[출처= 워터저널(www.waterjournal.co.kr) 2010년 4월호 특집 기사]

 

국립환경과학원(원장 윤승준)은 하천 수생태계의 건강성 회복과 관련하여 주요 선진국의 정책방향과 복원사례에 대한 경험과 기법을 공유하기 위해 2010년  3월 19일 서울무역전시컨벤션센터(SETEC)에서 ‘하천 수생태계 건강성 회복 및 재창조’란 주제로 국제 심포지엄을 개최했다.

 

 

과거 수 십 년간 강과 하천을 농업이나 산업적인 용도로 전용해 오면서 사람들은 점차 이러한 전용이 결과적으로 자연적인 강의 생태계에 심각한 영향을 주게 됨을 인식하게 되었다. 네덜란드의 경우 현재 단지 4%만이 원래의 강의 모습과 자연적인 수로를 그대로 지키고 있는 것으로 나타났다. 또, 덴마크의 경우 심지어 2% 밖에 안 되고, 독일의 경우는 2∼5% 사이인 것으로 나타났다. 이는 강의 모습을 최근에 지도화 했을 때 나타난 결과이다.

환경에 대한 자각과 강과 범람원의 서식지 그리고 생물다양성의 유실에 대한 우려들이 증폭되어 결과적·정치적으로 강의 복구와 보존이라는 명제를 낳았다. 따라서 최근에는 강의 물리적 측면들을 보존 또는 복구시키려는 과제가 지방은 물론 정부와 국제기관들 사이에서 최우선 순위가 되고 있다.

특히 강의 회복에 대한 이슈는 유럽에서 급격히 확산되고 있는 바, 네덜란드의 경우 강 복구 프로젝트가 1991년에 70여건이던 것이 1993년에는 170건, 1998년에는 206건으로 치솟았고 그 총 프로젝트 비용은 약 130만 유로에 이른다.

 

기술적으로나 과학적 관점에서 강을 물리적으로 복구시키는 방법은 여러 가지가 있을 수 있는데, 가령 범람원의 유역에 식목을 한다든지 강의 흐름을 굽이굽이 흐르도록 방향을 비틀어주고 또 댐이나 둑 구조물을 철거시키는 것 등이다.

획기적인 방법들로 소개되는 것들로는 나무 조각들을 강속에 넣어준다든지, 범람원의 침전물들을 제거시켜 주는 방법, 강의 깊게 파인 부분을 메워주는 방법 등 다양한 방법들이 있다.

▲ 강의 회복에 대한 이슈는 유럽에서 급격히 확산되고 있는 바, 네덜란드의 경우 강 복구 프로젝트가 1991년에 70여건이던 것이 1993년에는 170건, 1998년에는 206건으로 치솟았고 그 총 프로젝트 비용은 약 130만 유로에 이른다. 사진은 네덜란드 영역의 라인강 생태하천 복구 장면.

그렇다면 강을 회복시키는데 어느 방법이 가장 적당한가 하는 결정은 공간적 요소는 물론 물리적 요소들과 서식지의 다양성, 생물학적 다양성 등의 여러 요인들의 상호작용을 복합적으로 고려해 주는 것이 먼저 선행되어야 한다.

이렇게 하여 강이 일단 복구되었다 할 경우 그 다음으로 성공의 열쇠가 되는 점은 생물학적 다양성을 증진시켜야 하는 것으로서 원래의 서식종이 다시 살도록 복원시키는 것이다. 이렇게 원래의 서식종들이 복구된 강에서 다시 원래의 모습으로 활발히 서식할 것인가의 문제는 잔류된 개체군들과의 종간 거리, 잔류된 개체군들과 복원된 강과의 공존을 방해하는 요소들의 여부, 해당 종 자체의 번식능력 등이 중요하게 작용한다.

이 때 침입종이나 외래종이 있을 경우 원래의 서식종이 다시 회복되는데 방해요소가 되고 특히 서식종을 밀어내고 외래종이 들어와 있을 경우 생물학적 다양성 회복에는 큰 방해요소가 되는 것이 일반적이다.

 

현재의 하천 복구사업들은 저수지에 대한 고려를 거의 하지 않고 있으며, 하천의 복구목적이 주로 실제적인 동기들, 즉 생태학적이 아닌 다른 요구사항이나 토지 이용성, 강수로의 유지보수성 등에 주로 의존하고 있다.

따라서 일체화된 접근법, 즉 어떤 생태학적 개념을 갖고 사업을 할 것인가와 생태학적으로 위협이 되는 요소들에 대한 실제적인 경험을 토대로 물리적인 관점을 함께 조합하여 접근할 필요가 생긴다. 이렇게 함으로써 하천을 복구하는 사업에 비로소 최적의 의사결정을 내리는 시스템이 만들어지게 되는 것이다.

