環境 및 生態工學
大 韓 土 木 學 會 論 文 集第31卷 第2B 號·2011年 3月 pp. 193 ~ 203
금강수계 하천에서의 어류 서식처적합도지수 산정
Estimation of Habitat Suitability Index of Fish Species in the Geum River Watershed
강형식*·임동균**·허준욱***·김규호****
Kang, Hyeongsik
·
Im, Dongkyun·
Hur, Jun Wook·
Kim, Kyu-Ho···
Abstract
With the recent growth of environmental and ecological interests, various river restoration and habitat environment creation projects are being carried out. For this, the estimation of the habitat flow discharge is important. In U.S. and Europe nations, The instream flow incremental methodology (IFIM) has been used to estimate the habitat discharge. IFIM is the method that can be applied to evaluate the flow discharge for the suitable habitat. To use the IFIM in river, a habitat suitability index(HSI) for the target organism is needed. However, HSIs for only two species of Zacco platypus and Zacco temminckii were proposed from the field monitoring. Thus, for the estimation of the ecological flow rate for a group of fish, the development of the HSIs for various fish are necessary. In this study, physical data such as water level and flow rate, chemical data such as acidity and dissolved oxygen, and life data such as fish types and population are collected in Keum river watershed. Based on the 2,736 field data, HSIs for the following 6 fish are developed: Zacco platypus, Zacco temminckii, Microphysogobio yaluensis, Core- oleuciscus splendidus, Pungtungia herzi, Pseudogobio esocinus. Through the comparison with HSIs in the literature, the devel- oped HSIs are modified. Also, the limits of Froude number, pH, and DO for 6 fish are proposed. The HSIs developed in this study can be utilized as a essential data for performing river project evaluations.
Keywords :
habitat suitability index, instream flow incremental methodology, fish, river restoration···
요 지
최근 하천 환경 및 생태학적 관심도가 증가함에 따라 다양한 하천 복원 및 서식 환경 조성 사업이 수행되고 있다. 서식 처 복원 사업에 있어 중요한 것은 서식처에 필요한 유량을 산정하는 것이고, 이를 위해 미국 및 유럽의 많은 국가에서 유 지유량증분법을 이용하여 서식처 필요유량을 산정하고 있다. 유지유량증분법은 하천 흐름과 관련되어 있는 생물의 서식처 평 가와 적정 유량을 설정할 수 있는 개념으로서, 대상하천에서 유지유량증분법을 적용하기 위해서는 생물에 대한 서식처적합도 지수가 반드시 필요하다. 그러나 국내의 경우 과거 현장 모니터링을 통해 피라미와 참갈겨니에 대한 적합도지수만이 존재하 기 때문에 다양한 어종에 대한 서식처 유량을 산정하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 금강수계의 현장 모니터링을 통해 수심 및 유속과 같은 물리자료, 산성도 및 용존산소량과 같은 화학자료, 그리고 어종 및 개체수와 같은 생물자료를 구축하 였다. 확보된 2,736개의 자료를 바탕으로 피라미, 참갈겨니, 돌마자, 쉬리, 돌고기, 모래무지 등 6가지 어종에 대한 서식처적 합도지수를 산정하였으며, 기존에 제시된 서식처적합도지수와의 비교를 통해 새로운 서식처적합도지수를 제안하였다. 또한 각 어종별 프루드수, 산성도, 용존산소의 범위를 제시하였다. 본 연구에서 제안한 서식처적합도지수는 하천사업의 평가를 수행하 기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
핵심용어 : 서식처적합도지수, 유지유량증분법, 어류, 하천복원
···
1. 서 론
과거 하천에 대한 주된 정책 중 하나는 홍수로부터 안전 한 하천 관리였기 때문에 하천의 환경적 , 생태학적 관리는 무시되었다 . 이로 인한 인간의 인위적인 하천 수로 변경 및
무분별한 준설 , 환경적인 고려 없이 진행된 수공 구조물 설
치 등은 하천을 오염 시키거나 상 , 하류간의 생태학적 단절 을 초래하였다 . 또한 이러한 인위적인 하천 변화는 하천이 평형 상태로 회복하기 까지 또 다른 변화가 지속된다 . 이와 같은 하천의 변화로 인해 하천에서 서식하고 있는 수많은 생물 종의 수가 감소되거나 멸종 위기에 처하는 상황에 이 르게 되었다 . 특히 , Johnson 등 (2001) 에 의하면 , 북미 지역
*정회원·한국환경정책평가연구원부연구위원·공학박사
(E-mail : [email protected])
**정회원·교신저자·한국건설기술연구원연구원·박사수료
(E-mail : [email protected])
***생물모니터링센터대표이사·수산학박사
(E-mail : [email protected])
****정회원·한국건설기술연구원연구위원·공학박사
(E-mail : [email protected])
하천 수생생물 종의 멸종률은 지상생물의 멸종률 보다 약 5
배나 높은 것으로 추산되었으며 , 담수 어종의 약 20% 이상 은 이미 멸종 되었거나 멸종 위기에 처해 있는 것으로 보고 되었다 . 이와 같은 수생 생물의 감소는 하천 정책이 생물 자원을 보호하는데 실패하고 있음을 의미한다 .
