환경과조경

양재천, 전주천, 학의천 등 7개 하천 사례를 중심으로 생태하천이란생태하천은 도시화와 산업화로 훼손된 하천을 원래의 자연적인 모습에 가깝게 되돌리거나, 치수 또는 다른 목적으로 하천을 새롭게 정비할 필요가 있는 경우 자연재료인 나무나 풀, 돌, 흙 등을 이용하여 하천을 원 자연 상태에 가깝게 조성한 하천이다. 또 이러한 복원사업을 통하여 하천의 자정능력을 높이며 생태적 서식처를 조성하고 나아가 친수공간을 확보함으로써 사람과 생물이 함께 어우러지는 자연환경을 보전, 복원, 창조하는 하천이라 할 수 있다.생태하천 복원은 1970년대 하천의 환경(친수)기능 필요성을 인식하고 자연형 하천으로의 보전과 복원에 노력을 기울이기 시작한 유럽의 독일어권 국가인 독일, 스위스, 오스트리아 등지에서 근자연형 하천공법이라는 이름으로 시작되어, 1980년대 일본의 다자연형 하천공법으로 발전하였고, 1990년대에는 미국에서 하천복원공(Stream Restoration Technique)의 명칭으로 자연형 하천복원을 정립하였다.국내에 자연형 하천복원 공법이 적용되기 시작한 것은 1980년대 말 환경부의 오염하천 정화사업으로서 주로 오염하천의 오니를 준설하는 데 그 목적이 있었다. 수원천 옛 모습 찾기 사업은 우리나라에서 가장 먼저 하천의 환경적 기능을 염두에 두고 실시한 사업이다. 그 후 1990년대 중반에 들어 오산천에 자연형 하천공법이 적용되었고, 1996부터 1997년에 걸쳐 양재천 복원 시범사업을 통하여 국내 여건에 맞는 자연형 하천공법의 연구 성과물이 시험 적용되었다. 이는 지자체에 의해 계획되고 추진된 최초의 사업으로서 성내천, 청계천 등 도시하천은 물론 국내 중소하천의 생태하천 복원에 대한 환경여건을 조성하는 효시가 되었다. 2006년도부터 환경부에서는 전국 3,824개 지방하천 중 143개소를 선정, 생태하천으로 복원을 추진하고 있으며, 금년 6월 국토해양부에서는 각 시도에서 추천받은 416개 하천 중에서 120개 하천을 선정하여 생태하천으로 조성할 계획을 밝혔다. 많은 지방하천들이 생태하천으로 복원을 계획하거나 시행중에 있지만 공사가 완료되어 성공적인 복원사례로 소개할만한 하천이 없어서 지금까지 복원 완료된 하천을 중심으로 복원 순서대로 소개하고자 한다.

빠른 식생 활착 및 토양 유실 방지, 오염원의 자연정화능력 극대화비점오염 및 흙탕물 저감공법1) 특징흙탕물 및 비점오염 저감을 위한 식생공법으로, 빠른 식생이 이루어지도록 하여 인공습지 및 침사지를 조성하고, 수로 사면을 통과하는 오염원의 자연정화능력을 극대화한다. 식생수로 및 생태습지의 유속을 저감시키고 세굴을 방지하며 비점오염원 발생을 줄여줄 수 있는 EV식생매트 및 식생롤을 설치하여 식생수로를 보호할 수 있는 ‘흙탕물 저감을 위한 식생공법 및 이 공법에 사용되는 낙차공’으로, 특허 제10-0928695호이다.2) 구조 EV식생매트 + 식생롤 + 낙차공3) 기능습지 조성 및 자연생태계 복원, 하천의 호안침식 및 토사유출 방지, 도로사면녹화 및 배수로공사, 채소밭의 흙탕물 저감, 친환경도수로 공사, 도로 비점오염 방지4) 효과절개지에 식생옹벽을 형성하고 식생수로와 사면에 식생섬유를 포설하여 빠른 식생이 이루어지도록 하여 안정화시킴으로써 흙탕물 발생을 저감시켜 준다. 사면에 롤형 우수필터를 설치하고 식생수로에 낙차공을 설치하여 유속을 줄여줌으로써 흙탕물 발생이 저감되어 면상침식이나 세류침식, 협곡침식 등과 같은 토양유실을 방지하여 댐 및 하천의 수질을 근본적으로 맑게 해준다. 또한 농약과 비료의 하천 유입을 방지할 뿐만 아니라 낙차공의 시공시 받침부재에 의해 필터부재를 받쳐줌으로써 물의 흐름시 필터부재에 의해 발생되는 와류에 의해 바닥면이 세굴되는 것을 방지해준다. 아울러 미늘이 형성된 고정부재를 통해 필터부재와 받침부재를 안정적으로 고정할 수 있어, 필터부재의 심재에 형성된 삽입홈에 종자를 투입하여 낙차공에 빠른 식생이 이루어질 수 있도록 하여 유속 저감 효과를 증대시킬 수 있다.

