In this study, numerical analysis is conducted to investigate the flow characteristics of a turning type flood gate fishway with various design factors. The shapes of the fishway are circular and rectangular type. Baffles are installed to reduce the velocity in the fishway, and the gap and rotational arrangement of the baffles are set as design factors. To reduce the maximum velocity, a cavity-shaped break region is installed to examine the flow characteristics according to the presence of the break region. As a result, in the condition where the shape of the fishway is rectangular, the outlet average flow velocity is larger than that in the circular condition. The highest flow velocity occurs when the baffle is rotated in 90-degree arrangement. As the baffle gap increases, the average velocity increases. The cavity-shaped break region creates a recirculation zone in the fishway, and as a result, shows a decrease in the maximum velocity of up to 5.8%.

우리나라에서는 2020년에 생태계 건강성 측면에서 어류의 상하류 간 종적연결성 평가법에 대한 연구개발에 착수하였다. 본 연구는 최근 어류이동을 위한 아이스하버식 어도의 횡단구조물 개선이 이루어진 연곡천 송림보에서 2015~2020년 장기간 동안 보의 상하류 회유성 어종 이동성, 어류분포 특성, 섭식길드, 내성도 길드 및 종조성 변화를 분석하였다. 어류는 총 36종 5,136개체가 채집되었으며, 주요 회유성 어류는 황어 (Tribolodon hakonensis), 은어 (Plecoglossus altivelis altivelis), 연어 (Oncorhynchus keta) 로 3종이 확인되었다. 어도의 개선 이전 (Pre-I)과 이후 (Post-I) 비교분석에 따르면, 상류구간에서 일차담수어의 상대풍부도는 증가한 반면, 회유성 어종은 감소하였다. 송림보의 상/하류구간에서 어도 (Fishway)를 이용하는 어류는 황어 (58.4%), 은어 (11.8%)로 나타났고, 상/하류 구간의 Wilcoxon Signed-Rank Test에 따르면, 회유성 어류는 통계학적으로 유의한 차이를 보여 (p<0.05), 횡단구조물 에 대한 생물학적 개선효과를 보였다. 한편, Mann-Kendall trend test 기반의 회유성 어류의 연별 변화는 유의한 수준 (p>0.05)의 증가 혹은 감소의 경향은 확인되지 않았다. 따라서 어도의 개선 사업 시에는 물리적, 수리수문학적, 구조적 테스트뿐만 아니라 사전 및 사후의 어도이용 및 개선 효과에 대한 생물학적 시험도 반드시 필요할 것으로 사료 된다.

국내 주요 6개 하천의 보에 설치된 어도에서 2~9년 이상 매월 연속적이고 장기적으로 어류의 어도이용을 조사하였다. 어류의 어도 이용은 어도 출구부에서 trap에 의한 직접 채집 방법으로 조사하였다. 6개 지점의 어도를 이용하는 어류와 하천에 서식하는 어류의 군집구조는 차이를 보였다. 어류의 어도 이용은 대략 2~7종이 전체의 80% 이상을 차지하였다. 이것은 어류의 어도 이용이 종적 생리특성에 따라 특화된 결과로 보이며, 단순히 어도에서의 흐름에 따라 어도 이용을 유인하는 경우는 많지 않은 것으로 보인다. 또한, 6개 지점에서 어도 이용 어류의 분포는 하천의 위치 및 보에 설치된 어도형식에 따라 달랐다. 이러한 차이는 해양 및 하구로부터 이동한 회유종의 분포 여부에 의한 결과로 보인다. 또한, 어도형식에 따른 수리특성의 차이도 영향을 주었다. 대체로 어도 내부에서 상대적으로 빠른 유속을 보이는 버티컬슬롯식 어도에서 어도이용 종수가 적고 유영능력이 좋은 어류의 비율이 높았다. 어도를 이용하는 주요 어류의 분석결과는 어도 계획과 이를 위한 주요 대상종의 선정에 활용될 수 있을 것이다.

