• 생물환경조절학회지
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• 제31권3호
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• pp.246-254
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• 2022

본 연구는 급속하게 성장하는 시설농업과 동시에 증가하는 에너지 사용량 및 탄소배출량을 저감하기 위해, 온실의 에너지 부하를 동적으로 분석하기 위한 작물에너지의 다중 회귀모델 개발을 수행하였다. 온실은 연중 안정적인 대량 생산을 위한 적절한 환경을 조성하기 위해 에너지 투입이 필요하다. 도시농업의 일종인 옥상온실 플랫폼을 통해 건물에서 버려지거나 활용되지 않는 에너지를 옥상온실에서 사용할 수 있다. 옥상온실의 효율적인 운영을 위해서는 다양한 환경 조건에 대한 동적 에너지 분석이 선행되어야 하며, 온실에 도입되는 태양 에너지의 40-75%가 작물을 위한 에너지 교환이므로 필수적으로 고려되어야 한다. 한국기계연구원 내 옥상온실에서 여름철에 청경채를 재배하며 생장단계에 따른 에너지 교환을 분석하였다. 작물을 중심으로 미기상 및 양액 환경 분석과 생장 특성 조사를 수행하였다. 정식일수에 따른 엽면적지수를 추정하였으며, 개발된 수식은 결정계수 0.99로 분석되었다. 또한 작물에너지 흐름에 지배적인 잎 표면온도로부터의 현열부하와 증발산에 의한 잠열부하로 나누어 모델을 개발하였다. 엽온과 증발산량을 각각 다중 회귀모델을 이용하여 추정하고 실측한 값을 비교해 보았을 때, 평균 결정계수 0.95, 0.71로 분석되었으며, 이 모델을 이용하여 옥상온실의 에너지 부하를 동적으로 산정하기 위한 모델에 입력값으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국조경학회지
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• 제50권2호
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• pp.23-40
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• 2022

유역 오염원의 생태적 정화를 위해 전국적으로 댐 저수지 내 인공습지를 많이 설치하여 운영 중이나 노후화와 효율 저하 문제가 지속적으로 제기되고 있으며 실효성 있는 관리 개선을 위해 우선적으로 구조적 적정성에 대한 객관적 평가가 필요하다. 본 연구에서는 15개 댐의 39개 인공습지를 대상으로 하였으며 문헌조사, FGI 등을 통해 물리적, 식생 구조를 고려한 입지 적정성, 유량공급 시스템, 수심, 유로 길이 대 폭비, 경사도, 식재 종수, 피복도, 식생 건전성 등 8개 평가항목을 도출 후 설문, AHP 분석을 통해 산정한 가중치를 적용하여 평가기준을 제시하였다. 인공습지 구조에 대한 평가결과, 전체 평가점수는 평균 80.8점이었으며 '양호(91~100점)' 등급은 10개소, '보통(71~90점)' 등급은 22개소, '미흡(70점 이하)' 등급은 7개소로 확인되었다. 물리적 구조의 평가점수는 만점 62.4점 중 평균 52.6점으로 '양호' 등급은 14개소, '보통' 등급은 21개소, '미흡' 등급은 4개소로 확인되었다. 입지 적정성의 평가점수는 만점 20.2점 중 평균 18.9점으로 대부분의 인공습지에서 양호한 수준이었으나 유량공급 시스템, 수심, 길이 대 폭비, 유로 경사도는 50% 이상의 인공습지에서 '보통' 이하 등급으로 평가되어 습지 내 안정적인 유량 공급, 흐름 향상을 위해 전반적인 구조 개선이 필요한 것으로 나타났다. 식재 수종, 식생 피복도, 식생 건전성 등 식생 구조 항목의 평가점수는 만점 37.6점 중 평균 28.2점으로 '양호' 등급은 6개소, '보통' 등급은 18개소, '미흡' 등급은 15개소로 약 84%가 '보통' 이하 등급으로 확인되었다. 물리적 구조 평가점수와 식생 구조 평가점수의 Spearman 상관계수를 분석한 결과, 유의미한 상관관계가 있었으며(r = 0.728, p < 0.001), 각 세부 평가인자들 간에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 인공습지 6개소의 현장 사례 검증 결과 평가결과의 적정성을 확인할 수 있었고 입지, 유량 공급, 습지의 형태 등이 습지의 효율과 운영에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 자연기반 해법으로서 댐 저수지 내 인공습지 전반의 구조적 취약 요소를 도출하고 향후 인공습지별 관리개선을 위한 유형과 실천적인 대안을 마련하여 인공습지의 효용성을 높이고 다양한 환경적 기능을 증진하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.201-211
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• 2022

