• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.443-443
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• 2023

최근, 유역 환경을 포함한 수문시스템을 보다 근본적으로 이해하기 위하여 순환적 인과관계를 가진 인간과 물환경시스템의 전체론적 이해의 필요성이 제기되었다. 더불어, 지속 가능한 유역관리를 위해서는 현재의 물환경시스템의 상태를 진단하고, 수자원 정책 및 유역관리 방안과 환경 변화에 따른 물환경시스템의 건강성을 평가하는 방법이 필요하다. 대상 시스템의 지속가능성을 평가하기 위하여 회복탄력성(Resilience) 개념이 도입됨에 따라 본 연구에서는 생태계서비스 개념을 활용하여 사회수문학적 회복탄력성을 정의하고 유역 시스템의 상태를 진단하고자 한다. 또한, 관측 기상 자료를 이용하여 기후변화가 사회수문학적 회복탄력성에 미치는 영향을 평가해보고자 한다. 이를 위해 기존의 하천 생태계서비스 지표 후보군을 수정 및 보완하여 새로운 지표군을 제시하였고, 경안천 유역을 대상으로 실제 유역의 상태를 평가할 수 있는 도구로서 해당 지표군을 적용하였다.

• Water for future
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• v.45 no.10
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• pp.53-60
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• 2012

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1332-1336
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• 2009

본 연구에서는 지표수-지하수 상호작용을 모의할 수 있는 SWAT-MODFLOW 모형을 이용하여 수변지역의 토지이용 변화에 따른 혼합대의 수문학적 특성 변화를 분석하였다. 연구를 위해 선정된 시험유역의 불수투지역, 농경지 등 기존 수변 토지이용도가 초지, 갯버들 등의 식생이 식재된 지역으로 변경되는 상황을 가정하여 SWAT-MODFLOW 모형을 적용, 지표수-지하수 상호작용을 중심으로 하는 수문학적 특성 변화를 모의 분석하였다. 수변의 토지이용을 초지로 변경하였을 경우 혼합대의 지표수-지하수 교환량이 다소 증가하는 것으로 모의되었으며, 수변 지역 토양의 토양 수분량 또한 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 수변 지역에 갯벌들을 식재하는 경우 초지에 비해 지표수-지하수 교환량 및 토양 수분량의 증가폭이 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 분석 결과 SWAT-MODFLOW 모형은 수변 토지 이용의 변화에 따른 수문학적 특성 변화를 모의할 수 있는 것으로 판명되었으며, 향후 실측자료와의 비교 연구 등을 실시하여 정확도가 입증된다면, 각종 수생태 복원사업의 계획 수립 시 토지이용 변화에 따른 효과 분석 모의에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Society of Environment and Ecology Conference
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• 2000.04a
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• pp.164-164
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• 2000

지리산왕등재 습지의 바람직한 관리를 위하여 미국야생생물보호청(US Fish & Wildlife Service)에서 개발한 습지 유형 분류방법론을 적용하여 유형분류와 평가를 수행하였다. 지리산왕등재 습지는 계(System), 아계(Subsystem), 강(Class), 아강(Subclass), 수영역(Water Regime), 수문지형 단위 (Hydrogeomorphic Units), 저질/우점유형 (Substrate/Dominants Type)의 계층적 분류체계에 따라 소호소습지생태계(Palustrine wetland system), 정수습지생태계 강, 영속형 정수식물 습지생태계 아강, 영구적으로 습윤한 수영역, 범주성 수화학(pH 6.1), 산악의 영구적인 초원 수문지형, 저질은 유기체 유형(이탄토)으로 사초과와 고랭이속이 우점하는 습지로 분류되었다. 지리산 왕등재 습지와 비교하여 대암산 용늪의 분류체계는 이끼/지의류 강, 이끼 아강, 영구적으로 습윤한 수영역, 산성의 수화학, 저질은 유기체 유형(이탄토)으로 물이끼가 우점하고 관속식물이 혼재하는 유형으로 분류되어 많은 차이가 난 반면, 무제치늪은 매우 유사한 습지유형으로 우점유형(진퍼리새 우점)과 특정 종에서만 차이가 났다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.9 no.2
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• pp.121-131
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• 2007

