자연기반해법(NbS)의 사례분석을 통한 효과성 분석

진승남,조형진 한국방재학회 2023 한국방재학회지 Vol.23 No.4

낙동강에서 격리된 과거 홍수터의 경계 설정과 토지이용 분석

진승남,조강현,조형진,Jin, Seung-Nam,Cho, Kang-Hyun,Cho, Hyung-Jin 응용생태공학회 2015 Ecology and resilient infrastructure Vol.2 No.4

우리나라의 하천은 대부분 치수를 위한 제방공사를 통해 직강화되어 있다. 하천과 홍수터의 횡적 연결성을 회복하기 위해서는 제방에 의해 격리된 과거 홍수터를 탐색하고 현재 토지이용현황을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구의 목적은 낙동강에서 제내지의 격리된 과거 홍수터를 탐색하고 토지이용현황을 분석하는 것이다. 격리된 과거 홍수터는 지리정보시스템 (GIS)을 이용하여 낙동강 유역에서 수치표고모델, 연속수치지도 및 계획홍수위를 중첩하여 산출하였다. 탐색된 격리된 과거 홍수터의 토지이용현황은 토지피복도를 이용하여 분류하였다. 낙동강에서 격리된 과거 홍수터는 총 384지점이 탐색되었으며, 전체면적은 $291km^2$이었으며, 상류지역에서는 주로 산지에 둘러 쌓인 형태였고, 하류지역에서는 넓은 개활지의 형태로도 분포하였다. 격리된 과거 홍수터의 토지이용은 농경지 (73.9%)와 시가화지역 (12.7%)이 대부분을 차지하였다. 낙동강에서 탐색된 격리된 과거 홍수터와 토지이용현황은 향후 하천 복원 계획에 기초자료로 이용될 수 있을 것이다. For the restoration of lateral connectivity between rivers and floodplains, it is important to find the isolated former floodplain (IFF) and to characterize its land use in Korean rivers which were channelized by levee constructions for flood protection. The aim of this study is to map the IFF and to assess its land use pattern in the Nakdong River, Korea. The isolated former floodplain was explored by being overlapped on a digital elevation model (DEM), digital topographic map and design flood level using a geographical information system (GIS) in the Nakdong River basin. The land use of the identified IFF was classified by land-use map. The total number of IFFs was 384 and their total area was $291km^2$. While IFFs were usually surrounded by mountain forest in the upper river area, they tended to be located on wide plain areas in the downstream area of Nakdong River. The land use pattern of IFFs was mostly farmland (73.9%) and urban areas (12.7%) in the river. The results of delineation and land use analysis of isolated former floodplain in the Nakdong River will be used as a base line data for planning stream restoration.

청미천에서 GIS 기반 횡적 연결성 평가

진승남,조현석,추연수,조강현 응용생태공학회 2019 Ecology and resilient infrastructure Vol.6 No.3

Lateral connectivity between the channel and the floodplains has been damaged by the levee construction and channelization in most streams of South Korea. The purpose of this study was to develop a technique for easily and remotely assessing lateral connectivity using GIS in the streams and to evaluate the effectiveness of the assessment method by applying it to Cheongmi-cheon Stream, a representative stream in the central Korean Peninsula. The metrics of the lateral connectivity assessment are composed of (1) existence of remaining wetlands and (2) land use property as a habitat quality of the former floodplain outside the levee and (3) existence of levee barrier, (4) connectivity to the stream and (5) connectivity to the upland natural habitats as a connectivity from the channel through floodplain to the upland forest. According to the result of applying the assessment method to Cheongmi-cheon Stream, the lateral connectivity was severely damaged due to the levee construction and land use change in the former floodplain. The GIS-based assessment of the lateral connectivity developed in this study is expected to be used as a useful tool for identifying limitations of current connectivity in various attempts to restore lateral connectivity in riparian ecosystems. 대부분의 우리나라의 하천은 제방 축조에 의하여 수로와 홍수터 사이의 횡적연결성이 훼손되어 있다. 본 연구의 목적은GIS를 이용하여 하천 횡적연결성을 간편하게 원격으로 평가하는 기법을 개발하고 중부지방의 대표적인 하천인 청미천에 적용하여평가법의 효용성을 평가하는데 있다. 원격평가법의 평가항목은 제내지 서식지 환경 항목으로서 (1) 습지 유지 여부와 (2) 토지이용특성을 연결성 항목으로서 (3) 제방 차단 여부, (4) 하천과의 연결성 및 (5) 육상 자연서식지와의 연결성으로 구성하였다. 개발된평가법을 청미천에 시범 적용한 결과에 따르면 청미천의 제내지 옛홍수터는 제방 축조와 토지이용 변화로 횡적연결성이 크게 저하되어있었다. 또한 GIS 원격 평가법에 의하여 청미천 옛홍수터의 횡적 연결성이 다양한 수준인 것으로 평가되었다. 연구에서 개발된횡적연결성 원격 평가법은 앞으로 하천의 횡적연결성을 복원하는 다양한 시도에서 현재 연결성의 제한 요인을 파악하는데 유용한도구로서 이용될 것으로 생각된다.