연구대상 해역은 노량수로를 중심으로 서측에 광양만 권역(여수해협 포함), 동측에 진주만 권역(강진만, 사천만 포함)이 위치하고, 연구대상 해역에 위치한 여러 하천에서 유출되는 유출수가 이들 만으로 유입되고 있으며, 특히 홍수시에는 광양만 권역은 섬진강의 하천유출수가, 진주만 권역은 가화천(남강댐 방류)의 하천유출수가 대량으로 유입되고 있다. 광양만 권역과 진주만 권역은 노량수로라는 협수로로 연결되어 있으며, 섬진강과 가화천의 하천유출수 또한 노량수로를 통해 서로 영향을 주고 있다. 연구대상 해역에 위치한 섬진강과 가화천을 포함한 51개 하천의 하천유출수로 인한 평수시와 50년빈도 홍수시의 해수교환율, 체류시간 특성을 입자추적 실험을 통해 파악하고자 하였다. 또한 홍수시 섬진강과 가화천의 하천유출수가 미치는 영향을 파악하기 위한 실험을 추가로 수행하였다. 수치실험 결과, 평수시와 홍수시 모두 광양만 권역에 투하한 입자는 노량수로를 통해 진주만 권역으로 이동하는 것으로 나타났고, 노량수로를 통해 진주만 권역에서 광양만 권역으로 이동하는 입자는 상대적으로 작은 것으로 나타났다. 30일 후 각 실험안별 해수교환율은 광양만 권역은 44.40~67.21%로 나타났고, 진주만 권역은 각각 50.37~73.10%로 나타났고, 각 실험안별 평균 체류시간은 광양만 권역은 7.07~15.36일로 나타났고, 진주만 권역은 6.45~12.75일로 나타났다. 그리고 홍수시에 해수교환을은 증가하고, 체류시간은 감소하는 것으로 나타났다. 광양만과 진주만 권역에서의 해수순환 구조를 살펴보기 위해 두 폐쇄성 해역에 대해서 7개 내부 영역과 5개 외부 영역에 대한 30일 동안의 단면유량 flux를 산정하였다. 그 결과, 평수시와 홍수시 모두 전반적으로 광양만 권역에서 진주만 권역으로 유량 flux가 이동하는 것으로 나타났다. 홍수시 유량을 적용할 경우 연구대상 해역의 유량 flux의 주 흐름 경로는 섬진강 하천유출수가 여수해협을 거쳐 외해로 이동하는 흐름과 가화천 하천유출수가 사천만, 진주만, 대방수로를 거쳐 외해로 이동하는 흐름으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.923-929
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• 2022