Despite the close linkage in changes between the ecological and hydrological processes in forest ecosystems, an integrative approach has not been incorporated successfully. In this study, based on the vegetation and hydrologic data of the Gwangneung headwater catchment with the Geographic Information System, we attempted such an integrated approach by employing the Regional Hydro-Ecologic Simulation System (RHESSys). To accomplish this, we have (1) constructed the input data for RHESSys, (2) developed an integrated calibration system that enables to consider both ecological and hydrological processes simultaneously, and (3) performed sensitivity analysis to estimate the optimum parameters. Our sensitivity analyses on six soil parameters that affect streamflow patterns and peak flow show that the decay parameter of horizontal saturated hydraulic conductivity $(s_1)$ and porosity decay by depth (PD) had the highest sensitivity. The optimization of these two parameters to estimate the optimum streamflow variation resulted in a prediction accuracy of 0.75 in terms of Nash-Sutcliffe efficiency (NSec). These results provide an important basis for future evaluation and mapping of the watershed-scale soil moisture and evapotranspiration in forest ecosystems of Korea.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.spc
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• pp.16-27
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• 2019

Alteration in the flow regime of rivers are caused by natural climate change and the changes in anthropogenic hydrological environment due to dam construction. These changes in flow regime cause serious changes not only in the fresh water ecosystems of the rivers but also in the physical structures and fish habitats of the streams. In this study, the alteration in the hydrological characteristics of the Gam river basin due to Buhang dam construction and the changes in ecological health condition, water quality, and river cross-section were analyzed. As a result of analysis by indicators of hydrologic alteration (IHA) to quantitatively change the flow regime of Gam river, HA (Hydrologic Alteration) is more than ±1 and various changes have occurred in the river ecosystem after Buhang dam construction. In addition, ecological health condition and water quality showed different response for each element, and in the case of riverbeds and channel cross-sections, the degradation of channel bed was obviously monitored after dam construction. The results of this study are expected to be used as an efficient method for evaluating changes in stream ecosystems caused by stream regime changes.

• Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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• v.17 no.5
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• pp.29-41
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• 2014

Ecosystem services provide various benefits to human beings, but are considered to be free of cost. To protect ecosystems in an economically sustainable way, several developing countries have adopted a policy known as the Payment for Ecosystem Services (PES) that compensates upstream services with monetary incentives collected from service users. Vietnam is one of the countries that have enacted a nationwide PES policy. However, the policy in Vietnam requires further development in order to evaluate the spatial priority zones based on the quantification of ecosystem services. To obtain a recent and high-quality land cover map, we first classified the land cover in the Da River basin, in northern Vietnam, using Landsat dataset. We then applied a water balance theory and an USLE equation to assess hydrological ecosystem services concerning water supply and sediment retention. Following the assessment, we identified the priority areas for hydrological ecosystem services exclusively for forest environments. We found that the quantity and distribution of services from forests varied, due to the topography, climate, and land cover. According to a quantile distribution, Mt. Phu Luong, Mt. Fansipan, and Hoang Lien National Park were evaluated as high service areas in terms of both water yield and sediment retention. As a result, this assessment method can help construct spatial priority zones concerning ecosystem service distribution, and can also contribute to benefit sharing by indicating which forest and landowners require compensation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.21-22
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• 2020

