Original Article

Ecology and Resilient Infrastructure. 31 December 2025. 300-310
https://doi.org/10.17820/eri.2025.12.4.300

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  • 2. 연구 대상 및 방법

  • 3. 하천 연결성 지표(DCIm) 개발

  • 4. 연구 결과

  •   4.1 기존 평가 방법 적용 결과

  •   4.2 DCI 및 DCIm평가 결과

  •   4.3 시나리오 분석 결과

  • 5. 결 론

1. 서 론

하천 생태계는 종적(longitudinal), 횡적(lateral), 수직적(vertical) 연결성을 통해 그 구조와 기능을 유지한다(Ward 1989). 이 중 상·하류 간 물질 및 에너지 순환, 그리고 수생 생물의 이동 통로로서 기능하는 종적 연결성은 하천 생태계 건강성 유지의 핵심 요소로 작용한다(Pringle 2003). 그러나 댐, 보, 낙차공 등 하천을 횡단하는 인공 구조물은 하천 고유의 유수 흐름을 인위적으로 변형시키고 종적 연결성을 단절시킴으로써, 하천 생태계의 수문학적·생태학적 통합성(integrity)을 훼손할 수 있다. 이는 수생 생물의 서식지 파편화, 이동 장애, 개체군 간 유전적 교류 차단 등으로 이어져, 종 다양성과 생태적 복원력을 저하시킨다는 점에서 하천 건강성의 위협 요인으로 작용할 수 있다(Bunn and Arthington 2002, Nilsson et al. 2005).

이러한 하천 연결성의 중요성이 부각되면서, 횡단 구조물로 인한 영향을 정량적으로 평가하기 위한 다양한 지표들이 제안되어 왔다. 초기 연구들은 주로 구조물의 물리적 통과 가능성(passability)을 기반으로 단편화 정도를 산정하는 데 초점을 맞추었다. 특히 Côté et al. (2009)이 제안한 DCI (Dendritic Connectivity Index)는 하천의 수지상(dendritic) 네트워크 구조와 구간 길이(li)를 가중치(l2/L2)로 반영하여, 네트워크 전체의 잠재적 연결성(Potential Connectivity)을 정량화하는 개념적 틀을 제시하였다. 이후 연구들은 DCI의 구조적 개념을 확장하여, 유량 변동성(Grill et al. 2014), 누적되는 수문학적 영향(Grill et al. 2015), 다차원적 기능성(Jumani et al. 2022) 등 복합적인 생태·수문학적 요인을 통합적으로 고려하는 방향으로 발전하였다.

국내에서도 「물환경보전법」에 근거하여 국립환경과학원이 제정한 「수생태계 연속성 조사 및 평가 지침」(National Institute of Environmental Research 2023)을 통해 하천의 종적·횡적 연속성을 평가하고 있다. 이 지침은 횡단구조물 하류의 어류 군집 특성(이동 능력 등)과 구조물의 물리·수리적 조건(유속, 낙차, 수심 등)을 종합 조사하여 어류 이동률(%)을 산정하는 실측 기반의 평가 방식을 채택하고 있다. 이는 실제 생태학적 반응을 반영한다는 점에서 의의가 있으나, 산정 결과를 연속, 훼손, 단절의 3 단계 등급으로만 구분하여 제시하는 비연속적 척도(discrete scale)를 사용하고 있다. 또한, 하천 단위 평가는 하류부 구조물 상태에 따라 대부분의 하천이 단절(또는 훼손)로 평가되는 획일적인 구조적 한계를 가진다. 이로 인해 하천 간 연결성 수준을 정밀하게 비교하거나, 복원 사업의 우선순위를 설정하는 데 필요한 변별력을 확보하기 어려운 점이 있다. 따라서 본 연구의 목적은 DCI 지표가 제공하는 하천 네트워크 기반의 정량적 평가 프레임워크와 국내 지침의 생태학적 실측 데이터(어류 이동률)를 통합하여, 새로운 하천 연결성 지표를 제안하는 것이다. 나아가, 개발된 하천 연결성 지표를 실제 대상 하천에 적용하여 그 적용성을 검증하고, 현행 등급제 평가 방식이 가진 정량적 비교의 한계를 보완하여 실제 기능적 연결성을 정량적으로 평가할 수 있는지 확인하는 과정을 포함하고자 하였다. 이를 통해 분석 및 검증 결과를 바탕으로, 보다 합리적인 하천복원 및 관리계획 수립에 기여할 수 있는 상호 보완적인 평가체계를 제안하고자 한다.

