본 연구는 4대강 사업의 일환으로 금강본류에 건설된 세 종보 구간에서 보의 건설 전(2007-2008), 건설 중 (2009-2011), 건설 후(2012-2014)의 어류 군집 구조의 변화 특성 및 하천의 생태건강도를(Index of Biological Integrity, IBI) 평가하였다. 조사기간 동안 채집된 총 종수는 41종이 었고, 우점종은 피라미(Zacco platypus)와 몰개(Squalidus japonicus coreanus)로써 각 각 28.4%, 21.3%의 비율을 차 지 하였다. 세종보 건설 이후 종수와 개체수가 전반적으로 감소한 것으로 나타났으며, 특히 민물검정망둑(Tridentiger brevispinis), 밀어(Rhinogobius brunneus), 돌마자(Microphysogobio yaluensis) 등 여울성 저서종(Riffle-benthic Species)과 긴몰개 (Squalidus gracilis majimae), 눈동자개(Pseudobagrus koreanus) 등 민감종(Sensitive Species), 얼룩동사리(Odontobutis interrupta), 가시납지리(Acanthorhodeus gracilis)등 고유종 (Endemic Species)의 비율이 급감하였다. 또한 세계자연보 전연맹(IUCN; International Union for Conservation of Nature)에서 야생생물의 멸종을 방지하고 생물다양성을 보 전하기 위해 발간한 적색자료집(Red Data Book)에 수록된 어종들 역시 세종보 건설 이후 감소하는 것으로 나타났다. 세종보 건설 이전에 채집된 중고기(Sarcocheilichthys nigripinnis morii), 참중고기(Sarcocheilichthys variegatus wakiyae) 버들매치(Abbottina rivularis)는 적색목록에서 준위 협종(Near Treatened, NT)으로 분류되어 가까운 장래에 멸 종 우려가 있다고 평가 되는 종이었으나, 세종보 건설 중 뿐만 아니라 건설 후에도 출현하지 않았다. 또한 관심대상 종(Least Concern; LC)으로 분류된 몰개, 긴몰개 등도 세종 보 건설 후 감소하는 경향을 보였다. 한편 세종보 건설 전 뿐만 아니라 건설 중에도 출현이 전무하였던 떡붕어 (Carassius cuvieri), 배스(Micropterus salmoides), 블루길 (Lepomis macrochirus)이 보 건설 이후 채집되었다. 또한 참붕어(Pseudorasbora parva), 누치(Hemibarbus labeo)의 비정상개체(Anmality) 비율이 보건설 이후 점진적으로 증 가하는 경향을 보였다. 이는 보건설에 따른 하천의 구조와 기능적 변화에 기인하는 것으로 사료된다. 생물통합지수를 활용한 하천생태계 건강도 평가에 따르면, 보 건설전 IBI 모델 값은 평균 19.3(범위:18-22, n=3)으로서 “보통상태(C 등급)”, 보 건설 중은 평균 18.3(범위:16-20, n=6)으로서 “보통상태(C등급)”, 보 건설 후는 평균 16.3(범위:12-24, n=6)으로서 “보통상태(C등급)”으로 나타나 세종보 건설로 인해 생태 건강도가 점차 악화되는 것으로 나타났다. 결론 적으로 보건설은 유량변화 및 물리적 서식지 구조 변화를 야기시켰고, 일부 수질변수들의 화학적 변화를 초래한 것으 로 사료된다. 이로 인하여 어류 군집 구조에 영향을 주는 것으로 나타났으며, 궁극적으로는 하천 생태계 건강성(IBI 모델 지수)에 악영향을 미치는 것으로 사료된다. 따라서 향 후 보 건설에 따른 생태계의 효율적 관리가 필요한 실정이 다.

하천에 설치된 보와 같은 구조물은 하천의 수리적 특성을 변화시켜 보의 상류부에는 퇴적과 하류부에는 침식이 진행되어 단·장기적인 하상의 변화를 가져온다. 특히 우리나라의 경우 4대강 사업으로 국가하천의 과도한 준설로 인한 하천의 평형상태가 파괴되고 다시 평형상태를 복원하기 위한 하천의 침식과 퇴적작용으로 하상변동 발생이 예상되므로 단·장기적인 하상변동의 양상을 예측하고 분석하는 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 금강 중·하류부에 건설된 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 하상변동 변화를 실측하였으며 실측결과와 2차원 수치모형인 SED-2D를 이용하여 흐름특성 및 하상변동을 모의한 결과를 비교하여 모형의 적용성을 평가하고 세종보 건설 시점을 기준으로 건설 1년, 5년, 10년 후의 단·장기적인 하상변동 양상을 분석하였다. 그 결과 세종보 건설 1년 후 상류 600m 구간에 169,263㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 5년 후에는 108,808.0㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 10년 후에는 63,713.5㎥의 토사가 퇴적되었다. 가동보 수문 개도 시 빠른 유속의 영향으로 보 직상류의 퇴적양은 적은 것으로 모의되었다. 세종보 상류의 하상변동 양상은 세종보 상류부 전체적으로 퇴적되는 경향을 보였으며 특히 우안에 집중적으로 퇴적 현상이 발생하였다. 이는 우안의 오목한 지형적 특성으로 인한 정체구역으로 유속이 낮게 모의되어 퇴적현상이 집중되는 것으로 분석되었다.

