서 론

세계적으로 산업혁명 이후 각 나라들은 수자원 확보, 관개 및 홍수조절 등 인간의 필요에 따라 댐 및 보와 같은 각종 인공구조물들을 지속적으로 건설하였다. 그러 나 흐르는 하천을 막는 인공구조물들은 어류의 이동 제 한 (Larinier 2001; Joy and Death 2001), 서식처 변화 (Poff et al. 1997; Poff and Hart 2002), 생물다양성 감소 (Liermann et al. 2012)와 같은 다양한 문제를 야기하였다. 이 에 대해서 인간은 수생생물이 이동할 수 있는 어도(fishway) 를 건설하여 이러한 문제들은 최소화시키고 하천의 연결성을 확보하기 위해 노력하고 있다.

외국의 경우 과거부터 어도를 다수 설치하였을 뿐만 아니라 어도 효율성 평가(Stuart and Mallen-Cooper 1999; Stuart and Berghuis 2002; White et al. 2011) 및 개선방안 (Bunt 2001; Rodríguez et al. 2006; Santos et al. 2014)과 같 은 연구를 통해 어도의 효율을 높이기 위해 노력하였다. 이에 반해 국내의 경우 어도에 대한 관심이 외국에 비 해 늦게 시작되었다. 2010년 한국농어촌공사에서 시행된 어도 전수조사에 의하면 국내 하천에 건설된 인공구조 물에 대한 어도의 설치 비율이 약 15%로 확인되었으며 이중 66%가 파손, 퇴적 등의 문제로 이동통로로서의 기 능을 하지 못하고 있는 것으로 조사되었다(MOF, 2013). 국내의 어도 관련 연구는 수리·물리학적 연구 (Ahn et al. 2012; Seong et al. 2013), 어도 이용 어류 연구 (Yang et al. 2001; Yoon et al. 2011; Kang et al. 2012; Han et al. 2012; Choi et al. 2013; Park and An 2014) 등 상당히 제한 적으로 시행되었으며, 대부분 2000년 이후에 다수 이루 어졌다. 특히 어도의 효율성과 관련된 연구는 그 사례가 많지 않다. 농림축산식품부에서는 2010년 농림축산식품 부령으로 내수면어업법이 개정되면서 하천의 흐름을 차 단하는 인공구조물 설치 시 어도 설치를 의무화하였으 며 이에 따라 어도와 관련된 연구는 계속 증가될 전망 이다.

Katopodis (1992)는 어도의 형태를 계단식 (Pool and weir), 버티컬 슬롯식 (Vertical slot), 데닐식 (Danil)으로 분류하였다. 이중에서 계단식 어도는 가장 고전적인 전 면월류형 풀 (Pool)타입의 어도이며, 이후 본 어도의 단 점을 개선하여 개발된 어도가 아이스하버식 어도 (Ice Harbor type fishway)이다. 아이스하버식 어도는 월류부 와 비월류부로 구성되어 있으며, 월류부는 어도 내 유량 이 균일하여 어류가 상류로 소상하는 공간이며 비월류 부는 어류가 휴식할 수 있는 공간이다. 이는 또한 월류 부에 잠공 (Orifices)을 추가하여 저서성 어종의 이동을 도와주는 구조로 발전하였다. 국내 어도 설치현황에서 아이스하버식 어도는 2010년까지 총 8%의 설치비율을 나타냈으나, 2010년 이후 현재까지 설치율이 25%로 증 가하여 최근에 많이 건설되는 어도 중 하나이다(국가어 도정보시스템, www.fishway.go.kr). 아이스하버식 어도는 미국에서 개발된 어도로 주로 회유성 어류인 연어과를 대상으로 만들어졌기 때문에 국내 서식어류를 대상으로 했을 때 효율성이 좋지 않을 가능성이 있다. 어도의 건 설로 인해 단순한 의미로 하천연결성이 증가될 수 있으 나 해당 어도를 이용할 어류를 대상으로 효율성이 검증 되지 않는다면 큰 의미가 없을 수 있다. 아이스하버식 어도의 경우, 최근 국내 하천에 적용된 어도를 대상으로 수리학적 특성분석과 현장적용에 대한 연구가 이루어졌 다 (Kim et al. 2004; Jun et al. 2006; Ahn et al. 2012; Han et al. 2012; Park and An 2014). 하지만 증가하는 설치율 에 비해 국내 아이스하버식 어도의 효과 및 효율성 평 가와 관련된 연구는 상당히 적다. 따라서 본 연구는 공 주보에 설치되어 있는 아이스하버식 어도을 대상으로 trap을 이용하여 시기별, 시간대별, 어도 위치별 어류 이 용 효과를 분석하였다.

