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문제 정의
- 그러나 강원도(2011)의 연구에서는 하천에 대해 30-50 m의 벨트 폭을 제시하였으나, 벨트폭 변화에 따른 하천 단절성 개선에 대해서는 언급되지 않았다. 따라서 임의 단절된 하천을 대상으로 수변벨트를 조성하였을 경우, 어느 정도의 벨트 폭이 단절성 완화에 효과적인가를 분석하는 것이 본 연구의 목적이다.
- 이를 통하여 대상하천의 경우, 생태벨트의 폭은 최소 10 m 이상이 적당하며, 토지매입비를 고려할 경우 최대 30 m 폭의 벨트 조성이 타당할 것으로 판단된다. 본 연구는 수변벨트를 조성하기 위해 필요한 벨트폭을 산정하기 위한 연구로서 그 의의가 있다. 그러나 하천의 지역적 특성을 고려하지 않고 일괄적으로 일정한 넓이를 조성한다고 가정한 점이 연구의 한계점이라 할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서는 생태적 연결성 증진을 위한 수변벨트 조성 시, 벨트 폭에 따른 하천 단절성 개선 효과 분석에 대해 초점을 맞추었다. 대상하천은 홍천강으로 하였으며, 먼저 하천 경관 조사 및 GIS 분석을 수행하였다.
- 본 연구에서는 홍천강 11 km를 대상으로 수변벨트를 조성할 때, 벨트 폭 변화에 따른 단절성 개선효과에 대해 분석하였다. 기존의 연구에서 제안된 단절지수를 본 연구에 도입하여 토지이용 및 제방과 도로 등에 의한 연결성 단절과 생태벨트의 기능성 단절에 대한 현 상태와 10-50 m 폭의 수변벨트 조성 이후 폭 변화에 따른 개선 효과에 대해 분석하였다.
제안 방법
- 5 km2지역(면적 단위)을 조사 및 분석의 기본 단위로 설정하였다. 각 segment의 토지이용 분류별 면적을 계산하고 이에 해당하는 가중치를 각각 곱하여 단절점수를 산출하였다.
- 본 연구에서는 홍천강 11 km를 대상으로 수변벨트를 조성할 때, 벨트 폭 변화에 따른 단절성 개선효과에 대해 분석하였다. 기존의 연구에서 제안된 단절지수를 본 연구에 도입하여 토지이용 및 제방과 도로 등에 의한 연결성 단절과 생태벨트의 기능성 단절에 대한 현 상태와 10-50 m 폭의 수변벨트 조성 이후 폭 변화에 따른 개선 효과에 대해 분석하였다. 대상 하천을 11개의 segment로 구분하여 도상조사 및 현장조사를 수행하였다.
- 기존의 연구에서 제안된 단절지수를 본 연구에 도입하여 토지이용 및 제방과 도로 등에 의한 연결성 단절과 생태벨트의 기능성 단절에 대한 현 상태와 10-50 m 폭의 수변벨트 조성 이후 폭 변화에 따른 개선 효과에 대해 분석하였다. 대상 하천을 11개의 segment로 구분하여 도상조사 및 현장조사를 수행하였다.
- 본 연구에서는 생태적 연결성 증진을 위한 수변벨트 조성 시, 벨트 폭에 따른 하천 단절성 개선 효과 분석에 대해 초점을 맞추었다. 대상하천은 홍천강으로 하였으며, 먼저 하천 경관 조사 및 GIS 분석을 수행하였다. 또한 홍천강 11 km 구간을 대상으로 하여 수변벨트가 없는 현재 상태에서의 단절지수와 생태벨트를 조성하였을 경우 수림대의 폭에 따른 단절지수를 평가하여 단절성 개선 효과를 분석하였다.
- 대상하천은 홍천강으로 하였으며, 먼저 하천 경관 조사 및 GIS 분석을 수행하였다. 또한 홍천강 11 km 구간을 대상으로 하여 수변벨트가 없는 현재 상태에서의 단절지수와 생태벨트를 조성하였을 경우 수림대의 폭에 따른 단절지수를 평가하여 단절성 개선 효과를 분석하였다.
- 본 연구에서는 선적단절을 위해 도상분석 및 현장조사를 통해 평가하였으며, 좌안 및 우안 한 곳이라도 제방이 있으면 없는 지역보다 단절 평가 점수를 높게 하였고, 양안 모두 도로나 제방이 있으면 가장 높은 단절성 점수를 부여 하였다. 또한, 면적단절은 환경부 토지피복분류도 데이터를 이용 하여 분석하였다. 종단상 범위는 하천 Segment 단위로 하여약 1 km 간격으로 조사 단위를 설정하고, 횡단상 범위는 하천 중심선을 기준으로 좌우 각각 250 m 범위를 설정하여 약 0.
