2.1. 조사지 개황

북한강은 북한 지역인 강원도 금강군의 옥발봉에서 발원해 유역면적 10,834.8 km², 유로연장 317.5 km이다. 한강의 지류로 금강산의 비로봉 부근에서 발원하는 금강천 등과 합류하여 남쪽으로 흐르며 소양강, 홍천강 등의 주요 지천이 있다.

북한강 수역의 토지이용은 산지가 전체 면적의 60.7%로 가장 넓은 면적을 차지하고, 농경지 19.0%, 수역 14.5%, 초지 4.0%, 나지 및 시가지 지역이 1.8%로 이루어져 있다^{(Shin, 2004)}.

유로 주변은 하류 일대를 제외하고 낮고 평평한 충적지가 적으며 대부분 산간분지와 고랭지의 산록이 넓게 분포하므로 경지의 비율이 전국 평균 비율 보다 낮고 밭 경작지의 비율이 논보다 훨씬 높은 것이 특징이다.

본 연구에서는 북한강 수계 중 강변식생의 보존 상태가 양호한 구간을 선정하여 대조하천 식생정보를 수집하였다(Fig. 1). 그 정보를 수집한 구간의 위치정보를 Table 1에 나타내었다.

Fig. 1.

A map showing the sites at which vegetation surveys were conducted.

Table 1.

Geographical locations of reaches where information on reference vegetation was collected in the Bukhan river

2.2. 조사방법

3.1. 대조하천의 식생구조

훼손된 하천을 바르게 복원하기 위해서는 복원 대상 지역과 가장 유사한 지역의 온전한 하천을 비교 대상으로 삼아 복원을 추구하여야 한다. 이러한 대조생태 정보를 수집하는 작업은 가능한 한 하천복원 사업을 수행하는 과정에서 가장 먼저 시행하여야 한다. 비교 대상 하천은 형태학적으로나 식생의 특성이 가장 유사한 곳을 선정해야 한다. 대조 하천은 오염되지 않고 과도한 인위적 간섭이 없는 곳이어야 한다^{(Doll et al., 2003}; ^{SERI, 2004)}.

본 연구에서는 복원대상 하천인 경안천과 같은 수계에 속한 북한강 지역을 답사하여 비교적 온전한 강변식생을 보유하여 대조하천으로서의 조건을 갖춘 것으로 판단되는 9개 구간을 선정하여 그곳에 성립한 식생정보를 수집하였다.

제1 조사구간(R1)은 파로호로 유입되는 수입천으로 강변 구역에 초본식생대, 관목식생대 및 교목식생대가 고르게 발달하고, 그들이 수로로부터 거리에 따라 언급된 순서로 성립하여 전형적인 강변식생의 모습을 보여주었다. 이 구간에는 달뿌리풀군락, 물억새군락, 갯버들군락, 뽕나무군락, 느릅나무군락 등 9개 군락, 38종이 출현하였다. 수로 변에 성립한 초본식생대는 달뿌리풀이 우점하고 물억새, 오이풀 등도 비교적 높은 식피율을 보였다. 그 다음에 성립한 관목 식생대는 갯버들이 우점하고 신나무 유목의 식피율도 비교적 높게 나타났다. 관목식생대의 하층식생으로는 달뿌리풀, 물억새, 오이풀 등이 자주 출현하였다. 범람원을 지나 제방 쪽으로 이동하면 뽕나무, 느릅나무, 갈참나무, 물박달나무 등이 우점하는 교목식생대가 성립하였다. 교목식생대의 하층식생으로는 달뿌리풀, 산국, 물쑥, 오이풀, 세잎양지꽃 등이 자주 출현하였다(Fig. 2).

Fig. 2.

A stratification of riparian vegetation established at site R1. P.j: Phragmites japonica, Sa.o: Sanguisorba officinalis, M.s: Miscanthus sacchariflorus, G.s: Galium spurium, S.g: Salix gracilistyla, Ac.t: Acer tataricum, Rh.m: Rhododendron mucronulatum, L.m: Lespedeza maximowiczii, D.b: Dendranthema boreale, P.a: Pteridium aquilinum, P.f: Potentilla freyniana, Q.s: Quercus serrata, M.a: Morus alba, Sm.c: Smilax china, F.r: Fraxinus rhynchophylla, U.d: Ulmus davidiana, B.d: Betula davurica, M.b: Morus bombycis, Q.a: Quercus aliena.

