본 연구는 2016년 우리나라 금강 동진강 수계의 본류와 지류에서 13개의 지점을 대상으로 이화학적 수질 특성과 하상구조 및 어류 군집분석을 진행하고, 위해우려종인 배스와 블루길의 개체 수 등 서식에 미치는 영향과 상관성을 평가하였다. 동진강의 유로연장은 83.06㎞이며 유역 면적은 1348.82 ㎢로 정읍시 산외면의 상두산(575m)에서 시작되어 김제평야를 지나 황해로 흘러드는 강이다. 산지와 농경지가 대부분을 차지하는 전형적인 농촌 지역으로, 동진강 수계를 이루고 있는 하천은 본류를 포함하여 정읍천, 원평천, 고부천 등 4개의 직할하천과 1개의 지방하천, 82개의 준용하천 등 모두 87개 하천에 총 연장은 446.2 ㎞에 이른다. 하지만 산업화에 따라 주택 공급 증가와 대지, 도로 등을 포함한 기타면적이 증가하고 있으며, 새만금 상류에 위치하고 있는 동진강 유역은 축산 단지가 분포하고 있어 토지계와 축산계 등 비점오염원의 비중이 높은 지역이다. 조사 지점은 모두 농경지 주변에 위치하고 있으며 암반 하상 구조를 가진 지점 두 지점으로 나타났고 전 지점에서 모래와 자갈의 비율이 높은 것으로 확인됐다. 상류에 위치하는 지점에 비해 하류의 경우 하천차수가 높고 하폭이 넓어 유속이 느릴 것이라 예상 되며 물 흐름이 느린 정수역인 호소 및 하천을 선호하는 어종의 하천은 비교적 빠른 유속이 나타나 유수성 어종이 분포할 것이라 추정된다. 수질 오염 지표인 BOD와 COD는 각각 3.2±2.5 mg L-1과 8.8±6.1mg L-1로 나타나 BOD에 비해 COD에서 지점별 편차가 크게 나타났으며 TN과 TP는 각각 3.8±1.8mg L-1과 81.5±67.5μg L-1로 나타나 상대적으로 유사한 범위로 확인 됐다. 지점별 CHL 농도의 경우에는 TN과 TP의 농도와 유사하게 증감이 나타나 고부천과 원평천, 신평천에서는 상대 적으로 높은 CHL 농도가 확인되었다. 어류 조사 결과 총 39종, 937개체가 채집되었으며 치리, 갈겨니, 참갈겨니, 피라미, 몰개, 밀어, 블루길, 배스 등의 어류가 우점하고 있는 것으로 나타났다. 외래종 우점현상이 나타나는 하천은 S2(동진강)와 S4(정읍천)로 블루길이 각각 52.5%, 45.0% 우점하고 있었고, S11(신평천)에서는 배스가 43.1%로 우점하고 있는 것으로 확인되었다. 또한 S5(정읍천)과 S13(천원천)에서 각각 블루길(25.7%)과 배스(20.4%)가 아우점종으로 나타났다. 각 하천 지점별 어류 조성을 분석하였을 때, 상대적으로 양호한 수질을 가진 동진강 지점 중 S2와 S3에서 14종으로 가장 많은 종이 관찰되었으며 블루길 이 대량으로 잡히면서 S2에서 총 118개체로 가장 많은 개체가 조사되었다. 전 지점에서 상대풍부도는 피라미(Zacco platypus)가 14.6%로 가장 높게 나타났고 블루길(Lepomis macrochirus)과 배스(Micropterus salmoides)가 각각 14.0% 와 9.8%로 뒤이어 높은 상대풍부도를 나타냈다. 한편 가물치 (Channa argus), 납지리(Acheilognathus rhombeus), 드렁허리(Monopterus albus), 떡붕어(Carassius cuvieri), 외매치(Abbottina springeri), 참마자(Hemibarbus longirostris) 등은 0.1이하의 낮은 상대풍부도를 나타냈다. 지점별 외래종 분포를 조사하였을 때 한 지점을 제외한 모든 지점에서 배스 또는 블루길이 출현했다. 특히 S2(동진강)와 S4(정읍천), S11(신평천)에서 많은 수의 블루길과 배스가 각각 확인되었다. 외래종이 우점한 지점들의 하상구조를 평균으로 분석해 보았을 때, 블루길이 우점한 지점에서는 약 10m 더 넓은 하폭과 높은 하천차수를 나타내었으며 silt와 sand의 비율이 비우점 지점들에 비해 높게 나타났다. 한편 배스가 우점한 지점은 다른 지점들에 비해 좁은 하폭과 낮은 하천차수를 나타내었으며 블루길과 마찬가지로 silt와 sand의 비율이 높게 나타났다. 