[논문]생태하천 복원사업 우선순위 선정에 대한 연구: 한강하구를 중심으로

백선욱; 이준학; 이승민; 이하늘; 김형수; 김수전

doi:10.17663/jwr.2023.25.1.64

생태하천 복원사업 우선순위 선정에 대한 연구: 한강하구를 중심으로
Priority Determination of the Projects for Ecological Restoration of the Stream : Case Study for Han River Estuary 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.25 no.1, 2023년, pp.64 - 73

백선욱 (인하대학교 스마트시티공학과) , 이준학 (인하대학교 스마트시티공학과) , 이승민 (인하대학교 스마트시티공학과) , 이하늘 (인하대학교 스마트시티공학과) , 김형수 (인하대학교 사회인프라공학과) , 김수전 (인하대학교 사회인프라공학과)

초록
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2022년 이전에는 하천 관리 주체가 이원화되어 생태하천 복원사업을 계획 및 시행하는 과정에서 많은 혼선이 발생하였다. 이로 인해 하천 수생태계 건강성이 확보되지 못하였다. 그러나 2022년 환경부가 생태하천 복원사업을 주관하게 되며, 하천 수생태계 건강성 확보는 복원사업에서 필수적인 요소가 되었다. 따라서 본 연구에서는 기수역과 람사르 습지가 위치하여 하천 수생태계 건강성 확보가 필수적인 한강하구 지역을 대상으로 복원사업이 필요한 하천 구역을 선정하였다. 우선, 생태하천 복원사업의 세부 조사항목을 기반으로 하천의 물리적, 화학적, 공간/인문학적, 수생태계 건강성 평가지수를 산정하였다. 산정된 평가지수에 순위정렬(ranking), 스케일 재조정(re-scaling), z 점수(z-score), t 점수(t-score) 표준화(normalization) 방법을 적용하였으며, 도출된 값을 비교·분석하였다. 이후 각 평가지수에 엔트로피 가중치 방법(entropy weight method)을 적용하였다. 해당 과정을 통해 한강하구 지역 내에서 수생태계 건강성 확보를 목적으로 복원사업이 요구되는 하천(목감천, 안양천 등)을 선정하였다. 본 연구의 결과는 생태하천 복원사업의 우선순위를 선정하는 과정에서 기초연구 자료로 활용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Before 2022, there was a lot of confusion in the process of planning and implementing the projects for ecological restoration of the stream due to dualization the principal agent of stream management. Because the Ministry of Environment took charge of the project in 2022, securing the health of aquatic ecosystem of stream became an essential factor in the project. Therefore, in this study, the streams that require the project for ecological restoration was selected in Han River estuary, where it is essential to secure the health of the stream aquatic ecosystem as blackish water zone and Ramsar wetland are located. Physical, chemical, spatial/humanistic, health of aquatic ecosystems evaluation indexes were calculated based on the detailed facts and figures of the project for ecological restoration of the stream in the beginning. Ranking, re-scaling, z-score, and t-score normalization methods were applied to the calculated evaluation index, and the values were compared and analyzed. After that, the entropy weight method was applied to each evaluation index. Through this process, the streams(Mokgamcheon, Anyangcheon etc.) that require the project for ecological restoration were selected for the purpose of securing the health of the aquatic ecosystem in Han River estuary. The result of this study can be used as basic research data in the process of selecting the priority determination of the projects for ecological restoration of the stream.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Study area (Han River estuary).
표 Table 1. Comparison of normalization methods
표 Table 2. Entropy weight given to each indicator
표 Table 3. Value given to evaluation index
표 Table 4. Priority of the project (value applied only weight)
표 Table 5. Applying quartile to evaluation index
표 Table 6. Value given to evaluation index (giving more evaluation value to the health of aquatic ecosystems index)
표 Table 7. Priority of the project (giving more importance to the health of aquatic ecosystems index)
그림 Fig. 2. Comparison of the priority of project (Table 4 and Table 7).

