• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.18 no.3
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• pp.233-244
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• 2015

Marine ecosystem modelling has become a more widely used decision-making tool in coastal ecosystem-based management. However, it is not trivial to develop a well calibrated/validated model with potential applicability and practicality because understanding ecological processes with complexities is a pre-requisite for developing robust ecosystem models and this accompanies a great deal of well coordinated efforts among field-going ecologists, laboratory scientists, modelers, stake-holders and managers. This report aims to provide a brief introduction on two different approaches in marine ecological models: deterministic (mechanistic) and stochastic (statistical) approach. We also included definitions, historical overview of past researches, case studies, and contextual suggestions for coastal management in Korea. A long list of references this report included in this study might be used as an introductory material for those who wish to enter ecosystem modelling field.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.191-191
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• 2023

기후변화 대응을 위한 탄소 중립의 중요성이 대두되는 요즘, 생태계의 가장 큰 메탄 저장소로서 지구의 탄소 순환에 주요한 영향을 미치는 습지에 대한 이해는 필수적이다. 전지구 지면 모델인 Community Land Model(CLM)에 Functionally Assembled Terrestial Ecosystem Simulator(FATES) 외부 모듈을 함께 구동한 지면 생태계 모델 CLM-FATES는 지면 heterogeneity와 다양한 식생 종류를 고려하여 에너지 플럭스, 토양 수문, 생화학적 과정 등을 모의함으로써 탄소 동태 변화를 포함한 장기적 생태계 동태 변화 모의를 가능하게 한다. 본 연구는 CLM-FATES 모델을 미국 캘리포니아주 Mayberry Wetland (US-Myb)와 Twitchell East End Wetland (US-Tw4)에 적용하였다. 모델의 대기 입력 자료로는 FLUXNET-CH4에서 제공하는 에디 공분산 기반 플럭스 관측 자료를 사용하였다. 기존 CLM-FATES 모델은 토양이 장기간 포화 혹은 침수되어 지표 위 혹은 지표면 가까이 발달한 지하수면을 가지고 있는 습지의 수문학적 특성을 잘 반영하지 못해 정밀한 습지 생태계 동태 변화 모의에 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 CLM-FATES를 통한 보다 정확한 습지 생태계 모의를 위해 모델 내 토양 수문 관련 모듈을 수정하여 모델이 습지의 수문학적 특성을 반영할 수 있도록 하였다. 모델 구동 결과 도출한 잠열, 총일차생산량(Gross Primary Production: GPP)과 순생태계생산량(Net Ecosystem Production, NEP) 플럭스, 메탄 플럭스, 엽면적지수(Leaf Area Index; LAI)와 지표수 높이에 대해 관측값 대비 RMSE 및 R² 값을 계산하여 모의 결과의 적절성을 분석하였다. 이러한 모델 개선 경험을 바탕으로 추후 우리나라 습지 사이트에 모델을 적용하여 습지 탄소 동태 예측에 활용할 계획이다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.55 no.4
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• pp.259-273
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• 2022

Interactions between species in a community are very complex, and they are visualized and analyzed through a food web in simple way. Food web is a network of species connected by trophic links showing energy flow from prey to predator. Various models were developed to characterize the food web in ecosystems. In this study, we classified food web models to static models such as Ecopath and dynamic models such as AQUATOX. We presented characteristics of several different types of food web models in each category, and reviewed their applications used in aquatic ecosystems. Finally, we presented issues to be considered to develop food web models.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.4-4
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• 2022