춘천 물로리 지역은 지방상수도가 보급되지 않은 물복지 소외지역으로 복류수 및 지하수를 수원으로 하는 소규모 급수시설로 마을에 물을 공급하고 있다. 최근 극심한 가뭄 발생시 물부족으로 인해 급수차에 의존하는 등 물공급 여건이 열악한 지역이다. 따라서 가뭄시 물부족 문제를 해결하고 증가하는 물수요에 대비하기 위해 계곡에 연하여 샌드댐을 설치하였으며, 2022년 5월부터 이 시설을 운영하고 있다. 본 연구에서는 2020년 3월 중순부터 2022년 3월 중순까지 약 2년 동안의 유입량 조건에 대해 채움재의 수리전도도와 저류계수 값 조건에 따라 반복 모의를 수행하였고, 각각의 경우에 대해 유공배수관을 통한 방류량을 산정하였다. 전반적으로 수리전도도가 증가할수록 방류량과 그 비율이 증가하나, 2층의 수리전도도가 상대적으로 가장 낮은 경우에는 3층의 수리전도도가 증가할수록 방류량이 증가하다가 작아지는 특이한 양상을 보였다. 이는 3층의 투수성과 배수관의 배수계수 값이 커서 3층으로의 순유입보다 빠른 배수로 인해 수위가 낮게 유지된데서 기인한 것으로 판단된다. 샌드댐 상부 개수로 흐름을 수리전도도가 매우 큰 가상의 지하수층으로 모사한 결과 가상층 수리전도도 증가율에 비해 방류량 감소는 둔화되지만, 가상층 수리전도도가 커짐에 따라 상대적으로 방류량이 줄어드는 양상은 명확하게 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.931-939
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• 2022

우리나라의 경우 강수량의 2/3 정도가 하절기에 집중되는 강우특성상 해마다 여름철 홍수기의 탁수 문제가 다양하게 발생하고 있다. 이상강우와 기상이변에 의한 집중강우가 증가 추세이며, '02년 태풍 루사', '03년 태풍 매미', '06년 에위니아'부터 20년 마이삭, 하이선 까지 장마와 태풍에 의한 유입량이 급증하는 시기 탁수의 유입으로 수중 탁도가 급상승하며 댐 저수지 내 탁수 문제가 발생하였다. 특히 연 평균 물사용량의 대부분을 하천 및 댐 저수지를 이용하는 우리나라의 경우 탁수 문제가 장기화될 경우 댐 하류 해당 지역 농업, 공업, 수생태 등 사회적, 환경적으로 많은 문제를 발생시킨다. 이러한 탁수 예측을 통한 대응을 위해 탁수 모델링에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 탁수 현황을 모의하기 위해서는 유량, 수온, SS 데이터가 필요하다. 이를 위해 국가측정망에서 하천 및 댐 저수지 내 SS를 측정하여 탁수를 측정 하고 있으나 설비가 미흡하여 데이터 해상도가 낮다는 한계점이 있으며 주요 댐 저수지 내에서는 수자원공사에서 관리하는 자동 측정기기를 활용하여 높은 데이터 해상도를 유지 하고 있으나 댐 별, 기상 조건에 따라 미측정 기간이 존재한다. 탁도를 측정을 위한 센서로는 Optical Backscatter Sensor (OBS), YSI 등이 있으며 SS를 측정하기 위한 센서는 레이저부유사측정기(Laser In-Situ Scattering and Transmissometry, LISST) 등의 장비를 이용하고 있다. 하지만 이런 첨단 센서의 경우 또한 수중에 고정하여 측정하기에는 장비의 안정성 등의 이유로 한계가 있다. 따라서, 취득된 유량, 수온, SS, 탁도 데이터를 기반으로 분석을 통해 미측정 기간이 존재함으로 입력자료에 활용되는 SS를 산정하기 위해 관계식 개발을 필요로한다. 본 연구에서는 댐 방류구 인근 지점 측정 데이터를 기반으로 개발된 탁도-SS 관계식을 통해 수자원 공사 SURIAN 시스템에서 활용되고 있는 AEM3D 모델을 이용하여 탁수 발생 예측 정확도 개선을 하고자 하였다.

• 한국조경학회지
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• 제50권4호
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• pp.20-36
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• 2022

