1. 서 론

원주천, 삼산천, 서곡천은 강원특별자치도 원주시를 관류하거나 인접하여 흐르는 대표적인 지방하천 및 국가하천으로, 섬강 수계에 속하는 주요 지류들이다. 이들 하천은 도시 및 농경지, 산림지역을 통과하며 지역 수자원 공급, 홍수 조절, 생태계 서식처 제공 등 다양한 기능을 수행하고 있다. 이 중 원주천은 원주시 도심을 관통하는 하천으로 2020년 1월 1일부터 국가하천으로 승격되었다. 삼산천은 하천 주변으로 농경지와 산림이 분포하고 있으며, 하류 지역에는 간현유원지가 자리하고 있다. 서곡천은 하천 주변 대부분의 토지이용이 농경지로 이용되고 있어 세 하천 모두 비교적 서로 다른 토지이용 특성을 보인다. 오늘날 대부분의 하천은 도시화, 하천 정비사업, 비점오염원 유입 등의 영향으로 물리·화학적 환경 변화가 지속적으로 발생하고 있으며, 이에 따른 수생태계 구조 변화에 대한 체계적인 장기 관찰의 필요성이 증가하고 있다(Lindenmayer and Likens 2018;Na et al. 2019).

하천생태계는 유량, 수질, 하상 구조, 주변 토지이용 등 다양한 요인에 의해 구조와 기능이 결정되며, 특히 인위적 교란은 생물군집 변화의 주요 원인으로 작용한다(Poff et al. 1997;Allan 2004). 담수어류는 특정 지역의 서식 환경 특성을 반영하며, 환경 변화에 민감하게 반응하기 때문에 수환경을 평가하는 지표생물로 널리 이용되고 있다(Karr 1981). 또한 어류는 하천생태계에서 먹이사슬의 상위에 위치하며, 에너지 흐름과 물질순환을 통합적으로 반영하는 생물지표로 활용 가치가 매우 높다(Han et al. 2007). 이러한 지표생물을 대상으로 한 장기 생태 모니터링은 단기 조사로는 파악하기 어려운 점진적 변화 양상과 생태계 구조의 변동을 이해하는 데 중요한 역할을 한다(Lindenmayer and Likens 2010;Magurran et al. 2010). 또한, 생태계는 다양한 생물학적·비생물학적 요인 간의 복합적인 상호작용에 의해 유지되기 때문에, 단기간의 연구만으로는 생태계의 안정성, 회복력 및 장기적인 변화 경향을 합리적으로 해석하는 데 한계가 있어 장기 생태 모니터링 연구가 필수적이다(Vucetich et al. 2020;Le et al. 2025).

국내 하천을 대상으로 한 어류 연구는 주로 특정 시기의 어류상 조사, 군집구조 분석, 생태건강도 평가 등에 초점을 맞추어 수행되어 오고 있다(An and Lee 2018;Choi et al. 2025;Kim et al. 2025). 이들 연구의 상당수는 조사 기간이 단기적이거나 특정 지점에 국한되어 있어, 장기간에 걸친 어류 군집 변화와 환경요인 간의 관계를 종합적으로 분석하는 데에는 한계가 있다. 현재 연구 대상 하천에서 수행한 선행 연구 또한 대부분 특정 시기 또는 단발적으로 수행된 조사 결과를 바탕으로 한 연구 결과이며(Choi et al. 2005;Park et al. 2017;Ko et al. 2018), 장기적인 시계열 자료를 기반으로 어류상 및 군집구조의 변화 양상에 관한 연구는 매우 부족한 실정이다.

따라서 본 연구는 원주시 주요 하천인 원주천, 삼산천, 서곡천을 대상으로 장기간에 걸쳐 축적된 어류 조사 자료를 바탕으로 어류상 및 어류 군집구조의 변화 특성을 분석하고, 이를 통해 하천생태계의 장기적인 변화 양상을 파악하고자 한다. 또한 향후 원주시 하천의 생태적 보전 및 관리 전략 수립을 위한 기초자료로 활용하고자 연구를 수행하였다.