1960 년대 초 미 북서부 지역에서는 연어의 개체수가 현저 히 감소함에 따라 지역사회의 경제적 영향을 최소화하기 위
한 대책을 수립하게 되었다 . 미국은 1960 년대부터 연어과
(Salmonidae) 개체수가 감소하자 이에 대한 대책으로 어류서
식처 보전을 위한 하천 생태유량에 관한 연구가 처음 소개
되었으며 , 이와 더불어 1970 년대부터 어류 및 야생동물국
(Fish and Wildife Service) 에서 유지유량증분법 (IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 에 의한 어류 종별 , 성장단 계별 서식처 및 서식처 조건별 수리량을 환산하여 하천 유 지유량을 결정하는 연구가 진행되었다 (Stalnaker 등 1995).
국내에서도 이러한 어류의 서식처 보전을 위한 유지유량에 대한 연구가 시작되었다 ( 김규호 , 1999).
최근 하천 환경 및 생태학적 관심도가 증가함에 따라 다 양한 하천 복원 및 서식 환경 조성 사업이 행해지고 있다 .
이때 가장 중요한 사항은 최적 생태유량을 산정하는 것이다 .
하천 생태유량을 산정하는 방법으로는 크게 수문량 분석법 ,
개략 수리계산법 , 서식처 해석법 , 다변량 통계법 등이 있으 며 , 이중 가장 널리 사용되는 방법이 서식처 해석법이다 . 서 식처 해석법은 생태 환경을 구성하는 각 인자를 고려하여
유량을 산정하는 방법으로 , 대상 생물에 대한 물리 서식처적 합도지수와 수리 해석 결과를 결합하여 대상 하천이 제공할 수 있는 물리 서식처의 크기를 모의하는 것이다 . 이와 같은 서식처 해석법에 있어 전체 어류 서식처 모델링의 약 90%
이상에서 사용되고 있는 모형은 유지유량증분법을 활용한
PHABSIM(Physical HABitat SIMulation system)(Bovee,
1982) 이며 , 본 모형의 적용을 위해 필요한 기초 자료 중의
하나가 바로 대상 생물 별 서식처적합도지수 (Habitat Suitability Index, HSI) 이다 . 미국의 경우 , 1970 년대부터 현 재에 이르기 까지 약 30 여년 간의 지속적인 모형 개발 및 현장 모니터링을 통해 150 여 종에 대한 서식처적합도지수가 산정되었다 . 한편 , 최근에는 현장 모니터링 자료의 축적과 더 불어 로지스틱 회귀법 (Green 과 Stowe, 1993; Schadt 등 , 2002; Inglis 등 , 2006; Santos 등 , 2006), 인공신경망 (Lek
등 , 1996; Mastorillo 등 , 1997; Gozlan 등 , 1999; Olden
과 Jackson, 2002; Ibarra 등 , 2003), 퍼지이론 (Jorde 등 ,
2001; Kerle 등 , 2002) 등의 다양한 통계적 방법이 적용되
는 것으로 나타났다 . 그러나 대부분의 연구에서 기법 간의 비교에 치중된 연구가 주를 이루고 있으며 , 특히 어느 기법
이 더 정확한지에 대해서는 아직 명확하지 않다 . 국내의 경
우 , 김규호 (1999) 가 처음으로 남한강 지류인 달천 구간에서
피라미 , 묵납자루 , 줄납자루 , 참종개 , 돌마자 , 쉬리 등의 어종 에 대한 서식처적합도지수를 산정하였다 . 그러나 현장 모니 터링 자료의 부족으로 대부분 전문가의 판단에 의존하여 산
그림 1. 하천 생태 모니터링 지점의 위치도(국토해양부, 2008)
정되었다 . 성영두 등 (2005) 은 낙동강 유역의 하천에 대해
2004 년도 6 월과 10 월에 현장 모니터링을 통해 피라미와 참 갈겨니에 대한 서식처적합도지수를 산정하였으며 , 이주헌 등
(2006) 은 한강수계 주요 지천에서의 모니터링을 통해 피라미
에 대한 서식처적합도지수를 산정하였다 . 이와 같이 국내의 서식처 적합도 산정 연구는 약 10 년의 비교적 짧은 기간 동안 수행되었으며 , 기타 해외의 연구와 비교해 볼 때 하천 모니터링의 지속성이 없다는 것이 가장 큰 문제이다 .
본 연구에서는 금강수계 17 개 지점에서의 현장 모니터링 을 통해 대상 하천에서의 수심 및 유속과 같은 수리량을 측 정하였으며 , 산성도 (pH) 및 용존산소량 (DO) 등 수질 항목을 분석하였다 . 또한 투망 및 족대를 이용하여 어류를 채집하고 ,
어류의 개체수 및 크기에 따라 분류를 수행하였다 . 채집된
전체 2,736 어류 중 개체수가 가장 많은 6 가지의 어종에
대해 수심과 유속에 대한 서식처적합도지수를 산정하였으며 ,
기존에 산정된 적합도 지수와의 비교를 통해 새로운 적합도 지수를 설정하였다 . 특히 , 이와 같은 본 연구결과는 추후 다 년간의 현장 모니터링을 통해 지속적으로 보완될 예정이다 .