식생 활착 및 하천호안 안정성 확보를 위한 생태하천 조성공법갈대매트,식생롤을 이용한 저수호안공법1) 갈대매트 공법갈대매트(W2m×var)는 중,하류의 완사면 저수호안에 식물뿌리를 강하게 고정시켜 초기 기반환경을 조성하여 식생활착률을 획기적으로 개선한 침식방지 식생기반매트공법이다. 본 공법에 사용되는 매트는 1년 이상 전용포지에서 재배한 것으로 줄기뿌리의 생성이 왕성하여 하천호안 도입시 활착률을 증대할 수 있고, 군락을 이루고 있어 환삼덩굴 등 귀화식물의 침입에 의한 피해를 최소화할 수 있다. 또한, 매트의 부분유실이나 지반침하시 뿌리번식에 의한 자생복원력이 뛰어나 성,절토면의 조기녹화 및 토양안정 및 침식방지 효과가 있으며, 특히, 저수호안부 안정화를 위해 적용하기에 적합하다. 2) 식생롤 공법식생롤은 야자섬유롤(L4000×Φ300mm)에 노란꽃창포, 부처붓꽃, 줄 등의 습생식물을 식재하여 일체화시킨 식생기반재로서 현장에서의 식물의 식재작업이 불필요하고 롤의 설치와 함께 작업이 종료된다. 롤에 식재된 식물은 충분히 생육되어 있기 때문에 수위변동이 있는 조건이나 수심의 깊은 조건에서 매우 큰 효과를 발휘한다. 특히, 갈대매트와 함께 적용할 시 저수호안부의 빠른 식생활착 및 안정화에 크게 기여할 수 있다. 국내에 적용되고 있는 식생롤 공법은 크게 2가지로 나뉜다. 내부채움재는 코이어섬유로 동일하지만 외부망체에 따라 PE망 식생롤과 코이어트와인네트 식생롤로 구분할 수 있다. 후자는 모든 재료가 천연재료로 구성되어 있는 장점이 있지만, 하천호안의 식생활착이 제대로 되지 않으면, 몇 년후 그 기능성을 잃어버릴 수 있다. 이에 반해 PE망 식생롤의 경우는 수생농장에서 1년 이상 재배하여 출하하는 식생롤에 적용가능한 소재이다.

