• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.447-451
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• 2009

최근 들어 하천의 치수와 이수 그리고 환경적 측면을 고려한 "자연형 하천정비공사"가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 개별적 특성이 뚜렷한 각각의 하천에서 그 하천을 기반으로 생활하는 생물들의 서식조건을 충분히 고려하였다고 보기는 어려운 상황이며, 제한된 공법의 사용으로 획일화된 인공하천 조성 및 관행적 하도정비에 그쳐 하도서식처가 빈번하게 교란되고 있는 것이 현실이다. 특히, 하천에서의 하도서식처는 하천을 서식기반으로 살아가는 생물들에게 생활사의 각 단계(먹이섭취, 휴식, 피난, 산란, 우화, 번데기)에서 이용하는 특정 장소로서 중요한 의미를 가지며 하천을 복원하는 하나의 목표이기도 하다. 본 연구는 대전에 위치한 갑천을 대상으로 하천을 서식기반으로 살아가는 생물들의 하도서식공간의 유형을 구분하고 각각의 서식처의 물리 화학 생태적 특성을 규명하고, 그 입지에 적응하며 서식하는 생물 상호간 생태적 연관성에 대하여 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.805-812
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• 2014

본 연구에서는 하상변동의 고려가 물리서식처 모의에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위해 수리 및 이동상 계산은 CCHE2D 모형을 이용하였으며 서식처 적합도 곡선을 사용하여 서식처 평가를 실시하였다. 적용구간은 달천 유역 괴산댐 하류 수전교에서 대수보까지 약 2.5km 구간이며, 2006년 7월 홍수기 시 실측된 유량 및 수위자료를 이용하여 이동상 모의를 수행하였다. 수치모형의 검증은 실측된 수위와의 비교를 통해 수행되었으며 하상변동의 검증은 실시 하지 않았다. 물리서식처 분석은 우점종인 성어기 피라미를 대상으로 실시하였다. 고정상과 이동상 조건에서 각각 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량의 유랑조건에 대한 복합서식처 적합도 지수 분포를 모의하고 가중가용면적을 산정하였다. 모의 결과, 이동상 조건에서 모의구간의 상류 및 만곡부에서 복합 서식처 적합도지수가 상승하는 결과를 확인하였다. 또한 가중가용면적은 이동상 고려 시 5.4~11.3%정도 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.471-471
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• 2022

도시화로 인한 하천 건천화가 심각해짐에 따라 생태계 종 다양성 감소와 서식처 파괴 등 다양한 생태학적 문제가 발생한다. 건강한 하천 생태계를 유지하기 위해서는 유량 감소로 인한 수생태계 건강성 회복을 위해서는 어류 종에 따른 적합한 생태 유량을 산정해야 한다. 특히 발전방류로 인한 유량 변화는 하류에 서식하는 어류에 직접적인 영향을 미치므로 댐 방류량에 의한 서식처 면적 변화에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 1) 낙동강 상류 구담교 유역을 대상으로 안동댐과 임하댐 유입량을 활용한 BBM (Building Block Methodology)을 구축하고, 2) 대상 하천의 River2D 모형을 구축하여, 3) 대표·대리 어종에 대한 자연유황과 BBM에 따른 가중가용면적(Weighted Usable Area, WUA)을 산정하였다. 2006년 ~ 2020년 자료를 기반으로, 시나리오1은 실측 유량을 활용하였으며, 시나리오2는 전체기간, 홍수년, 갈수년 그리고 평수년으로 구분하여 댐 유입량을 기반으로 산정한 BBM을 활용하였다. 시나리오 분석 결과, 가중가용면적이 감소하는 일부 기간도 존재하였으나, 전반적으로 BBM을 반영한 시나리오 2에서 서식처 면적이 증가하는 것으로 나타났다. 대표 어종 피라미의 경우 최대 약 18% 가중가용면적이 감소하는 기간이 존재하였으나, 최대 79%의 서식처 향상 효과가 나타났다. 대리어종 모래무지의 경우 마찬가지로 최대 약 18%의 서식처 감소 효과가 나타나는 기간이 존재하였으나, 최대 78%의 서식처 향상 효과가 나타나는 것으로 나타났다. 따라서 자연유황을 모방하여 댐 방류 패턴을 변경하는 것이 하류에 서식하는 어류의 서식처 개선에 더 효과적인 것으로 판단된다. 다만 서식처에 영향을 주는 물리적 요인(댐 방류량 등) 외에도 생물·화학적 요인이 존재하므로, 향후 다양한 요인을 고려한 연구를 통해 효과적인 서식처 개선 방안을 모색할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.53-53
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• 2022