2. 조사대상 하천본 연구에 사용된 어류모니터링 지점은 그림 1 에 나타낸
17 개 지점이며 , 주로 금강수계 지류 지점에서 조사가 이루어
졌다 . 동절기를 제외한 4 월에서 11 월에 조사한 자료를 활용 하였다 ( 국토해양부 , 2008). 각 지점별로 최소 2 회의 조사를 수행하였으며 , 광파기 , 유속계 및 수질 측정장비를 이용하여 하폭 및 하천 구조 , 수심 , 유속 , 유량 및 산성도 (pH) 와 DO
등 수질 항목을 측정하였다 . 또한 각 지점에서 투망 및 족 대를 이용하여 어류를 채집하였다 . 그림 2 는 수리량 측정 및 어류 채집과 관련된 사진이다 . 투망을 이용한 어류 채집 은 조사지점 별로 20 회씩 동일하게 투척하였으며 , 족대는 하
천의 좌 , 우안 및 수초주변 등에서 채집하였다 . 각각의 투망 과 족대를 이용하여 어류를 채집하고 , 그 지점에서의 수심과 유속 등을 조사하였다 . 또한 조사방법은 하류에서 상류로 올 라가면서 조사지점을 지그재그 (zigzag) 로 횡단하였다 .
3. 어류 채집 결과
그림 3 은 각 어종별 채집된 개체수 분포를 보여준다 .
그림 3 을 살펴보면 , 약 50 어종 2736 마리 중 피라미가
784 마리가 채집되어 금강 유역에 가장 많이 서식하는 종 ( 우점
종 ) 인 것으로 나타났다 . 이를 우점도지수 (Dominance Index) ( 여기서 n
i= i종의 개체수 , N= 총 개체수 ) 로 표
시하면 , 피라미의 우점도 지수는 D=28.6 인 것으로 나타났다 .
그 뒤를 이어 참갈겨니가 337 마리 채집되었고 , 이에 대한
우점도 지수는 D=12.32, 쉬리와 모래무지는 D=8.04, 돌고
기 D=5.19, 돌마자 D=4.02 순으로 나타났다 . 이와 같이 많
은 수의 개체수를 확보한 피라미 , 참갈겨니 , 쉬리 , 모래무지 ,
돌고기 , 돌마자 어종은 본 연구에서 서식처적합도지수를 산 정하기 위한 어종으로 선택하였으며 , 각 어종의 사진은 그림
4 와 같다 .
표 1 은 어종 크기별 개체수를 비교한 것이다 . 표 1 을 살
펴보면 잉어과 , 망둥어과 , 동사리과 등 총 10 개 과 (family)
에 대한 어종이 채집되었으며 , 크기로는 전장 5~10 cm 의 어종이 가장 많이 분포하는 것으로 나타났다 . 그 다음으로는
10~15 cm 크기의 어종이 가장 많았다 . 또한 각 어종이 주
로 채집된 장소를 여울 (riffle), 소 (pool), 유수역 (run) 의 장소 로 구분하였다 . 표를 살펴보면 , 많은 어종이 소에서 채집된 D n
= i⁄ N ×
100그림 2. 수리량 측량 및 어류 채집 모습(국토해양부, 2008)
그림 3. 어종별 개체수 분포
표 1. 어종 크기별 개체수
과명 어종
< 5 cm 5 cm-10 cm 10 cm-15 cm 15 cm-20 cm 20 cm<비고
잉어과
가시납지리
0 8 1 0 0 pool각시붕어
3 1 0 0 0 pool, run감돌고기
0 41 20 1 0 run긴몰개
0 7 1 0 0 pool꾸구리
4 16 1 0 0 pool끄리
0 7 24 7 13 run납자루
4 55 3 0 0 pool, run납지리
2 21 0 0 0 pool누치
0 0 11 10 64 run, riffle눈불개
0 0 0 1 1 pool, run돌고기
14 106 20 2 0 run돌마자
5 96 9 0 0 run경모치
0 0 1 0 0 pool떡납줄갱이
1 2 0 0 0 pool, run떡붕어
0 2 9 5 2 pool, run모래무지
4 74 84 50 8 pool, run몰개
0 18 10 1 0 pool무래무지
0 1 0 0 0 pool미꾸리
1 14 6 2 0 pool, run버들치
7 11 0 0 0붕어
0 4 3 2 1 pool쉬리
3 158 54 5 0 run, riffle잉어
0 0 0 1 4 pool점줄종개
0 1 1 0 0 pool, run줄납자루
0 26 1 0 0 pool, run줄몰개
0 8 0 0 0 pool중고기
0 5 1 0 0 run참갈겨니
27 207 91 12 0 run, riffle참마자
0 17 51 33 8 pool, run참붕어
0 4 0 0 0 pool참종개
0 19 12 6 0 pool, run참중고기
0 13 7 1 0 run치리
0 1 4 1 1 pool, run칼납자루
3 9 0 0 0 pool, run큰납지리
0 4 0 0 0 pool피라미
16 393 336 34 5 pool, run, riffle흰줄납줄개
0 1 0 0 0 pool망둥어과 밀어
35 35 1 0 0 pool, run민물검정망둑
23 28 0 0 1 pool, run동사리과 동사리
9 19 13 3 0 pool, run얼룩동사리
0 3 4 0 0 pool, run꺽지과 꺽지
1 19 4 1 0 run쏘가리
0 0 1 3 0 pool, run동자개과 동자개
1 3 2 1 0 pool눈동자개
3 8 2 2 0 pool, run뱀장어과 뱀장어
0 0 0 1 0 Run퉁가리과 자가사리
0 0 4 0 0 run메기과 메기
0 0 0 1 0바다빙어과 은어
0 0 3 0 0 run검정우럭과 배스
0 0 4 3 9 pool총합계
166 1465 799 189 117 2736것을 볼 수 있다 . 이는 소가 상대적으로 유속이 느리기 때 문인 것으로 보인다 . 한편 , 누치 , 돌마자 , 쉬리 , 참갈겨니는
상대적으로 유속이 빠른 여울 구간에서 채집되었으며 , 피라 미는 여울과 소 모든 구간에서 출현하는 것으로 나타났다 .
