• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.234-234
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• 2023

유해 남조 대발생(Harmful Algal blooms, HABs)이 담수호에 발생하면 마이크로시스틴과 같은 독성물질과 맛·냄새 물질을 생성하여 상수원이용과 친수활동을 방해한다. 그래서 유해 남조 대발생 전 유해남조 세포수를 예측하여 선제적 대응하는 것은 중요하다. 따라서 본 연구는 머신러닝기반 Random Forest(RF)를 활용하여 팔당댐 앞의 유해남조 세포수를 예측하는 모델을 개발하고 성능을 평가하고자 한다. 모델 구축을 위해 2012년 4월부터 2021년 12월까지의 팔당호(삼봉리, 경안천) 및 남북한강(의암댐~이포보)권역의 조류, 수질, 수리/수문, 기상 자료를 수집하여 입력 및 출력 자료로 이용하였다. 수집된 데이터에는 다양한 입력변수들이 있어 남조 세포수 예측 성능 비교를 위한 전체 26개 변수 적용과 통계학적으로 상관관계가 높은 12개 변수 적용을 통해 모델을 구축하였다. 입력, 출력 자료로 이용한 유해남조 세포수는 로그변환된 값으로 사용하였으며 일반적인 조류 시료 채취기간이 7일이므로 7일 후를 예측하기 위한 모델을 구축하였다. 구축한 모델의 성능은 실측데이터와 예측데이터의 R²로 산출하여 평가하였다. 전체 26개 입력변수로 모델 구축 후 학습 및 검증 수행 결과 R²의 학습 0.803, 검증 0.729로 나타났고, 유해남조 세포수와 유의미한 상관관계를 보이는 12개 입력변수로 모델 구축 후 학습 및 검증 수행 R²은 학습 0.784, 검증 0.731로 나타났다. 두 모델의 성능을 살펴본 결과 입력변수 개수의 변화에 따른 성능차이는 크지 않은 것으로 나타났으며, 남조세포수 예측을 위한 모델로서 활용가능함을 알 수 있었다. 향후 연구에서는 Random Forest 외 다른 기계학습 모델들과 딥러닝 모델을 통해 남조세포수 예측 성능이 높은 모델을 구축해볼 필요성이 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.76-76
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• 2020

국가 물관리일원화 이후, 지방하천 관리에 대한 지자체 역할과 권한이 커지고 있으며, 중앙정부의 물관리 수준에 부합하는 데이터관리 체계구축 및 지속적인 품질관리(Quality Control, QC)와 표준화(Standardization) 기술개발이 요구되고 있다. 지자체의 경우 기존의 행정구역별로 분산 관리해오던 물관리 시스템을 유역단위로 전환할 필요가 있으며, 국가하천 구간과 연계한 종합적인 관리가 필요한 실정이다. 서울시의 물관리 시스템은 자치구별로 산재해 있으며, 관리 주체 및 해당 변수에 따라 제공되는 정보가 다르고 하천유역 단위로 분류되어 있지 않다. 따라서, 서울시와 자치구, 중앙정부 및 관련 기관과의 연계성 있는 정보제공을 위한 데이터 플랫폼 구축 기술개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는, 빅데이터, AI 기술을 활용한 물정보의 품질관리 자동화 기술개발과 지속적인 유지관리 및 표준화 정보제공 시스템 구축 기능을 포함하는 서울시 통합물관리 데이터 플랫폼 구축 목표 모델을 제시하였으며, 서울시 물관리 체계와 관련하여 SWAT 분석을 통한 단계별 사업추진 로드맵을 도출하였다. 분석결과, 서울시 통합물관리 플랫폼 구축을 위해서는 유역별 수량-수질 통합 모니터링 및 모델링 기술개발, 빅데이터 기반 물 정보화 플랫폼 구축 기술개발, 지방하천 유역 거버넌스 구축 및 법제도 정비 방안 마련이 요구되며, 관련하여 주요 이슈(3대 핵심전략, 10개 단위과제)를 도출하여 관련 연구과제를 제안하였다. 마지막으로, 서울시 통합물관리 정책 실현을 위해서는 법제도 마련이 시급하며, 서울시 '통합물관리 기본조례' 제정을 통한 기반을 조성할 필요가 있음을 시사하였다. 또한, 다양한 분야 이해관계자 협의체인 '서울시 통합물관리위원회(가칭)'의 거버넌스를 구성하여 운영하는 것이 현실적이며, 한강유역관리 및 지방하천 관리와 관련한 중추적인 역할 수행과 쟁점 논의 등 합리적 합의가 가능할 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.359-359
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• 2021

