• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.219-219
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• 2023

4대강사업으로 인해 생태계가 파괴되는 하천의 문제점이 발생하였다. 그로 인해 어류의 서식환경이 변화하였다. 하지만, 어류 각각의 서식처 선호도가 변화한 것은 아니기에, 변화된 환경에서 어류의 서식처에 대한 분석이 필요하다. 어류들이 선호하는 환경 조건을 판단하는데 많이 사용되고 있는 지수는 서식처 적합도 지수(Habitat Suitability Index, HSI)이다. 서식처 적합도 지수는 유속 및 수심과 같은 수리적 서식처 특성과 대상 종의 선호도를 나타내는 지수이다. 가로축은 수심 및 유속 변수, 세로축은 적합도를 의미하며, 1의 값에 해당하는 수심 및 유속이 대상 어종이 가장 선호하는 수심 및 유속 값을 나타낸다. 국내에서는 실제로 서식처 적합도 지수를 활용해 수리 인자와 서식처의 관계에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 서식처 적합도 지수는 현재 수리 인자만을 고려해 서식처 적합도를 판단하고 있는데, 정밀한 분석을 위해서는 수리 인자뿐만 아니라 수질 인자를 포함해 분석해야 한다. 실제로 수리 인자와 수질 인자를 함께 고려해 어류의 서식처를 분석한 연구는 부족한 상태이다. 본 연구에서는 수질적인 부분의 지수를 직접 개발하는 것이 아닌, 하천의 수질의 등급을 나타낸 Water Quality Index (NSFWQI)을 이용해 수질부분의 서식처 분석을 실시한다. NSFWQI는비교적 계산이 간단하여 수질 변화를 쉽게 파악할 수 있는 특징을 가진 지수이다. 수리자료는ADCP로 얻은 자료를 통해 기존 문헌과 대상 지역에서의 이미 존재한 서식처 적합도 지수를 이용하고, 수질 자료는 YSI로 얻은 자료를 통해 대상 지역의 NSFWQI 지수를 계산하였다. 서식처 적합도 지수와 NSFWQI 두 가지 지수를 공간분포로 나타내어 Arcgis의 적지분석 기능을 이용해 어류의 최적의 서식처 지역을 제시 하는데에 목적이 있다. 평가 대상 어종은 정수성 어종인 끄리(Opsariichthys uncirostris)와 유수성 어종인 피라미 (Zacco platypus)를 선정하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.915-927
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• 2004

남한강 수계를 대상으로 대표 어종의 하천 어류 서식처 환경에 대한 서식처 적합도 기준을 작성하고, 어류 서식을 위한 최적유량의 산정방법을 확립하기 위하여, 생태학적 접근 방법 중 어류서식처 환경평가방법의 한가지인 점유량점증론적방법론(IFIM)의 물리적서식처모의시스템(PHABSIM)을 적용하여 어류서식처 보호 및 유지를 위한 최적유량을 산정하였다. 서식처 평가에 요구되는 수리인자의 모의를 위해 2차원 동수역학적 모델을 이용하였으며, 현장조사를 실시하여 대표어종으로 선정된 피라미의 단일변량곡선법을 적용한 서식처 적합도 기준을 작성하였다. 이러한 결과를 토대로 유황변화에 어류 서식환경이 가장 민감하게 반응하는 여울 구간과 여울이 형성되지 않음으로서 어류의 서식처 평가의 고려대상에서 제외되었던 본류 구간을 동시에 모의하여 상$\cdot$하류간의 수문학적 물질균형이 이루어짐을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2038-2042
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• 2009

본 논문에서는 댐건설에 따른 유황 변동이 어류서식처 환경에 미치는 영향을 금강 수계를 대상으로 하천 생태환경 평가 도구인 RAP(River Analysis Package)를 사용하여 정량적으로 분석하였다. 문헌조사와 어류 모니터링자료를 기반으로 대표어종을 선정하고 산란기 서식처 특성을 분석하였다. 시계열 서식처 활용성을 분석하기 위한 유량데이터는 KModSim모델을 이용하여 생성된 1984년부터 2006년까지 23년간의 유량자료를 활용하였다. 분석 결과, 산란기 어류의 서식처 조건은 성어기에 비하여 민감하고, 유황변화에 따라서 영향을 받는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 하류하천의 생태적인 특성을 보다 세밀하게 고려한 저수지 운영방안을 마련하는데 기초적인 자료를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.90-90
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• 2017

