기존 어도의 개선에 관한 조사 연구*
- 우리나라 동해안 하류 하천 내 어도를 중심으로 -
이형래1)․김기흥1)․정혜련2)
1)경남과학기술대학교 토목공학과․2)경남과학기술대학교대학원 토목공학과
A Study on Improvement of Existing Fishways*
- Focusing on Fishways Located at Downstream of Eastern Coast Rivers in Korea-
Lee, Hyeong-Rae1)ㆍKim, Ki-Heung1)ㆍJung, Hea-Reyn2)
1)Dept of Civil Eng., Gyeongnam National University of Science and Technology,
2)Dept of Civil Eng., Graduate School of Gyeongnam National University of Science and Technology.
ABSTRACT
This study aims at examining the structural and managemental problems of the existing fishways which affect the migrations of fishes, and at suggesting alternatives to improve the fishways’ efficiency.
The study focuses on the fishways constructed in the diversion weirs in the lower reaches of 41 rivers(2 national rivers and 39 rural rivers) in the eastern coast of Korea. Most of water-using facilities in Korean rivers are diversion weirs, and fishways are established as subsidiary facilities of most of the weirs. Among the 58 or so fishways examined in this study, only a few are doing their proper function, and most of them need improvement. This study aims at strengthening those fishways function and increasing their economic efficiency and migration efficiency. Based on the results of this study, the followings are suggested.
In case the fishway sticks out downstream from the apron, a subsidiary fishway diverging from the main is suggested to attract fish. The entrance to the subsidiary should head below the raised part of
* 본 연구는 경남과학기술대학교 2014년 기성회 연구비 지원에 의해 수행되었음.
First author：Lee, Hyeong-Rae, Prof., Dept. of Civil Engineering, Gyeongnam National University of Science and Technology,
Tel：82-55-751-3292), E-mail：[email protected]
Corresponding author：Kim, Ki-Heung, Prof., Dept. of Civil Engineering, Gyeongnam National University of Science and Technology,
Tel：82-55-751-3294, E-mail：[email protected] Received：30 June, 2016. Revised：29 August, 2016. Accepted：25 August, 2016.
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the apron and a pool should be constructed in the connecting part with the main. To attract fish and let the upstream migrators rest for a while, an entrance pool should be constructed in the fishway.
Most of the examined fishways have low side walls, which allow the upstreamers to jump out of the fishway. Those side walls are suggested to be raised above the jumping height of target fishes.
The exit parts of most fishways are too shallow, or have no grass to protect the fish from the birds.
Protective facilities are suggested to keep the birds from entering the fishway. By the time Ice-harbor type and Vertical-slot type fishways are scientifically proved to be defective, the fishway should not diverge from the standard design.
Key Words：Water-using facilities, Entrance pool, Jumping height, Ice-harbor type, Vertical-slot type
I. 서 론
어도 시스템이란 어류 등의 소상(遡上)과 강 하(降下)를 곤란 또는 불가능하게 하는 장애물 이 하도에 있는 경우 어류 등의 소통을 용이하 도록 하기 위하여 설치되는 관련 시설물의 총칭 을 말한다. 우리나라에 어도가 설치되어 있는 하천횡단구조물은 댐이나 하구언, 용수공급을 위한 보와 하상유지시설로서 만들어진 낙차공 에 거의 국한되어 있다.
최근 한국농어촌공사에서 운용하고 있는 국 가어도정보시스템의 자료에 의하면 우리나라의 5대강 수계의 지방하천 이상에 설치된 어도 수 는 계단식, 수로식, 기타 형식 등 3종류로 분류 된 어도가 총 3,809개가 설치되어 있으며, 평균 어도 설치율은 14.5%에 달한다. 반면, 여기에 등록되어 있지 않은 지자체가 관리하는 농업용 취수보를 포함하면 상당히 많은 어도가 전국적 으로 분포되어 있다고 예측할 수 있다. 1960년 대 후반부터 시행된 대대적인 하천정비사업 이 전의 우리나라 하천들은 그 생태환경이 비교적 자연환경에 가까웠다고 볼 수 있었다. 당시 조 사된 우리나라 대표적인 회유어의 분포 상태를 보면 은어, 뱀장어, 숭어 등은 상․하류를 가릴 것 없이 전체 하천에 골고루 분포하고 있었고,
연어, 줄공치, 참게, 농어, 웅어 등도 생육특성에 적합한 전국 하천의 중․하류에 골고루 분포되 어 있었던 것을 알 수 있다(Hwang, 1998).
현재는 이런 종류의 회유어 개체수가 격감했 고 한정된 하류역 근방에서만 목격되는 이유는 다음 세 가지로 설명될 수 있을 것이다.
첫 번째로 하천의 종단방향으로 어도를 설치 하여 생태축을 연결하였다고 하더라도 어도 자 체의 구조적 결함 때문에 어류의 소상효율이 현 저히 떨어지는 경우, 두 번째로는 하구로부터 어류의 서식공간으로 적합한 중․상류부까지 어도가 일관성 있게 연결되어 있지 않은 경우, 세 번째로는 치수안전을 위하여 제방을 돌이나 콘크리트로 견고히 하고 하상을 평탄화 하는 등 하천정비사업에 의한 물리적인 교란으로 인해 하천을 매개로 살아가는 제반 생물들이 함께 공 생할 수 있는 서식공간(biotop)이 사라진 경우를 들 수 있다.
본 연구는 하천횡단구조물에 설치된 어도시 스템들이 구조적 결함이나 관리상의 문제점, 기 타 어류의 소상과 강하에 직접적인 영향을 미치 는 외적인 요인들을 현장조사 및 관측을 통하여 조사된 결과를 바탕으로 기존어도의 효율성을 높이는 방안과 개선책을 제시하는데 있다. 기존 어도의 문제점을 조사하고 그 효율성을 높이는
연구들은, 두수공(head works) 등의 어도 폭원율 에 관한 조사 연구(Sasababe, 1993)에서 일본에 현존하고 있는 두수공 어도의 폭원율을 조사하 여 어도의 폭원율이 어류의 소상에 미치는 영향 에 대한 연구가 있었고, 일본의 어도에 대한 연 구(Nakamura, 1994)에서는 일본의 농업용 취수 보에 설치되어 있는 어도에 대하여 어류의 소상 에 영향을 미치는 어도의 경사 및 유량 등 9가지 의 요소를 조사하고 각 요소별 영향 분포를 파악 하여 그 대책을 제시했다. 전면 월류형 계단식 어도 내에서 횡파 발생과 그 제어(Nakamura et al., 1995)에 관한 연구는 전면월류형 어도의 유 량 증감에 의해 필히 발생할 수밖에 없는 중복파 에 의한 정진문제를 해결하여 어류의 소상효율 을 높이는 방안을 제시하였다. 미야나카(宮中)취 수댐 어도의 소상 환경개선에 대한 연구(Satou et al., 2004)에서는 댐의 방류량을 조절하는 수 문의 다양한 조작법에 의해 어도 내의 유황 변화 가 소상어류의 행동에 미치는 영향을 분석하였 다. 국내에서는 남강 수중보의 기존 전면월류형 계단식 어도의 효율성 개선에 관한 연구(Lee et al., 2014)로서 국가하천인 진주 남강의 양안에 설치된 어도의 수리상태, 어류소상 현상을 조사 하여 이 어도가 가지고 있는 근본적인 문제점을 개선하는 방법을 제시한 연구가 이루어졌다.
