1. 서 론
남강댐은 평지에 위치하여 댐 높이가 낮고 댐운영 수위의 편차가 작기 때문에 상시만수위 아래 완경사 비탈면이 갈수기인 3월부터 5월 사이에 장기간 노출되어 5월 전후에 발아하는 식생 특히, 선버들이 대규모로 이입, 성장하여 대규모 군락을 형성하고 있다.
일반적으로 댐 호수 내에 생육하는 선버들군락은 다른 수생 및 수변 식물과 마찬가지로 생육기에는 퇴적토나 수체로부터 질소와 인 등의 무기 영양물질을 흡수하고, 물속의 가지나 부정근은 유속을 감소시키거나 미생물이 부착하여 번식할 수 있는 공간을 제공한다(Kadlec and Knight, 1996). 또한, 경관적인 역할, 토사붕괴 방지, 생태계 보호, 육상동물이 수변에 접근할 때 서식처, 은신처 및 저수지내 수생동물의 은신처를 제공하고 특히, 수중의 부정근은 잉어과 어류 산란장의 공급 등 여러 가지 장점이 있다. 그러나 대규모로 형성된 버들 군락으로부터 발생되는 다량의 낙엽과 자기솎음질(self-thinning)에 의해 고사한 선버들의 부산물로 인하여 부영양화를 야기함으로써 갈수기에 댐호수 수질을 악화시킬 수 있다. 특히 홍수시 탁수가 발생되는 댐에서는 홍수위 아래 분포하는 식물의 잎에 부유사가 흡착되어 광합성을 저해하므로써 영양소 교환에 문제를 유발시키며, 부유물질의 무게 가중으로 물리적인 피해를 준다(Havens, 2003). 수층 내 탁수의 증가는 빛의 투과율의 감소로 플랑크톤이나 부착조류의 광합성이 낮아지고 또한 부유토사로 인한 광합성을 저해하여 대규모의 침수식물이 감소하게 된다(Batiuk et al., 1992). 이런 이유로 현재 댐 및 호소의 강우와 유량의 변화에 따른 담수생태계 영향, 홍수 발생으로 하천의 수질 변화, 녹조 및 조류 발생, 탁수 등의 다양한 연구가 진행되고 있다(Pringle et al., 1988; Park et al., 2002; Farve et al., 2004; Choo et al., 2006). 댐 및 호소는 유입부의 토사퇴적으로 수심은 점점 얕아지고, 수생식물은 광합성과 영양염류 등으로 번성할 수 있는 환경적인 입지조건이 된다. 수생식물은 성장기에는 수체로부터 많은 양의 영양염류를 흡수하지만, 고사기에는 흡수하였던 영양염류를 수체로 다시 방출한다. 이때 수체는 고사된 식물로 인해 오염도가 증가하여 호소의 환경에 영향을 미친다(Byeon et al., 2006). 호소의 수질관리를 위해서는 오염물질의 외부 유입뿐만 아니라 내부생산에 의한 영향도 고려되어야 하나 현재 우리나라에서 다목적댐을 대상으로 수목의 군락 및 고사와 수질 사이의 관계를 연구한 사례는 찾기 어렵다.
남강다목적댐은 상시만수위 41.0 m (저수면적：27.56 km2), 계획홍수위 46.0 m (저수면적：34.19 km2)로서 2000년 6월부터 본격적으로 담수를 시작하여 현재까지 이르고 있다(Jung et al., 2013). 남강댐의 선버들 군락은 남강댐 보강사업 완료(2000년) 직후인 2003년에 형성되기 시작하여 급속하게 확대되고 있는 데, 그 원인은 선버들이 다른 종에 비해 발아율이 다소 낮음에도 불구하고 생산되는 종자의 수가 많기 때문인 것으로 생각된다(Jung et al., 2013). 그런데, 2012년 7월부터 태풍 볼라벤(Bolaven)(28th August, 2012)과 산바(Sanba)(17th September, 2012) 등 8차례의 강우로 인해 16일 동안 30 NTU 이상의 고탁도가 발생하였고, 8월부터 일수위는 41.0 m를 유지하였다. 2012년 2월 23일~2013년 2월 22일(180일)의 기간 동안 0.51 km2의 선버들 군락이 고탁도(30 NTU 이상)에서 장기 침수되면서 광합성이 억제되어 고사되었다(Havens et al., 2001, 2004; Havens, 2003; Kim et al., 2013). 고사한 규모는 남강댐의 상시 만수위(EL. 41.0 m) 보다 낮은 지대에 분포하는 대규모 선버들 군락 면적 약 1.10 km2의 46%에 해당한다(Jung and Kim, 2017). 이러한 사실은 갯버들, 버드나무 및 왕버들에 대한 고탁도(30 NTU 이상) 침수실험에서 탁수가 지속적으로 30일 이상 유지되면 버드나무속 식물의 경우 경엽부에 부유물질이 흡착되어 광합성 작용을 방해하여 심각한 피해를 준다는 연구결과와 일치하고 있다(Kim et al., 2013).
