위성영상 분석을 통한 금강수계 대형보에 따른 수변서식처 다양성 변화 연구

옥기영,최미경,김정철,박형근,Ock, Giyoung,Choi, Mikyoung,Kim, Jeong-Cheol,Park, Hyung-Geun 한국환경생물학회 2020 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.38 No.4

The present study investigated the temporal changes of river habitats caused by construction and operation of the three large weirs (Sejong, Gongju, and Baekje) in the Geum River. High resolution satellite imagery taken during three periods (preconstruction, before and after gate operation) were used for habitat analysis. We divided bar area into eight habitat types in addition to water area. Then, we identified the nine habitat types from the satellite imagery and estimated each habitat area. Our results show that after weir construction, large bar areas were dramatically decreased and bareland was nearly absent post gate-operation in all three weirs. However, total bar area and bareland were again increased distinctively soon after weir opening events, especially in the uppermost weir, the Sejongbo. These results suggest that weir opening operations provide a relatively simple channel of more diverse through the process of increasing bar area in a river channel. 금강 수계의 대형보가 2017년 6월부터 수문을 개방하기 시작하면서, 보의 상·하류에 다양한 모래톱이 드러나거나 새롭게 만들어지면서, 하천사주 지형의 생태계 가치를 파악하는 연구가 요구되었다. 본 연구는 세종보, 공주보, 백제보 구간을 대상으로, 광학 위성영상 공간분석을 통하여 보 건설 전, 보 건설 이후, 보 수문개방 후의 하천의 수변 서식처 지형 변화를 분석하였다. 위성영상은 물의 난반사로 인하여 수중공간을 구분할 수 없는 한계로 인하여, 수역은 단일 분류하고, 육상역인 하안사주와 하중도를 나지부, 초본부, 목본부, 웅덩이 등으로 세분류하여 총 9개의 서식처로 분류하였다. 그리고 이러한 분류 기준을 적용하여 위성영상을 공간분석하여 단위서식처를 추출하고 그 면적비를 산출하였다. 보 건설 전·후를 비교한 결과, 보 건설 전에는 3개보 모두에서 전구간에서 사주가 폭넓게 발생하였지만, 보 건설 후에는 대부분의 사주면적이 급감하였으며, 특히 나지형 사주는 거의 사라졌다. 이러한 효과는 하류 공주보와 백제보로 갈수록 더욱 두드러진 경향을 보였다. 그러나, 수문개방 이후에는 다시 사주의 면적비는 증가하였고, 이 가운데 나지형 사주가 높은 비율을 차지하였다. 이는 상류 세종보에서 가장 효과가 크게 나타났다. 이러한 연구결과를 통해서 우리는 금강수계에서 보 건설에 의한 서식처 감소효과는 수계의 하류로 갈수록 크고, 보 개방에 따른 서식처 회복은 수계의 상류로 갈수록 효과가 크게 나타난 것을 발견하였다. 앞으로 서식처다양성과 생물다양성 간의 관계 연구를 통하여 조절하천의 자연성 회복과정을 체계적으로 규명할 수 있기를 기대한다.

항공사진을 이용한 금강 세종보 수문개방에 따른 서식처 다양도 변화 분석

옥기영(Giyoung Ock),최미경(Mikyoung Choi),김정철(Jeong-cheol Kim),박형근(Hyung-Geun Park),한지현(Ji Hyun Han) 응용생태공학회 2020 Ecology and resilient infrastructure Vol.7 No.4

