1)
†To whom correspondence should be addressed.
Graduate student, Dept. of Integrated Ecological and Environmental Engineering, Sangmyung University, Korea
E-mail: [email protected]
하수처리수와 하천 비점오염원을 이용한 생태적 재처리 효과와 생물 서식처 창출 방안
- 왕포천 생태적수질정화비오톱(Sustainable Structured wetland Biotop) 시스템 사례를 중심으로 -
변찬우･이종찬*†
상명대학교 교수
*상명대학교 대학원 융합생태환경공학과 박사과정 수료
A study on ecological reprocessing and creation of biotope by reuse of treated waste water and nonpoint pollution source of stream
ChanWoo Byeon･JongnChan Lee
* Professor, Sangmyung University, Korea*Graduate student, Dept. of Integrated Ecological and Environmental Engineering, Sangmyung University, Korea (Received : 31 October 2019, Revised: 15 November 2019, Accepted: 15 November 2019)
요 약
왕포천은 충청남도 부여군에 위치하고 있는 하천으로 유로 연장이 길지 않고, 경작지 및 취락지를 통과하는 하천으로 수질이 불량하고, 수량이 부족한 하천이다. 따라서 부여 하수처리수와 왕포천의 비점오염원 1,500~7,000 ㎥/d를 처리 하고 생태계를 복원하고자 SSB (Sustainable Structured wetland Biotop) system의 처리습지를 적용한 결과는 다음과 같다. 왕포천 복원에 대한 설계 및 시공 완료후인 2016년부터 2018년까지 지속적인 관리와 모니터링을 실시한 결과 BOD5 평균 농도는 7.3 ㎎/L, 평균 유출농도는 2.1 ㎎/L로 71.2%의 개선 효율을 나타내었다. T-N은 평균 유입 농도가 7.953 ㎎/L, 평균 유출 농도가 3.379 ㎎/L로 57.5 %, T-P의 평균 유입 농도는 0.177 ㎎/L, 평균 유출 농도는 0.052 ㎎/L로 70.7 %의 개선효과를 나타냈다. 왕포천 수질정화시설을 통한 생태계복원에 대한 모니터링 결과는 복원 후 3년 동안 모니터링 된 왕포천 수질정화시스템의 식물상은 21과 41종으로 식재수종보다 자연유입된 식물종의 비율이 높게 나타났다. 동물상에 대한 모니터링 결과, 양서류와 파충류는 3과 6종, 조류는 15과 25종, 포유류는 5과 5종이 왕포천과 생태적수질정화시설을 이동하며 서식하는 것으로 확인되어, 생물다양성도 창출및 향상된 것으로 나타났다.
핵심용어 : 재처리, 재사용, 생물다양성, 처리습지, 비점오염원
Abstract
The Wangpo stream located in the Buyeo-gun was a small stream with both low water quality and quantity due to the cultivated land and settlement area through the stream. In order to restore ecosystem, the Sustainable Structured wetland Biotop system was applied to treat 1,500 to 7,000 ㎥/d amount of effluent water pumped from the Buyeo sewage treatment plant facility as well as inflowed from nonpoint pollution source of Wangpo stream. As a result of continuous monitoring for 2 years from 2016 to 2018 after completing restorative construction, the average BOD5 as an index of organic pollution was 7.3 mg/L and the average effluent concentration became 2.1 mg/L, showing an improvement by 71.2%. The average inflow concentration of T-N was 7.953 mg/L and the average outflow concentration was 3.379 mg/L, showing 57.5% of improvement. The average inflow concentration of T-P was 0.177 mg/L and the average outflow concentration was 0.052 mg/L, showing about 70.7% improvement. The results of ecological monitoring after creating biotope by reuse of treated waste water and nonpoint pollution source of the Wangpo Stream are as follows.
The plant taxa founded in water SSB(Sustainable Structured wetland Biotop) system of the Wangpo Stream was total 41 species in 21 families, showing a higher proportion of naturally introduced plant than that of artificially planted species. In case of other terrestrial animals, both amphibian and reptile group were confirmed as 3 species in 6 families, avian group was 25 species of 15 families, and mammal group observed 5 species in 5 families, respectively. All species have been created and enhanced through purified water inhabited in the SSB(Sustainable Structured wetland Biotop) system as a treatment wetland, eventually migrating to the Wangpo Stream.