우리나라의 하천에 설치된 하천횡단구조물 중 가장 개수가 많은 것이 농업용 취수보이다.
취수보의 부대시설로서 설치되는 어도는 취수 보의 본체 다음으로 공사비가 많이 들어가는 구 조물이다. 취수보에 설치된 어도가 제 기능을 다 하고 있으면 구조물로서의 가치가 있으나 이 것이 제 기능을 다 하지 못하고 있다면 하천에 방치된 콘크리트 덩어리로서 흉물에 지나지 않 는다. 본 연구는 기능을 잃은 기존 어도를 철거 하지 않고 현장에서의 현황조사 등을 통하여 얻 어진 조사분석 결과를 바탕으로 어도의 소상효 율성을 높이는 개선방안을 제시하는데 그 목적 이 있다.
II. 연구범위 및 방법
1. 연구범위
본 연구의 조사범위는 우리나라 동해안에 속 해 있는 41개 하천(국가하천2, 지방하천 39개) 에 대하여 하천의 시점부에서 제일 근접한 첫 번째와 두 번째에 있는 농업용 취수보의 어도를 대상으로 하였다(Figure 1 및 Table 1). 조사어도 의 선정 기준은 취수보의 길이가 30m 이상, 과 거 기록상 회유어의 소상이 있었고, 소상한 회 유어가 생활사(life cycle)를 이룰 수 있을 정도 의 하천환경을 가지고 있는 비교적 규모가 큰 지방하천 이상을 대상으로 삼았다. 조사대상을 동해안으로 국한시킨 이유는 유로연장, 하천경 사 및 회유어의 서식환경 등 하천이 가지고 있 는 제 요소들의 동질성이 비교적 유사하기 때문 이다. 본 연구의 주된 조사내용은 대상 어도가 과연 효율적인 기능을 가지고 있는가를 판단하 는 것이다. 어도효율의 정의는 간단하지 않다.
그 이유는 효율이라는 개념은 어도시설에 대한 생물학적인 요구조건과 필히 관련되어 있기 때 문이다. 그러므로 그것은 관련된 어종과 하도상 에 있는 장애물의 수량이나 위치에 많은 영향을 받는다.
Figure 1. Location map of study area.
본 연구의 조사대상으로 하천의 시점부 부근 의 어도를 선택한 이유는 어도의 효율성은 하구 로부터 첫 번째 어도의 기능이 어류 전체의 소 상효율에 지대한 영향을 미치기 때문이다. 그 이유는 어도시설로 얻어질 수 있는 성공적인 소 상비율은 위에서 언급한 바와 같이 하천횡단구 조물의 수에 달려있기 때문이다. 예를 들어 횡 단구조물이 세 개가 있는 하천에서 각각 설치된 어도의 효율이 60% 라고 한다면, 하천에 올라 온 어류의 약 5분의1만 통과를 확신할 수 있다.
만약에 하천 전체에 30개의 어도가 있다면, 같 은 결과를 얻기 위해서는 95%의 효율이 필요하 다(Larinier, 2002). 따라서 하구로부터 첫 번째 어도가 그 기능을 잃게 되면 하천의 상류쪽으로 아무리 좋은 어도가 설치되어 있더라도 그 존재 의미가 없기 때문에 하구로부터 제일 가까운 위 치에 있는 어도를 조사 대상으로 삼은 것이다.
2. 연구방법
동해안에 위치한 41개 대상 하천에 대하여 일 본의 농업용 두수공 어도 설계지침에 수록되어 있는 어도의 구성표(Sasanabe, 1993)를 참조하고,
여기에 우리나라 하천의 여건에 맞게 저자가 세 계 각국의 어도를 조사하면서 어도의 구조적인 문제점과 관리상의 제 문제점에 있어서 필요한 부분을 조사표에 보완하여 연구를 수행하였다 (Table 2). 현장 조사기간은 2011년 11월부터 2016년 2월까지 약 5년간에 걸쳐 이루어졌으며, 주된 조사내용은 어도의 경사와 형식, 기존어도 의 구조적 및 관리상의 문제점, 어도의 유속분포 와 어도폭원율, 어도유량의 제어방법 및 도약 어 류에 대한 어도 측벽의 안정성 문제, 최근 우리나 라에서 설치율이 증가하고 있는 아이스하버형 및 버티컬슬롯형 어도의 구조적인 문제점 등을 조사, 분석하고 그 결과를 바탕으로 기존어도의 개선 대책을 제시하였다. 대상어도의 유속측정 은 갈수기에도 어도가 정상적으로 작동하고 있 는지를 판단하기 위하여 건기를 기준으로 하였 으며 유속측정은 전자식 유속계를 사용하였다.
III. 결과 및 고찰
1. 어도의 형식 및 제원
Table 3은 조사어도의 형식을 분류한 것이다.
Stream name Location Stream name Location Stream name Location Bukcheon Goseong-gun Yeongokcheon Gangneung-si Wangpicheon Uljin-gun Namcheon Goseong-gun Sacheoncheon Gangneung-si Namdaecheon(4) Uljin-gun Munamcheon Goseong-gun Namdaecheon(2) Gangneung-si Songcheon Yeongdeok-gun Cheonjincheon Goseong-gun Gunseoncheon Gangneung-si Chuksancheon Yeongdeok-gun Yongchoncheon Goseong-gun Jusucheon Gangneung-si Osipcheon(2) Yeongdeok-gun Ssangcheon Yangyang-gun Jeoncheon Donghae-si Seojeongcheon Pohang-si Cheongchocheon Sokcho-si Osipcheon(1) Samcheok-si Gokgangcheon Pohang-si Mulchicheon Yangyang-gun Maeupcheon Samcheok-si Hyeongsangang Pohang-si Namdaecheon(1) Yangyang-gun Chucheon Samcheok-si Daejongcheon Gyeongju-si Sanguncheon Yangyang-gun Imwoncheon Samcheok-si Taehwagang Ulsan Nam-gu Gwangjeongcheon Yangyang-gun Hosancheon Samcheok-si Hoeyagang Ulsan Ulju-gun Haesongcheon Yangyang-gun Gagokcheon Samcheok-si Jangancheon Busan Gijang-gun Hwasangcheon Yangyang-gun Bugucheon Uljin-gun Jwagwangcheon Busan Gijang-gun Sinricheon Gangneung-si Namdaecheon(3) Uljin-gun
Table 1. Surveyed rivers in study area.
총 조사대상 어도 58개 중 계단식 어도가 차지하는 비율은 54%이며, 그 중 전면월류형은 38%, 부분 월류형(아이스하버형, 버티컬슬롯형)은 16%
로서 근대식 어도인 부분월류형이 점하는 비율 이 현저히 적다. 한편, 수로식 어도의 전체 점유 비율은 41%이며, 그 중 도류벽식 어도는 27%, Fishway
types
Pool type Channel type
Others Remarks Pool and weir Vertical solt Ice habor Baffle Embeded
stone Numbers
(%)
22 (38)
5 (9)
4 (7)
16 (27)
8 (14)
3 (5)
58 (100) Table 3. Classification of fishway types.
