2.1. 조사지역

본 연구에서 사용된 기초자료는 2014년도 환경부의 「환 경생태유량 산정기준 연구 및 시범산정 연구」 의 일환으로 확보된 것이다. 경기도 가평천의 상·중·하류 3개 지점에서 2014년 5월 22 ~ 23일(1차), 8월 13 ~ 14일(2차), 11월 27 ~ 29일(3차) 총 3회에 걸쳐 조사되었다. 조사지점의 행정구역 명 및 위치는 다음과 같다.

각 조사지점에서 하류에서 상류로 지그재그(zigzag)로 이동 하며 투망(10 × 10 mm)과 족대(5 × 5 mm)를 사용하여 소 (pool), 여울(riffle) 및 흐름이 있는 곳(run)을 모두 포함하여 어류를 채집하였다.

2.2. 물리적 환경요인

어류채집 전에 각 방형구 설치장소의 유속, 수심, 하상을 조사 하였다. 유속과 수심은 각각 유속측정계(Flow-Mate Model 2000) 와 쇠자로 측정하였으며, 하상재료의 입도는 격자망(50 cm × 50 cm, mesh size 5 cm)을 이용하여 수평 표면에서의 육안적인 면 적비를 기준으로 산출하였다. 하상의 입도는 ^{Cummins (1962)}의 기 준에 따랐고 하상의 입경가적곡선(grain size accumulation curve) 은 와이블(Weibull) 모형(^{Weibull, 1951})을 적용하여 도출하고 해당 함수식으로부터 평균입경(Φ_m)을 산출하였다.

2.3. 대상종의 선정

조사기간 중 가평천에서 출현한 종 중에서 출현빈도와 상 대출현개체수가 큰 참갈겨니(Zacco koreanus), 피라미(Zacco platypus), 배가사리(Microphysogobio longidorsalis), 돌고기 (Pungtungia herzi), 참마자(Hemibarbus longirostris), 쉬리 (Coreoleuciscus splendidus), 꺽지(Coreoperca herzi), 새코미꾸 리(Koreocobitis rotundicaudata), 가는돌고기(Pseudopungtungia tenuicorpa)를 대상으로 서식처적합도지수(HSI)를 산정하였다.

이들 종들은 가평천의 어류군집을 유형화하는 주요 종들 로서 새코미꾸리와 가는돌고기, 쉬리와 배가사리, 참갈겨니 와 피라미, 참마자와 돌고기 및 꺽지 군(cluster)은 각각 수 심, 유속, 하상재질에 따른 선호도가 뚜렷하게 다르다.

생태유량을 무조건 많이 확보하는 것이 어류군집의 다양성 을 증진하는데 도움이 될 것이라는 견해는 그릇된 것이다. 이 는 환경요인에 대한 각 어류 종의 생태학적 지위(ecological niche)가 서로 다르기 때문이다. 이러한 점에서 참갈겨니나 피 라미와 같은 주로 유영성 어종을 대상으로 생태유량을 검토 한 종래의 연구는 편기된 것이라 볼 수 있다. 따라서 본 연 구에서는 보다 다양한 서식특성을 가진 종류를 HSI 개발 대 상 종에 포함시킨 것이다.

2.4. 생물의 서식처 적합도 평가

최근까지 미국 워싱턴주 어류 및 야생동물국(Washington department of fish and wildlife; ^{WDFW, 1996})에서 제시한 “Instream flow study guidelines”을 따라 국내 하천에 서식 하는 어류종의 HSI를 산정한 사례가 일부 있다(^{Kang et al., 2004}; ^{Lee et al., 2006}; ^{Hur et al., 2014}). 이 방법은 각 생 물종의 유속 및 수심별 출현 기대치가 동일하다는 것을 전 제로 가정한 값과 실제의 출현치를 비교함으로써 수심에 대 한 선호도를 판별한다는 점에서 이론적이라 할 수 있다.