SOW-0010의 어도 개보수 전·후 자원량을 분석한 결과 개보수 이후 평균자원량은 약 4.6배 증가한 것으로 나타났다. 경제적 가치는 어도 개보수 전 2014년 약 5.3백만원에서 어도 개보수 후 2015년 약 23.9백만원, 2016년 약 3.0백만원, 2017년 약 10.4백만원, 2018년 약 22.4백만원, 2019년 약 27.1백만원으로 매년 증감패턴이 다르게 나타났다. 2016년을 제외하고 전체적으로 개보수 이후 경제적 가치는 증가한 것으로 나타났다. 이는 다양한 회유성어종의 유입과 담수어류의 국지적 이동이 증가했기 때문으로 판단한다. 자원량 변화에 따른 경제적 가치변동을 지수함수를 적용하여 분석한 결과 모델계수는 0.582였으며, 이에 따른 최대 경제적 가치는 30.4백만원인 것으로 추정되었다. 군집 내 경제성어종의 비율과 점유율이 높을수록 계수값이 증가하고 이에 따라 경제적 가치가 높아질 것으로 예상한다.

본 연구에서 국내 어류 분류군별 체형비 (Fineness Ratios; FR)를 분석한 결과 일부 잉어과와 납자루아과, 꺽지과, 검정우럭과 등의 어류 체형비가 상대적으로 낮았고, 그 외 분류군별 어류의 체형비는 4.5 이상으로 대부분 유영력이 뛰어난 것으로 나타났다. 유영성 어류를 대상으로 체장-체고 비에 따른 서식지 선호를 분석한 결과 크게 3가지 어종타입은 구분되었다. 유영력이 낮은 납자루-붕어형은 체형비는 2.1∼3.3 범위이며, 유선형의 비율을 가지는 피라미-참 갈겨니형은 체형비가 3.7∼5.2 범위였다. 은어-누치형은 체장이 체고의 5배 이상으로 유영력이 뛰어난 형태를 가지고 있었다. 어류 체형비에 따른 서식지 유형을 구분하면 붕어- 납자루형은 흐름이 완만한 소 (Pool habitat)형태의 서식지를 선호하는 어종 우세하였고, 반면 피라미-참갈겨니형, 은어-누치형의 경우 유속이 빠른 여울형서식지 (Riffle habitat) 를 선호하는 어종들로 구성되었다. 조사기간 동안 어도를 이용한 어류의 상대풍부도를 분석한 결과, 대부분의 어종들이 피라미-참갈겨니, 은어-누치형에 속하는 유영성이 높은 어류들로 확인되었다. 어도 내 유속이 0.5∼1.0 m s-1 범위에서 이용 어종의 FRs는 4.5∼5.0 범위로 나타나 대부분 유영성 어종들이 어도를 주로 이용하는 것으로 나타났다.

In South Korea, various nature-like fishways recently been installed for use by a wide variety of fish species. However, limited attempts have been made to monitor the fish utilization. The present study was conducted to ascertain the frequencies and patterns of utilization of the fishway installed at Beakjae Weir. We collected fish species that use the fishway by installing a fyke net at the exit of the fishway at least once a month from April 2013 to October 2013. Additionally, in order to identify all fish species that can potentially use the fishway, we investigated the fish fauna downstream to Beakjae Weir (mainstream of the Geum River). We found that 10 species belonging to 2 families used the fishway; this accounted for 64% of the total species inhabiting the mainstream. The species that used the fishway most frequently were Microphysogobio jeoni, followed by Squaliobarbus curriculus and Opsariichthys uncirostris amurensis. The highest number of fish using the fishway was observed in August, which was positively correlated with the water temperature (Spearman rank correlation, rs=0.743, P=0.035). The sizes of the fish using the fishway varied widely, with the total body length ranging from 39 mm to 550 mm. Analysis of the time-dependent utilization frequency revealed that most fish used the fishway during the night (20:00~08:00). Compared to other fishways installed along the Geum River, the fishway installed at Beakjae Weir was used by fewer species and fish. This may be attributed to the structural inadequacy of the fishway, thereby resulting in a low attraction efficiency. Therefore, measures should be adopted to enhance the fishway attraction and passage efficiency. The results of this study can be used to ensure efficient operation and management of the Beakjae Weir fishway as well as serve as basic data for developing and building nature-like fishways tailored to Korean situations.

