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문제 정의
- 동일 가중치와 엔트로피 가중치를 각각 적용한 결과, 통합 환경창이 일부 변화하는 양상을 보였으나 엔트로피 가중치와 동일 가중치의 차이가 크지 않아 환경창으로 제시되는 기간에는 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구 에서는 동일 가중치를 이용해 수립된 환경창에 대해서 분석을 수행하였다.
- 따라서 본 연구에서는 준설의 부정적인 영향의 강도가 상대적으로 낮은 시기에 준설을 수행하여 친환경 준설이 이루어질 수 있도록 국내와 같이 자료가 부족한 지역에서 환경창을 수립하는 방안을 제시하였다.
가설 설정
- 통합 환경창을 고려하여 최적 준설시기를 산정한 결과에서 7개월 이상 준설이 수행되는 경우에는 홍수기에도 준설을 수행해야 하는 것으로 나타났다. 약 4개월 간을 홍수기로 가정하여 준설이 홍수기에는 수행하지 않는다는 제약조건을 포함하여 준설 시기를 재산정하였다. 4개월간의 홍수기에 준설을 수행하지 않기 때문에 연중 준설이 가능한 기간은 최대 8개월이 되므로 1개월부터 8개월까지의 준설시기를 재산정하였다.
제안 방법
- 개별 환경창만을 고려하여 준설기간별 최적 준설 개시일을 산정하기 위해서 기간별 환경창 지수의 합계를 이용하였으며, 그 결과는 와 같다.
- 국내 하천관리를 위해서 그간 이용되지 않았던 준설이 다기능보의 유지·관리를 위해서 필요한 시점에 준설을 통해 발생될 부정적인 영향을 최소화하기 위한 방안으로서 환경창을 제시하였고, 하천에 처음으로 적용하였다.
- 다산면 철새도래지와 대구 달성습지에 출현 및 서식하는 조류상을 검토해본 결과, 법적 보호종인 큰고니, 흑두루미, 재두루미가 일정기간 동안에만 도래하는 것으로 나타났다. 국내에서는 아직까지 시기별 객체수에 대한 연구보고가 이루어지지 않고 있는 상황이므로 위의 조류상이 일반적으로 국내에 도래하는 시기와 최대 객체수가 도래시점을 이용 하여 표준정규분포하여 환경창 지수를 산정하였다. 일반적으로 큰고니, 흑두루미, 재두루미가 국내에 도래하는 시기는 11월부터 2월까지이며, 최대 객체수가 도래하는 시점은 1월인 것으로 알려져 있다(조삼래, 1991).
- 강정고령보를 중심으로 구성된 수변시설의 방문객 시계열자료를 이용하여 준설의 부정적인 영향이 시민의 사회적 활동에 미치는 영향을 고려할 수 있도록 개별 환경창을 구성하는 것이 적합한 방법이다. 그러나 본 연구에서는 자료 취득의 한계로 인해서 4대강 전체 시설의 방문객 통계치 대비 강정고령보의 방문객 통계치의 비율을 강정고령보의 방문객 통계자료가 있는 시점을 대상으로 평균화하여 강정고령보 방문객 수를 추정하였다 (국토해양부, 2012a; 국토해양부, 2012b, 국토해양부, 2012c; 국토해양부, 2012d; 국토 해양부, 2012e; 국토해양부, 2012f).
- 주로 주민이나 전문가의 선호도 조사를 통하여 각 지표의 상대적인 중요도를 파악하고 이를 기초로 가중치를 결정하는 방법이 시도되고 있다(임광섭 외, 2011). 그러나 부적절한 가중치의 적용은 평가결과의 오류를 가져올 수 있어 본 연구에서는 동일 가중치를 부여하여 통합 환경창을 수립하였으며, 정안철 외(2015)가 엔트로피 방법을 이용하여 제시한 가중치를 부여하여 수립된 통합 환경창과 비교를 수행하였다.
- 그러나 이러한 자료를 조사 및 획득 하기란 현실적으로 매우 어려운 일이며, 국내에서는 이러한 분야에 대한 연구가 많이 이루어지지 않았다. 따라서 생물군의 환경창을 개발하기 위해서는 다른 방법을 이용해야 하며, 본 연구에서는 통계학적 기법을 이용하였다. 그림 2(a)와 같이 환경창의 수립 대상에 대해서 준설에 의한 부정적인 영향의 정도가 정규분포를 따른다고 가정하면, 그림 2(b)와 같은 누가분포곡선은 0.