^{WDFW (1966)}의 방법은 한 단면의 모든 생물을 채집한 조건을 전제로 하는데 이는 전기충격기를 사용한 어류 조사 에서는 어느 정도 가능할 수 있겠으나, 전기충격기의 사용 이 법으로 금지되어 투망이나 족대를 조사도구로 사용하는 우리나라의 경우에는 적용상 한계가 있다. 한 분할 횡단면 의 특정 정점에서 투망이나 족대로 채집을 하는 도중에 인 접 정점의 어류가 회피하게 되면 부정확한 조사자료를 얻게 될 수밖에 없다. 만일 전수조사하지 않고 환경요인의 구간 별로 표본크기(sample size)를 달리하여 조사한 후 개체수를 합산한다면 표본크기가 큰 쪽으로 HSI 값이 왜곡되게 된다.

본 연구에서는 이러한 문제를 피하기 위해 출현한 조사 단위 기준의 평균개체수를 서식처 선호도 평가의 기준치로 사용하였다. 즉 각 조사단위에서 나타난 요인(유속, 수심, 하상의 평균입경)의 i구간별 총 출현개체수(N_i)를 해당 생물 분류군이 출현한 조사단위 수(n_i)로 나눈 값, 즉 해당 분류 군이 출현한 조사단위 기준 평균개체수(a_i)를 사용한 것이다 (식 (1)). 대상 종이 출현하지 않은 조사정점의 수를 분석에 서 배제한 것은 무출현의 이유가 분석대상인 환경요인 외에 다른 요인(수질, 수온, 먹이원, 지리적 격리 또는 하도단절)에 의한 것일 수도 있기 때문이다. 본 연구의 현장조사는 어류 의 산란기가 되는 5월을 포함하여 수행되었지만 서식처 적합 도 평가에서 산란기와 성어기를 구분하지는 않았다. 그 이유 는 본 조사에서 출현한 생물군이 모두 다년생이어서 일 년을 기준으로 월별로 분류하는 것이 어렵고, 자료를 분리할 경우 그 수가 적어 통계적인 오류가 커질 수 있기 때문이었다.

HSI를 도출하는 통계절차는 다음과 같다.

1) 각 요인의 i 구간별 출현 조사단위 기준의 평균개체수 (a_i)를 구한다(식 (1)).

2) 구간별 평균개체수(a_i)를 누적하여 누적개체수(A)를 구 한다.

3) 구간별 평균개체수(a_i)를 누적개체수(A)로 나누어 구간 별 상대개체수비(r_i)를 구한다.

4) 구간별 상대개체수비(r_i)를 구간의 넓이(class interval, CI) 값으로 나누어 전체 구간에서 도수분포(frequency distribution) 의 막대기둥(histogram) 면적의 합이 1이 되는 조정개체수비 (r_mi)를 구한다(이때 x = 0일 때의 값을 함께 고려하여야 한다).

5) 요인의 구간 상한치(x_i)와 누적 조정개체수비(R_mi=Σr_mi) 의 관계를 적합하게 해석할 수 있는 누적밀도함수 모형을 선 택한 후, 실측치와 모형 추정치의 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE)가 최소가 되는 모수를 구한다.

6) 관련 모형에서 누적밀도함수(Cumulative Density Function, CDF)와 확률밀도함수(Probability Density Function, PDF)를 추 출하여, 각 분류군의 통계량(평균, 중위수, 최빈수, 분산, 4분위 수, 특정 출현확률에 해당하는 요인 값)을 구하고 이를 서식적 합도 평가에 활용한다.

HSI를 산정하는 일반적인 방법은 환경요인의 어떤 값에서 출현한 최대개체수로 그 요인의 다른 값에서 출현한 개체수 를 나누는 것이기 때문에 HSI는 0 ~ 1의 범위 값을 가지게 되며(^{Ahmadi-Nedushan et al., 2006}) 환경요인의 HSI 값을 이으면 도수절선의 형태로 나타나게 된다. 그러나 도수절선 과 같은 도형적인 HSI는 특정 환경요인에 대한 해당 HSI 값을 일일이 보간법으로 계산해야 하는 불편함이 있으며 기 록관리 측면에서도 어려움이 있다.

