수질정화 및 생태서식처 조성을 위한 수변완충지대 설계 및 운영 방안 기초연구 A Preliminary Research of Design and Operation of Riparian Buffer Zones for Reduction of Water Pollutants and Construction of Wildlife Habitat원문보기
급속한 산업화로 인한 오염물질의 증가와 생물서식처의 감소는 수자원과 생태계를 위협하고 있다. 국내의 경우 수자원의 질을 개선하기 위해 '90년대 초부터 하수처리시설 등의 저감시설을 대폭 확충하였으나 현재까지 팔당호 등 주요상수원이 목표수질에 못 미치고 있으며 그 원인은 유입오염물질의 $22{\sim}37%$를 차지하는 비점오염원으로 지목되고 있다. 또한 생태.경관적 가치가 높은 수변지역은 각종 개발로 생물서식처가 급속도로 감소하여 종 다양성 보전 측면에서 대책마련이 시급한 실정이다. 이와 유사한 상황에 직면한 선진외국에서는 '하천회랑(river corridor)' 또는 '토양 및 생태시스템을 포함하는 수역과 육역의 점이(漸移)지대'를 의미하는 이른바 '수변완충지대(Riparian Buffer Zones)'의 오염정화 및 생태조성 효과 등의 연구를 통해 효율적 조성방안을 제시하고 있으며 다양한 형태로 현장에 적용하고 있다. RBZs의 일반적인 기능으로는, 유사나 오염물질의 여과 및 차단(필터링 효과), 영양염류의 저감, 하천변 식생을 통한 수자원의 정화 및 강턱의 안정화, 홍수로 인한 하천침식의 방지, 수변 생물 서식처 제공, 수변 그늘 제공에 의한 수온상승 방지, 심미 교육 위락 공간 제공 등이다. 본 연구에서는 외국의 RBZs(Riparian Buffer Zones)가이드라인을 참고하여 국내실정에 맞는 파일럿 규모의 시험완충지를 설계 및 조성하였다. 시험완충지는 남한강 연안에 초본류, 갈대류, 관목류, 자연식생, 혼합식생 등 5가지 'dry biotope'형태로 설치하여 1년간 계절별로 운영하였다. 또한 실험의 정량화와 다양한 조건변화를 위해 차수막, 위어, 유량.농도 조절장치, 라이시미터 등 보조시설을 설치하였고, 정기적인 모니터링을 실시하였다. 조사결과 외국사례를 살펴보면 RBZs의 적정 폭은 수질정화기능의 경우 $15{\sim}30m$, 생태서식처 기능은 최소 90m이상으로 제시되며, 시험완충지의 수질정화효과는 SS, T-N, T-P, TOC의 평균저감율이 각각 50%이상으로 나타났다. 식생모니터링 결과, 환삼덩굴 등 우점종의 잠식속도는 약 15일이며 갈대와 갯버들의 경우 우기시 인공목책호안과 동일한 침식방지 효과를 보이는 것으로 관찰되어 식생의 주기적인 모니터링과 지역 특성에 적합한 우점종 선정이 매우 중요한 것으로 판단된다.
급속한 산업화로 인한 오염물질의 증가와 생물서식처의 감소는 수자원과 생태계를 위협하고 있다. 국내의 경우 수자원의 질을 개선하기 위해 '90년대 초부터 하수처리시설 등의 저감시설을 대폭 확충하였으나 현재까지 팔당호 등 주요상수원이 목표수질에 못 미치고 있으며 그 원인은 유입오염물질의 $22{\sim}37%$를 차지하는 비점오염원으로 지목되고 있다. 또한 생태.경관적 가치가 높은 수변지역은 각종 개발로 생물서식처가 급속도로 감소하여 종 다양성 보전 측면에서 대책마련이 시급한 실정이다. 이와 유사한 상황에 직면한 선진외국에서는 '하천회랑(river corridor)' 또는 '토양 및 생태시스템을 포함하는 수역과 육역의 점이(漸移)지대'를 의미하는 이른바 '수변완충지대(Riparian Buffer Zones)'의 오염정화 및 생태조성 효과 등의 연구를 통해 효율적 조성방안을 제시하고 있으며 다양한 형태로 현장에 적용하고 있다. RBZs의 일반적인 기능으로는, 유사나 오염물질의 여과 및 차단(필터링 효과), 영양염류의 저감, 하천변 식생을 통한 수자원의 정화 및 강턱의 안정화, 홍수로 인한 하천침식의 방지, 수변 생물 서식처 제공, 수변 그늘 제공에 의한 수온상승 방지, 심미 교육 위락 공간 제공 등이다. 본 연구에서는 외국의 RBZs(Riparian Buffer Zones)가이드라인을 참고하여 국내실정에 맞는 파일럿 규모의 시험완충지를 설계 및 조성하였다. 시험완충지는 남한강 연안에 초본류, 갈대류, 관목류, 자연식생, 혼합식생 등 5가지 'dry biotope'형태로 설치하여 1년간 계절별로 운영하였다. 또한 실험의 정량화와 다양한 조건변화를 위해 차수막, 위어, 유량.농도 조절장치, 라이시미터 등 보조시설을 설치하였고, 정기적인 모니터링을 실시하였다. 조사결과 외국사례를 살펴보면 RBZs의 적정 폭은 수질정화기능의 경우 $15{\sim}30m$, 생태서식처 기능은 최소 90m이상으로 제시되며, 시험완충지의 수질정화효과는 SS, T-N, T-P, TOC의 평균저감율이 각각 50%이상으로 나타났다. 식생모니터링 결과, 환삼덩굴 등 우점종의 잠식속도는 약 15일이며 갈대와 갯버들의 경우 우기시 인공목책호안과 동일한 침식방지 효과를 보이는 것으로 관찰되어 식생의 주기적인 모니터링과 지역 특성에 적합한 우점종 선정이 매우 중요한 것으로 판단된다.
