Ecology and Resilient Infrastructure ISSN:2288-8527(Online) 응용생태공학회 논문집

하천의 하안 생태계에서 식생, 수문 및 지형 사이에 상호작용이 활발하다. 이들 중 하나의 요인의 작은 변화가 다른 두 요인에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 2020년 여름 극심한 홍수로 큰 피해를 입은 섬진강의 선정된 조사지 (가정 2 개 및 하한 2 개)에서 이러한 아이디어를 평가하였다. 특히 원격탐사, 수리 모의, 현장 조사를 결합하여 대홍수시 하안식생과 수리 특성 간의 관계를 조사하였다. 섬진강 조사구간에 위치한 예성교 수위관측소 (영점표고 EL. 27.4 m)에서의 수위는 2020년 8월에 극심한 강우에 의하여 표고 43.1 m까지 상승하였다. 최대 홍수위에서 가정과 하한 조사지의 전단응력은 가정보다 하한에서 4 배 더 높았다. 또한 하안식생이 없을 조건보다 식생이 있는 경우에 대홍수시 수위가 수위가 지점에 따라 최대 1m 정도 상승할 것으로 추정되었다. 조사구간 두 곳 모두에서 대홍수에 의하여 식생 분포면적의 78-80%가 나지로 바뀌면서 광범위한 생물학적 피해를 입었다. 상수리나무와 수고가 낮은 버드나무에 비하여 수고가 높은 버드나무류가 심한 피해를 받았다. 이러한 결과는 모든 하안식물종이 극심한 홍수에 대해 동일한 취약성을 가지고 있지 않으며, 교란에 대해 동일한 종류의 피드백을 나타내지 않는다는 것을 의미한다. 따라서 하안식생의 수목을 효과적으로 관리하는 동시에 의도하지 않게 야기할 수 있는 홍수위험을 최소화하기위한 하천관리 계획이 요청된다.

표면영상유속계를 이용한 유속 측정 시 하천의 넓은 영역을 경사지게 촬영하기 때문에 필연적으로 영상 왜곡이 발생하게 된다. 이와 같이 경사영상을 정사영상으로 변환하는 방법으로 수표면과 동일한 평면상의 참조점 좌표를 이용하는 2차원 투영 좌표 변환법을 사용할 경우 홍수 시 수위가 변할 경우 대응이 어렵다는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 수위가 변하더라도 참조점을 재설정할 필요가 없는 경사영상 왜곡 보정 방법을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 기법은 높은 위치에 설정한 참조점의 좌표와 카메라의 좌표, 그리고 카메라의 수표면 사이의 연직거리 간의 기하학적인 관계를 이용해 수위 변화에도 대응할 수 있는 경사영상 보정 기법이다. 본 연구에서 개발한 영상 왜곡 보정 방법의 검증을 위해 실규모 하천 실험을 수행하였으며, 참조점 변환식에 대한 검증과 표면유속 측정 결과에 대한 검증을 수행하였다. 검증 결과 개발 기술의 경사영상 보정 정확도는 97% 이상을 나타냈고, 유속 검증 결과 개발 기술을 적용하여 산정한 유속을 비교한 결과 약 4% 이내의 차이를 보이는 것으로 나타나 높은 정확도 확보가 가능한 것으로 나타났다. 따라서 개발 기술을 영상 기반의 고정형 자동유량계측 시스템에 적용한다면 수위가 급변하는 홍수 시 유량측정의 정확도를 개선할 수 있을 것으로 기대한다.

국립공원에 서식하는 생물종과 서식지 간의 관계를 공간적 평가에 활용하기 위해 생물종의 생태적 특성, 공간 유형, 식생군락, 지형 및 지질 조건을 기준으로 서식지 유형 분류 체계를 개발하고 서식지 분류 지도를 제작하였다. 서식지 유형의 체계적 분류 및 판정을 위해 분류기준표를 제작하였다. 분류 체계는 구조적 서식지를 중심으로 6개 대분류로 구분하였으며, 중분류는 59개의 생태계 유형으로 분류하였다. 산림생태계는 20개, 하천 및 습지생태계는 8개, 해안생태계는 16개, 농경지는 6개, 개발지는 9개, 해양생태계는 1개로 분류하였다. 서식지 분류 체계를 기반으로 정사영상, 정밀식생도, 임상도를 활용하여 서식지 분류 지도를 작성하였다. 서식지 분류 지도는 21개 국립공원에 대해 1,461개 도엽으로 구축하였다. 본 연구의 활용성을 높이기 위해 국내 서식지 조건을 고려한 서식지 분류 체계 고도화와 조사 프로토콜을 개발하여 서식지 평가에 적용하여야 한다.