다공질의 블록 공극을 통해 원지반 활착이 우수한 환경친화적 블록 지오그린소일셀, 지오그린소일어소/옹벽블록, 지오그린생태옹벽블록 등은 다공성 식생블록을 이용한 하천 호안공법으로, 기존에 시행되던 치수 위주의 호안공법과 자연소재만으로 이루어진 호안공법을 탈피파여 치수적 능력과 친환경적인 능력을 동시에 만족시킬 수 있는 새로운 개념의 하천 호안공법이다. 또한 적극적인 생태환경 조사에 따른 자생초화류의 적용으로 하천생태계의 교란을 방지하고 다공성 블록의 공극을 통한 토양의 호흡으로 살아있는 하천을 조성할 수 있으며, 하천생태계와 육상생태계의 자연스러운 생태통로를 제공함으로써 생태환경의 복원이 가능한 친환경 하천 호안공법이다. 지오그린소일셀1) 특징① 전면녹화를 통해 환경생태적으로 완벽하게 식생이 도입되어 곤충, 양서류 및 어류, 조류 등의 생태계가 풍부해진다.② 다공질의 블록 공극을 통해 식물의 뿌리가 원지반에 활착되어 블록과 지반이 일체가 되어 치수성이 뛰어나다. ③ 다공성의 통기성이 확보되어 하부지반에 미생물 및 소곤충의 생태 조성이 가능하다. ④ 지오그린 소일블록은 황토, 고로슬래그, 재생골재를 사용하여 식물이 잘 자랄 수 있도록 만든 환경친화적인 블록이다. ⑤ 황토와 고로슬래그의 포졸란 반응으로 강도와 투수성이 우수하다.⑥ 황토 함유량 40% 이상으로 PH를 중성에 가깝도록 처리한다.

환경부 신기술인 점, 비점오염원 생태적 수질정화 시스템공법 개요본 공법은 국내의 다양한 장소적 특성에 맞게 연구,개발,적용된 자연수면형 인공습지로서 생태,환경공학적 접근을 통해 훼손된 수생태,환경을 복원하는 생태적 수질정화 비오톱(SSB: Sustainable Structure wetland Biotop)과 습지의 수처리 효율을 증진시킨 생태적 수질정화 미디어(SSM) 등을 이용하여 유역 내에서 발생하는 점,비점오염원을 자연유하 방식으로 처리하고, 조성하는 기술이다. 생태적 수질정화 비오톱SSB은 환경부 신기술 제258호로 다단계셀 습지,연못 구조와 생태적 수질정화 미디어 시스템을 활용한 습지 비오톱 복원기술로, 변찬우 교수(상명대)가 신기술 및 특허를 발명하였으며, 전용실시권자는 (주)L.S생태환경복원이다. 관련 세부 특허로는 생태공원으로 활용가능한 점?비점오염원 처리용 다단계셀 인공습지 시스템 및 오염원 처리방법(특허시스템 제10-0444972호), 생태적 수질정화 미디어 및 이를 갖는 수제 배석형 시스템(제10-0746245호), 생태목틀(생태환경 복원을 위한 수변방틀, 제10-0809104호), 생태하천조성을 위한 호안의 시공방법(제10-0821351호), 하천비탈면의 친환경적 식생호안 블록 결합체(제10-0825475호), 자연형 어도보를 갖는 하천(제10-0839660호) 등이 있다. 생태적 수질정화 비오톱 구조생태적 수질정화 비오톱(SSB: Sustainable Structured Wetland biotop)은 생태적으로 안정적이고, 지속가능한 수질정화시스템으로 환경부 시범사업과 각종 대규모 국책사업에서 성공적인 수질처리 효율과 생태적인 지속가능성을 보장받고 있는 국내 유일의 검증된 점,비점오염원 생태적 수질정화 시스템이다. 우리나라 풍토에 맞게 개발하였기 때문에 초기 강우시 유역에서 발생하는 점?비점오염원을 효과적으로 정화하는 생태적 수질정화 기능뿐만 아니라 생물서식처 조성 및 생태복원 기능, 재해방지를 위한 홍수조절 기능, 경관개선 및 자연환경학습 기능 등의 복합적 기능을 성공적으로 수행한다. 기본적인 수처리 방식은 침강저류지에서 1차적으로 고형물질을 침전시키고 유속을 저하시켜 수생식물 습지로 유입시킨 후 수생식물에 의한 자연형 수질정화 기작을 거친 다음 고형물 재부유, 부유물질 제거 기능을 하는 침전지를 통과하여 방류되는 구조이다.

