• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.449-449
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• 2018

최근 국내 하천과 호수에서 수온상승 및 기후변화로 인한 녹조발생이 빈번하게 나타남에 따라 녹조발생원인과 예측에 대한 중요성이 빠르게 인식되어가고 있다. 이에 본 연구에서는 보 구간의 연직 수온분포를 분석하고, 측정된 수온분포와 유해 남조류 세포수를 바탕으로 수체안정화도와 남조류의 발생을 비교하였다. 낙동강수계의 8개보를 선정하여 2015년 1월부터 2016년 12월까지 주 1회, 수심 1m 간격으로 측정한 수온을 분석했으며, 유해 남조류 세포수는 환경부 조류경보제 및 수질예보제에서 측정한 자료를 사용하였다. 수온 모니터링 분석 결과 2015년과 2016년 모두 5월 이후 수온성층이 형성되었고, 8월에 비교적 강한 수온성층이 형성되는 것으로 나타났다. 특히 칠곡보와 강정고령보에서 상대적으로 뚜렷하게 나타났는데 이는 수심이 깊고 체류시간이 긴 지형적 특성에 의한 것으로 판단된다. 형성된 수온성층은 안정된 상태로 지속되지 않고 주로 강우 시에 상 하층간의 수온구배가 줄어들어 혼합되는 전도현상이 관찰되었다. 수체안정화도 산정 결과 역시 2015년, 2016년 모두 수온성층 결과와 비슷하게 5월에 수체안정화도가 급증하다 9월 이후에 크게 감소하는 경향을 보였으며, index별로 Schmidt stability, Bouyancy Frequency 항목에서 이러한 경향이 뚜렷하게 나타났다. 또한 5월 이후 수체안정화도가 증가하는 시기에 남조류 세포수의 현존량도 증가하는 것으로 관찰되어 남조류의 발생과 수체안정화도의 증가는 시기적으로 일치하는 것으로 나타났다. 수체안정화도와 남조류 세포수와의 상관성은 2016년이 높았으며 그중 강정고령보에서 상관계수가 Schmidt stability는 0.78, Bouyancy frequency는 0.65로 높은 상관성을 나타내었다. 하지만 2015년의 경우 9월 이후 수체안정화도와 수온이 감소하였지만 남조류 세포수는 증가하여 경향이 일치하지 않는 것으로 나타났는데, 이는 저수온성의 남조류가 우점했기 때문인 것으로 판단된다. 향후 조류 발생 및 예측 등을 효과적으로 재현하는데 있어 자료로 활용하기 위해서는 지속적인 수질 모니터링 및 기상인자 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.173-184
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• 2023

기후 변화로 인하여 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 녹조류 번무 현상이 잦아지면서 유해 녹조의 독성에 대한 위험성이 최근 대두된 바 있다. 대표적인 유해 조류인 남조류는 수온, 체류시간 및 영양염류 이렇게 3가지 요소의 교집합으로 발생한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 내성천 내 영주댐의 완전개방으로 체류시간 감소에 따른 수질 변화 분석을 위해 준3차원 수치모델인 EFDC를 활용하여 수질모의를 수행하였다. 실제 2021년 여름철 영주댐 내 엽록소-a의 농도는 상당하여 과거 조류경보제 기준으로 '조류경보'를 오랜 기간 동안 상회하였다. 반면 댐 수문을 완전 개방한 조건으로 모의를 수행한 결과, 모의기간 동안 엽록소-a 농도가 대부분 '조류경보' 수준 이하로 저감되었다. 내성천의 흐름을 복원하여 체류시간을 감소시키는 것이 영주댐 내 녹조를 즉각적으로 저감시키는 방안임을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제21권4호
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• pp.312-320
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• 2019

남조류의 대발생은 대량 번성 및 사멸에 따라 수체 내 산소 고갈 및 유기물 증가와 같은 문제를 야기하고 있다. 매년 여름철 폭염 및 가뭄의 영향으로 조류대경보가 발령되고 있으며, 낙동강 본류 구간의 선제적 녹조관리를 위해 남조류 발생특성을 정량적으로 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 시각화 분석 및 상관관계 분석을 이용한 남조류 발생 주요 영향인자 분석과 더불어 머신러닝 기법인 의사결정나무를 이용하여 영향인자에 따른 남조류 발생조건을 정량적으로 분석하였다. 8개 보 모든 지점에서 기상학적 요인인 기온과 SPI 가뭄지수는 남조류 세포수와 유의한 상관관계 특성을 보였다. 이는 폭염일수 증가 및 가뭄에 따른 수체 내 물의 혼합 차단 및 성층현상이 지속되어 남조류 발생을 촉진시키는 것으로 보여지며, 장기적으로 기상학적 영향을 고려한 남조류 발생의 선제적 관리도 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.402-402
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• 2020