국립공원공단에서는 공원 자연 생태계의 효율적 보전･관리를 위해 2012년부터 생태계 건강성 평가를 실시하였다. 그러나 자연공원법 개정, 정책 변화, 관리 지표 부재에 따라 지표 개선의 필요성을 인식하였다. 특히 기존지표에서는 해양생태계평가 지표 부재, 정책변화와 시대적 요구를 반영하지 못하는 어려움이 있었다. 또한 기존 평가시스템은 멸종위기종, 생태계교란종, 종다양도, 수질 (BOD, DO), 서식지파편화 지표 등으로 생물종 중심의 비중이 높았다. 평가결과는 5등급 체계로 구성되어 각 지표에 대한 즉각적인 변화를 분석하기 어려웠다. 따라서, 평가시스템 개선을 통해 BPI와 서식지복원지표를 추가하였다. 종다양도는 4개 분류군을 대상으로만 평가하였으나, 10개 분류군으로 전체 공원을 평가하였다. 평가 등급은 5개 상태, 5 등급에서 5개 상태, 10 등급으로 세분화하여 픽토그램으로 제시하였다. 평가결과 개선 전과 전체적으로 유사한 경향성을 보였고, 3단계에서 5단계로 확대 되었다. 그러나 월악산국립공원은 개선 전 평가 결과보다 낮고, 주왕산국립공원은 높게 평가되었다. 본 연구는 생태계 건강성 평가 시스템 개선을 통해 국립공원 생태계의 과학적･체계적 관리에 기여하고자 한다.

서울시 생태경관보전지역은 자연환경보전법과 자연환경보전조례에 근거하고 있다. 2018년 제13차 람사르협약 당사국총회에서 ‘습지 생태계서비스 간편평가 도구’가 채택되었으며, 람사르습지 도시 인증제 항목에 습지 생태계서비스 평가 항목이 포함됨에 따라 이를 평가할 자료가 필요하다. 본 연구는 서울시 생태경관 보전지역 중 생태적 보전 가치가 높은 습지 5곳을 선정하여 InVEST 모델로 탄소저장량과 경제성 평가를 하고자 하였다. 연구결과는 탄천습지 3,674.62 Mg, 한강 밤섬 1,511.57 Mg, 고덕동 습지 5,007.21 Mg, 암사동 습지 7,108.47 Mg, 여의도 샛강 습지 290.27Mg으로 도출되었다. 이 중 탄천습지는 2013년의 탄천습지의 탄소저장량은 4,804.99 Mg로 탄소저장량 1,130.37 Mg 감소하여 실효탄소요금 평균값인 $16.06(US)를 적용하였을 경우, $15,910.58(US) 손실된 것으로 환산되었고, 기후변화에 따른 생산성과 생태계에 미치는 영향을 포함한 탄소의 사회적 비용 평균값인 $204(US)를 적용하였을 경우, $202,101.97(US) 손실로 도출되었다. 본 연구는 서울시 주요 습지지역을 선정하여 도심 속 습지가 주고 있는 자연자원의 가치를 평가하고자 하였다. 서울시 주요 습지의 생태적 가치 평가를 통하여 생태경관보전지역 보호 및 관리 방안의 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 또한, 습지 가치 평가에 대한 중요 의제로 간주되고 있음에 따라 향후 람사르 습지도시 인증제 항목에서 생태계서비스 평가 방안 제시가 가능하다고 사료된다. 람사르 습지를 인식하여 중요한 습지의 발굴 유도에 활용이 가능하며, 도심지역 내 습지 보전의 중요성에 대한 인식 증진과 람사르 습지의 국제적 교류에 도움을 줄 수 있다고 판단된다.