재료 및 방법

1.조사지 개황

충청남도 공주시 웅진동에 위치한 공주보는 4대강 사 업의 일환으로 2009년 착공되어 2012년 금강본류에 준 공된 인공보이며 공주보 상류에는 세종보, 하류에는 백 제보가 위치해있다. 공주보는 높이 7 m, 길이 280m로 좌 안에는 복합형어도, 우안에는 아이스하버식 어도가 건설 되었다. 공주보 우안에 건설된 아이스하버식 어도는 우 리나라 하천 특성을 고려하여 기존 아이스하버식 어도 의 높이를 변화시킨 조립식 월류형 블록과 비월류형 블 록으로 구성되어있으며 블록간의 결합을 통해 풀 (pool) 이 형성되는 구조이다 (Fig. 1). 아이스하버식 어도 옆에 는 소형 소수력발전소가 설치되어 있다.

2.어도 모니터링

공주보 아이스하버식 어도를 통해 소상하는 모든 어 류를 채집하기 위해 trap (넓이 1m×높이 1m×폭 0.7 m; 망목 4 mm)을 제작하여 어도 출구(폭 6m)에 설치하 였다. 어도 우안부터 좌안까지 (어도 우안, 1번~어도 좌 안, 6번) 총 6개의 trap을 설치하여 어도 위치별 어도 이 용 차이를 분석하였다. trap을 설치할 때 어도 출구를 전 면 차단하여 설치 이전부터 어도에 존재했던 개체가 아 닌 온전히 어도를 이용하여 상류로 소상한 개체가 채집 되도록 trap을 설치하였다. 2012년 6월부터 10월까지 각 각 월 1회 24시간 모니터링을 실시하였다. 또한 모니터 링 진행 시 시간대별 어류의 어도 이용 정도를 파악하기 위해 총 4개의 시간대 A time (04~08시, 4시간, 해가 뜨 는 시간대), B time (08~16시, 8시간, 낮 시간대), C time (16~20시, 4시간, 해가 지는 시간대), D time (20~04시, 8시간, 밤 시간대)로 구분하여 모니터링 하였다. 채집된 어류들은 Kim and Park (2002)을 이용하여 현장에서 동 정하였고 전장 (total length, mm), 무게 (total weight, g)를 측정한 후 보 상류에 방류하였다.

3.자료분석

Trap별 소상어류의 종수 및 개체수 차이를 비교하기 위해 비모수검정인 Kruskal-Wallis test를 이용하여 분석 하였으며 시간별 분석에서는 Kruskal-Wallis test를 이용 하였다. 공주보 아이스하버식 어도는 조절식 수문이 존 재하지 않아 어도 내 유량이 전적으로 상류수위에 의존 하고 있다. 상류수위가 높아지면 유속 및 유량이 증가한 다. 따라서 상류수위와 trap에 채집된 어류의 상관관계를 선형회귀분석으로 분석하였다. 본 연구에서 실시된 모든 분석은 SPSS 18.0 (SPSS Inc., IL, USA)를 이용하여 시행 하였다.