Key words : reprocessing, reuse, biodiversity, biotope, treatment wetland, nonpoint pollution source
1. 서 론
교토의정서(‘97년 12월’)에서 체결된 온실가스 감축 노력에도 불구하고, 지구 온난화는 범지구적 문제로 홍수, 가뭄, 고온, 태 풍 등의 자연재해를 지속적으로 발생시키고 있다. 지구 온난화로 인한 기상 변동은 전세계적으로 물부족 사태를 가속화시키고 있 으며, 우리나라도 예외일 수 없는 상황이 반복되고 있다.
따라서 반복적인 물 부족 사태 개선 대책의 일환으로 하수처 리수 및 하천 비점오염원 처리수 등을 활용한 물재이용 방안의 기술 개발과 적용이 국내외적으로 이루 어지고 있다. 물 재이용 방안의 기술 개발과 적용이 국내외적으로 이루어지고 있다.
수량부족과 수질오염으로 생태환경기능이 악화된 도시하천 복원을 위해 최근 하수처리수를 유지용수로 활용하고 하천 비 점오염원 처리 사례가 점차 늘고 있다(Lee et al, 2007; Seoul Development Institute. 1999). 하지만 하수처리수 또는 비점 오염원이 섞인 하천수를 하천 유지용수로 직접 활용할 경우, 유기물질이나 유해물질 등으로 인해 방류하천 수질이나 생태 계가 훼손될 수 있다. 따라서 이에 관한 친환경적인 수질개선 방안이 절실하다(An, 2005).
물 부족 해결 방안의 하나인 하수처리수 재이용을 위해서는 생태복원기능이 수반된 수질정화 처리효율이 정량적으로 검증 되어진 (Kadlec, 1996; Byeon, 2006). 친환경적인 생태적 수 질정화 인공습지, 즉 처리습지(treatment wetland)의 도입과 적용이 이루어져야 하며, 복원되는 습지 및 주변 생태계를 교 란시키지 않는 구조와 기능으로 복원하는 것이 바람직하다 (Byeon, 2010a). 자유수면형 인공습지 타입의 경우 생태환경
공학적인 융합적 접근에 의한 습지의 수처리 효율과 생태계복 원기능의 도출이 이루어져야 하나 국내의 경우 일부 실험적 설치 사례 외에 상용화된 경우는 전무하였다. 근래 수년간 우 리나라 풍토에 맞게 개발된 생태적수질정화비오톱 시스템 (SSB: Sustainable Structured wetland Biotop)을 적용한 자유 수면형 인공습지사례에서 처리습지에 관한 수질정화와 생태계 복원기능 등이 성공적으로 모니터링 되어왔다(Byeon, 2006;
Gongju-si, 2006; Ministry of Environment, 2010; Byeon, 2012; Wiegleb et al, 2013).
본 연구에서는 부여군 하수종말처리장 방류수와 하천내 비 점오염수를 왕포천 제내지에 조성한 생태적수질정화비오톱에 공급하여 생태적수질정화비오톱 시스템을 통한 생태적 수질개 선 및 도시 하천의 생태계 복원을 방안을 제시하고자 한다. 또 한 초보단계인 국내 하수처리수 재이용 및 하천 비점오염 처 리에 관한 생태환경적 복원설계 및 시공, 유지관리, 모니터링 방안의 기초자료를 제공하고자 한다.
2. 연구재료 및 방법
2.1 설계 대상지의 현황 및 생태적 수질정화기법 선정 배경
왕포천은 충청남도 부여군 부여읍 능산리 일원에 넓게 형성 된 경작지를 통과하는 금강의 제1지류 하천이다. 왕포천은 하 천 연장이 짧고, 유역면적이 좁으며, 주변지역에서 발생한 비 점오염원의 무분별한 유입으로 하천 수질 악화와 생태계 교란
Fig. 1. A Map of water supply program of SSB(Sustainable Structured wetland Biotop) system for treating sewage treatment water and non point source pollution at Wangpo stream
이 심각하였다. 계획대상지인 왕포천은 하천유지 용수 부족으 로 수량이 부족하여 수생태계 및 생물서식공간으로 기능이 저 하되어 있는 하천이었다. 이러한 왕포천을 관리하던 부여군은 환경부의 하수처리수 및 하천비점오염원의 생태적 수질정화를 통한 생태하천복원 사업을 추진하였다. 이 사업에서 왕포천의 유지용수 공급방안은 Fig. 1과 같이 부여하수종말처리장에서 부터 왕포천 하류로 압송되도록 하였다. 부여하수종말처리장 의 계획처리수질의 경우 하천수질 환경기준의 생활환경 Ⅴ등 급으로 하천유지용수로는 적합하지 않은 수질이었다. 따라서 하수처리수를 연구 대상지로 압송하여 하수처리수의 수질과 생태계 복원의 효능이 국내에서 검증된 인공습지를 통해 하천 유지용수로 공급하도록 하는 생태적수질정화비오톱이 처리습 지의 적용시스템으로 선정되었다. 생태적수질정화비오톱 시스 템을 현장 생태계에 맞게 계획·설계함으로써, 하수처리수와 하 천 비점오염수원수를 생태적으로 정화하여 생태하천을 복원하 고자 하였다(Buyeo-gun, 2005; 2006).