- 0에 가까워질수록 준설의 부정적인 영향이 작아짐을 의미한다. 따라서 준설의 영향을 0.0에서 1.0의 사이에 분포하며, 본 연구에서는 1.0에서 누가분포 함수를 감산하여 준설의 부정적인 영향이 작을수록 1.0에 근사하도록 구성하여 환경창을 수립하는 지수로 사용하였다.
- 일반적으로 큰고니, 흑두루미, 재두루미가 국내에 도래하는 시기는 11월부터 2월까지이며, 최대 객체수가 도래하는 시점은 1월인 것으로 알려져 있다(조삼래, 1991). 본 연구에서는 도래하지 않는 시기, 도래하는 시기, 최대 객체수 도래시기 순으로 점수화하여 분석을 수행하였다.
- 073)를 나타낸 4월부터 5월까지가 어류의 산란기간에 포함되기 때문으로 판단된다. 어류 환경창의 환경창 지수의 평균 (0.499)보다 큰 11월부터 3월까지를 어류에 국한하여 최적 환경창으로 산정하였다.
- 하천유지유량 경정방법의 개발 및 적용(K-water, 1995)에서 끄리는 대리어종으로 분류되어 있기 때문에 끄리의 대표어종인 피라미를 대상으로 생애주기를 점수화하였다. 어류는 생애주기에 따라 동면기, 치어기, 성장기, 산란기 순으로 점수화하여 연구를 수행하였다.
- 각각의 개별 환경창은 서로 다른 기간을 환경창으로 제시하고 있기 때문에 다수의 환경창을 모두 고려하기 위해서는 통합 환경창을 개발하여 사용하는 것이 타당하다. 이를 위해서 가중치를 적용하였으며, 본 연구에서는 동일 가중치를 적용하였다. 동일 가중치를 적용한 결과, 3월의 환경창 지수가 최대치(0.
- 이를 위해서 준설의 사회 · 환경적으로 미치는 부정적인 영향을 최소화하기 위하여 미국의 환경창 제도를 한국의 낙동강 유역에 적용시켜 보았다.
- 이를 위해서 준설의 사회 · 환경적으로 미치는 부정적인 영향을 최소화하기 위하여 미국의 환경창 제도를 한국의 낙동강 유역에 적용시켜 보았다. 자료의 부족을 극복하기 위해 통계학적 기법을 이용한 환경창 수립 방안을 제시하였고, 아래와 같은 결과를 도출할 수 있었다.
- <표 1>을 이용하여 개별 환경창을 수립할 경우에는 전술한 방법론을 이용하여 환경창 지수를 산정하고, 0에서 1사이의 값을 갖는 환경창 지수는 1에 근접할수록 준설의 부정적인 영향의 강도가 상대적으로 낮은, 즉 환경창에 가까운 기간이 된다. 통합 환경창은 개별 환경창의 영향인자별 중요도에 따라 가중치를 적용하여 수립하였다. 본 연구에서는 동일 가중치와 선행연구를 통해서 산정된 엔트로피 방법을 이용한 가중치(정안철 외, 2015)를 적용하였다.
대상 데이터
- 어류의 개별 환경창을 수립하기 위해서 연구대상지역에 출현하는 어류상을 검토하였으며, 검토결과, 연구대상지역에서는 법적보호종이 출현하지 않는 것으로 나타났다(국토 해양부, 2009). 따라서 객체수가 많고 출현빈도가 잦은 대표어종을 선정하여 연구를 수행하였다. 낙동강수계 하천기본계획(국토해양부, 2009)에 의하면 피라미과의 끄리가 다른 어종에 비해 우점하는 것으로 나타났다.
- 이러한 이유로 인해서 홍수기의 하천 퇴적물관리는 준설보다는 배사가 유리하기 때문에 홍수기에 준설하는 것은 부적절하다. 따라서 댐운영 실무편람의 댐 관리규정(K-water, 2012)에서 제시하고 있는 매년 6월 21일부터 9월 20일까지의 약 4개월의 기간 동안 준설하는 것을 피하도록 통합 환경창을 구성하였다.
- 본 연구에서는 강정고령보의 저수구역을 포함하여 금호강 합류부 등과 같이 육역을 제외한 수역을 대상으로 환경창을 수립하였으며, 연구대상지역인 강정고령보의 주변 현황은 과 같다.