생태복원용 다공성 블록과 생분해성 소재를 활용한 식생매트에코탑 자연형하천 공법산업화로 훼손된 하천 생태계를 친환경제품을 이용하여 자연 상태로 복원함으로서 그 주변의 동식물들이 생육 성장하여 하천 본래의 기능을 되찾고 주변 경관과 조화될 수 있는 아름다운 자연환경을 조성한다. 다공질의 골재 층에는 연속공극이 형성되어 식물의 뿌리가 더욱 쉽게 활착되며, 공기 소통이 원활하여 다양한 땅속 생태계를 보전한다. 콘크리트의 구조적 기능과 식물의 식생공간을 동시에 확보할 수 있어 재해 예방, 자연생태계 복원, 친미적 경관 유지 등 안정성과 환경성을 동시에 얻을 수 있는 자연생태복원 공법이다. 에코탑 생태옹벽블록1) 개요하천이나 절개지 등의 경사면의 토사유실 방지, 식재 공간 확보, 블록간 생태통로 형성, 옹벽 후면의 수압감소 등의 기능이 있으며, 안정적이고 친환경적인 재료인 황토와 고령토, 맥반석을 함유하여 생태계 다양성을 동시에 확보할 수 있는 새로운 개념의 생태옹벽블록이다. 2) 특징① 사면에 식물 식재 공간을 조성하여 자연스러운 경관 유지 ② 블록 상부에 토양 생물 및 소동물이 이동할 수 있는 공간이 마련되어 있어, 토양 생태환경의 이동성과 다양성 확보③ 블록 배치에 따른 다양한 사면 경사(90, 60, 45각도)에 적용 가능④ 직선, 곡선, 각형 등 자유로운 입면 선형의 시공⑤ 투수 기능이 있는 다공성 블록으로 수압 해소로 인한 토압 경감 및 배수시설이 불필요

천연섬유의 필터 작용으로 수질정화, 여과효과가 뛰어난 하천호안녹화공법에코식생복원매트에코식생복원매트의 주원료인 코코넛 섬유는 열대지방에서 자라는 코코스야자의 코코넛 나무열매에서 채취하는데, 코코스속에서 유일한 종으로 30m 높이까지 자라며, 4~6m 길이의 날개 모양의 큰 잎사귀와 60~90cm 길이의 작은 잎사귀가 특징이다. 오래된 나뭇잎은 깨끗이 흩어져서 나무 줄기를 부드럽게 남겨두는데, 코이어섬유는 수많은 섬유세포로 구성되어 다량의 공극을 가지고 있으며, 내구성도 뛰어나 1980년대 중반부터 벽면 절개지 녹화용으로 널리 이용되었다. 에코원의 에코식생복원매트는 이러한 코이어섬유의 특징에 더해, 인장력과 토사유출 방지기능, 내구수명을 획기적으로 향상시킨 제품이다. 100% 천연재료로 만들어진 에코식생복원매트는 섬유의 많은 공극율로 필터작용에 의한 수질정화, 여과효과가 뛰어나며, 정화식물군락 형성으로 최적의 식생대 조성이 가능하다. 또한 자연분해되는 원료로 수변 생태계의 기반조성에 기여하고 있다.1) 특징① 강력한 3중망으로 토사유출 방지를 위한 기본 두께인 20mm 확보로 자생종자에 의한 발아율을 최대화하였다. ② 100% 천연 식물성 소재로 기계직조한 네트는 철망 강도와 같은 인장력을 확보하였다. ③ 최소 5년의 내구수명으로 식생완료시까지 호안사면을 안정적으로 보호할 수 있다. ④ 필터매트는 유속에 완충작용을 하며 토양의 수분을 유지하여 식생완성에 최적의 조건을 제공한다. ⑤ 아래층망체의 손직조네트는 토양에 밀착력을 높이고 식생의 초기생육을 향상시킨다.⑥ 복토 없이 식물종자의 발아가 가능하므로 시공기간의 단축이 가능하며 설치가 용이하다.