대청호는 1998년 조류경보제 도입 이후 1999년과 2014년을 제외하고 매년 조류 경보가 발령되었으며 2001년 조류 경보 '대발생'이 발령된 후 2017년 가장 높은 조류 발생 수치를 기록하였다. 상시 조류 발생 지역인 대청호 내 녹조를 제어하기 위해 비점오염원 발생원을 기준으로 우선관리지역을 선정하고, 각 지역의 특성을 반영한 관리대책을 제안하였다. 우선관리지역 선정을 위해 대청호 유역 내 오염총량 소유역을 기준으로 각 소유역의 농업 비점오염원의 발생부하량을 산정하고 유출을 고려한 가중치를 추가하였다. 본 연구에서는 농업 비점오염원을 크게 토지계 비점오염원과 축산계 비점오염원으로 분류하였으며, 토지계 농업비점오염원은 논, 밭, 과수원 지역으로 정의하였다. 발생부하량의 산정은 오염총량관리 기술지침(2019, 국립환경과학원)을 기준으로 하였으며, 토지계 발생부하량 산정을 위한 토지계 정보원으로 환경부에서 제작 및 배포하는 세분류 토지피복도를 축산계 발생부하량 산정을 위한 축산 두수는 2017년 기준 전국오염원조사 내 축산두수를 이용하였다. 토지계 비점오염원의 하천까지 유출을 반영하기 위해 각 소유역별 평균 경사도를 가중치로 이용하였으며, 축산계 비점오염원은 오염물질이 발생한 후 하천까지의 평균 유출 정도를 확인하여 가중치로 반영하였다. 실제 하천에 미치는 영향이 높은 지역에 대한 우선적인 관리를 위해 하천수 수질측정망에서 측정한 수질 데이터와의 비교를 통하여 최종 우선관리지역을 보청A03, 보청A05, 금본F14, 금본F22 소유역으로 선정하였다. 각 소유역에 대한 수질 관리목표를 확인하였으며, 지역의 특성을 분석하여 토지계 및 축산계 비점오염원에 대한 적절한 관리대책을 제안하였다. 본 연구에서 사용한 수질 측정망 데이터가 각 소유역보다 적게 분포하여 소유역에서 발생한 비점오염물질이 하천에 미치는 영향을 직접 파악하는데 한계가 있었다. 또한, 축산계의 경우 발생한 비점오염물질이 모두 하천으로 유입되지 않으며, 축산계 비점오염원의 배출경로를 파악하는데 어려움이 있다는 한계를 가진다. 본 연구의 한계를 바탕으로 농림축산식품부 및 축협 등에서 구축하는 사육두수의 데이터를 이용하는 방법론 등의 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

• 생태와환경
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• 제49권4호
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• pp.258-270
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• 2016

본 연구는 2014년 6월 27일부터 8월 24일까지 대청호의 소옥천(추소리) 하류에서 녹조현상 경감기술을 시험하기 위하여 중점 수행되었다. 그리고 그 효과는 테스트베드 구간뿐만 아니라 조류경보제 관찰 지점의 주간 모니터링 결과와 비교 분석하였다. 테스트베드에서 녹조현상은 상류에서부터 시작하였고, 시간이 경과하면서 수문학적 요인에 의해 하류로 이송 및 확산되었다. 녹조 제거 장치의 시험적용 동안, 조류를 제거한 총량은 33,920 kg이었고, 이것을 자연중력에 의해 탈수시킨 고형물은 8,480 kg이었다. 또한, chlorophyll-a 함량은 2.83 kg이었고, 남조류의 세포수로 환산하면 $78.6{\times}10^{14}$ cells에 해당하였다. 조류경보제 관찰지점의 결과와 비교할 때, 대발생 수역에서 사전 집중제거는 녹조현상 완화의 가능성을 제시할 수 있었다. 녹조현상을 효과적으로 관리하기 위해서는 시공간적 발생 정보와 실용적 장치기술의 확보가 가장 우선되어야 하겠다. 특히 하천 - 저수지 hybrid 구간에서 녹조 제거의 최적 시기는 장마 이전과 최저 수위에 도달하였을 때로 볼 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권6호
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• pp.373-380
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• 2023