2. 재료 및 방법

2.1. 조사 시기 및 조사 지점

어류상 조사는 2011년부터 2025년까지 연도별 1~2회 수행하였다. 조사 횟수 차이에 따른 영향을 최소화하기 위하여 본 연구의 장기 비교 분석에는 각 연도 7~10월 사이에 수행된 1회 조사 자료를 선별하여 이용하였다. 분석에 이용한 조사 시기는 2011년 9월, 2012년 9월, 2013년 10월, 2014년 9월, 2015년 9월, 2016년 9월, 2017년 8월, 2018년 7월, 2019년 8월, 2020년 10월, 2021년 8월, 2022년 9월, 2023년 9월, 2024년 9월, 2025년 8월이다. 조사 지점은 원주천(WJ, Wonjucheon Stream), 서곡천(SG, Seogokcheon Stream) 및 삼산천(SS, Samsancheon Stream) 세 하천에서 하천 서식환경과 수질측정망 지점 등을 고려하여 2개 정점을 선정하여 조사를 수행하였고, 각 조사 지점의 위치는 다음과 같다(Fig. 1).

2.2. 조사 및 생태지표 산출 방법

2.2.1. 화학적 수질 자료

원주천, 서곡천, 삼산천의 화학적 수질상태를 분석하기 위하여 2011년에서 2025년까지 물환경정보시스템(http://water.nier.go.kr)에 등록되어 있는 수질 자료를 활용하였다. 삼산천은 2017년부터 수질측정망이 설치·운영됨에 따라, 해당 하천의 수질 분석에는 2017년에서 2025년까지의 자료를 이용하였다. 각 하천의 수질은 현지 어류 조사가 수행된 연도의 조사 월에 해당하는 수질측정 자료를 활용하였다. 수질 항목은 여러 수질 항목 중 물 시스템의 유기물 축적 상태를 나타내는 지표를 이용하였으며, 생물학적 산소요구량(Biochemical oxygen demand, BOD mg L⁻¹), 화학적 산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD mg L⁻¹), 총유기탄소(Total Organic Carbon, TOC mg L⁻¹)의 장기 변동 경향을 분석하였다(Metcalf & Eddy/AECOM 2014;Ha et al. 2022).

2.2.2. 채집 및 동정

어류의 채집은 정량 조사를 위하여 각 조사 지점에서 투망(7×7 mm, 14회)과 족대(4×4 mm, 40분)를 이용하여 조사를 수행하였으며, 채집된 어류는 대부분 현장에서 종을 동정하고, 개체수를 확인한 후 방류하였다. 어류의 동정은 국내에 발표된 검색표(Kim and Park 2002;Kim et al. 2005)를 이용하였고, 분류체계는 Nelson (2006)을 따라 정리하였다.

2.2.3. 군집 분석

군집 분석은 조사 지점별 정량 조사를 통해 채집된 종수 및 개체수를 이용하여 우점종(Dominant species), 아우점종(Subdominant species), 우점도지수(McNaughton 1967), 다양도지수(Shannon and Weaver 1949), 균등도지수(Pielou 1975), 풍부도지수(Margalef 1958)를 산출하였다. 우점도지수(DI)는 우점종과 아우점종이 전체 군집에서 차지하는 상대적 우세도이며, 다양도지수(Hʹ)는 종풍부도와 개체수 분포를 종합하여 군집의 복잡성과 안정성을 나타낸다. 또한 균등도지수(E)는 종 분포의 균등성을, 풍부도지수(RI)는 전체 종수와 총 개체수를 이용하여 군집의 종풍부도를 평가하였다.

