이것은 방틀둠벙이 유량이 적거나 흐름이 없는 갈수기에 어류 서식처 확보 기능의 가능성을 정량적으로 시사하며 특히, 일반적인 흐름상태에서의 IBI 값은 방틀둠벙이 실험수로보다 5.
QHEI와 IBI 기법을 활용한 평가 결과를 종합하면, 실험수로는 전체적으로 보통상태(Fair)의 등급을 나타낸 반면 방틀둠벙은 양호상태(Good)를 나타내었다. 이러한 차이는 방틀둠벙이 실험하천보다 깊은 일정 수심(1.
계절적 변화에 따른 QHEI 값은 전체적으로 일정한 값을 기록하다가 동절기로 접어들수록 서서히 낮아지는 경향을 나타냈다. 이는 하상 구조 변화, 유량상태, 서식처의 수변공간의 피복도 변화 등의 원인으로 사료된다.
계절적 변화에 따른 IBI의 결과는 동절기로 갈수록 서서히 낮아지는 QHEI 값과 비슷한 패턴을 나타냈다. 구간별로 구분하여 분석한 결과 상류와 중류는 38.5 및 37.5를 나타내어 보통상태(Fair, 범위: 35~39)의 값을 보였고 하류는 34.4의 값을 나타내어 보통상태와 악화상태 사이의 값(Poor~Fair, 범위: 29~35)을 나타내었다. 시간적 흐름에 따른 IBI값을 회귀분석한 결과 실험초기에서부터 평균 -0.
특히, 흐름이 없는 상태에서는 이 같은 현상이 더욱 두드러졌는데 어류의 서식환경이 변화하여 충분한 생활공간의 확보가 어려울 때 특정 피신처로 밀집하는 어류의 특성으로 사료된다. 그 증거로 연구기간 중 실험하천에서는 총 314개체가 발견되었으며, 방틀둠벙에서는 633개체로 약 2배의 개체수가 더 많이 관찰되었다. 이 중 흐름상태에서 채집된 개체수는 실험하천과 방틀둠벙에서 각각 227, 399개체로 방틀둠벙과의 단순 비교에서 1.
1배 높은 결과를 나타냈다. 그리고 총 개체수 비교에서는 흐름상태에서 방틀둠벙이 실험하천보다 1.75배, 정체상태에서는 5.8배 높은 결과를 나타내어 방틀둠벙이 어류의 피신처로서의 기능을 대변하였다. 이러한 특징은 콘크리트 호안 위주의 도시하천이나 지방2급 수준의 중·소하천에서 급격한 유량 변동시 대처 가능한 어류 서식처의 지속성 측면에서 본 구조물의 활용 가능성을 시사하며, 최근 각광받고 있는 도시 물순환시스템(urban water circulating system or blue-network)의 인공 하천 및 호수 등에서도 적용이 적합하다.
하상상태를 AFDW에 근거하여 평가한 결과 실험수로의 계절적인 QHEI는 시간에 따라 점차 감소하였고 공간적으로는 하류로 갈수록 증가하였으나 방틀둠벙의 경우는 시·공간적으로 큰 영향 없이 일정한 값을 나타내었다. 기존 연구 사례에서 둠벙은 생물에게 풍부한 먹이 공급과 은신처를 제공하여 안정적인 서식환경을 확보한다는 보고(Kusuda and Noboru, 2009)와 관련하여, 본 실험에서 가늠해 본 둠벙 내부의 저질은 대체적으로 안정한 결과를 나타내었다.
낙동강 본류와 실험장의 수질을 비교한 결과 SS, TP, TN 등은 비교적 유사한 값을 나타내었지만 BOD, Chl-a 등은 상대적으로 실험장에서 높은 수치를 기록했다. 그 이유는 저류지와 실험시설에서 각각의 체류시간이 소요되는 점, 실험 수조가 야외에 위치한 콘크리트 구조물로서 하천수가 체류하는 동안 열전도 현상으로 인해 수온이 다소 높게 측정되는 점 등으로 미루어 식물플랑크톤이 성장할 수 있는 환경적 요건이 갖추어졌기 때문이다.
민감종의 서식에 영향을 미칠 수 있는 pH나 DO도 각각 7.4~8.2, 9.2~10.3 mg L−1의 범위를 나타내어 수질 건강도 측면에서 양호한 환경임을 나타내었다.
, 1989; 염 등, 2000; 안과 신, 2005). 본 연구에서는 육식종인 Coreoperca herzi와 Opsariichthys uncirostris amurensis를 제외한 94.1%의 대부분 어류들이 규조류(diatom)의 섭식이 가능하기에 Chl-a 농도는 수질 결과 뿐 아니라 장기간 모니터링에 있어서 지속적인 먹이 공급원으로써 중요한 지표이다. Chl-a는 8월에 15.
