본 연구는 하천복원사업의 전 과정에서 활용될 수 있는 법 제도적 지침과 기준을 제공하고 하천사업의 성과를 진단 평가할 수 있는 한국형 표준화된 하천환경 평가체계 구축과정의 일환으로서 하천생태계의 수변 및 수서환경을 대변할 수 있는 4개의 생물 분류군, 즉 식생과 조류, 그리고 저서 무척추동물과 어류의 평가지표 및 기준 등 평가체계를 구축하였다. 구체적으로 생물적 특성의 평가지표 및 기준을 정리하면, 식생의 경우 식생 다양도와 식생 복잡도, 그리고 식생 자연도 등 3가지 지수의 조합을 통한 하천 식생군집의 구조적 특성을 정량적으로 평가할 수 있도록 하였다. 저서 무척추동물과 어류, 그리고 조류의 경우도 선진 기법의 과학적 근거를 바탕으로 우리나라 하천특성에 적합하도록 생물적 자료의 평가등급 획정에 따른 정량적인 생물지수 평가법을 제안하였다. 아울러 하천환경 자연도의 한 부문인 생물적 특성의 평가를 위하여 이들 4개 생물분류군의 가중치를 적용한 종합 생물지수 및 평가등급화 방안을 제시하였으며, 이에 대한 시험하천의 적용결과에서도 생물분류군 간 비교적 일관성 있게 하천환경의 특성을 반영하고 있는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 한강유역 ($34,148km^2$)내 다목적 댐(소양강댐, 횡성댐, 충주댐)의 하천유지유량 추가 방류 모의를 통한 유역의 수질 및 수생태계 건강성 변화를 평가하였다. 추가 방류기간은 수생태계 건강성 조사가 수행되는 봄(4-6월), 가을(8-10월)로 산정하였으며, 방류량은 댐의 기존 방류량에 비례하며 총 방류량이 댐별 고시된 하천유지유량을 초과하지 않도록 산정하였다. 하천 유지유량 방류에 따른 수질(T-N, $NH_4$, $NO_3-N$, T-P, $PO_4-P$) 농도는 봄철에 감소하지만 가을철에는 오히려 증가하는 것으로 모의되었다. 변화한 수질농도 데이터를 기존에 구축한 Random Forest 알고리즘에 적용하여 수생태계 건강성을 평가하였을 때, 유역의 하류에서 모든 수생태계 건강성 지수(FAI, TDI, BMI) 등급이 개선되는 것으로 분석되었다. 가을보다 봄에 하천유지유량 방류에 따른 수생태계 개선의 효과가 큰 것으로 나타났다.

본 연구는 보가 다수 분포하고 있는 만경강을 대상으로 항공사진(1948, 1967, 1973, 1989, 2010)을 이용하여 서식처 유형을 분류하고, 시간에 따른 서식처 구조 변화를 설명하였다. 서식처 구조는 지형과 하도서식처 중 물이 있는 서식처로 구분되었으며, 지형은 나지, 식생부, 수면부, 경작지, 교란지로 분류하였으며, 하도서식처는 자연여울, 인공여울, 평여울, 머리완도, 꼬리완도, 중앙완도, 못, 첩수로로 구분하여 면적을 산출하여 백분율로 비교하였다. 1970년대 골재채취와 1980년대 보 설치로 인하여 나지는 소멸되고 수면부와 식생부는 급격히 증가함에 따라, 평여울은 급격하게 감소한 반면, 흐름이 다소 정체되어 습지와 유사한 중앙완도 서식처의 비율은 급격하게 증가하였다. 또한, 나지와 식생부 위에 존재하는 머리완도, 꼬리완도, 못과 같은 서식처는 보 설치 이후 사라지거나 일부만 남아있다. 본 연구는 생태적인 하천관리를 위한 기초자료로서 향후 교란에 따른 하천 환경의 잠재력을 파악하는데 기초자료로 이용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 실내실험을 통해 하천횡단 수리구조물인 보에 의하여 상류에서 형성된 사주가 하류 지형변화에 미치는 영향을 분석하였다. 통수초기 수로의 유입구에서 흐름 교란에 의하여 강제효과가 발생하면서 상류에서부터 교호사주가 발달하고 일정한 형상을 유지한 상태로 하류로 이동하였다. 상류에서 발생한 사주가 보를 통과하는 순간, 보 하류에 세굴되었던 하상은 퇴적이 진행되고 사주의 위상이 변화되었다. 우안에서 발달한 세굴심은 하류로 이동하지만, 사주의 위상이 변화되면서 좌안으로 이동하였다. 상류에서 발생되는 교호사주의 형태가 뚜렷할수록 하류에서 발생한 교호사주의 위상변화는 빠르게 진행되었다. 또한 강제효과가 클수록, 상류에서 교호사주의 형태는 뚜렷하게 나타났다. 사주의 위상이 바뀌면서 하류의 사주는 이동속도가 점차 감소하여 이동이 정지되는 것으로 나타났다. 교호사주의 발달이 빠를수록 하류에서 형성된 사주의 파고는 크고 파장은 짧았다. 이것은 사주의 강제효과가 클수록 사주의 이동에 영향을 주는 것을 의미한다. 또한, 시간이 증가하면서 교호사주의 크기는 증가하지만 하류로 이동하지 않고 정지되어 고정사주가 형성되었다.