Date River name
Facility name River grade
Fishway type Pool type Channel type Others Remarks
Survey contents
Structural problems
Dimension
Height (m) Remarks Length (m) Remarks
Slope (%) Remarks
Attraction flow Yes No Remarks Fish shelter at
entrance in flood Yes No Remarks Entrance Pool Yes No Remarks
Exit Pool Yes No Remarks
Fish-gathering ability
for catadromous fish Good Fair Poor connection between
water route and fishway entrance
Good Poor Remarks
Height difference of
partition walls (cm) Remarks
Managerial problems
Height difference in
entrance Yes No Remarks (cm)
damage of main body Yes No Remarks Sedimentation in
entrance Yes No Remarks Sedimentation within
fishway Yes No Remarks
Sedimentation in exit Yes No Remarks Facility status Good Fair Por Velocity
and Depth in fishway
Entrance (cm/s) Depth (cm) Remarks
Middle (cm/s) Depth (cm) Remarks
Exit (cm/s) Depth (cm) Remarks
Max. velocity (cm/s) Depth (cm) Remarks
The others Breadth ratio
Length of river crossing structurem
Fishway widthm
×
Records of the others
Table 2. Field survey sheet of fishway.
No.
River
Location Name of facilities
Dimension of
fishways Discharge
in fishway Stop log
Name Grade Height
(m) Length
(m) Slope
(%) 1
Bukcheon Local Goseong-gun
Estuary No-1 1.0 11.0 9.1 × ○
2 Estuary No-2 1.0 11.0 9.1 × ×
3 Estuary No-3 1.0 12.0 8.3 × ×
4 Namcheon Local Goseong-gun Estuary No-1 1.0 17.0 5.9 × ×
5 Estuary No-2 1.0 11.0 9.1 × ×
6 Cheonjincheon Local Goseong-gun Estuary No-2 1.4 8.0 17 ○ ×
7 Yongchoncheon Local Goseong-gun Estuary No-1 1.8 5.6 32.1 × ×
8 Ssangcheon Local Yangyang-gun Estuary No-1 1.0 11.0 9.1 × ×
9 Mulchicheon Local Yangyang-gun Estuary No-1 1.5 10.0 15 × ×
10
Namdaecheon(1) National Yangyang-gun
Estuary No-1 1.5 42.0 3.6 × ×
11 Estuary No-2 2.5 53.0 4.7 × ×
12 Estuary No-3 0.6 4.0 15 × ×
13 Gwangjeongcheon Local Yangyang-gun Estuary No-1 2.5 49.0 5.1 × ○
14 Estuary No-3 1.5 15.0 10 ○ ×
15 Haesongcheon Local Yangyang-gun Estuary No-1 1.5 19.0 7.9 ○ ×
16 Hwasangcheon Local Yangyang-gun Estuary No-1 2.5 25.0 10 × ○
17 Sinricheon Local Gangneung-si Estuary No-1 1.5 29.0 5.2 ○ ○
18 Estuary No-2 1.5 29.0 5.2 × ○
19
Yeongokcheon Local Gangneung-si
Estuary No-1 4.6 45.0 10.2 ○ ○
20 Estuary No-2 4.9 78.0 6.3 ○ ○
21 Estuary No-3 4.9 78.0 6.3 ○ ○
22 Estuary No-4 4.9 78.0 6.3 ○ ×
23
Sacheoncheon Local Gangneung-si
Estuary No-1 2.4 23.0 10.4 ○ ×
24 Estuary No-2 3.3 36.0 9.2 ○ ×
25 Estuary No-3 3.3 36.0 9.2 ○ ×
26 Estuary No-4 3.3 36.0 9.2 ○ ×
27 Estuary No-5 2.0 21.0 9.5 ○ ×
28 Estuary No-6 2.0 21.0 9.5 ○ ×
29 Namdaecheon(2) National Gangneung-si Estuary No-1 1.1 20.0 5.5 ○ ×
30 Local Gangneung-si Estuary No-2 3.0 64.5 4.7 ○ ×
31 Gunseoncheon Local Gangneung-si Estuary No-1 2.9 40.0 7.3 ○ ○
32
Jusucheon Local Gangneung-si
Estuary No-1 2.0 19.0 10.5 ○ ○
33 Estuary No-2 2.0 27.0 7.4 × ○
34 Estuary No-3 2.0 27.0 7.4 ○ ○
35 Estuary No-4 2.0 27.0 7.4 ○ ○
36 Jeoncheon Local Donghae-si Estuary No-2 0.5 22.0 2.3 × ×
37 Osipcheon(1) National Samcheok-si Estuary No-1 1.0 15.0 6.7 ○ ×
38 Estuary No-2 0.8 17.0 4.7 ○ ×
39 Maeupcheon Local Samcheok-si Estuary No-1 2.5 60.0 4.2 ○ ×
40 Samcheok-si Estuary No-2 2.5 60.0 4.2 ○ ×
41 Chucheon Local Samcheok-si Estuary No-1 2.0 29.0 6.9 ○ ×
Table 4. Dimensions of fishways in the eastern coast rivers.
돌붙임 어도는 14%를 차지하고 있다. 어도형식 으로 분류될 수 없는 비표준 어도는 5%로 이런 종류의 어도는 그 기능면에서 공식적으로 인정 된 바가 없다.
Table 4는 조사대상 하천별 어도의 제원, 유 량 유무 및 유량제어용 물빈지(角落) 유무를 나 타낸 것이며, 이하의 그래프에서는 하천별 구조 물명 대신에 연번(No.)으로 나타내었다. 어도의 평균경사도는 7.90%로 비교적 완만한 편에 속 한다. 어도 경사가 완만하면 소상어류의 에너지 소모가 적어 효율적이긴 하지만 어도가 하류방 향으로 과다하게 돌출되기 때문에 어도시스템 에서 유인수(attraction water) 설비가 없고 어도 입구가 하천의 최심선(thalweg)과 일치하지 않 을 경우 집어에 상당한 문제점이 발생한다.
조사어도의 길이는 하폭과 보의 높이에 비례 하여 하폭이 넓을수록, 보의 높이가 높을수록
어도 길이가 길었고, 하폭이 좁고 보의 높이가 낮을수록 그 연장이 짧았다. 어도 길이가 40m 이상으로 비교적 긴 하천은 대종천을 비롯해 12 개 하천, 길이가 10m에 미치지 못하는 짧은 어 도를 가진 하천은 5개소로 이 경우는 대부분 어 도가 바닥보호공 위에 설치되어 있어 증수기의 일부기간을 제외하고는 어도의 기능을 할 수 없 는 어도에 속한다. 어도의 평균높이는 2.0m로서 비교적 높은 편에 속했다.
2. 어도의 길이에 대한 문제점과 그 개선대책 어도의 길이가 긴 것은 상대적으로 어도경사 가 완만하게 되어 어류의 소상효율을 증가시키 게 된다. 소상어류가 하천차단구조물을 만나면 소상로를 찾기 위하여 구조물의 선단에서 좌우 방향으로 이동하는 본능이 있다. 따라서 어도를 설계할 때 입구는 바닥보호공의 선단에 두고 하 No.