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문제 정의
본 연구에서는 국외에서 제시된 RBZs가이드라인의 조사, 국내 실정에 맞는 RBZs설계 및 파일럿 규모의 시험완충지 조성을 통해 수변완충지대의 효율적 운영방안을 모색해 보고자 하였다.
제안 방법
시험완충지 조성 후에는 식생의 뿌리활착 기간을 고려하여 약 6개월 경과 후인 2005년 봄(4월 초순)부터 초겨울(12월 중순)까지 본격적인 조사와 운영을 실시하였다. 오염부하 저감효과 분석을 위한 실험결과에서는 SS, T-N, T-P, TOC의 평균저감율이 각각 50%이상으로 나타나 오염저감효과가 뚜렷한 것으로 나타났으며 하절기의 저감율이 다소 높게 나타났다.
위에서 살펴본 여러 가이드라인을 참고하여 국내 실정에 적합하고 지역 토착 식생종으로 구성된 시험완충지를 설계하였고(그림 참조), 남한강 연안에 조성하였다. 시험완충지의 구성은 시험지 1~5로서 잔디, 갈대, 갯버들, 자연식생, 혼합식재 구간으로 구성되며, 규격은 시험지별로 각각 가로 X 세로 = 20m × 15m로 조성하였다.
대상 데이터
시험완충지를 설계하였고(그림 참조), 남한강 연안에 조성하였다. 시험완충지의 구성은 시험지 1~5로서 잔디, 갈대, 갯버들, 자연식생, 혼합식재 구간으로 구성되며, 규격은 시험지별로 각각 가로 X 세로 = 20m × 15m로 조성하였다.
성능/효과
시험완충지를 통한 오염물질 저감효과 분석에서는 시험지 전 구간에서 SS, T-N, T-P, TOC 항목 모두 평균저감율이 50%이상을 보여 오염물질의 뚜렷한 감소현상이 관찰되었다. 그러나 조성초기의 결과이므로 아직 식생에 의한 저감보다는 토양에 의한 영향이 큰 것으로 판단된다.
그러나 조성초기의 결과이므로 아직 식생에 의한 저감보다는 토양에 의한 영향이 큰 것으로 판단된다. 식생모니터링을 통한 운영결과에서는 갈대구간을 제외한 전 구간에서 환삼덩굴에 의한 잠식으로 식재식물의 생장율이 현저히 감소하거나 고사하는 것으로 관찰되었다. 이에 따라 하절기의 경우 15일 주기로 환삼덩굴을 제거한 결과 양호한 생장상태를 나타내어 식재식물의 충분한 조성 효과를 위해서는 잡초, 침입종 제거 등 주기적인 식생관리가 요구된다.
초겨울(12월 중순)까지 본격적인 조사와 운영을 실시하였다. 오염부하 저감효과 분석을 위한 실험결과에서는 SS, T-N, T-P, TOC의 평균저감율이 각각 50%이상으로 나타나 오염저감효과가 뚜렷한 것으로 나타났으며 하절기의 저감율이 다소 높게 나타났다. 생태서식처를 위한 식생의 생장율은 갈대의 경우 표면길이가 4월 초순에 평균 10cm에서 11월 중순에는 평균 2m로서 다른 식생에 비해 매우 빠른 생장을 보이는 것으로 조사되었다(그림 7, 그림 8 참조).
후속연구
이에 따라 하절기의 경우 15일 주기로 환삼덩굴을 제거한 결과 양호한 생장상태를 나타내어 식재식물의 충분한 조성 효과를 위해서는 잡초, 침입종 제거 등 주기적인 식생관리가 요구된다. 결론적으로 수변완충지대의 효율적 조성 및 관리를 위해서는 식재식물 선정 시 토착식생 및 우점종을 충분히 고려해야 할 것으로 사료되며, 식생에 의한 오염부하 저감효과 분석결과는 식물뿌리가 충분히 활착되는 2006년 하반기에 지속적인 실험분석을 통해 정량적으로 도출될 예정이다.
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