본 연구에서는 남강댐의 지형 및 수역의 변화에 따른 선버들 군락의 낙엽 및 고사목이 남강댐 저수지의 수질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 남강댐 수역을 계획홍수위를 기준으로 남강, 덕천강, 완사천, 내촌천 및 오미천의 5 개 지구로 나누고 12 년간의 경년별 토지이용도 및 23 년간의 남강댐 수질측정자료와 1 년간 각 지구별 수질측정 자료를 조사하여 비교하였다.
2. 재료 및 방법
2.1 연구대상지
연구 대상지는 Fig.1에 나타낸 바와 같이 남강댐 수몰지역이며, 유입 하천인 남강, 덕천강, 오미천, 완사천 및 내촌천을 기준으로 남강 지구(C1), 덕천강 지구(C2), 완사천 지구(C3), 오미천 지구(C4) 및 내촌천 지구(C5)의 5 개 지구로 구분하였다. 각 지구에 대한 수역, 나대지 및 선버들군락 등에 대한 경년별 토지이용 자료(2008년~2019년)와 남강댐 자동수질측정망(N1, N2, N3)의 수질측정 자료(2000년 1월~2022년 6월)를 조사 ‧ 분석하였다.
2.2 연구방법
2.2.1 선버들 군락의 이입, 확장 및 고사 현황 조사
본 연구에서는 남강댐 계획홍수위(EL. 46.0 m) 기준으로 구분한 5개 수몰지구에 대한 대한 선버들 군락 형성, 확장 및 고사 현황을 파악하기 위하여 현장조사와 2008년부터 2019년까지의 항공사진 및 1 : 5,000 수치지형도를 활용하여 경년별 토지이용도를 분석하였다. 토지이용도 분석 결과를 바탕으로 각 지구별 선버들 군락의 형성 및 확장 방향성을 규명하고, 또한 2012년 이후 발생하고 있는 선버들 군락의 고사 원인과 지구별 고사 규모를 남강댐 운영수위, 탁도, 항공사진 및 현장조사를 통하여 분석하였다.
2.2.2 선버들 군락이 남강댐 수질에 미치는 영향 조사
선버들 군락의 이입 및 확장에 따라 발생하는 낙엽 등 다량의 부산물과 고사목이 남강댐 저수지(진양호)의 수질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 2000년 1월부터 2022년 6월까지 3개 지점의 남강댐 자동수질측정망의 수질자료을 수집하였다. 또한, 선버들 군락이 수질에 미치는 관련성을 파악하기 위하여 2016년 8월부터 2017년 9월까지 1 년간 조사한 주요 선버들 군락지 5 개 지점에 대한 수질을 조사하여 남강댐 자동수질측정망의 수질자료와 비교분석하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 결과
3.1.1 선버들 군락의 이입, 확장 및 고사 현황
선버들 이입 전후의 시간 경과에 따른 선버들 군락의 형성과정 및 확장 방향성을 파악하기 위하여 선버들 군락이 형성된 5 개 지구별 분포 면적, 댐운영 수위와 선버들 군락지의 지형을 조사, 분석하였으며, Fig. 2 및 Table 1은 남강댐 수역의 지형분석 결과이다.