결 과

1.시기별 모니터링

5회의 모니터링에서 총 4과 21종 1,114개체의 어류가 trap에 포획되었다 (Table 1). 누치 (Hemibarbus labeo)가 35.6%의 상대풍부도로 우점종으로 출현하였으며, 참몰 개 (Squalidus chankaensis tsuchigae)가 28.5%로 아우점 하였다. 이외 끄리 (Opsariichthys uncirostris amurensis, 15.1%)와 피라미 (Zacco platypus, 7.1%), 모래무지 (Pseudogobio esocinu, 5.9%)가 전체의 5% 이상의 출현율을 보였다. 조사기간 동안 모든 시기에 채집된 종은 없었으 나 3회 이상 trap에 채집되어 상류로의 소상이 확인된 종은 누치, 끄리, 피라미, 모래무지, 강준치 (Erythroculter erythropterus) 총 5종이었다. 6월 1차 조사에서는 총 2과 7종 419개체가 출현하였으며 참몰개와 끄리가 각각 우 점 및 아우점 하였다. 저서성 어종은 모래무지와 대농갱 이 (Leiocassis ussuriensis) 총 2종이 출현하였다. 7월 2차 조사에서는 총 3과 14종 159개체가 출현하였으며 끄리 와 강준치가 각각 우점 및 아우점 하였다. 저서성 어종 은 모래무지와 동자개 (Pseudobagrus fulvidraco) 총 2종 이 출현하였으며, 생태계교란종인 블루길 (Lepomis macrochirus) 1종이 출현하였다. 8월 3차 조사에서는 총 4과 12종 280개체가 출현하였으며 누치와 모래무지가 각각 우점 및 아우점 하였다. 저서성 어종은 모래무지, 돌마자 (Microphysogobio yaluensis), 경모치 (Microphysogobio jeoni), 눈동자개 (Pseudobagrus koreanus), 밀어 (Rhinogo- bius brunneus) 등 총 5종이 출현하였으며 생태계교란종 인 블루길 1종이 출현하였다. 9월 4차 조사에서는 누치 30개체만 출현하였다. 10월 5차 조사에서는 총 1과 3종 226개체가 출현하였으며 누치가 대부분을 차지했다. 저 서정 어종은 모래무지 1종만 출현하였다. 전반적으로 6~8월보다 9~10월에 어도를 이용하는 종 및 개체가 감소하였다. 조사시기의 상류수위와 어도 이용 개체수간 의 선형회귀분석 결과, 상류수위와 채집된 소상 어류 개 체수는 양의 상관성을 나타내고 있었다 (R²=0.601, P< 0.05, Fig. 2). 그리고 일평균 상류수위가 증가할수록 전 장 70 mm 이하 소형개체들의 출현율이 감소하는 경향을 보였다 (상류수위 8.68 m : 출현율 13.2%, 상류수위 8.76 m : 출현율 1.8%, 상류수위 8.89 : 출현율 0%, 상류수위 9.0 m : 출현율 0.7%).

2.시간대별 모니터링

시간대별 어도를 이용하는 어류의 종수는 통계적으로 차이가 없었으나 (Kruskal-Wallis test, P>0.05), 개체수의 경우 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(Kruskal-Wallis test, P⁄0.05). A time, D time 보다 B time, C time에서 더 많은 개체가 소상하였다 (Table 2). 출현 어종별 어도 이 용 시간을 보면, 참몰개와 강준치는 모든 시간대에 어도 를 이용하였으나 C time에 가장 많은 개체가 어도를 이 용하였다. 누치와 모래무지도 모든 시간대에 어도를 이 용하였으나 B time에 가장 많은 개체가 어도를 이용하 였다. 끄리와 피라미의 경우 B time에 많은 개체가 어도 를 이용하였으나 D time은 이용하지 않았다. 야행성 어 종으로 알려져 있는 눈동자개, 대농갱이, 동자개의 경우 밤 시간대인 D time만 어도를 이용하였다.