낙동강 하구 환경/생태 복원을 위하여 "해수유입"으로 하구환경을 조성하는 사업이 추진되고 있으며, 해수 유입 규모와 빈도에 따른 생태환경변화를 예측하는 연구수요가 증가하고 있는 상황이다. 보다 구체적으로는 단기간의 해수유입에 의한 흐름 및 염분 확산범위 예측과 더불어 보다 장기간의 지형변화, 수질환경 변화, 생태환경 변화 등에 대한 예측이 필요한 상황이다. 그리고 그 예측의 대부분을 수치모델에 크게 의존하고 있는 상황이다. 그러나, 수치모형을 이용한 단기 예측은 가까운 미래에 대한 입력조건을 사용하여야 하기 때문에 입력조건에 대한 불확실성이 포함되고, 환경생태모형의 불확실성에 따른 예측 한계 등으로 인하여 오차가 누적되기 때문에 직접적인 활용에 크게 제한이 따를 수 있다. 또한 운영과정에서 어떤 분산, 편향 오차 등이 지속적으로 발생하는 경우, 모델 예측 결과에 대한 신뢰수준이 크게 감소하기 때문에 모델의 적절한 운영기법이 요구된다. 모델은 관심을 가지는 자연현상에 대한 근사(approximation)이고, 예상하지 못한 오차가 발생할 수 있기 때문에 관측 자료를 이용한 자료동화(data assimilation) 과정이 운영모델에서는 필수적인 부분이다. 이론적인 기반이 탄탄한 유체역학 기반 기상예측의 경우에도, 가용한 모든 지점의 관측 자료를 이용한 자료 동화과정을 통하여 모델 예측 결과를 개선하여 나가는 과정을 포함하여 운영하고 있다. 이 과정이 포함하는 중요한 개념은 수치모델이 가지고 있는 (예측 수준의) 한계를 인정하고, 수치모델에 전적으로 의존하는 것이 아니라 관측 자료를 이용하여 그 한계를 저감하여 나가는 과정이다. 모니터링은 모델의 한계를 알려주는 지표이다. 모델링과 모니터링의 불가피한 상호의존 관계를 의미하는 이 개념은 단기간의 흐름, 염분 확산 예측으로 한정되지 않고, 장기적인 변화가 예상되는 생태환경변화 모델에도 적용이 된다. 즉각적인 변화보다는 장기적인 관점에서 파악하여야 하는 생태학적인 변화는 보다 다양한 인자가 관여하기 때문에 어떤 측면에서는 모델보다는 적절한 빈도와 항목에 대한 관측계획 수립(monitoring design)이 더 중요하다고 할 수 있다. 이론적인 질량보존(mass conservation) 방정식을 기반으로 하는 모델은 다양한 현실적인 인자의 영향을 받기 때문에 모델의 한계를 인정하고, 모니터링 자료를 적극적으로 활용하여 불확실성을 저감하는 접근방식이 요구된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.237-237
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• 2023

하천에 흐르는 유량을 활용하기 위한 인간의 요구는 끊임없이 증대되고 있으며, 댐 건설과 같은 대형 구조물의 건설은 인간의 수자원 이용에 대한 편의성을 증가시켜주었으나 본래 자연하천이 갖는 생태적 기능을 상실하게 만들고 다양한 생태 및 환경적 문제점을 초래하였다. 특히 유황의 변화는 수생태계의 구조와 기능에 커다란 변화를 야기하였다. 따라서 본 연구에서는 하천의 이·치수적 기능을 유지하면서 인간과 자연이 더불어 살 수 있는 친환경적인 하천 조성을 위해 적정량의 생태유량 산정 방안에 대해 분석하였다. 연구 대상유역은 댐 건설로 인해 유황변화가 발생하며, 하천유지유량이 고시된 낙동강 지류하천인 감천유역을 대상으로 하였다. 감천의 생태계에 필요한 생태유량 확보 방안 마련을 위해서 1) 생태계 필요유량의 산정, 2) 유역 물수지모형 구축, 3) 적정 생태유량의 공급 및 확보방안 시나리오 마련의 순서로 연구를 진행하였다. 첫 번째, 생태유량 산정을 위해 수문학적 방법과 서식처 모의 방법을 활용하였다. 수문학적 방법은 Tennant, Aquatic Base Flow (ABF) 및 Smakthin 방법으로 생태유량을 산정하였고, 서식처 모의 방법으로는 서식처 모의 모델 중 2차원 수리해석이 가능한 River 2D를 활용하여 대상어종의 생태유량을 산정하였다. 두 번째, 유역 물수지 분석을 위해 K-WEAP 모델을 활용하여 감천유역의 물수지 모형을 구축하였으며, 김천부항댐의 방류량과 감천유역 하류에 위치한 구미시(선주교)의 유량과 비교를 통해 물수지 모델 결과를 검증하였다. 마지막으로 여덟 가지 생태유량 공급 시나리오를 감천유역의 물수지 모형에 적용하여 생태유량의 확보 방안을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 하천 생태계의 건강성 유지를 위해서 필요한 생태유량을 다양한 학술적 방법으로 산정하여 연구 대상하천에 적용 가능성을 평가하였으며, 향후 생태유량을 보다 정량적으로 평가할 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 산정된 생태유량을 확보하기 위한 물수지모델의 적용방안을 제시함으로써 하천 및 유역의 수자원관리에 방향을 제시하고자 하였다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.16 no.2
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• pp.30-46
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• 2013

Using ArcGIS Model Builder, with emphasis on the importance of ecology and user friendliness, a model for site selecting tool is developed. This tool is developed by establishing standardized method for data selection and analysis with evaluation criteria using GIS. For this task, our first action was to objectively define and establish 18 elements to evaluate the potentiality of the site based on extensive literature reviews. These 18 elements reflect environmental, social/cultural and legal aspects that may influence the decision process to select the desired site. Secondly, using ArcGIS Model Builder, 18 analytical elements were made into thematic mapping which represent systematically organized graphic input to the model with automatic double check system and overlay analysis capability. Thirdly, to validate the effectiveness of the developed model, site location analysis was performed using the actual site, Buk-ku, Pohang.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.18 no.1
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• pp.21-31
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• 2013