2. 연구 대상 및 방법

본 연구의 대상 하천은 국내 하천의 연결성 평가 방법론 개선이라는 연구 목적에 부합하도록, 유역 특성과 횡단구조물의 설치 현황이 다양하게 나타나는 지역으로 선정하였다. 주요 분석 대상은 영산강·섬진강 권역의 곡성천, 한강 권역의 삼척오십천, 그리고 낙동강 권역의 한천이다(Fig. 1). 이들 하천은 모두 지방하천으로서 농업활동, 도시화 등 인위적 영향이 복합적으로 작용하고 있으며, 다수의 보, 낙차공 등 다양한 유형의 횡단구조물이 설치되어 있다. 이러한 특성은 본 연구에서 제안하는 하천 연결성 평가지표의 적용성을 검증하고, 지표의 일반화 가능성을 검토하기에 적합하다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kseie/2025-012-04/N0190120410/images/kseie_2025_124_300_F1.jpg
Fig. 1.

Overview of the target river networks and the status of transverse structures.

대상 하천의 기초정보를 확보하기 위해, 하천기본계획보고서(MOCT 2001, MOCT 2004, Samcheok City 2019)와 측량자료를 활용하여 하천망도 및 횡단구조물 현황을 GIS DB 형태로 구축하였다(Fig. 2). 구축된 GIS DB에는 하천 연장, 단절 구간의 위치, 구조물 밀도 등 주요 공간정보가 포함된다. 또한 DCI의 시계열 분석을 위해, 연도별 항공사진을 수집·분석하여 구조물 설치의 시기별 변화를 파악하였다. 이 과정에서 최신 항공영상을 기준으로 좌표를 보정한 후, 과거 영상을 매칭(image matching) 기법으로 정합하여 시계열 횡단구조물 현황 GIS DB를 완성하였다.

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Fig. 2.

Conversion of survey data from the river maintenance basic plan into GIS format (example: Hancheon Stream watershed).

본 연구에서 개발한 DCIm 지표는 Côté et al. (2009)이 제안한 DCI를 정량적 평가 프레임워크로 채택하고, 여기에 국내 지침의 생태학적 실측 변수인 어류 이동률(%)을 통합하는 방식으로 구성하였다. DCI는 하천 내 횡단구조물이 완전한 단절(100% 차단)을 유발한다고 가정한 상태에서, 하천 네트워크의 구조적 연결성(Structural Connectivity)을 정량화하는 지표이다. 산정식은 Eq. 1과 같이 정의되며, 이때 li는 i번째 단절구간 길이, L은 하천 전체 길이, n은 총 단절구간 수를 의미한다.

(Eq. 1)
DCI(%)=i=1nli2L2×100

Eq. 1의 주요 개념은 li2/L2 항을 통해 길이가 긴 단절구간에 더 높은 가중치를 부여함으로써, 하천 네트워크 내 단절의 공간적 불균형과 생태학적 중요성을 정량적으로 반영한다는 점이다(Côté et al. 2009). 즉, 동일한 수의 구조물이 존재하더라도 하류부에서 짧은 구간을 단절시키는 경우가 전체 연결성에 더 큰 악영향을 미친다는 특성을 수리적으로 표현한다. 본 연구에서는 이러한 길이 가중치 개념을 DCIm 산정의 구조적 기반으로 채택하였다.

DCI 프레임워크에 통합될 생태학적 변수인 어류 이동률(%)은 「수생태계 연속성 조사 및 평가 지침」(National Institute of Environmental Research 2023)의 절차를 준용하여 산정하였다. 구조물 단위 평가는 개별 횡단구조물 하류 100 m 구간을 대상으로 수행되며, 해당 구간의 어류 군집 구성(이동 능력, 유영 및 도약 능력 등)과 구조물의 물리·수리적 특성(유속, 낙차, 수심 등)을 종합적으로 조사하여 통과 가능성을 평가한다. 다만 본 연구에서는 어류 군집 관련 자료의 경우, 지침의 표준 조사 방식 대신 환경부의 「수생태 건강성 조사」 결과 중 구조물 인근 조사 지점의 데이터를 활용하였다. 이를 통해 자료의 공간적 대표성을 보완하고, 실측 데이터의 연속성을 확보하였다. 이후 어류의 이동 특성과 구조물 특성을 비교·분석하여, 구조물을 통과할 수 있는 어종의 비율을 산정하였다. 이 값은 DCIm산정식에 반영하기 위해, 0~1 범위의 통과계수(Ci, Passability Coefficient)로 변환하며, 그 정의는 Eq. 2와 같다.