제2 조사구간(R2)은 화천댐 앞의 본류구간으로 관목식생대와 교목식생대가 잘 발달하였다. 이 구간에는 달뿌리풀군락, 갈풀군락, 갯버들군락, 개키버들군락, 버드나무군락 등 11개 군락, 66종이 출현하였다. 수로 변에 성립한 관목식생대는 갯버들이 우점하고, 신나무 유목이 비교적 높은 식피율을 보였다. 그 하층식생으로는 물쑥, 갈풀, 물억새 등이 자주 출현하였다. 범람원에서 제방 쪽으로 이동하면 버드나무, 신나무 등이 우점하는 교목식생대가 성립하였다. 그 하층식생으로는 개키버들, 달뿌리풀, 산국, 도루박이, 배초향, 개여뀌 등이 자주 출현하였다(Fig. 3).

Fig. 3.

A stratification of riparian vegetation established at site R2. Ar.p: Artemisia princeps, V.a: Vicia amoena, S.i: Stephanandra incisa, Sa.i: Salix integra, H.j: Humulus japonicus, Cl.t: Clematis terniflora, Pa.t: Parthenocissus tricuspidata, A.f: Amorpha fruticosa, R.j: Rhus javanica, S.k: Salix koreensis, F.r: Fraxinus rhynchophylla, Za.s: Zanthoxylum schinifolium, M.p: Mentha piperascens, C.s: Carex siderosticta, C.a: Clematis apiifolia, Cor.t: Corchoropsis tomentosa, B.f: Bidens frondosa, Ag.r: Agastache rugosa, P.h: Persicaria hydropiper, Sp.s: Spodiopogon sibiricus, Pu.l: Pueraria lobata, S.r: Scirpus radicans.

제3 조사구간(R3)은 파로호로 유입되는 서천으로 관목식생대는 뚜렷하지 않고 초본식생대와 교목식생대가 성립하였다. 이 구간에는 달뿌리풀군락, 도루박이군락, 버드나무구락, 왕버들나무군락 등 총 9개 군락 40종이 출현하였다. 초본식생대는 달뿌리풀이 우점하고, 물쑥, 쑥, 도루박이 등의 식피율이 비교적 높게 나타났다. 교목식생대는 버드나무와 왕버들이 우점하고, 그 하층식생으로는 달뿌리풀, 갈풀, 도루박이 등이 자주 출현하였다(Fig. 4).

Fig. 4.

A stratification of riparian vegetation established at site R3. As.p: Aster pilosus, Pr.s: Prunus serrulata, M.s: Miscanthus sacchariflorus, Sa.c: Salix chaenomeloides, Pe.p: Persicaria perfoliata, Am.a: Ambrosia artemisiifolia, Ph.a: Phalaris arundinacea, S.r: Scirpus radicans, P.b: Panicum bisulcatum, H.f: Hemerocallis fulva, Ps.p: Pseudostellaria palibiniana, Cy.a: Cyperus amuricus, C.n: Carex neurocarpa, Ar.s: Artemisia selengensis.

제4 조사구간(R4)은 파로호 본류구간으로 초본식생대, 관목식생대 및 교목식생대가 모두 발달하였다. 그러나 수로로부터 거리에 따른 공간배치에서 관목식생대가 수로에 접근해 있다. 이 구간에는 달뿌리풀군락, 갯버들군락, 신나무군락, 버드나무군락, 느릅나무군락 등 11개 군락, 61종이 출현하였다. 초본식생대는 달뿌리풀군락으로 이루어지고 달뿌리풀 외의 식물은 거의 출현하지 않았다. 관목식생대도 유사한 모습을 보여 갯버들군락으로 이루어지고 갯버들 외의 식물이 거의 출현하지 않았다. 교목식생대는 버드나무, 신나무, 뽕나무, 느릅나무 등으로 이루어지고, 그 하층식생으로는 붉나무, 달뿌리풀, 고마리, 갈풀, 물통이 등이 자주 출현하였다(Fig. 5).

Fig. 5.

