Random Forest 기법을 이용한 하천유지유량 추가방류에 따른 한강유역의 수생태계 건강성 변화 평가

기존 우리나라에서는 유기물오염 지표 혹은 부영화 지표와 같은 일반 수질항목들을 사용하여 수환경을 평가해왔으나 최근 물관리 일원화가 추진되면서 수문·수질·수생태에 대한 통합적인 연구를 통한 유역평가의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 수문과 수질을 동시에 모의할 수 있는 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형을 이용하여 한강유역(34,148 ㎢)을 대상으로 다목적댐(소양댐, 횡성댐, 충주댐), 발전용댐(팔당댐), 다기능보(강천보, 여주보, 이포보)의 운영을 고려하여 모형의 수문(댐·보 유입량, 증발산량, 토양수분, 지하수위) 및 수질(SS, T-N, T-P)에 대한 보정(2008∼2012)과 검증(2013∼2015)을 수행하였다. 수생태계 건강성 자료는 국립환경과학원에서 8년간(2008∼2015) 1년에 2차례 봄(4월∼6월)과 가을(8월∼10월)에 걸쳐 관측한 어류평가지수(FAI), 부착돌말류지수(TDI), 저서형 대형무척추동물지수 (BMI)자료를 이용하였으며, 이 지수들은 0∼100점으로 평가되어 각 지수의 기준에 따라 A∼E등급으로 구분된다. SWAT 모델의 수질(T-N, T-P, NH4, NO3, PO4) 및 수온 결과와 수생태계 건강성 지수 등급을 기계학습 기법 중 하나인 Random Forest 분류 모델의 학습 자료로 사용하여 유역의 건강성을 평가하였을 때, 유역의 최하류에서 모든 수생태 건강성 지수 등급이 나쁜 것으로 분석되었다. 이를 개선하기 위해 하천의 유량을 증가시키며 하천에 흐르는 수질 농도를 저감하고자 하천유지유량 방류를 모의하였고, 방류 시나리오는 환경부에서 제시한 댐·보 연계운영 시나리오를 기반으로 선정하여 다목적댐, 다기능보의 개방을 통한 하천유지유량 방류에 따른 유역의 수질 및 수생태계 건강성의 변화를 평가하였다.