• 생태와환경
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• 제51권1호
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• pp.124-134
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• 2018

지난 50년간 출판된 한국 육수학 논문의 연구정보와 야외조사지 정보를 공간적으로 정리하여 분포 특성과 주제별 경향을 파악하고 연구자 네트워크 변화를 분석하였다. 1968년부터 2016까지 출판된 육수학 논문을 분류한 결과 수질환경과 생물 군집 수준의 연구가 높은 비율로 진행된 것을 확인할 수 있었다. 생물 분류군으로는 식물플랑크톤, 어류, 저서무척추동물, 동물플랑크톤, 수생식물 순으로 연구대상 빈도가 높았다. 1970~80년대에 생물상과 발생 생리학에 관련된 연구가 다수 발표되었고 영양단계, 모델, 보전, 평가 등의 연구주제들은 시간에 따라 증가하는 경향을 보였다. 수질과 플랑크톤 연구는 정수와 유수환경에서 유사한 수준의 연구 비율을 보였으나 저서무척추동물과 어류는 유수환경에서의 조사가 많았다. 일반적으로 하천과 저수지의 분포양상에 따라 국내 육수학의 야외조사지도 증가하는 경향을 확인할 수 있었으나 상대적으로 본류 상류하천에 대한 조사지 밀도가 낮았던 것으로 확인되었다. 연대별로는 1970년대에 도심지 본류와 상수원으로 이용하는 인공호수에 집중된 분포 형태를 보였으나 이후 다양한 담수서식처로 확대되는 경향을 보였다. 육수학에 관련된 연구자 네트워크도 점차 확대되어 연구자 관계 밀도가 증가한 것으로 파악되었으며, 특히 다양한 연구지원 증가로 인한 대학과 기관 사이의 공동연구 형태가 확대되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권3호
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• pp.341-351
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• 2008

최근 지구 온난화로 인한 이상기후의 영향으로 게릴라성 집중호우의 피해가 증가하고 있으므로 대하천뿐만 아니라 중 소하천에서도 홍수 예 경보의 중요성이 높아지고 있다. 기존의 홍수 예 경보 체계의 경우 유출량을 계산하는 전처리과정과 주 계산과정을 거치는 동안 많은 오차들이 발생하고, 누적되어 그 결과물(예측된 유출량) 속에 오차들이 내포되어 있다. 또한 유출모형의 적용에 필요한 매개변수들을 추정하기 위해서도 많은 실측자료가 필요하고, 많은 불확실성이 내재되어 있다. 본 연구에서는 기존의 홍수 예 경보 시스템의 문제점과 불확실성을 최대한 감소시키기 위해 ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference) 기법을 사용하였다. ANFIS는 신경회로망 기법을 사용한 data driven 모형으로 기존의 물리적 모형의 구축과정에서 필수적이었던 방대한 양의 물리적 자료를 배제하고 유역의 강우자료와 수위자료만으로 모형을 구축하고 수위 예측을 실시할 수 있다. 입력자료로는 시계열 강우자료와 수위자료를 사용하였고, 모형을 통하여 t+1, t+2, t+3 시간 후의 수위를 예측하였다. 탄천유역의 2003년부터 2005년까지의 강우사상을 이용하여 모형의 적용성과 타당성을 검토하였고, 2006년 실제 강우에 모형을 적용한 결과 실제 수위를 큰 오차 없이 모의할 수 있었다.

• 지적과 국토정보
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• 제51권1호
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• pp.97-110
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• 2021

본 연구는 도로의 실시간 교통정보를 이용하여 법정허용속도로 이동하는 시간과 실제속도로 이동하는 시간의 비율인 지연계수를 산정하였다. 연구의 대상지는 우리나라의 수도인 서울을 대상으로 하였다. 도로망의 실제 이용 속도는 대부분 최대속도보다 낮은 속도로 이용되는 것으로 조사되었으며, 이용 속도가 가장 낮은 시간은 출퇴근 시간대로 조사되었다. 조사된 출퇴근 시간대의 이용속도를 기반으로 접근성 분석을 수행한 결과 평균 37.94분이 소요되는 것으로 분석되었으며, 법정허용 속도에서는 15.70분으로 분석되어 약 2.4배 가량 과소평가되고 있는 것으로 나타났다. 이를 법정허용속도에 의한 접근성과 실제 이용속도 접근성 비율을 지연계수라 정의하고 분석을 수행한 결과 서울시의 지연계수는 2.44로 분석되었다. 행정구역별로 지연계수를 분석한 결과 한강을 중심으로 북쪽이 높고 남쪽이 상대적으로 낮은 지연계수를 보이는 것으로 분석되었다. 이를 도로밀도에 따른 통행량으로 비교한 결과 도로밀도에 따른 통행량이 증가할수록 지연계수가 감소하는 것으로 나타났다. 이는 통행량이 많다고 하여 반드시 이동시간이 증가하지 않는 것으로 볼 수 있으며, 이동시간의 증가를 유발하는 인자를 파악하기 위해서 향후에는 도로체계의 형상, 도로 폭, 신호체계 등 고도화된 정보를 기반으로 파악해야 할 것으로 보여진다.