Fig. 3은 현재의 남강댐 준공 이후인 2000년~2022년까지의 월별 댐 저수위 변화를 나타낸 것으로서 상시만수위 41.0 (EL.m)를 기준으로 보면 2012년 기점으로 평균 저수위가 다소 높게 유지되고 있음을 알 수 있다. Fig. 4는 2012년 7월부터 2013년 3월까지 남강댐의 저수위와 탁도를 나타낸 것이다(WAMIS, 2022). 2012년은 7월 19일부터 9월 17일까지 5 개의 태풍 즉, 카눈(7월 19일), 담레이(8월 2일), 볼라벤(8월 28일), 덴빈(8월 30일) 및 산바(9월 17일)의 영향으로 남강댐 저수위가 증가함에 따라 남강댐 저수위 40.0(EL.m) 이상을 유지한 총일수는 204 일(2012년 7월 19일~2013년 3월 24일)이었으며, 특히 산바 이후에 165 일(2022년 9월 17일~2013년 3월 24일)간이었다. 또한, 태풍시 집중호우로 인한 유입량 증가시 탁도가 증가하였다. 특히 산바 내습시 30 NTU를 초과한 고탁도의 유입량 증가 이후 약 3 개월간 평균수위는 상시만수위 41.0(EL.m)에 가까운 수위를 유지함으로써 선버들 군락은 탁수 및 장기 침수로 인하여 빛 부족 및 잎에 부착된 부유물질의 무게로 낙엽이 발생하여 고사한 것으로 보인다.
Table 2는 2008년부터 2019년까지 남강댐 계획홍수위 46.0 (EL.m) 이하의 수역에 대한 토지이용도를 항공사진, 수치지형도 및 현장조사를 통하여 분석한 것이다. 항공사진을 분석한 결과에 의하면 2003년 주요 4 개 지구의 선버들 군락은 최초로 0.12 km2에 분포하는 것으로 확인되었다(Jung et al., 2013). 본 연구에서 남강댐 수역을 대상으로 조사한 결과, 선버들 군락의 분포면적은 2008년에는 1.78 km2, 2011년에는 2.47 km2, 2014년에는 2.30 km2, 2017년에는 2.48 km2 2019년에는 3.58 km2 로서 16년 사이에 약 30 배로 급격하게 확장되었으나, 2013년에는 분포면적이 0.17 km2 감소한 것으로 볼 때 남강댐 선버들 군락은 댐 저수위의 변동에 따라 고사와 확장이 동시에 진행되고 있음을 알 수 있다.
Fig. 5는 연구대상지의 항공사진 및 토지이용도를 나타낸 것이며, Fig. 6은 남강지구 선버들 군락의 확장과 고사에 대한 상황을 제시한 것이다.
Table 1.
Analysis results of elevation in study area
Table 2.
Changes in the land coverage rate at the sites (m2 (%))
3.1.2 남강댐의 수질변동 현황
(1) 남강댐의 호수 특성 및 유형
남강댐의 유역면적은 2285 km2이고 호수면적은 34.15 km2(계획홍수위 EL.46.0 m 기준)로서 유역면적/호수 수면적 비가 67이며, 총저수용량 309.2백만 m3(계획홍수위 EL.46.0 m 기준)이고 연평균 유입량은 64.4 m3/sec(2,031백만 m3/년)로서 저수용량을 단위시간(1일)당의 유입유량으로 나눈 값인 체류시간(water residence time)은 약 56 일이다. 남강댐의 경우 1년 사이에 물이 교환되는 횟수(연평균 유입유량/총저수용량)를 나타내는 회전율(flushing rate)은 6.57 회/년이다. 남강댐의 최대수심은 상시만수위 EL.41 m 기준으로 약 16.9 m이나 저수지 바닥의 지형이 국내의 다른 댐과는 달리 접시형으로서 수심 13 m 이상의 면적이 4.6%에 불과하므로 평균수심은 13 m 이하로 보는 것이 타당하다.
Fig. 7은 2000년 1월부터 2022년 7월까지 남강댐 내의 3 개 지점(남강댐 1, 2, 및 3 지점)에서 상층, 중층, 및 하층의 수심과 주요 수질변수의 측정결과를 도시한 것으로 수심은 10 m 이하로 나타나고 있다. 수심과 수온, TN, TP 및 엽록소 a에 대한 봄, 여름 및 겨울의 계절적 변화를 보면 성층화는 발견되지 않고 있다.