청미천에서 홍수 유황의 변화에 따른 하안식생의 확장

진승남,조강현,Jin, Seung-Nam,Cho, Kang-Hyun 응용생태공학회 2016 Ecology and resilient infrastructure Vol.3 No.4

하천에서 식생의 분포는 수리적 특성에 영향을 받는다. 본 연구에서는 청미천에서 홍수 유량의 변화에 의한 식생분포의 변화 및 식생 유형과 지난 10년 동안의 홍수 빈도와의 관계에 대하여 연구하였다. 청미천에서 2006년부터 2016년까지 홍수 유량은 감소하는 경향을 보였다. 특히 2013년 이후로는 $160m^3/s$ 이하로 크게 감소하였다. 이러한 홍수 유량의 감소는 2013년 이전에는 식생이 드물게 분포하였던 청미천 점동 구간의 넓은 사주에 달뿌리풀 (Phragmites japonica)의 정착을 야기하였다. 2016년에는 사주의 대부분이 달뿌리풀로 뒤덮였다. 조사대상구간 홍수터의 식생은 우점하는 종에 의해 1년생 습생식물 군집, 다년생 습생식물 군집 및 중건생식물 군집으로 분류되었다. 식생 유형과 홍수 빈도의 상관 관계를 분석한 결과, 1년생 습생식물, 다년생 습생식물 및 중건생식물 군집은 각각 1년이하의 홍수 범람 범위, 1년에서 10년 빈도의 홍수 범람 범위, 그리고 7년 이상의 홍수 범람 범위에서 분포하였다. 결론적으로, 청미천에서 홍수터 식생의 분포는 홍수 유량 및 빈도와 밀접하게 연관되어 있었다. The distribution of floodplain vegetation is mainly affected by hydrological and hydraulic processes. In this study, we investigated changes in the vegetation distribution due to flood discharge alteration, and the relationship between the vegetation types and the flood frequency during the last ten-year period in the Cheongmi-cheon Stream. Flood discharge of the Cheongmi-cheon Stream tended to decrease from 2006 to 2016. It has greatly decreased to less than $160m^3/s$ since 2013. This resulted in the settlement of Phragmites japonica to the wide sand bar at the Cheongmi-cheon Stream, even though it had sparse vegetation before 2013. The sand bar was fully covered with P. japonica in 2016. Vegetation communities in the floodplain were classified by dominant species, i.e. the annual-hygrophytic, the perennial hygrophytic and the mesophytic communities. Analysis of the relationship between the vegetation communities and the flood frequency shows the annual hygrophytes, perennial hygrophytes and the mesophytes communities distributed in the range of under 1 year, 1-10 year and over 7 year flood inundation area, respectively. In conclusion, distribution of the floodplain vegetation is closely related with the flood discharge and frequency in the Cheongmi-cheon Stream.