본 연구에서는 각 물리적 요인들에 따른 분류군의 출현도를 해석하기 위해서 와이블 모형을 적용하였다. 이러한 연속함수 는 특정 환경요인 값에 해당하는 HSI 값을 함수로부터 직접 구할 수 있기 때문에 편리하며, 함수식 자체로 기록관리가 용 이하고 항상 동일한 재현성을 보일 수 있는 장점이 있다.

와이블 모형은 금속 및 복합재료의 강도나 전자 및 기계 부품의 수명분포를 나타내는 데 활용되고 있으나, 생물종수 와 면적과의 관계 해석에 적용되는 등(^{Flather, 1996}; ^{Kong and Kim, 2015}) 생태학적 연구에서도 활용되고 있다. 또한 와이블 모형은 자료가 정규분포(normal distribution)를 하는 경우는 물론 정적편포(positive skewed distribution) 또는 부 적편포(negative skewed distribution)를 하는 경우에도 이를 재현하는 유연성을 가지고 있으므로 자연계에서 일어나는 사상의 분포를 해석하는데 범용으로 이용될 수 있다.

누적된 조정개체수비(R_mi)가 각 요인의 값(x_i)에 따라 식 (6)과 같은 와이블 모형의 누적밀도함수 F(x)를 따른다고 가정할 때, 확률밀도함수 f(x)는 식 (7)과 같다.

k: 형상모수(shape parameter)

λ: 척도모수(scale parameter)

c: 위치모수(location parameter) 또는 역치모수(threshold parameter)

이때 f(x)의 최대값 f(x)_m은 f'(x) = 0의 값을 가지는 x값 에 대응하는 값이다.

HSI는 f(x)의 값을 f(x)_m의 값으로 나눈 값(식 10)으로서 0 ~ 1의 범위를 가지게 된다.

관계식의 모수(f, λ, k)는 추정치와 실측치의 평균제곱근오 차(RMSE)가 최소가 될 때까지 시행착오법으로 추출하였다.

이 모형에서 평균(μ), 분산(Σ²), 중위수( x ˜ ), 최빈수( x ˆ ), 특정 확률(p)에 해당하는 값(x_p)은 x값의 범위에 따라 달라진다.

3.1. 수심(water depth)

본 조사에서 상대적으로 출현도가 높았던 어류 9종의 수 심에 대한 출현특성을 분석하여 도출된 와이블 모형의 모 수(parameter)와 중심치(평균, 중위수, 최빈수) 및 표준편차 는 Table 1과 같다.

서식 수심의 중위수로 비교할 때 가는돌고기(0.30 m)와 여울성 저서종인 새코미꾸리(0.30 m) 및 쉬리(0.31 m)는 얕 은 수심을 선호하는 종류로 볼 수 있다. 반면 유영성인 참 갈겨니(0.50 m)와 피라미(0.41 m)는 상대적으로 깊은 수심 에 적응된 것으로 보인다. 돌고기, 배가사리, 참갈겨니, 피라 미, 꺽지의 중심치 값들은 최빈수 > 중위수 > 평균으로 이들 종들이 수심에 대하여 정적편포(positively skewed distribution) 함을 알 수 있다. 이러한 종들은 깊은 수심 방향으로 생태학 적 지위를 넓혀 적응하고 있어 서식 수심의 분산이 상대적 으로 크게 나타나고 있다.

Fig. 1은 Table 1에서 유영성이나 얕은 수심을 선호하는 1종(가는돌고기), 중간종인 2종(참마자와 배가사리), 유영성 인 1종(참갈겨니)을 선정하여 수심에 따른 HSI의 산출과정 과 그 결과를 비교 도시한 것이다. 그림의 좌측에 있는 기 둥그래프(histogram)의 기둥 높이는 실측된 조정개체수비 (r_mi), 즉 확률질량함수 값에 해당하며 이에 대한 적합선은 와이블 확률밀도함수 값이 된다. 그림 속 작은 그래프의 표식은 실측돤 누적 조정개체수비(R_mi)이며 이에 대한 적합 선은 와이블 누적밀도함수 값이다.