(2) 남강댐의 장기간 수질변동 특성
남강댐 수질의 장기 변동특성을 분석하기 위해 2000년 1월부터 2022년 7월까지의 pH, DO, BOD, COD, 부유물질, 수온, T-N, T-P 및 엽록소 a 측정자료를 분석하였다(WEIS, 2022).
Table 3은 22 년 7 개월 동안의 수질자료를 분석한 결과 조사항목의 최대, 최소 및 평균의 변화를 나타낸 것이다. pH는 10.2, 6.0 및 7.7, DO는 21.0, 2.4 및 9.4 mg/L, BOD는 3.2, 0.2 및 1.2 mg/L, COD는 8.0, 1.2 및 2.9 mg/L, 부유물질은 68.5, 0.0 및 4.0 mg/L이다. 또한 수온은 30.8, 2.0 및 15.6℃, TN은 3.080, 0.174 및 1.365 mg/L, TP는 0.127, 0.003 및 0.024 mg/L, 엽록소 a는 39.1, 0.3 및 6.4 mg/m3으로 나타났다.
Table 3.
Water quality measurement results in Namgang Dam reservoir (2000. January~2022. July)
Fig. 8은 2000년 1월부터 2022년 7월까지 남강댐 저수지 내의 3 개 수질측정망 지점(Fig. 1의 N1(남강댐 1), N2(남강댐 2), N3(남강댐 3))에 대한 11 개 수질항목 측정치를 나타낸 것이다. pH는 6.1~10.2로서 평균 7.7이며, 9 이상인 경우는 수온이 24℃ 이상이었다. 수온은 2.0~30.8℃로서 평균 15.6℃이며, DO는 2.4~20.9 mg/L로서 평균 9.4 mg/L이고 동계에는 증가하고 하계에는 감소하는 주기적 변동성을 나타내고 있으며, 2012년 이후로 변동폭이 증가하면서 주기성이 현저해지고 있다. BOD는 0.2~3.2 mg/L로서 평균 1.2 mg/L이며, 2 mg/L 이상인 경우는 선버들 군락 고사면적이 가장 넓은 지구에 인접한 남강댐 3 지점에서 발생빈도가 가장 높았으며, 특히 선버들 군락의 고사가 시작된 2013년 이후부터 큰 값이 측정되었다.
COD는 1.2~8.0 mg/L으로서 평균 2.9 mg/L이며, 동계에는 감소하고 하계에는 증가하는 주기적 변동성을 나타내고 있으며, 2009년부터 전반적으로 증가하였으나 2013년 이후에 남강댐 3 지점의 증가폭이 커지고 있다. TN은 0.174~3.080 mg/L으로서 평균 1.365 mg/L이며, 대체적으로 주로 봄과 가을에 증가하고 2012년 이후부터 모든 지점에서 증가하는 것으로 나타났다. TP 0.003~0.127 mg/L로서 평균 0.024 mg/L이며, 주로 가을에 증가하는 주기적 변동성을 나타내고 있으나 0.04 mg/L 이상의 발생빈도가 증가하고 2018년부터 모든 지점에서 증가폭이 커지고 있다. 또한, 엽록소 a는 0.3~39.1 mg/m3으로서 평균 6.4 mg/m3이며, 하계에는 증가하고 동계에 감소하는 주기성을 나타내는 데 2019년 이후로 현저하게 감소하는 것으로 나타났다. TOC는 2012년 7월부터 측정이 시작되었으며, 0.9~4.6 mg/L으로서 평균 2.14 mg/L이며, 하계에 증가하고 동계에 감소하는 주기성이 뚜렷하나 모든 지점에서 증가하는 데 특히 남강댐 3 지점에서 증가폭이 크다. NH3-N는 0.000~0.64 mg/L으로서 평균 0.072 mg/L이며, 비교적 2009년을 제외하고 비교적 0.2 mg/L 이하의 값을 유지하였으나 2015년부터 2021년까지 약 0.64 mg/L까지 급격하게 증가하다가 2021년 이후 다시 0.2 mg/L 이하로 감소하였다. NO3-N은 0.000~1.879 mg/L으로서 평균 0.812 mg/L이며, 가을에서 봄까지 증가하고 봄에서 가을까지 감소하는 주기성을 나타내는 데 2012년 이후 증가하고 있다. 또한 PO4-P는 0.000~0.096 mg/L으로서 평균 0.005 mg/L며, 대체적으로 0.01 mg/L 이하를 유지하는 것으로 나타났으나 2012년 이후 남강댐 3 지점에서의 증가폭이 크고 발생빈도도 증가하는 것으로 분석되었다.
