• 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.

• 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.

• 생태와환경
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• 제42권3호
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• pp.374-381
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• 2009

본 연구는 용담댐 직하류 하천정비가 시행되고 있는 구간에서 하도특성과 어류 서식처를 고려하여 생태학적 유지유량을 정량적으로 산정하였다. 댐 건설 전과 후의 하도특성 변화에서 1988년부터 2004년까지 최심하상고 및 하폭의 변동이 거의 없이 안정적이었지만, 하상토 입경은 2004년에 조금 가늘어지고 있다. 어류를 조사한 결과, 칼납자루 등 4과 11종이 채집되었다. 그 중에서 잉어과 참갈겨니가 우점하였고, 쉬리가 아우점하였다. PHABSIM모형을 이용하여 하도특성을 고려한 서식처 적합도(HSC) 지수를 모의한 결과, 감동지구와 대티지구에서 참갈겨니의 최적유량은 $13.90\sim12.60\;m^3\;s^{-1}$범위이며, 쉬리의 최적유량은 $15.50\sim11.60\;m^3\;s^{-1}$범위이었다. 부남지구에서, 참갈겨니의 최적유량은 $7.00\;m^3\;s^{-1}$이며, 쉬리의 최적유량은 $7.00\;m^3\;s^{-1}$이었으며, 용담 유황자료와 비교한 결과 평수량과 풍수량 사이에 해당하는 유량이었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.117-123
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• 2008

본 연구에서는 하천의 유지유량을 결정함에 있어서 어류의 서식처를 고려한 최적의 유량을 산정하기 위하여 한강수계의 주요지천에 1차원 물리서식처 모의 모형인 PHABSIM과 2차원 물리서식처 모의 모형인 River2D를 적용하였다. 또한 대상어종의 성장단계별(성어기 산란기) 두 모형의 가중가용면적(WUA)에 대하여 비교검토하였으며 어류서식조건을 고려한 최적유량 값을 산정하였다. 모의결과 1차원 모형과 2차원 모형에서 가중가용면적(WUA)의 상관분석 결과 $0.87{\sim}0.99$로 분석되었고 어류서식조건을 고려한 최적유량 역시 문막 지점의 성어기와 달천지점의 산란기를 제외하고 $3m^3/s{\sim}5m^3/s$의 차이로 큰 차이를 보이지 않았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.156-156
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• 2023

본 연구는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)과 PHABSIM(Physical Habitat Simulation System)을 활용하여 남강댐유역(2,983.0 km²)을 대상으로 유역환경변화에 따른 환경생태유량 확보량을 산정하였다. 유역환경변화를 고려하기 위해 유역환경변화 요인(토지이용, 지하수 이용, 산림생장, 도로개발, 토양깊이)를 1980s(1976~1985), 2010s(2006~2019)로 구분하여 보정된 SWAT에 적용하였다. 유역환경변화 분석결과 토지이용은 1980s 대비 2010s에서 도시와 농업지역은 증가하였으나, 산림과 수역은 감소하였다. 지하수 이용은 1980s 대비 2010s에서 +18.9 백만 m³/년 증가한 평균 31.5 백만 m³/년으로 분석되었고, 산림높이는 1980s 대비 2010s에서 +0.6 m 증가한 평균 12.4 m의 수고를 가지는 것으로 분석되었다. 토양깊이와 도로망의 경우 각각 1980s 대비 2010s에서 -0.2 cm, +29.2 km 증가한 61.3 cm, 51.5 km로 나타났다. 유역환경변화 요인을 SWAT에 적용한 결과, 남강댐유역의 평균 유량은 1980s 대비 2010s에서 -9.5 m³/sec 감소한 77.3 m³/sec로 분석되었다. 남강댐유역의 환경생태유량을 산정하기 위해 하류에 위치한 정암교가 위치한 하천에 대해 PHABSIM을 구축하였고, 대표어종인 피라미에 대한 서식처적합도지수를 적용하여 환경생태유량을 산정하였다. 최적 환경생태유량은 21.0 m³/sec로 나타났고, 가중가용면적-유량 관계를 활용하여 가중가용면적 비율별(100%~25%) 환경생태유량을 산정하였다. 2010s에서 환경생태유량을 만족하지 못하는 73일(Q293~Q365)에 대하여 각 유황과 환경생태유량과의 차이를 일별로 계산한 후 10일 간격의 차이의 총합을 확보량으로 정의하여 산정하였다. 100% 환경생태유량 기준일 때 평균 확보량과 확보기간은 각각 5.36 m³/sec, 73일로 나타났고, 80% 기준일 때 평균 확보량과 확보기간은 각각 2.75 m³/sec, 20일로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2B호
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• pp.153-160
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• 2006

본 연구에서는 한강 수계의 주요 지천별 어류 서식환경을 고려한 필요유량을 산정하기 위하여 어류서식처 환경평가방법의 한가지인 유지유량 증분 방법론(IFIM)을 적용하였으며 어류의 미시서식처 조건을 만족하는 적정 필요유량을 산정하기 위하여 물리적 서식처모의 시스템(PHABSIM)를 이용하였고, 어류의 거시서식처 조건을 만족하는 적정 필요유량을 산정하기 위해서 QUAL2E 모형에 의한 수질모의를 시도하였다. 물리적 서식처모의 시스템을 한강수계에 적용하기 위하여 구간별 대표 어종의 성장단계별 서식처 적합도기준(Habitat Suitability Criteria)을 현장조사에 의한 어류채집을 통하여 수심 및 유속에 대하여 각각 작성하였다. 유지유량 증분 방법론을 한강수계에 적용하는 과정에서 산정결과에 대한 토의와 함께 적용상의 문제점에 대하여 분석하였다. 본 연구결과는 향후 한강수계의 하천유지유량을 결정하는데 중요한 지표로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권4호
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• pp.250-257
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• 2023