2.2 생태적수질정화비오톱의 특성
하수처리수 재이용 및 하천 비점오염원 저감을 위해 도입될 생태적 수질정화 인공습지는 다음과 같은 사항이 고려되어야 한다. 첫째 BOD5, SS, T-N, T-P 등 주요 비점오염원 저감을 통한 생태적 수질정화기능이 정량적으로 검증되어야 한다 (Byeon, 2006). 둘째, 대체습지나 자연습지에서의 생태복원기 능을 향상시켜야 한다(Byeon, 2012). 본 대상지에 적용된 생 태적수질정화비오톱 시스템은 국내에서 수처리 효율 및 생태 복원기능이 검증된 기술이다. 시스템의 구조는 침강지 (forebay), 다단계 셀 습지․연못․침전지(micro-pool) 등 크게 세 가지 영역으로 구분된다. 기본적인 수처리 및 생태복원방식 은 다음의 세 단계를 거친다. 첫 번째 침강지는 생태연못을 조 성하여 하수처리수 및 하천 비점오염수를 처리하여 예측하지 못한 고농도의 오염원이나 고형물질 형태의 오염원을 침전시 키고, 저류하여 유속을 저감한다. 또한 생태계의 핵심거점역할 을 한다. 두 번째 습지․연못은 정수식물에 의해 침전․흡수․흡착․
분해 기작을 거친다. 세 번째 침전지는 산소공급 및 재부유․방 지 등의 기작을 한다. 그 결과 수질 Ⅱ급수 이내의 맑은 물을 공급하고, 맑은 물에 서식하는 지표종들을 중심으로 다양한 생 물서식처가 조성될 수 있다(Byeon, 2006 ; 2010a; 2010b).
2.3 생태환경복원 프로세스
성공사례가 부족한 생태환경복원을 통한 처리습지 및 생태 하천 복원을 위해서는 계획․설계, 복원시공의 전체공정에 참여 하고 유지관리 및 모니터링 과정을 거쳐 그 결과를 제시하는 것이 바람직하다(Byeon, 2012). 생태복원 목표를 고려하여 계 획부터 설계와 복원시공까지 전 과정에 걸쳐 모니터링 하면서 생태계가 변화하는 양상에 따라 설계와 시공 등 전체 공정을 통합 진행하는 일종의 순응관리적 (adaptive management)접 근이 필요하기 때문이다(Byeon, 2010b; Byeon, 2012). Fig. 2 와 같은 통합적인 과정을 거쳐 생태공학적인 접근방식으로 이 루어지는 것이 바람직하다(Byeon, 2010b).
Fig. 2. Holistic process for environmental and ecological restoration(Byeon, 2010b).
생태적수질비오톱의 효율 검증을 위해 2016년 조성 직후부 터 2018년까지 모니터링을 통해 생물다양성 등 생태복원 기능 과 수처리 효율을 검증하였다. 특히 수처리 효과를 모니터링하 기 위해서 월 1회 이상 BOD5, SS, T-N, T-P 등을 수질오염 공정시험법에 따라 분석하였다(Ministry of Environment, 2008). 생태적수질정화비오톱의 식물상은 조성이후 안정기에 들어서는 것으로 판단되는 2018년 식재종 및 침입종의 변화를 중심으로 모니터링 하였다.
동물상은 수변 식생대가 안정적으로 활착된 2018년 어류, 양서·파충류, 포유류, 조류 등에 대해 모니터링을 시행하였다.
각 분류군별 현장조사와 탐문조사를 시행하였고(Ministry of Environment, 2002), 생태적수질정화비오톱 시스템 적용 지역의 생태계 복원효과를 조사․분석하였다(Ministry of Environment, 2008).
3. 결과 및 고찰
3.1 에코디자인 및 복원시공
2011년부터 2016년까지 문헌조사와 타당성 조사를 수행하 였다. 이를 기초로 왕포천 생태적수질정화비오톱 적용대상지 의 입지 및 생태환경 공학적 요소들을 분석하였다. 본 대상지 의 지형등 생태계를 최대한 반영하고, 수질처리효율을 극대화 하기 위한 형태 및 구조로 계획․설계하였다.