청미천에서 제방에 의해 격리된 옛홍수터의 경계 설정과 토지이용 분석

진승남(Seung-Nam Jin),조강현(Kang-Hyun Cho),조형진(Hyung-Jin Cho) 응용생태공학회 2017 Ecology and resilient infrastructure Vol.4 No.2

우리나라의 하천은 대부분 치수를 위한 제방공사를 통해 직강화되어 있다. 하천과 홍수터의 횡적 연결성을 회복하기 위해서는 제방에 의해 격리된 옛홍수터를 탐색하고 현재 토지이용현황을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구의 목적은 청미천에서 옛홍수터를 탐색하고 토지이용현황을 분석하는 것이다. 옛홍수터는 지리정보시스템을 이용하여 청미천 유역에서 수치표고모델, 연속수치지도 및 계획홍수위를 중첩하여 산출하였다. 탐색된 옛홍수터의 토지이용현황은 토지피복도를 이용하여 분류하였다. 청미천에서 격리된 옛홍수터는 총 104 지점이 탐색되었으며, 전체면적은 11.9 km2이었다. 옛홍수터의 토지이용은 농경지가 87.1%로 대부분을 차지하였다. 청미천의 하류에는 산지로 둘러싸인 소규모 패치 형태의 옛홍수터가 많았으며, 이러한 지역은 시가화지역의 비율이 낮고, 농경지의 비율이 높아 하천 횡적 연결성 복원의 효율이 높을 것이다. 청미천에서 탐색된 격리된 옛홍수터와 토지이용 현황은 향후 하천 복원계획에 기초자료로 이용될 수 있을 것이다. For the restoration of lateral connectivity between channel and floodplain, it is important to find the former floodplain and to characterize its land use in streams which were channelized by the levee construction for the flood protection. The aim of this study is to map the former floodplains and to assess its land use pattern in the Cheongmi-cheon Stream, Korea. The former floodplains were explored by being overlapped on a digital elevation model (DEM), digital topographic map and design flood level using a geographical information system (GIS) in the Cheongmi-cheon Stream basin. The land use of the identified former floodplains was classified by land-use map. The total number of the former floodplains was 104 and their total area was 11.9 km2 in the Cheongmi-cheon Stream. The land use pattern of the former floodplains was mostly farmland (87.1%). The former floodplains were usually surrounded by mountain forest in the downstream of the Cheongmi-cheon Stream. These former floodplains are probably suitable for restoration of lateral connectivity because of lower ratio of urban area but higher ratio of farmland. The results of delineation and land use analysis of the former floodplain can be used as a baseline data for planning stream restoration in the Cheongmi-cheon Stream.

제방 녹화공법에서 바이오폴리머 처리토의 효능 분석

서승환,진승남,장일한,정문경 응용생태공학회 2019 Ecology and resilient infrastructure Vol.6 No.4

Biopolymer based on microbial β-glucan and xanthan gum is effective for vegetation and has a function of enhancing soil strength, which can be used as soil reinforcement and stabilization materials in river embankment. The purpose of this study is to verify the vegetation effect of the surface of levee by biopolymer with seed spraying method. Mixed soils with biopolymer were used to cover the surface of embankments. The strength is higher in biopolymer-treated soil and xanthan gum based biopolymer has advantage for quality control in field scale. In addition, the vegetation of F. arundinacea and L. perenne showed various reactions with types of biopolymers. Biopolymer has a positive effect on the vegetation of them. In contrast, root growth tended to decrease in biopolymer-treated soils. The results indicate that root growth is slow down due to increasing ability to retain water in biopolymer-treated soil. In order to apply biopolymer to river embankment, it is necessary to examine the effects of biopolymers on a wide range of plant species in river embankment. 미생물 유래 베타글루칸과 잔탄검 계열의 바이오폴리머는 식물 성장에 효과적이고 토양의 강도를 증진시키는 기능을 지니고있어 하천 제방의 토양 보강 및 안정화 재료로서 활용이 가능하다. 본 연구의 목적은 분사 공법을 이용하여 바이오폴리머 신소재를실규모 제방에 시공하는 경우 바이오폴리머에 의해 하천 제방 표면 토양의 강도 증진 및 식생 효과를 검증하는 것이다. 실규모하천제방에서 바이오폴리머를 이용하여 제방 표면을 피복하였고, 혼합재료에 대한 강도 측정 결과 바이오폴리머를 처리한 구역에서강도가 높게 나타났다. 그리고 큰김의털과 호밀풀을 대상으로 식물 생장을 조사하였으며, 두 식물종의 지상부 생장에 긍정적인효과를 확인하였다. 반면 대상 식물종의 지하부 생장은 바이오폴리머가 처리된 토양에서 감소하는 경향을 보였다. 바이오폴리머를처리한 토양에서는 토양이 수분을 보유하는 능력이 증가하여 바이오폴리머로 처리로 인해 오히려 지하부 성장을 더디게 하는 것으로판단된다. 본 연구의 결과에 따라 분사공법을 이용한 바이오폴리머 시공은 토양의 강도 증진 효과와 하천 제방의 녹화에 사용하기충분한 것으로 판단된다. 그러나 하천 제방에 식재하는 광범위한 식물 종에 대한 바이오폴리머의 효과와 식물 종 별로 적정 바이오폴리머농도에 대한 연구가 필요할 것이다.

