위험유해물질은 해양에 유입되었을 때 인간의 건강 및 해양생태계에 막대한 영향을 미치는 물질로 정의된다. 최근 선박을 이용한 물동량이 증가되면서 위험유해물질 누출사고의 발생비율도 증가되는 추세이다. 이에 따라 위험유해물질 누출사고 대응기술개발의 관점에서 해저에 침적되는 물질들의 방제 및 모니터링 연구가 수행되어야 한다. 본 논문에서는 저층 침적 위험유해물질의 음향 탐지 가능성을 확인하기 위해 저층 침적 위험유해물질 대체물질의 반사손실 측정 실험이 수행되었다. 위험유해물질로 구분되는 클로로폼의 위험성을 고려하여 클로로폼과 임피던스가 유사한 피마자유가 대체물질로 사용되었으며, 200 kHz 고주파 신호를 송신하여 물과 피마자유 경 계면에서 발생되는 반사손실을 측정하였다. 그리고 물과 피마자유의 임피던스를 측정 및 조사하여 반사계수를 모의하고 모의된 반사손실이 측정값과 유사함을 확인하였다. 또한 저층 침적 위험유해물질로 분류되는 클로로폼의 반사손실을 모의하고 모의 결과가 다양한 해저면 구성성분의 반사손실 모의결과와 차이를 나타냄으로써 해저면과 구분되는 저층 침적 위험유해물질의 음향 탐지 가능성을 예측하였다.

국가 신재생에너지개발 장려정책으로 농업용저수지 내 수상태양광 발전시설 설치가 확대되고 있음에도 불구하고, 수상태양광 발전시설 설치가 수생태계에 미치는 영향을 판 단할 수 있는 장기적인 조사나 과학적 연구가 부족한 실정 이다(노 등, 2015). 일반적으로 수상 태양광 발전시설 설치 지역은 수온, 증발량 등의 물리적 환경변화가 국지적으로 발생하기 때문에(노 등, 2014; Melvin, 2015; Sahu, 2016), 미소생태계(microecosystem)가 형성되어 수생생물의 분포 및 군집특성의 변화로 이어진다. 따라서 수상태양광 설치지 역과 설치가 되지 않은 지역 간 어류군집 특성을 비교함으 로서 수상태양광 설치가 수생태계에 미치고 있는 영향을 간접적으로 유추할 수 있다. 특히, 수생태계의 영양단계 (trophic level)에서 상위단계에 해당하는 어류의 군집 특성 및 분포는 미소생태계의 형성유무와 형성된 미소생태계의 영양구조를 설명할 수 있는 근거가 된다. 수상태양광이 설치되어 있는 2개의 저수지는 실험군으로 하였고, 기후, 수상태양광 규모(전력생산량), 저수지 규모, 유역특성이 비슷한 인근의 저수지 1개소는 대조군으로 선 정하였다. 조사지점은 수상태양광 설치지역으로부터 일정 거리별(200~250m)로 6지점(수상태양광 발전시설 설치지 점을 기점으로 1~6번으로 지점번호 부여)을 선정하였으며, 지점별로 12절 자망(50m)을 설치한 후 24시간이 경과된 시점에서 어류를 채집하여 동정하였다. 장마기간 전·후로 총 2회의 어류조사를 실시하였으며, 현장조사 결과를 토대 로 종다양도를 산출하고 지점 간 유사도를 살펴보기 위해서 군집분석을 실시하였다. 현장 조사결과, 실험군인 A저수지는 총 8종 129개체가 채집되었으며, 블루길이 전체 개체수의 78.3%로 우점하였 다. 상대적으로 수변지역과 가까운 2번과 6번 지점이 각 5종, 7종으로 종수가 많았으며, 수상태양광 발전시설이 설 치된 지역과 가장 인접한 1번 지점에서는 타 조사지점에서 도 공통적으로 관찰되는 2종(백조어, 블루길)이 유사한 개 체수로 관찰되었다. 군집의 유사도 역시 1, 3번 지점과 4, 5번 지점, 그리고 2번, 6번 지점으로 그룹화되어, 수상태양 광 발전시설 설치지역으로부터 이격거리별로 종다양도 변 화는 없는 것으로 나타났다. 실험군인 B저수지는 총 3종만 이 관찰되어 어류 군집특성을 파악하기에 어려움이 있었다. 대조군인 C저수지는 총 11종 950개체가 채집되었으며, 치 리와 모래무지가 전체 종조성의 83.2%를 차지하였다. 출현 종수가 6~7종으로 조사지점별로 종조성이 유사하였으며, 군집분석 결과 역시 1, 3, 4번 지점과 2, 6번, 5번 지점으로 그룹화되어 특별한 경향성을 보이지 않았다. 본 연구결과로부터 수상태양광 발전시설 설치로 인한 물 리적 환경변화는 어류 군집특성의 변화를 유도할 만큼 크지 않다는 것을 알 수 있다. 실제 실험군에 설치된 수상태양광 발전시설은 수면과 접촉되지 않고 일정한 높이로 이격되어 있고, 태양광 패널을 지지하는 부력체 역시 수평적인 물순 환을 저해하지 않아 인근 수체와 연속적인 생태계로 볼 수 있다. 다만 본 연구의 조사방법이 수상태양광 발전시설 설 치지역과 그렇지 않은 지역의 어류군집 특성을 구분할 만큼 정밀도가 높지 않았다는 연구의 한계가 있을 수 있다. 따라 서 태양광 발전설비에 의한 수생태계 영향 규명을 위해서는 저수지 전체를 대상으로 수상태양광 발전시설 설치로 인한 에너지유입량, 1차 생산량 변화, 수생태계 영양구조 및 먹이 그물 변화 등에 대한 시스템적 연구가 함께 이루어져야 할 것으로 판단된다.