Fig. 3의 초기 설계안은 왕포천 양안의 제내지를 이용한 것 이다. 하지만, 최종적으로 Fig. 4의 에코디자인 과정을 거쳐 좌 안의 제내지에 설치하는 것으로 확정되었다. Fig. 4의 최종안 에서는 펌핑된 하천처리수와 하천 비점오염수의 자연유하를 통해 침강지를 거쳐 습지연못 1차, 2차 셀과 침전지 구조를 통 해 지형과 대상지 생태계에 순응하도록 하였다.
특히, 홍수기에 범람하는 지역이었던 매입 농지는 그 형태가 부정형이어서, 본 과제의 복원 목표종인 어류의 형태를 디자인 하여 좌안 제내지의 경작지에 변경․설계하였다. 또한 SSB (Sustainable Structured wetland Biotop) 시스템이 적용된 처 리습지 구간 옆으로 이용객을 위한 산책 및 여가를 위한 시설 을 설치하여 왕포천 맞은편에 위치한 역사 유적지인 금남지와 연계하여 주민의 이용 효율을 높이도록 계획하였다.
(a) First step of schematic design (Byeon, 2011) (b) Second step of schematic design (Byeon, 2011) Fig. 3. Early ecological system designs for Wangpo upstream and Sustainable Structured wetland Biotop (Byeon, 2011).
(a) Schematic design (Byeon, 2012) (b) Final master plan
Fig. 4. Final ecological system design and master plan process of Wangpo upstream and Sustainable Structured wetland Biotope (Byeon, 2012).
Fig. 5. Before and after site views of restorative construction.
본 습지 조성시 주로 고려된 생태․환경적 설계요소로서는 수 처리 효율에 영향을 미치는 체류시간(detention time), 수리학 적 부하율(hydraulic loading rate) 등과 하수처리수 유입성상 은 물론, 길이와 폭의 비, 지형, 경사, 체류시간, 토양, 식생 및 야생동·식물 등이다. 2011년에서 2016년까지 왕포천 처리습지 를 중심으로 생태환경복원, 설계 및 시공을 수행하였다(Fig. 5).
특히 복원 시공시에는 부여 하수처리수 및 하천수질, 수위, 토양, 동식물상 등 생태․환경공학적인 요소를 모니터링하면서 공사를 수행하였다.
또한, 설계시에 확인할 수 없었던 농경지 침수와 수문학적 변수 등을 고려하였다. 이러한 대상지 특성을 최대한 반영하고 자 시공 중 여러 차례의 샵드로잉과 에코디자인을 거쳐 생태 공학적 시공을 수행하였다.
3.2 생태계 복원 및 생태적 수질정화효과 유지관리․모니터링
3.2.1 생태적 수질정화 효과
Table 1에는 왕포천 생태적수질정화비오톱 복원 직후인 2016년부터 2018년까지 주요 수질환경모니터링을 수행한 연 도별 평균치를 제시하였다. Fig. 6에서는 BOD5의 유입수와 유 출수의 수질과 각 효율을 분석하였다.
2016년 조성 후 2018년까지 3개년도 BOD5의 평균 유입농 도는 7.3 ㎎/L, 평균 유출농도 2.1 ㎎/L로 71.2%의 처리효율 을 나타냈다. T-N평균 유입농도는 7.953 ㎎/L, 평균 유출농 도는 3.379 ㎎/L로 57.5%의 처리효율을 나타냈다. T-P는 평 균 유입농도 0.177 ㎎/L, 평균 유출농도 0.052 ㎎/L로 70.7%
의 처리효율로 측정되었다. 따라서 2016년 조성 직후부터 2018년까지 안정적인 수처리 효율을 보이고 있다. 특히, 조성
Fig. 6. Anual BOD5 average analysis graph of ecological water purification rate of Sustainable Structured wetland Biotop system at Wangpo stream (2016~2018, data supply: Buyeo-gun Chungcheongnam-do Institute of Health & Environment)
직후인 2016년 BOD5는 평균 유입농도가 15.9 ㎎/L, 평균 유 출농도가 2.3 ㎎/L로 85.8%의 처리효율을 보였으며, T-N은 평균 유입농도 10.636 ㎎/L, 평균 유출농도 1.686 ㎎/L로 84.2%의 처리효율, T-P는 평균 유입농도가 0.383 ㎎/L, 평균 유출농도가 0.054 ㎎/L로 86.0%의 처리효율로 측정되어 생태 적수질정화비오톱의 높은 효율을 나타내었다.