본 연구는 낙동강 상류에 위치한 안동댐 하류(4,565.7 km²)를 대상으로 1차원 물리적 서식처모형인 PHABSIM(Physical Habitat Simulation System)과 2차원 물리적 서식처 모형인 River2D를 이용하여 대표어종인 피라미에 대해 환경생태유량과 어류서식처 면적을 산정하였다. 두 모형의 구축을 위해 낙동강 하천기본계획보고서(2009)를 수집하여 하천단면과 수리학적 자료를 두 서식처모형에 적용하였다. 유속과 수위자료의 경우, 낙동강수문조사연보와 검보정된 HEC-RAS를 활용하여 갈수량 Q355(10.95 m³/sec)와 평수량 Q185(41.72 m³/sec)에서의 유속과 수위를 생성하여 적용하였다. 대표어종 선정을 위해 총 4회에 걸쳐 현장조사를 진행하였으며, 수집한 어종들에 대해 상대풍부도와 출현 개체수 분석결과 54.2%의 상대풍부도와 총 110개의 개체수를 나타낸 피라미(Z acco platypus)를 대표어종으로 선정하였다. 서식처 적합도 지수 HSI(Habitat Suitability Index)는 피라미 출현시기의 수심(Depth), 유속(Velocity) 그리고 하상재료(Substrate)를 조사하여 적립하였으며 수심은 0.4~0.6 m, 유속은 0.3~0.5 m/s, 하상재료는 모래(2.0 mm)~잔자갈(16.0 mm)일 때 HSI가 가장 적합한 것으로 분석되었다. PHABSIM을 이용하여 피라미에 대해 최적 환경생태유량 산정결과 20.0 m³/sec로 산정되었고, 모의한 30개 유량에 대해 평균 어류서식처 면적은31,905.3 m²/1,000m로 산정되었다. PHABSIM으로 산정된 환경생태유량과 River2D를 이용하여 하천유량이 Q355와 환경생태유량일 때의 공간분석을 실시하였다. Q355와 비교하여 환경생태유량일 때 유속과 수심 HSI에 대한 공간분포와 어류서식처 면적 또한 더 큰 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1068-1072
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• 2006

최근 하천의 유지유량을 결정함에 있어서 어류의 서식환경을 고려하여 최적의 유량규모를 제시하는 연구결과가 국내 여러 연구자에 의해서 제시되고 있다. 하천에서의 어류 서식처를 고려한 유지유량의 결정방법은 미국에서 제시된 유지유량증분 방법론(Instream Flow Incremental Methodology)에 근본을 두고 있으며 대부분의 방법이 어류 서식처에 대한 수리모의를 위해서 1차원 수리모형을 이용하여 왔다. 특히 어류 서식처에 대한 1차원 수리모의를 위하여 물리적 서식처 모의시스템(PHABSIM)이 가장 보편적으로 적용되고 있으며 모의 결과로 제시되는 어류 서식처의 가중가용면적(Weighted Usable Area)을 토대로 하여 최적 유량의 규모를 제시하게 된다. 따라서 본 연구에서는 어류 서식처를 고려한 하천유지유량 산정함에 있어서 최적유량 결정에 중요한 지표로 사용되는 가중가용면적(WUA)을 산정함에 있어서 일반적으로 사용되어 온 1차원 수리모형인 PHABSIM을 이용한 결과와 함께 최근 개발되어 수리학 분야에서 폭넓게 적용되고 있는 2차원 수리모형을 이용하여 산정된 결과를 비교하여 제시하고자 한다. 본 연구에서는 2차원 수리해석을 위해서 River2D를 이용하였으며 한강수계의 주요 지천을 선정하여 2가지의 서로 다른 수리모의 결과를 비교하였다. 대상 어종은 어류상 조사 결과, 각 지천의 우점종인 피라미를 선정하였으며 수리해석에 의한 어류의 서식처 모의를 위하여 필요한 서식처 적합도 지수 Habitat Suitability Criteria)는 낙동강 수계에서 작성된 결과를 이용하였다. 각 1차원 및 2차원 수리해석에 의해서 산정된 가중가용면적에 대한 상관분석을 실시하였으며 유지유량 증분방법론(Instream Flow Incremental Methodology)의 개념에 입각하여 최적의 유량 값을 산정하였다. 각 지점에서의 가중가용면적-유량 관계를 모의하고 대상 어종의 성장 단계별(산란기, 성어기) 가중가용면적(WUA)을 산정하여 비교.분석하였으며 분석결과 가중가용면적(WUA)값의 분포가 성어기, 산란기에서 선형(linear)으로 잘 표현되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.985-998
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• 2021