The objective of this study was to determine temporal patterns and longitudinal gradients of water chemistry at eight artificial reservoirs and ten streams within the Han-River watershed along the main axis of the headwaters to the downstreams during 2009-2010. Also, we evaluated chemical relations and their variations among major trophic variables such as total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chlorophyll-a (CHL-a) and determined intense summer monsoon and annual precipitation effects on algal growth using empirical regression model. Stream water quality of TN, TP, and other parameters degradated toward the downstreams, and especially was largely impacted by point-sources of wastewater disposal plants near Jungrang Stream. In contrast, summer river runoff and rainwater improved the stream water quality of TP, TN, and ionic contents, measured as conductivity (EC) in the downstream reach. Empirical linear regression models of log-transformed CHL-a against log-transformed TN, TP, and TN:TP mass ratios in five reservoirs indicated that the variation of TP accounted 33.8% (R2=0.338, p<0.001, slope=0.710) in the variation of CHL-a and the variation of TN accounted only 21.4% (R2=0.214, p<0.001) in the CHL-a. Overall, our study suggests that, primary productions, estimated as CHL-a, were more determined by ambient phosphorus loading rather than nitrogen in the lentic systems of artificial reservoirs, and the stream water quality as lotic ecosystems were more influenced by a point-source locations of tributary streams and intense seasonal rainfall rather than a presence of artificial dam reservoirs along the main axis of the watershed.