본 연구는 가로수 관리의 합리적인 표준품셈 항목 및 적정 단가 설정을 통한 고품질 가로수 관리의 기초자료 제공을 목적으로 하였다. 현재 가로수 관리항목은 가로수 전정을 제외하고, 일반 조경수 품셈을 가로수 관리 품셈으로 활용하고 있다. 또한 한국전력공사에서는 표준전기품셈의 가지치기 항목을 적용하여 표준품셈 대비 강전정의 경우 평균 51%, 약전정의 경우 평균 39% 낮은 단가로 사업을 수행하고 있다. 이는 가로수 관리 품질을 유지하거나 향상시킬 수 없는 한계로 판단되었으며, 가로수 관리의 적정 단가 기준이 필요함을 뜻한다. 가로수 관리 품셈을 개선하기 위해 현업에서 투입되는 비용을 검토할 필요가 있었다. 하지만 국내의 조경 분야 실적공사비에 대한 데이터의 부재로 미국 RSMeans Building Construction Cost Data(RSMeans)의 세부항목을 검토하였다. RSMeans란 1942년부터 누적된 미국의 실적기반 적산방식으로 주로 연방교통부와 각 주정부의 도로국을 중심으로 공사비를 산정하는 데이터베이스이다. RSMeans는 지속적인 신기술 도입과 노동 및 재료비용의 계속된 변경을 반영하기 위해 매해 건설제품과 방법을 찾고 수량화하며, 생산성 비율을 조정하고 있다. 본 연구에서는 국내 조경 관리 방법과 큰 차이가 없는 RSMeans의 세부항목과 현행 인건비 등을 적용하여 실적공사비를 산출하였다. 적용 결과 표준품셈은 실적공사비와 비교하면 가로수 전지의 강전정의 경우 107%로의 양호한 비율이었지만, 약전정은 59%로 과소 설계가 되어 있었다. 또한, 관목 전정은 82%, 제초는 92%, 교목 시비는 87%, 방풍벽 설치는 91% 수준으로 과소 설계되어 있었다. 살수차 관수와 약제 살포는 각각 118%와 124%의 비율로 실적공사비와 비교하면 과대 설계된 부분도 확인하였다. 과소평가된 항목들은 가로수의 특수성으로 도로 안전통제 등으로 인건비 및 장비의 투입비 상승이 주요 원인으로 판단되었다. 향후 표준품셈의 조경 유지 관리항목에 일반 조경수뿐만 아니라 가로수에 관한 항목 추가가 필요하다.

• 생태와환경
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• 제55권3호
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• pp.185-200
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• 2022

수환경 내 다양한 유해물질의 위해성에 대한 관심은 환경 매체 내 물질의 농도뿐만 아니라 복잡한 먹이단계를 통한 어류 체내의 축적과 어류를 통한 인체 위해성으로 이어진다. 국내의 경우 2016년 이후 생활에서 사용되고 있는 화학제품(생활화학제품) 기인 위해 우려물질의 관리를 위한 등록과 평가 등에 관한 법률 개정과 함께 이들 물질의 환경 배출이 주목받게 됨에 따라 수생태계 내 잔류여부에 대한 조사도 수행되기 시작했다. 최근에는 이러한 물질의 관리를 위한 생태계 내 분포 조사 및 배출 계수 산정을 위한 연구사업이 수행되고 있는데 해당 연구 사업에서는 세정제, 접착제, 염색제, 방향제 등을 비롯한 화장품이나 세제 등에 포함되는 성분과 살균·소독제를 대상으로 영양단계 내 축적과 전달을 이해하기 위한 물질의 축적과 확대를 포함한다. 본 논문은 최근 발표된 생활화학제품기인 유해물질의 수환경 유입 및 분포에 대한 연구 결과를 정리하고 그 과학적 의미를 제시하며 또한 국내외 수행되고 있는 수환경 모니터링 기법에 대한 연구의 예를 바탕으로 현재 유해화학물질의 수환경 내 잔류 농도 및 분포, 생태계 모니터링을 위한 연구의 방향을 제안하고자 한다. 특히 어류를 대상으로 하는 조사에서 국내 수역에 서식하는 주요 어류조사 및 이를 바탕으로 한 대상 어류 선정의 필요성과 인체 위해성 연구의 필요성 등 시기적으로 요구되는 연구를 위한 영양단계 해석과 생물확대계수 연구의 방향을 소개하며 향후 국내에서 수행되고 있는 생물상 모니터링과 화학물질 연구에 대한 제언을 포함한다.