그림 5~7 은 각각 Froude 수 , 산성도 (pH), 용존산소 (DO) 에 따른 어종별 개체수 변화를 보여준다 . 각 그림에서 세로축의 무차원 개체수는 각 어종별 최대 개체수로 무차원화 하였다 .
또한 각 그림에서 그림 5 는 Fr 수를 0.1 간격으로 나누어 각
간격의 개체수를 합산하여 나타내었으며 , 그림 6 과 그림 7 은
pH 와 DO 의 값을 0.5 구간으로 나누었다 . 먼저 , Fr 수에 따 른 어종별 개체수 변화를 보여준 그림 5 를 살펴보면 , 돌고기 와 모래무지가 0<Fr<0.1 구간에서 가장 많이 채집되었으며 , 나
머지 어종은 0.1<Fr<0.2 구간에서 최대 개체수를 갖는 것
으로 나타났다 . 특히 쉬리의 경우는 Fr 가 0.3~0.4 의 구간에
서도 최대 개체수의 약 87% 가 활동하는 것으로 나타났다 .
이는 쉬리가 상류 하천에서 서식하는 어종이므로 다른 어종 에 비해 상대적으로 빠른 유속에서 활동하는 것을 보여준다 .
또한 무차원 개체수가 0.5 인 경우 각 어종별 Fr 수를 비교해 보면 , 쉬리 0.42, 피라미 0.37, 참갈겨니 0.26, 돌마자 0.23,
돌고기 0.15, 모래무지 0.13 인 것으로 나타났다 . 따라서 쉬
리 및 피라미의 경우 상대적으로 빠른 유속과 넓은 유속 범 위에서 활동하며 , 돌고기와 모래무지는 상대적으로 느린 유 속과 좁은 유속 범위에서 활동하는 것을 확인할 수 있다 .
그림 6 은 산성도 pH 에 따른 어종 개체수를 보여준다 . 각 어종별 채집된 최대 개체수는 피라미 , 돌마자 , 모래무지가
7.5<pH<8.0 구간에서 각각 199, 42, 65 마리 채집되었으며 ,
돌고기와 쉬리는 8.0<pH<8.5 구간에서 각각 38 마리와 71
마리 채집되었다 . 또한 참갈겨니는 6.5<pH<7.0 구간에서
52 마리 채집되었다 . 그림을 살펴보면 pH 의 값이 약 6.5 에서
8.5 의 사이 구간에서 가장 많은 어종이 출현된 것을 볼 수
있다 . 한편 , pH<6.5 의 구간에서는 참갈겨니를 제외한 모든
어종의 개체수가 최대 수의 약 20% 미만으로 나타났으며 ,
pH>8.5 인 구간에서는 10% 미만의 개체수가 채집된 것으로
나타났다 . 여기서 주목할 만한 사항은 참갈겨니의 경우 다른 어종에 비해 pH 값이 작은 구간에서 상대적으로 많은 어종이 분포한다는 사실이다 . 또한 pH 값의 범위가 다른 어종에 비 하여 크지 않다는 것을 알 수 있다 . 이러한 이유는 참갈겨니 의 서식처가 비교적 오염도 등이 낮은 지역인 상류수계에 서 식하며 , 수질 등 다른 환경 조건의 변화가 심하지 않은 지역 에 서식하므로 나타난 현상으로 판단된다 . 그러나 아직까지 어 떠한 어종이 어떠한 수질 조건을 선호한다는 정량적인 결과가 없다 . 또한 본 연구의 결과는 짧은 기간 동안의 모니터링 결 과이므로 , 이에 대한 좀더 명확한 분석을 위해서는 더 많은 기간 동안의 현장 조사가 필요할 것으로 보인다 .
그림 7 은 DO 에 따른 각 어종별 개체수 분포를 보여준다 .
