• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.439-439
• /
• 2021

하천에서는 물리적 및 생태적 측면에서 종횡적 연결성이 매우 중요하며 이를 통해 물리적 환경 변화에 따라 변화하는 생물의 종도 연속적으로 변화하여 이어진다. 하천에서 안정적으로 물이 흐르고 거기서 서식하는 어류들의 보호 및 생태계 보전을 위해 어류의 이동이 가능하도록 보 혹은 댐 등과 같은 하천 횡단구조물 설계 시 어도를 추가적으로 설치하고 있다. 어도는 어류의 이동이 차단 혹은 곤란한 경우 이동이 가능하도록 만들어진 수로를 의미한다. 국내에 설치된 보는 35,000개 이상으로 이 중 어도는 5,081개가 설치되어 있다. 우리나라의 하천설계기준의 어도설계기준은 2002년에 개정되었으며 보의 부대시설로 어도의 형식에 대해서 다루어졌다. 그러나 어도의 기능을 평가하고 효율성을 증대시키기 위하여 어도 내의 수리 특성을 정확히 파악하여야 하며 또한 어류거동 및 이동에 대한 특성을 고려하여 적절한 어도의 위치선정 및 설계유량을 선정해야한다. 이를 위해 본 연구에서는 2차원 수리해석모형(Kim et al., 2018)에 Lagrangian기반 어류이동모형을 결합한 수치모형을 개발하고 이를 수리실험결과(Tan et al., 2018)와 비교하여 검증을 수행하였다. 어류의 운동 및 생물학적 특성을 반영하기는 매우 어렵기 때문에 현장조사 및 실험실 테스트로 통하여 획득한 주요 특성만을 반영하였다. 이러한 시도는 최근 기후변화 및 하천의 자연성 회복을 위한 종횡적 연결성을 검토하고 어도기능을 평가할 수 있는 기술로 활용이 가능할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.439-443
• /
• 2008

본 연구는 어도에서의 어류이동의 적합성을 검증하기 위해 어도 수리실험을 통해 흐름에 따른 어류이동을 조사하는 것으로 하였다. 이를 위해 실험은 모형이 아닌 거의 실물에 가까운 원형 수준의 어도를 제작하였다. 물고기는 피라미를 준비하였으며, 어도 내부에 넣고 흐름을 형성시켜 어류의 거동을 비디오로 촬영하였다. 어도 격벽은 두께를 t=0.1m, 어도 폭은 B=1.0m, 격벽간 거리는 L=$1.0{\sim}2.0m$, 격벽간 낙차는 ${\Delta}H=0.1m$로 하여 각 경우에 따른 실험을 실시하였다. 본 연구 결과에 따르면 어류 이동에 효율적인 흐름의 속도는 $1.0{\sim}1.5$(m/s)임을 나타내고 있는데, 이는 기존 피라미의 선호유속(0.8m/s)보다 높은 편으로서, 이는 어류의 상류이동을 위해서는 선호유속보다 약간 높은 유속을 형성시킴으로써 어류가 상류로 이동하려는 의욕을 가지게 하는 것이 중요함을 시사하였다. 상기 실험 결과를 바탕으로 어류(피라미)의 상류 이동에 적합한 계단식 어도는 경사가 1/20이고, 상하류 격벽 단차가 10cm 정도로서 순환류가 약하게 형성되며, 월류 흐름의 속도가 $1.0{\sim}1.5$(m/s)를 유지하는 형태임을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
• /
• pp.551-555
• /
• 2010