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 한강하구 인근에는 대도시(서울특별시)가 근접해 있으며, 이로 인해 하천에 분포된 야생 동ㆍ식물 서식처의 훼손이 빈번하게 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 한강하구 하천에 위치하는 야생 동ㆍ식물의 서식처를 보호하고자 각 생태하천의 수생태계 건강성을 평가 및 비교하였다. 또한, 수생태계 건강성 확보를 목적으로 생태하천 복원사업이 요구되는 하천을 파악하였다.
본 연구에서는 한강하구 지역을 대상으로 수생태계 건강성 확보를 중점으로 생태하천 복원사업이 필요한 하천을 파악하고자 물리적 평가지수, 화학적 평가지수, 인문/사회학적 평가지수, 수생태계 건강성 평가지수를 산정하였다. 또한, 평가지수의 신뢰성을 확보하고자 순위 정렬(ranking) 방법, 스케일 재조정(re-scaling) 방법, z 점수(z-score) 방법, t 점수(t-score) 표준화(normalization) 방법을 활용하였다.

제안 방법

kr)과 환경부 물환경정보시스템(water environment information system, WEIS)에서 제공하는 2018년부터 2021년까지의 강수량 및 수온 자료를 활용하였다. 결과적으로 강수량 및 수온 자료를 통해 각 하천의 물리적 특성에 영향을 미치는 평가지수를 산정하였다.
지표는 환경부 하천의 수질 평가과정에서 반드시 고려해야 하는 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD), 용존 산소량(DO), 부유 물질량(SS), 수소 이온 농도(pH), 대장균군(MPN) 자료를 활용하였다. 결과적으로 본 연구에서는 각 하천의 수질 변화를 파악하고자 복원사업의 수질 평가과정에서 반드시 고려해야 될 항목을 기반으로 화학적 평가지수를 산정하였다.
따라서 본 연구에서는 ‘하천의 수생태계 훼손 진단 매뉴얼’에서 제시된 바와 같이 2018년~2021년 하천 자료를 기반으로 각 하천의 물리적, 화학적, 공간 및 인문학적, 수생태계 건강성 측면이 고려된 4가지 평가지수를 산정하였다
, 2008). 따라서 본 연구에서는 일정 시간 동안 지면으로 내린 강우, 눈, 서리, 우박 등의 수량을 단위면적당 깊이로 표시한 강수량(precipitation)과 하천의 물리적 성질에 직접적인 영향을 미치는 물의 온도인 수온(water temperature) 지표를 통해 하천의 물리적 평가지수를 구성하였다. 환경부 ‘하천의 수생태계 훼손 진단 매뉴얼’에 기반하여 해당 지표는 기상청 기상자료개방포털(http://data.
특히 어류는 장기간의 환경 영향을 나타내는 생물로서, 비교적 오래 살고 이동성이 크기 때문에 광범위한 서식처 조건을 대표하며, 하천환경의 종합적인 평가에 이용된다. 따라서 본 연구에서는 해당 지역의 어류 종의 밀도를 기점으로 하천 수생태계 건강성 평가에 활용되는 부착류돌말류, 저서성 대형무척추동물 밀도를 파악하였다. 결과적으로 해당 지수를 통해 생태하천 복원사업에서 중점적으로 고려해야 될 부분인 생태하천 수생태계 건강성 변화를 확인하였다.
따라서 수생태계 건강성 평가지수에 더 많은 중요도가 부여되었을 때의 우선순위를 확인하고자 4분위수(quartile) 및 자연재해저감 종합계획의 ‘투자우선순위 결정’ 부분을 활용하였다
따라서 본 연구에서는 한강하구 하천에 위치하는 야생 동ㆍ식물의 서식처를 보호하고자 각 생태하천의 수생태계 건강성을 평가 및 비교하였다. 또한, 수생태계 건강성 확보를 목적으로 생태하천 복원사업이 요구되는 하천을 파악하였다.
생태하천의 인문, 지리학적 특성을 파악하고자 공간 및 인문학적 평가지수를 산정하였다. 해당 평가지수는 환경부에서 제공하는 GIS 기반의 효율적인 유역 및 수질관리를 목적으로 하천 흐름 특성, 연결 관계, 위상 관계 등의 정보를 포함하는 하천 네트워크 공간자료인 KRF(korean reach file) 범위를 기준으로 산정하였다.
Lee(2021)는 생태학적 지표로서 활용 가능한 자료를 파악하였으며, 다른 연구에서 공통적으로 제시하고 있는 지표를 기반으로 생태하천 복원사업에 대한 하천 생태지표 시계열 변화를 분석하였다. 이를 통해 생태하천 복원사업 전후를 기점으로 하천의 생태학적 평가를 수행하였다. 즉, 생태하천 복원사업 이후 생물 다양성이 감소한다는 경향을 파악하였다.
(2012)은 하천복원 정책 및 사업을 분석하여 복원계획 요인을 도출하였다. 이후 계층화 분석방법(analytic hierarchy process, AHP)을 활용하여 요인들의 상대적 중요도와 우선순위를 평가하였다. 또한, Lim et al.
따라서 본 연구에서는 ‘생태하천 복원 조사·평가 및 진단 매뉴얼’에 기초하여 물환경정보시스템에서 제공하는 2018년부터 2021년까지의 수질 자료를 통해 화학적 평가지수를 구축하였다. 지표는 환경부 하천의 수질 평가과정에서 반드시 고려해야 하는 생물화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소 요구량(COD), 용존 산소량(DO), 부유 물질량(SS), 수소 이온 농도(pH), 대장균군(MPN) 자료를 활용하였다. 결과적으로 본 연구에서는 각 하천의 수질 변화를 파악하고자 복원사업의 수질 평가과정에서 반드시 고려해야 될 항목을 기반으로 화학적 평가지수를 산정하였다.
생태하천의 인문, 지리학적 특성을 파악하고자 공간 및 인문학적 평가지수를 산정하였다. 해당 평가지수는 환경부에서 제공하는 GIS 기반의 효율적인 유역 및 수질관리를 목적으로 하천 흐름 특성, 연결 관계, 위상 관계 등의 정보를 포함하는 하천 네트워크 공간자료인 KRF(korean reach file) 범위를 기준으로 산정하였다. 각 하천별로 분포된 서식 및 수변환경의 건강성을 확인하고자 ‘하천의 수생태계 훼손 진단 매뉴얼’에 기반하여 물환경정보시스템에서 제공하는 2018년부터 2021년까지의 서식 및 수변환경 건강성 평가등급 자료를 활용하였다.