3.어도위치별 모니터링

6개 trap 위치별, 채집된 종 및 개체수의 통계적 차이 는 확인되지 않았다 (Kruskal-Wallis test, P>0.05). 하지 만 전반적으로 어도 좌안에 설치된 6번 trap에서 14종 319개체가 채집되어 1~5번 trap보다 많은 종 및 개체 가 출현하였다 (Fig. 3). Trap에 우점적으로 채집된 종들 의 개체크기 (전장)는 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (Kruskal-Wallis test, P⁄0.05, Fig. 4). 전체적으로 trap에 채집된 어류의 전장범위는 40~503 mm로 나타났으며, 그 중 평균전장이 가장 큰 종은 244mm(전장범위 : 48 ~373 mm, SD±66.1 mm)인 누치와 평균전장 214.1 mm (전장범위 : 158~503 mm, SD±79 mm)인 강준치로 나 타났다. 많은 수가 채집된 참몰개의 경우 평균 전장이 88.7 mm (전장범위 : 66~122 mm, SD±8.8)로 확인되었 다. 채집된 어류 중 전장이 가장 작은 어류는 밀어, 줄몰 개로 각각 40 mm를 나타냈으며, 돌마자도 55 mm로 크 기가 작지만 어도를 이용하는 것으로 확인되었다.

고 찰

어류의 이동은 포식압, 계절, 어류의 연령, 먹이 유용성 또는 동일종 내 경쟁, 산란 및 생식, 수온, 유량 등에 영 향을 받는다 (Helfman 1993; Pettersson et al. 2001; Reebs 2002; Järvalt et al. 2005; Prchalová et al. 2006; Mitchell and Cunjak 2007; Prchalová et al. 2010). 특히 수온의 감 소는 어류에 있어 생리적, 물리적 제약을 제공하여 어류 활성 및 이동이 줄어든다(Brodersen et al. 2011; Weber et al. 2013). 환경부 물환경정보시스템 (www.water.nier.go. kr)에 의하면 월별 공주보의 평균수온이 6~8월 23~ 27°C, 9~10월 19~23°C로 나타났다. 따라서 수온이 상 승하는 6월부터 8월까지 다수의 종 및 개체가 아이스하 버식 어도를 통해 상류로 소상했으며, 반면 수온이 하강 하는 9월부터 10월에는 이용 종 및 개체가 감소한 것으 로 판단된다. 수온 이외에 유속 및 유량 등 어도의 수환 경 역시 어류의 어도 이용에 영향을 미칠 수 있다. 어도 내 흐르는 유량이 부족하면 어류가 소상하기 위한 기본 적인 매개자 역할을 제한하며, 유량이 지나치게 많을 경 우 어류가 유속을 견딜 수 없으므로 어도로 소상하는 어 류가 감소한다 (Barry and Kynard 1986; Bunt 2010; Silva et al. 2011; Bretón et al. 2013). 상류수위에 따라 어도 내 유량이 결정되는 공주보 아이스하버식 어도의 경우 상 류수위가 공주보 관리수위 8.75m보다 높을 때 많은 어 류가 어도를 통해 상류로 소상한 경향을 보였다. 하지만 상류수위가 높아질수록 어도 내 유입유량이 증가되어 크기가 작은 개체 (전장 70 mm 이하)의 소상에 부정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 공주보 아이스 하버식 어도의 경우 관리수위 (8.75 m)를 유지할 때 작 은 개체부터 큰 개체까지 다양한 크기의 어류가 상류로 소상할 확률이 높은 것으로 판단된다. 결과적으로 시기 에 따른 수위조절을 통해 어도의 목적에 맞는 (예: 산란 기 수위를 높여서 큰 개체들의 이동을 증가시킴) 어류 이동에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

어류의 일주기 활성은 일반적으로 해가 뜨는 시간대 와 지는 시간대에 높고, 야간에는 낮은 패턴을 보인다 (Olin and Malinen 2003; Vaˇsek et al. 2009; Prchalová et al. 2010). 공주보 하류에 서식하는 어류의 경우 A time, D time보다 B time, C time에 많은 개체가 소상하여 높은 활성을 보였다. 하지만 야행성 어종으로 알려진 동자개, 눈동자개, 대농갱이의 경우 야간에만 채집되었고 피라 미, 끄리 등 주행성으로 알려진 어류는 대부분 주간에 우점적으로 채집되었다. 따라서 시간대별 어도 내 어류 의 이동은 종별 습성과 밀접한 관련을 갖는 것으로 사 료된다.