① 우점도지수

(DI)

N: 총 개체수, n₁, n₂: 우점종 및 아우점종의 개체수

② 다양도지수

(Hʹ)

S: 전체 종수, P_i: i번째 종의 비율, N: 총 개체수,

N_i: i번째 종의 개체수

③ 균등도지수

(E)

Hʹ: 다양도지수, S: 전체 종수

④ 풍부도지수

(RI)

S: 전체 종수, N: 총 개체수

2.2.4. 내성도 길드 분석

채집된 어류는 국립환경과학원 “수생태계 현황 조사 및 건강성 평가 방법 등에 관한 지침”에 제시된 기준에 따라 민감종(SS: Sensitive Species), 중간종(IS: Intermediate Species), 내성종(TS: Tolerant Species)의 세 가지 내성도 길드(tolerance guild)로 구분하여 분석하였다(NIER 2025). 또한, 각 하천별 내성도 길드 구성비의 연도별 변화를 파악하기 위하여, 하천별 2개 조사 지점에서 채집된 개체수를 연도별로 합산한 후, 전체 개체수 대비 각 길드(SS, IS, TS)가 차지하는 상대 개체수 비율(relative abundance,%)을 연도별로 산정하였다.

2.2.5. 어류평가지수 (FAI)

하천건강성 평가는 하천차수(stream order)에 따라 8개의 메트릭(M1: 국내종의 총 종수, M2: 여울성 저서종수, M3: 민감종수, M4: 내성종의 개체수 비율, M5: 잡식종의 개체수 비율, M6: 국내종의 충식종 개체수 비율, M7: 채집된 국내종의 총 개체수, M8: 비정상종의 개체수 비율)별로 값을 계산한 후 합산하여 어류평가지수(Fish assessment index, FAI)를 산출하였다. 산출된 지수는 평균값을 계산한 후 매우 좋음(A: 80≤FAI≤100), 좋음(B: 60≤FAI<80), 보통(C: 40≤FAI<60), 나쁨(D: 20≤FAI<40), 매우 나쁨(E: 0≤FAI<20)으로 등급을 구분하였다(NIER 2025).

2.3 데이터 처리 및 통계 분석

모든 자료의 전처리, 시각화 및 통계 분석은 R (ver. 4.4.1)을 이용하여 수행하였다. 수질 자료와 군집지수는 tidyverse package (Wickham et al. 2019)를 이용하여 전처리하였으며, ggpubr package (Kassambara 2023)를 이용하여 결과를 시각화하고 patchwork package (Pedersen 2023)를 이용하여 각 그래프를 하나의 그림으로 배열하였다. 장기적인 변동 양상을 비교하기 위하여 조사 기간을 Phase 1 (2011~2015년), Phase 2 (2016~2020년) 및 Phase 3 (2021~2025년)으로 구분하여 BOD, COD, TOC 및 군집지수의 분포를 boxplot으로 나타냈다. Phase별 boxplot은 각 하천의 장기적인 변동 경향을 시각적으로 비교하기 위하여 제시한 것으로, Phase 간 통계적 비교는 수행하지 않았다. 내성도 길드의 연도별 상대 개체수 비율은 heatmap으로 시각화하였다.

하천 간 수질 차이의 통계적 비교에는 세 하천에서 공통적으로 수질 자료가 확보된 2017~2025년의 자료를 이용하였다. 각 하천의 수질 자료는 현지 어류 조사가 수행된 연도의 조사 월과 동일한 월에 측정된 일자료를 해당 연도의 대푯값으로 산정하였고, Phase별 boxplot에 제시된 값은 각 Phase에 포함된 연도별 대푯값(해당 조사 월에 측정된 일자료)을 이용하여 그래프화하였다. BOD, COD 및 TOC를 각각 종속변수, 하천(Wonjucheon, Seogokcheon 및 Samsancheon)을 독립변수로 하는 one-way ANOVA를 실시하였으며, 유의한 차이가 확인된 경우 Tukey’s HSD 사후검정을 이용하여 하천 간 다중비교를 수행하였다. 군집지수의 하천 간 차이는 2011~2025년까지 연도별 각 하천 내 2개 조사 지점에서 산출된 지수값의 평균을 대푯값으로 산정하였고, Phase별 boxplot에 제시된 값은 각 Phase에 포함된 연도별 대푯값(군집지수 평균)을 이용하여 그래프화하였다. DI, Hʹ, E 및 RI를 각각 종속변수, 하천을 독립변수로 하는 one-way ANOVA를 실시하였으며, 유의한 차이가 확인된 경우 Tukey’s HSD 사후검정을 수행하였다. 통계적 유의수준은 p<0.05로 설정하였다.