본 연구에서는 용담댐 하류, 원주천댐, 홍천강을 대상으로 환경생태유량을 산정하였으며, 멸종위기종 및 국내고유종을 고려한 대상어종으로 용담댐 하류는 감돌고기, 원주천댐은 쉬리, 홍천강은 묵납자루를 선정하여 각 하천에서 환경생태유량을 산정하였다. 환경생태유량을 산정을 위한 물리서식처 분석은 수리모형과 서식처 모형이 결합된 Physical Habitat Simulation (PHABSIM)과 RIVER2D를 적용하여 수행하였다. 생태 환경 모니터링을 통해 연구 대상지별 대상종의 서식처 적합도 지수를 Instream Flow and Aquatic Systems Group (IFASG) 방법을 적용하여 성장단계별 서식처 작합도 지수를 산정하였다. 특히 어류 모니터링 성과를 바탕으로 대상종의 성장단계별 서식처 적합도 지수를 산정하였다. PHABSIM을 활용한 분석 결과, 조절 하천인 용담댐하류에서 산란기에는 $4.9m^3/s$, 치어기 $5.8m^3/s$, 성어기에는 $8.9m^3/s$에서 가중가용면적이 최대인 최적 환경생태유량이었다. 원주천댐에서는 쉬리의 산란기에는 $0.4m^3/s$, 치어기에는 $1.0m^3/s$, 그리고 성어기에는 $1.5m^3/s$의 최적 환경생태유량을 나타내었다. 또한 비조절하천인 홍천강에서는 묵납자루의 산란기 $5m^3/s$, 치어기 $4m^3/s$, 그리고 성어기에는 $6m^3/s$의 최적 환경생태유량이 산정되었다.

This study presents the impact of natural flow patterns on downstream fish habitat and economic outcomes in the Dal Stream, Korea. The study reach is 3.35 km long, located downstream form the Goesan Dam. To assess such impact, this study performed physical habitat simulations. The River2D model was used for the computation of the flow and the HSI model for the habitat simulation. Two physical habitat variables, flow depth and velocity, were used. The Zacco platypus, Zacco temminckii, Coreoleuciscus splendidus, and Opsariichthys bidens were selected as the target species in the study area. Using the building block approach (BBA), the scenarios for the hydropeaking mitigation were presented. Scenario 1 and scenario 2 were proposed by using the magnitude - duration concept and averaged the hydrologic data over the each month, respectively. Simulation results indicated that the scenarios effects significantly increased by about 18.6% for the weighted usable area (WUA). In addition, hydroelectric power benefits with both scenarios were investigated. It was revealed that the change of storing and releasing water decreased by about 27% for hydroelectric power benefits. In order to increase economic benefits, the scenario was modified with the discharges corresponding to the hydropeaking condition except the flood season. As a result, the hydroelectric power benefits were almost the same, however the aquatic habitat for the target species increased by about 5%. The change of dam re-operations through natural flow patterns provides an opportunity to minimize environmental and economic benefits in order to balance water management.

본 연구는 댐에 의해 유사공급이 제한되는 댐하류 하천에서 자연성 회복을 위한 근본적 방안으로서 댐 건설 후 감소된 유사의 공급과 이송능력을 회복하기 위하여 인공적으로 하천에 모래와 자갈과 같은 토사를 공급하는 하천 유사환원 연구 기술을 체계적으로 고찰하였다. 유사환원의 목적을 초기의 수질 개선과 어류의 인공산란처 조성에서부터, 이후 저수지 퇴사대책, 하천구조물 안전성 유지, 그리고 최근의 하천의 지형형성 과정 회복까지 다섯 개로 구분하여 제시하였으며, 이러한 사업 목적에 따른 공급토사의 크기, 공급량, 현장에서 적용되는 공급방법과 모니터링 방안을 국내외 연구사례를 들어 체계적으로 고찰하였다. 앞으로 국내 하천관리에서 환경유량과 유사환원이 연계된 통합 하천관리 기술발전에 기여하기를 기대한다.