2017년은 모니터링 된 타 년도에 비해 하수처리수가 처리습지 로 맑게 유입되었다. 따라서 그 평균처리효율이 타 년도에 비해 상대적으로 낮은 것으로 분석되었다. 2018년은 BOD5 평균 유입 농도 4.8 ㎎/L, 평균 유출농도 2.7 ㎎/L로 43.5%, T-N은 평균 유입농도 8.203 ㎎/L, 평균 유출농도 3.828㎎/L로 53.3%, T-P 는 평균 유입농도 0.043 ㎎/L, 평균 유출농도 0.027 ㎎/L로 38.2%의 처리효율이 측정됨으로써, 왕포천에 적용된 Sustainable Structured wetland Biotope 시스템의 생태적 수질정화 료율이 안정적인 것으로 분석되었다. 결과적으로 2016년 조성 직후부터 2018년까지 처리 효율은 BOD5 43.5~85.8%, T-N 7.9~84.2%, T-P 27.9~86.0%로 높게 나타났다. 조사기간 동안 하수처리수 유입 수질이나 하천 비점오염원은 하천수질기준 Ⅰ~Ⅴ등급으로 매우 변동적이었으나, 유출수의 수질은 Ⅰ~Ⅱ등급수로 유지용수 로 활용하기에 적합한 수준을 유지 하였다. 이처럼 안정적인 수처 리 효율을 지닌 처리습지는 다음과 같이 동·식물상에서 생태계 복원 기능을 동시에 수반한다.
3.2.2 식생
Table 2와 같이 생태적수질정화비오톱에 대한 식재종과 유 입종을 조사하였다. 식물상의 경우 준공후 식물상의 안정화가 진행중인 2018년 모니터링 결과를 분석하였다.
식물상의 경우 준공후 식물상의 안정화가 진행중인 2018년 모니터링 결과를 분석하였다. 대상지내 식재종은 총 6과 9종 으로 갈대, 부들, 줄, 노랑꽃창포, 수련, 노랑어리연꽃 등이 우 점하며, 대형 정수식물의 생육상태가 양호하고, 뿌리 활착율도 높아 적응이 양호한 상태였다. 유입종은 총 21과 41종으로 생 태하천 복원지역에는 주로 고마리, 쑥, 물칭개나물, 소리쟁이 등이 분포하며, 주변지역은 토끼풀, 큰금계국, 개망초 등이 혼 생하고 있다. 식재종 외 우리나라 하천과 습지, 경작지 주변, 임연부에서 자생하는 종이 유입됨으로써 하천생태계의 생산자 역할이 효율적으로 이루어지고 있음을 판단할 수 있다.
3.2.3 동물상 3.2.3.1 양서․파충류상
조사지역에서 관찰된 양서․파충류는 총 3과 6종으로 Table 3과
Table 1. Anual water purification rate monitoring results of Sustainable Structured wetland Biotop system at Wangpo upstream (2016~2018).
Year BOD5 (mg/L) SS(mg/L) T-N (mg/L) T-P (mg/L)
Influent Effluent Efficiency Influent Effluent Efficiency Influent Effluent Efficiency Influent Effluent Efficiency 2016 15.9 2.3 85.8% 479.4 12.3 97.4% 10.636 1.686 84.2% 0.383 0.054 86.0%
2017 1.2 1.3 - 5.8 2.7 53.4% 5.020 4.625 7.9% 0.104 0.075 27.9%
2018 4.8 2.7 43.5% 40.7 5.9 85.5% 8.203 3.828 53.3% 0.043 0.027 38.2%
Average 7.3 2.1 71.2% 175.3 7.0 96.0% 7.953 3.379 57.5% 0.177 0.052 70.7%
같이 양서류는 총 2과 4종, 파충류는 1과 2종이 조사되었다.
주요 출현종은 청개구리, 참개구리와 무자치 누룩뱀 등이며, 특히 조사지역에 생태계교란생물인 황소개구리가 다수 서식하
고 있어 본 종에 대한 관리대책의 수립과 방재로 생태계 교란 을 최소화해야할 것으로 판단되었다.
Table 2. Survey of flora.