- 또한 면적단절은 하천 주변 토지이용 현황에 따른 단절로서 표 2와 같이 산림, 습지 및 취락 시설 등 토지이용에 따른 단절 점수를 부여하여 산정한다. 본 연구에서는 선적단절을 위해 도상분석 및 현장조사를 통해 평가하였으며, 좌안 및 우안 한 곳이라도 제방이 있으면 없는 지역보다 단절 평가 점수를 높게 하였고, 양안 모두 도로나 제방이 있으면 가장 높은 단절성 점수를 부여 하였다. 또한, 면적단절은 환경부 토지피복분류도 데이터를 이용 하여 분석하였다.
- 또한 그림 1(b)는 본 연구에서 단절성 분석을 위한 segment 구분 현황도를 보여준다. 본 연구에서는 하천 단절성 평가를 위해 흐름방향으로 1 km의 segment를 구분하였다. 선행연구에 따르면 이 구간은 홍천강 전체 구간 중에서 단절등급이 가장 열악한 곳으로 이에 대한 개선이 시급한 구간이기 때문에(강원도, 2011; 국립환경과학원, 2009), 본 구간을 대상으로 선정하여 수변생태벨트 조성을 계획하고 효과를 분석하였으며, 대상구간에 대한 하천현황 조사 및 토지이용 변화 분석 결과는 다음과 같다.
- 분석한 공간적 연결성 단절점수와 생태적 기능성 단절점수를 합하여 각 구간별 최종 단절점수를 산정하였다. 산정된 최종 단절점수는 표 4와 같이 7점 이상은 단절 1등급, 5.
- 생태벨트 조성 전후의 단절지수를 비교하기 위하여 현 상태의 하천 단절지수를 산출하고, 생태벨트 조성 이후 대상하천의 상태를 예측하여 단절지수를 분석하였다. 수변녹지 폭에 따른 단절지수 개선 효과를 분석하기 위하여 수변녹지의 폭을 각각 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m로 조성했을 경우의 단절지수를 계산하였다.
- 생태벨트 조성 전후의 단절지수를 비교하기 위하여 현 상태의 하천 단절지수를 산출하고, 생태벨트 조성 이후 대상하천의 상태를 예측하여 단절지수를 분석하였다. 수변녹지 폭에 따른 단절지수 개선 효과를 분석하기 위하여 수변녹지의 폭을 각각 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m로 조성했을 경우의 단절지수를 계산하였다.
- 2%로 크지 않음을 알 수 있다. 이에 대한 계산은 각 segment에 벨트 폭별 변화되는 토지이용 면적을 산정하고 이를 앞에서 언급된 것과 동일한 방법으로 점수화 하였다. 그러나 도로 및 제방의 경우는 이동 및 대체가 어려운 구조물이므로 선적 연결성 단절은 그대로 유지되는 것으로 하였다.
- 또한, 면적단절은 환경부 토지피복분류도 데이터를 이용 하여 분석하였다. 종단상 범위는 하천 Segment 단위로 하여약 1 km 간격으로 조사 단위를 설정하고, 횡단상 범위는 하천 중심선을 기준으로 좌우 각각 250 m 범위를 설정하여 약 0.5 km2지역(면적 단위)을 조사 및 분석의 기본 단위로 설정하였다. 각 segment의 토지이용 분류별 면적을 계산하고 이에 해당하는 가중치를 각각 곱하여 단절점수를 산출하였다.
- 하천 단절성 평가는 도상조사를 통한 면적 및 선적 연결성 단절 평가와, 현장조사를 통한 생태기능성 단절 평가를 점수로 산출하여 이를 등급화하였다. 위 방법은 강원도(2011)의 하천 단절성 평가 방법을 도입하여 사용하였다.
- 표 3은 본 연구에서 사용된 평가지표를 보여준다. 하천 현장조사 및 도상 조사를 통하여 조사하였으며, 조사 구간은 연결성 평가와 동일하게 종단상 1 km로 나누어 총 11개의 구간에 대하여 평가하였다.
- 한편, 수변벨트 조성에 따른 생태적 기능성 단절점수 평가는 표 3의 항목에서 수림대 형성, 제내·외지 토지이용 등 벨트 조성에 따른 항목 중 수변녹지화에 따른 녹지 면적을 고려하여 산정하였다.