하천에 있어서의 생태학을 이론적으로 고찰할 때 주요 사안들은 4개의 차원(dimensions)들과 위계구성(hierarchy), 종의 발현성(response of species), 인간의 영향(human influence) 등이 있다.

저수지를 고려하는 것 또한 상기의 모든 요소들을 다 내포하는 것으로서 다양한 규모로 적용이 가능하다. 그러나 이러한 이론적인 고려사항들을 실제로 하천 복구 프로젝트에 적용시킬 때 수많은 문제점들이 부수적으로 나타나게 된다.

따라서 접근방법을 실제적으로 발전시키고 또한 저수지, 강의 조경, 생태학적 관점 등 여러 요소들을 아우르는 하천 복구 프로젝트가 되도록 모든 요소들을 포함시키려면 그 주요 인자들의 우선 순위를 정하는 것이 필요하다.

 

▲ 실제로 하천 복구 시 저수지, 강의 조경, 생태학적 관점 등 여러 요소들을 아우르는 하천 복구 프로젝트가 되도록 모든 요소들을 포함시키려면 그 주요 인자들의 우선 순위를 정하는 것이 필요하다.

강과 저수지 관리측면에서 최적의 선택을 하려면 먼저 주요 결정인자들의 각 기능과 그 상호작용(우선되는 인자와 피드백)을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 위계구성(hierarchy)과 크기(scale)에 대한 개념을 포함하여 주요 결정인자들의 생태학적인 복잡성을 단순화시키기 위한 방법으로 이른바 ‘5S 모델’을 도입해 냈다.

이 모델은 강에 대한 4가지 차원(dimension)과 크기(scale), 위계구성(hierarchy)의 요소들을 개념적으로 집적시킨 모델로서 강과 저수지의 관리측면에서 유용한 가이드라인을 제공한다. 이 모델은 각 주요 결정인자들의 크기와 위계관계도 또한 포함되어 있고, 총 5개의 주요 구성인자들(높은 수준에서 낮은 수준의 순으로)로 이루어져 있다.

첫째, 시스템을 구성하는 조건들로는 기후(온도, 강우량)조건과 지질학적 조건 및 지형학적(가령 지형의 기울기, 토양의 구성분 등) 조건 등이 있는데, 이를 다시 하천에 비추어 볼 때 대단히 중요하게 결정적인 영향을 주는 인자가 있는가 하면 또한 약하게 영향을 주는 경계적인 인자들로 다시 나눌 수 있다.

이렇게 시스템의 구성조건들을 식별함으로써 강의 생태기능의 복원가능성과 제한점을 동시에 시사해 주게 된다. 다시 말해 하천에 대해 결정적으로 중요한 인자들은 아주 높은 수준의 위계관계와 공간적 크기 및 시간측면(100년 단위의 수준)에서 중요성을 가지면서 하천 또는 저수지에 영향을 주는 상호작용을 하게 된다.

일반적으로 관리(management)요소는 이러한 상기의 시스템의 조건들을 변동시킬 수는 없지만 인간의 역할(human activities)은 대기조건을 바꾼다든지 기후변화를 가져온다든지 하는 원인을 제공하게 되므로 시스템의 제 조건에 영향을 끼칠 수 있다.

하천을 복구하는 프로젝트에서 이러한 요소들을 반드시 적용해 넣어야 할 필요는 없지만 장기적인 관점에서 영향이 미칠 수 있음은 고려하고 있어야 한다. 시스템의 모든 구성요소들은 다 하천의 유형(type)을 결정하는 요소들로 작용한다.

하천은 일종의 하나의 물이 집수되는 집수지(저수지)의 개념으로 해석이 가능하므로 여기서 중요한 것은 그 깊이뿐만 아니라 강의 기울기가 또한 중요한 요소가 된다. 그러나 하천의 복구사업의 경우 하천의 형태를 식별하고 결정하는 문제를 별도로 따로 취급하여 결정할 수 있는 문제로 간주할 필요가 있다.

단, 수질관리자의 입장에서는 기울기의 문제를 환경적인 요소들과 연결하여 해석할 수가 없으므로 이 문제는 실제적인 여러 수치들을 기준으로 어느 정도 임의로 결정하여 줄 필요가 있다.

 

▲ 하천의 상류에서 하구까지 연속된 공간(River Continuum Concept)에서 생물의 이동 모형도.