물리서식처 분석 하천에서 유량에 따른 수심, 유속, 기층 등의 물리서식처 조건의 변화가 서식처 적합도에 미치는 영향을 수치모의를 통하여 분석하는 방법이다. 기존 물리서식처 분석은 어류를 중심으로 수생태계 평가 및 생태유량산정 등의 다양한 하천관리 문제에 적용되었다. 어류의 경우 수생태계의 최상위 포식자이며 상대적으로 모니터링하기에 용이하고 수생태계에 빠르게 반응하고 이동 및 이주가 단기간에 나타나는 특징이 있다. 또한 상업 및 레크리에이션으로의 활용도가 높기 때문에 사회적인 이목이 어류로 집중되었다. 따라서 많은 연구들이 어류를 중심으로 물리서식처 분석을 실시하였으며, 저서무척추 동물에 대한 분석은 미흡한 실정이다. 저서무척추 동물은 어류의 중요한 먹이원이자 수생태계의 건강성을 나타내는 중요한 지표로 활용되고 있으므로, 수생태계의 통합 및 먹이사슬의 보존을 위하여 저서무척추 동물에 대한 물리서식처 평가는 중요하다. 이 연구의 목표는 하천에서의 저서무척추동물의 군집을 평가할 수 있는 서식처모형을 제시하는데 있다. 이를 위해 저서무척추 동물을 서식기능군에 근거한 기는무리, 붙는무리, 헤엄치는 무리, 굴파는 무리로 분류하여 서식처 적합도 지수를 제하고 보철거 사례에 적용하여 모형의 검증성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.482-482
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• 2018

우리나라의 대표 생태계 교란 외래어종인 배스와 블루길은 본래 식용 목적으로 유입되어 하천에서 빠르게 확산되고 있다. 그로 인해 우리나라 토종 어류의 개체수가 감소하고 토종 어류의 서식지가 사라지고 있다. 따라서 본 연구는 배스와 블루길을 대상으로 여러 환경적 요인에 따른 서식처 형성 특징을 관찰하고 분석하여 최종적으로 외래어종의 확산을 차단하는 것을 목적으로 수행하였다. 실험실 연구를 통해 외래어종이 서식처를 형성할 때 주변 환경을 관찰한 결과 특정 반응에 민감하고 장애물과 같은 지형적 요소를 선호하는 행동 특성을 발견하였다. 이에 따라 발견된 특성을 중점으로 하여 지형인자와 조명에 관련된 실험실 연구를 진행하고 분석하였다. 연구를 수행하기 위해 자연 상태에서 채집한 배스와 블루길을 길이 12 m, 깊이 0.6 m, 폭 1 m의 하천과 유사한 자연적 환경이 갖추어진 수조에 이식하였다. 첫 번째로 장애물에 대한 반응 실험은 세 가지 종류의 장애물을 환경 조건이 동일한 수조에 설치하여 어떤 장애물을 더 선호하는지를 관찰하는 방식으로 진행되었다. 그 결과 외래어종은 어류의 위쪽 시야를 차단하는 즉, 상단 벽 장애물을 가장 선호하였으며 이 장애물 밑에 주로 서식처를 형성하였다. 그 이유로는 자연 상태의 외래어종에게는 조류가 가장 큰 천적이므로 조류를 경계하는 습성에 의한 서식처 형성으로 판단된다. 또한 외래어종이 서식처를 형성할 때 크게 고려하는 수온과 장애물 중 어떤 독립변인에 더 민감하게 반응하는지도 관찰되었다. 실험은 춘계에 먼저 수온의 차이를 두어 외래어종이 서식처를 형성하게 만든 후, 서식처로 자리 잡지 않은 곳에 장애물을 설치하여 형성된 서식처를 옮기는지 지켜보았다. 그 결과 앞선 연구로 발견된 외래어종의 서식처 형성에 적당한 수온 $20{\sim}24^{\circ}C$가 아니어도 장애물이 설치된 곳 밑에 서식처를 형성하는 것을 발견하였다. 두 번째로 조명에 관한 실험에서는 외래어종이 수조 전체에 설치된 상단 조명의 아래에는 위치하지 않았으며, 외래어종이 자리 잡은 서식처에 간이 조명을 설치하여 비추거나 하면 피하는 특성을 보였다. 하지만 실험실이 아닌 실제 하천의 환경은 매우 다양한 변수를 포함하고 있어 실험실 수조와의 환경과는 다른 양상을 보일 수 있다. 이와 같은 실제 생태계와 실험실 수조의 환경 차이에서 오는 불확실성에 대한 개선을 위해 실험실에서 진행된 실험 결과를 바탕으로 향후 외래어종의 서식 환경 특성을 고려한 외래어종 확산 차단물을 설계하여 실제 자연 환경에서 외래어종이 어떻게 반응하는지에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.512-512
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• 2023