The objective of this study was to develop an index of biological integrity (IBI) for national-level monitoring of watersheds as an ecosystem health assessment methodology for the South Korean government. A 10-metric IBI model (IBIKW) was developed for watershed management and then applied to 76 streams in four major watersheds in Korea. The model assessments showed that 32.9% of all streams were judged to be in ‘excellent-good’ condition, whereas 67.1% were in ‘fair-poor’ condition, indicating severely impaired ecological health. Nutrient analyses of stream water revealed a two- to fivefold increase in nutrient and biological oxygen demand (BOD) levels in urban- and cropland-dominant streams compared to forest- dominant streams. The guild structure within the watersheds indicated that tolerant species were predominant in severely degraded regions (BOD>6 mg/L), and sensitive species were distributed in regions with BOD<2 mg/L. Factors affecting ecosystem health (IBIKW scores) included chemical water quality parameters, physical habitat parameters and land use around the stream. In particular, land use was one of the major factors influencing ecosystem health, as indicated by the strong relationships between the percentages of urban and forest streams and the IBIKW scores. The integrated ecosystem health assessment technique developed here can be applied for both regular bioassessments and post-restoration assessments.

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.

본 연구에서는 남한강 상류수계의 10개 지점에서 생 물보전지수 (Index of Biological Integrity, IBI) 및 물리적 서식지 평가 지수 (Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)를 이용하여 생태건강도 특성을 평가하였다. 생물 보전지수 조사는 Karr (1981)가 제시한 12개 항목 중 11개 메트릭에 대하여 평가하였다. 생물보전지수 등급은 “양호상태”였고, 지점별 IBI 값의 범위는 33 (악화상태)~47 (양호상태)로 나타났다. 물리적 서식지측면에서는 Plafkinet al. (1989)에 의해 도입된 서식지 평가 지수(QHEI)의 12항목 중 9개 항목에 대해 평가를 실시했으며, QHEI 값의 범위는 75~109로 나타났으며, 전체 서식지 건강도 평균치는 부분 지지상태(Partially supporting)로 나타났다. 연구지점내의 하천 비교평가에 따르면, Gj 하천의 IBI 모델 값 및 QHEI 모델 값은 타 하천들 (Ig, Dn 하천)에 비해 양호한 상태로 평가되었다. 어류의 영양단계 종 성분 분석에 따르면, 식충종, 잡식종 및 육식종은 61.9%, 19.0% 및 9.5%를 차지하는 것으로 나타났다. 어류의 내성도 길드분석에 따르면, 민감종 (76.1%)은 내성종 (4.7%)보다 우점하여 생태계가 건전한 것으로 평가되었다. 서식지 길드 분석에 따르면, 여울성 저서종(57.1%)은 수층종(28.5%)보다 우점하는 것으로 나타났다. 연구기간 동안, 외래종 및 질병에 걸리거나 비정상적인 증상을 나타내는 개체는 관측되지 않았다. 전체적으로 생태건강도 모델값(IBI) 및 서식지평가지수 모델값의 분석에 따르면 본 상류 하천지역은 생태학적으로 양호한 상태로 잘 유지되는 것으로 평가되었다.

본 연구에서는 미꾸리과 어류인 두 개체군(Ma, Kr)의 생태지표 특성 및 화학적 수질구배를 분석하였고 이를 근거로 기존의 내성도 분류의 타당성을 검토하였다. 각 개체군의 화학적 특성에 따른 분포를 분석한 결과, 모든 수질변수에서 Kr-개체군이 좁은 분포 범위를 보였고 Ma-개체군이 넓은 분포 범위를 보여 Kr-개체군은 깨끗한 수환경을 선호하며 Ma-개체군은 악화된 수환경에 잘 적응하는 것으로 분석되었다. Ma-개체군은 공서어종 중 잡식종, 내성종이 우점하는 것으로 나타났지만, Kr-개체군은 충식종, 민감종이 우점하는 것으로 나타났다. 서식지에 대한 생태적, 물리적 평가를 실시한 결과, Ma-개체군이 낮은 값을 나타내 Ma-개체군 분포지점이 비교적 생물학적 교란이 심하며 물리적 서식지가 악화되어 있는 것으로 나타났다. 이에 따라 Ma-개체군은 수생태계의 변화에 대한 적응력이 뛰어나며 Kr-개체군은 이러한 변화에 예민하게 반응하는 것으로 판단되어 기존 문헌의 내성도 분류가 타당하다는 것을 시사하였다. 본 연구에서 분석한 각 개체군의 분포특성은 어류를 이용하여 수생태계를 평가하는데 있어 중요한 자료가 될 것으로 사료된다.