• 한국빅데이터학회지
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• 제8권1호
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• pp.99-109
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• 2023

최근에 우리나라에서 뿐만 아니라, 세계 곳곳에서 태풍, 산불, 장마 등으로 인한 재해가 끊이지 않고 있고, 우리나라 태풍 및 호우로 인한 재산 피해액만 1조원이 넘고 있다. 이러한 재난으로 인해 많은 인명 및 물적 피해가 발생하고, 복구하는 데도 상당한 기간이 걸리며, 정부 예비비도 부족한 실정이다. 이러한 문제점들을 사전에 예방하고 효과적으로 대응하기 위해서는 우선 정확한 데이터를 실시간 수집하고 분석하는 작업이 필요하다. 그러나, 센서들이 위치한 환경, 통신 네트워크 및 수신 서버들의 상황에 따라 지연 및 데이터 손실 등이 발생할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 통신네트워크 상황에서도 분석을 정확하게 할 수 있는 2단계 하이브리드 상황 분석 및 예측 알고리즘을 제안한다. 1단계에서는 이기종의 다양한 센서로부터 강, 하천, 수위 및 경사지의 경사각 데이터를 수집/필터링/정제하여 빅데이터 DB에 저장하고, 인공지능 규칙기반 추론 알고리즘을 적용하여, 위기 경보 4단계를 판단한다. 강수량이 일정값 이상인데도 불구하고 1단계 결과가 관심 이하 단계에 있으면, 2단계 딥러닝 영상 분석을 수행한 후 최종 위기 경보단계를 결정한다.

• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.327-341
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• 2021

수변생태벨트는 유역의 비점오염원을 저감시키고 생태적인 연결성과 건강성을 증진할 수 있는 효율적인 기법이다. 국내에서도 수변생태벨트 조성 및 관리를 위한 법적인 제도를 운영 중이나 비점오염물질 제어, 생물서식처 등 완충 기능에 유리한 하천, 호소 내의 홍수터는 제외되어 개선이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 금강 수계 대청댐 유역을 대상으로 댐 호소의 소단위별로 댐 홍수터와 수변구역의 수질, 생태계 특성을 종합적으로 평가하는 통합형 수변생태벨트 적지 선정방안을 제시하고 분석하였다. 먼저 GIS로 대청댐 유역을 138개 소단위로 구분하고 홍수터와 인접한 수변구역을 분석하였다. 통합형 수변생태벨트 적지 선정에 영향을 미치는 생태계, 수질 영향 관련 16개의 평가인자를 선정하고 AHP분석으로 인자별 중요도에 대한 가중치를 설정하였다. 소단위에 제내·외지별, 인자별 가중치를 적용한 통합 평가를 실시하여 적지 우선 순위를 도출하였다. GIS 적지 분석을 통해 도출된 대상지들이 실제 조성에 적합한 지역인지 타당성을 판단하기 위해 5개 대상지에 대한 토지이용, 오염원, 생태적인 연계성 등에 대한 현장 검증을 시행한 결과 모든 대상지가 적정함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제시된 수변생태벨트 적지 분석 기법은 향후 통합적인 수변관리 정책 설정시 유용한 도구로써 적용될 수 있을 것이다. 단, 대상 댐별 특성과 현안에 따라 다양한 평가인자와 항목별 가중치 적용이 필요할 수 있다. 그리고 통합형 수변생태벨트 지역에 대해 그린-블루네트워크(Green-Blue Network) 측면을 고려한 세부적인 보전·복원방안 마련과 생태계서비스 측면의 평가 및 관련 법, 제도 측면의 상호 연계, 개선방안 등에 대해서도 추가적인 연구가 이루어져야 할 것이다.

• 환경영향평가
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• 제32권2호
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• pp.134-145
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• 2023