수생 생태계에서 하천 어류 서식 환경을 보호하고 유지하기 위해서는 어류의 적절한 서식 공간 확보가 선행되어야 하며, 하천정비사업에 따른 준설 시 하상변동으로 및 유속 변화로 인하여 발생하는 다양한 영향을 충분히 검토해야 한다. 본 연구에서는 우선 교각의 설치와 합류부위치로 인해 발생하는 모의 영역 내의 2차원 흐름거동을 RMA-2 모형으로 분석하였다. 또한 어류의 미시서식처를 고려한 최적의 영역에 대한 면적을 산정하였다. 이를 위해서 2차원 물리 서식처 모의 모형인 River2D를 적용하여 가중가용면적-유량 관계 곡선의 도출을 통해서 최적유량 산정시 중요한 지표인 WUA (Weighted Usable Area)의 산정결과를 어종별, 지역별 그리고 정비사업 전후에 대한 비교하였다. 적용구간은 낙동강 살리기 사업의 25공구(칠곡2, 구미 1지구: 약 8.74 km) 전체를 대상으로 하며 그중에서도 지류 합류부인 경암천부근 (제1지역)과 교각부근(제2지역)에서의 분석을 실시하였다. 피라미에 대한 WUA 값 산정결과 하천정비후에 정량적인 개선 효과를 확인하였으나 안정적인 수심 및 유속분포 지역의 개선을 위한 설계검토가 필요하다 할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제52권spc2호
• /
• pp.855-863
• /
• 2019

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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
• /
• pp.640-644
• /
• 2010

하천, 호소 등에서 공사 시 준설작업으로 인해 고탁수가 발생되며 이러한 탁수의 이송 확산은 수환경에 변화를 초래한다. 탁수는 준설작업 시 커터헤드(cutter head)가 해저면에 닿는 순간부터 작동을 멈출 때까지 계속하여 발생하며, 이러한 과정들이 반복되면서 많은 양의 부유토사가 발생하게 되고 고탁수현상이 일어난다. 이렇게 발생한 탁수는 수체흐름에 따라 이송 및 확산된다. 탁수발생은 수중의 빛 투과를 감소시켜 일차 생산자인 부유성 및 부착조류의 생육을 저해하고, 이들의 생산성 감소와 군집구성의 변화는 수서생태계의 먹이사슬을 통해 이들을 먹이로 하는 저서무척추동물과 어류의 현존량 감소와 종 구성에 영향을 미치고, 고농도의 현탁 입자는 어류 아가미에 염증을 유발하거나 점막의 파괴와 감염을 유발하여 치사시킬 수도 있다. 또한 과도한 부유 입자는 하류로 침강되어 하천 바닥에 서식하는 부착조류, 무척추 동물 및 곤충의 생육에 피해를 주고, 이것은 어류의 먹이에 영향을 미쳐 어류 개체수를 감소시키거나 산란된 물고기 알을 매몰시키거나 질식시키는 등 여러 가지 방법으로 수서생물상에 영향을 미치게 된다.(낙동강수계관리위원회, 2005) 따라서 준설작업에 있어 탁수의 이송 확산범위를 사전에 예측하고 국내 실정과 환경여건에 알맞게 적용되고, 실용화될 수 있는 수치모델링에 대한 기반핵심 기술개발이 필요하다. 현재 낙동강에서 진행되고 있는 준설현장에서 발생하는 부유탁수의 이송 확산과정을 이차원 흐름해석모형인 RAM2 모형과 오염물 이송 확산해석모형인 RAM4 모형을 이용하여 수치해석을 하고 분석함으로써 수치해석에 의한 부유탁수의 이송 확산모의 결과가 환경영향 범위를 예측하는 데에 적용될 수 있는지를 알아보고자 한다.

• 생태와환경
• /
• 제55권4호
• /
• pp.376-389
• /
• 2022

화학물질은 현대생활에서 없어서는 안될 매우 중요한 요소이며, 그 종류와 발생량이 꾸준히 증가하는 추세이다. 코로나19 발병 이후 소독제 사용증가로 인해 소독제 함유 화학물질의 사용 및 배출 또한 증가했지만, 환경모니터링이나 생물독성연구 외에 생태계 내 거동에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 2020, 2021년 금강, 한강, 영산강에서 어류를 대상으로 하는 생태계 먹이망을 조사하고, 어류의 근육에서 소독제 성분인 6종의 benzalkonium chloride (BACs)와 5종의 didecyldimethylammonium chlorides (DDACs)농도를 분석하여 생태계 내 거동을 살펴보았다. ∑BACs와 ∑DDACs는 한강에 서식하는 어류의 체내에서 가장 높은 농도로, 뒤이어 영산강, 금강하구언, 갑천 순서로 검출되었으며 강우 이후 물질의 농도와 검출 빈도가 감소하는 것으로 관찰되었다. BAC는 C12와 C14가, DDAC는 C10과 C14가 가장 빈번하게 검출되었다. BAC와 DDAC가 어류 조직에서 검출된 것으로 보아 물질이 생물과 먹이망 내 축적될 수 있음을 확인하였으나, 체내 축적률을 보여주는 biomagnification factor(BMF)가 1 미만의 값으로, 먹이망 내 전달을 보여주는 trophic magnification slope (TMS)이 -0.236에서 0.001의 값으로, trophic magnification factor(TMF)가 0.85에서 1.01의 값으로 도출되어 먹이망을 통해 물질이 확대되기보다는 희석된다는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.148-148
• /
• 2020