본 연구에서는 2011년 4대강 사업으로 건설된 영산강의 죽산보를 기점으로 상류구간(R-UW) 및 하류구간(R-LW)에서의 어류상, 어류분포 특성 및 어류군집 특성을 분석하였다. 본 연구는 단순히 어류 특성을 기술하는 연구이지만, 향후 오랜 시간이 경과한 후 수생태계의 보 건설에 대한 변화특성을 규명하는데 중요한 자료로 이용될 것으로 사료되었다. 총 8과 30종의 어류가 서식하는 것으로 분석되었고, 죽산보의 상류 및 하류구간에서는 각각 23종(938개체), 27종(1,680)이 출현하여 하류 구간에서 종수 및 개체수가 더 높은 것으로 나타났다. 죽산보 전 구간에서 출현한 우점종은 끄리(Opsarichthys uncirostris amurensis)로써 42%의 높은 출현율을 보였고, R-UW(30%)에 비해 R-LW(49%)에서 높은 빈도를 보였다. 주연성 어종은 웅어(Coilia nasus)가 출현하였고, 상류 구간과 하류 구간 사이에 차이를 보이지 않았다. 외래종은 떡붕어(Carassius cuvieri), 블루길(Lepomis macrochirus), 배스(Micropterus salmoides) 등의 3종이 모든 구간에서 출현하였으며, R-UW에서는 떡붕어(1.2%), 블루길(3.7%)이, R-LW에서는 배스가(6.7%)가 분포하여 교란요인으로 작용할 것이다. 내성도 길드(Tolerance guild) 분석에 따르면, 민감종은 전체 개체 수 측면에서 0.4~0.5%, 내성종은 65~70%의 범위를 보여 영양염류 및 유기물 오염 현상이 두드러지게 나타났다. 섭식 길드(Trophic guild)에서 육식종은 57~77%, 충식종 및 잡식종은 각각 10~20% 범위에 있어 육식종의 과대분포 양상을 보였다. 한편, 영산강 수계에서 실시된 지난 60여 년간의 어류 자료 검토 결과 멸종위기 야생 동물 II급으로 지정된 백조어(Culter brevicauda)가 본 연구 기간에 최초로 서식이 확인되었으며, 하류 구간에서 5개체(0.2%)가 관찰되어 지속적인 어류모니터링이 필요할 것으로 사료되며, 본 지역에 대하여 백조어 개체군의 보호구역으로 지정해야 할 필요성이 있는 것으로 판단된다.