A stratification of riparian vegetation established at site R4. O.u; Oplismenus undulatifolius, R.p: Robinia pseudoacacia, J.m: Juglans mandshurica, Pi.p: Pilea peploides, Za.s: Zanthoxylum schinifolium, R.o: Rubus oldhamii, R.a: Rubia akane, P.t: Persicaria thunbergii.

제5 조사구간(R5)은 소양호 본류구간으로 초본식생대와 교목식생대가 잘 발달해 있고, 좁지만 관목식생대도 성립해 있다. 이 구간에는 달뿌리풀군락, 개키버들군락, 신나무군락, 버드나무군락 등 10개 군락, 59종이 출현하였다. 수로변에는 달뿌리풀이 우점하는 초본식생대가 성립해 있고, 그 다음에는 개키버들군락이 성립하였다. 그곳에서 제방 쪽으로 이동하면 버드나무, 뽕나무, 층층나무, 가래나무 등이 우점한 교목식생대가 성립해 있다. 그 하층식생으로는 달뿌리풀, 갈퀴나물, 사위질빵, 눈괴불주머니 등이 자주 출현하였다(Fig. 6).

Fig. 6.

A stratification of riparian vegetation established at site R5. R.o: Rubus oldhamii, C.m: Chelidonium majus, C.c: Cornus controversa, Co.s: Corydalis ochotensis.

제6 조사구간(R6)은 춘천댐 앞의 본류구간으로 초본식생대와 교목식생대가 주로 성립해 있고, 관목식생대가 좁은 면적으로 교목식생대 중간에 성립해 있다. 이 구간에는 달뿌리풀군락, 물억새군락, 갯버들, 개키버들군락, 버드나무 등 10개 군락, 53종이 출현하였다. 수로 변에는 달뿌리풀군락이 성립해 있고, 범람원 상에는 버드나무가 우점하고 그 사이에 능수버들, 물푸레나무 등이 혼재한 교목식생대가 성립해 있다. 그 하층식생으로는 달뿌리풀, 물억새, 제비꽃, 쇠별꽃 등이 자주 출현하였다. 관목식생대는 갯버들군락으로 이루어졌다. 제방에는 뽕나무가 성립해 있고, 그 하층에는 칡이 번성하여 다른 식생이 발달하지 않았다(Fig. 7).

Fig. 7.

A stratification of riparian vegetation established at site R6. V.m: Viola mandshurica, S.p: Salix pseudolasiogyne, St.a: Stellaria aquatica, G.s: Galium spurium.

제7 조사구간(R7)은 춘천호 유입천인 사평천으로 초본식생대, 관목식생 및 교목식생대가 모두 성립해 있으나 그 공간분포는 하천의 자연적 교란체제를 반영하여 정해진 정연한 분포를 보이지 않았다. 그러나 왼편의 부수로에는 초본-관목-교목의 정연한 순서를 보이고 있다. 이 구간에는 도루박이군락, 갈풀군락, 갯버들군락, 신나무군락, 버드나무 군락 등 11개 군락, 54종이 출현하였다. 초본식생대는 갈풀이 우점하고 달뿌리풀, 환삼덩굴 등의 식피율이 비교적 높았다. 관목식생대는 갯버들군락으로 이루어져 있다. 범람원 중앙에 성립한 교목식생대는 버드나무군락으로 이루어지고 그 사이로 드물게 신나무가 출현하고 있다. 그 하층식생으로는 갈풀, 도루박이, 달뿌리풀 등이 자주 출현하였다. 부수로에는 방동사니, 개기장, 도꼬마리 등의 식피율이 높게 나타났다(Fig. 8).

Fig. 8.

A stratification of riparian vegetation established at site R7. X.s: Xanthium strumarium, L.a: Lythrum anceps, A.b: Amphicarpaea bracteata, Se.s: Securinega suffruticosa, Am.a: Ambrosia artemisiifolia, Eq.a: Equisetum arvense.

제8 조사구간(R8)은 주로 교목식생대로 덮여 있으나 그 사이에 관목식생대가 드물게 출현하였다. 이 구간에는 도루박이군락, 갈풀군락, 갯버들, 개키버들군락, 버드나무군락 등 10개 군락, 63종이 출현하였다. 교목식생대는 주로 버드나무로 덮여 있으나 아까시나무와 자귀나무가 드물게 출현하고 있다. 그 하층식생으로는 갈풀, 물쑥, 도루박이, 애기똥풀, 쥐방울덩굴 등이 자주 출현하였다. 관목식생대는 갯버들군락으로 이루어졌다(Fig. 9).