대상 데이터
- 하천 단절성 평가를 위한 대상 하천은 강원도 홍천군 일대를 지나는 홍천강 11 km 구간으로 선정하였다. 그림 1(a)는 연구 대상지 위성사진을 보여주며, 본 대상지는 홍천읍 중심 시가지를 통과하는 구간으로서, 굴운교에서부터 오안천이 합류되는 홍천IC까지이다. 또한 그림 1(b)는 본 연구에서 단절성 분석을 위한 segment 구분 현황도를 보여준다.
- 홍천강은 홍천군 서석면 생곡리에서 발원하여 홍천군 중앙부를 동서쪽으로 흐르다가 청평호로 흘러드는 북한강의 제1지류이다. 연구 대상 하천 구간은 홍천군 홍천읍, 남면, 동면, 북방면, 화촌면을 지난다. 홍천군의 총면적은 1,817.
- 하천 단절성 평가를 위한 대상 하천은 강원도 홍천군 일대를 지나는 홍천강 11 km 구간으로 선정하였다. 그림 1(a)는 연구 대상지 위성사진을 보여주며, 본 대상지는 홍천읍 중심 시가지를 통과하는 구간으로서, 굴운교에서부터 오안천이 합류되는 홍천IC까지이다.
이론/모형
- 생태적 기능성 단절은 하천 자연성 평가(조용현, 1997) 항목에서 생태벨트의 서식처 및 여과, 장애물 등의 기능성에 관련한 내용을 대상지 현황 및 수생태벨트의 생태적 기능성에 알맞도록 도출하여 사용하였다. 표 3은 본 연구에서 사용된 평가지표를 보여준다.
- 하천 단절성 평가는 도상조사를 통한 면적 및 선적 연결성 단절 평가와, 현장조사를 통한 생태기능성 단절 평가를 점수로 산출하여 이를 등급화하였다. 위 방법은 강원도(2011)의 하천 단절성 평가 방법을 도입하여 사용하였다.
성능/효과
- 사진 1은 대상 하천의 경관현황을 보여준다. 각 구간별 조사된 하천경관 현황을 살펴본 결과 상류로부터 A-D 구간은 비교적 양호한 자연환경을 가지고 있었다. 달뿌리군락 및 버드나무 등 자연적인 식생 군락이 형성되어 있었 으며, 저수로 호안부에는 갯버들 등의 관목 식생이 우점하고 있었다.
- 89로 평가되었다(표 6). 각 구간별로는 I구간이 8.13으로 가장 높게 나타났으며, G구간이 7.49, F구간이 7.11로 높게 나타나 홍천읍 시가지와 고수부지 주차장 등이 입지해있는 구간에서 연결성 단절이 심각한 것으로 나타났다.
- 한편, 10 m-50 m의 벨트를 조성할 경우, 녹지의 폭이 넓어짐에 따라 단절성이 완화되는 경향을 보였다. 그러나 제방 및 도로, 토지이용 등에 따른 연결성 단절점수는 폭에 따른 완화효과가 10% 미만으로서 비교적 작게 나타났으며, 생태적 기능성 단절은 12.4-25.1%의 개선효과가 있는 것으로 나타났다. 한편, 단절지수의 저감율을 보면 초기 10 m를 조성했을 경우 큰 저감효과를 나타내었으며, 20 m 조성 시에는 저감율이 크지 않았고, 30 m 이후 다시 큰 변화를 보였다.
- 32)이었다. 대상 하천의 상류와 하류의 자연적인 식생과 주변 산림을 유지하고 있는 구간에서 생태적 기능성이 양호하게 평가되었으며, 인공적인 하천 구조물로 정비되어있는 도심 구간의 생태적 기능성이 가장 열악한 것을 알 수 있다.
- 대상하천 중 홍천군 내 도시화 지역은 대부분이 이·치수의 문제로 제방의 높이가 약 2 m 이상으로 비교적 높았으며, 차량의 통행이 빈번한 도로가 하천과 인접하고 있었다.
- 여기서 s는 바닥경사이다. 대상하천의 주요 교량 위치에서 제내지 경사를 측정한 결과, 와동교 16%, 태학교 5%, 갈마곡교 7%, 홍천대교 3%, 굴운교 5%인 것으로 나타났고, 각 지점별 식 (1)에 의한 벨트 폭은 각각 23 m, 17.5 m, 18.5 m, 16.5 m, 17.5 m인 것으로 계산되었다. 이에 대한 평균값은 18.
