• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.51-51
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• 2021

환경생태유량은 수생태 건강성 유지를 위한 최소한의 유량으로 K-water에서는 유량증분방법론 기반의 1차원 물리적 서식처 모형인 PHABSIM(Physical habitat simulation system)을 이용해 고시지점에 대해 환경생태유량을 산정하여 제시하고 있으나, PHABSIM을 이용하여 환경생태유량을 산정하기 위해서는 지형, 수문 및 어류조사와 같은 현장조사를 지속적으로 실시해야한다는 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 안동댐 하류유역(4,565.7 km²)을 대상으로 SWAT(Soil and water assessment tool)과 PHABSIM을 연계하여 수문모형을 이용한 유량 모의에 따른 대상 어종의 환경생태유량을 산정하고자 한다. SWAT 구축을 위해 DEM과 토양도 및 토지이용자료와 유역 내 위치한 7개의 기상관측소에 대한 40년(1980~2019)의 기상자료를 수집하여 적용하였으며, SWAT의 검보정을 위해 유역내 위치한 2개의 다목적 댐(안동댐, 임하댐)의 실측 운영자료와 1개의 수위관측소의 유량자료를 수집하였다. PHABSIM의 경우, 안동댐 하류유역에 대한 하천정비기본계획 보고서에 기반하여 지형자료를 입력하였으며 문헌조사를 통해 대상어종의 서식적합도지수를 수집하여 적용하였다. 3개 지점에 대한 SWAT 검보정결과, 평균 R², NSE 및 RMSE는 각각 0.51~0.76, 0.47~0.74, 0.61~1.84 mm/day로 나타났다. PHABSIM과의 연계를 위해 검보정된 SWAT의 하천유량에 대해 유황분석을 실시하였고, 산정한 Q10과 Q355를 유량의 최대·최소 범위로 설정하여 PHABSIM의 유량 경계조건으로 활용하였다. 이를 이용하여 SWAT과 PHABSIM의 연계모델링 적용성을 평가하고 대상어종의 환경생태유량을 산정할 예정이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권11호
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• pp.909-920
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• 2007

하천환경에 대한 사회적 요구에 의해 다양한 하천 복원 및 환경개선사업이 진행되고 있으므로, 이와 같은 사업의 효과를 평가할 방법론이 제공되어야 한다. PHABSIM은 하천 흐름과 관련되어 있는 수생 생물의 수리적 서식처 적합도를 평가하기 위해 제안된 방법이다. 본 연구에서는 보 철거 구간에 PHABSIM을 적용하여, 보 철거에 따른 피라미의 물리서식처 변화와 모형의 적절성을 평가하였다. 그 결과 일반적으로 보를 철거할 경우가 존치할 때보다 물리서식처가 향상된 것으로 나타났다. 그러나 유영력이 약한 산란기의 물리서식처는 보 상류의 유속이 증가되어 감소하는 것으로 나타났으며, 이에 대한 적절한 대책이 필요하다. 본 연구에 적용한 PHABSIM은 보 철거 사업을 포한한 다양한 하천사업의 평가와 필요성을 제시하는 효과적인 방법으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1404-1407
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• 2004

최근 들이 우리나라는 여러 하천을 자연형 하천으로 정비하고 있다. 자연형 하천은 콘크리트로 정비된 하천에 내해 여러 가지 친환경적 공법을 적용함으로서 자연과 가까운 하천으로 복원하려는 목표로 여러 곳에서 시공되고 있다. 자연형 하천 공사로 인해 변화된 하천의 환경을 조사${\cdot}$분석하여 공사로 인한 효과를 분석함으로서 하천공사의 타당성을 검증해야 할 것이다. 공사 효과의 분석은 공사후 하천의 생태계를 평가함으로서 이루어지는데 생태계 중에서 어류가 차지하는 역할이 매우 중요하다. 따라서, 하천공사후 어류서식처에 대한 평가는 하천의 종합적인 평가시에 큰 의미를 갖는다고 할 수 있다. 본 연구에서는 전라북도 순창군에 위치하고 있는 경천을 대상으로 자연형 하천 공사후의 하천에 대한 어류서식처 평가를 실시하였다. 평가를 위해 사용한 방법은 미국 USGS에서 개발되어 사용되고 있는 물리적서식처 모의 시스템인 PHABSIM 모형을 이용하였다. 3년동안의 모니터링을 통해 우점종인 파라미와 갈겨니에 대해 치어기, 성장기, 성숙기 단계에 내한 서식처와 유량의 함수를 개발하고 어류의 성장단계별로 최적유량을 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1305-1309
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• 2004

• 한국패류학회지
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• 제31권4호
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• pp.307-314
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• 2015