본 연구의 핵심목적은 우리나라에서 어류의 어도이용 효 율성을 통합적으로 평가하고, 진단할 수 있는 다변수 어도 효율성평가모델(Multi-metric Fishway Efficiency Assessment Model, Mm-FEA모델)을 개발하여 현장에 적 용하여 평가하는 것이다. 본 연구에서는 개발된 Mm-FEA 모델은 4대강 사업의 일환으로 건설된 영산강 수계의 죽산 보에 적용평가 되었다. 통합적 어도평가 모델의 변수 지표 는 1) 어도의 구조적 특성, 2) 수리수문학적 특성, 및 3) 생물학적 속성으로 구성되었고, 9-메트릭 모델로 확립되었 다. 첫째, 어도의 구조적 특성 측면에서 M1: 어도 구조물의 경사도, M2: 어도폭/천변폭 비율, M3: 잠공부의 수류통과 용이성으로 구성되었고, 둘째, 수리수문학적 측면에서는 M4: 어도 유입 월류부의 수위, M5: 어도 유출 월류부의 수위, M6: 어도의 유속상태로 구성되었으며, 셋째, 생물학 적 특성 측면에서 M7: 보 상·하류 구간에서 채집된 종수 대비 어도 통과 어종 비율, M8: 어도 통과 어류의 체장 분포 특성 및 M9: 어도 내 회귀성/주연성 어종의 출현 빈도로 구성되었다. 죽산보 어도를 평가한 결과에 따르면, Mm-FEA 모델값은 25로서 어도효율성 평가등급은 5등급 시스템 기준에 의거할 때, 2등급인 “양호상태(good)"로 나 타났다. 본 Mm-FEA 모델은 전체 어류를 대상으로 어도 이동 효율성을 평가한 모델로서 현재, 영산강 죽산보를 대 상으로 어도 이동 효율성 평가가 이루어 졌는데, 향후 전국 4대강의 중·대형보에 모델을 적용 평가하기 위해서는 일부 메트릭 속성 및 지표특성에 대한 메트릭 보정이 필요할 것 으로 사료되며, 일부 보정 과정을 거친 후 4대강의 보에 적용할 경우 좋은 핵심모델로 이용될 수 있는 것으로 사료 된다.

댐과 보의 건설로 인한 하천의 단절 및 어류의 이동 문제를 해결하기 위해 다수의 어도를 건설하고 있다. 하지만 이에 대한 어도 효율성 평가나 적합성에 대한 연구는 상당히 제한적으로 이루어지고 있다. 따라서 본 연구는 2012년 6월부터 10월까지 매달 1회씩 trap을 이용하여 공주보에 설치된 아이스하버식 어도에서 시기별, 시간대별, 어도 위치별 어도 이용 차이를 분석하였다. 연구 결과, 6~8월보다 9~10월에 어도를 이용하는 종 및 개체가 감소하였다. 그리고 어도 좌안 측면이 통계적으로 유의하지 않지만 많은 종 및 개체가 출현하였고, 또한 다른 위치보다 다양한 크기의 개체들이 출현하였다. 상류수위와 채집된 소상 어류 개체수는 양의 상관성을 나타내고 있었다. 그러나 일평균 상류수위가 증가할수록 전장 70 mm 이하 소형개체들의 출현율이 감소하는 경향이 나타났다. 어도 내 시간대별 이동은 종별 생태적인 특성에 따라 차이를 보였다. 전체적으로 크기가 작은 개체부터 큰 개체까지 다양한 크기의 어류가 어도를 이용했다. 이러한 결과는 국내에 건설된 아이스하버식 어도관리 및 평가에 도움이 될 것으로 판단된다.