Ecosystem models are mathematical representations of underlying mechanistic relationships among ecological components and processes. Ecosystem modeling is a useful tool to visualize inherent complexities of ecological relationships among components and the characteristic variability in ecological systems, and to quantitatively predict effects of modification of systems due to human activities and/or climate change. A number of interdisciplinary programs in recent 20 to 30 years motivated oceanographic communities to explore and employ systematic and holistic approaches, and as an outcome of these efforts, synthesis and modeling became a popular and important way of integrating lessons learned from many on-going projects. This is a brief review that includes: background information of ecosystem dynamics model; what needs to be considered in building a model framework; biologically-physically coupled processes; end-to-end modeling efforts; and parameterization and related issues.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.517-517
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• 2017

본 연구는 저수지 주변 생태환경 서식적합도지수를 산정하여 댐 건설 전후의 생태환경을 정량적으로 평가하고자 하였다. 생태적 가치에 대한 평가 모델 고려 인자로는 고도, 경사 및 각과 같은 물리적 요인, 산림 지형, 식생 유형, 연령층, DBH 등급과 같은 초목 요인들, 그리고 생태 자연상태, 식생 보존 분류 및 야생 생물 출현 지점과 같은 서식지 요인을 이용하였다. 각 요소의 생태학적 기능을 고려한 평가기준을 정량화하여 개발된 모델은 한탄강 댐 저수지에 적용하였다. 그 결과 댐 건설 이전의 생태 가치가 100이라고 가정했을 때, 댐 건설 이후에 물리적 요소는 83.9, 초목요소는 92.4, 그리고 서식처 요소는 84.5로 저하되었다. 전반적인 생태 가치는 건설 후 86.9 %, 13.1 % 감소하였다. 또한, 평가 요소를 쌓은 방법을 통해 생태학적으로 건강한 지역을 선정하였다. 본 연구결과는 댐 저수지에 생태 복원 계획을 수립하는 데 유용할 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.15 no.2
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• pp.159-172
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• 2001

본 연구는 수도권 지역의 아까시나무림을 중심으로 식물군집의 식생구조적 특성을 분석함으로써 향후, 도시녹지의 자연성 복원을 위한 기초 자료로 제시하고자 하였다. 조사지역은 서울도심지역으로 중구 남산과 서대문구 안산, 서울외곽지역으로 은평구 봉산과 부천시, 성주산, 비도시지역으로 경기도 천마산을 선정하였다. 주요 연구분야는 생태적 특성과 복원모델로 구분하였가. 생태적 특성평가는 천이단계, 자연성 및 다층적 식생구조와 종다양성을 실시하였으며, 복원모델은 적정수종, 개체수, 흉고단면적, 수목간 최단거리를 선정하였다. 조사결과, 복원모델은 비도시지역 중 자연성이 높으며 다층구조를 이루고 있는 자생식물군집을 선정하였으며 적정식물은 교목성장 3종, 아교목성정 7종, 관목성장 16종, 주연부 수종 4종 초본식물 27종이 적절한 것으로 판단되었다. 향후, 아끼시나무림읜 자연성 복원을 위해서 자연림인 참나무류로의 천이를 유도할 수 있도록 자생종 중심의 생태적 복원방안의 모색이 이루어져할 것이다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.51 no.1
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• pp.86-95
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• 2018

The objective of this study was to describe the development and testing of an initial ecological health assessment model, based on the index of biological integrity (IBI) using fish assemblages, before establishing the final and currently used model for ecological health assessment, conservation and management of freshwater fish in Korea. The initial fish IBI model was developed during 2004~2006 and included 10 metrics, and in 2007 the final IBI 8-metric model was established for application to streams and rivers in four major Korean watersheds. In this paper, we describe how we developed fish sampling methods, determined metric attributes and categorized tolerance guilds and trophic guilds during the development of the multi-metric model. Two of the initial metrics were removed and the initial evaluation categories were reduced from six to four (excellent, good, fair, poor) before establishing the final national fish model. In the development phase, IBI values were compared with chemical parameters (BOD and COD as indicators of organic matter pollution) and physical habitat parameters to identify differences in IBI model values between chemical and physical habitat conditions. These processes undertaken during the development of the IBI model may be helpful in understanding the modifications made and contribute to creating efficient conservation and management strategies for stream environments to be used by limnologists and fish ecologists as well as stream/watershed managers.