(3) 남강댐의 단기간 수질변화 특성
남강댐의 선버들 군락이 형성된 남강(상촌지구), 덕천강(금성지구), 완사천(신흥지구), 오미천(시목들지구), 내촌천(당촌지구)의 대규모 주요 5 개 조사 대상지구에서 낙엽, 가지 및 고사목 등 선버들 부산물이 수질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 2016년 9월~2017년 8월까지 1 년 동안 채수를 하여 단기적 수질변화 특성을 조사하여 분석하였다. 조사항목은 pH, BOD, COD, 부유물질, TN, TP, 엽록소 a 를 수질항목으로 선정하였다.
Table 4는 남강댐 내의 대규모 선버들 군락 5 개 조사 대상지구에서 측정한 7 개 수질변수 측정치를 나타낸 것이다. 수질항목 측정치의 범위를 살펴보면 pH는 6.8~8.1, BOD는 1.0~20.4 mg/L, COD는 2.5~37.9 mg/L, 부유물질은 1.0~55.5 mg/L, TN은 0.204~5.040 mg/L, TP는 0.007~0.524 mg/L, 엽록소 a는 1.0~134.4 mg/m3로 나타났다.
Table 4.
Water quality measurement results at 5 points in Namgang Dam reservoir
Fig. 9는 남강댐의 선버들 군락이 형성된 남강지구, 덕천강지구, 완사천지구, 오미천지구, 내촌천지구의 대규모 주요 5 개 조사 대상지구와 남강댐 수질측정망 3 개 지점에서 측정한 7 개 수질변수값을 비교한 것이다. 5 개 조사 대상지구의 수질분석 결과, 남강지구에서 pH, TN 및 TP가 8.1, 5.04 mg/L 및 0.524 mg/L으로 가장 높게 나타났으며, 내촌천지구에서 BOD, COD, 부유물질 및 엽록소 a가 20.4 mg/L, 37.9 mg/L, 55.5 mg/L 및 134.4 mg/m3으로 가장 높게 나타났다. 그러나 남강댐의 선버들 군락의 고사가 발생한 남강지구와 내촌천지구에서 BOD, COD, TN 및 TP가 2017년 5~8월까지 매우 높게 나타났다. TP와 엽록소 a는 남강지구에서 2016년 10월과 2017년 6~7월, 오미천지구에서 2016년 9월, 내촌천지구에서 2017년 8월에 매우 높게 나타났다.
3.2 고찰
3.2.1 선버들 군락의 이입, 확장 및 고사
평지에 위치하는 접시형의 남강댐에서 대규모 선버들 군락이 분포하는 현상은 전국의 다른 계곡형 댐에서 전혀 볼 수 없는 특이한 현상이다. 남강댐에서 선버들 군락이 급속하게 확장되는 이유는 전체 수역 중 낮은 저수위 유지시 노출되는 평지 면적이 넓어 기온 및 저토환경(토양, 수분) 등의 조건이 갖추어지면 24 시간 내에 발아하는 선버들의 특성 때문이며, 침수빈도가 상대적으로 적은 상시만수위(EL.41 m) 보다 표고가 높은 상류측으로 확장되어 전체 면적이 크게 증가하고 있다. 반면에 고사가 발생하는 이유는 태풍 및 집중호우 등의 영향에 따른 고탁수 유입과 장기 고수위 유지로 고사가 발생하였기 때문이다.
남강댐 선버들 군락에서 댐 저수위의 변동에 따라 확장과 고사가 동시에 진행되는 현상은 크게 2 가지 원인이 있다. 확장은 침수빈도가 상대적으로 적은 상시만수위(EL.41 m) 보다 표고가 높은 상류측으로 바람에 의하여 종자가 산포되면서 지속적으로 이루어지고, 고사는 고탁도 장기 침수에 의한 생육부진과 밀도가 높은 선버들 군락내에서의 경쟁에 의한 자기 솎음질(self-thining)에 의하여 발생한다. 이러한 결과는 기존 연구결과와 일치하며(Havens et al., 2001, 2004; Havens, 2003; Kim et al., 2013), 향후에 남강댐 저수지의 선버들 군락을 제어 및 관리하는데 유용할 것으로 판단된다.