세종보 수문개방을 통하여 하도내에 다양한 모래톱이 만들어지면서 모래톱의 생태계 가치와 기능에 대한 연구 필요성이 증가하고 있다. 본 연구는 세종보 수문개방 전・후의 하도 내 지형 변화를 생태지형학적으로 분석하여 서식처의 관점에서 보 개방 효과를 규명하고자 하였다. 이를 위해 고해상도 항공사진의 공간분석을 수행하여, 수역과 육역을 17개 서식처 유형으로 분류하여 서식처다양도 지도를 작성하고 서식처다양도 지수를 산정하였다. 연구결과, 보 상류는 개방 전 저수지였던 깊은 정수성 서식처에서, 개방 후에는 여울과 소, 평여울, 완여울 등 유수성 서식처가 증가하고 얕은 정수성 서식처가 나타나는 등 수중 서식처의 유형이 다양해지고 복잡해졌다. 보 하류에서도 모래톱이 확장되면서 식생이 정착되지 않은 나지형 사주가 나타나고, 유수성 서식처가 증가하였다. 이러한 변화들을 종합하면 보 개방후 서식처다양도 지수가 크게 향상되는 것을 실증적으로 규명하였다. 앞으로 이러한 연구를 기반으로 모래톱의 생태계 가치를 하천관리와 복원에 적용할 수 있는 응용생태 분야의 연구기술 개발이 더욱 요구된다. This study investigated habitat diversity changes by conducting weir operations at the Sejongbo site in the Geum River basin. High-resolution aerial photographs taken before and after the weir-opening operation were used for habitat analyses. We classified water and bar areas into 17 types, such as lotic habitats, including riffles, runs, and glides, and lentic habitats, including reservoirs, pools, bar-head backwaters, and bar ponds. Then, we estimated each habitat area quantitatively, calculated a habitat diversity index, and established a habitat diversity map. Our results indicated that after the weir-opening operation, lotic habitats and new types of shallow lentic habitats increased in the water area. In addition, for the bar area, bare lands without cultivation increased distinctively. Finally, we observed that the habitat diversity index drastically increased after the weir-opening operation, which could provide a relatively simple channel of diverse habitats.

저수댐 하류 유사환원을 위한 해외 사례 연구

옥기영(Giyoung Ock) 강원대학교 환경연구소 2013 Journal of the Environment Vol.10 No.1

보 개방에 의한 하도의 지형변화 과정 수치모의 분석(세종보를 중심으로)

장창래,박태효,강태운,옥기영,Jang, Chang-Lae,Baek, Tae Hyo,Kang, Taeun,Ock, Giyoung 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.8

In this study, a two-dimensional numerical model (Nays2DH) was applied to analyze the process of morphological changes in the river channel bed depending on the changes in the amount of flooding after fully opening the Sejong weir, which was constructed upstream of the Geum River. For this, numerical simulations were performed by assuming the flow conditions, such as a non-uniform flow (NF), unsteady flows (single flood event, SF), and a continuous flood event (CF). Here, in the cases of the SF and CF, the normalized hydrograph was calculated from real flood events, and then the hydrograph was reconfigured by the peak flow discharge according to the scenario, and then it was employed as the flow discharge at the upstream boundary condition. In this study, to quantitatively evaluate the morphological changes, we analyzed the time changes in the bed deformation the bed relief index (BRI), and we compared the aerial photographs of the study area and the numerical simulation results. As simulation results of the NF, when the steady flow discharge increases, the ratio of lower width to depth decreases and the speed of bar migration increases. The BRI initially increases, but the amount of change decreased with time. In addition, when the steady flow discharge increases, the BRI increased. In the case of SF, the speed of bar migration decreased with the change of the flow discharge. In terms of the morphological response to the peak flood discharge, the time lag also indicated. In other words, in the SF, the change of channel bed indicates a phase lag with respect to the hydraulic condition. In the result of numerical simulation of CF, the speed of bar migration depending on the peak flood discharges decreased exponentially despite the repeated flood occurrences. In addition, as in the result of SF, the phase lag indicated, and the speed of bar migration decreased exponentially. The BRI increased with time changes, but the rate of increase in the BRI was modest despite the continuous peak flooding. Through this study, the morphological changes based on the hydrological characteristics of the river were analyzed numerically, and the methodology suggested that a quantitative prediction for the river bed change according to the flow characteristic can be applied to the field.