하천의 횡적 연결성 유무에 따른 홍수터 식생 구조의 비교

추연수,진승남,조현석,조강현 한국습지학회 2017 한국습지학회지 Vol.19 No.3

하천의 수로-홍수터 생태계에서 주기적인 범람은 물, 영양염류, 하상재료 및 생물을 상호 교환시킴으로써 생물다양성 과 생태계 서비스를 증진시킨다. 그러나 치수와 토지이용의 목적으로 건설된 제방에 의하여 하천의 횡적 연결성이 훼 손되었다. 본 연구에서는 하천의 횡적 연결성 유무에 따른 홍수터 식생의 특성을 비교하기 위하여, 청미천, 섬강, 황구 지천, 만경강, 고막원천 및 보성강에서 본류와 수리적으로 연결된 홍수터와 제방에 의해 단절된 홍수터에서 지형, 토양 환경요인과 식생 구조와 분포를 조사하였다. 토양의 수분과 점토 함량은 횡적 연결성이 단절된 홍수터에서 연결된 홍 수터보다 많았다. 환경요인 자료를 이용한 주요인분석 (PCA)의 결과에서 단절된 홍수터와 연결된 홍수터의 환경은 수 분함량, 토성 및 식생 분포고도에 의하여 구분되었다. 식생 자료를 이용한 탈경향대응분석 (DCA)의 결과에 따르면 홍 수터의 식생은 다양한 생활형의 수생식물이 우점하는 단절된 홍수터와 교란에 강한 습생식물이 우점하는 연결된 홍수 터로 분리되었다. 결론적으로 제방에 의해 횡적 연결성이 단절된 홍수터에서는 정수성 습지 환경에서 수생식물이 우점 하는 습지 식생이 분포하여 수로와 연결된 홍수터의 식생과 차이를 나타내었다. The flood pulse in streams enhances the biodiversity and ecosystem services of the channel-floodplain ecosystems by exchanging water, nutrients, sediments and organisms. However, the lateral connectivity in most streams of Korea has been disrupted by the levee constructions for the purpose of flood control and land use of floodplains. To compare the characteristics of floodplain vegetation according to existence of lateral connectivity in streams, we investigated the geomorphological and soil environmental factors and structures and distribution of vegetation in the floodplains connected and isolated by levee to the channel in Cheongmi Stream, Seom River, Hwangguji Stream, Mangyeong River, Gomakwon Stream, and Boseong River, Korea. In comparison of soil environments, moisture and clay contents were higher in the isolated floodplain than in the connected floodplain. According to the result of principal component analysis (PCA) using environmental data, the environments of the connected floodplain and the isolated floodplain were separated by soil moisture contents, soil texture and distribution altitude of the vegetation. The results of detrended correspondence analysis (DCA) using vegetation data showed that the isolated floodplain was dominated by the hydropythic communities of diverse life form and that the connected floodplain was dominated by the hygrophytic communities that endure disturbance. In conclusion, it is thought that the vegetation of the floodplain changed to the lentic wetland vegetation dominated by diverse hydrophytes as the floodplain was isolated from the channel by artificial levees.