내성천은 대한민국의 대표적인 모래하천으로서 흰수마자(Gobiobotia naktongensis)의 최적 서식처로 알려져 있다. 흰수마자는 낙동강에서 채집되어 새로운 종으로 보고된 한국 고유종이지만 최근 멸종위기야생생물 I급 담수어류로 지정되었다. 흰수마자는 입자가 1 mm 이하의 가는 모래로 90% 이상 구성된 모래하상과 수질이 양호한 곳에서 서식하는 것으로 알려져 있다(Kim et al, 2014). 특히 낙동강 중류의 감천과 상류의 내성천 수계에서 비교적 많은 개체수가 출현하고 있는 것으로 보고되었다(Na et al., 2015). 그러나 영주댐 건설 이후, 댐 하류 내성천에서 흰수마자의 개체수가 급격히 줄어들었다. 2021년 내성천 유역 자연성생태계모니터링 보고서(환경부, 2022)에 따르면 내성천에서 흰수마자가 2016년에 492개체가 채집된 이후 2019년 7월엔 1개체만이 채집되었으며 이후 2022년 8월까지 채집되지 않았다. 반면 망둥어과 어류 중 입자가 굵은 하상환경에서 주로 서식하는 밀어의 개체수는 증가하는 경향을 보였다. 이는 내성천 유역의 하상환경변화가 어류서식에 직간접적으로 영향을 미친것으로 해석할 수 있다. 본 연구는 물리서식처 모형인 River2D를 활용하여 내성천 석탑교(No. 46) 에서 회룡교(No. 4)까지 약 40 km 구간을 대상으로 2010년 하상 입자와 2020년 하상 입자 크기에 따른 흰수마자의 서식처 적합도 변동양상을 분석하였다. River2D 모형을 통해 계산되는 어류 서식처 적합도는 물리서식처 모의시스템에서 사용되는 가중가용면적(WUA: Weighted Usable Area)에 근거하여 산출된다. WUA는 대성어종의 특정 성장단계별, 서식처 특성별로 주어진 구간을 이용할 수 있는 순수적합도(net suitability)에 대한 하나의 지표이다. WUA가 크다는 것은 그만큼 대상어종의 서식처 및 활동 영역이 크다는 것을 의미한다. WUA는 각 절점에서 평가되어지는 복합서식처 적합도 지수에 의해 계산된다. 본 연구에서는 곱셈방법을 적용한 복합 서식처 적합도 지수를 산정하여 하상입자에 따른 흰수마자의 서식처 적합도 변동양상을 분석하였다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.494-494
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• 2018