No. Family Species Flora species Inflow dropsy aquatic plant
1 Equisetaceae Equisetum arvense L. ●
2 Alismataceae Alisma plantagoaquatica var. orientale SAMUEIS. ● Emer
3 Hydrocharitaceae Hydrilla verticillata CASP. ● Sub
4 Gramineae
Polypogon monspeliensis (L.) DESF. ● Hygro
Phragmites communis TRIN. ● ●
Phragmites japonica STEUD. ● ●
Zizania latifolia (Griseb.) TURCZ. ex STAPF. ● ●
Agropyron tsukushiense var. transiens OHWI. ●
Zizania latifolia TURCZ. ● Emer
Setaria viridis (L.) BEAUV. ●
Digitaria sanguinalis (L.) SCOP. ●
Echinochloa crus-galli (L.) BEAUV. ● Hygro
5 Cyperaceae
Carex neurocarpa MAX. ●
Fimbristylis verrucifera MAKINO. ● Hygro
Cyperus amuricus MAX. ●
6 Lemnaceae Spirodela polyrhiza (L.) SCHLEID. ● Fl
7 Commelinaceae Commelina communis L. ●
8 Juncaceae Juncus effusus var. decipiens BUCHEN. ● Hygro
9 Salicaceae Salix koreensis ANDERSS. ● Hygro
10 Cannabinaceae Humulus japonicus S. et Z. ●
11 Urticaceae Boehmeria spicata THUNB. ●
12 Typhaceae Typha orientalis C.PRESL. ● ●
Typha angustata ● ●
13 Iridaceae Typha angustata BORY. et CHAUF. ● ●
14 Nymphaeaceae Nymphaea teragona MOORE. ● ●
15 Menyanthaceae Nymphoides peltata(S.G. GMEL.) KUNTZE. ● ●
16 Polygonaceae
Rumex acetosa L. ●
Rumex crispus L. ●
Persicaria perfoliata H. GROSS ●
Persicaria blumei GROSS ●
Persicaria thunbergii (Siebold &Zucc.) H.Gross ex Nakai ● ●
17 Chenopodiaceae Chenopodium glaucum L. ●
Chenopodium album var. centrorubrum MAKINO ●
18 Amaranthaceae Amaranthus lividus L. ●
Achyranthes japonica (MIQ.) NAKAI ●
19 Phytolaccaceae Phytolacca americana L. ●
20 Portulacaceae Portulaca oleracea L. ●
21 Caryophyllaceae
Cerastium holosteoides var. hallaisanense MIZUSHIMA. ●
Stellaria aquatica SCOP. ●
Dianthus sinensis L. ●
Silene armeria L. ●
total 21 Familes 41 Species
Fig. 7. Survey of amphibians and reptiles
3.2.3.2 포유류상
모니터링 결과, 조사기간 3개년 동안에 관찰된 종은 Table 4와 같이 총 3목 5과 5종이고, 법정보호종은 멸종위기야생생물Ⅰ급종 인 수달(Lutra lutra)의 서식이 확인되었다. 또한, 조사지역은 경작 지가 넓게 분포하는 지역으로 고라니, 너구리와 같은 중형동물과 설치류 등의 소형 포유류가 주로 서식하는 것으로 확인되었다.
Fig. 8. Survey of mammalian fauna
3.2.3.3 조류상
조사 지역에서 관찰 된 종은 Table 5와 같이 총 15과 25종 이 조사되었다. 조사 종 중 우점종 및 아우점종은 붉은머리오 목눈이와 참새이고, 이동 유형별로는 텃새와 여름철새의 출현 비율이 높게 분석되었다.
최근 조사인 2018년 조사결과 참새목과 황새목이 55.55%와 16.67%로 우점하고 있어, 개활지의 초지나 덤불을 선호하는 종이 주로 분포하는 것으로 분석되었다. 법정보호종은 문화재 청 지정 천연기념물 제327호인 원앙이 2015년 조사시 서식이 확인되었다. 현지 조사시 조사지역에는 주로 소형 조류와 수변 과 경작지 등을 선호하는 백로류 등이 주요 분포종으로 확인 되었으며, 생태적수질정화비오톱의 대형수생식물군락과 인접 한 왕포천, 주변 경작지 등을 주요 서식지로 이용중인 것이 확 인된바, 생태적수질정화비오톱이 조사지역의 생태적 거점 및 녹지축 연결 기능을 하고 있는 것으로 나타났다.
Fig. 9. Survey of avifauna Table 3. Survey of amphibians and reptiles.
No. Family Species Year
Population estimates Method of confirmation 2015 2017 2018
1 Hylidae Hyla arborea japonica ● ● ++ sound, watch
2 Ranidae
Rana rugosa ● ● ● + watch
Rana nigromaculata ● ● ● ++ watch
Rana catesbeianus ● ● ● +++ sound, larva watch
3 Colubridae Oocatochus rufodorsatus ● ● + watch
Elaphe dione ● ● + watch
Total 3 Families 6 Species
주) +：1~10, ++：11~50, +++：more than 50~100
Table 4. Survey of mammalian fauna.