Fig. 9.

A stratification of riparian vegetation established at site R8. Al.j: Albizia julibrissin, Ari.c: Aristolochia contorta, B.n: Boehmeria nivea, Sa.o: Sanguisorba officinalis.

제9 조사구간(R9)은 팔당댐 하류의 본류구간으로 초본식생대, 관목식생대 및 교목식생대가 모두 성립해 있지만 그 공간분포는 하천의 자연적 교란체제를 반영하여 정해진 정연한 분포를 보이지 않았다. 이 구간에는 도루박이군락, 달뿌리풀군락, 갯버들군락, 선버들군락, 버드나무군락 등 10개 군락, 45종이 출현하였다. 수로 변의 초본식생대는 도루박이 군락으로 이루어졌고, 범람원 끝에 성립한 초본식생대에는 갈풀, 달뿌리풀, 쑥 등이 높은 식피율을 보였다. 교목식생대 사이에 성립한 관목식생대는 갯버들군락과 선버들 군락으로 이루어졌다. 교목식생대는 버드나무로 덮여 있고, 그 하층식생으로는 물억새, 개여뀌, 달뿌리풀, 물쑥 등이 자주 출현하였다(Fig. 10).

Fig. 10.

A stratification of riparian vegetation established at site R9. To.j: Torilis japonica, S.s: Salix subfragilis, P.l: Persicaria longiseta.

3.2. 강변식생 복원모델의 체계화

하천생태계는 흐르는 물의 작용으로 그 구조가 만들어지고, 그곳에 성립한 식생은 물의 흐름을 조절하면서 하천 생태계의 구조를 이루는데 동참한다. 자연하천은 다양한 생물의 다양한 서식환경을 갖추고 있다. 그 조건의 대부분은 하천의 형태와 식생에 의해 만들어진다고 할 수 있을 정도로 하천생태계에서 식생의 역할은 매우 중요하다. 따라서 하천 형태의 다양함과 본래의 식생의 회복이 하천생태계 회복의 원점이라고 할 수 있다^{(Lee et al., 1999)}.

하천에서는 횡단지형에 의해 결정된 환경구배(특히 수분구배)에 따라 대상으로 식생이 분포한다. 그 분포는 대체로 부착조류 및 플랑크톤 구역, 초본식물대, 관목림대, 연목림대 및 경목림대의 순서를 보인다^{(Lee et al., 2013)}. 이를 전술한 하천의 횡단지형과 대비시켜 보면, 수변, 홍수터 및 제방은 각각 대체로 초본식물대-관목림대, 관목림대-연목림대, 연목림대-경목림대에 대응한다^{(Lee and Kim, 2006)}.

대조하천 식생정보를 종합한 결과, 초본식생대는 달뿌리풀군락, 갈풀군락, 도루박이군락, 물억새군락 및 물쑥군락으로 이루어지고, 관목식생대는 갯버들군락과 개키버들군락 그리고 교목식생대는 버드나무군락, 신나무군락, 선버들군락 및 뽕나무군락으로 이루어졌다.

각 식생대를 이루는 주요 군락과 그들 군락의 주요 구성 종을 종합하여 대조하천 식생정보로 체계화하였다(Table 2). 나아가 이러한 정보를 하천의 자연적 교란체제를 반영한 공간 분포로 체계화하여 하천복원 시 식생 도입 모델로 제시하였다(Fig. 11).

Table 2.

Communities and dominant species in each community constructed as reference information on herb-, shrub-, and tree-dominated zones based on vegetation data obtained from the Bukhan river

Fig. 11.

A model for a riparian vegetation belt prepared by synthesizing vegetation information collected from the nine reference reaches.

복원의 실행 방법으로 교란이 빈번한 범람원에 성립하는 초본식생대는 자연의 과정에 맡겨 자연정착을 유도하고, 관목식생대는 범람원과 제방이 만나는 부분 그리고 교목식생대는 제방 사면에 도입하는 것으로 제안하였다. 이때 관목식생대는 갯버들군락과 개키버들군락 그리고 교목식생대는 버드나무군락, 신나무군락, 선버들군락, 뽕나무군락의 종 조성을 모방하여 식물 종을 도입하는 것으로 제안하였다.