기후변화로 인한 강수량의 지역별, 계절별 불균형은 홍수로 인한 하천 범람피해뿐만 아니라 하천의 건천화로 인한 수생태, 수질, 경관 저해 등의 피해를 야기하고 있다. 이와 같은 기후변화로 인한 수자원의 영향을 평가하기 위해 기상 현상을 재현하고 예측하기 위한 기후모형과 이와 연계하여 지표의 수문 순환과 에너지 순환과정을 모의할 수 있는 지표수문모형의 필요성이 대두되고 있다. 그러나, 하천유출에 대한 모니터링시스템 체계를 구축하기 위해 지표수문모형을 사용하여 하천의 장기유출을 모의하는 시도는 국내에서는 아직 일반화되지 않고 있다. 따라서, 본 연구에서는 횡방향 유출흐름 모의가 가능하도록 개선된 격자형 지표수문모형인 Common Land Model(CoLM)의 우리나라 하천유역에 대한 장기하천유출 모의 적용성을 확인하고자 한다. 이를 위하여 4대강(한강, 낙동강, 금강, 섬진강)의 자연유역을 대상으로 주요 댐 상류유역에 대하여 CoLM이 필요로 하는 지표경계조건자료와 기상입력자료를 구축하고 모형의 주요 매개변수에 대한 검보정을 수행하여 각 지점별 최적의 장기하천유출 모의결과를 도출하고자 한다. CoLM의 지표경계조건자료 구축을 위해서는 고해상도의 인공위성자료 및 지점측정자료를 수집하고, 기상입력자료 구축을 위해서는 기상청에서 제공하는 기상자료를 수집하여, 모형의 계산시간 및 지역예보모델에 많이 사용되고 있는 공간해상도를 고려한 모형의 입력자료는 30km 계산 격자망 자료로 구축될 예정이다. CoLM의 모의성능 평가 및 결과분석을 위해 총 30년(1990-2019) 기간에 대한 모의결과 중, 초기 10년은 초기조건 수립을 위한 안정화 기간으로 제외하고, 다음 10년(2000~2009)은 보정기간으로 설정하고 마지막 10년(2010~2019)은 검정기간으로 설정하여 지표수문모형의 장기하천유출모의 적용성이 평가될 예정이다. 본 논문의 결과는 향후 우리나라 주요 유역에 대해 이상기후로 인한 하천 수자원 및 수생태의 영향을 분석하고, 하천의 건천화 대책 수립 등에 대한 기초정보를 제공할 수 있을 것이라 기대한다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-16
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• 2024

The riparian area plays a crucial role in maintaining the balance between the aquatic and terrestrial ecosystems. The Korean government has recognized the importance of protecting riparian areas and has taken steps to purchase land and create ecobelt to reduce non-point source pollutants(NSPs) that can negatively impact water quality. However, selecting the catchment area and calculating the pollution load can be challenging due to the small area of the purchased land and the limitations of low-resolution DEMs. To address these challenges, this study proposes the use of unmanned aerial vehicles(UAVs) to create a high-resolution DEM and calculate the pollution load through land cover analysis. This approach can provide a more accurate representation of the land use status and help to identify areas that are contributing to NSPs. The quantitative comparison of the difference in water quality improvement ecosystem services according to the scenarios of additional catchment areas shows that even land purchased for the same amount of money may have different ecosystem service values, and this was quantitatively calculated. This can be used to prioritize future land acquisition. Overall, this study's approach could provide valuable insights into the effectiveness of ecobelt in reducing NSPs and inform future efforts to protect riparian areas in Korea and beyond.