어류 군집분석에 따르면, 우점도 지수는 S6(정 읍천)에서 0.361로 최고치를 나타냈으며 이는 29개체로, 전체 개체수의 절반 이상을 차지하는 참갈겨니의 영향을 받은것으로 분석되었다. 하지만 우점도는 다른 지점들과의 뚜렷한 차이를 나타내지는 않는 것으로 확인된다. 종 다양도 지수 또한 지점별로 큰 차이를 나타내지 않았지만 S8(고부천)에서 2.096으로 최대치를 보였다. 한편 풍부도 지수는 S3(동진강)에서 가장 높게 나타났고 동시에 다양도와 균등도 또한 상대적으로 높은 값이 확인되었다. 월별 수질 분석 자료와 지점에 따른 외래종의 월별 총 개체수를 통해 회귀분석을 진행하였다. 수질변수 중 pH는 6월, S6에서 8.9를 나타낸 것을 제외하고 대부분 7.0 이상 8.0 이하의 수치를 나타냈다. 배스의 경우 8.0 이하의 수질 상태에서 3마리 이상의 개체수가 확인 된 반면 블루길의 경우 약 pH 7.4에서 30마리 이상의 많은 개체수가 확인 된 것을 알 수 있었다. 회귀분석을 통해 분석한 결과, pH와 전기전도도 모두 블루길과 배스에서 p > 0.05 이상의 결과로 유의하지 않은 것으로 나타났고, R2 또한 모든 항목에서 0.12 이하로 신뢰할 수 없는 데이터로 확인됐다. 중대형 인공호에서의 배스 분포 특성을 연구한 김 et al.(2013)에 따르면 배스의 분포 특성은 다른 어류 군집에 비해 수질의 영향을 적게 받으며 이화학적 수질보다 여러 타 요인들(물리적 서식지 특성, 이용 가능한 먹이양, 경쟁 관계의 생물)에 의 해 더 영향을 받는 것으로 추정한 바 있다. 이와 함께 상관관계를 분석한 결과, 배스와 블루길의 분포는 인공호뿐만 아니라 하천에서도 수질의 영향보다 타요인들의 영향을 고려 해야할 것으로 사료된다.

최근 국제적으로 각 나라의 종 보존 (Species conservation) 및 생태계 보호에 대한 개념이 확대되면서 자국의 본토종의 보호 및 외래종의 교란에 대한 다양한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 생태계 교란생물종(동물, 식물 등)은 국가에서 지정하여 이들에 대한 퇴치방안을 강구하고 있다. 정부차원에서는 위해 가능성을 내포하고 있는 종을 ‘생태계 위해 외래생물’(자연환경보전법 제 2조 제 18호)로 지정･고시하고 있다. 현재, 우리나라의 인공호 및 하천(하천/강)에서 블루길(Lepomis macrochirus) 등의 외래어종은 광범위하게 분포하며, 엄청난 속도로 확산되고 있는 것으로 알려져 있다. 외래어 종이 무분별하게 수체내로 유입되면서 생태계와 토착생물에 대한 교란이 발생하고 있으며, 이에 대한 관리방안 모색이 현재 이루어지고 있어 각종 지자체 차원에서도 관리방안이 시급히 요구되고 있는 실정이다. 이에 따라 금강 수계 전체 지점에 대해 수온(Water Temperature; T), 수소이온농도(pH), 용존 산소량(Dissolved Oxygen; DO), 생화학적 산소 요구량(Biochemical Oxygen Demand; BOD), 화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 전기전도도(Electric Conductivity; EC), 총 부유물질량(Total Suspended Solid; TSS), 총 인(Total Phosphorus; TP), 용존 총 인(Total Dissolved Phosphorus; TDP), 인산염 인(PO4-P), 총 질소 (Total Nitrogen; TN), 용존 총 질소(Total Dissolved Nitrogen; TDN), 암모니아성 질소(NH4-N), 질산성 질소(NO3-N), 엽록소-a(Chllorophyll-a; CHL), 총 유기 탄소량(Total Organic Carbon; TOC) 16개 항목을 활용하여 금강 수계의 수질 범위를 분석하였다. 본 연구에서는 금강 수계에 위치하는 모든 지점의 이화학적 수질 특성 범위를 분석한 뒤, 블루길이 존재하는 지점에서의 이화학적 수질 특성을 분석하여 블루길의 내성도 특성 범위를 파악하기 위해 수행하였다.