- 그러나 도로 및 제방의 경우는 이동 및 대체가 어려운 구조물이므로 선적 연결성 단절은 그대로 유지되는 것으로 하였다. 따라서 선과 면적으로 구성된 연결성 단절점수 중주로 토지이용에 따른 면적단절이 개선되는 것으로서, 전반적으로 벨트 폭에 따른 연결성 단절 개선 효과는 크지 않음을 알 수 있다. 또한, 벨트 조성에 따른 단절지수는 2등급으로 변화 없는 것으로 나타났다.
- 한편, 수변벨트 조성에 따른 생태적 기능성 단절점수 평가는 표 3의 항목에서 수림대 형성, 제내·외지 토지이용 등 벨트 조성에 따른 항목 중 수변녹지화에 따른 녹지 면적을 고려하여 산정하였다. 따라서 평가 부문별로는 하상구조 및 지형특성 분야에서는 점수 변화가 없었으며, 식생과 장애물 항목에서 녹지 조성폭이 넓어질수록 낮은 점수를 나타내는 것으로 나타났다. 표 8에서 생태벨트 조성 폭에 따른 생태적 기능성 단절지수의 변화를 살펴본 결과 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m 조성 시 각각 4.
- 특히, 10 m를 조성했을 경우와 30 m를 조성했을 경우의 단절지수 저감률이 비교적 큰 것으로 나타났다. 또한, 40 m 폭을 기준으로 기능성 단절지수가 3등급에서 4등급으로 완화되는 것으로 나타났다.
- 따라서 선과 면적으로 구성된 연결성 단절점수 중주로 토지이용에 따른 면적단절이 개선되는 것으로서, 전반적으로 벨트 폭에 따른 연결성 단절 개선 효과는 크지 않음을 알 수 있다. 또한, 벨트 조성에 따른 단절지수는 2등급으로 변화 없는 것으로 나타났다.
- 먼저, 대상하천의 I구간에서 연결성 및 생태적 기능성 단절이 가장 큰 것으로 나타났으며, 각 구간별 평균값에 대한 단절등급은 2등급으로 산정되었다. 한편, 10 m-50 m의 벨트를 조성할 경우, 녹지의 폭이 넓어짐에 따라 단절성이 완화되는 경향을 보였다.
- 대상하천 중 홍천군 내 도시화 지역은 대부분이 이·치수의 문제로 제방의 높이가 약 2 m 이상으로 비교적 높았으며, 차량의 통행이 빈번한 도로가 하천과 인접하고 있었다. 면적 단절과 선적 단절지수를 합산하여 연결성 단절지수를 산출한 결과 현 상태의 대상하천 전체의 연결성 단절지수 평균은 6.89로 평가되었다(표 6). 각 구간별로는 I구간이 8.
- 한편, 그림 2와 3은 연구 대상지역에서의 년도별 토지이용 변화에 대한 GIS 분석 결과를 보여준다. 연구 대상지역의 토지이용 변화를 살펴본 결과, 1980년 대부터 2000년대까지 과거 20년 사이에 홍천강 주변의 시가지는 327.11% 증가, 산림 10.14% 감소, 농경지가 27.25% 감소하는 현상을 보였는데, 이는 하천 주변의 도시화와 개발로 인해 야생동식물 생육 및 서식환경 감소에 직접적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.
- 또한 30 m를 조성한 경우 단절 등급이 2등급에서 3등급으로 한 단계 낮아지는 현상을 보였다. 이를 통하여 대상하천의 경우, 생태벨트의 폭은 최소 10 m 이상이 적당하며, 토지매입비를 고려할 경우 최대 30 m 폭의 벨트 조성이 타당할 것으로 판단된다. 본 연구는 수변벨트를 조성하기 위해 필요한 벨트폭을 산정하기 위한 연구로서 그 의의가 있다.
- 또한 Trimble과 Sartz(1957)는 침식물 운반 제어를 기준으로 시험산림지역에서의 실험결과 25ft+2ft×(%경사)를 제안하였다. 이상의 연구 결과에 의하면 각 지역별, 특히 토양 및 바닥 경사별로 수변완충 식생대에 의한 수질 저감 효과가 다양하게 나타나고 있음을 볼 수 있다. 특히, 수변완충대에 의한 수질저감 효과가 크기 위해서는 오염원이 면상흐름(sheet flow) 형태로 유입되어야 그 차단효과가 크지만, 국내의 경우 하천주변 개발로 인해 면상흐름 보다는 파이프를 통한 직접유입 형태로 되어 있어 이럴 경우 수질개선 효과가 크지 않을 것으로 예상된다.