천연소재의 식생기반재를 포함한 하천 호안부 녹화 및 식생복원기술식생라텍스 매트 공법의 주요 특징 기존의 시멘트 콘크리트를 이용한 콘크리트 호안부 시공은 하천의 수질오염은 물론 생태계 구성요소인 하천식생과 하천에 서식하는 어류와 조류의 서식밀도를 낮추고 서식 동식물의 다양성을 감소시켜 하천이 갖고 있는 생태계 서식처로서의 기능이 쇠퇴되는 결과를 가져왔다. 콘크리트 호안부는 하천수가 토양층에 스며드는 것을 물리적으로 차단시켜 자연하천의 천변 습생식생을 건생화시킬 뿐만 아니라, 천변식생이 제공하는 그늘이 사라지게 되면서 현저한 수온변화가 발생하여 수중 저서생물, 어류의 서식처, 산란처로서 기능하는 하천생태계를 훼손시켰으며, 연이어 천변 식생지 주변에서 먹이를 취하고 식생 덤불에서 은신하는 조류의 서식기반에까지 영향을 미치게 되었다. 식생라텍스 매트 공법은 기존 공법이 갖고 있는 기술적인 한계점을 극복하고 자연재해 및 개발 훼손지와 기존 시공된 콘크리트 호안부를 대상으로 안정성을 확보하는 동시에 시공이 간편하고 비용절감이 가능하면서도 식생이 서식할 수 없는 지형을 복구하며, 영구적인 식물생장 기반을 구축하기 위하여 식물성장에 적합한 천연소재의 식생기반재를 포함하는 식생매트와 안정적인 시공방법을 이용하여 최종 목표인 주변 지형 및 자연경관과 조화로운 하천 호안부의 녹화 및 식생복원기술로 개발되었다. 이러한 호안 녹화용 식생매트와 이를 이용한 식생호안구조 및 시공방법의 주요 특징은 다음과 같다. 첫째, 기 시공된 콘크리트 호안부를 철거하지 않고도 수변식물을 식재할 수 있어 비용이 저렴하고 시공이 용이하다. 둘째, 손쉽게 호안을 녹화할 수 있고, 인접한 식생매트들을 서로 견고히 고정할 수 있어 홍수 등의 범람 시에도 쉽게 손상되지 않는다.셋째, 식재된 식물의 생장조건을 향상시킬 수 있고, 식물을 식재할 수 있는 공간에 식재된 식물 외에 잡초와 같은 다른 식물이 발아하는 것을 방지할 수 있다.넷째, 식생매트로 공급된 수분을 최대한 장기간 함유할 수 있어 최소한의 관리로 식재된 식물의 생장조건을 유지할 수 있다.다섯째, 다양한 장소에 사용할 수 있고, 최소한의 기초 작업으로 시공이 가능하여 공사기간의 단축과 비용을 절감할 수 있다.