• 생태와환경
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• 제51권4호
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• pp.311-321
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• 2018

본 연구는 하천 내 하도 자연성이 어류 건강성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 2008~2016년 간 한강권역의 자연사행하천과 하도정비로 직강화된 하천의 수질환경요인과 FAI를 비교 분석하였다. 하도 자연성에 따른 우점종의 출현빈도를 분석한 결과, 자연사행하천에서 민감성 및 충식성 어종이 우세한 반면, 하도 직강화 하천에서는 내성 및 잡식성 어종이 우점하는 빈도가 높은 양상을 보였다. 하도 및 저수로의 직강화로 인해 하도 자연성이 감소함에 따라 FAI가 감소하는 경향을 보였으며, 특히 생태적 어류군집구조 특성이 반영된 메트릭인 민감종수(M3) 및 충식종의 개체수 비율(M6)의 감소와 잡식종의 개체수 비율(M5)의 증가가 FAI 변화에 주요요인으로 나타났다. 하도 자연성 감소에 따른 연도별 FAI 하락은 BOD, TN, TP, 전기전도도, 탁도의 증가와 높은 상관관계를 보여, 하도 및 저수로의 직강화로 인한 수질변화는 물리적 서식환경의 교란과 함께 어류 건강성에 주요 영향요인으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제37권1호통권106호
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• pp.78-86
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• 2004

본 연구는 한강하류의 부영양화에 미치는 환경요인과 chlorophyll-a의 상관성을 파악하기 위하여 2001년 2월 24일부터 2002년 2월 9일까지 격주로 시료를 분석하였다. 수온은 $0.5^{\circ}C$에서 $26.4^{\circ}C$로 전형적인 온대성 기후를 나타내었고, pH는 약산성에서 약알칼리성을 보였다. TN과 TP의 농도 범위는 각각 1.68${\sim}$20.96 mg $L^{-1}$, 0.02${\sim}$1.17 mg $L^{-1}$이었고, TN/TP 비는 22.46로 상대적으로 높은 질소원을 보였다. Chlorophyll-a 는 2.3${\sim}$136.3 ${\mu}g\;L^{-1}$로 계절별 변이가 컸으며, 이를 물리 ${\cdot}$ 화학적 환경요인과 상관분석을 한 결과, 정의 상관계수를 나타내는 요인은 BOD. COD. pH. $NH_4\;^+$-N, TP. TN. 전기전도, $PO_4\;^{3-}$-P등의 순서였고, 부의 상관관계는 $NO_3\;^-$-N으로 나타났다. 한편 환경요인의 요인분석 결과, 제1요인은 "영양염류 요인"으로 전기전도도, BOD, COD, 부유물질, TN, TP, $NH_4\;^+$-N, $PO_4\;^{3-}$-P로 구분되었고, 제2요인은 "기후변동의 요인"으로 수온과 DO로 나타났으며, 제3요인은 "식물플랑크톤의 물질대사요인"으로 pH와 $NO_3\;^-$-N으로 나타났다. 요인분석의 3가지 요인 중에서 제1요인이 43.08%로 제2요인과 제3요인이 각각 18.84%와 14.28%로 한강하류수역의 수질 특성은 영양염류인자에 따른 영향이 크다고 판단된다. Chlorophyll-a의 농도와 환경요인의 상관관계를 바탕으로 단계적 회귀분석 후 표준화한 결과, 결정계수 (Ra)가 0.32로 전기전도도, $PO_4\;^{3-}$-P, $NO_3\;^-$-N,$NH_4\;^+$-N이 chlorophyll-a의 변화에 크게 작용하는 것으로 파악되었다.

• 생태와환경
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• 제41권2호
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• pp.237-246
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• 2008

서로 다른 물리-화학적 성격이 다른 저온기 두 부영양수계에서 우점하는 규조류 중심의 현장수에 대한 한국산 말조개(Unio douglasiae)의 섭식특성-여과능 및 배설물 생산을 각각 비교 조사하였다. 두 실험수 모두 패류밀도가 증가할수록 뚜렷한 엽록소 $\alpha$ 감소를 보였으며, 한강시료는 1시간 이후부터, 일감호 시료는 패류 처리와 함께 즉시 감소였다. 한강시료는 고밀도 처리에서 감소율이 높았으며 (약 90%), 일감호시료는 패류밀도 간에 다소 차이는 보였으나 고밀도군에서도 50% 정도 감소하였다. 조류 현존량의 변화경향는 엽록소와 유사하였으며, 시료와 조류종에 따라 차이를 보였다. 패류의 조류여과능은 패류적용 1시간째 시료 간에는 큰 차이를 보였으나 시간이 경과할수록 유사한 수준에 도달하였다. 배설물 생산은 한강시료에서는 밀도간에 차이가 적었으며 일감호의 높은 전도도와 탁도, 낮은 DO 포화도에서는 밀도 간에 100배 이상의 큰 차이를 나타냈다. 특히 일감호에서 고밀도 패류 적용시, 낮은 엽록소(조류)감소 및 높은 배설물 생산 등은 소화가 어려운 고형물의 축적효과가 높아 저온기 동안 탁도가 높은 하천 및 호수의 수질개선에 매우 효과적일 것으로 사료되었다.