• 생태와환경
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• 제55권4호
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• pp.274-284
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• 2022

본 연구에서는 수생태계 생물다양성을 평가할 때보다 정확한 동물플랑크톤 종 다양성을 산정하고 수체 간 상대 비교 시 오차를 줄이기 위한 방안으로서, 관찰 노력, 즉 시료의 농축 정도 및 부차시료 추출량의 적정안을 제시하기 위해 수심, 영양상태 및 동물플랑크톤 군집 출현 양상이 서로 다른 세 개 호소를 대상으로 표준 크기 기반 희박화 분석(sample-size-based rarefaction analysis)을 수행하였다. 현장에서 동일한 채집 도구를 이용, 조사 정점의 수심을 고려하여 채집된 동물플랑크톤 시료로부터 부차시료 추출량을 달리함에 따라 추정되는 생물다양성 (richness, Shannon's H')은 호소에 따라 변화 양상이 다르게 나타났으나, 세 호소 모두 최대 시료 분석량에서 다양성 지수 값이 가장 높게 추정되었다. Sample coverage에 대한 희박화 분석 결과, 채집 시료 내 동물플랑크톤 출현 종수 및 개 체 밀도가 모두 많은 주암호의 경우 농축 시료 100 mL 기준 1 mL의 부차시료만 검경해도 해당 표본이 전체 시료의 99.8%를 대표하는 것으로 나타났으나, 매우 적은 출현 종수 및 개체 밀도를 보인 소양호에서는 동량의 농축 시료로부터 10 mL의 부차시료를 추출했을 때도 97%로 비교적 낮은 대표성을 보였다. 이와 같이 동물플랑크톤 전체 채집 시료에 대한 부차시료의 대표성은 현장으로부터 채집된 시료 내 개체 밀도에 따라 다르게 나타나며, 채집 개체 밀도에 따라 시료의 농축 정도 및 부차시료 추출량을 조절한다면 최소의 관찰 노력으로 지점 간 출현 종수 및 다양성 지수 비교 시 발생하는 오차를 최소화할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 본 연구 결과는 호소 동물플랑크톤 군집 분석 및 수체 간 상대 비교를 위한 동물플랑크톤 시료 검경 방법에 있어 시료 여과량, 농축 및 부차시료 추출 방법을 표준화하는데 기준이 될 수 있는 정보를 제공한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.67-67
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• 2023

수문관측의 핵심은 강우-유출 관계다. 하천유량 생산을 위해 수많은 지점에서 유량측정을 수행한다. 그러나 유량자료의 신뢰도는 높지 않다. 그리고 댐 유입량 산정에 아무 도움이 되지 않고 있다. 더구나 저수지의 경우는 유입량 자료도 없이 운영되고 있다. 저수지, 댐에 물이 고여 있는데 이를 활용하면 유입량을 계산할 수 있고, 그 지점에서 유량이 얼마인지 고품질로 생산할 수 있다. 여기서는 총저수량 260만m³, 유역면적 3.7km²인 감포댐에 적용하여 저수량 자료를 활용하여 유입량의 신뢰도를 얼마나 개선시킬 수 있는지 분석한 결과는 다음과 같다. 여기서 적용 기간은2020.9.1.~9.14., 2022.9.5.~9.6 등 2개 사상이고, ONE 모형에 의해 10분 단위로 유출량을 모의했다. 모의 방법은 총유량을 같게 하는 방법과 저수위 오차를 최소로 하는 방법 등 두 가지로 했다. 첫째, 2020.9.1.~9.14. 사상은 강우량은 10분 최대 19.0mm, 총 127.0mm였다. 총유량을 같게 하는 경우 유입량은 10분 최대 5.4m³/s, 총 40만m³로 모의돼, 유출률 85.5%로 나타났고, 관측은 10분최대 4.7m³/s, 총 40만m³, 유출률 85.3%로 나타났다. 유량 신뢰도는 RMSE 0.491mm, NSE 0.237, R²는 0.455로 나타났다. 이 경우 저수위 모의 신뢰도는 RMSE 0.600m, NSE 0.158, R²는 0.893로나타났다. 저수량 오차를 최소로 한 경우 유입량은 10분 최대 4.0m³/s, 총 28만m³로 모의돼, 유출률 59.4%로 나타났고, 관측은 10분 최대 4.0m³/s, 총 28만m³, 유출률 85.3%로 나타났다. 유량 신뢰도는 RMSE 0.425mm, NSE 0.430, R²는 0.507로 나타났다. 이 경우 저수위 모의 신뢰도는 RMSE 0.110m, NSE 0.972, R²는 0.995로 높았다. 둘째, 2022.9.5.~9.6. 사상은 강우량은 10분 최대 32.3mm, 총 196.0mm였다. 총유량을 같게 하는 경우 유입량은 10분 최대 64.5m³/s, 총 59만m³로 모의돼, 유출률 81.6%로 나타났고, 관측은 10분 최대 80.1m³/s, 총 59만m³, 유출률 81.6%로 나타났다. 유량 신뢰도는 RMSE 1.832mm, NSE 0.960, R²는 0.984로 나타났다. 이 경우 저수위 모의 신뢰도는 RMSE 0.323m, NSE 0.968, R²는 0.999로나타났다. 저수량 오차를 최소로 한 경우 유입량은 10분 최대 80.1m³/s, 총 66만m³로 모의돼, 유출률 91.6%로 나타났고, 관측은 10분 최대 80.1m³/s, 총 59만m³, 유출률 81.8%로 나타났다. 유량 신뢰도는 RMSE 2.120mm, NSE 0.947, R2는 0.949로 나타났다. 이 경우 저수위 모의 신뢰도는 RMSE 0.153m, NSE 0.993, R²는 0.997로 높았다. 종합하면 저수량 오차가 최소가 되도록 하천 유출량을 모의하면 결과적으로 하천유량의 신뢰도를 향상시키는 것이라 말할 수 있다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권3호
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• pp.85-96
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• 2023