3.2.2 남강댐의 수질변동
(1) 남강댐의 호수 특성 및 유형
댐 호수의 유형을 분류하기 위하여 수심, 체류시간, 수심과 엽록소 a의 관계 및 혼합층의 깊이 등에 대한 기준이 제안되었다(Kong, 1997; Kim and Hwang, 2004; Vollenweider and Kerekes, 1982; WFD, 2000). 남강댐은 수질측정시 댐저수위 기준으로 평균수심이 10 m(상시만수위 41.0(EL.m) 기준 평균수심 13 m) 이하이고, 유역면적/호수 수면적 비가 67, 체류시간(water residence time)은 약 56일, 회전율(flushing rate)은 6.57회/년 등의 자료와 계절에 따른 성층화 발생 등을 검토한 결과 남강댐은 호소형과 하천형의 특성이 복합적으로 나타나는 것을 확인하였다.
(2) 남강댐의 장기간 수질변동 특성
2000년 1월부터 2022년 7월까지의 남강댐 수질항목의 장기 변동특성을 분석한 결과, pH, DO, BOD, COD, 수온, TN, TP, 엽록소 a, TOC, NH4-N, NO3-N 및 PO4-P는 항목에 따라 변동 폭의 차이가 있으나 계절에 따라 주기적 변동성을 나타내고 있다.
DO는 2012년 이후로 최대값은 증가하나 최소값이 감소하고, BOD는 선버들 군락의 고사가 시작된 2013년 이후부터 최대값이 증가하는 경향을 나타내고 있다. COD는 전반적으로 증가하였고 특히, 2013년 이후에 최대값의 증가폭이 커지고 있다. TN은 대체적으로 2012년 이후부터 모든 지점에서 증가하고, TP는 대체적으로 2012년 이후부터 모든 지점에서 증가하나 2018년부터 최대값과 발생빈도가 증가하는 경향을 보이고 있다. 엽록소 a는 2019년 이전까지 변동 양상이 유사하였으나 이후로 크게 감소하는 것으로 나타났다. TOC는 모든 지점에서 증가하는 데 특히 남강댐 3 지점에서 증가폭이 크다. NH3-N은 2015년부터 2021년까지 최대값이 급격하게 증가하다가 2021년 이후 다시 감소하였으며, NO3-N은 가을에서 봄까지 증가하고 봄에서 가을까지 감소하는 주기성을 나타내는 데 2012년 이후 증가하는 경향을 보이고 있다. 또한 PO4-P는 2012년 이후 남강댐 3 지점에서의 증가폭이 크고 발생빈도도 증가하는 경향을 보이고 있다.
호소수질을 대표하는 DO, COD, TN, TP, 엽록소 a, TOC, NO3-N 및 PO4-P의 장기변동 특성을 분석한 결과, DO와 엽록소 a를 제외하고 모든 지점에서 최대값이 증가하여 수질이 악화되는 것으로 나타났다. 특히 선버들 군락이 대규모로 고사한 남강지구 및 오미천지구에 인접한 남강댐 3 지점에서 그 경향이 뚜렷한 것은 선버들 고사 부산물과의 연관성이 있는 것으로 추정할 수 있다.
(3) 남강댐의 단기간 수질변화 특성
남강댐의 선버들 군락이 형성된 5 개 조사 대상지구에서 낙엽, 가지 및 고사목 등 선버들 부산물이 수질에 미치는 영향을 파악하기 위하여 남강댐 수질측정망 3 개 지점 측정치와 비교한 결과, pH는 5 개 조사 대상지구의 측정치가 모두 남강댐 3 개 지점 보다 작은 것으로 나타났다. 또한, 6 개 수질항목 측정치가 대규모 선버들 군락 대상지점에서 남강댐 수역의 중앙부에 위치한 3 개 지점에 비하여 크게 나타나며 특히, 호소수질과 관계되는 COD, TP 및 엽록소 a의 값이 현저하게 크게 나타났다. 특히, 엽록소 a의 값이 남강댐 수질측정망 3 개 지점의 경향과 다르게 여름이 아닌 겨울에 최대값을 나타내는 것은 외부의 유입보다는 내부에서 발생된 것으로 사료되며, 시사하는 바가 크다. 이러한 결과는 5 개 조사 대상지구의 측정지점이 유속이 느리고 수심이 낮은 정체수역인 조건에 기인하며, 한편으로는 대규모 선버들 군락에서 발생하는 고사목, 낙엽 및 가지 등 부산물의 분해과정에서 발생하는 것으로 추정된다.