하천에서의 수목은 생물다양성 증진의 환경적 기능과 하안을 보호하는 치수적 기능을 가지는 반면, 과도한 수목 발달로 인하여 사주가 고정화되고, 통수단면적이 부족해지는 부정적인 영향을 미치기도 한다. 본 연구에서는 실제 하천 현장조사를 통하여 수목밀도를 산정하고, 수목밀도를 반영한 2차원 수치모의 (Nays2D) 결과를 활용하여 유량과 수목밀도에 따른 하상변동이 생물 서식처 변화에 미치는 영향을 PHABSIM모의를 통하여 추정한다. 2가지 유량 조건 (평균 댐운영 방류량과 2년빈도 방류량)과 4가지 수목 밀도 조건 (2021년 수목 밀도, 밀도를 0으로 조정한 전체 벌채, 밀도를 0.5배 감소한 경우, 밀도를 2배 증가하는 경우)을 이용한 8개의 시나리오를 Nays2D모의를 수행하여 도출한 하상변동 결과를 PHABSIM의 입력자료로 활용하여 피라미를 대상으로 시나리오 별 가중가용면적 (WUA)을 산정하였다. 그 결과 수목이 없는 경우에 하상 변동이 더 현저하게 발생하게 되고, 그에 따라 피라미 서식 환경에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 추정할 수 있었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권2호
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• pp.134-142
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• 2016

기후변화에 의한 온도 상승 및 강수량 변화는 수량 및 수질을 포함한 수환경의 변화로 이어져 결과적으로 수생생물의 서식지에 영향을 미친다. 이와 같은 서식지 변화는 생물종의 서식적합도 변화로 이어지고, 서식적합도에 의해 종분포가 결정된다. 따라서 기후변화에 의한 담수 어류의 서식적합성 변화를 예측하기 위하여 기존의 서식적합성 모형을 비교 및 분석하였다. 서식적합성 모형은 PHABSIM, CCHE2D, CASiMiR, RHABSIM, RHYHABSIM, River2D과 같은 서식지-수리 모형과 CLIMEX와 같은 서식지-생리 모형으로 구분하여 조사하였다. 서식지-수리 모형들은 수리학적 인자 (유속, 수심, 기질)를 이용하여 서식적합도를 예측하기 때문에, 수온을 포함한 수질의 영향을 평가할 수 없다. 반면, CLIMEX는 기후 인자에 대한 생물의 생리학적 반응을 평가하기 때문에, 물리적 서식지 (수리학적 인자)의 영향을 평가할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 서식지-수리 모형인 PHABSIM과 서식지-생리 모형인 CLIMEX의 구동 원리를 융합하여 기존의 모형들보다 다양한 환경 인자에 대한 영향을 예측할 수 있는 새로운 모형인 생태학적 서식적합성 모형 (EHSM)의 개념을 제안하였다. 이 모형은 기후변화에 의한 어류의 서식적합도 변화를 더욱 정확하게 예측할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회(2)
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• pp.1199-1200
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• 2005

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1149-1153
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• 2007

하천 개발 사업, 하천 취수량의 증가, 각종 오염원의 유입으로 하천수질 악화, 그리고 하천 구조 개선 등에 따른 수량과 수질, 서식 구조 측면에서 하천 생태계의 위협과 파괴가 이루어지고 있다. 최근에 보다 쾌적하고 자연에 가까운 하천 생태계의 서식 공간을 보전하고자 하는 노력이 증대하고 있다. 이 경우, 하천생태계 보전을 위해 무엇보다 중요한 것은 적정한 흐름 영역을 확보하여 생명이 살아 숨쉬는 하천상을 유지할 수 있어야 한다. 따라서 물 이용측면과 하천 수생 서식처 유지측면의 갈등을 해결할 수 있는 최적화된 유량설정 기법이 필요하다. 본 연구에서는 어류 서식환경을 평가하기 위해 가장 광범위하게 이용되고 있고 생태적 특성을 반영할 수 있는 점증 유량 방법론(IFIM: Instream Flow Incremental Methodology)의 물리적 서식처 모의 시스템(PHABSIM: Physical Habitat Simulation System)을 적용한다. 미시 서식 조건은 실측한 물리 자료를 이용하여 1차원 수리해석 프로그램을 적용하도록 한다. 대상 구간에 적합한 목표종을 설정하여 목표종에 적합한 서식처 적합도 지수를 산정한 후 물리 서식처 모의 시스템((PHABSIM: Physical HABitat SIMulation system)을 곡릉천 보(洑)구간에 적용하였다. 보로 인하여 주변의 물리서식처가 악화되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 보에 의한 물리서식처의 영향을 분석함으로써, 보 철거 사업과 같은 하천환경 개선사업의 필요성을 제시하는 기본 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.