대상 데이터

각 하천별로 분포된 서식 및 수변환경의 건강성을 확인하고자 ‘하천의 수생태계 훼손 진단 매뉴얼’에 기반하여 물환경정보시스템에서 제공하는 2018년부터 2021년까지의 서식 및 수변환경 건강성 평가등급 자료를 활용하였다
따라서 본 연구에서는 ‘생태하천 복원 조사·평가 및 진단 매뉴얼’에 기초하여 물환경정보시스템에서 제공하는 2018년부터 2021년까지의 수질 자료를 통해 화학적 평가지수를 구축하였다
본 연구에서는 한강하구 내에 위치하는 2개 중권역과 15개 표준유역을 대상지역으로 선정하였다. 해당 지역에는 하천의 담수와 바다의 해수가 혼합되는 기수역(blackish water zone)이 존재하며, 버드나무, 말똥게와 같은 담수 및 해수에 서식하는 동·식물이 같은 공간에서 공존하며 서식한다.
이를 통해 복원사업이 요구되는 하천 지점으로 ‘목감천, 도림천, 안양천, 탄천 지점 등’을 선정하였다
해당 지표는 ‘하천의 수생태계 훼손 진단 매뉴얼’에 기반하여 물환경정보시스템에서 제공하는 2018년부터 2021년까지의 부착돌말류, 저서성 대형무척추동물, 어류 자료를 활용하였다
환경부 ‘하천의 수생태계 훼손 진단 매뉴얼’에 기반하여 해당 지표는 기상청 기상자료개방포털(http://data.kma.go.kr)과 환경부 물환경정보시스템(water environment information system, WEIS)에서 제공하는 2018년부터 2021년까지의 강수량 및 수온 자료를 활용하였다