본 조사는 2013년 6월부터 8월까지 금강 상류에서 멸종위기야생생물 I급인 두드럭조개 (Lamprotula coreana)의 서식지를 조사하였다. 서식지 평가를 위하여 하천의 물리적 구조인 여울, 소 및 유수역이 모두 포함된 다양한 서식환경에서 서식상태를 조사하였으며, 하천단면, 수심, 유속, 하상재료 및 서식지 유형 등을 현장에서 측정 하였다. 서식 확인된 두드럭조개는 크기, 무게 및 연령을 기록하고 서식지에 재살포하였고, 서식지적합도지수 (Habitat suitability index, HSI)와 PHABSIM (physical habitat simulation system)에 의한 최적 생태유량 산정을 위하여, 각각의 채집 장소에서 수심, 유속 및 하상재료 등을 기록하였다. 서식지 평가는 수위, 유량 및 하천단면의 현장조사 결과와 두드럭조개의 HSI를 PHABSIM에 적용하여 가용서식지면적 (weighted usable area, WUA)과 유량의 관계 곡선을 작성하였다. 금강 상류에서 채집된 두드럭조개는 각장 $73.1{\pm}18.4mm$ 및 전중 $131.6{\pm}72.3g$ 이었으며, 연령은 2-7년생까지 서식하는 것으로 확인되었다. 두드럭조개의 HSI는 수심 0.4-0.5 m, 유속 0.3-0.5 m/s, 하상재료는 모래-호박돌로 나타났다. PHABSIM에 의해 모의된 최적유량은 2.1 cms였으며, WUA는 $3,730m^2$/1000 m로 나타났다. 두드럭조개의 서식지 평가 결과는 최근 각종 하천 공사 및 생태적 교란 등으로 서식 범위가 감소하고 있는 시점에서 서식지 복원 및 관리를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.493-493
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• 2022

본 연구는 식생밀도와 흐름에 따른 수치모형(Nays2D) 하상변동 모의 결과를 서식처 적합도 분석 모델(PHABSIM:Phsical Habtiat Suitability Model)의 입력자료로 활용하여, 식생밀도에 따른 하상 지형 변화가 어류 서식처 적합도에 미치는 영향을 검토한다. 금강 부용리 인근 2km를 대상으로 2차원 모형인 Nays2D를 적용하여 흐름(댐 방류량, 2년 빈도 유량, 100년 빈도 유량 등)과 식생밀도(식생미반영, 현재 밀도, 밀도 감소, 밀도 증가 등)에 따른 하상변동 모의를 실시하였고, 모의 결과값(단면 표고, 유속, 수위)을 물리적 서식처 평가 모델인 PHABSIM의 입력자료로 활용하였다. 피라미 서식을 위한 적정 유속과 수심의 서식처 적합도 지수를 이용하여 각 시나리오 별가중가용면적(WUA: Weighted Usable Area)을 산정하여 비교 분석하여, 식생밀도에 따른 단면 구조의 변화가 WUA 면적과 피라미 서식처 적합도에 어떻게 영향을 미치는지 검토하였다. 그 결과, 수목 밀도를 미반영한 하상변동 모의 결과를 PHABSIM의 입력 자료로 활용하였을 때 가중가용면적이 가장 높았고, 식생 밀도를 증가시킨 하상변동 모의 결과를 입력 자료로 활용하였을 때 WUA값이 가장 낮게 나타났다. 이는 피라미의 서식처 적합도 측면에서 식생이 적어 특정 유량에 따른 하상변동의 폭이 커지면서 저수로 최저하상과 고수부 하상과의 표고차가 상대적으로 낮은 하상 단면이 피라미의 서식처 측면에서 유리할 가능성이 있음을 시사한다.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권6호
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• pp.51-62
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• 2020

The objective of this study was to estimate an optimum ecological flow rate in the Banbyeon stream based on the two representative fish species. Hydraulic stream environment was simulated with HEC-RAS for two water flow regimes and used for the PHABSIM hydraulic simulation. A dominant species of Zacco platypus and an endemic species of Squalidus chankaensis tsuchigae were selected as the representative fishes whose habitat conditions were evaluated for the spawning and adult stages. Weighted usable area (WUA) was estimated based on habitat suitability index (HSI) and PHABSIM habitat simulation. Overall deep water zone in the stream demonstrated greater WUA which implies better habitat status. The estimated WUA for Zacco platypus as the dominant species was about five times greater than Squalidus chankaensis tsuchigae at the stream flow of 12 ㎥/s. The optimum ecological flow rates were 15 ㎥/s and 25 ㎥/s for the respective spawning and adult stages of Zacco platypus, while 5 ㎥/s was estimated for both the life cycles of Squalidus chankaensis tsuchigae. Assuming that the dominant species may survive better in wider flow regimes, the optimum ecological flow rate should be determined rater based on the endemic species and flow rate of 5 ㎥/s was suggested for the Banbyeon stream.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권10호
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• pp.819-833
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• 2021

