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문제 정의
- 본 연구에서는 울산의 대표적인 도심하천인 무거천, 약사천, 여천천, 명정천 그리고 척과천 등 5개 하천을 대상으로 인위적인 유지용수의 공급에 따른 생태복원 효과를 조사하였다. 무거천, 약사천 및 여천천은 유지용수를 인위적으로 공급하고 있지만 명정천과 척과천은 자연상태로 유지되고 있어, 유지용수의 인위적 공급이 생태건전성 회복에 미치는 효과를 적절히 비교·검토할 수 있을 것으로 판단되었다.
제안 방법
- 울산지역에는 국가하천인 태화강과 지방 1급하천인 동천 그리고 무거천을 비롯한 다수의 지방 2급하천 및 소하천이 있다. Fig. 1에 나타낸 바와 같이 태화강 또는 동천의 제 1지천이면서 울산시가지를 통해 흐르는 대표적인 도심하천인 무거천, 약사천, 여천천, 명정천 및 척과천을 대상으로 인위적 유지용수 공급여부가 하천생태 계에 미치는 영향 등을 조사하였다. 그리고 유지용수공급에 따른 대상하천의 복원여부를 평가하기 위해 하천 자연도 분석을 하였다.
- 수질조사는 하천자연도 평가를 위해 각 하천의 대표 되는 지점 5곳을 선정하여 7개의 측정항목(pH, DO, 색도, 탁도, 수온, 악취, BOD)에 대해 2012년 4월부터 2012년 12월까지 월 1회씩 총 8회 측정하였다. 그리고 유지용수 공급에 따른 생태계 복원정도와 상관성 여부를 조사하기 위해 하천의 크기가 작은 명정천은 2곳 나머지 4개 하천은 각 3곳을 선정하여 식물상 및 식생, 양서류 및 파충류, 어류 및 조류 그리고 저서생물 등을 6 월과 10월 2회 조사하였다. 2012년 환경정책기본법 시행령 제2조(환경기준)에 따르면 수질등급에 따른 서식생물의 지표 및 특성은 Table 3와 같다(Environmental Policy Act Enforcement Ordinance, 2012).
- 1에 나타낸 바와 같이 태화강 또는 동천의 제 1지천이면서 울산시가지를 통해 흐르는 대표적인 도심하천인 무거천, 약사천, 여천천, 명정천 및 척과천을 대상으로 인위적 유지용수 공급여부가 하천생태 계에 미치는 영향 등을 조사하였다. 그리고 유지용수공급에 따른 대상하천의 복원여부를 평가하기 위해 하천 자연도 분석을 하였다.
- 유지용수 공급에 따른 생물지표종의 변화를 확인하기 위해 Table 3의 수질등급에 따른 서식생물의 기준을 적용할 수 있는 저서생물과 어류 등을 주 대상으로 하였다. 그리고 하천자연도 평가를 위해 필요한 식물상 및 식생의 조사를 병행하였다.
- 하지만 인위적인 유지용수의 공급으로 전반적인 생태계의 복원이 이루어질 수 있어, 하천자연도를 평가해보면 유지용수로 인한 하천의 생태건전성 회복정도를 파악할 수 있다. 따라서 무거천을 비롯한 5개 대상하천에 대해 하천자연도를 평가한 후, 유지용수의 공급여부와 관계되는 내용에 대해서만 비교하여 그 효과를 검토하였다. 국내 하천에 대한 하천자연도 평가 방법으로는 박봉진과 조용현의 방법이 대표적이며(Pack et al.
- 온도는 온도계, pH는 pH Meter D-51로서 DO는 YK-2001pH를 이용하여 현장에서 측정 하였으며, 색도, 탁도 및 BOD는 하천수를 샘플링하여 실험실에서 분석하였다. 색도는 2100AN Turbidimeter, 탁도는 HACH DR2800 그리고 BOD는 공정시험법으로 분석하였고, 악취는 직접관능법으로 판단하였다. 수질조사 항목 중 과거에 조사항목이 존재하여 수질의 개선여부를 파악할 수 있는 BOD 등 4개의 항목에 대해 비교하였으며, Table 4와 같다.