하천 간 어류 군집의 종풍부도를 표본 크기의 차이에 따른 영향을 최소화한 상태에서 비교하기 위하여 rarefaction 및 extrapolation 분석을 수행하였다. 분석을 위해 각 하천에서 2011년부터 2025년까지 15년간 2개 조사 지점에서 채집된 어류의 종별 개체수를 합산한 후 조사연수(15년)로 나누어 종별 연평균 개체수 자료를 산출하였다. 기대 종풍부도(expected species richness)는 Hill numbers에 근거한 개체수 기반(individual-based) 희박화 및 외삽 분석을 통해 추정하였으며, 종의 상대풍부도에 가중치를 부여하지 않는 q=0 (species richness)을 적용하였다(Chao et al. 2014;Hsieh et al. 2016). 분석에는 iNEXT package (Hsieh et al. 2016)를 이용하였으며, 하천 간 표본 크기 차이에 따른 비교 편향을 최소화하기 위하여 세 하천의 연평균 총 개체수 중 최소값인 206개체를 표준화 표본 크기(standardized sample size)로 설정하였다. 각 곡선의 95% 신뢰구간은 100회의 bootstrap 재표본추출을 통해 추정하였으며, 신뢰구간의 중첩 여부는 하천 간 기대 종풍부도 차이를 해석하기 위한 보조적 기준으로 이용하였다.

어류평가지수(FAI)의 연도별 장기 변동은 line plot으로 시각화하였다. FAI의 연도별 값은 하천별 조사정점의 평균으로 나타냈으며, 오차막대는 표준편차(standard deviation, SD)를 나타낸다. 또한 FAI의 장기적인 변화 경향을 확인하기 위하여 연도를 독립변수, 연도별 평균 FAI를 종속변수로 하는 단순선형회귀분석(simple linear regression)을 실시하였으며, 회귀식과 결정계수(R²)를 <Fig. 7>에 제시하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. 하천 내 유기물 지표 비교

2011년부터 2025년까지 원주천, 서곡천, 삼산천에서 측정한 수질측정망 자료를 활용하여 BOD, COD, TOC에 대한 장기 변동을 3단계(Phase 1: 2011~2015년, Phase 2: 2016~2020년, Phase 3: 2021~2025년)로 구분하여 분석한 결과는 다음과 같다(Fig. 2). 원주천의 BOD는 2.2 (2011년)~6.4 (2013, 2016년) mg L⁻¹, COD는 5.9 (2012년)~9.4 (2016년) mg L⁻¹, TOC는 3.6 (2011년)~6.2 (2019년) mg L⁻¹의 범위, 서곡천의 BOD는 0.5 (2011년)~1.8 (2022년) mg L⁻¹, COD는 3.2 (2012년)~5.1 (2015년) mg L⁻¹, TOC는 1.9 (2011년)~3.4 (2019년) mg L⁻¹의 범위, 삼산천의 BOD는 0.8 (2017년)~1.1 (2023년) mg L⁻¹, COD는 2.6 (2024년)~3.3 (2017, 2020년) mg L⁻¹, TOC는 1.3 (2025년)~2.4 (2017년) mg L⁻¹의 범위로 확인되었다. 하천 간 수질 차이를 분석한 결과, BOD, COD 및 TOC 모두에서 통계적으로 유의한 차이가 확인되었다(one-way ANOVA, p<0.05). Tukey’s HSD 사후검정 결과, BOD는 원주천이 서곡천 및 삼산천보다 유의하게 높았으나(p<0.05), 서곡천과 삼산천 간에는 유의한 차이가 나타나지 않았다(p>0.05). COD와 TOC는 원주천, 서곡천, 삼산천 순으로 높았으며, 세 하천 간 모든 쌍별 차이가 유의한 것으로 나타났다(p<0.05). 이는 도심지를 관통하는 원주천의 특성상 하천 주변 시가지로부터 유입되는 점오염원 및 비점오염원의 영향이 크게 작용한 것으로 판단된다. 서곡천과 삼산천은 조사 기간 전반에 걸쳐 유기물 농도의 변화 폭이 크지 않았으나 원주천은 시기에 따른 농도 변동이 뚜렷하게 관찰되었다. 원주천의 COD 및 TOC는 Phase 2에서 boxplot의 중앙값이 가장 높게 나타나는 경향을 보였다. BOD는 Phase 1 (중앙값 3.8)과 Phase 2 (중앙값 3.9) 간에는 뚜렷한 차이가 없었으나, Phase 1·2는 Phase 3 (중앙값 3.4)에 비해서 상대적으로 높은 값을 보였다. 시기별 차이는 장기적인 수질 변동 양상을 시각적으로 비교한 결과이며, Phase 간 통계적 차이를 의미하는 것은 아니다. COD 및 TOC에서 관찰된 이러한 Phase 2의 상승 경향은 2014년 9월부터 2017년 2월까지 시행된 원주천 생태하천 복원사업(Park et al. 2017) 과정에서 발생한 물리적 교란 및 퇴적 오염물질의 재부유와 관련되었을 가능성이 있는 것으로 판단된다.