산업의 고도화가 진행됨에 따라 화학원료의 사용이 증가하고 있고 독성을 가진 화학물질이 하천으로 유입되는 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 수환경으로 유입되는 유해화학물질은 주로 무색무취의 물질들로 사고가 발생하더라도 초기 발견이 어려워 어류폐사를 유발하거나 취수시설에서 용수로 취수되는 경우가 발생하기 때문에 이에 대한 대응책 마련이 필수적이다. 하천에 유입된 오염물질의 거동을 신속하게 예측하기 위해 1차원 오염물질 추적 모형이 활용되는데, Fickian 이송-분산 모형(Fickian Advection-dispersion equation model; FADE)이 주로 사용되고 있다. 하지만 FADE는 오염물질이 하천 저장대에서 지체되는 현상을 반영하지 못하기 때문에 농도곡선의 왜곡도를 구현하지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 하천저장대모형(River Storage Model; RSM)을 개발하고 이를 국가하천인 감천에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 RSM은 분산계수, 본류대 면적, 저장대 면적, 저장대 교환계수의 네 가지 매개변수를 통해서 하천의 물질 저장 및 교환 특성를 구현한 non-Fickian 모형으로서, 생화학반응, 휘발, 흡·탈착항을 추가하여 유해화학물질의 혼합 거동을 정확하게 모의할 수 있도록 개발하였다. 저장대 모형의 매개변수를 산정하기 위해서 하천 유량과 지형자료를 기반으로 HEC-RAS를 모의하여 계산된 수리특성을 입력변수로 사용하였다. 저수기, 평수기, 풍수기 유량을 기준으로 세 경우의 시나리오 모의를 수행하였는데, 5ton의 톨루엔이 김천산업단지에서 감천으로 유입된 경우 약 20km 하류에 위치한 취수장에서 톨루엔의 농도변화를 예측했다. 보존성 물질에 대한 모의 결과, 풍수기의 경우 저수기에 비해 유속이 크기 때문에 취수장에서 20.56시간 먼저 기준농도에 도달하고, 7.21시간 더 짧게 머무는 것으로 나타났다. 유해화학물질의 반응특성에 대한 민감도 분석을 시행한 결과, 생화학적 반감기가 18.98시간보다 길고, 옥탄올-물 분배계수가 2.267 이하인 물질은 생분해 및 흡·탈착 반응에 둔감한 것으로 나타났다. 1m 수심 기준 0.114m/s 이하 유속에서의 하천 수리조건에서는 화학물질의 휘발성을 무시할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

• 생태와환경
• /
• 제55권2호
• /
• pp.99-110
• /
• 2022

본 연구에서는 어류 양식장 퇴적 유기물의 기원 및 기여도 평가를 위해 어류(숭어) 가두리 양식장이 이동된 후 수층 및 퇴적물 내 물리/화학적 인자들의 변화와 함께 안정 동위원소 비의 특성을 조사했다. 이를 토대로 과거 양식장 퇴적물 내 축적된 유기물의 거동을 구체적으로 파악함으로써 효과적인 어장환경평가 기법을 검토하였다. 연구정점(OFF 및 control)에서 입자성 및 침강물질은 정점 간 차이보다는 계절적 강수량 변동에 따라 차별적 분포를 보였다. 하지만 퇴적물 내 분석된 δ¹⁵N 결과는 수층 기원 질소원과는 유의한 차이를 보였으며, 과거 외부기원의 유기물 (예: 어류 배설물)의 다량 유입이 주된 요인이라 판단된다. 실제로 과거 어류 가두리 양식활동으로 인해 OFF 정점 내 어류 배설물의 우점적 기여(>50%)를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구정점 내 분해되지 않은 어장 양식기인 유기물의 농도가 높은 수준으로 존재할 것이라 판단되며, 어장 회복력의 체계적인 진단을 위한 중요한 고려요인이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.588-592
• /
• 2012