생태복원 및 수질정화 효과가 뛰어난 생물서식처어류산란장1) 공법의 개요 및 특징어류산란장은 수체의 수면위에 부유하여 조성되는 식생공간으로서, 부유습지의 개념이다. 동식물의 서식처로서 동물플랑크톤, 양서류, 파충류, 어류, 조류 등의 서식처가 조성되어 생태계가 복원된다. 별도의 부지가 필요 없이 수체위에 조성되므로 호소, 인공습지, 저류지 등에 연계하여 다양하게 적용될 수 있다. 또한 수위변동에 변함없이 습지 공간을 유지하며 식물의 오염물 흡수, 기반재 및 뿌리에 공생하는 미생물의 오염물 분해, 수중의 뿌리에 의한 여과, 흡착, 침강 효과로 오염물질이 제거된다.2) 어류산란장의 구조① 식생기반재 : 식생기반재는 식재된 식물이 완전히 활착할 때까지 식생기반재로서의 기능을 하며, 부유성고형물의 흡착, 여과 기능, 식물체 뿌리와 더불어 미생물접촉여재의 역할 그리고 미생물, 동물플랑크톤, 무척추동물, 어류 등의 산란 및 서식처 역할을 한다.② 부체 : 유연성을 갖는 평판형 가교결합 폴리에틸렌폼 부체는 파랑 및 유속 등의 지속적인 외부 충격에 대해 파손 및 유실의 우려가 적고, 식생기반재 및 외부망체 등과 함께 전체적인 연질구조의 특성을 갖게 된다.③ 외부망체 : 외부망체는 부체와 식생기반재를 하나의 구조로 일체화 시키는 역할을 한다. 외부망체 역시 전체적 유연성을 위해 연질구조인 HDPE 망체를 사용한다.④ 고정장치 : 어류산란장을 호소나 하천의 일정부위에 고정시키는 역할을 하며 수위변동, 유속, 유량의 변동에 견딜 수 있다.⑤ 수생식물 : 어류산란장에 식재되는 식물은 다년생 수생식물로 수질정화능력이 탁월한 수종, 구입 및 유지관리가 용이한 수종, 환경조건에 잘 적응하며 월동이 가능한 수종 그리고 설치목적에 적합하고 전체적인 분위기에 조화되는 수종을 사용한다.⑥ 어초 : 어류산란장의 하부에 부착하여 어류의 산란면적을 극대화한다.

호안 및 하상에 활용 가능한 친환경적이며 경관성이 뛰어난 자연석 제품유니온스톤호박돌이나 가공석을 사용하여 와이어로프와 일체화시킨 유니온스톤은 계단돌 놓기, 자연석 쌓기, 근고공, 여울공, 세굴방지공 등 경관적 요소가 강한 호안 및 하상에 사용 가능한 제품이다. 자연석의 방향 등을 미리 설정하여 앵커를 박거나 또는 자연석을 배치하면서 앵커를 박아 와이어로프를 연결하면 되는데, 자연석의 크기 및 중량에 따라 앵커의 수량이 달라진다.1) 특징① 콘크리트를 사용하지 않는 친환경적인 소재이므로, 제품 외관의 자연성이 풍부하다.② 자연석의 틈새나 뒷면에 생육하는 식물에 의해 생태적으로 건강하고 경관적으로 뛰어난 환경을 창출한다.③ 역간접촉산화법에 의한 폭기 작용으로 용존산소가 증가하고 수질을 정화시켜준다.④ 현장 여건에 따라 호안공, 여울공, 수제공, 세굴방지공 등 다양하게 적용이 가능하다.2) 규격 및 제원재료의 특징 및 가공방법에 따라 4가지 타입의 유니온스톤이 만들어진다.3) 호안공자연석과 와이어철선이 일체화되어 더욱 견고하고 안정성이 확보된 호안이 형성되며, 자 연과 식물이 어우러져 아름다운 하천환경이 창출될 수 있다.4) 여울공자연석과 와이어로프가 일체화되어 빠른 유속에도 충분히 대응할 수 있는 여울공을 조성할 수 있고, 또한 폭기작용으로 인해 하천의 자정기능을 높일 수 있는 친환경적인 공법이다.5) 수제공호안의 침식 및 세굴방지, 하안식생과 수생생물의 서식장소 제공 등을 목적으로 하는 수제공의 구조적 안정성 확보와 함께 유실되지 않도록 유지시켜 줄 수 있는 안정적인 친환경공법이다.6) 세굴방지공교량의 교각, 어도 및 그 외 하천 내 구조물 주변에 설치하여 침하 및 세굴을 방지함으로써 구조물의 안정성 확보와 함께 유실되지 않도록 유지시켜 줄 수 있는 안정적인 친환경공법이다.