River
Location Name of facilities
Dimension of
fishways Discharge
in fishway Stop log
Name Grade Height
(m) Length
(m) Slope
(%)
42 Imwoncheon Local Samcheok-si Estuary No-1 1.2 18.0 6.7 ○ ×
43 Hosancheon Local Samcheok-si Estuary No-1 1.5 40.0 3.8 ○ ×
44 Gagokcheon Local Samcheok-si Estuary No-1 3.2 60.5 5.3 ○ ×
45 Bugucheon Local Uljin-gun Estuary No-1 1.0 2.0 10.4 × ×
46 Namdaecheon(3) Local Uljin-gun Estuary No-2 2.5 24.0 2.6 × ×
47 Wangpicheon National Uljin-gun Estuary No-1 1.8 70.0 5 ○ ○
48 Namdaecheon(4) Local Uljin-gun Estuary No-1 2.2 44.0 3.4 × ×
49 Songcheon National Yeongdeok-gun Estuary No-1 2.1 62.0 5.4 ○ ○
50 Osipcheon(2) National Yeongdeok-gun Estuary No-1 1.4 68.0 2.1 ○ ○
51 Seojeongcheon Local Pohang-si Estuary No-1 0.5 2.6 19.2 × ×
52 Hyeongsangang National Pohang-si Estuary No-1 1.0 12.0 8.3 ○ ×
53 Daejongcheon Local Gyeongju-si Estuary No-1 4.5 100.0 4.5 × ×
54 Taehwagang National Ulsan-si Nam-gu Estuary No-1 1.0 30.0 3.3 ○ × 55
Hoeyagang National Ulsan-si Ulju-gun
Estuary No-1 1.0 6.0 16.7 ○ ×
56 Estuary No-2 1.0 60.0 1.7 × ×
57 Estuary No-4 1.0 11.0 9.1 × ×
58 Jangancheon Local Busan-si
Gijang-gun Estuary No-1 1.0 15.0 6.7 ○ ×
Average 2.0 32.2 7.9 ○(35), ×(23) ○(16), ×(42)
Table 4. Dimensions of fishways in the eastern coast rivers.(continue)
천의 최심선과 일치시키는 것이 가장 이상적이 다. 현재 조사된 어도 중 바닥보호공 하류쪽으 로 과다 연장된 것들은 길이의 문제가 아니라 어도입구가 향하고 있는 방향성에 문제가 있다.
예를 들어 대종천의 경우 하폭 120m에 길이 100m, 폭 5m(폭원율 4.17%)의 전면월류형 어도 가 우안측 하안에 1기가 있다. 바닥보호공 선단 으로부터 약 50m정도 하류로 돌출된 이 어도는 증수시 어도입구를 찾지 못한 대부분의 어류들 이 바닥보호공 바로 밑에 모이게 된다. 집결된 어류의 다음 행동은 소상로를 찾기 위해 하천의 좌우 방향으로 움직이게 되는데 이때 돌출된 어 도 측벽이 가로막고 있어 어도입구를 찾기란 거 의 불가능하다. 한편, 영덕오십천 등과 같이 어 도가 보의 중심에서 좌우로 2기 이상 바닥보호 공의 하류방향으로 과다 노출된 경우도 대종천 과 마찬가지의 현상이 일어날 수밖에 없다. 이 런 경우의 개선대책으로서 대종천과 같이 어도 가 하안측에 가깝게 붙어 있는 경우는 Figure 2(a)의 모식도와 같이 어도 본체의 중앙부에서 바닥보호공쪽을 향해 하천 흐름의 역방향으로 보조어도를 설치해 주면 어도입구의 집어효과 를 적극적으로 높일 수 있다. 또한 영덕오십천 등과같이 어도가 보의 중심부를 기준으로 하류 방향으로 과다하게 돌출되어 있는 경우도 Figure 2(b)의 모식도와 같이 어도 본체 중간부 에서 보를 향하여 보조어도를 바닥보호공의 턱 밑까지 설치하면 집어에 탁월한 효과를 발휘할
수 있다. 두 경우는 반드시 어도 본체의 분기점 에서 합류 풀(pool)을 설치해야만 한다. 용촌천 등과 같이 어도가 보의 본체나 바닥보호공 위에 놓여 있는 경우는 Figure 2(c)의 모식도와 같이 어도입구를 바닥보호공의 하류단까지 연장하고 어도를 중심으로 바닥보호공 양안을 향하여 V 형으로 확장하면 집어에 탁월한 개선방안이 될 것이다. 그 외 방법으로서 어도 입구부를 물받 이공(Apron) 또는 바닥보호공에 일치시키고 어 도 본체를 구조물의 상류측에 두는 상향식 어도 (Set-Back 방식)가 있다. 이 방식은 신설구조물 에 가장 이상적인 설치방식이지만 강하어의 입 구 식별이 가능한 구조형식이어야만 한다.
3. 어도의 구조적 문제점
Table 5는 유인수를 비롯한 어도 본체의 7가 지 문제점들을 항목별로 분석한 것으로 결과는 다음과 같다.
1) 유인수 문제
조사대상 어도 중 유인수로(attraction channel) 를 설치하여 집어효과를 향상시킨 어도는 단 한 곳도 없었다. 유인수로는 어도 본체 경사보다 급 하게 하여 어도 유속보다 빠른 흐름을 어도입구 주변에 흘려보내 어류를 어도입구 쪽으로 유도 하는 장치이다. 소상어는 유인수로의 빠른 흐름 을 감지하여 어도입구에 모이게 되고, 유인수로 측면이나 양면에 있는 보다 느린 어도유속을 감
Before After Before After Before After
(a) Excessive protruding fishway on one side
(b) Excessive protruding fishway in center
(c) Fishway on bed protection works
Figure 2. Improvement methods of fishways.
지함으로서 자연스럽게 어도입구에 진입하게 된 다. 입구풀이 없는 어도에서 소상어를 효과적으 로 어도입구 쪽으로 집어하기 위해서 유인수로 의 설치는 필수사항이다.
2) 홍수시 어도입구 피난처 문제
회유어들은 하천의 유량이 증가할 때 대거 이 동하는 특성을 가지고 있다. 우리나라와 같이 우 기가 여름철에 집중되는 경우에는 홍수가 동반 되는 경우가 허다하다. 홍수시 유속이 대상어의 돌진속도를 넘어서면 어류는 소상을 중지하고 유속이 저하될 때까지 안전한 대피장소를 본능 적으로 찾는다. 그 장소는 자연적인 것과 인공적 인 것으로 나눌 수 있는데 자연적인 것은 어도입 구 근방에 있는 돌이나 나무, 수초 등의 자연 장 애물, 인공적인 구조물은 제방에 설치된 어소블 럭이나 하상에 설치된 바닥보호공, 대공 등의 틈 새가 될 수 있을 것이다. 조사대상 중 어소블럭을 어도하류에 설치한 하천은 전천 단 한 곳 밖에 없었으며, 나머지 55% 정도는 피난처가 어도입 구에 자생한 물억새 군락과 돌 등이 대부분이었 다. 따라서 홍수시 소상어의 Fallback 현상을 막 기 위해서는 어도 하류부에 다양한 형태의 어소 블럭 등의 인공구조물이 필요하다.
3) 입구 풀과 출구 풀의 문제
어도시스템에서 입구풀은 소상어류의 집어와 휴식을 위하여, 출구 풀(pool)은 소상행동에 의 해 체력이 소모된 어류들의 휴식과 상류로부터
홍수시 유하하는 토사의 퇴적을 일시적으로 차 단하는 역할을 한다. 이 중 입구 풀(pool)은 하류 방향으로 과다 돌출된 어도의 경우, 집어를 위 해서 없어서는 안 될 필수 구조물이다. 조사 결 과 형산강과 회야강, 전천 등 어도입구가 감조 구역에 설치되어 있어 풀이 필요 없는 경우를 제외하고 입구 풀을 인위적으로 설치한 경우는 단 한곳도 없었다. 출구 풀은 입구 풀에 비해 그 중요도가 다소 떨어진다 하더라도 어도구조 자 체의 결함 때문에 소상어류의 체력소모가 큰 경 우와 어도의 구조적 안정을 위해서도 출구 풀의 역할은 대단히 크다고 할 수 있다. 조사어도 중 출구 풀의 형태를 갖춘 어도는 대종천의 어도가 유일했으며 그마저도 풀의 최대 수심이 30cm에 불과해 풀의 기능을 하기에는 역부족이었다.