Fig. 1. Depth preference curves and the function of habitat suitability index for (a) P. tenuicorpa, (b) H. longirostris, (c) M. longidorsalis and (d) Z. koreanus in the Gapyeong stream.

가는돌고기는 출현도가 높았던 수심 0.3 m를 중심으로 정 규분포에 가까운 종형분포를 보였다(Fig. 1a). 측정자료에서 는 0.5 m가 가는돌고기가 출현한 최대유속이었지만 통계적 인 출현수심은 0.6 m까지 연장되었다. 그러나 본 조사에서 확인된 가는돌고기의 개체수는 많지 않기 때문에 이 종의 한계수심에 대해서는 향후 추가적인 조사를 통한 검토가 필 요할 것이다.

참마자는 0.4 m에 약간 못 미치는 수심에서 최고의 출현 도를 보였으며 한계수심은 약 0.7 m로 추정되었다(Fig. 1b). 배가사리는 약 0.4 m 수심에서 최고의 출현도를 보였으며 한계수심은 1.1 m 내외로 추정되었다(Fig. 1c).

참갈겨니는 0.4 m를 약간 넘는 수심에서 최고의 출현도 를 보였으나 지위(niche)의 분산도가 커서 측정자료의 최대 수심이 0.9 m 임에도 불구하고 통계학적인 한계수심은 1.6 m로 연장되었다(Fig. 1d). 그러나 이는 계측된 영역에 대한 통계적인 추정치일 뿐이므로 참갈겨니의 한계수심에 대해 서는 향후 보다 깊은 수심에서의 조사자료를 확보하여 검 토할 필요가 있다.

Instream Flow and Aquatic Systems Group (^{IFASG, 1986})에 서는 전체 분포에 대한 50%, 75%, 90%, 95% 범위에 대하여 각각 1.0, 0.5, 0.1, 0.05의 HSI를 부과하는 방법을 제안하고 있 다. Fig. 2의 예는 참마자의 수심에 대한 HSI와 ^{IFASG (1986)}의 방법에 따라 최빈수를 중심으로 개략화된 조정 HSI(adjusted HSI)를 비교 도시한 것이다.

Fig. 2. Transformation of habitat suitability index, (a) basic HSI (b) HSI adjusted according to the guideline of IFASG (1986).

^{IFASG (1986)}의 기준에 따라 각 어종별로 수심선호 범위에 따른 임계값을 산출한 결과는 Table 2와 같다. ^{IFASG (1986)} 에서는 50% 분포범위에 대하여 HSI를 1로 적용하도록 제안 하고 있으므로 Table 2의 50% 범위의 하한값(low)과 상한값 (high)은 최적범위(optimal range)의 경계값이라 할 수 있다.

^{Kang et al. (2011)}은 돌고기의 출현도가 최대치를 보이는 수심 즉 최적수심을 0.35 m, HSI 값이 1.0에 해당하는 적합 수심을 0.3 ~ 0.5 m로 제시한 바 있다. 본 연구에서 돌고기는 수심 0.36 m에서 최빈수를 보이고(Table 1), 적합수심은 0.23 ~ 0.50 m로서 ^{Kang et al. (2011)}의 결과와 큰 차이가 없었다.