이론/모형

객관적인 평가 결과를 도출하고자 구축된 평가지표에 순위 정렬(ranking), 스케일 재조정(re-scaling), z 점수(z-score), t 점수(t-score) 표준화(normalization) 방법을 적용하였다. 표준화(normalization) 방법이 적용된 결과는 Table.
, 2018). 따라서 본 연구에서는 각 지표들의 상대적 크기를 비교하고자 표준화(normalization) 과정의 대표적인 방법인 순위 정렬(ranking), 스케일 재조정(re-scaling), z 점수(z-score), t 점수(t-score) 방법을 활용하였다(Kim et al., 2007; Kim et al., 2019).
따라서 본 연구에서는 신뢰성이 낮고 의사결정의 편이가 발생할 수 있는 가중치 산정방법을 사용하는 대신 객관적인 평가를 통해 신뢰성 있는 지표선정이 가능한 엔트로피 가중치 방법(entropy weight method)을 활용하였다. 엔트로피 가중치 방법(entropy weight method)을 통해 지표별 가중치를 산정하는 절차는 다음과 같다.
표준화된 값을 비교한 결과, 가중치 산정에 용이한 표준화(normalization) 방법으로 스케일 재조정(re-scaling) 방법이 가장 적합하다고 판단하였다. 또한, 비교적 객관적인 가중치를 추정하고자 평가지표에 엔트로피 가중치 방법(entropy weight method)을 적용하였다. 이를 통해 복원사업이 요구되는 하천 지점으로 ‘목감천, 도림천, 안양천, 탄천 지점 등’을 선정하였다.
따라서 본 연구에서는 ‘하천의 수생태계 훼손 진단 매뉴얼’에서 제시된 바와 같이 2018년~2021년 하천 자료를 기반으로 각 하천의 물리적, 화학적, 공간 및 인문학적, 수생태계 건강성 측면이 고려된 4가지 평가지수를 산정하였다. 또한, 신뢰성이 확보된 평가지수를 도출하고자 표준화(normalization) 방법을 적용하였다. 이후 환경부의 새로운 패러다임(paradigm)인 수생태계 건강성 확보에 가장 적합한 하천지점을 선정하고자 표준화(normalization) 방법이 적용된 평가지수에 엔트로피 가중치 방법(entropy weight method)을 적용하였다.
본 연구에서는 한강하구 지역을 대상으로 수생태계 건강성 확보를 중점으로 생태하천 복원사업이 필요한 하천을 파악하고자 물리적 평가지수, 화학적 평가지수, 인문/사회학적 평가지수, 수생태계 건강성 평가지수를 산정하였다. 또한, 평가지수의 신뢰성을 확보하고자 순위 정렬(ranking) 방법, 스케일 재조정(re-scaling) 방법, z 점수(z-score) 방법, t 점수(t-score) 표준화(normalization) 방법을 활용하였다. 표준화된 값을 비교한 결과, 가중치 산정에 용이한 표준화(normalization) 방법으로 스케일 재조정(re-scaling) 방법이 가장 적합하다고 판단하였다.
각 하천별로 분포된 서식 및 수변환경의 건강성을 확인하고자 ‘하천의 수생태계 훼손 진단 매뉴얼’에 기반하여 물환경정보시스템에서 제공하는 2018년부터 2021년까지의 서식 및 수변환경 건강성 평가등급 자료를 활용하였다. 또한, 하천 오염을 유발시키는 오염원 및 시설물 현황을 파악하고자 환경공간정보서비스(environmental geographic information service, EGIS)에서 제공하는 2021년 세분류 토지피복도를 활용하였다. 결과적으로 해당 지수를 통해 각 생태하천의 서식 및 수변 환경 건강성을 파악하였으며, 생태하천의 훼손을 유발하는 오염원 및 시설물을 확인하였다.
또한, 신뢰성이 확보된 평가지수를 도출하고자 표준화(normalization) 방법을 적용하였다. 이후 환경부의 새로운 패러다임(paradigm)인 수생태계 건강성 확보에 가장 적합한 하천지점을 선정하고자 표준화(normalization) 방법이 적용된 평가지수에 엔트로피 가중치 방법(entropy weight method)을 적용하였다. 이를 통해, 하천의 수생태계 건강성 확보를 중심으로 생태하천 복원사업이 요구되는 구역을 확인하였다.