4) 천적방호시설의 문제
조사 어도 중 인위적인 구조물로서 천적방호 시설을 설치한 어도는 단 한 곳도 없었다. 어도 를 소상하는 어류들은 월류부의 유속이 해당 어 류의 순항속도보다 빠르거나 격벽간의 단차가 커지면 유영력을 높이기 위하여 보통근을 사용 하게 된다(Nakamura, 1995). 보통근을 장시간 사용하면 어체 내에 젖산이 쌓여 근육이 굳어지 게 되는데 충분한 휴식을 할 수 없는 구조를 가 진 어도에서는 이 현상을 피할 수 없다. 체력이 소진되고 근육이 경직되어 행동이 무뎌진 어류 들은 대개 어도 출구부에서 천적의 표적이 된 다. Figure 3은 영덕 오십천 어도의 모습이다. 조 Structural
problems
Attraction water
Shelters of fishway entrance in
flood
Pool in entrance
Pool in exit
Protective facilities on natural enemy
Connectivity between thalweg and
entrance
Drop of partition
wall
Status
Optimal (%)
0 (0)
26 (45)
3 (5)
1 (2)
0 (0)
42 (72)
50 (86) Poor
(%)
58 (100)
32 (55)
55 (95)
57 (98)
58 (100)
16 (28)
8 (14) Table 5. Structural problems on fishways.
류들이 배설한 분변들을 어도입구부, 중간부, 출구부로 나누어 비교해 보면 Figure 3에서 보 는 바와 같이 어류의 소상행동이 민첩한 입구부 와 중간부의 격벽 상부에는 조류 분변의 흔적이 거의 없는 반면에 출구부에 집중적으로 많은 흔 적들이 보이고 있음을 알 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 어도 출구부에서 어류들이 조류들의 표적이 되고 있다는 것을 입증하는 것이다. 이 런 문제를 예방하기 위해서는 조류들의 어도접 근을 제한적으로 차단하기 위한 출구 풀의 덮개 장치나 그 외의 방호시설이 필요하다.
5) 어도입구와 하천 최심선(thalweg)과의 일치여부 어도입구와 하천 최심선과의 일치여부는 소 상어류의 집어능력에 큰 영향을 미치는 중요한 요소이다. 전체 대상 하천 중 약 72% 정도가 일 치하여 상당히 양호한 것으로 나타났다.
6) 내부격벽 간 단차문제
계단식어도에서 상․하류 인접 풀 사이의 단
차가 30cm 이하이면 치어를 제외한 대부분의 어류들은 소상에 큰 무리가 없다. 본 조사에서 30cm 이상 단차가 발생하지 않는 어도는 약 86% 정도로서 아주 양호한 것으로 나타났다.
4. 어도의 관리상 문제점
Table 6은 조사대상 어도의 관리상의 문제점을 분석한 결과이다. 내용은 어도입구 단차발생 등 6가지 항목으로서 세부적인 내용은 다음과 같다.
1) 어도입구의 단차발생 문제
전체 조사 대상 어도 중 약 69% 정도가 어도 입구에서 30cm 이상의 단차가 있음을 보여주고 있다. 어도입구에 풀이 없는 상태에서 30cm 이 상의 단차가 발생하면 유영력이 약한 어류들은 도움닫기를 할 수 없어 소상 행동에 큰 영향을 미친다. 조사된 일부 어도에서는 단차가 50cm (강릉 남대천 등)이상으로서 어도로서의 가치를 상실한 곳도 있었다. 어도입구단차 발생의 근본 적 원인은 증수시 어도입구가 소류력에 의해 세
Structural problems
Drop of entrance
Damage of main body
Deposition in entrance
Deposition in fishway
Deposition in exit
Management condition of
facilities
Status
Optimal (%)
18 (31)
47 (81)
10 (17)
15 (26)
6 (10)
28 (48) Fair
(%) - - - - - 21
(36) Poor
(%)
40 (69)
11 (19)
48 (83)
43 (74)
52 (90)
9 (16) Table 6. Problems of fishway management.
(a) Entrance (b) Middle (c) Exit (d) Partition wall (e) Exit Figure 3. Traces of birds excreta on fishways in Osipcheon(Yeongdeok-gun).
굴된 경우가 대부분이었으며 그 개선대책은 정 기적인 어도의 유지관리와 입구 풀의 조성에 있 다고 볼 수 있다.
2) 어도본체 손상 문제
조사대상 어도 중 어도 본체의 일부 또는 전 체가 파손된 것은 약 19% 정도였으며, 그 중에 서 도류벽식 어도의 손상이 가장 컸다. 동해안 의 하천은 상류부의 유로경사가 급하고 유로연 장이 짧아 홍수시 상류로부터 상당히 많은 호박 돌 이상의 입경이 큰 하상재료가 유하하는 하천 이다. 하구에 가까운 어도임에도 불구하고 어도 본체의 파손이 심각한 것은 도류벽식이 가지고 있는 구조적인 특성과 도류격벽이 대부분 무근 콘크리트로 되어 있기 때문이다. 그 외 형식의 어도들도 대부분 입경이 큰 하상재료의 유하에 의한 충돌파괴로 보여진다. 어도본체의 손상을 방지하기 위해서는 어도출구부의 전석 방호벽 설치, 중앙격벽의 철근콘크리트화와 어도출구 부에 풀을 설치하는 것이 가장 효과적이다.
3) 어도 입 ․ 출구 토사퇴적 문제
어도 입․출구부의 토사퇴적은 전체 조사 어 도 중 약 83%정도로 어류의 소상과 강하에 영 향을 심각하게 미치는 수준이었다. 어도출구에 토사가 퇴적되면 수심이 얕아져 소상어류가 천 적으로부터의 표적이 쉽게 될 수 있고 입구부의 퇴적은 소상로를 차단하는 직접적인 원인이 될 수 있기 때문에 반드시 정기적인 유지관리가 되 어야만 한다.
4) 어도 내 토사퇴적 문제
조사 어도 중 어도본체에 토사나 유목 등 장 애물이 퇴적된 곳은 약 74%에 달했다. 퇴적유 형을 보면 송천이나 형산강과 같이 어도입구나 본체에 토사가 쌓여 그 위에 수초가 번식되고 있는 경우, 영덕 오십천, 대종천 및 호산천과 같이 어도 본체 내에 토사가 쌓여 어도 풀의 기
능을 상실한 경우, 평해 남대천, 강릉 남대천과 같이 어도입구나 중간에 돌이나 유목이 쌓여 어 류의 소상을 방해할 수 있는 경우 등 다양했다.
어도 내 토사 퇴적과 수초의 성장은 치어나 갑 각류 등 일부 어류들에게는 소상에 다소 효과가 있을 수 있으나 일반적으로는 소상장애나 부상 의 원인이 될 수 있기 때문에 상시적인 유지관 리가 필요하다.