No. Family Species Year
Population estimates Method of confirmation 2015 2017 2018
1 Taloidae Mogera wogura ● + tunnel
2 Canidae Nyctereutes procyonoides koreensis ● ● ● + footprints, stool
3 Mustelidae Lutra lutra lutra ● ● ● + stool
4 Cervidae Hydropotes inermis argynopus ● ● ● + footprints, stool
5 Muridae Musmusculus yamashinai ● + watch
Total 5 Families 5 Species
주) +：1~10, ++：11~50, +++：more than 50~100
Table 5. Survey of avifauna.
No. Family Species Population estimates Habitat type Note
1 Ardeidae
Ardea cinerea + Sv
Egretta alba + Sv
Egretta garzetta + Sv
2 Anatidae
Anas poecilorhyncha + Res
Anas crecca crecca + Wv
Aix galericulata + Res,천
Anas platyrhynchos platyrhynchos + Res
Gallinula chloropus indica + Sv
3 Columbidae Streptopelia orientalis orientalis + Res
4 Cuculidae Cuculus micropterus + Sv
Cuculus canorus + Sv
5 Hirundinidae Hirundo rustica + Sv
6 Motacillidae Motacilla alba leucopsis + Sv
Motacilla cinerea robusta + Sv
7 Pycnonotidae Hypsipetes amaurotis hensoni + Res
8 Turdidae Phoenicurus auroreus auroreus + Res
9 Lanidae Lanius bucephalus + Res
10 Sylviidae Acrocephalus orientalis ++ Res
11 Panurrdae Paradoxomis webbiana fulvicauda ++ Res
12 Paridae Parus major minor + Res
13 Emberizidae Emberiza elegans elegans + Res
14 Ploceidae Passer montanus ++ Res
15 Corvidae
Pica pica + Res
Corvus corone orientalis + Res
Corvus macrorhynchos + Res
Total 15 Families 25 Species 주1) +：1~10, ++：11~50, +++：more than 50~100
주2) Res：resident bird, SV：summer bird, WV：winter visitor, PM：passage migrant birds Table 6. Survey of fauna.
No. Family Species Year
Population estimates Note
2015 2017 2018
1 Cyprinidae
Pseudorasbora parva ● ● ● ++
Carassius auratus ● ● ● ++
Cyprinus carpio ● ++
Aphyocypris chinensis ● ++
Rhodeus notatus ● ++
Zacco platypus ● ● ● ++
2 Cobitidae Misgurnus anguillicaudatus ● ● ● +
Misgurnus mizolepis ● +
3 Adrianichthyidae Oryzias latipes ● ● ++
Oryzias sinensis ● ++
4 Centrarchidae Micropterus salmoides ● +
5 Odontobutidae Odontobutis platycephala ● ● ● +
6 Belontiidae Macropodus ocellatus ● ● ● +
7 Channidae Channa argus ● +
8 Synbranchidae Monopterus albus ● ● +
Total 8 Families 15 Species
주) +：1~10, ++：11~50, +++：more than 50~100
3.2.3.4 어류
조사지역에서 관찰된 종은 Table 6과 같이 8과 15종이 조사 되었다. 주요 출현종은 대륙송사리, 버들붕어, 참붕어, 피라미 등이며, 조사지역인 왕포천과 생태적수질정화비오톱의 경우 대륙송사리, 버들붕어 등 오염에 강하고 정수역을 선호하는 종 이 주로 조사되었다. 특히 2017년 조사시 생태계교란생물인 배스가 확인되어 본 종에 대한 관리대책의 수립과 방재로 생 태계 교란을 최소화가 필요할 것으로 판단되었다.
Fig. 10. Survey of fauna
3.3 수생태건강성평가
조사지역에서 출현한 어류 및 저서성대형무척추동물을 기반 으로 수생태 생물종의 다양성, 풍부도 및 서식환경 상태를 계 량화하여 수생태건강성을 분석하였다. 어류의 경우 어류생물 지수(FAI)가 최저 12.5에서 최고 37.5의 값을 나타내어 생물 등급은 E와 D로 분석되었다. 저서성대형무척추동물의 경우 저서동물지수(BMI) 분석결과 최저 41.9에서 최고 50.5의 값 을 나타내어 생물등급은 조사지점에 따라 C, D, E 등급을 나 타내는 것으로 분석되었다.
Fig. 11. FAL analysis
Fig. 12. BMI analysis
4. 결 론
하수처리수 및 하천 비점오염원수의 생태적 처리수를 도시 하천 유지용수로 재활용할 수 있는 처리습지 조성사례로써 왕 포천 생태적수질정화비오톱의 복원 설계 및 시공, 유지관리․모 니터링결과는 다음과 같다.