- 수생 무척추동물과 미소 동·식물은 서식활동과 하천의 시·공간 특성과 관계가 높기 때문에 이를 이용하여 하천생태계의 서식환경을 간접적으로 판단하는 방법을 고안하였으며(Kim, 1999), 하천이 가지고 있는 고유의 갈수량과 하천생태계 및 하천 경관 등의 정량화를 통해 하천유지유량을 산정하였다 (Pack, 1996).
- 색도는 2100AN Turbidimeter, 탁도는 HACH DR2800 그리고 BOD는 공정시험법으로 분석하였고, 악취는 직접관능법으로 판단하였다. 수질조사 항목 중 과거에 조사항목이 존재하여 수질의 개선여부를 파악할 수 있는 BOD 등 4개의 항목에 대해 비교하였으며, Table 4와 같다. Table 4에 따르면 무거천과 약사천은 유지용수공급 시설에 의해 수질이 각각 1.
- 수질조사는 2012년 4월부터 11월까지 월 1회씩 총 8회 측정하였으며, 측정항목은 pH, DO, 수온, 색도, 탁도, 악취 및 BOD 등이다. 온도는 온도계, pH는 pH Meter D-51로서 DO는 YK-2001pH를 이용하여 현장에서 측정 하였으며, 색도, 탁도 및 BOD는 하천수를 샘플링하여 실험실에서 분석하였다.
- 수질조사는 하천자연도 평가를 위해 각 하천의 대표 되는 지점 5곳을 선정하여 7개의 측정항목(pH, DO, 색도, 탁도, 수온, 악취, BOD)에 대해 2012년 4월부터 2012년 12월까지 월 1회씩 총 8회 측정하였다. 그리고 유지용수 공급에 따른 생태계 복원정도와 상관성 여부를 조사하기 위해 하천의 크기가 작은 명정천은 2곳 나머지 4개 하천은 각 3곳을 선정하여 식물상 및 식생, 양서류 및 파충류, 어류 및 조류 그리고 저서생물 등을 6 월과 10월 2회 조사하였다.
- 어류채집은 대부분 투망(10×10mm망목)과 족대(4×4mm 망목)를 이용하였으며, 지역에 따라 투망을 한 지역에서 10회까지, 족대도 10회 기준으로 조사수역의 현장여건에 따라 정량적으로 조사하였다.
- 수질조사는 2012년 4월부터 11월까지 월 1회씩 총 8회 측정하였으며, 측정항목은 pH, DO, 수온, 색도, 탁도, 악취 및 BOD 등이다. 온도는 온도계, pH는 pH Meter D-51로서 DO는 YK-2001pH를 이용하여 현장에서 측정 하였으며, 색도, 탁도 및 BOD는 하천수를 샘플링하여 실험실에서 분석하였다. 색도는 2100AN Turbidimeter, 탁도는 HACH DR2800 그리고 BOD는 공정시험법으로 분석하였고, 악취는 직접관능법으로 판단하였다.
- 도시하천을 산책로나 자전거도로 등 이용과 중심에서 유지용수확보를 통한 생태하천을 위해 노력하고 있다. 울산의 대표적인 도시하천인 무거천, 약사천 여천천, 명정천 및 척과천 등 5개 하천을 대상으로 인위적 유지용 수공급에 의한 생태복원 정도와 자연상태의 도시하천의 생태건전성 유지상태를 비교하였다.
- 유지용수 공급에 따른 생태복원 효과를 분석하기 위해서 각 하천별로 5개 지점을 선정하여 BOD를 포함한 7개 항목에 대한 수질조사를 2012년 4월부터 11월까지 월 1회씩 총 8회 실시하였고, 동·식물상에 대한 변화를 조사하기 위해 각 하천별 2곳 또는 3곳을 선정하여 2012년 6월과 10월 2회 조사하였다.
- 종 수준까지 분류가 어려운 종은 외부형태가 확연히 구별되는 종을 대상으로 임의로 과나 속수준 등에서 정리하였다. 저서성 대형무척추동물의 군집구조를 파악하기 위해 채취시기 및 지점별로 개체수와 종수, 종다양성지수, 우점도지수를 비교하였다. 종다양성지수는 Shannon-wiener function(H′)에 따라 산출하였으며(Pielou, 1977), 산출식은 다음과 같다.