우리나라에서 도로 공사장의 성토사면과 절토사면에서 외래식물의 도입

추연수,진승남,손덕주,박신영,조형진,이효혜미 응용생태공학회 2019 Ecology and resilient infrastructure Vol.6 No.4

Road development is considered an important factor in invasion and dispersion of ailen plants by damaging the natural ecosystems and connecting the detached landscapes into long tubular structures. In this study, vegetation survey was carried out according to the topographical characteristics of cut slope, fill slope, and flat land at the construction site in order to understand the effect of road developemt on the change of the floristic composition of ailen plants. Road developement projects caused a lot of changes in annual and biennial alien plants because of continuous disturbances. Changes in species composition of alien plants decreased in the cut slope. On the other hand, the ailen palnts of the fill slope increased. The increase or decrease alien plants on flat land were identified depending on where it occurred, and no major trend was found. The cause of these change was driven by unintentionally introduced alien plants. In particular, the cut slope with a high occurence of unintentional ailen plants should not be used as a source of high-risk alien plants such as ecosystem disturbances. Since the transplanted species were intentionally planted by the landscape plan, it was possible to identify colonies from early stages and spread to the nearby flat land. Therefore, in order to minimize the impact of road slope vegetation on the surrounding ecosystem during and after road construction, it is suggested to plant high viability plants in the landscape design during the environmental impact assessment consultation. 도로 공사는 자연 생태계를 훼손하고, 떨어진 경관들을 긴 통로구조로 연결함으로써 외래식물의 침입 및 확산에 중요한 요인으로고려된다. 본 연구는 도로 공사가 외래식물 조성 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여, 공사가 진행 중인 사업장에서 절토사면, 성토사면및 평탄지의 지형특성에 따라 외래식물상 조사를 수행하였다. 지속적인 교란이 발생하는 사업으로써 일·이년생 외래식물에서 주로 증감이발생하였다. 지형특성별 외래식물상 변화는 절토사면에서 감소하는 반면, 성토사면에서 증가하는 것으로 나타났으며, 평탄지는 발생장소에따라 증감 특성이 달랐다. 이러한 외래식물상 변화의 원인은 비의도적으로 유입된 외래식물에 의해 주도되었다. 특히 성토사면에서비의도적으로 유입되는 외래식물이 증가하는 것으로 연구되어, 성토사면이 생태계교란식물과 같은 위해성 높은 외래식물의 공급원으로이용되지 않도록 관리하여야 한다. 반면 의도적으로 도입된 식재종들은 파종 시부터 대량 살포하기 때문에 군집을 형성하기 쉬우며비식재지인 평탄지까지 확산하는 것을 파악할 수 있었다. 따라서, 도로공사 중이나 공사 후 도로사면 식생이 주변 생태계에 미치는영향을 최소화되도록, 성토사면 조경계획에 지속성이 높은 고유종 식재를 환경영향평가 협의 시에 제안하는 것이 바람직하다.

하천 하안대에서 입지 연령에 따른 선버들과 왕버들의 생물량 변화

조형진(Hyung-Jin Cho),진승남(Seung-Nam Jin),조현석(Hyunsuk Cho),조강현(Kang-Hyun Cho) 응용생태공학회 2017 Ecology and resilient infrastructure Vol.4 No.3