성능/효과

(2015)은 대전천을 대상으로 생태하천 복원 전후의 토지피복 상태와 정규식생지수(normalized difference vegetation index, NDVI), 지표면 온도(land surface temperature, LST)를 활용하여 분석을 수행하였다. 결과적으로 생태하천 복원사업 전후의 지표특성 변화를 파악하였다. 또한, Kim et al.
결과적으로 평가지수에 가중치만 적용된 경우와 수생태계 건강성 평가지수에 더 많은 중요도가 부여된 경우의 복원사업 우선순위가 다르게 나타났음을 확인하였다(Fig. 2).
또한, 하천 오염을 유발시키는 오염원 및 시설물 현황을 파악하고자 환경공간정보서비스(environmental geographic information service, EGIS)에서 제공하는 2021년 세분류 토지피복도를 활용하였다. 결과적으로 해당 지수를 통해 각 생태하천의 서식 및 수변 환경 건강성을 파악하였으며, 생태하천의 훼손을 유발하는 오염원 및 시설물을 확인하였다.
따라서 본 연구에서는 해당 지역의 어류 종의 밀도를 기점으로 하천 수생태계 건강성 평가에 활용되는 부착류돌말류, 저서성 대형무척추동물 밀도를 파악하였다. 결과적으로 해당 지수를 통해 생태하천 복원사업에서 중점적으로 고려해야 될 부분인 생태하천 수생태계 건강성 변화를 확인하였다.
위와 같은 연구 결과를 통해 수생태계 건강성 확보를 중점으로 복원사업을 시행할 경우, 하천의 다양한 요소가 동일선상에서 고려된 기존 방법과 다른 결과가 도출되었음을 확인하였다. 이를 통해 복원사업에서 ‘수생태계 건강성 확보’가 중요해진 현재 우선순위를 재정립 할 필요가 있다고 판단하였다.
이후 환경부의 새로운 패러다임(paradigm)인 수생태계 건강성 확보에 가장 적합한 하천지점을 선정하고자 표준화(normalization) 방법이 적용된 평가지수에 엔트로피 가중치 방법(entropy weight method)을 적용하였다. 이를 통해, 하천의 수생태계 건강성 확보를 중심으로 생태하천 복원사업이 요구되는 구역을 확인하였다.
이를 통해 생태하천 복원사업 전후를 기점으로 하천의 생태학적 평가를 수행하였다. 즉, 생태하천 복원사업 이후 생물 다양성이 감소한다는 경향을 파악하였다. 해당 연구에서는 생태 하천 복원사업이 시행된 생태하천을 대상으로 연구를 수행하였으나, 하천 훼손에 대한 명확한 요인을 제시하지 못 하였다.

후속연구

이를 통해 복원사업에서 ‘수생태계 건강성 확보’가 중요해진 현재 우선순위를 재정립 할 필요가 있다고 판단하였다. 또한, 본 연구 결과와 더불어 향후 하천 수생태계 건강성 확보라는 측면에서 체계적이고 명확한 방법이 제시된다면 하천 본연의 생태학적 가치를 되살릴 수 있을 것으로 판단하였다. 마지막으로 생물측정망 자료(부착돌말류, 저서성 대형무척추동물, 어류 자료 등)의 경우, 관측 시기로 인해 자료 부재의 문제가 존재하였다.
이로 인해 한강 하구 내에서 평가하지 못한 구역이 존재하였다. 추후 관측 시기에 대한 문제와 자료 부재에 대한 해결 방안이 제시된다면 보다 명확한 연구결과가 도출될 수 있을 것으로 판단하였다.
즉, 생태하천 복원사업 이후 생물 다양성이 감소한다는 경향을 파악하였다. 해당 연구에서는 생태 하천 복원사업이 시행된 생태하천을 대상으로 연구를 수행하였으나, 하천 훼손에 대한 명확한 요인을 제시하지 못 하였다. Cho et al.

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저자의 다른 논문 :

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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