- 정량적방법은 Surber net(25×25㎝)를 이용하여 각 지점별로 8회 채집하였으며, 정성적 채집은 Surber net와 뜰채를 이용하여 무작위 채집하였다.
- 어류채집은 대부분 투망(10×10mm망목)과 족대(4×4mm 망목)를 이용하였으며, 지역에 따라 투망을 한 지역에서 10회까지, 족대도 10회 기준으로 조사수역의 현장여건에 따라 정량적으로 조사하였다. 채집된 표본은 동일한 종이 많을 때는 몇 개체만을 남기고 대부분 다시 방류하였고, 보존 표본은 채집 즉시 10% 포르말린 수용액에 고정한 다음 실험실에서 종을 동정하였다. 종 동정은 한국동식물도감을 참조하였으며(Kim, 1997), 분류체계는 Nelson 에 따라 실시하였다(Nelson, 1994).
- 평가항목별 가중치가 적용되도록 개선하여 제안하였던 방법으로 무거천을 비롯한 5개 대상하천에 대해 산정한 하천자연도 평가결과를 실시하였다. 그 결과 Table 10에서 하천유지용수와 관계되는 (8)저수변 식생, (9)홍수터 식생 및 (13)수질(BOD)에 대해서만 비교해보면 다음과 같다.
대상 데이터
- 유지용수 공급에 따른 생물지표종의 변화를 확인하기 위해 Table 3의 수질등급에 따른 서식생물의 기준을 적용할 수 있는 저서생물과 어류 등을 주 대상으로 하였다. 그리고 하천자연도 평가를 위해 필요한 식물상 및 식생의 조사를 병행하였다.
이론/모형
- -M. School 의 전추정법을 사용하였으며 계층별 종의 분포는 Braun-Blanquet의 피도와 군도로 표기하였다 (Braun-Blanquet, 1964). 군락명은 상관우점종을 기준으로 명명하였으며, 조사구의 크기는 군락 구조에서 최고 식생높이의 제곱값에 준하는 면적을 설정하였다(Kim et al.
- 다양도지수는 정량적 방법에 의해 채집된 종수 및 개체수를 이용하여 산정하였으며, 동정·분류에는 한국동식물도감과 수서곤충 검색도설 등을 인용하였다(Yun, 1988; Yun, 1995).
- 조사지역에서 출현하는 관속 식물은 원색대한식물도감을 기준으로 기록하였고(Lee, 2003), 위 도감에 수록하지 않은 종은 원색한국기준식물 도감을 참고 하였다(Lee, 1996). 분류체계는 Engler의 분류체계를 따랐으며(Melchior, 1964), 관속식물에 대해서는 Raunkiaer의 생활형으로 구분하였다(Raunkiaer, 1934). 식생조사는 대표식생의 식생조사표 작성은 Z.
- 우점도지수는 McNaughton’s dominant index(DI)에 따라 산출하였으며(McNaughton, 1967), 산출식은 다음과 같다.
- 조사지역에서 출현하는 관속 식물은 원색대한식물도감을 기준으로 기록하였고(Lee, 2003), 위 도감에 수록하지 않은 종은 원색한국기준식물 도감을 참고 하였다(Lee, 1996).
- 채집된 표본은 동일한 종이 많을 때는 몇 개체만을 남기고 대부분 다시 방류하였고, 보존 표본은 채집 즉시 10% 포르말린 수용액에 고정한 다음 실험실에서 종을 동정하였다. 종 동정은 한국동식물도감을 참조하였으며(Kim, 1997), 분류체계는 Nelson 에 따라 실시하였다(Nelson, 1994). 5개 하천의 조사지점 에 대한 생물지수는 Table 7에 나타내었다.
- 종다양성지수는 Shannon-wiener function(H′)에 따라 산출하였으며(Pielou, 1977), 산출식은 다음과 같다.
성능/효과
- 1. 무거천에 대해 유지용수의 지속적인 공급으로 수질의 획기적인 개선과 생태복원의 가능성을 확인할 수 있었다.