5) 전체 어도 시설물 관리상태
어도 전체 시설물의 관리상태는 어도로서의 기능상 문제가 없으면 상등급, 어류의 소상에 다소 장애를 초래한다고 판단되면 중등급, 어류 소상에 심각한 영향을 미칠 정도의 상태는 하등 급으로 평가하였다. 전체조사 어도중 상등급이 약 48%, 중등급이 36%, 하등급이 16% 정도로 외형상 84% 정도는 관리상태가 비교적 양호한 것으로 조사되었다. 하등급으로 평가된 어도형 식은 주로 도류벽식 어도로서 어도의 기능을 거 의 상실한 것으로 판단되며, 개보수가 시급한 실정이다. 여기에서 조사된 87%의 어도는 어도 로서의 기능이 완벽하다는 의미는 절대 아니며 외형상 양호하다는 뜻에 국한한다.
5. 어도유량 제어방법
갈수기에 유량이 전혀 없는 어도는 전체 조사 대상 어도 58개소 중에서 23개소(40%)로 매우 심각한 수준이다(Table 4). 어도에 유량이 없는 이유는 어도설계시 어도유량을 반영하지 않은 경우와 유량산정이 잘못되어 기존 수리권에 의 해 유량이 우선 배분되어 어도를 통한 유하 유 량이 없는 경우이다. Figure 4는 울산시 회야강 에 설치된 농업용 취수보의 예로서 PC제품 콘 크리트블록식 어도가 2기 설치되어 있다. 2010 년 보가 준공된 직후에는 Figure 4의 (a) 및 (c) 와 같이 어도 출구를 통해 흐름이 형성되고 있 지만 2013년 8월 현장 조사 시에는 Figure 4의 (b) 및 (d)와 같이 콘크리트로서 어도출구를 완
전히 폐쇄하여 어도에 물이 흐르지 못하도록 막 고 있다. 이는 관개용수의 수요가 가장 높은 시 기에 용수부족 문제가 발생하여 취해진 불가피 한 조치라고 생각된다. 따라서 하천기본계획 수 립시 정확한 어도유량 계산은 간과할 수 없는 필수요소이다.
한편, 어도유량의 제어방법으로서는 어도출 구부에서 유량조절장치 없이 대부분 그대로 유 하시키는 방법을 택하고 있었으며 이중 16개소 (28%)가 어도의 출구부에 각락(물빈지, stop log)으로 어도 유량을 제어하고 있었다(Table 4).
어도 출구부에 각락을 설치하는 것은 소상운동 으로 체력이 고갈된 어류들에게 장벽효과를 유 발하는 치명적인 장애물이 된다. 따라서 이와
같은 부대시설은 어도에 절대 설치해서는 않된 다. 또한, 각락이 설치된 대부분의 어도들은 송 천, 영덕오십천과 같이 하천 규모가 크고 회유 어의 소상이 많은 하천들에 집중되어 있어 그 폐해는 심각하다고 볼 수 있다.
6. 어도 형식별 유속분포
1) 풀타입 계단식 어도의 유속분포
Figure 5, 6 및 7은 풀타입 계단식어도인 아이 스하버형, 버티컬슬롯형, 전면월류형 어도의 유 속을 조사한 것이다. 조사기간이 갈수기라 유량 이 다소 부족했고 아이스하버형과 버티컬슬롯형 은 설치된 곳이 많지 않아 충분한 표본조사를 할 수 없는 한계가 있었다. 조사어도들의 최대 유속 (a) Right bank-side
(2010. 1)
(b) Right bank-side (2013. 8)
(c) Left bank-side (2010. 1)
(d) Left bank-side (2013. 8) Figure 4. Changes of fishways exit in Heoya river.
Figure 5. Velocity distribution of Ice-Habor type.
Figure 6. Velocity distribution of vertical slot type.
Figure 7. Velocity distribution of pool and weir type fishway.
Figure 8. Velocity distribution of baffled type. Figure 9. Velocity distribution of embeded stones type.
은 1.5m/sec 이하로 3종의 어도 모두 동해안 회유 어의 대표종인 연어나 은어의 성체가 발휘할 수 있는 돌진속도(Table. 7) 이하로 어류 소상에는 큰 문제가 없으나 어도 입구쪽으로 갈수록 가속 되는 경향이 있기 때문에 풍수기에는 회유어종 중 유영력이 약한 어종이나 치어들에게는 소상 이 곤란한 경우가 다소 발생할 것으로 판단된다.
2) 수로식 어도형식의 유속분포
Figure 8 및 9는 수로식 어도에 속하는 도류
벽식과 사면돌붙임 어도의 유속분포를 나타낸 것이다. 계단식어도와 마찬가지로 최대유속이 1.5m/sec 이하로 회유어의 소상에는 큰 무리가 없을 것으로 판단되나 수로식은 유량 증가시 계 단식에 비해 어도 입구부로 갈수록 유속의 가속 현상이 두드러짐으로 가속을 제어하고 소상어 류가 중간에 쉴 수 있는 휴식공간 등의 설치가 필요한 것으로 판단된다.
7. 도약어류에 대한 측벽의 안정성 문제
하천을 소상하는 어류가 도약을 하는 경우는 어종에 따라 조금씩 다르지만 지금까지의 연구 결과(Japan Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, 1994)에 의하면 일반적으로 어류는 급 류나 폭포를 만난 경우, 수중에서 움직이는 물 체나 주변의 소리에 놀라는 경우 등 다양한 환 경에 조우하면 도약하는 습성이 있다. 은어는 체장이 6～9cm인 경우에 도약높이는 0.6m정도, 70g 정도의 은어 성체는 약 1.0～1.2m까지, 우 리나라 회유어의 대표종에 속하는 숭어는 자기 체장의 2～3배 정도까지 도약이 가능하며, 도약 높이는 체장에 비례한다.
본 논문에서 조사된 58개의 어도 중 측벽의 높이가 20cm 전후인 곳이 총 26개소로 45%의 높은 비율을 차지하고 있다. Figure 10은 현장조 사시 측정한 어도 측벽의 높이이다. 측벽의 높 이가 낮으면 조류들이 출구부 내․측벽상에 포 진하여 소상어를 포획할 수 있는 장소를 인위적 으로 제공하는 결과를 초래한다. 따라서 이와 같은 어도들은 회유어의 도약높이에 부합하는
(a) Namdaecheon (b) Osipcheon (c) Hwasangcheon (d) Maeubcheon (e) Bukcheon Figure 10. Examples of a low outer wall on fishways.
Fish species Body length (㎝)
Burst speed (㎝/sec)
Cruising speed (㎝/sec)
Sweetfish
0.5～0.6 3～7 -
4.0～5.0 50～70 5～10
5.0～9.0 100～120 40～60
10.0～ 200 -
Dace 7.0～10.0 100
15.0 160
Minnow 7.5～9.5 100
Stickle back 10.0 72.0
SalmonㆍTrout
15.0 160
16.5 210
20.0 240
30.0 320
68.0 503
Eel
7.0～10. 60
10.0～15.0 90 15.0～30.0 150
Periophthalmus 6.7 27
Table. 7 Swimming speed of major fishes (Sasanabe, 1993).
측벽의 숭상 없이는 어도의 역할을 할 수 없다.
8. 어도의 폭원율에 관한 분석
어도폭원율에 대하여 정확한 정의는 없으나 어도의 폭원율은 (어도 폭원/보의 길이)×100으 로 정의하고 있으며, 일본의 경우 폭원율은 1～
15% 정도로 다양하며 4%인 곳이 제일 많았고 폭원율이 3% 이하의 어도는 어류가 소상하기 어렵다는 연구결과가 있다(Satou et al., 2004).