최근, 우리나라에서는 4대강 건설 사업의 일환으로 4대 강 유역에 인공보 및 어도 (Fishway)들이 완공되어 가동중 에 있고, 이들에 대한 수리수문학적 특성, 이화학적 수질 및 퇴적물 축적에 대한 모니터링이 실시되고 있다. 이러한 급격한 물리적인 수체의 특성 변화는 궁극적으로 어류 종 분포특성 및 어류 이동성에 변화를 가져올 수 있는 바 이에 대한 모니터링 및 어류 이동성 평가 기법 적용이 불가피하 나 이에 대한 복합적 연구는 아직도 극히 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 어도 및 인공보에서 어류의 이동성 평가 및 평가 모니터링 기법에 대하여 소개하고자 한다. 어류의 이동성과 어도 효율성을 평가하기 위하여 영산강 수계의 중·하류역에 건설된 인공보 (승촌보, 죽산보) 및 어 도 (Fishway)를 대상으로 다음과 같이 다각적 어도 평가 모니터링 기법을 적용하였다. 어도 및 인공보에서 어류이동 성평가를 위해 1) Visual fish 모니터링기법, 2) Video 촬영 기법, 3) Mark-recapture 태깅기법, 4) Passive Integrated Transpondent (PIT)-tagging 기법, 5) Acoustic transmitter 삽입을 통한 장거리 이동성 모니터링기법 (Acoustic telemetry) 및 6) Echo-sounders 모니터링 기법 등의 연구방 법을 적용하였다. 국내 수생태계의 경우 최근 소형 보 및 댐의 건설로 서식 하는 토착종과 고유종 들이 감소하고 있고, 복원 및 보존을 위해 각 어종의 미소서식지에서의 분포양상, 행동 및 이동 양상을 파악하기 위한 이동성 평가 연구가 선행되어야 함에 도 불구하고 현재까지 국내 담수에 분포하는 어류의 대부분 은 이동여부가 1-2개의 기법 적용으로 복합적으로는 파악 되지 않고 있으며 매우 제한적으로 이루어져 왔다. 현재까 지 우리의 회귀성 어종의 경우, 산란 시기에 어떠한 외부적 요인에 의해 언제 이동하는지 또한 얼마나 이동하며 어디까 지 이동하는 지에 대한 내용이 알려진 바가 없다. 따라서 본 연구를 통하여 ① PIT 및 Acoustic telemetry (원격측정 법) 연구를 위한 기본 자료를 확보하고 tag의 적용성과 효율 성을 검증할 수 있다. 또한, ② PIT 및 Acoustic tag을 외과 적 수술을 통하여 어류에 이식한 후 대상 생물의 이동경로 를 파악할 수 있으며 ③ 대상어종의 선호하는 서식처 특성 과 이동 시기, 방법 등에 대하여 파악할 수 있다. 또한 이들 ④ 회귀성 어종의 보존방안과 하천관리를 위한 자료를 습득 하여 본 결과를 활용한 타 수계 적용 할 수 있어 향후 ⑤ 회귀성 어종 보존과 이와 연계한 하천복원에 대한 기초자료 를 제공할 수 있다.

옥정호로 유입되는 37km의 추령천에는 육봉화된 은어의 이동을 가로막는 많은 보가 설치되어 있었으나 2006년 12월 옥정호 추령천 하류에는 은어가 성숙하기 위해 추령천 상류로 이동하도록 어도가 설치되었다. 따라서 2007년 4월부터 10월까지 13개 지점에서 어도와 은어의 성장률을 조사하였다. 그 결과 어도의 설치 후, 치어들은 강수량이 풍부했던 시기에만 소상할 수 있는 상류를 새로 설치된 어도를 통해서 자유롭게 상류로 이동할 수 있었다. 2007년 9월 산란시기 동안 성숙된 은어는 163±21.5mm로 어도가 설치되기 전인 2006년에 비해 약 13mm, 2004년 약 20mm, 2005년 약 57mm정도 더 크게 나타났다. 따라서 하천에서 어도는 육봉형 은어집단의 평균 크기와 생존력에 중요한 역할을 하는 것으로 확인되었다.