- 2. 유지용수는 충분한 양의 확보와 공급이 필요하지만 깨끗한 수질의 용수공급이 더 중요하였으며, 여천천과 같이 염도가 높거나 수질이 나쁜 경우에는 오히려 생태복원을 저해할 수 있다.
- 4. 척과천은 자연상태의 생태환경을 유지하고 있었으며, 비교적 풍부하고 깨끗한 자체 유지용수와 더불어 인접한 본류 하천인 태화강과의 연결성이 매우 중요한 역할을 하였다.
- 5. 명정천은 상류 일부 구간을 제외하고는 좁은 하폭과 저수로폭 및 적은 하천유량 그리고 본류인 태화강과의 연결성이 나빠 하천 생태환경이 좋지 못하였지만, 적절한 양의 유지용수 공급과 하구부의 개선으로 충분히 하천건전성을 회복할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 6. 하폭이 작은 도시하천을 생태하천으로 조성한 경우에는 충분한 유지용수확보가 선행되어야 하며, 산책로 등 시민편의 시설을 최소화하여 동물들의 정주권 확보 및 이동을 자연스럽게 유지시켜야 한다.
- 유지용수 공급에 따른 생태복원 효과를 분석하기 위해서 각 하천별로 5개 지점을 선정하여 BOD를 포함한 7개 항목에 대한 수질조사를 2012년 4월부터 11월까지 월 1회씩 총 8회 실시하였고, 동·식물상에 대한 변화를 조사하기 위해 각 하천별 2곳 또는 3곳을 선정하여 2012년 6월과 10월 2회 조사하였다. 그 결과 하천규모에 대해 유지용수공급량이 적절하고 수질이 잘관리된 무거천에서는 생태복원효과가 뚜렷하였고, 약사 천은 미처리된 오수나 퇴적오니에 의해 유지용수공급 효과가 미미한 것으로 나타났다. 반면에 여천천은 유지용수가 충분히 공급되었지만 염도가 높아 하천생태계의 회복이 거의 이루어지지 않은 것으로 나타났다.
- 그로 인해 하천의 상류~ 하류 전 구간에 나쁜 생물지표종인 물벌레과의 물벌레, 실지렁이과의 실지렁이 및 왼돌이물달팽이과의 왼돌이 물달팽이 등이 우점하는 등 오염내성종이 주로 분포하고 있었다. 그리고 상류~하류까지 군집구조의 변화는 크지 않고 유사함을 보였으며, 이는 유지용수가 충분하지 못하고 일부구간의 오수유입과 더불어 하상에 오염물질이 많이 퇴적되어 있음을 의미한다. 반면에 여천천에 공급되는 유지용수가 80,000m³/day로서 비교적 많은 양을 공급하고 있으나 염도가 매우 높다.
- 그리고 외부로부터 유지용수가 공급되지 않은 명정천과 척과천은 수량은 적어도 수질이 거의 1등급을 유지하였으나, 식생은 1~3등급으로 상·하류 구간에 따라 좌우되는 것으로 나타났다.
- 그 결과 Table 10에서 하천유지용수와 관계되는 (8)저수변 식생, (9)홍수터 식생 및 (13)수질(BOD)에 대해서만 비교해보면 다음과 같다. 깨끗한 유지용수를 지속적으로 공급하고 있는 무거천은 식생이 1~3등급이고 수질은 1~2등급으로 나타나 유지용수의 효과가 뚜렷한 것을 알 수 있었다. 약사천은 깨끗한 유지용수가 공급되어 수질은 1등급을 유지하고 있으나, 수량이 적고 오니 등에 의해 식생은 3등급에 가까웠다.
- 척과천은 도심구간에 어도 등 일부시설물을 제외하고는 자연 하천 상태를 유지하고 있으며, 비교적 풍부하고 좋은 수질의 자체 유지용수에 의해 생태건전성이 잘 보존되고 있었다. 명정천은 자체 유지용수 부족과 인간의 간섭에 의해 생태환경이 좋지 않았으며, 유지용수의 인위적 공급이 필요한 것으로 판단되었다.