보가 건설된 하천은 취수가 용이하고 주운 등을 위한 수위조절이 가능한 이점이 있으나 유속감소로 인한 유사이송능력 저하로 보 상류구간에 퇴적되어 하상의 불안정화를 초래한다. 행정중심복합도시를 통과하는 국가하천 금강에 설치된 세종보 우안 소수력발전소에 인접한 가동보 상류구간에 토사가 퇴적되어 수문운영에 지장을 초래한 바 있다. 세종보 상류의 토사퇴적 문제점 분석과 하상안정화 방안수립을 위해 하상변동의 정량적 분석과 예측이 필요하다. 본 연구에서는 금강 중·하류부에 건설된 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 홍수기 전·후의 하상단면을 측정하여 하상변동을 분석하였고 실측 결과와 수치모형 결과를 비교하여 대상구간에 수치모형의 적용성을 평가하였으며 대상구간의 단·장기하상변동을 예측하고 시나리오별 수문운영에 따른 하상변동 양상을 파악하여 하상변동으로 인한 문제점 해결을 위한 적정 수문운영방안을 제시하였다. 그 결과 SED-2D 모형으로 모의한 하상변동의 정량적인 결과와 하상변동 양상이 하상단면 측정에 의한 실측한 하상변동 결과와 유사한 경향을 보여 연구 대상구간의 SED-2D 모형의 적용성이 높은 것으로 평가되었다. 세종보 건설 1년 후 연구대상구간에 169,263㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 5년 후에는 164,652.0㎥의 토사가 퇴적되었으며 세종보 건설 10년 후에는 63,713.5㎥의 토사가 퇴적되었다. 가동보 수문운영에 따른 하상변동량은 우안문비 방류 시 하상변동량은 154,740.0㎥, 중앙문비 방류 시 하상변동량은 149,023.0㎥, 좌안문비 방류 시 하상변동량은 163,841.0㎥, 전문비 방류 시 하상변동량은 63,713.5㎥로 분석되어 하상변동량이 가장 적은 전수문 개방이 보 상류의 퇴적현상을 최소화할 수 있는 수문운영방안으로 분석되었다.

세종보 상류 전 구간에 발생한 토사 퇴적으로 인해 수문운영에 지장을 초래하는 등 문제점이 발생하고 있어 준설 및 저층수 차단 등 하상 안정화를 위한 다양한 방법들이 적용되었으나 그 효과가 미흡한 실정이다. 이는 세종보 상류 구간에 하상변동특성을 감안하지 않은 획일적이고 단기적인 해결책을 적용하였기 때문으로 세종보 상류 구간의 하상변동에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 세종보 상류 약 600m 구간에 대해 홍수기 전·후로 구분하여 하상변동 모니터링을 실시하여 하상의 변화를 측정하였으며 2차원 수치모형을 이용하여 흐름특성 및 하상변동을 모의하고 실측한 모니터링 결과와 비교하여 보 상류의 하상변동을 분석하였다. 모니터링 결과 세종보 상류 모니터링 구간에서 169,263m3의 토사가 퇴적되었으며 토사의 퇴적은 우안에 집중적으로 발생하였다. 상류부 전체적으로 퇴적 경향을 보였으나 가동보 수문 개도시 빠른 유속의 영향으로 보 직상류의 토사 퇴적은 적은 것으로 측정되었다. RMA2를 이용하여 흐름특성을 모의한 결과 우안은 오목한 지형적 특징으로 인해 유속이 낮게 모의되었으며 수문 개도에 따라 유속의 분포도 바뀌는 것으로 분석되었다. SED-2D를 이용한 하상변동 모의 결과 수문개도 방법에 상관없이 우안이 퇴적되는 것으로 모의되었으며 이는 지형적 특징으로 인한 우안의 낮은 유속에 기인한 것으로 분석되었다. 모니터링 및 수치모의 결과 세종보 상류는 전체적으로 퇴적되고 있으며 특히 우안의 낮은 유속으로 인해 퇴적 현상은 우안에 집중되고 있으므로 해결책이 필요하다.