최근 하천에서 홍수방지를 위한 제방과 댐 같은 구조물이 지속적으로 건설되고 있으며 이러한 구조물의 설치는 자연적인 하천의 발달과정을 느리게 하고 어류의 서식처를 감소시킨다. 특히 주기적인 홍수 및 홍수터를 필요로 하는 어류는 유량의 규제 및 홍수터의 감소로 심각한 영향을 받게 되었고, 많은 종류의 어류가 환경 및 생태계의 변화로 멸종했다. 따라서 수중생태계에서 어류의 서식환경을 보호하고 유지하기 위해서는 공간확대를 통한 적절한 서식처가 보장되어야 한다. 본 연구에서는 공간복원 시나리오에 따른 수환경 변화가 어류 물리서식처에 미치는 영향을 분석하기 위해 2차원 물리서식처 모형인 River2D를 적용하였다. 만경강 유역의 봉동, 소양, 하리 3개의 지점을 경계지점으로 하여 대상영역 내 저지대 상습 침수구역인 만경강 본류와 소양천 합류지점을 복원대상지로 선정 후, 현재하도와 세가지 복원 시나리오(제방 셋백, 구하도, 배후습지)를 적용하여 분석을 실시하였다. 이 분석에서 모니터링 된 과거 흐름과 세가지 물리적 복원 시나리오 뿐만 아니라 필요한 유량조건의 범위에 있는 목표종 성장단계는 홍수터 서식지 이점에 영향을 미친다. 분석결과 홍수터 지역의 물리적 복원을 통해 대상어종의 생태계 복원 전의 부정적인 영향을 줄일 수 있었고 특히 WUA 분석에 따르면 세가지 복원 시나리오 적용시 복원전보다 서식처 개선효과가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 구하도 복원의 경우 WUA 값은 산란기에 20.0%, 성장기에 39.5%로 가장 큰 효과를 나타냈고, 그 결과와는 다르게 배후습지 복원의 경우 성어기에 85.3%로 가장 크게 나타났다. 또한 동일한 흐름에서 홍수터의 확보 및 복원을 통해 최소유량에서 최대서식처 개선효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 복원이 성공적으로 이루어지기 위해서는 복원계획에서 대상어종의 성장단계와 복원 시나리오를 고려해야 하고 정확하게 검토해야 하며, 생태학적 특성도 면밀히 조사되어야 할 것으로 사료된다. 또한 앞서 분석된 데이터는 최적의 하천 복원 유형을 판단하기 위한 기초자료 및 판단근거로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.6-11
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• 2009

최근 경제발전과 산업화를 통한 도시화로 인하여 많은 자연하천이 심하게 훼손되고 있으며 도시하천의 경우 치수의 효율성을 강조한 하천정비를 실시함으로써 하천의 외경은 깨끗하게 바꾸어 놓았지만 그로 인한 하천생태계의 파괴가 문제점으로 대두되고 있다. 이에 따라 생태적으로 훼손된 하천의 생태복원이 최근 들어 활발히 추진되고 있으며 하천변의 식물 및 어류 등 다양한 생물에 대한 서식공간의 마련이 주요 이슈로 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 2차원 수리서식모형인 River2D를 대표적인 도시하천인 대전천에 적용하여 대전천의 멸종위기에 처해 있는 감돌고기 및 우점종인 피라미를 대상으로 대상 어류의 서식처 제공을 위한 수리학적 분석을 시도하였다. 또한 자연친화적 서식처 개선 공법으로서 거석을 하도 내에 배치함에 따른 가중가용면적의 변화를 비교 검토하였으며 감돌고기를 위한 최적의 서식처 개선 방안을 제시하였다. 현재 상태의 대상하천에 대한 어류서식처를 모의분석한 결과, 현재 직선화되고 단조로운 하천흐름은 피라미의 서식환경에 적합한 것으로 나타났으며 가중가용면적의 경우 감돌기에 비하여 피라미가 약 20배정도 크게 나타났다. 어류서식처 조성공법의 WUA를 산정한 결과 V형 여울공법이 감돌고기의 서식환경을 360%, 징검다리 거석공법이 60%, 외톨이 거석공법이 8%이상 상승시키는 것으로 나타났다. 반면, 거석(Boulder)을 적절히 배치하여 서식처를 개선하는 방법의 경우에도 거석간 간격을 3.5m로 하여 배치하는 경우가 가장 효율적인 것으로 나타났으며 거석을 이용한 여러 가지의 배치형태 중에서 수류를 중앙으로 집중시켰을 때 감돌고기의 서식처가 급격하게 상승하는 것으로 나타났다. 따라서 하도 내 거석의 배치시 하도 및 대상어종의 특성을 고려하여 적절한 배치간격 및 배치방법을 연구하여 시행되어야 할 것이다.