그림 7(a) 를 살펴보면 돌고기 , 쉬리 , 참갈겨니의 경우 DO 의
값이 8.5<DO<9.0 의 범위에서 최대 값을 보이고 , 쉬리와
참갈겨니는 그 이후 급격히 개체수가 감소되는 것으로 나타 났다 . 또한 그림 7(b) 를 보면 , 피라미 , 돌마자 , 모래무지의
어종은 8.5<DO<11 의 범위에서 최대를 이루고 , 그 이외의
범위에서는 개체수가 급격히 감소되는 것을 볼 수 있다 . 즉 ,
피라미 , 돌마자 , 모래무지는 돌고기 , 쉬리 , 참갈겨니 보다 더 큰 용존산소량에서 최대의 개체수의 값을 갖고 , 용존산소량 의 범위 역시 더 큰 범위를 갖는 것으로 나타났다 . 그러나 이 역시 앞의 pH 와 마찬가지로 추후 더 많은 현장 모니터 링을 통해 보완되어야 할 것으로 보인다 .
4. 서식처적합도지수
어류의 서식처적합도지수를 산정하기 위해서는 특정 조사 그림 5. 프루드수에 따른 어종별 개체수 변화
그림 6. 산성도에 따른 어종별 개체수 변화 그림 7. 용존산소량에 따른 어종별 개체수 변화
지점에 출현한 특정 어류의 개체수와 수심 , 유속 등의 자료
를 측정하여 조사기간 동안 최대 출현한 개체수에 대한 수 심과 유속의 값을 1.0 으로 설정하고 나머지 개체수에 대한 수리량을 상대 비율로 표현하여 나타낼 수 있다 . 최근에는 미국 워싱턴 어류 및 야생동물국에서 “Instream Flow
Study Guideline” 이 발표되었으며 (Instream Flow and Aquatic
Systems Group, 1986), 이 가이드라인에 따라 서식처적합도
지수를 산정할 수 있다 . 본 가이드라인에 따라 서식처적합도 지수를 산정하기 위해서는 임의의 조사대상 구간에서 작성 된 수심 및 유속에 따른 개체수와 각 수심과 유속이 차지하 그림 8. 피라미에 대한 수심 및 유속의 서식처적합도지수
그림 9. 참갈겨니에 대한 수심 및 유속의 서식처적합도지수
는 면적의 백분율 데이터가 필요하다 . 이와 같은 특정 수심 및 유속이 차지하는 면적 백분율을 이용하는 것은 단순히 개체수의 크기만을 갖고 서식처 적합도를 산정하는 것보다 좀 더 타당한 결과를 얻을 수 있을 것이다 . 예를 들어 수심 범위 A 가 차지하는 면적이 10% 이고 , A 수심 범위에서 채 집된 개체수가 10 마리인 경우와 B 라는 수심 범위가 차지하 는 면적이 40% 이고 이때 채집된 개체수를 20 마리라 하면 ,
개체수의 크기만을 보면 B 수심이 A 수심 보다 서식처적합 도지수가 더 클 것이다 . 그러나 면적 백분율을 이용해 산정 할 경우 , A 수심의 서식처적합도지수가 더 크게 된다 . 이는 어류의 분포 밀도를 보아도 더 타당한 결과일 것이다 . 그러 나 이와 같은 서식처적합도지수를 산정하기 위해서는 매우 정밀한 하천 측량 자료와 많은 지점에서의 수리량 측정 데 이터가 필요하다 . 그러나 본 연구에서는 특정 하천에서만이 아닌 유역 전체의 다수의 하천에서 측정된 자료를 이용하였 다 . 따라서 개개의 하천에서 특정의 수심 및 유속 범위가 대상 하천에서 어느 정도의 비율을 갖는가를 판단하는 것은 매우 어려운 작업이다 . 이는 특정 하천을 중심으로 장기간의 모니터링을 수행하는 경우에만 가능할 것으로 보인다 . 따라
서 본 연구에서는 앞서 언급한 예와 같은 영향은 상대적으 로 작을 것으로 가정하고 서식처적합도지수를 산정하였다 .