국내 이상기후현상과 기후변화로 인해 하천, 호소에 조류의 과대성장이 빈번히 발생하고 있다. 하천의 조류는 녹조류, 남조류, 규조류, 기타조류 등으로 분류되며, 남조류 중 일부 종은 악취 유발과 독성물질의 배출로 문제를 야기하고 있다. 국내에서는 조류경보제를 시행하고 있으며, 이는 유해남조류세포수에 따라 발령이 된다. 이렇듯 유해남조류 측정은 매우 중요하며, 현재 조류의 분석방법은 현장샘플을 하여 조류검경을 통해 녹조류, 남조류, 규조류 중 유해남조류를 구분하여 세포수를 산정하기 때문에 시간이 많이 소요된다. 최근 원격탐사를 통해 남조류세포수의 대체 인자(지표)인 Phycocyanin을 통해 조류농도를 분석하고 있으나, 남조류세포수 분석에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 실제 하천에서 발생한 조류를 채취하여 조류검경을 통해 남조류세포수를 검경하였으며, 광학센서로 Phycocyanin농도, 초분광센서를 통해 조류스펙트럼을 취득하고, 이를 통해 남조류세포수 추정식을 산정하여 남조류세포수를 추정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.213-213
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• 2020

최근 나타나는 지구온난화와 이상기후로 인해 가뭄과 홍수피해 같은 자연재해 발생 빈도가 높아졌고, 하천에서는 오염된 수질과 수생태계 복원 및 수변공간 조성, 수자원 관리 등의 목적으로 수질환경 개선사업이 진행되고 있다. 수질환경 측면에서 하천에서 발생하는 가장 큰 문제점으로는 녹조 즉, 남조류의 발생을 예로 들 수 있다. 본 연구에서는 최근 보 개방을 통하여 수질개선 효과가 나타나고 있는 금강을 대상으로 세종보, 공주보, 백제보 구간에 대하여 주요 수질인자에 대한 상관관계 분석을 수행하였다. 특히 남조류 세포수와 주요 하천 수질인자를 Pearson's correlation analysis를 이용하여 상관관계를 분석하였고, 보 위치별 남조류 세포수를 종속변수로 하고, 상관도가 높은 수질인자를 독립변수로 하는 다중회귀식을 도출하여 금강 내 주요 하천 수질인자의 농도에 따른 남조류 세포수 관계를 규명하고자 하였다. 분석기간은 2012년 1월부터 2019년 12월까지 보 건설 이후 시점으로 선정하였고, 월 평균 남조류 개체수가 조류경보제 발령기준 관심단계이상에 해당하는 금강수계의 3개 보에 대하여 남조류 세포수와 수질에 영향을 끼치는 인자인 강수량, (수온)W·T, (수소이온농도)pH, (용존산소)DO, (생물화학적산소요구량)BOD, (화학적산소요구량)COD, (부유물질량)SS, (총질소)TN, (총인)TP, (클로로필-a)Chl-a, (전기전도도)EC, (질산성질소)NO₃-N, (암모니아성 질소)NH₃-N, (인산염 인)PO₄-P, (용존총질소)DTN, (용존총인)DTP, (총유기탄소)TOC 와의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과 측정 지점별 남조류 세포수와 상관관계가 있는 인자는 서로 상이했지만 (수온)W·T과 pH의 경우 모든 지점에서 남조류 세포수와 양의 상관관계가 나타났다. 세종보는 W·T(0.383, P<0.01), pH(0.391, P<0.05)의 양의 상관계수를 나타냈고, 공주보에서는 (수온)W·T(0.436, P<0.05), pH(0.412, P<0.05)의 양의 상관관계를 나타냈다. 백제보에서는 (수온)W·T(0.415, P<0.01), pH(0.221, P<0.01)의 양의 상관성을 나타냈다. 남조류 세포수와 수질인자 간의 상관관계 분석에 따라 통계적으로 유의한 인자 중 (수온)W·T과 pH에 영향을 받는 영양염류와 퇴적물에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 사료되며, 연구를 통해 제시된 남조류 세포수 다중회귀식은 주요 수질인자 농도에 따라 발생 가능한 남조류세포수를 예측하여 금강의 수질 관리에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.267-273
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• 2023