Figure 11은 대상 하천의 어도폭원율을 조사한 결과이다. 35개 하천의 평균 폭원율은 4.57%로 상당히 양호한 편으로 평가된다. 어도의 입구가 하천의 최심선과 일치하지 않는 경우는 소상어 가 어도입구를 발견하기 쉽도록 어도의 폭이 넓 으면 넓을수록 집어효과를 높일 수 있다. 조사 된 하천 중 폭원율이 3% 미만의 것이 전체 40%
정도를 차지하기 때문에 폭원율의 보강이 필요 한 부분이 다소 있다고 판단된다.
Figure 11. Breadth ratios of fishways.
9. 아이스하버형 어도의 문제점 분석
조사된 어도 중 아이스하버형 어도는 영덕 오 십천을 비롯해 5개 하천에 8기 정도가 설치되어 있다. 전부가 PC제품으로서 공장에서 만들어져 현장에서 조립한 형식이며, 설치형태와 규격은 대동소이하다. 아이스하버형 어도는 전면월류 형 계단식어도가 가지고 있는 고질적인 단점인 풀 내의 유수 불안정과 정진현상 발생 등의 제 문제점을 개선한 근대식 어도의 대표작이다. 이 어도의 가장 큰 특징은 풀의 중앙에 비월류격벽 을 만들어 유수의 불안정을 최소화 하면서 동시 에 비월류격벽의 ㄷ자형 안쪽에 정온역을 만들 어 소상어에게 안전한 휴식장소를 제공하는 구 조적 특징을 가지고 있다. 또한 위어와 잠공이 종단방향으로 일직선상에 놓여 있기 때문에 어 류가 소상방향을 식별하는데 탁월한 효과가 있 는 구조이다. 조사된 어도의 대부분이 이런 구 조적 특징을 충분히 발휘하기에는 상당히 미흡 한 상태였고 아이스하버형의 표준도(Figure 12) 와 영덕 오십천에 설치된 이 타입의 어도(Figure 13 및 14)를 대표적으로 비교해 보면 다음과 같 은 문제점들이 발생한다.
Figure 12의 표준도에서 이 어도의 적용 최소
Q(*) m³/s
B (m)
b (m)
e (m)
c×d (m×m)
Pv(*) (watts/m³)
1.0 3.05 0.95 0.55 0.30×0.30 160
1.6 4.26 1.32 0.79 0.46×0.41 180
2.0 5.20 1.63 0.91 0.46×0.46 180
(*) flow and volumetric dissipated power for a nominal head of 0.30m
Figure 12. Characteristics of ice harbor type fishway(Michel Larinier, 2002).
Figure 13. Status of fishways in water abundant season.
유량이 Q=1.0㎥/sec일 때 비월류격벽의 소요 최 소 높이는 0.6m, 풀의 깊이는 1.83m인데 비하여 조사대상 하천의 어도는 각각 0.2m, 0.5m로서 턱 없이 부족하다. 따라서 소규모의 강우에도(이때, 위어의 월류수심 0.15m) 하류로 갈수록 비월류 격벽이 물에 잠기는 현상이 발생한다(Figure 13).
이보다 유량이 더 증가하면 비월류격벽이 물에 잠기면서 아이스하버형 어도가 가지고 있는 구 조적 기능을 일부 상실할 수도 있다.
어도 풀의 규모(Larinier, 2002)는 아래에 제 시한 단위체적당 산일작업율()과 관계하며
의 체적 값은 연어과의 물고기와 같은 대형 어를 대상으로 할 경우에는 200정도, 소형어의 기준으로는 150 정도가 표준이다(Figure 12).
PV V
g Q H
여기에서 는 단위체적당 산일작업율(散逸 作業率 Watt/㎥), ρ는 물의 단위체적 중량(1000
㎏/㎥), Q는 어도유량(㎥/S), ΔH는 풀간의 낙차 (m), V는 대상 풀 내의 물의 체적(㎥)이다.
영덕 오십천 어도의 경우, Q=1.0㎥/sec로 산 정했을 경우 값이 435 정도로 나오기 때문 에 풀의 체적이 현저히 작다고 볼 수 있으며, 풀 의 평면은 정방형을 원칙으로 하는데 폭 5.0m, 풀 간격 1.80m로서 풀의 간격이 짧아 하류방향 으로 유수의 가속과 수심의 증가현상이 발생하 고 있다(Figure 15 및 16). 또한, 풀 내부의 유수 를 안정시키기 위해 비월류격벽에 상향으로 접 해있는 내벽의 돌출길이는 0.46m가 표준이나 0.3m(Figure 14의 (e) 및 (f))에 불과해 어류가 휴 식할 수 있는 안정역이 현저히 부족함을 알 수 있다. 또한 어도의 측벽은 소상어가 도약할 시
어도 밖으로 떨어지지 않도록 소상어류의 최대 도약 높이 이상으로 설치해야하는데 Figure 14 의 (d) 및 (g)에서 알 수 있는 바와 같이 최대 높 이가 0.4m에 불과해 위어가 만수상태가 되면 0.2m 밖에 여유가 없어 대단히 불안전한 구조를 띠고 있다.
Figure 15. Velocity distribution in fishway(Osipcheon).
Figure 16. Water depth distribution in fishway(Osipcheon).
10. 버티컬 슬롯형 어도의 문제점 분석
조사된 어도 중 버티컬 슬롯형 어도는 화상천 을 비롯한 5개 하천에 7기 정도가 설치되어 있 다(Figure 19). 이 형식의 특징은 슬롯을 통하여
(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)
Figure 14. Dimensions of ice-habor type fishway in Osipcheon.
풀로 진입한 분류는 Figure 7의 (a) 및 (b)와 같 이 풀의 중심부에서 교차함으로서 유수 에너지 를 효율적으로 감쇄시키고 풀의 양측과 격벽의 직하류에 정온역을 형성하여 소상어가 휴식할 수 있는 공간을 만드는 특징을 가지고 있다. 조 사된 어도는 전부 편측 슬롯형 어도로서 원래 이 형식의 어도가 가지고 있는 구조적인 특성에 는 다소 미흡한 것으로 판단된다. 우선 Figure 17과 Figure 19를 구조적인 측면에서 비교해 보 면 조사어도들의 대부분이 풀과 슬롯에 설치된 비월류격벽의 높이가 같지 않고 슬롯측의 격벽
이 낮은데 있다. 또한 슬롯 바닥에는 일반적으 로 최소 높이 0.20m 정도의 턱(sill)을 설치하는 데 이 턱은 풀 내의 분류를 대각선방향으로 유 도해 단락현상을 방지함과 동시에 어도내의 유 량을 제어하는 두 가지 목적을 가지고 있다. 조 사된 어도의 슬롯측 격벽은 이것이 턱인지, 측 벽인지 구별이 되지 않는 어중간한 높이를 가지 고 있다. 그렇기 때문에 풀 내의 유수는 항상 불 안정한 상태가 된다. 한편 유량이 증가하여 슬 롯측 격벽 정부를 월류하는 현상(Figure 19(c)) 이 발생하면 슬롯부의 흐름이 불안정하게 된다.
(a) Single vertical slot (b) Paired vertical slot Figure 17. Single and paired vertical slot fishway(Larinier, 2002).
(a) Paired vertical slot fishway (Puyoo dam ) (b) Single Vertical slot fishway (Atrix dam)
(c) Single vertical slot fishway (Oda Headwork) (d) Single vertical slot ishway (Sinroka Headwork) Figure 18. Standard vertical slot type fisaway.
(a) Hwasangcheon (b) Sacheoncheon (c) Yeongokcheon
Figure 19. Several forms of vertical slot type fishway.