낙동강 지류하천에 설치된 어도의 형식분류 및 평가 결과를 요약하면 다음과 같다. 􀓋786개 하천에 설치된 보 및 어도를 조사한 결과, 보는 9,164개, 어도는 1,263개로 조사되었고, 어도설치율은 약 14%로 나타났다. 􀓋하천설계기준에 따라 어도를 분류한 결과, 표준형 (풀 형식, 수로형식) 어도는 62%, 비표준형 어도는 38%로 나타나 대체로 표준형 어도가 많았지만, 하천설계기준 에서 제시되지 않은 비표준형 어도도 많이 설치되어 있는 것으로 조사되었다. 표준형 어도중에는 풀형37% 수로형식 63%로 수로형식이 대부분을 차지하였 다. 또한 풀형식은 일반형, 노치형 계단식이 대부분인 것으로 나타났다. 􀓋1,263개소의 어도를 평가한 결과 중 양호 354개, 중간 835개, 불량 74개로 전체어도 중 약 72%가 중간등급 이하로 평가되어 대체로 보수 및 보완이 필요한 어도 가 많은 것(풀형식 제외)으로 나타났다. 중간등급 어도 의 문제점 및 개선방안을 살펴보면, 전체적으로 경사 도가 가장 큰 문제점을 보였고, 출구가 가장 적은 문제 점을 보이는 것으로 나타나 이에 따른 개선이 이루어 져야 어도가 제기능을 할 수 있을 것으로 평가되었다. 􀓋현재 낙동강 지류하천의 경우 어도설치율이 14%이며 이 중 양호한 어도가 28%로 평가되어 실제 어류가 이 용가능한 어도는 약 4%로 매우 낮은 것으로 나타났다. 현재 낙동강 지류하천에서 실제 어류가 이용가능한 어 도의 비율이 매우 낮게 나타나, 하천의 단절현상을 개선 하기 위해서는 현재 설치된 어도의 보수 및 보완과 어도 의 신설이 필요할 것으로 판단된다. 어도를 신설할 때에 는 무분별한 어도의 설치보다는 수산연구기관과의 협의 를 통해 어도의 설치가 이루어져야 할 것으로 판단되며, 어도 설치 후 지속적인 사후관리를 위한 정부차원에서의 법령개정 및 예산확보를 통해 어도의 지속적인 점검 및 관리가 이루어질 때 생물의 이동통로가 확보되어 횡구조 물에 의한 하천의 단절현상을 점차적으로 줄여 나갈 수 있을 것으로 사료된다.

In this study, the fish-migration ratios of rivers were analyzed, with the aim of proposing objective materials to help South Koreans to establish fish migration systems efficiently in the future. A total of 34,012 weirs have been built in the five major basins, with 5,081 fish-ways observed. Consequently, the fish migration ratio was considered low (14.9 %). According to the findings of the study analyzing the 5,081 fish-ways, standard-type fish-ways took up 68 % of the total while the non-standard types accounted for 32 %. The five major basins were observed to have a total fish-migration ratio of 21.4 %. Regarding tributaries, Tributary 1 accounted for 27.5 % of the fish-migration ratio, while Tributary 2 and 3 accounted for 19.8 % and 16.3 %, respectively. In conclusion, the study argues that any relevant field in the fishing industry of South Korea needs to improve their understanding of the fish-migration ratio. This would be expected, eventually, to help them maximize the efficiency of a minimum number of fish-ways. In addition, the study supports the need for those in relevant fields to study carefully the ecological needs of each fish species, before establishing priority standards for the building of fish-ways.

본 논문에서는 경북 구미시 봉곡천에 최근 건설된 다기능어도를 대상으로 SAP2000으로 구조 해석하기 위한 변수를 R/C Slab, R/C+S/C Slab 및 지하이동통로 규격(가로×세로)을 1m×0.2m, 1m×0.4m, 1m×0.6m와 유속 0.8m/s, 1.2m/s, 1.6m/s으로 구분하여 해석한결과와 봉곡천 설계식을 비교하여 안정성을 검토하였다.봉곡천의 설계식 보다 R/C+S/C Slab 타입이 지하이동통로 출구부는 휨모멘트와 최대응력은 각각 28~54%, 26~50%, 측벽은 24~47%,17~31%, 상부슬래브인 경우도 10~27%, 4~20% 적게 나타났다. 따라서 최대응력과 휨모멘트가 R/C+S/C Slab 타입이 구조 안정성이 확보되는 것으로 나타났기 때문에 지하통로는 휨모멘트와 최대 응력이 27%, 25%, 측벽은 24%, 15% 상부슬래브는 14%, 10%의 보완이 요구되는 것으로 판단된다.이러한 결과는 지하이동통로 규격이 봉곡천 규격과 동일한 1m×0.4m일 때가 1m×0.2m, 1m×0.6m 보다 안정성이 가장 유리한 것으로확인되었다. 또한 해석 및 분석 결과를 근거로 다기능어도 시공 시 기본 자료로 활용이 기대된다.