• 생태와환경
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• 제35권1호통권97호
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• pp.10-20
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• 2002

소양호와 팔당호에 대한 한강수질검사소(1996${\sim}$1998)와 환경부(1990${\sim}$1997), 그리고 건설교통부(1996${\sim}$1998)자료를 인용하여 수문학적 특성에 따른 소양호와 팔당호의 수질특성 및 계절적 변화양상을 비교${\cdot}$분석하였다. 소양호에서는 수온차에 의한 뚜렷한 성층현상이 관찰되었다. 춘계와 하계에 관찰된 좁은 폭의 표층은 추계로 갈수록 점차 넓어진 반면 중층의 폭은 좁아지는 경향을 보였으며 심층은 연중 수온이 $5^{\circ}C$내외로 거의 변동을　보이지 않았다. 춘계와 하계에는 표층에서 용존산소의과포화가 관찰되었고, 추계로 들어가면서 표층과 중층의　용존산소 포화도는 약 75%까지,　심층은 45${\sim}$55%까지　감소하였으며 빈산소　수괴가 시간의 흐름에 따라 심층으로 이동하는 현상이 관찰되었다. 우기동안에는 중층에서 약 $50\;{\mu}S/cm$의 가장 낮은 전기전도도를 갖는 수괴가　분포하고 있음이 관찰되었다. 팔당호에서 수심별 수은의 분포는 연도별,　계절별 구분 없이 비교적 잘 혼합된 수괴의 특성이 관찰되었으나$5{\sim}9$월에는 상${\cdot}$하층이 약 $5^{\circ}C$내외의 수온차이를 나타냈다. 용존산소포화도는 연중 90% 이상으로 소양호에 비해 높은 산소포화도가 관찰되었다. 초여름부터 초가을까지 표층에서는 과포화가, 심층에서는 60%정도까지 낮은 포화도가 관찰되었다. 늦은 봄부터 초가을 (우기)의전기전도도는 수심 $4{\sim}5\;m$ 이하의 수층에서 $90\;{\mu}S/cm$정도까지 감소하여 표층보다 낮은 값을 보였다. 그러나,늦은 가을부터 초봄까지의 전기전도도는 약 $10^{\circ}Cm$깊이까지 표층이 심층보다 낮게 관찰되었다. 소양호의 체류시간은 평균 245일로, 팔당호의 평균 5.1일과 큰 차이를 보였으나, 팔당호는 소양호보다 클로로필 3농도는 약 2.7배, 총 질소 농도는 약 1.2배 그리고 총 인 농도는 약 2.6배 높았다. 따라서 영양염류 농도가 체류시간보다 조류증식에 더 기여한 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1285-1300
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• 2022

탁도는 부유물질에 의한 빛의 산란 또는 흡수로 인한 수체의 흐림을 나타내는 수치로 수질 관리 분야에서 중요 지표로 활용되고 있다. 탁도는 소규모의 하천에서 변동성이 심할 수 있으며, 이는 국가하천의 수질에 직접적으로 영향을 준다. 따라서 고해상도의 탁도 공간정보 산출은 매우 중요하다. 이 연구에서는 Korea Multi-Purpose Satellite-3 및 -3A (KOMPSAT-3/3A) 영상으로부터 한강 수계 하천의 고해상도 탁도 매핑을 위한 eXtreme Gradient Boosting (XGBoost) 알고리즘 기반의 탁도 산출 모델을 개발하였다. 이를 위해 총 24장의 KOMPSAT-3/3A 영상과 150장의 Landsat-8 영상으로부터 계산된 대기 상단(Top Of Atmosphere, TOA) 반사율을 활용하였으며, Landsat-8 TOA 반사율은 KOMPSAT-3/3A의 관측 파장 대역에 적합하도록 교차검보정을 수행하였다. 국가수질자동관측망에서 측정된 탁도를 탁도 산출 모델의 참조자료로 사용하였고, 입력 변수로는 탁도가 실측된 위치에서의 TOA 분광반사율과 탁도 분석에 널리 이용되어 온 분광지수인 정규식생지수, 정규수분지수, 정규탁도지수, 그리고 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)의 대기 산출물(에어로졸 광학 두께, 수증기량, 오존)을 사용하였다. 또한 고탁도와 저탁도에 대한 KOMPSAT-3/3A TOA 분광반사율을 분석하여 탁도를 설명할 수 있는 새로운 정규탁도지수(new normalized difference turbidity index, nNDTI)를 제안하였고, 이를 탁도 산출 모델에 입력 변수로 추가하였다. XGBoost 기반 탁도 산출 모델은 현장관측 탁도와 비교하여 2.70 NTU의 평균 제곱근 오차(root mean square error, RMSE) 및 14.70%의 정규화된 RMSE(normalized RMSE)를 가지는 탁도를 예측하여 우수한 성능을 보였으며, 이 연구에서 새롭게 제안한 nNDTI가 탁도 산출에 있어 가장 중요한 변수로 사용되었다. 개발된 탁도 산출 모델을 KOMPSAT-3/3A 영상에 적용하여 하천 탁도를 고해상도로 매핑하였으며, 탁도의 시공간적 변동에 대한 분석이 가능하였다. 이 연구를 통하여 고해상도의 정확한 탁도 공간정보 산출에 KOMPSAT-3/3A 영상이 매우 유용함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Plant Biology
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• 제15권s호
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• pp.1-32
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• 1972