우리나라 하천 관리에서 생물지형학의 적용과 전망

김대현(Daehyun Kim),김원(Won Kim),김은석(Eunsuk Kim),옥기영(Giyoung Ock),장창래(Chang-Lae Jang),최미경(Mikyoung Choi),조강현(Kang-Hyun Cho) 응용생태공학회 2020 Ecology and resilient infrastructure Vol.7 No.1

하천과 홍수터 생태계에서 생물지형학 연구는 폭 넓은 시공간 차원에서 생물계와 수문-지형체계 사이의 복잡한 다중관계를 다루어 왔다. 본 총설에서는 하천에서 (1) 생물과 수문지형 조건의 다자간 관계, (2) 생물다양성과 서식처 이질성의 관계, (3) 생태계 유형에 대한 교란의 영향에 대하여 설명함으로써 하천지형생물학의 범위와 과정을 논의하였다. 시간적으로 하천의 생물지형 복합체는 지형, 선구, 생물지형 및 생태적 단계의 순서로 전환이 된다. 공간적으로 물 흐름과 유사 분포가 식생과 상호작용하여 하도 지형의 변화가 일어난다. 이렇게 형성된 하천의 공간적 이질성은 하안의 생물종다양성을 증가시킨다. 그러나 댐 하류 하천에서는 서식처 유형과 조건이 심각하게 훼손되어 생물다양성이 저하된다. 우리나라의 하천에서는 최근 국지적 교란과 전 지구적 기후변화로 하안 식생이 번무하고 특히 외래종이 빠르게 정착하고 있다. 따라서 급격한 기후변화와 인류에 의한 압박의 시대에서 하천 생물과 수문지형 조건 사이의 상호 관계를 이해하는 것이 더욱 중요할 것으로 생각된다. 이 총설에서 논의한 하천 생물지형 개념틀은 우리나라 하천의 생태적 관리와 복원에 기여할 것으로 기대된다. In fluvial and riparian ecosystems, biogeomorphological research has considered the complex, multi-way relationships between biological and hydro-geomorphological components over a wide range of spatial and temporal scales. In this review, we discussed the scope and processes of fluvial biogeomorphology by explaining (1) the multi-lateral interactions between organisms and hydrogeomorphic conditions, (2) the relationships between biodiversity and habitat heterogeneity, and (3) the effects of disturbance on ecosystem patterns. Over time, an organism-landform complex along streams transitions in the sequences of geomorphic, pioneer, biogeomorphic, and ecological stages. Over space, water flow and sediment distributions interact with vegetation to modify channel topography. It is the habitat heterogeneity in streams that enhances riparian biodiversity. However, in the areas downstream of a dam, habitat types and conditions are substantially damaged and biodiversity should be reduced. In South Korea, riparian vegetation flourishes in general and, in particular, invasive species actively colonize in accordance with the changes in the fluvial conditions driven by local disturbances and global climate change. Therefore, the importance of understanding reciprocal relationships between living organisms and hydrogeomorphic conditions will ever increase in this era of rapid climate change and anthropogenic pressure. The fluvial biogeomorphic framework reviewed in this article will contribute to the ecological management and restoration of streams in Korea.

경기도 자연 친화적 하천정비사업 방향

임동균(Im Dongkyun),김규호(Kim Kyu-ho),여홍구(Yeo Hongkoo),옥기영(Ock Giyoung) 대한토목학회 2004 대한토목학회 학술대회 Vol.2004 No.10

금강에서 횡단구조물의 설치와 운영에 따른 하천 서식처의 경관 특성 변화

김다나(Dana Kim),이철호(Cheolho Lee),김휘래(Hwirae Kim),옥기영(Giyoung Ock),조강현(Kang-Hyun Cho) 응용생태공학회 2021 Ecology and resilient infrastructure Vol.8 No.1