전 세계에서 외래 동, 식물의 이입 및 정착으로 인한 토착종이 위협을 받고 있고 이로 인한 생태계 교란이 발생하고 있다. 국내에서도 외래 동, 식물로 인한 경제적, 환경적 피해가 발생하고 있다. 이러한 피해를 예방하고 관리하기 위해 환경부에서는 생태계교란 생물을 지정하여 관리하고 있다. 이중 수생태계에 대해서는 외래어종인 큰입배스 (Micropterus salmoidees), 블루길(Lepomis macrochirus), 나일틸리피아(Oreochromis niloticus) 등 45종을 생태계교 란 생물로 분류되었다. 본 연구는 이러한 생태계교란 어종의 이입을 최소화시키며 이입될 가능성이 있는 종에 대하여 정착 가능성을 알아볼 수 있는 기준 개발을 위해 진행되었다. 2010년~2013년까지 갑천 수계에서 큰입배스가 서식하는 지역의 TP(Total phosphorus, 총인), TN(Total nitrate, 총질소), BOD(Biochemical oxygen demand, 생화학적 산 소요구량), COD(Chemical oxygen demand, 화학적 산소요 구량), EC(Electric conductivity, 전기전도도), TSS(Total suspended solid, 총 부유물질)의 6가지 수질 변수를 분석하여 서식 범위를 알아보았다. 또한, 수질 변수와 큰입배스의 상대풍부도에 대한 회귀분석을 통해 둘 사이의 상관도를 분석하였다. 선행 연구에 따르면 갑천 수계에서 2010 년~2013년 사이에 구조적 변화로 인해 유속이 느려졌고 정수성 어종인 큰입배스가 출현하게 된 것으로 예측된다. 따라서 본 연구에서 다루지 못한 물리적 변수에 대한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것으로 보이고 이를 화학적, 생물학적 변수들과 더불어서 큰입배스뿐만 아니라 향후 이입 가능성이 있는 외래 어종에 대한 평가 모델 개발로 이어져야 한다.

이 연구의 목적은 대표적 도심하천인 갑천에서 복원사업을 중심으로 2007-2016년도까지의 이화학적 수질, 물리적 서식지 건강도, 생태학적 건강도를 어류를 이용한 다변수 모델(Index of Biological Integrity, IBI) 및 질적 서식지 평가 모델(Qualitative habitat evaluation index, QHEI)를 이용해 평가하는 것이다. 연 평균 총인(Total Phosphorus)은 10년 동안 13배 가까이 감소해왔으며, BOD값은 50%이상 감소하는 것으로 보아, 영양염류의 감소와 유기물 오염의 감소가 이루어졌음을 나타냈다. 그러나 어류의 군집 특성을 이용한 분석 결과, 10년간 일부 민감종 비율이 증가한 것을 제외하고는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 물리적 서식 지 평가 모델(QHEI)을 이용한 결과 하류로 가면서 일부 구간에서 뚜렷한 물리적 서식지 교란이 발생하고 있음이 나타났다. IBI와 QHEI, 이화학적 수질 변수간의 상관분석 결과 QHEI값과 IBI값간의 통계적으로 매우 유의한 양의 상관관계가 나타났으며(r = 0.569, p<0.001) 그 밖에 총질소(Total Nitrogen) 및 생화학적 산소 요구량(Biochemical Oxygen Demand, BOD), 화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 총 부유물질과 통계적으로 유의한 음의 상관관계(r >-0.3, p<0.05)를 나타냈다. 이는 도심 하천에서 장기간 수질 오염의 개선이 이루어져도 물리적 서식지 건강도가 회복이 되지 않으면 수생태계 건강성의 회복이 제한되는 것으로 보인다.

동진강은 금강 수계에 포함된 중권역으로, 용호천, 정읍천, 천원천, 고부천이 동진강으로 합류되고 원평천과 신평천이 동진강과 합류되면서 서해 새만금지역으로 유입된다. 본 연구에서는 동진강으로 합류되는 하천들을 포함한 동진강에서의 수질 특성 지표들과 어류생물상 분포 특성간의 관계를 분석 및 확인하였다. 수질 특성 지표 분석 결과 생화학적 산소 요구량(Biochemical Oxygen Demand; BOD)은 3.2(±2.3)mgL-1, 화학적 산소 요구량(Chemical Oxygen Demand; COD)은 7.3(±3.9)mgL-1, 총 질소(Total Nitrogen; TN) 농도는 4.1(±2.4)mgL-1, 총 인(Total Phosphorus; TP)농도는 123.7(±129.9)ugL-1 등의 범위로 나타나 지점 간 수질 특성의 차이가 큰 것으로 확인되었다. 어류생물상 분석 결과 총 38종 2422개체가 채집되었으며 우점종은 피라미(Zacco platypus)가 22.0%, 아우점종은 치리(Hemiculter eigenmanni)가 17.3%를 차지하는 것으로 분석되었다. 전체 지점 평균 충식종은 17.7%, 잡식종은 74.8%로 나타났고 민감종은 8.6%, 내성종은 69.7%로 나타났다. FAI(Fish Assessment Index) 분석 결과 39.3±19.6(6.25-75)점으로 동진강 전체 수계는 나쁨 상태(매우 나쁨~좋음)로 분석되었다. 잡식종의 비율과 충식종의 비율은 수질 특성 중 TP, BOD, COD와 상관관계를 나타내고 있었으며, TN과의 관계는 거의 없는 것으로 나타났다. 해당 수질 특성들이 증가함에 따라 잡식종의 비율은 증가, 충식종의 비율은 감소하는 경향을 보여 수질 특성 지표들이 어류생물상의 종 조성에 영향을 미치는 것으로 나타났다.