본 연구는 안동댐 하류(4,565.7 km²)를 대상으로 준분포형 수문모델인 SWAT과 서식처모델인 PHABSIM을 연계하여 적용성을 평가하고, 대상어종에 대해 환경생태유량을 산정하였다. 대상유역 내 다목적 댐 2개(안동댐: ADD, 임하댐: IHD)의 실제운영자료를 구축하여 SWAT에 적용하였으며 추가로 1개의 수위관측소(구담: GD)을 선정하여 ADD, IHD, GD에 대해 유입·유출량 검보정을 수행하였다. 검보정 결과 R²는 0.52 ~ 0.74, NSE는 0.48 ~ 0.71, RMSE는 0.92 ~ 2.51 mm/day로 분석되었다. 검보정된 GD의 유출량을 이용하여 2012년부터 2020년까지의 유황분석을 실시한 결과, 관측값의 유황분석 결과와 비교하여 평균 Q185는 36.5 m³/sec (-1.4%), 평균 Q275는 23.8 m³/sec (0%)로 분석되어 Q185와 Q275를 PHBASIM의 유량 경계조건으로 적용하였다. PHABSIM의 대상하천은 GD가 위치한 410 m 구간으로 선정하였고 하천기본계획보고서 기반으로 하천단면 및 수리인자를 구축하였다. 대상하천의 우점종은 피라미, 아우점종은 돌고기로 분석되었으며 문헌조사를 통해 대상어종의 HSI를 수집하였다. PHABSIM 수위 모의결과, Q185, Q275에서 각각 -0.12, +0.00 m의 오차가 발생하였고, 유속모의의 경우 Q185, Q275에서 각각 +0.06, +0.09 m/s의 오차가 발생하여 연계모의가 적절하게 된 것을 확인하였다. PHABSIM의 서식처 모의 결과, 피라미의 평균 가중가용면적 WUA와 환경생태유량은 76,817.0 m²/1000m, 20.0 m³/sec, 돌고기의 평균 WUA와 환경생태유량은 46,628.6 m²/1000m, 9.0 m³/sec로 분석되어 피라미가 돌고기보다 대상하천에 대해 적응성이 높은 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권3호
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• pp.207-219
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• 2018

본 연구에서는 확률밀도함수의 서식처 적합도 지수를 사용하여 도심하천구간과 자연하천구간에서 유량점증방법론(Instream flow Incremental Methodology, IFIM)을 토대로 피라미 서식처의 생태유량을 모의하였다. 이와 같은 방법을 적용하기 위하여 본 연구에서는 PHABSIM 모형을 사용하였다. 본 연구에서는 서식처 적합도 지수(Kang, 2010)를 기초로 확률밀도함수의 매개변수를 조정하여 확률밀도함수의 서식처 적합도 지수를 개발하여 생태유량을 분석하였다. 그 결과, 도심하천구간에서는 정규분포가 자연하천구간에서는 2변수 log-pearson 분포가 Kang (2010)의 생태유량에 가장 근접하는 경향을 보였다. 확률밀도함수에 의한 서식처 적합도 지수와 하천구간별로 생태유량을 모의하여 확률론적 방법을 적용한 생태유량 산정기법을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2011

하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위하여 필요한 최소유량을 의미하는 하천유지유량은 하천수질보전, 하천생태계보호, 하천경관보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원보호, 지하수위 유지 등을 감안하여 산정하게 된다. 하천유량 변화는 하천내 동 식물에 영향을 미치며, 특히 고등 생물인 어류의 서식처, 산란장소 및 산란조건 등은 유량 및 수위변화에 민감하게 반응하므로 하천구간별 어류의 서식처 유지에 적절한 수심, 유속 등 수리 조건을 제공할 수 있는 유량을 산정하게 된다. 국내에서는 90년대 후반부터 생태계를 고려한 하천유지유량 개념이 도입되었으며, 어류의 적절한 수생 서식환경 평가를 위해 주로 유량 점증 방법론(IFIM, Instream Flow Incremental Methodology) 개념에 입각한 물리서식처 모형을 이용한 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 낙동강수계 13개 지점을 선정하여 어류상 조사를 실시하여 어류의 물리서식처 모형과 수심-유속-유량 관계곡선을 이용한 간단법을 이용하여 생태계 보전을 위한 필요유량을 산정하였다. 어류 물리서식처 모형으로는 어류서식환경 평가에 가장 광범위하게 이용되고, 생태적 특성을 반영할 수 있는 유량점증방법론의 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation) 모형을 선택하였다. 현장 모니터링 및 문헌조사를 통해 각 지점별 대표어종을 선정하고, 유량, 수심, 저수로 하천단면, 하상재료와 같은 수리특성을 조사하고, 선정된 한계단면에 대한 유량측정을 실시하였으며, 수심-유속-유량 관계곡선을 통하여 각 지점의 대표어종이 서식할 수 있는 최소유량을 산정하였다. 또한 지점별로 서식처 적합도 지수(HSI, Habitat Suitability Index)와 가중가용면적(WUA, Weighted Usable Area)를 산정하였으며, 이는 PHABSIM 모형의 적용에 이용되었다. 물리서식처 모형과 간단법 적용결과를 비교해본 결과, 모든 지점에서 물리서식처 모형 적용결과가 간단법에 비해 크게 산정되었는데, 이는 간단법이 성어기 서식에 필요한 최소 수리조건을 선택하였지만, PHABSIM의 경우 성어기 어류서식의 최적 수심 및 유속을 이용하여 가중가용면적을 산정하기 때문인 것으로 판단된다. 어류서식과 관련된 많은 관련 데이터가 축적된다면 어류서식처에 맞는 최적의 생태유량을 보다 정확하게 산정할 수 있을 것으로 판단된다.