4의 값을 나타내어 보통상태와 악화상태 사이의 값(Poor~Fair, 범위: 29~35)을 나타내었다. 시간적 흐름에 따른 IBI값을 회귀분석한 결과 실험초기에서부터 평균 -0.96/월 씩 감소하는 형태를 보였으며 이때의 R²값은 0.899를 나타내어 높은 상관관계를 나타내었다. 원인은 육식어류, 새(bird)들의 섭식으로 인한 실험어류 개체수의 감소, 계절적 QHEI의 변화, 기타 실험어류의 자연 소멸 등의 요인으로 사료된다.
7)에서 보여준다. 실험수로에서의 서식처 평가지수와 생물보전지수의 등급은 모두 악화상태(Poor)에서 보통과 양호상태 사이의 등급(Fair~good)을 나타내었으며, 방틀둠벙은 보통상태(Fair)에서 양호상태(Good) 사이의 등급을 보여 실험수로와 확연한 차이를 보였다. 특히 방틀둠벙은 IBI 평가에서 모든 값이 양호상태(Good)였으며 IBI 평가에서도 62.
실험수조는 크게 수로, 방틀둠벙, 수변지역의 크게 3가지 공간으로 나눌 수 있으며 초음파 유속계로 유수지역의 유속을 실측한 결과 전체적으로 0.0~1.5 m s−1의 범위를 나타내었다(Fig. 3).
실험하천에서의 QHEI 결과는 시간의 흐름에 따라 서서히 감소하였으며, 공간적으로는 상류에서 하류로 갈수록 높아져 시·공간적으로 서로 다른 양상을 나타냈다.
실험하천은 가동 여부에 따라서 흐름상태(flow case)와 정체상태(stagnant case)로 구분하여 번갈아가며 운영한 결과 2010년 5, 6, 8, 9, 11월에 가동된 흐름상태에서는 0.0~1.5 m s−1의 다양한 유속 범위를 나타낸 반면, 2010년 7, 10, 12월의 정체상태에서는 전체적으로 0.05 m s−1 이하의 유속을 보였다.
실험하천을 상류, 중류, 하류로 구분하였을 때 상대적으로 상류에서 하류 방향으로 갈수록 QHEI가 높아지는 경향을 나타냈으며, 흐름상태와 정체상태에서 QHEI는 각각 0.31 m−1, 0.37 m−1의 구간별 상승률을 보였다.
05 m s⁻¹ 이하로 실험장의 초기 설계 값과 유사한 분포를 보였다. 유속, 하천 폭, 수심, 하상재료 등을 근거로 실험하천을 상류(A~B), 중류(B~C), 하류(C~F)로 크게 구분할 수 있었으며 상류에서 하류로 갈수록 유속 값은 작아지고, 하천폭 및 수심은 증가하였다.
유속은 어류의 종(species)간 서식처를 구분짓는 중요한 요소 중 하나이며, 이를 공간적으로 분석한 결과 A~B구간에서 1.0~1.5 m s−1, B~C구간 0.4~1.0 m s−1, C~D구간 0.2~0.4 m s−1, D~E구간 0.05~0.2 m s−1, E~F구간 0.05 m s−1 이하로 실험장의 초기 설계 값과 유사한 분포를 보였다.
이와 관련하여 서식처의 보다 객관적인 평가를 하기 위해서는 넓은 범위에서의 통계분석보다는 좁은 범위에서의 각기 다른 구조물 간 상대평가 기법이 필요하며, 방틀둠벙의경우 실험하천의 서로 다른 하상 구배에 비해 동일한 수심을 유지하므로 시·공간적으로 비교적 일정한 평가 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 방틀둠벙의 기능 측면에서 가장 큰 장점으로 작용하였으며, 하천 상황에 따라 유수생태계(lotic ecosystem) 조건에서는 어류가 쉬어갈 수 있는 피난처 역할을 수행하며, 정수생태계(lentic ecosystem)에서는 안정된 서식처를 제공함으로써 단조로운 일반 하천 공간과 비교되었다.
1을 나타냈다. 특히 방틀둠벙은 7, 10, 12월의 흐름이 없는 정체상태에서 실험수로보다 평균 32.1%의 높은 서식지 평가 지수 효율을 나타내어 일반 흐름 상태에서의 21.2%와 비교되었다(Table 4).
실험수로에서의 서식처 평가지수와 생물보전지수의 등급은 모두 악화상태(Poor)에서 보통과 양호상태 사이의 등급(Fair~good)을 나타내었으며, 방틀둠벙은 보통상태(Fair)에서 양호상태(Good) 사이의 등급을 보여 실험수로와 확연한 차이를 보였다. 특히 방틀둠벙은 IBI 평가에서 모든 값이 양호상태(Good)였으며 IBI 평가에서도 62.5%가 양호상태(Good)에 해당되어 보통등급 이하의 수공간에 적용시 생태 건강성 향상에 기여할 수 있음을 시사했다.