저수지에서 퇴사가 저수지에 미치는 영향으로는 저수용량의 감소로 인한 용수공급량 저하, 상류하천 수위 상승에 따른 홍수소통능력 감소로 인한 배수위 상승, 퇴적토의 용출에 의한 부영양화 촉진 및 중금속 퇴적 등의 수질변화, 퇴사로 인한 어류서식처 환경의 변화 등이 있다. 또한, 저수지로 유입되는 유사에 대한 정확한 예측은 댐의 계획 및 운영과 관련된 저수지 퇴사관계를 이해하는데 필수 요소이다. 즉, 저수지 퇴사에 관한 예측 자료는 댐 설계시에 장래 50년 및 100년 후의 저수위-저수용량 관계곡선을 결정하고, 댐의 사수위를 결정하는데 중요한 기본자료이며, 또한 댐 건설후의 저수지내로 유입되는 유사의 공간적 퇴적분포를 예측하고, 기능별 저수지 용량배분, 본체 및 취수구 등 각종 수리구조물의 안정, 저수지 상류 퇴사로 인한 홍수위의 상승 등 저수지 제 기능의 적정 관리를 계획하는데 필요한 기본자료이기 때문이다. 본 연구에서는 저수지 내에서의 2차원적 하상변동을 해석하기 위한 퇴사 모델링 방법으로 2차원 정상 및 동수역학적인 유사이송과 하상변동을 모의할 수 있으며, 침식과 포착 및 이송 그리고 퇴적의 각 단계에 따라 세부모의가 가능할 뿐만 아니라 RMA2와 SMS 프로그램과 상호 연계가 자유로운 SED-2D 모형을 이용하여 댐 축조로 인한 저수지내의 퇴사거동을 모의한 후 하상변동을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.237-237
• /
• 2022

우리나라 하천 내에 설치된 횡단구조물은 보 35,000개소 이상으로 전국 하천의 0.6 km마다 수공구조물이 위치해 있으며 이로 인해 종적(longitudinal) 연결성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 농어촌연구원의 조사에 따르면 하천 횡단구조물이 설치된 구간에 어도 설치율은 14.9%로 나타났으며 이는 수생태 관점에서 연속성이 매우 열악한 상태임을 확인 할 수 있다. 이에 우리나라 각 부처 국토교통부, 환경부 등에서는 수생태 연속성을 확보하고자하는 노력이 지속되고 있으며 대표적으로 어류의 이동통로인 어도를 설치하거나 기존 어도의 효율을 향상시키기 위하여 개보수 작업을 지속적으로 실시하고 있다. 어도의 기능을 평가하기 위해서는 어도 내의 수리특성을 정확히 파악하는 것이 중요한데 연속적인 구조물로 구성된 어도 내 흐름은 매우 복잡하다. 특히 어도 내 구조물간 상호작용에 의하여 비정상 흐름이 발생하며 구조물 뒤에서는 사수역(dead zone)이 형성된다. 사수역에서 나타나는 와류의 거동은 구조물의 기하학적 특성에 따라 변화한다. 본 연구에서는 2차원 수심적분 수치모형을 활용하였으며 벽면 근처 점성저층의 유속분포을 재현하기 위하여와 점성항에 감쇠함수(damping function)를 고려하였다. 수치모형의 검증을 위해 실내 실험수로의 직선 개수로에서 PIV(particle image velocimetry)를 활용하여 연속적으로 배치된 구조물에 의한 유속자료를 활용하였다. 이 결과는 향후 새로운 어도설계 혹은 기 설치된 어도의 수리학적 기능을 평가하는데 활용이 가능할 것으로 보인다.