(Eq. 2)
Ci=어류이동률i(%)100

이때 Ci=1은 완전 통과(100%), Ci=0은 완전 단절을 의미하며, 각 구조물의 통과성 차이에 따라 하천 전체의 기능적 연결성(Functional Connectivity)이 달라진다. 따라서 DCImEq. 1의 DCI 구조에 Ci를 가중치로 반영하여 산정되며, 이는 하천의 실제 생태학적 기능 수준을 반영한 연결성 지표라 할 수 있다. 이와 같이 개선된 하천 연결성 지표(DCIm)를 산정하기 위해서는 1) 하천망 및 횡단구조물의 공간정보, 2) 구조물별 어류 이동률 자료가 모두 필요하다. 본 연구에서는 앞서 구축한 GIS 기반 하천망 및 횡단구조물 데이터와, 각 구조물의 통과성 정보를 통합하여 DCI 및 DCIm값을 산정하였다. 이를 통해 하천별 구조적 잠재력(DCI)과 실제 기능적 상태(DCIm)를 비교·분석하고, 그 차이(DCI-DCIm)를 횡단구조물의 불완전한 통과성으로 인해 발생하는 기능적 제약(Functional Limitation)의 정량적 지표로 활용하였다.

3. 하천 연결성 지표(DCIm) 개발

하천의 연결성은 단순한 물리적 단절 여부뿐만 아니라, 구조물이 생물 이동에 가하는 저항의 정도(즉, 통과성)에 의해 결정되므로, 실제 생태적 기능 상태를 보다 정확하게 평가하기 위해서는 구조적 지표에 생태적 요인을 통합한 개선된 지표가 필요하다. 이에 본 연구에서는 DCI의 정량적 프레임워크를 유지하되, 현행 국내 지침에서 산정된 어류 이동률(%)을 통과계수(Passability coefficient) 형태로 반영하여 하천의 실제 기능적 연결성(Functional Connectivity)을 평가할 수 있는 새로운 지표 DCIm (Dendritic Connectivity Index for migration)을 개발하였다. 본 연구는 Côté et al. (2009)의 정의에 따라 DCI를 모든 횡단구조물이 완전히 단절된 상태에서의 구조적 연결성(Structural Connectivity) 지표로 정의하였다. Eq. 1에 의해 산정되는 DCI는 횡단구조물의 위치를 기반으로 계산된 값으로, 하천의 물리적 구조가 이론적으로 달성할 수 있는 최대 연결성 수준, 즉 이론적 잠재 연결성(Potential Connectivity)을 의미한다.

DCIm은 이러한 DCI의 구조적 틀을 유지하면서, 각 구조물의 실제 통과성을 반영하기 위해 통과계수(Ci)를 가중요소로 적용한 형태로 산정된다. DCImEq. 3과 같이 정의된다.

(Eq. 3)
DCIm(%)=i=1nli2L2Ci_cumulative ×100

여기서 li, L, n은 Eq. 1에서 정의한 바와 같으며, CkEq. 2에서 정의된 k번째 개별 횡단구조물의 통과계수를 의미한다. i번째 단절 구간의 누적 통과 계수 Ci_cumulative는 하류 지점(k=1)부터 해당 구간(k=i)까지 통과해야 하는 모든 횡단구조물의 개별 통과계수(Ck)를 누적하여 곱한 값이며, 수식으로 명확히 정의하면 Eq. 4와 같다. 이때 Ck=1은 완전 통과(100%), Ck=0은 완전 단절을 의미한다. 따라서 DCIm은 각 구조물의 실제 통과성 정보를 반영함으로써, 하천의 실질적인 생태 기능 상태를 정량적으로 표현할 수 있다.

(Eq. 4)
Ci_cumulative =k=1iCk

이와 같은 정의에 따라 DCI와 DCIm의 개념적 관계는 구분된다. DCI(구조적 연결성)는 하천 내 횡단구조물의 위치만을 고려한 지표로, 현재 하천의 물리적 구조 하에서 달성 가능한 이론적 최대 연결성(Potential Connectivity)을 나타낸다. 반면, DCIm(기능적 연결성)은 각 구조물의 실제 통과성을 누적 통과계수(Ci_cumulative)로 반영하여 산정된 값으로, 하천의 실질적 기능적 연결성(Functional Connectivity)을 의미한다.