In order to utilize for the prevention and preservation of the Han River from the environmental pollution the present studies were carried out to clarify the microflora and estimation of the water pollution levels of the Han River. In addition to the above regional and seasonal fluctuation of the phytoplankton was also examined. Samples of phytoplankton were collected from 6 stations in the South Han River during the period from December, 1971 to October, 1972. The results obtained during the present studies are as follows: 1. The phytoplankton samples collected from 6 stations, Yeoju, Hajapo-ri, Yangpyeong, Daruraegi, Giduwon and Paldang were identified and classified by Engler's classification system(1954). It resulted in 2 phylum, 2 classes, 7 orders, 10 families, 29 genera, 137 species, 1 sub-species, 49 varieties, 6 forma and 2 variety-forma. The total numbers of phytoplankton identified were 195 species, of which 7 families, 27 species, 26 varieties, 4 forma and 2 variety-forma are new to Korea, that of 54 species are first described in Korea. 2. In lower area of the Han River it is found 53 species from Paldang and in middle area it is found 114 species from Giduwon, 95 species from Daruraegi, 66 species from Yangpyeong, 71 species from Hajapori and 81 species from Yeoju. In standpoint of seasonal fluctuation of phytoplankton, the total numbers of the plankton is more abundant in summer than in winter season and it shows bimodal pattern. 3. As compared with previous data which obtained from 30 stations covering estuary to upper area, both South and North Han River, during the period from 1965-1972 it is shown that 10 species of the South Han River and 11 species of the North Han River are found throughout all seasons. Among the above species two are common in both area. In the other hand it is found that 9 species in spring season and 6 species in fall season in the South Han River and 10 species in spring, 23 species in summer, 4 species in fall and 15 species in winter season in the North Han River shows their seasonal fluctuation in this area. Among the seasonal occurrence of phytoplankton 10 species were consider to be indicator for the estimation of biological water pollution levels. 4. According to Fjerdingstad's water pollution level system (1963) the total numbers of 1, 230 species which have been collected from the Han River since 1965 includes 27 species of phytoplankton as indicator; 3 species of blue-green algae, 20 species of diatom, and 4 species of green-algae. 5. With 27 indicator species new estimation of water pollution level system was arranged for water pollution in the Han River. 6. The lower part of the central area of the Han River indicates mesosaprobic. In central area of the Han River shows mesosaprobic and oligosaprobic, but predominant in mesosaporobic. And it is indicated that mesosaprobic, oligosaprobic, and polysaprobic factors mixed up in the North Han River. Compare with their water pollution level in the South and North Han River, with author's new system, it is estimated that North Han River is more polluted than South Han River. 7. The reason why North Han River is more polluted suggested that the selfpurification action was limited by their circulation speed. The rapid speed of water in the North Han River is mainly caused by their topography and water-drainage from waterpower plant. In conclusion the central area of the Han River consist of mesosaprobe zone, as a part with oligosaprobe zone. But the presence of polysaprobe zone in the North Han River gives us many problems in future for the nationa development programme and natural conservation in this area.