둘째, 강의 수문학(hydrology)적 특성들도 시스템의 구성조건들에 영향을 받는다. 여기서 강의 수문학적 특성들이란 강의 담수규모 측면에서 강의 침윤도, 바닥부의 물의 흐름, 유출수, 배출수 등의 요소들을 말한다.

강과 서식지 측면에서 해석할 경우 강의 수문학적 특성에 관여하는 요소들은 물살의 속도, 와류 등과 같이 물의 유동특성과 관련된다. 즉 강의 수문학적 특성들은 곧 강의 담수량에 대한 패러미터(parameter)들을 지칭하는 것이 된다. 또한 강물의 유속방향도 상기에서 모델링한 시스템의 모든 구성조건들에 영향을 미친다.

그 방향에는 크게 2가지가 있는데, 하나는 가령 저수지에서 강으로 물이 흘러드는 것과 같이 횡적 이동을 말하고 또 하나는 물이 최초로 생겨나는 발원지에서 강의 입구 쪽으로 흘러 들어가는 그러한 종적 흐름을 말한다.

셋째, 강 유역과 강 자체의 구조형태는 강의 수문학적 특징 중에서 특히 유동적 특성과 수리학적 특성들에 의해 크게 영향을 받는다. 다시 말해 여기서 구조라 함은 강바닥이나 둑, 하천의 바닥 및 그 안의 바닥층의 형태 등과 같은 형태적 특징들을 말하며, 강 유역에서의 구조라 함은 원래의 강의 생김새, 지형적 요소, 모래의 침전도 등의 요소들을 일컫는다. 이러한 구조측면의 역동적 특성은 곧 그 강의 수리적 그리고 수문학적 특징들이 역동적이라는 말과 같다. 또한 강의 구조는 생물의 서식지와도 중요하게 결부되는 요소이다.

넷째, 용해물질이라 함은 영양소, 유기물, 산소, 주요 이온들과 같이 물에 용해된 물질들을 가리킨다. 이러한 용해물질들은 강의 유속방향과 함께 움직이는데, 저수지의 경계에서 강으로 들어가는 부분에서는 용해물의 양이 증가하고 마찬가지로 물의 발원지에서 발의 입구로 들어가는 부위에서도 눈에 보일 만큼 용해물질이 증가한다. 이 용해물질은 수질의 결정요소와 직접적으로 연관성이 있다.

지금까지 언급한 강의 유동적 특성과 구조, 그리고 용해물질들은 모두 중요한 결정인자로 작용하여 강의 생태계 기능에 직접적으로 영향을 준다. 따라서 이러한 요소들은 의사결정의 시스템을 구성할 때 고려해야 할 사안들이 된다.

 

강에서 종이 나타나는 것은 상기에서 언급한 여러 결정요소들이 복합적으로 기능한 결과로서 나타난다. 종의 발현과 그 종들의 생태학적 환경의 구성이 곧 강의 복구와 관리 측면에서 궁극적인 생태학적 목적이 된다.

종의 발현에 영향을 주는 상기에서의 결정요소들은 어느 한 요소만이 깊숙이 관여하는 것이 아니고 각 요소들 간의 상호작용을 통해 복합적으로 작용한다. 예를 들어 강의 구조는 강의 수리적 특성에 영향을 받아 달라질 수도 있고 또 반대로 강물의 유동형태에 영향을 주기도 한다.

마찬가지로 생물종들을 강의 수리적 특성에 적용시킬 수 있지만 예를 들어 식목된 나무가 강물의 흐름이나 강바닥의 지형적 형태를 변형시키는 결과를 가져올 수 있다. 무슨 말이냐 하면 어떤 하나의 요소는 그 요소가 갖는 궁극적 목적을 이루는데 우선적 결과를 가져오지만, 반대로 언제나 긍정적이든 부정적이든 항상 피드백이 존재한다는 것이다. 다시 말해 하나의 요소가 다른 요소들에 영향을 주는 정도는 저마다 서로 다른 수준으로 그 위계적 영향도가 나타나고 또 그 강도도 저마다 다 달라지게 된다는 뜻이다.

 

저수유역의 침엽수를 활엽수로

Rozendaalse 하천의 구조를 보면 결론적으로 ‘noble crayfish’라는 민물가재가 살기에는 숨을 만한 장소가 부족할 정도로 너무 구조가 안 좋다는 점이다. 즉, 종단면의 강의 구조를 보면 너무 강이 직선적으로 되어 있고 횡적으로는 양쪽이 견고한 구조물로 너무 꽉 막혀 있는 데다 그늘도 부족하고 게다가 강바닥의 흙이 너무 고운 흙으로 되어 있다는 점도 문제이다. 이러한 것들을 종합하여 5-S 모델을 통해 다음과 같은 결론을 도출했다.