그림 8~13 은 각 어류에 대한 수심과 유속의 서식처적합도
지수를 보여준다 . 서식처적합도지수 1.0 은 최대 개체수가 모 여 있는 수심 및 유속을 나타내는 것이고 , 다른 범위의 값 은 1.0 에 대한 상대적인 비율을 나타낸다 . 따라서 수심과 유
속을 각각 0.1 m, 유속 0.1 m/s 의 범위에서의 개체수의 합
을 구한 뒤 , 이에 대한 백분율을 산정하여 각 어종별 적합
도지수를 구축하였다 . 또한 기존에 제시된 지수와의 비교 및 전문가 판단에 의하여 적합도지수를 수정하였다 . 그러나 본
연구에서 제시된 서식처적합도지수에서는 앞에서 언급한 것 과 같은 수심 및 유속범위 백분율 가중치를 고려하지 못한 단점이 있다 . 그림 8 은 본 연구에서 산정된 서식처적합도지
수를 기존의 김규호 (1999) 와 성영두 등 (2005) 에 의해 산정된
결과를 비교한 것이다 . 김규호 (1999) 는 국내에서 처음으로
서식처적합도지수를 제시하였으며 , 달천에서의 측정 자료를 토대로 산정하였다 . 그러나 측정 자료의 부족으로 주로 전문 가의 판단에 의해 산정된 한계가 있다 . 한편 성영두 등
(2005) 은 낙동강 유역 하천에서의 측정자료를 이용하여 피라
미와 참갈겨니에 대한 서식처적합도지수를 산정하였다 . 또한
그림 8 에서의 김규호 (1999) 와 성영두 등 (2005) 의 연구 결과
는 산란기와 성어기에 대한 결과이다 . 일반적으로 어류의 성 장 및 발육단계는 자어기 (larva), 치어기 (juvenile), 미성어기
(immature), 성어기 (adult), 산란기 (spawning), 노어기 (senility) 로 구분되어 있다 . 그러나 우리나라 담수 어종은 주로 다년생이 므로 일 년을 기준으로 월별로 분류하는 것은 어려운 일이 다 ( 강정훈 , 2004). 예를 들어 피라미의 경우 산란기는 4~5 월 ,
치어기는 7~10 월 , 성장기와 성어기는 4~10 월 , 동면기는
11~12 월로 구분하고 있다 ( 한국수자원공사 , 1995). 이러한 구
분은 지역 및 환경조건에 따라 차이를 보일 수 있어 추후 성장 및 발육단계 구분에 대한 것은 많은 자료를 구축하여 ,
발육단계를 정확하게 구분할 수 있는 연구결과를 기초로하 여 이루어져야 할 것이다 . 따라서 본 연구에서는 어류의 성 장 단계를 구분하지 않고 서식처적합도지수를 산정하였다 .
4.1 피라미
그림 8(a) 의 피라미에 대한 수심 서식처적합도지수를 살펴
보면 , 본 연구 결과에서는 수심 0.35 m 에서 1.0 의 적합도
지수를 보이고 , 김규호 (1999) 의 연구에서는 성어기의 경우
그림 10. 돌마자에 대한 수심 및 유속의 서식처적합도지수
약 0.1~0.5 m, 산란기에는 0.1~0.25 m, 성영두 등 (2005) 의 연구에서는 성어기일 때 약 0.25~0.4 m, 산란기에는 0.3~0.6
m 에서 1.0 의 값을 갖는 것으로 나타났다 . 즉 , 본 연구에서
제시된 0.35 m 의 값이 기존 연구 결과의 범위에 속하는 것
을 볼 수 있다 . 한편 , 수심 0.5 m 이상의 구간을 살펴보면 ,
김규호 (1999) 에서는 산란기 0.5 m 이상 , 성어기 0.75 m 이 상의 수심에서 적합도 지수가 0 인 것으로 나타났으나 , 성영
두 등 (2005) 에서는 이보다 더 큰 산란기 1.0 m, 성어기
1.2 m 이상에서 0 인 것으로 나타났다 . 한편 , 본 연구 결과
에서는 성영두 등 (2005) 의 결과와 유사하게 약 1.25 m 이
상의 수심에서 적합도 지수가 0 인 것으로 나타났다 . 즉 , 피 라미는 표 1 에 나타난 바와 같이 여울과 소의 모든 구간에 서 출현하는 어종이므로 다른 어류 보다 상대적으로 활동 가능한 수심 범위가 넓다 . 따라서 본 연구와 성영두 등
(2005) 과 같이 약 1 m 이상의 범위에 까지 서식처적합도지
수의 값을 산정하는 것이 타당할 것으로 판단된다 .
그림 8(b) 는 피라미에 대한 유속 적합도 지수이다 . 그림
8(b) 를 살펴보면 , 김규호 (1999) 의 결과에서는 성어기일 때 약
0.2~0.55 m/s, 산란기일 때 약 0.1~0.3 m/s, 성영두 등 (2005)
에서는 성어기일 때 0.2~0.55 m/s, 산란기 0.3~0.55 m/s 의 유속 범위에서 1.0 의 적합도 지수를 갖는 것으로 나타났으며 ,
성어기일 때 두 결과가 비교적 일치하는 것을 볼 수 있다 .
한편 , 본 연구 결과에서는 약 0.25 m/s 의 유속에서 1.0 의 적합도 지수를 갖는 것으로 나타났다 .
그림 8(c) 와 8(d) 는 그림 8(a) 와 8(b) 를 토대로 작성된 수 심과 유속에 대한 서식처적합도지수를 보여준다 . 그림 8(c)
와 8(d) 에서 점선은 그림 8(a) 및 8(b) 와 동일한 수정되기
전의 측정 데이터이고 , 실선은 앞의 그림을 참고로 수정된
적합도 지수이다 . 그림 8(c) 와 8(d) 를 살펴보면 , 수심은
0.3~0.5 m 에서 최적의 서식처 적합도를 갖는 것으로 하였으
며 , 1.25 m 이상의 수심에서는 0 의 적합도 지수를 갖는 것
으로 산정하였다 . 또한 유속은 0.25~0.5 m/s 의 범위에서
1.0 의 적합도 지수를 갖고 , 1.25 m/s 이상의 유속에서는 0
의 지수를 갖는 것으로 산정되었다 .