^{Kim (1999)}은 쉬리의 적합수심을 성어기 0.2 ~ 0.45 m와 산란기 0.1 ~ 0.25 m, 서식 한계수심은 산란기에 0.7 m 이 상으로 제시하였다. ^{Kang et al. (2011)}은 최적수심을 0.35 m, 적합수심을 0.25 ~ 0.4 m, 한계수심은 1.45 m로 보았다. 또한 ^{Kang (2012)}은 한강과 금강을 합쳐 적합 수심범위를 0.25 ~ 0.40 m로 산정하였다. ^{Hur et al. (2014)}은 적합수심을 0.3 ~ 0.5 m로 정하였고, ^{Kim et al. (2016)}은 0.05 ~ 0.17 m 로 산정하고 있어 연구자들 간 쉬리의 적합도지수가 다소의 차이를 보이고 있다. 본 연구에서 쉬리는 수심 0.30 m에서 최빈수를 보이고(Table 1), 적합수심은 0.21 ~ 0.38 m이며 한계수심은 0.7 m였다(Table 2). 이러한 결과는 ^{Kim (1999)} 의 성어기 적합수심과 산란기 한계 수심과 유사하며, ^{Kang et al. (2011)}과 ^{Kang (2012)}의 적합수심과 거의 일치하지만 ^{Hur et al. (2014)}과 ^{Kim et al. (2016)}이 제시한 적합수심과 는 다소의 차이를 보였다.

^{Sung et al. (2005)}은 참갈겨니의 적합수심은 성어기 0.35 ~ 0.55 m와 산란기 0.3 ~ 0.55 m, 한계수심은 성어기 1.2 m와 산란기 1.0 m라고 보았다. ^{Kang et al. (2011)}은 최적수심을 0.35 m, 적합수심을 0.35 ~ 0.55 m, 한계수심을 1.35 m로 보 고하였다. 또한 ^{Kang (2012)}은 한강과 금강을 합쳐 적합수심 을 0.27 ~ 0.52 m로 산정하였다. ^{Hur et al. (2014)}은 적합수 심을 0.2 ~ 0.4 m로 산정하였다. 본 연구에서 참갈겨니는 수 심 0.42 m에서 최빈수를 보이고(Table 1), 적합범위는 0.20 ~ 0.64 m이며 한계수심은 1.6 m였다(Table 2). 즉 기존의 연구 결과에 비해 적합수심의 범위가 약간 넓고 한계수심이 더 큰 것인데 이는 미계측 구역에 대한 통계적 추정이 포함된데 따 른 것이라 할 수 있다.

^{Kim (1999)}은 피라미의 적합수심을 성어기 0.1 ~ 0.5 m와 산란기 0.1 ~ 0.25 m, 한계수심은 성어기 0.75 m 이상, 산 란기 0.5 m 이상으로 보고했다. ^{Sung et al. (2005)}은 적합 수심을 성어기 0.25 ~ 0.4 m와 산란기 0.3 ~ 0.6 m, 한계수 심은 산란기 1.0 m와 성어기 1.2 m로 선정하였다. ^{Kang et al. (2011)}은 최적수심을 0.35 m, 적합수심을 0.3 ~ 0.5 m, 한계수심은 1.25 m로 보았다. ^{Kang (2012)}은 한강과 금강 을 합쳐 적합수심을 0.24 ~ 0.47 m로 산정하였으며, ^{Kim et al. (2016)}은 적합수심을 0.19 ~ 0.28 m로 보았다. 본 연구 에서 피라미는 수심 0.36 m에서 최빈수를 보이고(Table 1), 적합수심은 0.23 ~ 0.52 m이며 한계수심은 1.1 m였다(Table 2). 이러한 결과는 ^{Kang (2012)}의 적합수심과 거의 일치하 고, ^{Sung et al. (2005)}과 ^{Kang et al. (2011)}의 한계수심과 다소 일치하지만 ^{Kim et al. (2016)}이 제시한 적합수심과는 큰 차이를 보였다.

3.2. 유속(current velocity)

유속에 대한 출현특성을 분석하여 도출된 와이블 모형의 모수(parameter)와 중심치(평균, 중위수, 최빈수) 및 표준편 차는 Table 3과 같다.