따라서 어류 이동률이 100% 미만(Ck<1)인 구조물이 존재할 경우 DCIm값은 DCI 값보다 반드시 낮게 산정되며(DCIm≤DCI), 이는 하천의 구조적 잠재력과 실제 기능 간의 차이를 정량적으로 나타낸다. 특히, 어류 이동률 0% (Ck=0)인 구조물이 하류에 존재할 경우, 그 상류의 모든 구간은 Ci_cumulative=0이 되어 기능적으로 완전 단절됨을 의미한다.

결국, 두 지표의 차이(DCI-DCIm)는 횡단구조물의 불완전한 통과성으로 인해 발생하는 기능적 제약(Functional Limitation)의 크기를 나타낸다. 이는 DCI와 DCIm간의 불일치를 정량화한 지표로서, 하천복원 및 관리계획 수립 시 개선 가능성을 판단하는 근거 지표로 활용할 수 있다. 또한, 하천의 연결성 수준을 수치적으로 비교하고, 구조물 기능 개선이나 구조물 제거와 같은 복원 시나리오에 따른 기능적 회복 효과를 정량적으로 검증할 수 있는 평가틀을 제공할 수 있다.

4. 연구 결과

4.1 기존 평가 방법 적용 결과

국내 지침에 따라 대상 하천의 종적 연속성을 평가한 결과, 구조물 단위 평가에서는 하천별로 다양한 연속성 상태를 보이는 횡단구조물들이 분포하였다(Tables 1, 2, 3). Table 1은 곡성천의 평가 결과로, 45 개 횡단구조물 중 연속 6 개소, 훼손 2 개소, 단절 37 개소로 나타났으며, Table 2는 삼척오십천의 결과로, 17 개 구조물 중 훼손 6 개소, 단절 11 개소로 평가되었다. Table 3은 한천의 평가 결과로, 총 27 개 구조물 중 연속 등급 2 개소(No.25 동본보, No.27 서본보), 단절 등급 25 개소로 평가되었다. 이는 각 하천 내에서도 횡단구조물별로 어류 이동 가능성이 상이함을 보여준다.

Table 1.

Results of longitudinal connectivity assessment for Gokseongcheon Stream (qualitative grade assessment)

No. Weir name Fish passability
(%)
Structure unit assessment Distance from outlet
(km)
Ratio to total length
(%)
(Start point) - - - 12.7 100.0
1 Seogyeri 1 0 Disconnected 10.9 85.8
2 Seogyeri 2 0 Disconnected 10.9 85.5
3 Seogyeri 3 0 Disconnected 10.8 85.1
4 Seogyeri 4 0 Disconnected 10.8 84.6
5 Seogyeri 5 0 Disconnected 10.1 79.4
6 Seogyeri 6 0 Disconnected 10.0 79.0
7 Seogyeri 7 0 Disconnected 9.9 78.1
8 Seogyeri 8 0 Disconnected 9.9 77.8
9 Seogyeri 9 0 Disconnected 9.8 77.4
10 Seogyeri 10 0 Disconnected 9.8 77.2
11 Seogyeri 11 0 Disconnected 9.7 76.4
12 Seogyeri 12 0 Disconnected 9.6 75.7
13 Seogyeri 13 0 Disconnected 9.5 74.3
14 Seogyeri 14 0 Disconnected 9.3 73.3
15 Guwonri 1 10 Damaged 9.1 71.5
16 Guwonri 2 0 Disconnected 9.0 70.8
17 Guwonri 3 0 Disconnected 8.9 69.9
18 Guwon 0 Disconnected 8.8 69.2
19 Guwonri 4 0 Disconnected 8.7 68.4
20 Guwonri 5 0 Disconnected 8.6 67.6
21 Guwonri 6 0 Disconnected 8.4 66.3
22 Guwonri 7 0 Disconnected 8.4 66.0
23 Guwonri 8 0 Disconnected 8.2 64.5
24 Guwonri 9 0 Disconnected 8.2 64.2
25 Guwonri 10 0 Disconnected 8.0 62.9
26 Guwonri 11 0 Disconnected 7.9 61.9
27 Guwonri 12 0 Disconnected 7.8 61.4
28 Guwonri 13 0 Disconnected 7.7 60.8
29 Guwonri 14 0 Disconnected 7.7 60.6
30 Guwonri 15 0 Disconnected 7.7 60.4
31 Wolbong 0 Disconnected 6.9 54.2
32 Myocheonri 1 0 Disconnected 6.5 51.5
33 Myocheonri 2 0 Disconnected 6.3 49.8
34 Myocheonri 3 0 Disconnected 6.0 47.5
35 Myocheonri 4 0 Disconnected 5.9 46.5
36 Myocheonri 5 0 Disconnected 5.6 44.4
37 Myocheonri 6 46.7 Damaged 5.1 39.8
38 Myocheonri 7 66.7 Continuous 4.3 33.9
39 Myocheonri 8 100 Continuous 4.1 32.5
40 Myocheonri 9 0 Disconnected 3.6 28.5
41 Daepyeongri 1 66.7 Continuous 3.5 27.5
42 Daepyeongri 2 100 Continuous 3.4 26.4
43 Daepyeongri 3 80.0 Continuous 2.9 23.0
44 Daepyeongri 4 100 Continuous 2.5 19.9
45 Daepyeong 0 Disconnected 1.9 14.6
Continuous reach 1.9 14.6
Criteria 10% < Continuous reach < 50%
River unit assessment Damaged
Table 2.