현재 주요하천의 홍수터는 레저활동의 증가와 접근성 개선에 따라 다양한 형태의 친수공간으로 변모하고 있다. 일반적으로 하도내의 친수활동은 여름철에 집중되는 경향이 있고 이 시기의 친수활동은 수질에 직접적 영향을 미친다. 이에 따라 친수활동이 집중되는 시기의 친수활동의 특성과 수질에 대한 정확한 비교평가가 필요하다. 본 연구에서는 친수지구 이용자의 친수활동 현황과 친수지구 수질을 비교분석 하기 위해 다음과 같이 연구를 수행하였다. 첫째, 환경부 수질측정망 정보를 이용하여 조사대상 친수지구 3개소를 선정하였다. 둘째 친수지구 이용자를 대상으로 친수활동 만족도 및 유형에 대한 설문조사를 실시하였다. 셋째, 월별 수질측정 인자를 기준으로 수질등급을 산정하고 이를 비교하였다. 넷째, 최근 5년간의 수질측정 자료를 이용하여 친수활동이 높은 시기와 그렇지 않은 시기의 수질특성에 유의한 차이가 있는지를 통계분석(일원배치 분산분석) 하였다. 이러한 분석결과 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 도출하였다. 첫째, 친수활동 이용도는 캠핑, 수상스키, 낚시, 수영, 래프팅 등의 순으로 조사되었다. 둘째, 친수활동 만족요소는 활동편이성, 수질, 수변경관, 교통접근 편의성, 기온 등의 순으로 조사되었다. 셋째, 친수지구 수질만족도는 관할기관에서 제시되는 수질등급과는 상관없이 대체로 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 넷째, 환경부 수질측정망 데이터를 수질등급으로 비교결과 대체로 양호한 등급이 나타났고 특히 BOD항목 등은 계절별로 등급 빈도간의 차이가 있는 것으로 나타났다. 다섯째, 수질관측망 자료를 계절별로 통계분석(일원배치 분산분석) 결과 DO를 제외한 COD, BOD, TP, TOC는 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 이러한 연구 결과를 종합하여 볼 때 친수지구내의 수질개선에 대한 종합적 관리체계 마련과 친수활동이 높은 시기에 대해서는 수질개선 노력이 더 필요하며 향후 에는 친수지구의 수질예보 체계 마련이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제11권3호
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• pp.63-75
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• 2015

2008년 베이징 올림픽을 전후하여, 그리고 2013년 1월 베이징을 중심으로 중국 전역에서 발생한 스모그 현상으로 대기오염이 심각한 사회문제로 대두되었다. 그 동안 도시화와 산업화가 빠르게 추진되며 중국경제는 급속하게 성장하였으나, 이는 에너지 과소비와 환경오염을 동반하는 성장이었다. 특히 중국의 에너지 소비구조를 보면 석탄의 비중이 절대적으로 높아, 대기오염에 영향을 주고 있다. 또한 도시화 과정에서 도시 인구가 늘어나고, 소득수준의 향상으로 자동차 보유량이 급격하게 증가하면서 대기오염을 더욱 악화시키고 있어 도시 인구와 교통시스템에 대한 관리도 필요하게 되었다. 2000년대 이후 중국은 다양한 대기오염 관리정책을 실시하여 현재 중국의 대기오염물질의 농도는 2000년대 들어 계속 감소하고 있는 추세이다. 대기오염심각지역인 베이징의 경우 $PM_{10}$,$SO_2$,$NO_2$의 농도가 2000년에 각각 $162{\mu}g/m^3$, $71{\mu}g/m^3$, $71{\mu}g/m^3$에서 2013년 $108{\mu}g/m^3$, $27{\mu}g/m^3$, $56{\mu}g/m^3$으로 꾸준히 감소하는 추세를 보인다. 하지만 각각의 수치들을 대기환경기준과 비교했을 때 여전히 높은 수치를 보여 중국의 대기질의 개선이 필요한 것으로 판단되고 있다. 이에 따라 중국은 대기오염 저감을 위한 대기오염 방지와 억제를 위한 저감대책을 수립하게 되었다. 중국 국무원에서 2013년 9월 12일 '2013~2017년 대기오염방지 행동계획'을 발표하면서 이듬해 환경보호법과 대기오염방지법을 개정하였다. 행동계획에서는 징진지(베이징-텐진-허베이), 장강삼각주(상하이 일대) 및 주강삼각주(광동 일대) 등 3대 대기오염 심각지역을 중심으로 계획을 수립하였다. 3대 대기오염 심각지역에서는 $PM_{2.5}$농도를 2012년 대비 각각 25%, 20%, 15% 감축을 하고 이 중 베이징은 $PM_{2.5}$연평균 농도를 $60{\mu}g/m^3$ 수준으로 감축하는 것을 목표로 하였다. 이에 따라 징진지(베이징-텐진-허베이) 지역을 중심으로 $PM_{2.5}$저감을 목표로 하여 석탄 규제, 자동차 규제를 포함한 에너지, 공업, 교통, 건설, 농업, 생활 분야 등에서 대기오염방지 행동계획을 수립하였으며 2017년 말까지 목표 달성을 위하여 정책을 시행할 예정이다. 개정된 환경보호법의 경우 2015년 1월 1일부터 발효되었으며 대기오염방지법의 개정은 2015년에 확정하는 것을 목표로 하고 있다. 우리나라는 중국의 풍하지역으로 중국에서의 대기오염물질 배출을 줄이기 위한 국제적인 협력관계를 만들기 위하여 일본과 더불어 노력하고 있다. 우리나라가 동북아시아의 정치역학상 동북아 환경협력을 적극적으로 추진한다면, 중국에서 우리나라로 이동하는 대기오염물질의 현황의 정확한 파악과 함께 동북아시아 전지역의 대기질에 영향을 미칠 수 있는 중국의 스모그 대응 방안이 중요한 의제가 될 수 있다. 현재 동북아시아에서는 국제적인 협력체계를 만들기 위하여 LTP(Long-range Transboundary Air Pollutants in Northeast Asia), EANET (Acid Deposition Monitoring Network in East Asia) 사업을 추진하고 있다. 하지만 정부간의 공식 협력체로 구성되지 못하거나 낮은 수준의 합의만 이루어지는 등 포괄적인 협력체계는 이루어지고 있지 않다. 우리나라와 중국의 경우에도 '한-중 양국협력: 한-중 환경협력에 관한 양해각서'를 지난 2014년 7월 체결하여 협력을 도모하고 있으나 이 체결을 통한 한-중 양국의 추가적인 이득은 많지 않은 상태다. 또한 이러한 협력관계도 동북아시아의 정치적 환경에 따라 혹은 중국의 판단에 따라 협력 수준이 변화할 가능성이 높다. 따라서 동북아시아에서 대기환경관련 협력에 있어서 특정 국가의 영향이 압도적이지 않도록 다자간의 대기환경 협력체가 되도록 하는 것이 필요하다. 이를 위하여 우리나라는 우리나라와의 대기환경 관련 협력에 참여하는 국가에 실질적인 이득이 되도록 우리나라의 대기환경 산업과 연구, 정책 개발 역량 강화를 통해 중국을 비롯한 일본, 러시아, 몽골, 북한의 참여 또한 유도하여야 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권10호
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• pp.795-805
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• 2021