일반적으로 상류의 댐은 하류 유황을 자연 상태에서 발전방류 조건으로 심각하게 변화시킨다. 본 연구에서는 물리서식처모의를 통하여 국내 조절하천에서 자연유황 패턴이 하류의 어류 서식처에 미치는 영향을 조사하였다. 연구 대상하도는 금강의 용담댐 하류 13.4 km 구간으로 설정하였다. 현장조사 결과, 대상하도에서 피라미, 쉬리, 그리고 끄리가 우점하고 있는 것으로 나타났으며, 이들이 전체의 70%를 차지하고 있는 것으로 파악되었다. 이중 끄리는 금강에 서식하는 토착어종이다. 이들 3종을 물리서식처모의를 위한 대상어종으로 선정하였다. 수리해석과 서식처모의를 위하여 2차원 천수방정식에 기반한 Nays2D 모형과 HIS 모형을 각각 사용하였다. 자연 유황에 따른 영향을 검토하기 위하여, 본 연구에서는 댐 유입 유량과 발전유량을 이용하였다. 물리서식처모의 결과, 자연유황 조건에서 대상하도의 복합서식처지수가 크게 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 BBA 방법을 이용하여 대상하도에 자연유황에 대한 댐 운영 시나리오를 제시하였다. 시나리오 1을 위하여 유입유량의 양과 지속기간을 고려하는 수문학적 방법을 이용하였고, 시나리오 2는 유입유량을 월별로 평균하여 구축하였다. 시나리오 1과 시나리오 2를 통해서 구현된 자연유황 조건이 발전방류에 비해 가중가용면적을 크게 증가시키는 것으로 나타났다. 결과적으로 댐 운영을 자연유황 조건으로 변환시켜 방류하였을 때 하류의 어류 서식처를 개선하는데 도움이 되는 것으로 확인되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권2호
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• pp.105-114
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• 2017

본 연구는 공릉천에서 서식하는 어류와 저서무척추 동물을 대상으로 물리서식처 분석을 실시하였다. 연구대상 어류는 밀어와 피라미, 저서무척추 동물 종은 깔따구류와 줄날도래종을 선정하였다. 어류와 저서무척추 동물의 서식처 적합도 지수는 2010년 수생태계 건강성조사 및 평가사업을 통하여 구축된 생태모니터링 자료를 사용하였다. 복합서식처 적합도 지수의 계산은 가중치법을 이용하였으며, 저서무척추 동물의 경우 계층화분석법을 이용하여 산정된 가중치를 적용하였다. 흐름모의는 2차원 흐름모형인 River2D 모형을 사용하였다. 모의 대상하천의 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량에 대하여 어류와 저서무척추 동물의 복합서식처지수의 분포를 모의하였다. 모의결과 깔따구류와 줄날도래는 각각 소와 여울의 서식처를 선호하였으며, 피라미와 밀어는 여울의 서식처를 선호하는 것으로 모의되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.458-458
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• 2021

