• 한국환경과학회지
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• 제16권8호
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• pp.973-983
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• 2007

The eco-hydrologic effects of maintenance water supply on Oncheon stream are studied using hydrologic, hydraulic and ecologic models. SWMM (Storm Water Management Model) is used for long-term simulation of runoff quantity and water quality from Oncheon stream watershed. Using the output hydrologic variables from SWMM, HEC-RAS (River Analysis System) is then used to simulate the hydraulics of water flow through Oncheon stream channels. Such hydrologic, hydraulic and water quality output variables from SWMM and HEC-RAS are served as input data to execute PHABSIM (Physical Habitat Simulation) for the purpose of predicting the micro-habitat conditions in rivers as a function of stream flow and the relative suitability of those conditions to aquatic life. It is observed from the PHABSIM results that the weighted usable area for target fishes has the maximum value at $2m^3/s$ of instream flow. However, mid and down stream areas that have concrete river bed and covered region are unsuitable for fish habitat regardless of instream flow increment. The simulation results indicate that the simple maintenance water supply is limited in its effect to improve the ecological environment in Oncheon stream. Therefore, it is imperative to improve water quality and to recover habitat conditions simultaneously.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권6호
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• pp.51-62
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• 2020

The objective of this study was to estimate an optimum ecological flow rate in the Banbyeon stream based on the two representative fish species. Hydraulic stream environment was simulated with HEC-RAS for two water flow regimes and used for the PHABSIM hydraulic simulation. A dominant species of Zacco platypus and an endemic species of Squalidus chankaensis tsuchigae were selected as the representative fishes whose habitat conditions were evaluated for the spawning and adult stages. Weighted usable area (WUA) was estimated based on habitat suitability index (HSI) and PHABSIM habitat simulation. Overall deep water zone in the stream demonstrated greater WUA which implies better habitat status. The estimated WUA for Zacco platypus as the dominant species was about five times greater than Squalidus chankaensis tsuchigae at the stream flow of 12 ㎥/s. The optimum ecological flow rates were 15 ㎥/s and 25 ㎥/s for the respective spawning and adult stages of Zacco platypus, while 5 ㎥/s was estimated for both the life cycles of Squalidus chankaensis tsuchigae. Assuming that the dominant species may survive better in wider flow regimes, the optimum ecological flow rate should be determined rater based on the endemic species and flow rate of 5 ㎥/s was suggested for the Banbyeon stream.

• 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.

• 한국습지학회지
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• 제13권1호
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• pp.149-160
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• 2011

본 연구에서는 생물서식처에 적합한 조건을 가진 하천 구간을 선정 및 분석하기 위해 홍천강을 대상으로 생물 서식처 적합도 지수를 산정 하였다. 서식처 적합도 지수의 산정을 위해 수리특성으로 유속과 수심, 수질특성으로 수온, BOD, DO, TN. TP 총 7가지 항목에 대해 산정 하였고, 고려된 대상 생물상은 어류이다. 이를 위해 1차원 수리 모형(HEC-RAS), 2차원 하천 수리모형(RMA-2), 수질모형(QUAL2E), GIS를 이용하였다. 수리모형 입력 자료의 정확성을 높이기 위해 BASIN의 Delineation 기능을 적용해 대상유역을 분할한 후 비유량법으로 유량을 산정 하였으며, 산정된 유량을 입력하여 모형을 구축하고 검 보정 하였다. 산정결과 Reach 27에서 통합 서식처 적합도 지수의 평균이 0.782로 가장 높게 산정 되었고, 각 변수들의 평균은 유속 0.122 m/s, 수심 0.782 m, 수온 $14.3^{\circ}C$, BOD 0.68 mg/${\ell}$, DO 10.3 mg/${\ell}$, TN 2.4 mg/${\ell}$, TP 0.0121 mg/${\ell}$로 분석되었다.