조류는 생태계를 구성하는 중요한 요소이다. 그러나 남조류의 과도한 성장은 하천환경에 다양한 악영향을 발생시키고 규조류는 상수원과 정수장 공정관리에 영향을 미친다. 지속적이고 효율적인 조류 관리를 위해 조류 모니터링이 중요하다. 본 연구에서는 You Only Look Once (YOLO)의 최신 알고리즘 YOLO v8을 사용하여 조류경보제 기준에 사용하는 유해 남조류 4종과 정수처리공정에 영향이 큰 규조류 1종 총 5종의 이미지를 분류하는 이미지 분류모형을 구축하였다. 기본모형의 mAP는 64.4로 분석되었다. 모형의 학습에 사용된 원본 이미지에 회전, 확대, 축소를 수행하여 이미지의 다양성을 높인 5가지 모형을 구축하여 입력자료로 사용된 이미지의 구성에 따른 모형 성능의 변화를 비교하였다. 분석결과 회전, 확대, 축소를 모두 적용한 모형이 mAP 86.5로 가장 좋은 성능을 보이는 것을 확인하였다. 이미지의 회전만을 적용한 모형, 회전과 확대를 적용한 모형, 이미지의 회전과 축소만를 적용한 모형의 mAP는 각각 85.3, 82.3, 83.8로 분석되었다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.257-264
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• 2006

호수내 엽록소를 상시적으로 측정하기 위한 자동측정기(AOA)를 적용하고 타당성을 평가하기 위하여 서울-경기지역 상수원수인 팔당호 현장수가 직접 유입되는 제2취수장에서 시료를 채취하였다. 분석은 조류 현존량 및 종 조성 분석, 흡광광도법과 자동측정기에 의한 엽록소측정 등을 동시에 실시하여 그 결과를 비교 조사하고 현장 적용 가능성을 평가하였다. 연구결과. 조류분류군별 엽록소 기여도는 규조류가 83.6%로 가장 높았으며, 녹조류, 남조류, 크립토조류의 순으로 나타났다. 자동측정법과 흡광광도법에 의한 엽록소 농도는 전체적으로 매우 유의한 상관성을 보였으나(.=0.87, n=302, p<0.001), 시기 또는 공 조성에 따라 차이를 보였다. 자동측정기의 민감포는 크립토조 (r=0.83, p=0.00154)와 규조 (r=0.73,p=0.010)가 높았으며 현존량이 낮은 녹조(r=-0.13)와 남조(r=-0.16)에 대해서는 상관성을 보이지 않았다. 결과적으로 엽록소 자동측정법은 고전적인 아세톤 추출 방법에 비해 신속성과 경제성은 매우 인정되지만 출현종의 밀도나 종 천이 등을 고려한 조류분석 및 엽록소 직접측정 등이 병행되어야 할 것으로 사료되었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제25권1호
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• pp.101-119
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• 2022

기존의 녹조 모니터링은 현장 채수에 의한 국지적인 조사로 인해 녹조 발생 및 확산 규모 등에 대한 공간적 분포 파악에 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 무인항공기 및 다중분광센서를 이용하여 녹조 모니터링을 수행하고, 녹조 분포 현황 자료를 산출하고자 하였다. 조류 우심구간인 낙동강 하류에 위치한 물금·매리 구간을 대상으로 현장조사 및 다중분광영상 촬영을 수행하였다. 현장 채수 시료의 Chlorophyll-a(Chl-a) 값과 분광지수(Spectral Index)들의 상관관계로 도출한 Chl-a 추정식을 비교 분석하였다. 그 결과 분광지수 중 Maximum Chlorophyll Index(MCI)가 가장 높은 통계적 유의성(R²=0.91, RMSE=8.1mg/m³)을 나타냈다. Chl-a 농도가 가장 높은 2021년 08월 05일 영상에 MCI를 적용하여 녹조 분포 지도를 작성하였고, 이로부터 산출한 수계 면적은 1.7km²이며, 조류경보제 발령 단계 중 경계(Warning) 면적은 1.03km²(60.56%), 대발생(Algal Bloom) 면적은 0.67km²(39.43%)를 나타내었다. 또한 연구기간 동안(2021년 07월 01일~2021년 11월 01일) 취득된 영상 내 "경계" 이상에 해당하는 영역에 대한 발생 일수를 계산한 결과, 하천 전 구간에서 최소 12회에서 최대 19회까지 "경계" 이상의 Chl-a 농도가 관측되었다. 본 연구에서 산출한 다중분광영상의 Chl-a 농도와 녹조발생지수는 녹조에 대한 공간적 분석이 용이하므로 조류경보제와 같은 현장 채수 위주의 지점 단위 자료를 보완할 수 있을 것으로 기대된다.