하천에서 낙엽의 이동과 분해의 실험을 통하여 수면에 떨어진 낙엽은 즉시 수분을 흡수하여 24 시간 이내에 하상에 침강하며, 하안의 유속이 느린 웅덩이나 얕은 물가의 돌 틈에 표착한 후, 낙엽분해 과정에서 용탈, 미생물이나 균류의 정착, 대형무척추동물에 의한 파쇄가 연속적으로 발생함에 따라 분해되어 간다(Suberkropp, 1998, Kaori and Takeyoshi, 2016). 일반적으로 생육이 빠른 식물은 C : N 비와 C : P 비가 작고(높은 질소 및 인 함유율) 빨리 분해되며, 낙엽에 포함된 질소 함유율은 분해 과정에서는 미생물의 정착에 의해 증가한다(Flindt and Lillebo, 2005). 또한, 하천변 버드나무군락에서 낙엽의 분해속도가 가장 빠른 시기는 초기 1 개월간이었고, 점차 시간이 지날수록 분해는 느려지며, 3 개월 간 분해속도는 79.1%로서 낙엽의 분해율은 7-8월에 높은 것으로 나타났다(Han et al., 2010; Kim and Chang, 1989). 버드나무군락에서 낙엽의 분해에 따른 분해상수(k)는 1 개월 째에 1.72, 2 개월 째에 1.15 및 3 개월 째에는 0.94로 시간이 지남에 따라 분해상수 k는 감소하는 경향이 나타났으며, 반감기(t50)는 0.74 년이었고, 95%가 분해되는 시간(t95)은 3.20 년이었다(Han et al., 2010).
2003년에 이입하여 2008년부터 대규모로 확장되고 있는 남강댐 선버들 군락은 성장기에는 유기탄소, 질소 및 인을 소비하지만, 다량으로 발생하는 낙엽, 가지 및 고사목 등 부산물의 분해과정에서 막대한 양의 영양염류가 발생하고 이것은 필연적으로 남강댐 수질오염의 한가지 원인으로 추정할 수 있다.
4. 결 론
본 연구에서는 남강댐 저수지 내의 선버들 군락의 확장과 고사가 수질에 미치는 영향을 조사, 분석하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
1) 남강댐에서 대규모 선버들 군락이 지속적으로 확장하는 현상은 낮은 저수위 유지시 노출되는 평지 면적이 넓은 댐 자연조건과 기온 및 저토환경(토양, 수분) 등의 조건이 갖추어지면 24 시간 내에 발아하는 선버들의 특성 때문이며, 침수빈도가 상대적으로 적은 상시만수위(EL.41 m) 보다 표고가 높은 상류측으로 확장되어 전체 면적이 크게 증가하고 있다.
2) 저지대 선버들 군락의 대규모 고사는 고탁도 장기 침수에 의한 생육부진으로 발생하고, 군락내에서의 선버들 개체 고사는 밀도가 높은 선버들 군락내에서의 경쟁에 의한 자기 솎음질(self-thining)에 의하여 발생한다.
3) 남강댐은 평균수심, 유역면적/호수 수면적 비, 체류시간(water residence time), 회전율 및 성층화 발생 등을 검토한 결과 호소형과 하천형의 특성이 복합적으로 나타나는 것을 확인하였다.
4) 호소수질을 대표하는 수질항목에 대한 장기변동 특성을 분석한 결과, 수질이 악화되는 것으로 나타났으며, 대규모 선버들 군락에서 발생하는 고사 부산물이 수질악화의 연관성이 있는 것으로 추정된다.
향후에 대규모 선버들 군락에서 발생하는 낙엽, 가지 및 고사목 등 고사부산물이 남강댐 수질에 미치는 영향을 정확하게 규명하기 위해서는 선버들 군락에서 유래하는 유기물의 생산, 분해 및 유출과정에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