Fishway analysis is required in order to protect depleting fish in the rivers. Recently, ecosystem restoration is absolutely necessary for fishes in the shallow rivers when water overflows by typhoon, 3D-analysis by SAP2000 software is required for designing of natural type of fish passage in order to settle problems regarding the degradation of the concrete durability. This results of analysis show that natural tpe of fishway could be constructed in rivers of Korea.

Fish movement was blocked by Dam construction in korea, but fish of the ecosystem can be destoryed without movement of fish in the small stream or river. In this study, the water ladder type of fishway with the fish's ecological specific character is proposed. That is created similar to the real natural environment in order to overcome differences in water pressure. It consists water hydrology, bypass, viewing chamber and viewing windows. It is used IT pumping system and bypass fishway for dry season especially. 3D analysis by SAP2000 Soft Ware is essential in concrete structures for the degradation of its durability using the multi-functional fishway's advantages. The size of water tank(4m×4m×5m) is more advantageous than that of other size.

In this study, the multi-functional fishway with underground passage, sediment block system reflect the fish's ecological characteristics and many kinds of fish up and down easily is proposed. The 3D-analysis of Reinforced Concrete(R/C) Slab and R/C + Steel Concrete(S/C) Slab with rectangular underground passage are carried out by SAP 2000 software program for multi-functional fishway's durability. The Slab analysis results show that the R/C Slab type of the maximum stress is decreased by 33.5 than that of R/C + S/C type(Size:1m x 0.4m, Velocity: 1.6m/sec)and the shortage of shear is 2 than that of R/C + S/C type(Size:1m x 0.4m, Velocity: 1.6m/sec). The stability of R/C + S/C concrete slab with underground passage is more advantageous than that of R/C concrete slab.

Fish passage asssessments were conducted in the fishway at Juksan Weir, which was constructed as a four-major rivers project in the downstream area of Youngsan-River Watershed. For the research, fish-movements/migrations were analyzed for seven times from April ~ October, 2013 using an approach of fish trap-setting. Fish fauna and compositions were analyzed in the fishway, and seasonal- and diel-movement patterns were analyzed in relation to current velocity in the fishway. Also, abundances of exotic fishes such as bluegill sunfish (Lepomis macrochirus), large-mouth bass (Micropterus salmoides), and white curcian carp (Carassius cuvieri) were monitored in the fishway. Current velocity(n = 18) in the fishway showed large variations (0.82 ± 0.63 m/s) depending on the location of the fish trap-setting and this physical factor influenced the fish movements. Fish movements, based on the CPUE of individuals, in the fishway was greater in slower velocity (mean: 0.36 m/s, range: 0.10~1.54 m/s) than faster velocity (mean: 1.51 m/s, range: 0.90~1.90 m/s). Seasonal analysis of fish movements showed that most frequent uses (8 speices and 591 individuals, 66.2% of the total) of the fishway occurred in spring period(i.e., June). Diel movement analysis, in the mean time, showed highest in the time period of 00:00 ~ 3:00 am (7 species and 281 individuals, 20.9% of the total). The efficient managements in the fishway at Juksan Weir are required in relation to the hydrological regime.

Recently, ecosystem restoration is absolutely necessary for fishes in the shallow rivers. In case of water overflows by typhoon, 3D-analysis by SAP2000 software is required for designing of natural type of fish passage in order to settle its problems regarding the degradation of the concrete durability.