특히, 갈수기를 대변한 정체상태에서의 IBI 비교 결과는 방틀둠벙이 실험하천보다 18.7~34.8% 높은 값을 나타내어 흐름 상태인 5.7~11.4% 범위보다 평균 3.1배 높은 결과를 나타냈다. 그리고 총 개체수 비교에서는 흐름상태에서 방틀둠벙이 실험하천보다 1.
특히, 하상 구조 변화는 본 연구의 서식지 평가에서 12.1%의 비중을 차지하는 중요한 부분 중 하나이며 AFDW로 하상 유기물 분석을한 결과, 7월과 10월의 두 번에 걸쳐 약 0.5 mg cm−2 이상의 높은 유기물 증가를 나타내었다.
하상상태를 AFDW에 근거하여 평가한 결과 실험수로의 계절적인 QHEI는 시간에 따라 점차 감소하였고 공간적으로는 하류로 갈수록 증가하였으나 방틀둠벙의 경우는 시·공간적으로 큰 영향 없이 일정한 값을 나타내었다.
하지만 방틀둠벙에서는 실험수로와 달리 IBI 값이 일정하게 감소하는 패턴을 보이지 않았으며, 오히려 12월의 겨울 갈수기에 평균 44.2(Good, 범위: 43~47)를 보여 평균 32.8을 나타낸 실험수로와 비교되었다. 이는 유량변화에 직접적으로 영향을 받는 본류의 조건과는 다르게, 동일한 수공간이지만 일정 수심이 확보된 소(pool)를 조성함으로써 인위적으로 물리적 서식지를 조성한 결과로 유추할 수 있다.
5%의 효율을 나타냈다. 하지만 정체상태만 비교하면 평균 31.5%의 효율을 보여 10.5%인 흐름상태보다 갈수기에 특히 높은 효과를 나타냈다.

후속연구

요약하면, 본 연구에서는 물리적 서식지 평가 및 생물보전지수 평가 기법을 제시·활용하여 생태계 건강도를 정량적으로 체계화하였으며 어류 피난처 및 서식처 구조물인 방틀둠벙의 기능을 실규모 실험을 통해 평가·검증하였다. 본 연구결과를 통해 QHEI 및 IBI 기법이 수생태계 복원 측면및 생태 구조물에 대한 성능 평가 시에 주요한 도구(tool)로 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.
, 2010). 향후에는 본 연구결과를 토대로 장기적인 모니터링 기법을 활용하여 국내 실정에 맞는 자료 수집 및 현장 적용을 위한 연구가 이루어 져야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	수생태계의 건강상태가 복합적인 양상을 나타내고 이화학적 평가 방법의 한계점으로 인하여 미국 환경청은 수생태계 평가를 위해 무엇을 도입하였는가?	, 1986). 이러한 점들을 고려하여 일찍이 미국 환경청은 수자원 및 종합적인 수생태계 평가를 위한 도구로써 식물플랑크톤(algae), 저서생물(benthos), 어류 등을 활용한 생물지표도 기법(biological criteria)을 도입하였다(USEPA, 1988; Van Putten, 1989). 더불어 담수 생태계를 전반적으로 평가하기 위해서는 생물상, 종조성, 개체군 풍부도, 민감종, 현장조건 등을 포괄적으로 다룰 필요가 있으며 이를 이용한 수생태계 평가가 국내에는 아직 미흡한 실정이다(박 등, 2009).
	수계로의 영양염류의 유입은 어떠한 결과를 가져왔는가?	과거 산업화 및 도시화로 인해 수계로 영양염류의 빈번한 유입이 일어났으며, 이는 결과적으로 수자원 및 수생태계의 질적 악화를 가져왔다(김 등, 1989; 이와 박, 1991; 정 등, 1997). 이에 따라 관련 연구자들은 수생태계의 건강상태에 대한 지속적인 모니터링 및 정량적 평가방법을 필요로 하였으며, 현재까지 수질분석을 기반으로 한 이화학적 방법이 주로 이용되어 왔다(U.
	IBI 기법의 장점은?	, 1986), 1991년에 미국 35개 주에서 하천 생태 평가에 직접 활용하였다(Karr and Dionne, 1991). IBI 기법은 각종 환경 요인들에 대한 어류의 내성, 영양상태, 풍부도, 분포양상 등을 정량화하는 것이 장점이며 이를 통해 담수 생태계를 평가하고 복원하는 데에 목적이 있다(Karr, 1981; Yider and Smith, 1999). 더욱이 다양한 환경적 영향은 생물서식 집단을 물리, 화학, 생물학적으로 광범위 하게 교란하기 때문에 IBI 기법의 활용 없는 하천 복원의 노력은 건강한 수환경의 생물서식 조건을 재현하기 부족하다(Teel et al.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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