Results of longitudinal connectivity assessment for Samcheok Osipcheon Stream (qualitative grade assessment)

No. Weir name Fish passability
(%)
Structure unit assessment Distance from outlet
(km)
Ratio to total length
(%)
(Start point) - - - 48.5 100.0
1 Samcheok Oshipcheon 0160 0 Disconnected 39.1 80.7
2 Samcheok Oshipcheon 0150 0 Disconnected 35.7 73.7
3 Samcheok Oshipcheon 0140 0 Disconnected 35.3 72.8
4 Nonmalbo 0 Disconnected 34.2 70.6
5 Samcheok Oshipcheon 0130 0 Disconnected 30.2 62.3
6 Samcheok Oshipcheon 0120 0 Disconnected 29.0 59.9
7 Samcheok Oshipcheon 0110 0 Disconnected 25.6 52.8
8 Samcheok Oshipcheon 0100 0 Disconnected 24.0 49.5
9 Samcheok Oshipcheon 0090 10 Damaged 22.2 45.7
10 Samcheok Oshipcheon 0080 0 Disconnected 21.9 45.2
11 Samcheok Oshipcheon 0070 0 Disconnected 21.4 44.2
12 Samcheok Oshipcheon 0060 10.0 Damaged 18.4 38.0
13 Samcheok Oshipcheon 0050 0 Disconnected 12.4 25.6
14 Samcheok Oshipcheon 0040 35.7 Damaged 6.7 13.9
15 Samcheok Oshipcheon 0030 21.4 Damaged 5.3 10.9
16 Samcheok Oshipcheon 0020 21.4 Damaged 4.5 9.2
17 Samcheok Oshipcheon 0010 21.4 Damaged 3.7 7.7
Continuous reach 3.7 7.7
Criteria Continuous reach ≤ 10%
River unit assessment Disconnected
Table 3.

Results of longitudinal connectivity assessment for Hancheon Stream (qualitative grade assessment)

No. Weir name Fish passability
(%)
Structure unit assessment Distance from outlet
(km)
Ratio to total length
(%)
(Start point) - - - 27.4 100.0
1 Baekseok 2-bo 0 Disconnected 27.2 99.2
2 Baekseok 1-bo 0 Disconnected 26.7 97.5
3 Saema-ap-bo 0 Disconnected 26.5 97.0
4 Jangseungbaek-bo 0 Disconnected 26.3 96.0
5 Seokmyojung-bo 0 Disconnected 25.6 93.3
6 Eungye 2-bo 0 Disconnected 25.2 92.1
7 Eungye-bo 0 Disconnected 25.0 91.5
8 Su-bo 0 Disconnected 24.6 89.9
9 Eunsan-bo 0 Disconnected 24.1 87.9
10 Seosa-bo 0 Disconnected 23.4 85.3
11 Jeongja-bo 0 Disconnected 22.2 80.9
12 Tapdeul-bo 0 Disconnected 22.0 80.2
13 Jukjeon-bo 0 Disconnected 20.2 73.7
14 Ugok-bo 0 Disconnected 19.1 69.7
15 Geumo-bo 0 Disconnected 18.4 67.1
16 Oryu-bo 0 Disconnected 17.3 63.3
17 Yulgok 2-bo 0 Disconnected 17.3 63.0
18 Yulgok 1-bo 0 Disconnected 16.3 59.4
19 Sangyeong-bo 0 Disconnected 15.7 57.3
20 Daeje-bo 0 Disconnected 15.0 54.6
21 Ingi-bo 0 Disconnected 14.6 53.3
22 Hahak-bo 0 Disconnected 13.9 50.8
23 Seowon-bo 0 Disconnected 11.5 42.0
24 Hancheon-bo 0 Disconnected 8.6 31.5
25 Dongbon-bo 87.0 Continuous 7.3 26.7
26 Yecheon-bo 0 Disconnected 6.7 24.4
27 Seobon-bo 67.0 Continuous 5.7 20.8
Continuous reach 5.7 20.8
Criteria 10% < Continuous reach < 50%
River unit assessment Damaged