3.2. 종 조성

하천별 채집된 어류는 원주천 10과 30종 3,502개체, 서곡천 9과 40종 4,063개체, 삼산천 9과 34종 3,102개체로 총 11과 50종 10,667개체가 채집되었다(Tables 1~3). 하천별 출현 양상을 분석한 결과, 지형적 특성과 환경 변화에 따른 고유한 군집의 특성을 보였다(Fig. 3). 원주천의 연도별 총 출현 종수는 12~16종, 고유종은 5~8종 범위 내에서 유지되어 조사 시기에 따른 변동 폭이 비교적 적은 안정적인 군집구조를 보였다(Fig. 3A). 멸종위기 야생생물 II급인 둑중개(Cottus koreanus)는 대부분의 조사 시기에 지속적으로 출현하였다. 특히 2024년 조사에서는 기존 선행 연구(Choi et al. 2000;Park et al. 2017)에서 보고되지 않은 멸종위기 야생생물 II급 묵납자루(Acheilognathus signifer) 1개체가 신규 확인되었다. 이는 인접 수계인 섬강에 서식하는 일부 개체군(Bae et al. 2024)이 원주천으로 소상한 결과로 추정되며, 향후 묵납자루의 정착 여부를 확인하기 위한 정밀 모니터링이 필요할 것으로 판단된다. 서곡천의 연도별 출현 종수는 9~20종(고유종 2~8종)으로 변동 폭이 매우 크게 나타났다(Fig. 3B). 일반적으로 하천의 폭이 좁고 유역면적이 작을수록 강우에 따른 유량 변동성이 커지며, 이러한 수문학적 불안정성은 하천의 물리적 서식환경(유속, 수심 등)을 단기간에 급격히 변화시켜 어류 군집구조에 직접적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Poff and Ward 1989). 실제로 본 연구 대상 수계와 인접한 섬강 유역을 대상으로 수행된 선행 연구에서도 어류의 종풍부도에 영향을 미치는 주요 변수로 유속, 급여울, 하천 폭, 수변 면적이 제시된 바 있다(Choe 1997;Jeong et al. 2015). 이러한 선행 연구를 고려할 때, 서곡천에서 관찰된 연도별 출현 종수의 변동은 하천의 물리적 규모와 이에 따른 유량 안정성의 영향을 받았을 가능성이 있는 것으로 판단된다. 다만, 이는 유폭, 하천경사 및 유량 등에 대한 실측 자료를 이용하여 직접 검증한 결과가 아니라 선행 연구를 바탕으로 해석한 것이므로, 향후 수리·수문학적 자료를 포함한 추가 연구를 통해 이를 검증할 필요가 있을 것으로 사료된다. 삼산천의 연도별 출현 종수는 9~19종, 고유종은 5~12종으로 확인되었으며, 2019년을 기점으로 종 다양성 및 고유종 비율이 점차 증가하는 경향을 보였다(Fig. 3C). 멸종위기 야생생물 II 급인 한강납줄개(Rhodeus pseudosericeus)와 묵납자루 2종이 출현하였으며, 특히 2023년부터는 한강납줄개의 서식이 지속적으로 확인됨에 따라 법정보호종 보호를 위한 모니터링 및 관리가 필요할 것으로 판단된다.