외국의 경우 대다수 경제성 어종이자 회유성 어종인 뱀장어, 연어, 송어 등과 같은 어류들의 이동을 주 목적 으로 어도를 건설하였다 (Lucas and Baras 2001). 우리나 라의 경우 유럽이나 미국에 비해서 회유성 어종인 송어 나 연어의 비율이 낮지만 하천생태계의 연결성을 회복 하고 고유종 보호와 종 다양성 보존을 위해 많은 어도 가 건설 중이다. 이러한 어도 건설 시 어류의 생태적인 측면 (활동시기, 유영능력 등)은 가장 먼저 고려해야 할 중요한 요소 중 하나이다 (Clay 1995). 공주보 아이스하 버식 어도의 경우 특정종을 목표로 어도를 건설하지 않 았기 때문에 다양한 종이 어도를 이용할 수 있어야 한 다. 본 연구는 모니터링 기간이 길지 않았기 때문에 공 주보 아이스하버식 어도의 이용 효과에 대한 포괄적인 평가결과를 도출하기에는 어려움이 있었다. 하지만 크기 가 작은 개체부터 큰 개체까지 상류로 소상이 가능하여 다양한 크기의 어류가 공주보 아이스하버식 어도를 이 용하는 것으로 나타났으며, 공주보 상류수위에 따라 어 도 이용률이 변할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 종 별 생태특성에 따른 시간대별 어도 이용에 대한 결과가 다양하게 도출되었다. 향후 전수조사를 바탕으로 어도 효과를 평가하는 trap방법을 보완하기 위해서, 어종별 어 도 통과시도 및 시간을 파악하여 어도 효율을 분석하는 PIT (passive integrated transponders) telemetry 방법을 병 행하여 해당 어도의 효과 및 효율분석을 실시할 필요가 있다. 본 연구결과는 공주보 아이스하버식 어도 및 다양 한 어도들의 운영에 기초 자료로 이용될 수 있으며, 특 히 국내에서 새롭게 건설된 아이스하버식 어도의 평가 에 도움이 될 것으로 판단된다.

적 요

댐과 보의 건설로 인한 하천의 단절 및 어류의 이동 문제를 해결하기 위해 다수의 어도를 건설하고 있다. 하 지만 이에 대한 어도 효율성 평가나 적합성에 대한 연 구는 상당히 제한적으로 이루어지고 있다. 따라서 본 연 구는 2012년 6월부터 10월까지 매달 1회씩 trap을 이용 하여 공주보에 설치된 아이스하버식 어도에서 시기별, 시간대별, 어도 위치별 어도 이용 차이를 분석하였다. 연 구 결과, 6~8월보다 9~10월에 어도를 이용하는 종 및 개체가 감소하였다. 그리고 어도 좌안 측면이 통계적으 로 유의하지 않지만 많은 종 및 개체가 출현하였고, 또 한 다른 위치보다 다양한 크기의 개체들이 출현하였다. 상류수위와 채집된 소상 어류 개체수는 양의 상관성을 나타내고 있었다. 그러나 일평균 상류수위가 증가할수록 전장 70 mm 이하 소형개체들의 출현율이 감소하는 경향 이 나타났다. 어도 내 시간대별 이동은 종별 생태적인 특성에 따라 차이를 보였다. 전체적으로 크기가 작은 개 체부터 큰 개체까지 다양한 크기의 어류가 어도를 이용 했다. 이러한 결과는 국내에 건설된 아이스하버식 어도 관리 및 평가에 도움이 될 것으로 판단된다.