서식 유속의 중위수로 비교할 때 참마자(0.24 m/s), 가는돌 고기(0.18 m/s), 새코미꾸리(0.28 m/s), 배가사리(0.29 m/s)는 느린 유속을 선호하는 종류로 볼 수 있다. 반면 유영성인 참 갈겨니(0.55 m/s)와 피라미(0.5 m/s)는 빠른 유속에 적응되어 있는 종류라 할 수 있다. 쉬리(0.54 m/s)는 여울성 저서종으 로 분류되지만 빠른 유속에도 적응되어 있는 것으로 보인다. 배가사리와 꺽지를 제외한 모든 종류의 중심치 값들이 최빈 수 > 중위수 > 평균으로 이들 종들이 유속에 대하여 정적편 포(positively skewed distriution)함을 알 수 있다.

비교 도시된 네 종 모두 유속이 0 또는 0에 가까워질 때 도 적지 않은 출현도를 보이는 것으로 나타났다(Fig. 3). 가 는돌고기는 최빈수 유속이 0으로서 물흐름이 느린 곳을 선 호하고 유속에 대하여 정적편포하였다(Fig. 3a). 가는돌고기 가 출현한 최대유속은 0.5 m/s였으나 통계적인 한계유속은 0.7 m/s였다. 그러나 본 조사에서 확인된 가는돌고기의 개 체수는 많지 않기 때문에 이 종의 한계유속에 대해서는 추 가적인 조사를 통한 보완 및 수정이 필요할 것이다.

Fig. 3. Current velocity preference curves and the function of habitat suitability index for (a)P. tenuicorpa, (b)H. longirostris, (c)M. longidorsalisand (d)Z. koreanusin the Gapyeong stream.

참마자는 0.20 m/s 내외에서 최고의 출현도를 보였으며 한 계유속은 0.7 m/s 수준이었다(Fig. 3b). 배가사리는 0.30 m/s 내외에서 최고의 출현도를 보였고 한계유속은 0.7 m/s 수준 이었다(Fig. 3c).

참갈겨니는 0.41 m/s 내외에서 최고의 출현도를 보였으 며 정적편포하였다(Fig. 3d). 측정자료의 최대유속은 1.2 m/s였으나 통계적인 한계유속은 1.8 m/s로 연장되었다.

^{IFASG (1986)}의 기준에 따라 각 어종별로 유속선호 범 위에 따른 임계값을 산출한 결과는 Table 4와 같다.

^{Kang et al. (2011)}은 돌고기의 최적유속을 0.25 m/s, 적합 유속을 0.1 ~ 0.3 m/s로 산정하였다. 본 연구에서 돌고기는 0.14 m/s에서 최대 출현도를 보였으며(Table 3), 적합유속은 0 ∼ 0.29 m/s로서(Table 4) ^{Kang et al. (2011)}의 결과와 비 교할 때 가평천의 돌고기는 약간 더 느린 유속에 적응되어 있는 것으로 추정된다.

^{Kim (1999)}은 쉬리의 적합유속을 성어기 0.3 ~ 0.8 m/s와 산란기 0.1 ~ 0.2 m/s, 한계유속은 0.85 m/s로 제시하였다. ^{Kang et al. (2011)}은 최적유속을 0.45 m/s, 적합유속을 0.3 ~ 0.7 m/s, 한계유속은 1.85 m/s로 보고하였다. ^{Kang (2012)}은 적합유속을 0.35 ~ 0.75 m/s, ^{Hur et al. (2014)}은 0.4 ~ 0.6 m/s, ^{Kim et al. (2016)}은 0.43 ~ 0.73 m/s로 보고 하였다. 본 연구에서 쉬리는 0.43 m/s에서 최대 출현도를 보였으며(Table 3) 적합한 유속범위는 0.17 ~ 0.68 m/s, 한 계유속은 1.8 m/s(Table 4)로 적합수심의 하한 경계치가 다 소 작은 것외에는 기존의 연구결과와 큰 차이가 없었다.