이론/모형
- 통합 환경창은 개별 환경창의 영향인자별 중요도에 따라 가중치를 적용하여 수립하였다. 본 연구에서는 동일 가중치와 선행연구를 통해서 산정된 엔트로피 방법을 이용한 가중치(정안철 외, 2015)를 적용하였다. 엔트로피 방법을 이용하여 가중치를 산정하였을 경우, 가중치는 각각 어류 0.
성능/효과
- 셋째, 준설이 홍수기에 이루어지게 되면 준설장비 계류 등 안전상의 문제가 발생하고, 다기능보의 수문운영으로 인한 배사효과로 인해서 준설의 효과가 미비하기 때문에 홍수기에 준설을 수행하지 않는다는 제약조건을 포함하여 준설시기를 재산정하였다. 그 결과, 1년 중 홍수기를 배제한 8개월 동안 준설이 가능하며, 홍수기를 고려하지 않은 통합 환경창에서 제시된 준설 개시일이 7개월 및 8개월 동안의 준설에서 변화하는 것을 알 수 있었다. 해당시기는 기존의 통합 환경창에서는 홍수기에 준설사업을 개시하는 것으로 나타났으나, 홍수기 준설을 배제한 경우에는 모두 홍수기 이후인 10월에 준설을 시작하여 홍수기 이전에 종료하는 것으로 나타났다.
- 그 결과는 와 같으며, 7∼8개월간 준설을 수행할 경우에는 통합 환경창을 통해 산정한 결과와 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다.
- 다산면 철새도래지와 대구 달성습지에 출현 및 서식하는 조류상을 검토해본 결과, 법적 보호종인 큰고니, 흑두루미, 재두루미가 일정기간 동안에만 도래하는 것으로 나타났다. 국내에서는 아직까지 시기별 객체수에 대한 연구보고가 이루어지지 않고 있는 상황이므로 위의 조류상이 일반적으로 국내에 도래하는 시기와 최대 객체수가 도래시점을 이용 하여 표준정규분포하여 환경창 지수를 산정하였다.
- 이를 위해서 가중치를 적용하였으며, 본 연구에서는 동일 가중치를 적용하였다. 동일 가중치를 적용한 결과, 3월의 환경창 지수가 최대치(0.784)를 나타냈으며, 5월의 환경창 지수가 최저치(0.283)를 나타내었다. 통합 환경창에 따른 최적 준설시기를 산정한 결과는 <표 3>과 같게 나타났다.
- 위와 같은 가중치를 사용하여 수립된 개별 환경창과 통합 환경창은 <그림 4>와 같다. 동일 가중치와 엔트로피 가중치를 각각 적용한 결과, 통합 환경창이 일부 변화하는 양상을 보였으나 엔트로피 가중치와 동일 가중치의 차이가 크지 않아 환경창으로 제시되는 기간에는 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구 에서는 동일 가중치를 이용해 수립된 환경창에 대해서 분석을 수행하였다.
- 둘째, 다수의 환경창을 고려하기 위해서 개별 환경창에 가중치를 적용하여 통합 환경창을 수립한 결과, 3월이 환경창 지수가 가장 높게 나타났다. 준설기간이 1개월에서 11 개월까지 길어짐에 따라 준설사업에 착수하는 시기는 3월, 12월, 6월로 변화하는 것으로 나타났다.
- 셋째, 준설이 홍수기에 이루어지게 되면 준설장비 계류 등 안전상의 문제가 발생하고, 다기능보의 수문운영으로 인한 배사효과로 인해서 준설의 효과가 미비하기 때문에 홍수기에 준설을 수행하지 않는다는 제약조건을 포함하여 준설시기를 재산정하였다. 그 결과, 1년 중 홍수기를 배제한 8개월 동안 준설이 가능하며, 홍수기를 고려하지 않은 통합 환경창에서 제시된 준설 개시일이 7개월 및 8개월 동안의 준설에서 변화하는 것을 알 수 있었다.
- 둘째, 다수의 환경창을 고려하기 위해서 개별 환경창에 가중치를 적용하여 통합 환경창을 수립한 결과, 3월이 환경창 지수가 가장 높게 나타났다. 준설기간이 1개월에서 11 개월까지 길어짐에 따라 준설사업에 착수하는 시기는 3월, 12월, 6월로 변화하는 것으로 나타났다.
- 첫째, 개발된 개별 환경창을 바탕으로 준설의 부정적인 영향이 가장 크게 작용하는 시기는 어류의 경우에는 4∼5월, 조류는 1월, 시민은 5월로 나타남에 따라 준설시기를 결정함에 있어서 되도록 피해야 하는 시기로 나타났다. 준설의 부정적인 영향의 강도가 상대적으로 낮은 시기, 즉 환경창 기간은 어류의 경우에는 11월에서 3월까지, 조류는 3월에서 9월까지, 시민의 경우에는 10월에서 3월까지인 것으로 나타났다.