버드나무 속 식물은 하천 복원시 사용되는 대표적인 생물재료이고 하천에서 주요 관리대상이 되는 식물이다. 낙동강의 모래하천 하안에서 선버들과 왕버들의 수령에 따른 생장 변화를 파악하기 위하여, 이들의 생물량 추정을 위한 상대생장식을 유도하고 입지 연령에 다른 이들 군집에서 밀도, 줄기 높이, 기저면적 및 생물량을 조사하였다. 선버들은 발아한 후 3년과 왕버들은 6년까지 줄기 밀도가 급격하게 감소하여 자기 솎음이 강하게 일어났다. 두 식물의 줄기 높이는 선버들은 수령 15년에 7.5 m까지 왕버들은 수령 13년에 14 m까지 증가하였다. 또한 지상부 생물량은 생장초기에 급속히 증가하였으며 선버들은 수령 13년에 17 ton DM/㏊까지 왕버들은 수령 13년에 1,110 ton DM/㏊까지 증가하였다. 한편 본 연구에서 유도된 버드나무 속 식물의 상대생장식을 이용하면 이들 식물의 생물량을 객관적으로 추정할 수 있어서 하천에서 수목 관리하는데 도움이 될 것으로 기대된다. Willow plants are representative biomaterials used in river restoration and main target trees in stream managements. In order to understand the changes in the growth of Salix subfragilis and S. chaenomeloides with their stand ages, we investigated the density, height and basal area of stems and biomass at their different aged stands of the riparian zone of the sand-bed stream, the Nakdong River, Korea. We also developed allometric equations for estimating the biomass of these two species by establishing the relationship between diameter at breadth height and tree height with above-ground biomass. The stem density showed a sharp decrease for 3 years after germination for S. subfragilis and 6 years for S. chaenomeloides, resulting in strong self-thinning. The stem height of the two species increased to 7.5 m in 15 years for S. subfragilis, and to 14 m in 13 years for S. chaenomeloides. Aboveground biomass also increased rapidly at the early stage of growth. The biomass increased to 17 ton DM/㏊ in 13 years for S. subfragilis and to 1,110 ton DM / ㏊ in 13 years for S. chaenomeloides. It is expected that the allometric equations of two Salix species derived from this study will be applied to the objectively estimating the biomass of willow plants for the management of floodplain trees in streams.

인천에서 서식지 환경과 토지 이용이 청개구리 (Hyla japonica) 수도에 미치는 영향

박소현(So Hyun Park),조현석(Hyunsuk Cho),진승남(Seung-Nam Jin),조강현(Kang-Hyun Cho) 응용생태공학회 2017 Ecology and resilient infrastructure Vol.4 No.4

도시화로 인한 서식지의 훼손과 단편화는 전세계적으로 양서류에게 큰 위협이 되고 있다. 본 연구에서는 도시화가 청개구리의 분포와 수도에 미치는 영향을 파악하고자, 인천와 그 주변에 위치한 18개 논에서 청음으로 청개구리의 수도를 측정하고 서식지 환경과 토지 이용을 조사하였다. 인천과 주변 논에서 청개구리의 수도는 0 - 17마리 / 서식지 또는 0 - 41마리 / ha이었다. 청개구리의 수도는 서식지와 도로와의 거리가 멀어짐에 따라서 서식지의 둘레길이 면적이 켜질수록 증가하였다. 일반적인 예측과는 달리 청개구리의 밀도는 서식지의 크기와 음의 상관을, 주변의 토지이용 강도와는 양의 상관관계를 보였다. 따라서 도시화에 의하여 서식지 면적이 감소하고 주변이 개발됨에 따라서 청개구리리가 좁은 서식지로 집중화될 수 있다고 생각된다. The damage and fragmentation of habitat due to urbanization pose a great threat to amphibians worldwide. To understand the effect of urbanization on the distribution and abundance of Hyla japonica, we measured their population sizes by listening frog calling and investigated the habitat their population sizes and land use in the 18 rice paddy fields located in Incheon and its surroundings. Abundance of H. japonica was 0 - 17 male adults / habitat or 0 - 41 male adults / ha in Incheon. The number of the frog was increased as the distance between the habitat and the road became longer or the ratio of circumstance / area of the habitat increased. Unlike the general prediction, the density of H. japonica showed a negative correlation with the size of the habitat and a positive correlation with the surrounding land use intensity. Our results suggested that H. japonica could be concentrated in a narrow habitat due to the habitat size decrease and the periphery development according to the urbanizaion.