첫째, 처리습지의 에코디자인 및 복원시공에서는 왕포천 대 상지 지형, 토양 등 다음과 같은 현장의 생태환경적 특성을 최 대한 반영해야 하였다. 왕포천 생태적수질정화비오톱 설계․시 공과정에서 대상지의 생태적(수리, 수문, 토양, 식생, 미기후, 어류, 동물상 등) 요소와 생태․환경적(용량, 유속, 수리학적 체 류시간, BOD5 및 겨울철 처리효율, 배치 및 형태, 배수 및 수 위, 식재밀도, 토양 등) 요소를 고려함으로써 생태계 복원과 동시에 수질환경 개선은 물론 경관향상을 도모하였다.
둘째, 조성된 처리습지의 전문화된 유지관리․모니터링과 복 원이 이루어진 결과로 안정적이고 지속적인 생태환경공학적 결과를 도출할 수 있었다. 2016년 복원시공직후부터 2018년 까지 수질모니터링 결과, BOD5는 평균 유입농도 7.3 mg/L, 평균 유출농도 2.1 ㎎/L로 71.2%의 처리효율을 보였으며, T-N은 평균 유입농도 7.953 ㎎/L, 평균 유출농도 3.379 ㎎/L 로 57.5%의 처리효율, T-P는 평균 유입농도 0.177 ㎎/L, 평 균 유출농도 0.052 ㎎/L로 70.7%의 처리효율로 측정되었다.
조성 직후부터 조성 3년 후까지 연간 평균수처리 효율은 성공 적으로 목표치를 달성하여 방류됨으로써 유지용수 부족 하천 의 수량확보와 수질개선에 크게 기여하였다.
셋째, 왕포천 생태적수질정화비오톱의 복원직후인 3개년도 생태모니터링 결과, 대상지 및 조사지역의 식물상은 총 38과
Table 7. FAI & BMI analysis
Survey Point sewage treatment plant Wangpo stream SSB: Sustainable Structured wetland Biotop
St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5
FAI 0 37.5 18.8 25.0 37.5 12.5
Biology class E D E D D E
Survey Point sewage treatment plant Wangpo stream SSB: Sustainable Structured wetland Biotop
St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5
BMI 0 43.2 46.7 50.5 41.9 49.1
Biology class E D D C D D
91종이고, 습지내부는 21과 41종으로 생태적수질정화비오톱 (Sustainable Structured wetland Biotop)은 갈대, 줄, 노랑꽃 창포, 수련, 노랑어리연꽃 등이 우점하였고, 왕포천은 갈대, 줄, 부들 등 대형정수식물군락이 우점하여 생물서식공간 제공 및 녹지연결 기능을 수행하며, 우리나라 하천 및 습지에 자생 하는 식물종의 유입이 진행중으로 종 다양성이 증가하는 추세 로 분석되었다.
넷째, 대상지의 동물상으로 현지 조사시 조사지역에서 관찰 된 양서․파충류는 청개구리, 참개구리 등 총 3과 6종이며. 포유 류는 수달, 고라니 등 총 5과 5종, 조류는 총 15과 25종으로 붉은머리오목눈이, 참새 등의 소형조류와 백로류 등이 주로 관 찰되었다. 법적 보호종은 환경부 지정 멸종위기야생동물Ⅰ급 수달과 문화재청 지정 천연기념물 제327호인 원앙이 확인되어 왕포천 생태적수질정화비오톱은 왕포천 및 주변 녹지와의 연 결 기능 및 주요 생물서식공간 제공 등의 기능을 수행하는 것 으로 분석되었다.
끝으로 왕포천 생태적수질정화비오톱은 준도심의 도농 복합 지역의 비점오염과 하수 등에 의헤 오염된 고농도의 하수처리 수를 재이용하여 생태환경복원기능을 도모하여 현재까지 수질 정화 및 생태계 복원기능이 성공적으로 진행되고 있음이 모니 터링되고 있다. 이는 생태적수질정화비오톱 시스템개발자인 본 연구자에 의해 통합적인 에코디자인과 시공, 유지관리의 전 과 정이 진행되었기 때문이다. 그러므로 본 연구에서 제시한 계획, 설계, 시공, 모니터링 중심의 총체적 연구결과가 처리습지 수질 상관관계의 통계적 변량과 생태계 복원의 상호관계 분석에 관 한 후속 연구로 이어지는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
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<저자소개>
ChanWoo Byeon Sangmyung University Professor / [email protected] JongnChan Lee
Sangmyung University
Graduate student / [email protected]