3.3. 내성도 길드

2011년부터 2025년까지 원주천, 서곡천, 삼산천 어류 내성도 길드의 장기 변동을 개체수 기반의 상대 비율 히트맵(heat map)으로 분석한 결과, 하천별 서로 다른 내성도 길드 분포 양상을 보였으나 조사 시기에 따른 변화는 비교적 크지 않은 것으로 확인되었다(Fig. 4). 원주천은 조사 기간 전반에 걸쳐 중간종(IS)과 민감종(SS)의 비율이 일정 수준을 유지하며 변동이 적은 경향을 보였고, 내성종(TS)의 비율은 지속적으로 낮은 수준을 유지하였다. 원주천 조사 지점은 상류 구간을 포함하고 있어 내성종의 비율이 낮게 나타난 것으로 판단된다. 그러나 도심하천의 특성상 내성종의 비율이 상대적으로 높게 나타날 가능성이 있음에도 불구하고, 비교적 낮은 수준을 유지하고 있다는 점에서 원주천은 내성도 길드 측면에서 비교적 양호한 군집 상태를 유지하고 있는 것으로 판단된다(Ko et al. 2012). 서곡천의 경우 수질 분석에서 유기물 오염 지표가 낮은 수준을 나타냈음에도 불구하고, 민감종(SS)의 출현 비율은 매우 낮은 상태를 유지하는 것으로 분석되었다. 이러한 구조는 민감종의 안정적인 정착을 제한하는 환경적 요인에 기인한 것으로 생각되는데, 상대적으로 좁은 유폭과 강우 시 발생하는 급격한 유량 변동 등 물리적 교란의 영향으로 판단된다. 이는 생물학적 군집구조가 화학적 수질뿐만 아니라 물리적 서식지 안정성에 의해서도 결정된다는 선행 연구 결과와 일치한다(Karr 1981;An and Lee 2018). 한편, 서곡천은 전 기간에 걸쳐 중간종(IS)이 높은 비율로 우점하는 뚜렷한 경향을 나타냈는데, 이는 중간종이 특정 서식 조건에 대한 요구도가 낮고, 환경 변화에 대한 내성 범위가 비교적 넓어 물리적 교란이 지속되는 서곡천과 같은 환경에서 상대적으로 안정적인 개체군을 유지할 수 있기 때문으로 사료된다. 삼산천은 원주천과 유사한 양상을 보여 비교적 안정적인 수생태계 균형을 유지하고 있는 것으로 생각된다. 다만, 초기(2011~2013년)에는 민감종(SS)의 비율이 높았으나, 2014년, 2016년, 2022년에는 중간종(IS)의 비율이 일시적으로 급격히 증가하였고, 이후 다시 기존의 비율로 회복하는 추세를 보여 조사 시기에 따라 중간종과 민감종의 비율이 변동하고 있는 것으로 확인되었다. 이는 삼산천 내 우점종 및 아우점종인 돌고기(Pungtungia herzi, 중간종), 피라미(Zacco platypus, 중간종), 참갈겨니(Zacco koreanus, 민감종) 개체군 간의 상대적 개체수 출현 비율이 조사 시기에 따라 유동적으로 변화되어 나타난 결과로 판단된다. 특히 유기물 오염 지표(BOD, COD, TOC)가 매우 낮은 수준을 나타내는 삼산천의 특성을 고려할 때, 이는 수질오염보다는 일시적인 환경 변화에 기인한 현상으로 추정된다.