본 연구에서는 2009~2010년 동안 한강 수계 인공댐 호소수 8개 지점 및 한강 본류 수계의 하천수 10개 지점 의 총 18개 지점에서 인공댐 및 하류역 하천들에 대한 수 질변이특성을 평가하고자 하였다. 이미 건설된 연속적 인 공댐들이 상류로부터 하류까지 질소 (N), 인(P), 엽록소-a (CHL-a) 등의 화학적 수질 구배특성(Chemical gradient) 에 미치는 영향을 분석하고, 수질 변수간의 경험적 모델 (Empirical model)을 적용하여 하절기 몬순강우 특성 및 연별 집중강우 영향을 분석하였다. 한강수계는 상류에서 하류로 갈수록 수질이 악화되는 경향을 보였고 특히, 점 오염원에 의한 오염물질의 유입은 수질변이에 가장 크게 작용하였으며, 특히 하류부의 중랑천 유입수는 수질을 급 격하게 악화시키는 것으로 나타났다. 또한 하절기의 몬순 강우는 하류역에서 총인(TP), 총질소(TN) 및 전기전도도 (EC)값을 크게 낮추어 수질향상에 기여하였다. 5개의 인 공댐들에서 총질소(TN), 총인(TP) 및 N:P 무게비에 대한 엽록소-a (CHL-a)의 경험적 모델식 평가에 따르면, 로그 전환된 총인(TP)은 엽록소-a (CHL-a)농도 변이를 33.8% (R2=0.338, p⁄0.001, 회귀식 기울기=0.710) 설명하였으 나, 총질소 (TN) 변이는 21.4% 설명에 그쳤다 (R2=0.214, p⁄0.001). 또한 N:P 무게비의 산정에 따르면, 본 인공호 들에서는 모두 N:P 비가 29 이상으로 인 제한효과로 나타 났으며, 총질소(TN)의 농도는 모든 수체에서 이미 1000 μg L-1을 상회하여 조류성장에 풍부한 것으로 나타나 엽 록소-a (CHL-a)의 증감은 인(P)에 의해 조절되는 인 제한 요인(P-limitation)으로 나타났다. 그러나 엽록소-a (CHLa) 의 증감은 또한 개별적 인공댐에서 보여주는 바와 같이 부유물 증가에 의한 광투과도 저하, 수체류시간 감소에 의한 세척효과(Washing-out) 등도 부가적으로 영향을 미 치는 것으로 나타났다. 결론적으로, 한강수계에서 하천 및 인공댐의 연속선 상에서 하천에 대한 댐의 이화학적 수 질 특성에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 반면, 유입 지천과 하천 유역의 점오염원으로부터의 방류수 유 입은 이화학적 수질 변이에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 연속적 인공댐의 수체에서 대형 무척추 동물 및 어류와 같은 생물학적 지표를 이용한 영향평가 도 수질과 같은 측면에서 연구될 필요가 잇는 것으로 사 료되었다.

본 연구에서는 월평공원 주변의 수생태계 보존을 위해 공원지역을 포함한 갑천의 3개 지점을 선정하여 2010~ 2011년 동안 총 5회에 걸쳐 어류상, 군집분석 및 길드 분석을 실시하였다. 총 31종 2,667개체가 채집되었으며, 전체 어종 중 주요 우점종은 피라미 (Zacco platypus) 46.6% 및 납자루 (Acheilognathus lanceolatus) 8.7%로서 이 두 종은 전체의 50%를 상회하였다. 한국 고유종으로는 돌마자 (Microphysogobio yaluensis)를 포함하여 총 10종 이고 개체수 상대풍부도는 8.7%로 나타났다. 또한 법정 보호종으로는 천연기념물 454호인 미호종개 (Iksookimia choii) 1종 3개체가 채집되었다. 군집분석 결과에 따르면, 종 풍부도 지수 (species richness index)는 다른 지점에 비해 많은 종이 출현한 중류구간(Mr)에서 3.145로 높게 나타났으며, 상류구간(Ur)에서 2.180로 가장 낮게 나타났 다. 종 다양도 지수 (species diversity index)는 상류구간 (Ur) 1.785, 중류구간 (Mr) 1.975, 하류구간 (Dr) 1.660으로 나타나 중∙하류 구간에서 유입되는 대전 도심의 점오염 원 및 비점오염원에 의한 영향이 분명하게 나타났다. 어 류의 내성도 길드 (Tolerance guild) 분석에 따르면, 내성 종이 전체 중 64.2%를 차지하였고, 반면, 민감종은 3.3% 로 나타나 단연 내성종이 우세하게 나타났다. 섭식 길드 (Trophic guild) 분석 측면에서는 잡식종 (Omnivore species) 은 64.0%, 충식종 (Insectivore species)은 29.3%의 구 성비를 보여 잡식종 우점현상이 뚜렷했다. 대도심 공원에 다양한 한국 고유종 및 천연기념물이 서식하고 있으므 로, 향후 공원이 서식지 보존지역으로 지정되어 관리 보 존되어야 할 것으로 사료된다.