^{Sung et al. (2005)}은 참갈겨니의 적합유속(HSI 1.0)의 범위 를 성어기 0.35 ~ 0.7 m/s와 산란기 0.3 ~ 0.55 m/s로, 한계유속 은 성어기 1,5 m/s, 산란기 1.7 m/s로 제시하였다. ^{Kang et al. (2011)}은 최적유속을 0.35 m/s, 적합유속은 0.3 ~ 0.6 m/s, 한계 유속은 1.5 m/s로 선정하였다. ^{Kang (2012)}은 한강과 금강을 합쳐 적합유속을 0 ~ 0.29 m/s로 보았다. ^{Hur et al. (2014)}은 적합유속을 0.1 ~ 0.4 m/s로 산정하였다. 본 연구에서 참갈겨니 는 0.41 m/s에서 최대 출현도를 보였으며(Table 3) 적합한 유 속범위는 0.14 ~ 0.68 m/s, 한계유속은 1.8 m/s(Table 4)로 적합 수심의 하한 경계치가 다소 작은 것 외에는 ^{Sung et al. (2005)}과 ^{Kang et al. (2011)}의 결과와 유사하였다.

^{Kim (1999)}은 피라미의 적합유속을 성어기 0.22 ~ 0.57 m/s, 산란기 0.1 ~ 0.27 m/s로 제시한 바 있다. ^{Sung et al. (2005)}은 적합수심을 성어기 0.25 ~ 0.55 m/s와 산란기 0.3 ~ 0.55 m/s, 한 계유속은 산란기 1.7 m/s, 성어기 1.0 m/s로 제시하였다. ^{Kang et al. (2011)}은 최적유속을 0.25 m/s, 적합유속을 0.25 ~ 0.5 m/s, 한계유속은 1.25 m/s로 산정하였다. 본 연구에서 피라미 는 0.44 m/s에서 최대 출현도를 보였으며(Table 3), 적합유속 은 0.18 ~ 0.67 m/s, 한계유속은 1.7 m/s로서(Table 4), 적합유 속의 범위가 기존의 연구결과에 비해서 더욱 확장되었는데 이는 미계측 구역에 대한 통계적 추정에 의한 것으로 보인다.

3.3. 하상재료(substrate)

하상의 평균입경에 대한 출현특성을 분석하여 도출된 와 이블 모형의 모수(parameter)와 중심치(평균, 중위수, 최빈 수) 및 표준편차는 Table 5와 같다.

서식 하상 평균입경(Φ_m)의 중위수로 비교할 때 참마자 (-7.7)와 여울성 저서종인 새코미꾸리(-7.9), 가는돌고기(-7.3), 쉬리(-7.2)는 조립질 하상을 선호함을 알 수 있다. 반면 유영 성인 참갈겨니(-5.8)와 피라미(-6.1)와 배가사리(-6.5)는 상대 적으로 세립화된 하상으로도 적응되어 있는 종류라 할 수 있다. 돌고기(-5.9)는 평균입경의 중심치는 물론 표준편차로 볼 때도 세립질 하상에 넓게 적응된 종류로 볼 수 있다.

가는돌고기는 하상재료의 평균입경(Φ_m)이 -5.6에서 최대 출현도를 보이고 약한 정적편포를 보였다(Fig. 4a).

Fig. 4. Substrate preference curves and the function of habitat suitability index for (a)P. tenuicorpa, (b)H. longirostris, (c)M. longidorsalisand (d)Z. koreanusin the Gapyeong stream [Φm: mean ofΦ,Φ=-Log2D,D: diameter (mm)].

참마자는 Φ_m이 -8.5에서 최대 출현도를 보이고 약한 정 적편포를 보였다(Fig. 4b). 측정자료에서는 Φ_m -4가 참마자 가 출현한 최대치였지만 통계적으로는 Φ_m이 -2까지 편포가 이어졌다. 배가사리는 Φ_m이 -6.3 내외에서 최고의 출현도를 보였으며 한계 Φ_m은 -3으로 나타났다(Fig. 4c).

참갈겨니는 평균입경이 -6.6에서 최고의 출현도를 보였고 분산도가 커서 측정자료에서는 한계 Φ_m이 1이었으나 정적 편포함에 따라 통계적인 한계 Φ_m은 이 1이었으나 정적편 포함에 따라 통계적인 한계 Φ_m은 3에 달했다(Fig. 4d).