낙동강 하굿둑(이하 하굿둑)은 1987년 부산 사하구와 강서구 사이에 건설되어 하류 지역의 바닷물 유입을 막아 부산, 울산, 경남 등에 안정적으로 생활·농업·공업 등의 분야에 용수를 공급하는 역할을 해왔다. 현재, 하굿둑의 수문은 낙동강 상류로부터 하류로 흘러내려오는 민물(담수)을 방류하기 위해서만 하굿둑 수문을 개방하고 있다. 하구는 하천의 담수와 바다의 염수가 서로 만나는 구역으로 바닷물과 염수의 밀도차에 의한 혼합으로 자연상태의 하구에서는 담수와 염수가 섞이는 기수역이 형성되며, 이러한 특성으로 하구 인근의 지역에서는 일반적인 하천 및 해양, 연안과는 분명히 구별되는 생태계가 조성된다. 하굿둑 건설이후 바닷물(해수)과 민물(담수)이 만나는 낙동강 어귀에 기수생태계가 사라지면서 바닷물이 유입될 수 있도록 하여 생태계를 복원해야 한다는 필요성이 제기되어 왔으며, 하굿둑이 지역에 기여해온 사실은 분명하나 하굿둑으로 인해 생태계 단절이 발생하고 기수생태계가 파괴되었기 때문에 이를 해결하기 위해서는 하굿둑을 개방하여 과거 기수생태계를 복원해야 한다는 목소리가 높아지고 있다. 이에 따라 정부에서는 하굿둑의 기수생태계 복원을 위해서 관계기관 합동으로 의사결정을 하고 효율적인 개방 방안을 모색하는 실무협의회를 구성하여 운영 중이고, 실무협의회 논의를 통해 5개 주요 관계기관(환경부, 국토부, 해양수산부, 부산광역시, K-water) 공동으로 "낙동강하굿둑 운영개선 및 생태복원 방안 연구용역"을 추진 중이다. 2018년 1단계 용역이 완료되었으며, 2019년부터 2단계 연구용역을 추진 중이고 하굿둑 개방의 수준별로 각종 영향을 검토한 후 대책을 마련하여 기수생태계 복원 방안을 수립하는데 그 목적이 있다. 2단계 연구용역에서는 과학적이고 합리적인 기수생태계 복원방안 마련을 위해서 실제로 해수를 유입시키는 3차례의 실증실험 및 수리모형실험 등을 추진한다. 기존 연구들에서도 수문개방에 따른 해수유입 영향에 대해 모델링을 통해서 분석했지만 이는 검증이 이루어지지 않은 결과로 이번 용역에서는 실제 해수를 유입시키고 염분의 침투 및 각종 수생태 영향을 모니터링 한 후 그 결과를 반영하여 모델링을 고도화하고 있다. 최종적으로 고도화된 모델링 결과를 기반으로 기수생태계 조성 방안별로 염분, 수질, 수생태, 침퇴적 등 각종 분야에 대한 정확한 영향을 분석하고 이에 대한 대책을 포함하여 최종적으로 바람직한 기수생태계 복원 방안을 제시할 계획이다. 기수생태계 복원 방안이 계획에만 그치지 않고 실행으로 연결시키기 위해서 필요성에 대한 이해를 바탕으로 공감대를 형성해 나아가고 있으며 지역주민, 전문가, 관계기관 등 민(民)·관(官)·학(學) 다양한 의견을 수렴하여 하구지역내 수량-수질-수생태를 종합적으로 고려하여 복원 방안을 마련 후 사회적인 합의를 추진하여 확정할 예정이며, 하구의 안정적인 관리를 위해 AI 등 4차 산업혁명기술을 적극 적용하는 스마트한 하구물관리(Smart Estuary Watershed Management)"를 활용한 "하구통합물관리" (Estuary Integrated Watershed Management) 등 과학적인 관리를 추진할 계획이다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.16 no.3
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• pp.157-168
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• 2014

From a complex systems perspective, ecohydrological systems in forests may be characterized with (1) large networks of components which give rise to complex collective behaviors, (2) sophisticated information processing, and (3) adaptation through self-organization and learning processes. In order to demonstrate such characteristics, we applied the recently proposed 'process networks' approach to a temperate deciduous forest in Gwangneung National Arboretum in Korea. The process network analysis clearly delineated the forest ecohydrological systems as the hierarchical networks of information flows and feedback loops with various time scales among different variables. Several subsystems were identified such as synoptic subsystem (SS), atmospheric boundary layer subsystem (ABLS), biophysical subsystem (BPS), and biophysicochemical subsystem (BPCS). These subsystems were assembled/disassembled through the couplings/decouplings of feedback loops to form/deform newly aggregated subsystems (e.g., regional subsystem) - an evidence for self-organizing processes of a complex system. Our results imply that, despite natural and human disturbances, ecosystems grow and develop through self-organization while maintaining dynamic equilibrium, thereby continuously adapting to environmental changes. Ecosystem integrity is preserved when the system's self-organizing processes are preserved, something that happens naturally if we maintain the context for self-organization. From this perspective, the process networks approach makes sense.