3.3. 정화 못 조성용 식생모델

연못생태계는 수역과 강변구역으로 구분되고, 수역은 다시 심수대와 연안대로 구분할 수 있다. 이것을 다시 그곳에 성립된 식생에 의해 구분하면, 수심이 깊은 곳으로부터 육지를 향해 부유식물대, 부엽식물대, 침수식물대, 정수식물대, 습생식물대 및 수변림대로 구분할 수 있다. 이러한 식생은 유기물 분해, 영양염류 흡수, 육역에서 유입되는 오염 물질을 제거하여 수질정화에 기여한다^{(Lee et al., 1999)}. 정화 못을 이용하여 오수를 처리할 경우 일정 수준의 처리 효율을 얻을 수 있으며^{(Yoon et al., 2003)}, 이러한 시스템은 자연상태에서 물질순환과 생물학적 작용에 의해 각종 오염물질을 처리하는 기법으로 전 세계적으로 광범위하게 이용되고 있다^{(NADB, 1994}; ^{Oswald, 1988)}.

정화 못 조성용 식생모델은 정화 못이 조성될 장소의 생태적 특성을 반영하여 경안천 하구의 정수식물 및 연목식물대에 성립된 식생, 즉 부들군락, 줄군락, 갈대군락, 개키버들군락 및 버드나무군락의 식생조성을 모방하여 수립하였다(Photo. 1, Table 3). 침수식물, 부유식물 및 부엽식물은 도입하기 어렵고 도입하여도 홍수 시 유실될 가능성이 매우 높다. 그러나 그들이 정착하는 위치는 물의 흐름이 늘 유지되는 곳이어서 자연적으로 종자가 유입되어 정착할 가능성 또한 높다. 따라서 이들은 자연정착을 유도하는 것으로 계획하였다(Table 3).

Photo. 1.

Photo showing the riparian vegetation established in the estuary of the Gyungan stream.

Table 3.

Communities and dominant species in each community recommended for creating the treatment wetland based on vegetation data collected from the estuary of the Gyungan stream

3.4. 식물섬 조성용 식생모델

식물섬 조성은 생태적 환경 개선보다는 수질 정화라는 인간의 요구를 충족시키기 위한 고안된 기능적 복원(functional restoration, ^{Lee et al., 2011}; ^{Lee et al., 2013)}에 해당한다. 수초가 성장함에 따라 수중의 인과 질소 등 영양염류를 흡수해 최대 성장 시 수초를 제거하여 부영양화 원인물질을 제거할 수 있는 인공구조물로서, 새로운 수중생태계를 조성하여 작은 물고기나 갑각류의 산란, 서식처로 이용되고, 지상부의 식생은 새와 양서파충류의 서식지 공간으로 이용되며, 비점오염원 저감을 위한 LID (low impact development) 시설로서 활용이 가능하다.

식물섬에 식재되는 식물은 오염원의 제거효율이 뛰어나고 구입 및 유지관리가 용이한 수종, 환경조건에 잘 적응하며 전체적인 하천 경관에 조화되는 식물 종을 선택해야 한다^{(Kwon, 2007)}.

이러한 조건을 충족시키기 위해 식물섬 조성용 식생 모델은 강변식생을 이루는 주요 종 중 생산성이 높은 줄과 부들을 선발하여 조성하는 것으로 계획하였다(Table 4).

Table 4.

A comparison of productivity among major plant species comprising the riparian vegetation

^{Kwon (2007)}은 중소형 연못의 식물 섬은 수표면적의 10~20% 정도의 적정규모로 설치했을 때 계절에 따라 최소 30%~최대 60% 정도의 수질개선 및 미관창출 효과를 지속적으로 발휘할 수 있고, 중대형 저수지나 오염물질이 유입되는 지점 또는 지형 및 수문학적 특성에 의해 부분적으로 정체수역이 발생하여 수질이 악화된 지역에 선택적으로 사용하면 수질개선 및 야생생물의 서식처를 제공하며 미관 개선 및 교육 효과를 발휘할 수 있다고 보고하였다.