- 첫째, 개발된 개별 환경창을 바탕으로 준설의 부정적인 영향이 가장 크게 작용하는 시기는 어류의 경우에는 4∼5월, 조류는 1월, 시민은 5월로 나타남에 따라 준설시기를 결정함에 있어서 되도록 피해야 하는 시기로 나타났다.
- 최종적으로 개발된 통합 환경창의 지수를 이용하면 준설기간별 최적의 준설시기를 산정할 수 있으며, 본 연구에서는 전 기간 환경창 지수 평균보다 큰 환경창 지수를 보이는 시기를 최적 환경창으로 판단하였다.
- 매년 홍수기가 뚜렷하게 지정된 날짜에 도래하지는 않지만, 댐운영 실무 편람의 댐 관리규정(K-water, 2012)에서는 매년 6월 21일부터 9월 20일까지를 홍수기로 지정하고 있다. 통합 환경창을 고려하여 최적 준설시기를 산정한 결과에서 7개월 이상 준설이 수행되는 경우에는 홍수기에도 준설을 수행해야 하는 것으로 나타났다. 약 4개월 간을 홍수기로 가정하여 준설이 홍수기에는 수행하지 않는다는 제약조건을 포함하여 준설 시기를 재산정하였다.
- 그 결과, 1년 중 홍수기를 배제한 8개월 동안 준설이 가능하며, 홍수기를 고려하지 않은 통합 환경창에서 제시된 준설 개시일이 7개월 및 8개월 동안의 준설에서 변화하는 것을 알 수 있었다. 해당시기는 기존의 통합 환경창에서는 홍수기에 준설사업을 개시하는 것으로 나타났으나, 홍수기 준설을 배제한 경우에는 모두 홍수기 이후인 10월에 준설을 시작하여 홍수기 이전에 종료하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 둘째, 준설에 의해 부정적인 영향을 받는 생물군에 대한 다양한 시계열 자료가 구축 되어야 한다. 환경창은 그 목적이 준설의 부정적인 영향을 최소화할 수 있는 기간을 수립하여 준설이 해당 기간 동안에만 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
- 생물군 외에도 수변활동과 같은 사회적 인자와 수온과 토지이용 등 수질에 영향을 미치는 주요 인자에 대해서도 추가 고려해야 한다. 또한, 본 연구에서는 동일 가중치와 엔트로피 방법에 의한 가중치를 사용하였는데, 이보다는 AHP 및 Swing method 등과 같은 방법을 이용하여 보다 현실적인 가중치를 산정하여 통합 환경창을 수립하는 데 반영해야 한다.
- 만약 환경창이 국내 하천관리를 위해서 도입된 다면, 5년에서 10년 주기로 이루어지는 하천기본계획에 포함되어 주기적으로 보완이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다고 판단된다. 마지막으로 본 연구의 결과는 하천준설에 대한 연구가 미비했던 국내에 기초자료로써 제공될 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 어류, 조류, 시민만을 고려하였으나, 실제 준설에 의해 부정적인 영향을 받는 생물군 중에서 사회·환경적 중요도 및 보존가치가 있는 생물 군을 추가로 고려해야 하며, 이러한 생물군에는 저서생물, 양서류, 파충류, 수생포유류 등이 있을 수 있다.
- 그러나 환경창을 국내에 적용하기 위해서 해결해야 되는 문제 및 해결방안 등은 다음과 같이 정리할 수 있다. 첫째, 준설사업 수행으로 인해 부정적인 영향을 받는 생물군에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 어류, 조류, 시민만을 고려하였으나, 실제 준설에 의해 부정적인 영향을 받는 생물군 중에서 사회·환경적 중요도 및 보존가치가 있는 생물 군을 추가로 고려해야 하며, 이러한 생물군에는 저서생물, 양서류, 파충류, 수생포유류 등이 있을 수 있다.
- 국내 하천관리를 위해서 그간 이용되지 않았던 준설이 다기능보의 유지·관리를 위해서 필요한 시점에 준설을 통해 발생될 부정적인 영향을 최소화하기 위한 방안으로서 환경창을 제시하였고, 하천에 처음으로 적용하였다. 환경창 구축을 위해서 필요한 기초자료만 충실히 확보된다면, 하천은 물론 농업용 저수지 등에도 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
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