- 무거천, 약사천 및 여천천은 유지용수를 인위적으로 공급하고 있지만 명정천과 척과천은 자연상태로 유지되고 있어, 유지용수의 인위적 공급이 생태건전성 회복에 미치는 효과를 적절히 비교·검토할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 약사천은 깨끗한 유지용수가 공급되어 수질은 1등급을 유지하고 있으나, 수량이 적고 오니 등에 의해 식생은 3등급에 가까웠다. 반면에 여천천은 공급되는 유지용수가 염도도 높고 수질이 좋지 않은 관계로 3~4등급을 보였으며, 식생도 3~5등급을 보여 생태계 복원효과에 전혀 도움이 되지 않은 것으로 나타났다. 그리고 외부로부터 유지용수가 공급되지 않은 명정천과 척과천은 수량은 적어도 수질이 거의 1등급을 유지하였으나, 식생은 1~3등급으로 상·하류 구간에 따라 좌우되는 것으로 나타났다.
- 그 결과 하천규모에 대해 유지용수공급량이 적절하고 수질이 잘관리된 무거천에서는 생태복원효과가 뚜렷하였고, 약사 천은 미처리된 오수나 퇴적오니에 의해 유지용수공급 효과가 미미한 것으로 나타났다. 반면에 여천천은 유지용수가 충분히 공급되었지만 염도가 높아 하천생태계의 회복이 거의 이루어지지 않은 것으로 나타났다. 척과천은 도심구간에 어도 등 일부시설물을 제외하고는 자연 하천 상태를 유지하고 있으며, 비교적 풍부하고 좋은 수질의 자체 유지용수에 의해 생태건전성이 잘 보존되고 있었다.
- 약 10년 전부터 11,000m³/day의 유지용수를 개발하여 공급하고 있는 무거천에서는 Table 4에서와 같이 수질이 BOD 1.01ppm이하로 1급수를 유지하고 있으며, Table 3의 수질등급에 따른 저서생물 지표종에 따르면, Table 6에 나타낸 바와 같이 상류~중류에서는 수질등급이 매우 좋은 상태의 생물지표종인 플라나리아과의 플라나리아가 그리고 중류~하류에서는 수질이 좋은 상태의 생물지표종인 알락하루살이과의 등줄하루살이가 높은 밀도로 우점하고 있었다.
- 유지용수가 외부에서 추가로 공급되지 않고 갈·저수시의 유량이 많지 않지만, 오염원의 유입이 적은 척과천과 명정천은 Table 3의 수질이 매우 좋은 상태의 생물지종인 플라나리아과의 플라나리아, 우물날도래과의 띄무늬우물날도래 등이 우점하고 있는 것으로 나타났다.
- Table 7에 따르면 어류는 각 하천의 하구와 본류하천인 태화강과 동천과의 연결성에 영향을 받고 있는 것으로 조사되었다. 이와 같은 점을 고려하더라도 Table 3의 수질등급에 따른 어류 지표종에 따르면, 깨끗한 유지용 수공급이 지속적으로 이루어지고 있는 무거천에서는 한국고유종의 메기과의 미유기와 동사리과의 동사리를 포함해서 Table 7의 종다양성이 1.49로서 가장 높게 나타났다. 반면에 유지용수의 공급량이 적은 약사천과 염도가 높은 여천천은 각 0.
- 반면에 여천천은 수량은 많지만 염도가 높은 태화강 하류부에서 유지용수를 공급하고 있어, 생태하천의 기능을 거의 상실한 상태이다. 즉 주로 산책로나 자전거도로 등 친수공간 위주로 조성되어 외관상 하천수의 흐름은 비교적 많게 유지되고 있지만, 하천생태계는 유지용수를 담수로 전환하지 않으면 회복이 불가능 한 것으로 나타났다. 그리고 명정천은 보나 낙차공과 같은 시설이 일부 있지만 자연상태의 하천을 유지하고 있으며, 최근에는 오수의 대부분을 하수종말처리장으로 차집하고 있으나 일부 오수의 유입과 유지용수 부족 그리고 퇴적된 오니에 의해 생태건전성이 일부 훼손된 상태 이다.
후속연구
- 3. 하천의 생태복원과 생태건전성 유지를 위해서는 약사천과 같이 유지용수의 확보와 더불어 퇴적된 오니의 적절한 준설 등이 병행되어야 한다.
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