이와 같은 환경의 조성은 어류의 소상에 치명적 인 문제가 될 수 있다. 기설의 버티컬슬롯형 어 도는 그 구조가 대동소이했으며 대대적인 개선 책이 필요한 것으로 판단된다.
11. 전면월류형 계단식 어도의 문제점 분석 조사어도 중 전면월류형 계단식어도는 총 22 기로 38%의 높은 비중을 차지하고 있다. 일반 적으로 전면월류형 계단식 어도의 최대 단점은 풀 내의 유수불안정과 정진현상에 의해 소상어 류의 휴식과 방향인식을 어렵게 해 어도효율을 현저히 떨어지게 하는 것이다. Figure 20(a)의 연곡천과 같이 경사가 급하고 풀의 규모가 작은 이런 어도에서는 육안으로도 식별이 가능할 정 도의 정진(靜振, seiche)현상에 의한 횡파 발생 을 목격할 수 있다.
태화강과 회야강(Figure 20의 (b) 및 (c))의 경 우는 콘크리트 PC제품의 풀타입 어도를 현장에 서 조립한 것인데 육안으로도 식별이 가능하듯 이 낮은 수심(0.5m 정도)의 소규모 풀, 그리고 풀 주변에 자연석 모양의 콘크리트 돌기가 붙어 있는 구조를 띠고 있다. 이런 구조의 어도는 유 속의 저지에는 다소 효과가 있을지 모르나 유수 와 돌기의 충돌에 의한 심한 물거품의 발생과 풀 내의 유수의 불안정은 피할 수 없다. 이런 경 우에는 소상어의 휴식, 어류의 방향 식별 장애, 물거품에 의해 유영에너지의 과소비 등의 악조 건이 발생하기 때문에 어도의 효율은 현저히 낮 아 질 수밖에 없다. 따라서 이런 종류의 어도들 은 특별한 개선책이 나올 수 없다.
12. 사면 돌붙임 어도의 문제점 분석
어도의 바닥에 돌을 붙여 유수의 가속을 억제 하는 구조를 띤 사면 돌붙임 어도는 조사대상 어 도 중 연곡천을 비롯하여 총 8개소 였다. Figure 21에서 보는 바와 같이 사면상의 돌의 배치는 대 부분이 무작위 형태를 띠고 있다. 이런 배치방식 은 유수의 가속을 억제하는 능력은 탁월하나 유 수와 돌의 부딪힘에 의한 기포발생, 복잡한 유로 형성, 어류의 유영효율 감소, 소상방향의 식별력 등 어류 소상에 많은 장애요인이 발생한다. 이런 어도의 개선방법으로서는 Figure 22(Nakamura, 1995)와 같이 돌을 유선방향에 가깝게 배치하는 것이다. 이런 배치방식은 유수의 가속억제 뿐만 아니라 부딪힘이 현저히 줄기 때문에 물거품의
(a) Yeongokcheon (b) Bukcheon(c) Osipcheon Figure 21. Status of fishway with embeded stones.
발생을 최소화할 수 있다.
또한 돌 열 사이의 중심부에 수심을 증가시켜 소상로가 안전하게 확보되는 이점이 있다. 이때 사면에 돌을 고정시키는 방법으로는(자연석 호 (a) Yeongokcheon
(Seiche phenomenon)
(b) Taehwa river (c) Heoya river
Figure 20. Status of pool and weir typy fishway.
(a) Control acceleration (b) Increasing water depth Figure 22. Conception of improving fishway with
embeded stone (Nakamura, 1995).
박돌의 경우) 돌꼬리를 상류방향으로, 돌머리를 하류방향으로 두는 것이 유수와 돌의 충돌을 최 소화하여 기포 발생량을 감소시킬 수 있다.
13. 도류벽식 어도의 문제점 분석
도류벽식 어도는 북천을 비롯하여 총 16개소 에 전체 조사대상 어도 중 약 27% 정도가 설치되 어 있다. 조사된 어도의 대부분은 도류격벽이 파 손되어 어도의 기능을 상실하고 있었고 그 형체 가 온전한 곳은 연곡천을 비롯하여 10개소 정도 뿐이었다. 과거의 도류벽식 어도 설계방법은 저 류 격벽을 지그재그(zigzag)로 배치하여 어도 길 이를 연장함과 동시에 어도경사를 완만하게 함 으로서 유속을 낮추는 것이 목적이었다. 어도를 소상하는 물고기에 있어서 소상에 필요한 최적 의 환경 조건은「정류」,「방향인식」및「휴식」
의 3 조건을 만족시키는 것이다.
Figure 23의 (a)와 같이 격벽이 지그재그로 배 치된 경우는 유수의 저지효과에 의해 유속을 감 쇄시키는 효과는 있을지 몰라도 위에서 제시한 3조건을 만족시킬 수는 없다. 따라서 Figure 23 의 (b)와 같이 격벽의 중앙부를 직선으로, 그 양 쪽에 휴식 공간을 제공하는 구조로 변경함으로 서 상기 조건을 어느 정도 만족시킬 수 있고 빠 른 유영력을 가진 은어나 연어류의 소상에 효율 을 높일 수 있을 것이다. 차제에 도류벽식과 이 와 유사한 형태의 어도는 만들지 않는 것이 바 람직하다.
(a) Before (b) After
Figure 23. Improvement methods of baffled fishways.
IV. 결 론
어도는 보의 본체 다음으로 시설비가 많이 들 어가는 수리구조물이다. 기능을 잃은 어도를 철 거하고 신설하는 것 보다는 기존어도의 문제점 을 보완하여 본래의 기능을 발휘하도록 개선하 는 것이 보다 경제적이면서 시간을 단축하는 일 일 것이다.
본 연구는 기존 어도시스템을 보강하여 경제 적이면서도 아울러 어류의 소상효율을 높이는 데 그 목적이 있다. 결과 및 고찰을 바탕으로 가 장 시급하다고 판단되는 최소한의 개선대책을 제시하면 다음과 같다.
1. 어도가 바닥보호공 하류방향으로 과다하게 돌출된 경우 어류의 집어를 위하여 어도 본 체로부터 분기된 보조어도를 설치한다. 이 어도는 입구가 바닥보호공 턱 밑으로 향하도 록 설치해야 하며. 어도 본체의 연결부에는 반드시 풀을 설치한다.
2. 어류들의 집어와 소상어의 휴게를 위하여 어 도 입구부에는 반드시 입구 풀을 설치한다.
3. 조사된 대부분의 어도는 측벽이 낮아 소상어 가 도약하면 어도 밖으로 떨어질 위험성이 상당히 높았다. 따라서 어도의 측벽은 대상 소상어의 도약높이 이상으로 숭상되어야만 한다.
4. 대부분의 어도들이 출구부에 풀이 존재하지 않고 또한 수심도 낮아 조류 등의 천적으로 부터 무방비 상태로 놓여 있었다. 따라서 조 류 등이 어도 내로 진입할 수 없는 방호시설 이나 출구부의 안전시설이 보완되어야 할 것 으로 판단된다.
5. 아이스하버형과 버티컬슬롯형 어도는 기존의 전면월류형 계단식 어도의 단점을 보완한 근 대식 어도이다. 조사된 대부분의 어도들이 이 어도가 가지고 있는 특징인 풀 내의 정온 역의 형성, 정진현상의 감소 등 수리학적인 메커니즘을 발휘하기 어려운 구조로 되어 있