3.4. 군집 분석

2011년부터 2025년까지 원주천, 서곡천, 삼산천 어류 군집지수의 장기 변동을 3단계(Phase 1: 2011~2015년, Phase 2: 2016~2020년, Phase 3: 2021~2025년)로 구분하여 분석을 수행하였다(Fig. 5). 하천별 군집지수는 서로 다른 장기 변동 양상을 보였으나, 모든 군집지수에서 하천 간 통계적으로 유의한 차이는 확인되지 않았다(one-way ANOVA, p>0.05). 원주천은 Phase 2에서 우점도지수가 증가하고, 다양도, 균등도 및 풍부도지수가 감소하는 경향을 보였으나, Phase 3에서는 점진적인 회복 양상을 보였다. 이는 원주천 수질 분석 결과 Phase 2에서 BOD, COD 및 TOC가 상대적으로 높은 수준을 나타내는 경향이 관찰되었으며, 이러한 수질 변화가 어류 군집구조의 변동과 관련되었을 가능성이 있는 것으로 판단된다(Lee et al. 2007). 서곡천은 Phase 1, 2에서는 유사한 군집구조를 유지하고 있었으나 Phase 3에서는 우점도지수가 상대적으로 감소하고, 다양도지수 및 풍부도지수가 증가하여 최근의 어류 군집구조가 상대적으로 안정화되는 경향을 나타냈다. 삼산천은 Phase 1에서 상대적으로 안정적인 군집구조를 보였으나, Phase 2에서는 풍부도지수의 변동 폭이 증가하는 경향을 보였다. 이러한 변화는 2018년 수행된 하천 평탄화 작업에 따른 하상 교란과 관련되었을 가능성이 있으며(Kim et al. 2014), 이후 Phase 3에서는 군집구조가 다시 회복되는 경향을 나타냈다.

3.5. 희박화 및 외삽 분석 (Rarefaction and extrapolation)

하천별 채집된 어류 군집의 종풍부도를 비교·평가하기 위해 누적 개체수 증가에 따른 희박화 및 외삽 분석을 수행하였다(Fig. 6). 세 하천의 연평균 채집 개체수 중 최소값인 206개체(n=206, 파란 점선)를 기준으로 표준화하여 비교한 기대 종풍부도(expected species richness)는 삼산천≥서곡천>원주천 순으로 나타났다. 곡선의 초기 기울기는 서곡천에서 가장 높아 적은 표본 크기에서 종의 누적 속도가 상대적으로 빠른 경향을 보였다. 개체수가 증가함에 따라 삼산천의 기대 종풍부도가 서곡천보다 높아지는 양상을 보여 삼산천에서 상대적으로 높은 잠재적 종풍부도가 나타났다. 원주천은 전 구간에서 다른 두 하천에 비해 낮은 종풍부도를 보였으며, 이는 도심지를 관통하는 하천 특성상 다양한 점오염원 및 비점오염원의 유입과 다수의 인공구조물(보, 낙차공) 설치 등 복합적인 요인이 종 다양성 증가를 제한한 결과로 판단된다. 한편, 표준화 표본 크기(n=206)에서 기대 종풍부도의 점추정치는 삼산천과 서곡천이 원주천보다 높은 경향을 보였으나, 세 하천의 95% 신뢰구간이 서로 중첩되어 하천 간 기대 종풍부도의 차이를 통계적으로 명확하게 구분하기는 어려운 것으로 나타났다.

3.6. 어류평가지수 (FAI)