그러나 하천 단위 평가에서는 분석 대상 하천 3 곳의 평가 결과, 삼척오십천은 단절로, 곡성천과 한천은 훼손으로 평가되었다(Tables 1, 2, 3). 곡성천은 연속성 확보 구간이 1.9 km (14.6%)로 10% 기준을 초과하여 훼손 등급으로 판정되었으며, 삼척오십천은 3.7 km (7.7%)로 10% 기준 이하로 나타나 단절로 평가되었다. 한천 역시 연속성 확보 구간이 6.7 km (24.4%)로 훼손 등급으로 평가되었다. 이는 현행 하천 단위 평가는 단절(1 개소) 또는 훼손(2 개소)라는 정성적 등급으로 귀결되어, 훼손으로 동일하게 평가된 곡성천(DCIm 0.53%)과 한천(DCIm 4.43%)의 실제 기능적 상태 차이나, 단절인 삼척오십천(DCIm 0.60%)과의 정량적 차이를 변별하지 못하는 한계가 있음을 시사한다.

4.2 DCI 및 DCIm평가 결과

4.2.1 구조적 연결성(DCI) 시계열 분석

대상 하천에 대해 시계열 DCI(구조적 연결성) 분석을 수행한 결과, 과거 대비 현재로 오면서 횡단구조물 설치 증가로 인해 DCI 값이 크게 감소하는 경향을 공통적으로 보였다(Table 4). 이는 하천의 물리적 단편화가 심화되었음을 의미한다. 하천별로 살펴보면, 한천의 DCI는 1970년 35.60%에서 2010년 8.20%로 감소하였고, 곡성천은 1970년 14.31%에서 2010년 5.63%로, 삼척오십천은 1970년 100%에서 2000년 9.80%로 급감하였다. 이는 횡단구조물의 설치로 인해 하천의 연결성이 가질 수 있는 이론적 최대치(Potential Connectivity)가 이 수준까지 낮아졌음을 의미한다.

Table 4.

Time-series DCI calculation results for the study streams

Year Gokseongcheon Samcheok Oshipcheon Hancheon
No. of structures DCI (%) No. of structures DCI (%) No. of structures DCI (%)
1954 2 74.10 0 100.0 - -
1969~1971 11 14.31 0 100.0 10 35.60
1980 12 14.27 5 31.90 - -
1988~1990 21 13.26 13 15.80 21 14.00
1995~2000 34 6.13 17 9.80 25 9.70
2005~2007 43 5.85 17 9.80 - -
2010~2011 45 3.53 17 9.80 27 8.20
2013~2015 45 3.53 17 9.80 27 8.20
2019~2020 45 3.53 17 9.80 27 8.20

4.2.2 DCI(구조적) 및 DCIm(기능적) 연결성 비교 분석

대상 하천의 DCI(구조적 연결성) 값과 DCIm(기능적 연결성) 값을 비교한 결과는 Table 5와 같다. DCI 값은 Table 4의 최근 연도 값을 사용하였으며, DCIm값은 Tables 1, 2, 3의 구조물별 어류 이동률(%)과 단절구간 길이 데이터를 Eq. 2Eq. 3에 적용하여 산정하였다.

Table 5.

Calculation results of structural (DCI) and functional (DCIm) connectivity for each study stream

Stream (A) DCI (%) 
(structural connectivity)
(B) DCIm (%) 
(functional connectivity)
(A-B) Functional constraint (loss)
Gokseongcheon 3.53 0.53 3.00
Samcheok Oshipcheon 9.80 0.60 9.20
Hancheon 8.20 4.43 3.77
Table 6.