하천의 환경기능과 생태에 관한 관심이 증가하며 생태를 고려한 하천 유지 유량의 산정이 필요하다. 수문 특성의 물리적 서식처에 관한 연구는 PHABSIM, River2D 등의 소프트웨어 적용을 통한 유지유량증분법(IFIM), 수문 인자별 서식처적합도지수(HSI)를 기반으로 연구되고 있지만, 하천의 수질을 고려한 서식처 연구는 각 수질 인자별 서식처적합도지수 자료의 부족으로 하천유지유량 산정에 반영이 어려운 실정이다. 본 연구는 국내 하천의 수질·생태 모니터링 자료를 바탕으로 수온, DO 등의 수질 인자에 대한 피라미의 서식처적합도지수를 권역 단위로 산정했다. 수질 및 어류조사 자료는 물환경정보시스템의 최근 10년 수질측정망, 생물측정망 조사자료를 이용해 구축하였다. 피라미의 수질별 서식 적합도는 일반화가법모형(GAM)을 적용하여 수질 인자별 어류 개체 밀도 분포의 상관관계를 분석하여 지수화하였다. 특히, 어류의 서식 특성은 수계별로 상이할 수 있어 가용 데이터의 범위를 고려하여 권역별 수질 인자에 따른 피라미의 서식 특성을 분석하였다. 본 연구로 제시된 권역단위 피라미의 수질 서식처 적합도 지수는 생태를 고려한 하천사업의 계획, 평가의 기초자료를 제시할 수 있을 것이다. 또한, 피라미 외 각 하천의 주요 생태 어종 평가를 위한 수질 서식처 적합도지수 산정의 자동화를 위한 알고리즘 개발에 적용가능할 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권2호
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• pp.229-242
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• 2012

본 연구에서는 괴산댐 하류 달천에서 성어기 피라미에 대한 물리 서식처 모의를 수행하였다. 이를 위하여 퍼지논리에 의한 서식처 적합도 지수를 산정하는 CASiMiR 모형을 이용하였다. 또한 모의결과를 서식처 선호도 곡선을 이용하여 서식처 적합도 지수를 산정할 수 있는 수리모형인 River2D 모형의 결과와 비교, 분석하였다. CASiMiR 모형의 수위 자료는River2D 모형을 통한 수위계산결과를 활용하였으며 현장측정자료와 비교한 결과 잘 반영하는 것을 확인하였다. 대상구간의 만곡부 상류 직선구간에 있는 여울에서 성어기 피라미의 서식처가 가장 적합한 것으로 나타났다. CASiMiR 모형의 경우$7.23m^3/s$의유량조건에서가중가용면적이최대값을보였고, River2D 모형은$9m^3/s$의 유량에서 최대 가중가용면적을 예측하였다. 또한 갈수량(Q355), 저수량(Q275), 평수량(Q185), 풍수량(Q95) 유량조건에서CASiMiR 모형은River2D 모형에 비해 가중가용면적을 0.3~25.3% 정도 과대 추정하는 결과를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.109-109
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• 2015

댐의 건설은 하천의 흐름 및 지형학적인 부분에 큰 영향을 초래한다. 댐은 홍수조절효과로 인하여 큰 유량의 발생을 줄이지만 발전방류로 인하여 풍수량이상의 유량이 빈번하게 발생하게 되며, 또한 유사의 흐름이 단절되어 하류의 침식 및 장갑화를 초래한다. 이는 하천의 생태적인 측면에서 큰 영향을 끼치게 되므로 영향을 분석하고 피해를 줄이기 위한 연구가 필요하다. 기존의 연구는 발전방류로 인한 유량의 변동에 따른 물리서식처 변화를 중심으로 이루어져 왔으며 장기적인 하천의 지형의 변화로 인한 물리서식처 변화에 대한 평가는 미미한 상황이다. 본 연구는 댐의 발전 방류 시나리오를 수립하여 장기적으로 댐 하류에 미치는 영향을 알아보았다. 연구 대상지역은 낙동강의 지류인 내성천이며 상류에 영주댐이 완공될 예정이다. 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 이를 위해 흐름 모형은 1D 부정류 모형을 사용하고 유사량 산정공식은 Wu et al.의 공식을 사용하였다. 서식처 분석은 HSI모형을 사용하였으며 대상 어종은 피라미로 선정하였다. 발전방류 시나리오를 수립하여 댐 건설이 하천의 하류에 미치는 영향을 분석 하고 발전방류 형태에 따른 물리서식처 모의를 실시하였다.