국내 호소를 상류 저수지 (<0.3 psu), 하구 저수지 (0.3 - 2 psu), 기수성 석호 (>2 psu)로 분류하여 호소별 퇴적물 총질소 (T-N), 총인 (T-P) 농도의 차이를 일원분산분석 (ANOVA) 하였으며, 실험실 코어 배양법 (laboratory core incubation)을 이용해 송지호 (11.80 psu), 간월호 (0.73 psu), 장군 저수지 (0.08 psu)의 호기 (aerobic)와 무산소 (anoxic) 조건에서의 질소 및 인 용출량 (benthic nutrient flux)을 측정하였다. 국내 호소의 퇴적물 내 총질소와 총인 농도는 염분 농도가 다른 호소별로 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었다 (p<0.05). 사후 검정 (post-hoc)을 통해 총질소의 경우 상류 저수지 (2,918 mg/kg)와 하구 저수지 (2,094 mg/kg)에서 유의한 차이를 확인하였고 (p<0.001), 총인의 경우 상류 저수지 (789 mg/kg)와 기수성 석호 (533 mg/kg)가 유의한 차이를 보였다 (p<0.01). 실험을 통해 산정된 NH₄⁺-N의 용출량은 간월호에서 가장 높게 나타났으며, 폐쇄성 수역인 물리적인 특성과 염분으로 인한 질산화의 저해 등에 의한 것으로 판단된다. NO₃^--N의 용출량은 호기 조건에서 염분이 높은 호소일수록 낮게 나타났으나 무산소 조건에서는 염분이 높은 호소일수록 용출량이 높게 관측되었고, 이는 염분이 질산화 및 탈질이 억제되었기 때문이다. PO₄^3--P의 경우 송지호, 간월호, 장군 저수지 순으로 용출량이 높게 나타나, 염분이 음이온 흡착 경쟁 등을 통해 인산염의 용출을 촉진시키는 것으로 조사되었다. 퇴적물의 용출량 산출 시 미생물 군집, 성장률, 산화, 환원, 영양염류의 결합 형태 등의 요인이 염분에 의해 영향을 받으므로 염분화 된 호소의 퇴적물 용출 조사 시 염분에 의한 영향을 고려해야 할 것으로 사료된다.