DCI (structural) and DCIm (functional) improvement effects by weir removal scenario

Stream Current state Scenario 1 (<1 m low-head) Scenario 2 (no water intake)
No. 
weir
DCI
(%)
DCIm
(%)
No. removed DCI
(%)
DCIm
(%)
No. removed DCI
(%)
DCIm
(%)
Gokseongcheon 45 3.53 0.53 30 8.70 1.80 28 16.80 0.53
Samcheok Oshipcheon 17 9.80 0.60 10 26.30 0.60 7 14.50 0.60
Hancheon 27 8.20 4.43 8 12.30 4.43 7 8.8 4.43

본 연구의 주요 결과는 4.1절에서 현행 지침상 단절 또는 훼손으로 평가되었던 하천들의 실제 연결성 수준을 DCI(구조적 한계)와 DCIm(실제 기능적 상태)으로 이원화하여 정량적으로 제시할 수 있게 되었다는 점이다. Table 5와 같이 각 하천의 연결성은 물리적 구조물 위치(DCI) 때문에 이미 이론적 최대치가 10% 미만으로 제한된다. 여기에 횡단구조물의 실제 통과 기능(어류 이동률)이 반영된 DCIm값은 DCI 값보다 낮은 수준임을 정량적으로 보여준다.

특히 곡성천과 삼척오십천은 하류부에 위치한 어류 이동률 0%의 단절 구조물이 그 상류에 위치한 모든 구간의 기능적 연결성을 0으로 만들기 때문에 DCIm값이 1% 미만(각각 0.53%, 0.60%)으로 매우 낮게 산정되었다(예, 곡성천 No.45 대평 0%, 삼척오십천 No.13 0%). 반면 한천은 하류부 2 개 횡단구조물의 통과율이 각각 67%, 0%로 인해 DCIm이 4.43%로 산정되었으며, 이는 DCI 8.20% 대비 약 3.77%의 기능적 제약(Functional Limitation)이 발생했음을 의미한다(Table 5). 이는 하천의 구조적 잠재력(DCI, 이론적 최대치) 대비, 실제 구조물의 통과 기능 저하로 인해 3.77% 만큼의 기능적 제약이 발생하였음을 정량적으로 나타내며, 구조물 기능 개선 등을 통해 회복 가능한 잠재력으로 해석할 수 있다. 이는 현행 지침의 단절(또는 훼손) 평가를 보완할 뿐 아니라, 하천복원 전략 수립 시 구조물 제거(DCI 값 자체를 높이는 전략)와 구조물 기능 개선(DCIm값을 DCI 값에 근접시키는 전략)의 효과를 분리하여 정량적으로 평가할 수 있다는 점에서 본 지표의 효용성이 있다고 판단된다. 즉, 두 지표의 차이가 크다는 것은 구조물의 존치 여부와 무관하게 생물 이동이 심각하게 차단된 ‘비효율성’이 높음을 시사한다. 따라서 이 차이를 정량적으로 규명하는 것은, 하천 복원 시 물리적 철거가 불가능한 상황에서는 어도 개선이나 수문 운영 조정과 같은 기능적 개선 전략(DCIm증대)을, 철거가 가능한 경우에는 구조적 복원 전략(DCI 증대)을 선택하는 등 현장 여건에 부합하는 최적의 의사결정을 지원하는 객관적 근거가 될 수 있을 것이다.

4.3 시나리오 분석 결과

DCI와 DCIm지표는 하천관리 및 복원 계획 지원에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 보 제거 시나리오(시나리오 1: 1 m 이하 저낙차 횡단구조물 제거, 시나리오 2: 취수기능 없는 횡단구조물 제거)를 설정하여 DCI(구조적 개선) 효과와 DCIm(기능적 개선) 효과를 비교 분석하였다(Table 6). 여기서 ‘1 m 이하 저낙차’ 기준은 소규모 구조물의 물리적 철거 용이성 및 하천 지형 변화 예측의 수월성을 바탕으로 생태적 복원 효율성을 고려한 설정이며, ‘취수기능 없음’ 기준은 수리권 상충 요인이 배제되어 사회·행정적으로 실질적인 실행이 가능한 현실적 우선순위를 반영한 것이다. 이때 시나리오 2의 ‘취수기능 없음’ 기준을 명확히 적용하기 위해, 전국수리권일제조사(2016)의 결과 검토 및 현장 조사를 통해 실제 취수 여부를 확인하여 분석에 반영하였다.