장기 모니터링(2011~2025년) 결과, 원주천, 서곡천, 삼산천은 각 하천의 환경적 특성에 따라 상이한 수생태 건강성 등급과 변동 양상을 나타냈다(Fig. 7). 원주천은 2012년 급격한 지수 감소 이후 2014년까지 회복하는 추세를 보였으나, 회복 이후 2021년까지 다시 감소하는 경향을 보였고, 2021년 이후에는 지수가 지속적으로 상승하여 최근에는 매우 좋음(A등급) 수준의 안정적인 수생태계 건강성을 유지하고 있는 것으로 평가되었다. 서곡천은 보통의 C등급에서 좋음의 B등급 사이를 빈번하게 변동하며, 다른 하천들에 비해 가장 낮은 건강성 지수를 유지하고 있는 것으로 분석되었다. 삼산천은 2011년 이후 2020년까지 감소하는 경향을 보였으나, 2020년 이후부터는 지수가 급격하게 상승하여 최근에는 매우 좋음(A등급) 수준의 건강성을 나타냈다. 삼산천은 조사 대상 하천 중 가장 양호한 수환경을 나타내어 상대적으로 건강성이 회복되는 추세를 보였다. 한편, 단순선형회귀분석 결과 세 하천 모두 결정계수(R²)가 낮게 나타나, 조사 기간 동안 연도에 따른 FAI 변화의 선형적 설명력은 낮은 것으로 나타났다(Fig. 7). 반면, 서곡천은 유기물 농도가 매우 낮은 수준으로 유지되어 높은 건강성 등급이 예상되었으나(Park et al. 2019), 실제 평가 결과는 예상과 달리 비교적 낮은 등급으로 나타났다. 이는 어류평가지수 평가에 사용되는 8개 메트릭 중 국내종의 총 종수(M1), 민감종 수(M3), 채집된 국내종의 총 개체수(M7)의 점수가 낮게 산정되면서 최종 지수값이 감소하였기 때문으로 판단된다. 이러한 결과는 서곡천의 안정적인 어류 정착을 저해하는 단순한 하상구조, 급격한 유량 변동, 생태계 유지를 위한 최소 유량 부족과 같은 물리적 제한 요인이 작용하고 있음을 시사한다(Kim et al. 2014;Spurgeon et al. 2019). 따라서 향후 수생태계 건강성 회복을 위해서는 구조적 개선과 유량 관리가 통합된 서식처 복원 전략이 요구된다. 우선 하상구조의 복잡성을 높임으로써 다양한 어류 군집의 정착을 유도해야 하며(Stoffers et al. 2022), 기후 변화에 따른 유량 변동성에 대비하여 안정적인 하천유지유량을 확보하는 것이 필요하다(Farò and Wolter 2024). 이를 통해 갈수기에도 산란 및 치어 생육에 필수적인 미소서식처가 유지될 수 있도록 체계적인 관리와 정책적 노력이 필요할 것으로 생각된다.

적 요

본 연구는 2011년부터 2025년까지 원주천, 서곡천, 삼산천을 대상으로 수질 환경 변화와 어류 군집의 장기 변동 특성을 비교 분석하였다. 수질 분석 결과, 도심하천인 원주천의 유기물 오염 지표(BOD, COD, TOC)는 서곡천 및 삼산천에 비해 유의하게 높았으며(p<0.05), 이는 원주천이 도심지를 관통하는 하천으로 하천 주변에서 유입되는 비점오염원의 영향이 크기 때문으로 생각된다. 하천별 출현 종수는 서곡천(40종), 삼산천(34종), 원주천(30종) 순으로 확인되었다. 조사 기간 중 원주천에서 멸종위기 야생생물 II급인 묵납자루(Acheilognathus signifer)의 서식이 처음 확인되었고, 원주천 인접 수계인 섬강으로부터 유입되었을 것으로 추정되며, 향후 법정보호종인 묵납자루의 안정적 정착을 확인하기 위한 정밀조사 및 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다. 내성도 길드 분석 결과, 서곡천은 낮은 유기물 농도를 유지하고 있음에도 불구하고, 물리적 제약 요인(좁은 유폭, 급격한 유량 변동 등)으로 인해 민감종(SS)의 정착이 제한되고, 중간종(IS)이 우점하는 구조를 보였다. 희박화 및 외삽 분석과 어류평가지수(FAI) 결과, 삼산천은 상대적으로 높은 기대 종풍부도를 보였으며, 최근 어류평가지수는 A등급을 나타냈다. 본 연구는 수생태계 회복력 확보를 위해 단순한 유기물 오염 저감을 넘어, 하천의 물리적 서식처 안정성 확보 및 인공구조물 개선 등 다각적인 통합 관리 전략이 필수적임을 시사한다. 이러한 결과는 원주천, 서곡천, 삼산천 수계의 생물다양성 증진 및 수생태계 복원 전략 수립을 위한 과학적 근거를 제공하며, 향후 효율적인 하천 관리 정책 수립에 있어 중요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.