본 연구는 외래어종인 큰입배스(Micropterus salmoides)의 서식특성에 미치는 인자들을 검토한 후, 이를 바탕으로 실험실 실험을 통해 큰입배스의 서식특성에 미치는 인자들의 영향을 살펴보는 것을 목적으로 수행되었다. 큰입배스의 서식특성에 영향을 미치는 인자로 수온이 확인된 현장조사 결과를 바탕으로, 수온에 따른 큰입배스의 서식특성 변화를 실험실 실험을 통해 살펴보았다. 4계절 동안 수행한 실험결과로부터 겨울철에는 비교적 높은 수온을 선호하며, 여름철에는 낮은 수온을 선호하는 것을 확인하였다. 봄철에는 수온의 증가와 관계없이 겨울철에 형성된 서식처에서 산란하는 것으로 나타났다. 서로 다른 크기의 큰입배스가 공존하는 경우 개체의 크기별로 분리된 서식처를 형성하는 것이 확인되었으며, 분리된 서식처 영역 내에서는 장애물 주변을 선호하는 것이 관찰되었다. 장애물과 수온에 대한 배스의 선호도를 살펴본 결과, 수온보다는 장애물을 더욱 선호하는 것으로 나타났다. 또한 서식처 형성 이후에도 태양광을 모사한 조명의 유무에 따라 새로운 서식처를 형성하는 것으로 확인된다.

어류의 어도 이용효율평가를 위해서는 유인효율과 통과효율로 분리하여 분석할 때, 각각의 효율을 증대시킬 수 있는 방향으로 어도 설치 및 관리 계획이 수립될 수 있다. 기 설치된 어도는 어류 모니터링을 통해 보다 직접적으로 각각의 효율을 평가할 수 있다. 반면 어도를 계획할 때, 또는 여건상 어류 모니터링이 어려운 경우, 수리해석을 통해 간접적으로 어도 효율을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 어도의 효율평가가 가능한 수리해석 기법을 제시하였다. 유인효율 분석에는 어류 물리서식처 모듈이 장착된 River-2D모형을 사용하였고, 효율의 지표로 가중가용면적을 제안하였다. 통과효율 분석에는 자유 수면을 가지고 수리구조물상의 유체거동을 해석할 수 있는 3차원 모형(Flow-3D)을 해석 도구로 이용하였다. 그리고 덕천강 백곡보에 설치된 아이스하버 어도를 선택하여 어도 효율을 가늠해 보았고, 실제 어류 모니터링자료와 비교해 보았다. 그 결과 수리해석 자료를 정량적으로 어도 효율로 치환하기는 어렵지만, 대체적인 경향성 파악에는 도움을 줄 수 있었다.

본 논문의 목적은 하천유역시스템의 다양한 기능을 고려한 하천공간 복원 프레임워크를 개발하고 적용하는 것이다. 특히, 하천공간 복원을 통한 수생태계 개선 효과를 정량화함으로써 지속가능한 하천유역관리 방향을 제시하고자 한다. 이를 위하여 하천유역의 기능 측면에서 현재의 문제점을 도출하고, 각 기능별 복원효과 평가를 위해 개별 성과지표와 연계한 하천공간 복원 프레임워크를 구축하였다. 하천공간 복원에 따른 생태적 영향은 에코톱 개념을 도입하여 개선효과를 정량적으로 분석하였다. 3가지 하천공간 복원 시나리오를 작성하여 복원 효과를 비교분석한 결과, 확대되는 공간에 배후습지 등 적절한 서식처를 조성하는 것이 생물다양성 확대에 유리한 결과를 나타내었다. 연중 수리 수문 특성과 연계한 에코톱의 다양성 평가는 하천공간 복원의 기대효과를 제시할 뿐만 아니라 성과평가를 위한 사업 후 모니터링의 기준이 될 것이다.

본 연구의 목적은 우리나라 중규모 하천에서의 식생 확장 현상을 분석하는 것이다. 상류에 댐이 있는 섬강, 댐이 없는 청미천, 댐이 있지만 운영이 되지 않고 있는 내성천 등 세 개 하천의 약 1 km 구간에 대해 항공사진 분석을 통한 식생 면적 확장 현상을 분석하였다. 그 결과 해당 구간 면적 대비 섬강 54.7% (2016), 청미천 77.5% (2016), 내성천 49.7% (2017)를 식생이 차지하고 있는 것으로 나타났다. 또한 2010년 이후 청미천과 섬강에서 약 2배, 내성천에서 약 17배로 급격하게 식생이 증가하였고 이에 따라 사주나 수면적은 그만큼 감소하였다. 하천의 위치나 댐 유무에 관계없이 최근들어 하천내 식생이 크게 확장하고 있는 것으로 분석되었다. 하천내 식생 면적의 급격한 증가는 하천의 물리적 구조 뿐만아니라 생태계에도 변화를 유발할 수 있기 때문에 정확한 원인의 규명과 이에 대한 대책의 수립이 필요하다고 판단된다.