• 환경생물
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• 제41권2호
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• pp.101-108
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• 2023

본 연구는 온배수가 유입되는 대구시 달서천을 대상으로 틸라피아 산란장의 물리적 서식 환경을 파악하고, 나일틸라피아와 블루틸라피아의 국내·외 분포 및 수온에 따른 잠재적 서식 가능지역을 예측하고자 연구를 수행하였다. 나일틸라피아와 블루틸라피아의 국외 서식 현황을 분석한 결과 원개체군이 서식하는 국가를 중심으로 많은 국가와 섬 지역에 도입되어 서식하고 있는 것으로 확인되었고, 상대적으로 추운 지역인 캐나다, 영국, 러시아 등에서도 서식하는 것으로 나타났다. 국내에서는 곡교천, 달서천, 금호강과 낙동강 일대에 서식하는 것으로 조사되었으며, 온배수 유입으로 인해 겨울철에도 높은 수온을 유지하고 있는 하천으로 확인되었다. 현재 국내에서 틸라피아 개체군이 서식 가능한 지역은 영산강 하류와 낙동강 하류에 국한되어 있으나, 2050년에는 기온상승으로 인해 잠재적 서식 가능지역이 금강, 만경강, 동진강, 섬진강, 태화강, 형산강과 동해로 유입되는 하천과 탐진호, 나주호, 주암호, 상사호, 진양호, 주남저수지, 회동저수지 등 정수역까지 확대될 것으로 예측되었다. 또한 서식 가능지역이 확대되고 틸라피아가 산란할 수 있는 서식처가 증가함에 따라 틸라피아 개체군으로 인해 발생할 수 있는 서식처 교란의 강도가 증가할 것으로 예상된다. 따라서, 잠재적 위해종이며, 기온상승으로 인해 향후 국내 여러 하천에서 서식 가능성을 가지고 있는 틸라피아 개체군 관리를 위해 틸라피아 개체군이 서식하고 있는 하천을 대상으로 중·장기적인 모니터링을 통한 위해성 평가가 수행되어야 할 것으로 생각된다. 또한 개체군 확산 방지를 위한 법적·제도적인 규제가 필요하며, 물리적인 포획, 온배수 수온 감소를 통한 제거 등 다양한 관리방안을 마련하고, 틸라피아 개체군으로 인해 발생할 수 있는 서식처 교란을 최소화하는 것이 필요하다.

• 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 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.

• 환경생물
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• 제38권4호
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• pp.634-649
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• 2020

최근, 우리나라에서는 하천에 중소형 보(Weir) 및 각종 구조물(어도) 건설이 건설되면서 수생태계의 단절 및 훼손이 보고되고 있고, 이들은 수생태계 건강도에 직접적으로 영향을 주면서 수생태계의 종적 연결성 평가가 중요한 이슈가 되었다. 본 연구에서는 수생태 건강성 확보를 위한 일환으로 수생태계 종적 연결성 평가를 위한 국내외 연구 현황, 선진국의 어류 기반 종적 연속성 평가모델 개발 및 현장 적용성에 대한 분석을 실시하였다. 이를 위해, 우리나라에서 하천의 종적 연결성 현황 및 구조적 문제점, 어류 모니터링 기법 및 현황, 종적 측면의 어류 이동성 단절 및 종 다양성 영향에 대한 현황분석을 하였다. 또한, 물리적 서식지 적합도 평가, 환경생태유량 평가 및 어류 서식처 모의를 위한 생태-수리모델링의 기술적 한계 등에 대한 연구 현황을 분석하였다. 또한, 어류 유영력 기반 이동성 분석 및 행위자 기반(ABM) 어류행동예측 프로그램개발에 대한 현재 기술의 한계성도 제시하였다. 전 세계에서 적용된 하천 종적 연결성 평가모델 및 기법(프로토콜)에 대해 문헌, 자료 및 다양한 모델을 종합적으로 검토한 결과에 따르면, 첫째, 하천 구조물과 어류 유영속도, 점프력 등의 지표 기반 평가기법, 둘째, 직접 현장 어류조사 및 모니터링 기법, 셋째, 하천지형학적 접근방식 평가 기법 및 구조물 기반 DB 구축기법 및 넷째, 하천 연계성 지수 평가법 등으로 분석되었다. 종적 연결성 평가모델의 조사방법론 및 적용성 평가 결과에 따르면, 유럽권의 ICE 모델(Information sur la Continuite Ecologique)과 ICF 모델(Index de Connectivitat Fluvial)을 우리나라에 수정보완하여 적용할 경우 적절할 것으로 평가되었다.