우선 건조해지는 것을 막아 준다. 그리고 장기적 관점으로 저수유역의 침엽수들을 활엽수의 나무들로 바꿔 나간다. 또, 인공의 둑을 철거시킨다. 단기적으로는 자연의 재료들을 써서 인공적인 구조를 조성하고 장기적으로는 딱총나무(Almus glutinosa)를 심어 구조물이 자연적으로 개발이 되도록 한다.

 

댐을 철거한 후의 일부 잔해물을 너무 완벽히 다 치우지 말고 또 나뭇가지나 낙엽들에 대한 청소작업을 아예 생략하는 방식으로 식물군이나 유기생물이 없어지는 것을 방지한다. 이와 함께 연못 등에 안에서 살던 물고기들을 다 치우고 바닥에 있는 식물들을 그대로 두어 식물군이 자연적으로 번성하도록 하되, 필요시에 국부적으로 비료를 뿌려 주기도 하는 등의 방법으로 식물군의 번창을 촉진시킨다.

 

▲ 완벽에 가깝게 하천의 생태계가 계속적으로 유지 가능할 때 비로소 서식환경이 조성이 되므로 강의 형태와 주위의 서식환경을 고려하여 가중치를 달리하여 수립해야 한다.

오수와 독성물질이 유입되는 것을 차단하고, 민물가재가 서식하는 환경을 직접적으로 가재의 번식과는 상관없는 환경부분까지 같이 체크해 주는 등의 방법으로 가재 개체군의 서식환경을 계속 모니터링 한다.

또한 Beekhuizense 하천에 ‘A. astacus’라는 종이 유입되는 것과 관련하여 5-S 모델을 동원하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 종의 유입을 둑 상류의 고립된 생태계로만 유입되도록 하여 plague fungus라는 진균류의 오염을 차단한다. Beekhuizense 하천의 경우 환경적 조건들이 적당히 성숙했을 때에만 유입이 되도록 조절한다. 상기와 같은 결과의 의미는 자연적인 구조물, 특히 연못을 더 만들어 줄 필요가 있음을 의미한다.

 

‘5-S 모델’을 사용할 때 ‘A. astacus’종을 장기적으로 생존시키기 위해 관여하는 모든 영향인자들을 식별하는 작업이 필요해졌다. 따라서 이를 위해 진행된 연구들은 먼저 생태학적인 현재 상태에 대한 관련 데이터는 물론 기존의 연구 데이터들을 획득하는 작업부터 수행했다.

그 결과 두 강에 대한 자료들이 상당히 부족하고 게다가 가재의 생존에 필요한 생태학적인 연구 데이터들 또한 부족함을 인식해야 했으나, 그럼에도 불구하고 주요 결정인자들을 식별해 내는데 성공했다. 그 이유는 ‘noble crayfish’라는 가재의 개체군이 생존해 가는데 관여하는 주요 인자들과 또 두 강에 있어 식별해 낸 인자들에 영향을 주는 결정인자들을 또한 함께 도출해 냄으로써 가능했던 것이다.

결론적으로 우리는 ‘5-S 모델’이 유저가 공간적이나 시간적으로 영향을 주는 결정인자들을 위계적으로 식별해 내도록 체계적으로 유도하는 유용한 툴이 됨을 경험할 수 있었다. 다시 말해 이 모델을 동원한 결과 ‘A. astacus’라는 종이 장기적으로 생존하는데 가장 중요한 결정적인 요소들을 파악할 수 있었다는 것이다.

또한, 전문가의 분석을 통해 개체군을 효과적으로 측정해 내는 중요한 측정법의 개발도 가능했다. 왜냐하면 복구사업이 성공적으로 되기 위해서는 계속적인 모니터링과 과정마다의 분석작업이 필요할 것이기 때문이다.

이 때 중요한 점으로 하천의 복구계획을 세울 때 단 하나의 종만을 기준으로 계획이 수립되어서는 안 된다는 점이다. 무릇 하천이란 수많은 종들이 어울려 사는 생태의 보고로서 해석을 해야 한다. 즉, 저마다의 각 종은 자신에게 맞는 환경을 요구한다. 그러므로 위의 예처럼 민물가재라는 종을 계속적으로 유지가 되게끔 하려면 다른 서식종들에 대한 고려도 함께 진행해야 한다는 것이다.

측정방법 또한 강의 형태와 주위의 서식환경을 고려하여 가중치를 달리하여 수립돼야 한다. 완벽에 가깝게 하천의 생태계가 계속적으로 유지가능할 때 비로소 가장 이상적인 가재의 서식환경이 조성이 되는 것이다.