DCI(구조적 잠재력) 분석 결과, 모든 시나리오에서 횡단구조물 제거로 인해 DCI 값이 현재보다 증가하는 것으로 나타났다. 예를 들어, 곡성천의 취수기능 없는 횡단구조물 28 개소 제거(시나리오 2) 시 DCI는 3.53%에서 16.8 0%로 약 376% 개선되었으며, 삼척오십천의 1 m 이하 저낙차 횡단구조물 10 개소 제거(시나리오 1) 시 DCI는 9.80%에서 26.30%로 약 169% 개선되었다. 그러나 DCIm(기능적 연결성) 분석 결과, DCI 개선 효과와는 전혀 다른 양상이 나타났다. 시나리오 1의 경우, DCI 개선 효과는 하천별로 DCIm에 상이한 영향을 미쳤다. 곡성천은 하류부 핵심 병목 구조물(No.45 대평, 어류이동률 0%)이 1 m 이하 기준에 해당되어 제거 대상에 포함되었고, 이에 따라 DCIm값이 0.53%에서 1.80%로 개선되는 것으로 분석되었다. 반면, 삼척오십천은 핵심 병목(No.13 삼척오십천0050, 어류이동률 0%)이 제거되었음에도 불구하고, 바로 그 상류에 또 다른 0% (어류이동률) 병목(No.11 삼척오십천0070)이 존재하여 DCIm이 0.60%로 실질적인 개선이 이루어지지 않았다.

특히 한천의 경우, 두 시나리오 모두에서 하천 전체의 기능적 단절을 유발하는 핵심 병목 횡단구조물(No.26 예천보, 어류이동률 0%)이 높이 1 m 이상이며, 동시에 취수기능을 보유하고 있어, 두 제거 기준에 모두 해당하지 않아 대상에서 제외되었다. 그 결과, DCI 값은 두 시나리오에서 모두 증가함에도 불구하고, DCIm값은 4.43%로 전혀 개선되지 않는 구조-기능 불일치 현상을 명확히 보여주었다. 이러한 분석은 DCIm지표가 단순한 구조물 개소수(DCI 개선)보다 ‘어떤 횡단구조물’을 우선적으로 제거하거나 개량(DCIm개선)하는 것이 하천의 실제 기능 회복에 더 효과적인지 판단하는 객관적 근거를 제공함을 시사한다.

5. 결 론

본 연구는 국내 하천의 종적 연결성을 보다 정량적·현실적으로 평가하기 위해, DCI의 구조적 틀에 국내 현장 기반 어류 이동률 자료를 통합한 기능적 연결성 지표(DCIm)를 제안하였다. 이는 기존 연속–훼손–단절 중심의 등급제 평가가 가진 변별력 부족과 하류 단일 구조물 의존적 판정 구조를 보완하는 접근으로, 하천의 이론적 연결성 잠재력(DCI)과 실제 생태 기능 수준(DCIm)을 구분하여 제시한다는 점에서 의의가 있다.

곡성천, 삼척오십천, 한천에 대한 적용결과, 세 하천 모두 기존 지침에서는 단절(삼척오십천) 또는 훼손(곡성천, 한천)으로 분류되었으나, DCI와 DCIm을 함께 산정한 결과 하천별 기능 수준의 차이가 수치적으로 확인되었다. 특히 하류부 핵심 구조물의 통과 기능 저하가 상류 전체의 기능적 연결성을 결정짓는 현상이 뚜렷하게 나타났으며(예, 곡성천 DCI 3.53%와 DCIm 0.53% 결과), 이는 구조적 제약과 기능적 제약의 불일치가 실제 복원 전략에서 중요한 고려 요소임을 보여준다. 또한 시나리오 분석을 통해, 특히 일부 하천(한천)에서 나타난 ‘구조-기능 불일치 현상’은 단순 횡단구조물 제거에 따른 DCI 개선이 곧바로 DCIm향상으로 이어지지 않음을 확인하였다. 이는 ‘어떤 횡단구조물’의 개선이 우선되어야 하는지를 판단하는 데 본 지표가 실질적인 의사결정 근거가 될 수 있음을 시사한다.

본 연구는 어류 이동률 기반 실측 자료를 반영하여 국내 하천에 적용 가능한 정량 지표를 제시함으로써, 하천 관리·복원 계획에서 기능 회복의 정량적 목표 설정 및 우선순위 판단을 지원할 수 있다. 향후에는 DCIm산정 시 누적 곱 방식이 내포하는 ‘독립 통과’ 가정을 넘어 어류의 행동 특성이나 유량 등 상호의존적 요인을 반영하여 모델을 고도화하고, 다양한 유역 조건 및 횡적 연결성 요소를 통합하여 지표의 신뢰도를 확대할 필요가 있다. 이를 통해 구조물 단위 평가와 유역 단위 의사결정을 유기적으로 연계하고, 하천 복원의 효과성을 높이는 객관적 기반을 강화할 수 있을 것으로 기대된다.

Acknowledgements

This work was supported by Korea Environmental Industry&Technology Institute(KEITI) through Research and Development on the Technology for Securing the Water Resources Stability in Response to Future Change, funded by Korea Ministry of Climate, Energy, Environment(MCEE) (2480000388).

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