- 12로 3등급을 나타내었다. 저감률을 보면 각각 6.1%, 6.9%, 10.2%, 12.9%, 14.8%로, 10 m를 조성했을 경우와 30 m를 조성했을 경우의 저감률이 비교적 큰 것으로 나타났다. 이에 대한 각 구간별 개선효과를 그림 4에 나타내었다.
- 1%로 상대적으로 개선효과가 큼을 알 수 있다. 특히, 10 m를 조성했을 경우와 30 m를 조성했을 경우의 단절지수 저감률이 비교적 큰 것으로 나타났다. 또한, 40 m 폭을 기준으로 기능성 단절지수가 3등급에서 4등급으로 완화되는 것으로 나타났다.
- 따라서 평가 부문별로는 하상구조 및 지형특성 분야에서는 점수 변화가 없었으며, 식생과 장애물 항목에서 녹지 조성폭이 넓어질수록 낮은 점수를 나타내는 것으로 나타났다. 표 8에서 생태벨트 조성 폭에 따른 생태적 기능성 단절지수의 변화를 살펴본 결과 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m 조성 시 각각 4.49, 4.50, 4.19, 3.97, 3.84로나타났으며, 저감률은 각각 12.4%, 12.4%, 18.3%, 22.5%, 25.1%로 상대적으로 개선효과가 큼을 알 수 있다. 특히, 10 m를 조성했을 경우와 30 m를 조성했을 경우의 단절지수 저감률이 비교적 큰 것으로 나타났다.
- 표 8은 수변녹지 조성폭에 따른 각 구간별 연결성 및 생태적 기능성 단절점수 변화도를 보여준다. 표 8에서 수변녹지 조성 폭에 따른 연결성 단절지수는 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m로 조성했을 경우 각각 6.79, 6.69, 6.61, 6.50, 6.40으로 폭이 넓어질수록 연결성 단절지수가 일정하게 감소하는 경향을 보였으며, 저감률은 각각 1.5%, 2.9%, 4.2%, 5.8%, 7.2%로 크지 않음을 알 수 있다. 이에 대한 계산은 각 segment에 벨트 폭별 변화되는 토지이용 면적을 산정하고 이를 앞에서 언급된 것과 동일한 방법으로 점수화 하였다.
- 1%의 개선효과가 있는 것으로 나타났다. 한편, 단절지수의 저감율을 보면 초기 10 m를 조성했을 경우 큰 저감효과를 나타내었으며, 20 m 조성 시에는 저감율이 크지 않았고, 30 m 이후 다시 큰 변화를 보였다. 또한 30 m를 조성한 경우 단절 등급이 2등급에서 3등급으로 한 단계 낮아지는 현상을 보였다.
후속연구
- 본 연구는 수변벨트를 조성하기 위해 필요한 벨트폭을 산정하기 위한 연구로서 그 의의가 있다. 그러나 하천의 지역적 특성을 고려하지 않고 일괄적으로 일정한 넓이를 조성한다고 가정한 점이 연구의 한계점이라 할 수 있을 것이다. 본 연구에서 사용된 평가 기법 및 항목은 향후 다양한 유형의 하천에 추가 적용·검토하여 이에 대한 보완이 이루어져야 할 것으로 생각된다.
- 본 연구에서 사용된 평가 기법 및 항목은 향후 다양한 유형의 하천에 추가 적용·검토하여 이에 대한 보완이 이루어져야 할 것으로 생각된다. 또한 본 연구의 기법은 생태적 단절성을 위한 개선 효과를 분석한 것으로서, 수질보전이나 친수효과 등 수변생태벨트의 타 기능을 고려하지 못하였으므로, 향후 다양한 기능을 고려한 벨트 폭 선정에 관한 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 본 연구에서 사용된 평가 기법 및 항목은 향후 다양한 유형의 하천에 추가 적용·검토하여 이에 대한 보완이 이루어져야 할 것으로 생각된다.
- 그러나 단절된 수변에 생태벨트를 도입할 경우 수변림의 적정한 규모가 어느 정도인지에 대한 연구는 현재 미흡한 실정이다. 이는 향후 수변벨트 조성을 포함하는 하천복원 사업에 있어 중요한 연구 주제가 될 것으로 보인다.
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