4.2 참갈겨니
그림 9 는 참갈겨니에 대한 수심과 유속의 적합도 지수이 다 . 그림 9(a) 와 9(b) 는 본 연구결과를 성영두 등 (2005) 의 성어기와 산란기에 대한 결과와 비교한 것이다 . 먼저 수심에
대한 적합도 지수인 그림 9(a) 를 살펴보면 , 성어기일 때 약
0.35~0.55 m, 산란기 0.3~0.55 m 의 수심 범위에서 1.0 의 적합도 지수를 갖는 것으로 나타났다 . 또한 본 연구 결과에
서는 0.35 m 에서 최대 개체수가 채집되었으며 , 0.55 m 에서
최대 개체수의 약 90% 에 해당하는 많은 개체수가 분포하고
있는 것으로 나타나 기존의 성영두 등 (2005) 의 결과와 유사함
을 볼 수 있다 . 또한 성영두 등 (2005) 에서는 성어기와 산란기
일 때 각각 1.2 m 와 1.0 m 이상의 수심에서는 0 의 적합도
를 갖는 것으로 나타났으며 , 본 실측 결과에서는 이보다 큰
1.35 m 의 수심까지 참갈겨니가 출현하는 것으로 나타났다 .
그림 9(b) 는 유속에 대한 적합도 지수를 보여준다 . 그림
9(b) 를 살펴보면 , 성어기일 때는 0.35~0.7 m/s, 산란기
0.3~0.55 m/s 의 유속 범위에서 1.0 의 적합도 지수를 갖는
것으로 나타났으며 , 본 현장 측정 자료에서는 0.35 m/s 에서 최대 개체수가 출현하는 것을 볼 수 있다 . 또한 최대 유속 은 본 연구결과에서는 약 1.45 m/s, 성영두 등 (2005) 의 성 어기와 산란기에서는 각각 1.5 m/s 와 1.7 m/s 인 것으로 나
타났다 . 그림 9(c) 와 9(d) 는 앞의 그림 9(a) 와 9(b) 를 토대 로 수정 작성된 참갈겨니에 대한 서식처적합도지수를 나타
그림 11. 쉬리에 대한 수심 및 유속의 서식처적합도지수
낸다 . 본 연구에서는 0.35 m~0.55 m 의 수심을 참갈겨니에 대한 최적 수심으로 선정하였고 , 1.35m 이상의 수심에서는
적합도가 없는 것으로 하였다 . 또한 유속은 0.3~0.6 m/s 의
범위를 최적 범위로 선정하였으며 , 1.5 m/s 이상의 유속에서 는 0 의 적합도를 갖는 것으로 하였다 .
4.3 돌마자
그림 10 은 돌마자에 대한 수심과 유속의 적합도 지수를 보여주고 , 김규호 (1999) 의 자료와 비교하였다 . 그림 10(a) 의 수심에 대한 적합도 지수를 살펴보면 , 본 연구 결과에서는
0.35 m 의 수심에서 최대 개체수가 출현하는 것으로 나타났
으며 , 김규호의 연구에서는 성어기일 때 0.2~0.45 m, 산란
기 0.1~0.25 m 에서 최적의 적합도를 갖는 것으로 나타났다 .
한편 성어기와 산란기에서 각각 0.7 m 와 0.5 m 보다 큰 수심에서 0 의 적합도를 갖는 것으로 나타난 반면 , 본 현장 계측에서는 이 보다 큰 약 0.85 m 의 수심이 돌마자가 출현 한 최대 수심인 것으로 나타났다 .
그림 10(b) 는 유속에 대한 적합도 지수이다 . 그림 10(b) 를
살펴보면 , 기존의 연구에서는 성어기에서 0.35~0.55 m/s, 산
란기 0.05~0.1 m/s 의 유속 범위에서 1.0 의 적합도를 갖는
것으로 하였으며 , 본 연구 결과에서는 0.25 m/s 인 경우가
최대 개체수를 갖는 유속인 것으로 나타났다 . 김규호 (1999)
의 연구에서는 현장 관측 자료가 부족한 상태에서 전문가의 의견을 수렴하여 작성된 것이기 때문에 본 연구결과와 다소 차이가 있다 . 특히 , 돌마자에 대한 Fr 수의 값이 전반적으로 쉬 리나 피라미 보다 작은 것을 고려해 볼 때 돌마자의 최적 유 속 범위를 이들 어류 보다 작게 산정해야 할 것으로 보인다 .
그림 10(c) 와 10(d) 는 각각 그림 10(a) 와 10(b) 를 토대로
수정된 적합도 지수이다 . 그림 10(c) 를 보면 , 0.25 m~0.45
m 의 수심 범위를 최적의 적합도를 갖는 수심으로 선정하였
으며 , 0.9 m 이상의 수심에서는 적합도가 없는 것으로 하였
다 . 또한 그림 10(d) 의 유속에 대한 적합도 지수를 살펴보면 ,
0.15~0.35 m/s 에서 1.0 의 적합도를 갖는 것으로 선정하였다 .
