1.제목 및 출간논문

Hydrological criteria to assess changes of flow dynamic in urban impacted catchments 
(Physics and Chemistry of the Earth, 30, (2005), 426-431)

2.주저자 또는 교신저자 

D.Tetzlaff (First and Corresponding author, University of Aberdeen, UK) 

3.논문 내용 및 결론 요약

강우에 의한 하천의 자연적인 유량 증가가 자연 하천의 생태에 미치는 영향에 대해서는 많은 연구가 이루어지고 있다. 하천의 유황은 하천 생태계의 서식 현황에 직간접적으로 영향을 미치는데 이는 이러한 하천의 특성이 하천의 물리적 및 화학적 특성과 밀접하게 연관되어 있기 때문이다. 특히, 도심형 하천에서는 강우 시 합류식 하수 월류 (Combined Sewer Overflows, CSO)와 같은 인공 배수 체계 등에 의해 자연적인 변화보다 더 큰 수리학적 변화 양상을 보인다. 이러한 변화 양상은 강우 시의 flow와 base flow 사이에 보다 큰 변화율을 초래하기 때문에, 기존의 base flow 조건에 적응해서 서식하고 있는 하천 생태계에 큰 영향을 미쳐 생태계의 다양성 측면에 악영향을 줄 수 있다. 이러한 변화 양상을 이해하기 위해서는 유량 변화에 대한 전반적인 통찰을 통한 생태적 고려가 필요하며, 강우 시 유량 변화가 좀 더 빠르고 급격하게 일어나는 도심형 하천의 경우 시간 간격이 작은 모니터링 데이터가 유용하게 이용될 수 있다. 

도심 유역에서 수리학적 변화가 어떻게 이루어지는지, 이러한 수리학적 특성을 정량적으로 이해하는데 있어서 어떤 수리 항목이 적합한 것인지, 이렇게 선정된 수리 항목들이 지속적인 물 관리 대책에 있어 수리학적 변화에 대응한 의미 있는 생태 평가를 하는데 있어서 적합한 것인지에 대한 답을 찾으려고 한다. 

이 연구에서는 수리학적 변화 양상을 파악하기 위해 유량 증가율, 첨두유량, 유출 지속시간과 같은 3가지 수리 항목에 대해 중점적으로 연구를 진행하였으며, 이들 항목들을 통해 하천 생태계에 미칠 수 있는 가능한 영향들을 전반적으로 고려할 수 있을 것으로 생각했다. 독일 내에 있는 서로 다른 토지 이용도 특성과 유역 면적, monitoring time resolution을 갖는 세 유역의 실제 데이터를 분석했을 때, 이들 3가지 항목에 대한 비교가 가능할 것이다. 

실제 데이터를 이용한 각 항목들에 대해 비교했을 때, 강우 시의 인공 배수 체계와 불투수층이 많은 토지 이용도 특성은 집중 유출 시간을 단축시키고 급격한 하천 내 수리학적 변화 양상을 초래하였다. 하지만, 이 연구에서 중점적으로 분석하기 위해 선정했던 3가지 수리 항목의 경우, 유량 증가율이나 첨두유량의 변화와 유출 지속시간의 변화는 조금씩 다른 변화 양상을 보였다. 이는, 유역의 물리적 특성들, 예를 들어 평균 경사도나 평균 고도와 같은 특성들이 유량 증가율에 영향을 미치고 이에 따라 토지 이용도 특성보다 더 큰 영향력을 갖기 때문인 것으로 해석되었다. 

이러한 동역학적 유황 해석에 있어서의 다양성은 수리학적 평가 지표를 제시하는데 있어서의 어려움을 의미한다. 이는 한 가지 수리 항목으로는 유황 변화에 대한 통합적 평가가 불충분함을 의미하며, 유황 변화의 다양성을 해석하기 위해서는 복수의 수리 항목을 이용한 전반적인 수리 해석이 이루어져야 함을 내포한다. 또, 본 연구에서와 같이 복수의 중요한 수리학적 항목을 선정하여 각 항목에 대한 분석과 모든 항목들 사이의 inter-correlation 및 inter-dependency에 대한 분석은 강우 시의 flow와 base flow 사의의 유황 변화에 대한 체계적인 비교 및 해석을 가능하게 하며, 이를 통해 기존 하천 생태계가 적응 가능한 유황 변화의 범위를 제시할 수 있으며, 이 범위를 넘어서는 변화가 발생할 경우 인위적으로 조절할 수 있는 기술적 보완책 (가령 인공습지나 인공 저류 시설 등과 같은)에 대한 검토의 근거로 활용될 수 있다. 

4.독창성 및 창의성

상대적으로 촘촘한 시간 간격을 가진 유량 모니터링 데이터를 이용해서 상대적으로 중요한 유량 증가율과 첨두유량 및 유출 지속시간을 계산하여 실제 유역의 특성과 비교하였습니다. 이 결과를 통해 실제 하천 생태계가 적응하고 생존을 유지할 수 있는 하천의 유량 변화의 범위를 제시하고, 이를 물 관리 대책에 적용할 수 있음을 강조하고 있습니다. 

5.향후 우리 Lab 연구에 적용 가능한 내용 도출

우리 연구실에서 광주천에서 수행했던 많은 강우 및 비강우 실험 데이터가 최대 1시간, 최소 5분 간격의 수질 데이터를 갖고 있습니다. 본 논문은 도심형 하천의 유량 변화 데이터를 이용했는데, 광주천 강우 실험 당시의 유량 데이터를 이용한 첨두유량, 유량 변화율 및 유출 지속 시간과 수질 데이터 간의 해석을 통해, 본 논문의 연구와 같은 좋은 연구가 이루어질 수 있을 것 같습니다. 

6.당일논문 요약자 연락처 

     swonlee@gist.ac.kr