^{IFASG (1986)}의 기준에 따라 각 어종별로 하상재료의 선 호 범위에 따른 임계 값을 산출한 결과는 Table 6과 같다.

하상재료에 대한 서식처지수는 국내외에서 주로 이분법 (binary)적으로 적용하여 왔다. 즉 하상을 대표하는 재료의 유형을 결정하고 이에 대하여 적합도를 1 또는 0으로 이분 화하여 단속적으로 부여하는 방식이다.

^{Kim (1999)}은 대표어종이 조립질 하상을 선호하기 때문 에 이분법을 적용한 바 있고, ^{Sung et al. (2005)}은 자갈 하 상을 1.0, 모래를 0.5로 적용한 바 있으며, ^{Hur et al. (2014)}은 쉬리에 대해 가는자갈~굵은자갈, 참갈겨니는 굵 은자갈~호박돌에 대해 적합도 1을 부여한 바 있으며, ^{Kim et al. (2016)}은 쉬리와 피라미에 대하여 가는자갈과 굵은자 갈에 대해 적합도 1을 부여한 바 있다.

본 연구는 하상의 평균입경을 독립변수로 한 어류 출현도 의 분포를 연속적인 확률밀도함수로 해석하였다는 점에서 기 존의 이분법적 연구와는 차별된다. 본 연구에서 각각 최대 출현도를 보인 하상의 평균입경(Φ_m)은 쉬리는 -8.5(boulder, 큰돌), 참갈겨니는 -6.6(cobble, 호발돌), 피라미는 -5.9(pebble, 자갈)이었다. 쉬리의 적합하상의 평균입경(Φ_m) 범위는 -9.1 ~ -7.1 (boulder ~ cobble, 큰돌~호박돌), 참갈겨니는 -8.5 ~ -4.4 (boulder ~ pebble, 큰돌~자갈), 피라미는 -7.6 ~ -4.3(cobble ~ pebble, 호박돌~자갈)이었다. 기존의 연구가 특정 하상의 유형에만 이분법적으로 적합도를 부여하던 방식이었다면 본 연구는 하상재료의 입자 구성에 따라 연속적으로 분별 력 있는 HSI 값을 도출할 수 있다는 점에서 의미가 크다고 할 수 있다.

3.4. 향후 연구 및 활용 방안

본 연구는 어류의 HSI 산정에 통계적 기법을 적용했다는 점에서 의의가 있으나 그 결과는 가평천이란 일개 하천의 일부 지점으로부터 도출되었다는 한계를 지니고 있다, 따라 서 향후 보다 많은 하천의 다양한 지점에 대하여 같은 채집 방법과 동일한 통계학적 방법을 적용하여 HSI 곡선을 지속적으 로 보완하고 이를 통해 가칭 ‘보편범용의 HSI (universal-purpose HSI)’를 개발할 필요가 있다.

향후 연구를 통하여 각 하천 또는 조사지점마다 도출되는 HSI를 종합하여 보편적인 HSI를 도출하는 방법에 대해서는 별도의 연구가 필요할 것이다. 다만 조사규모가 다른 하천으 로부터 도출된 각각의 HSI를 등가로 인정하여 합산하는 방 법은 바람직하지 않으며, 가중치를 부여하는 방법 역시 다분 히 주관적일 수 있다. 가장 합리적인 방법은 새로이 조사되 는 원시자료(lawdata)를 계속 누적해가면서 환경요인에 따른 누적확률이 1이 되는 확률밀도함수를 새로이 생성해 나가는 방식인데, 이를 위해서는 각 연구자가 동일한 방법으로 일관 성 있는 자료를 확보해 나가기 위한 지침이 필요할 것으로 판단된다.

어류 종별 보편범용 HSI는 특정 하천의 생태유량을 산정 하는데 활용될 수 있으며, 이는 생태기반의 수리시설 확보 및 운영관리의 기초가 될 수 있다.