4.4 쉬리
그림 11 은 쉬리에 대한 적합도 지수이고 , 비교를 위해 김규 호 (1999) 의 자료를 이용하였다 . 먼저 , 그림 11(a) 의 수심에 대
한 적합도 지수를 살펴보면 , 김규호 (1999) 의 결과에서는 성어
기와 산란기일 때 각각 약 0.2~0.45 m, 약 0.1~0.25 m 에서
1.0 의 값을 갖고 , 본 현장 계측 결과에서는 0.35 m 일 때 최대
개체수가 출현된 것으로 나타났다 . 또한 그림 11(b) 의 유속에
대한 적합도를 보면 , 김규호 (1999) 의 결과에서는 성어기와 산
란기일 때 각각 약 0.3~0.8 m/s, 약 0.1~0.2 m/s 의 구간에서
1.0 의 값을 갖는 것으로 나타났으며 , 두 값의 차이가 매우 큰 것을 볼 수 있다 . 한편 , 본 연구 결과에서는 0.45 m/s 에서 1.0
인 것으로 나타났다 . 또한 그림 11(a) 와 11(b) 에서 주목할 만한
사항은 , 기존의 결과에서는 수심이 0.7 m 이상이고 , 유속이 약
0.85 m/s 이상일 때 서식처적합도지수는 0 인 것으로 나타났다 .
그러나 금번 현장 계측 결과에서는 수심과 유속의 값이 이 보 다 더 큰 1.45 m 와 1.85 m/s 에 까지 어류가 채집되었다 . 따 라서 이에 대한 보정이 필요할 것으로 보인다 .
그림 11(c) 와 11(d) 는 그림 11(a) 와 11(b) 를 근거로 수정 된 쉬리의 서식처적합도지수이다 . 본 연구에서는 0.25~0.4
m, 0.3~0.7 m/s 의 수심과 유속 범위를 적합도 지수 1.0 으로
그림 12. 돌고기에 대한 수심 및 유속의 서식처적합도지수
그림 13. 모래무지에 대한 수심 및 유속의 서식처적합도지수
산정하였으며 , 어류가 채집된 최대 수심과 유속을 기준으로
1.45 m 와 1.85 m/s 이상에서는 적합도 지수가 0 인 것으로
설정 하였다 .
4.5 돌고기와 모래무지
그림 12~13 은 각각 돌고기와 모래무지에 대한 현장 계측
자료와 이를 수정한 적합도 지수를 보여준다 . 돌고기와 모래 무지는 앞의 그림 5 의 Fr 수에 따른 분류에서 볼 수 있듯이 ,
상대적으로 작은 Fr 수를 갖는 것을 확인할 수 있다 . 돌고기
와 모래무지 각각에 대한 현장조사 결과 0.35 m 와 0.45 m
에서 최대 개체수가 출현되는 것으로 나타났으며 , 본 연구에 서는 0.3~0.5 m, 0.35~0.55 m 의 수심 범위에 1.0 의 적합도 지수를 부여하였다 . 또한 유속 분포는 돌고기와 모래무지 각
각 현장 조사 결과 0.25 m/s 와 0.05 m/s 에서 최대값을 갖는
것으로 나타났으며 , 0.1~0.3 m/s, 0.05~0.25 m/s 의 유속 범위 를 적합도 지수가 1.0 인 것으로 산정하였다 . 한편 , 각 어종 에 대해 현장 관측된 최대 수심과 유속 값 이상에 대해서는
0 의 적합도 지수를 갖는 것으로 설정 하였다 .
5. 결 론
본 연구에서는 금강 수계 하천 17 개 지점에서의 현장 모 니터링을 통해 6 종의 어류에 대한 서식처적합도지수를 산 정하였다 . 이를 위해 동절기를 제외한 4 월에서 11 월에 걸쳐 각 조사 지점별 최소 약 2 회 이상의 현장 조사를 수행하였 으며 , 각 지점에서의 수리량과 수질을 측정하였다 . 또한 투 망과 족대를 이용하여 어류를 채집하고 분류하였다 .
채집된 총 2,736 마리의 어류중 대부분이 잉어과에 속하며 ,
특히 피라미가 가장 많이 활동하는 것으로 나타났고 , 그 뒤 를 이어 참갈겨니 , 쉬리 , 모래무지 , 돌고기 , 돌마자 순인 것 으로 밝혀졌다 . 각 6 개 어종에 대한 Fr 수에 따른 분류를 수
행하고 , 수심과 유속에 대한 서식처적합도지수를 작성하였다 .
또한 기존에 산정된 서식처적합도지수를 참고하여 , 본 연구 에서 새로운 적합도 지수를 제시하였다 . 일반적으로 해외 사 례를 볼 때 각 어종에 대한 서식처적합도지수를 위해 수년 에서 수십년에 걸쳐 수행된 모니터링 결과를 이용하여 기 작성된 서식처적합도지수에 대한 지속적인 보완을 하게 된 다 . 그러나 본 연구 결과는 단 일년에 걸친 결과를 이용한 것으로 , 국내 어종에 대한 서식처적합도지수를 산정하기 위 한 시작 단계의 연구로서 그 의의를 찾을 수 있을 것이다 .
따라서 추후 다년간의 지속적인 현장 모니터링을 통하여 본 연구 결과를 보완할 예정이다 .
감사의 글
본 연구는 2009 년도 국토해양부 및 한국건설교통기술평가
원 건설핵심기술연구개발사업 (06 건설핵심 B01) 의 연구비 지 원에 의해 수행되었으며 , 지원에 감사드립니다 .
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