본 연구는 소양강댐 유역을 대상으로 LSTM 기반의 일유출량 추정 딥러닝 모형을 개발한 후, 모형구조 및 입력자료의 다양한 조합에 대한 모형의 정확도를 살폈다. 첫 12년(1997.1.1-2008.12.31) 동안의 유역평균 일강수량, 일기온, 일풍속 (이상 입력), 일평균 유량 (출력)으로 이루어진 데이터베이스를 기반으로 모형을 구축하였으며, 이후 12년(2009.1.1-2020.12.31) 동안의 자료를 사용하여 Nash-Sutcliffe Model Efficiency Coefficient (NSE)와 RMSE를 살폈다. 가장 높은 정확도를 보인 조합은 64개의 은닉유닛을 가진 LSTM 모형 구조에 가능한 모든 입력자료(12년치의 일강수량, 일기온, 일풍속)를 활용한 경우로서 검증기간의 NSE와 RMSE는 각각 0.862와 76.8 m³/s를 기록하였다. LSTM의 은닉유닛이500개를 초과하는 경우 과적합으로 인한 모형의 성능 저하가 나타나기 시작했으며, 1000개를 초과하는 경우 과적합 문제가 두드러졌다. 12년치의 일강수만 입력자료로 활용한 경우에도 매우 높은 성능(NSE=0.8~0.84)의 모형이 구축되었으며, 한 해의 자료만을 활용하여 학습한 경우에도 충분히 활용 가능한 정확도(NSE=0.63~0.85)를 가진 모형을 구축할 수 있었다. 특히 유량의 변동성이 큰 한 해의 자료만을 활용하여 모형을 학습한 경우 매우 높은 정확도(NSE=0.85)의 모형이 구축되었다. 학습자료가 중유량과 양극한의 유량을 모두 포함한 경우라면 5년 이상의 입력자료는 모형의 성능을 크게 개선시키지 못했다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.53-62
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 짧은 시간에 많은 양의 강우가 내리는 집중호우의 발생빈도 또한 증가하고 있다. 집중호우는 짧은 시간에 많은 양의 유출량을 발생시켜 중소하천으로 합류되기 전, 산간지역 하류부분에 홍수를 발생 시킬 수 있다. 홍수로 인한 하류지역의 피해를 감소시키기 위해서는 집중호우에 대한 산지소유역 유출량 산정이 매우 중요하다. 하지만 현재 국내에서 가장 많은 분석을 진행하고 있는 하수관망 침수분석에서는 산지소유역의 강우유출량을 산정하기보다는 기존에 보유 데이터를 활용한 시간·면적법을 사용하고 있으며, 이는 지역의 토양 특성을 정확하게 적용하였다고 판단하기 어려운 실정이다. 이에 강우 발생 시 많은 유출량으로 인해 단시간 내에 하류지역의 침수를 발생시킬 수 있는 산지소유역에 대한 강우유출량 분석을 진행한다면, 보다 정확한 유출량 산정을 통해 하류지역에 발생될 수 있는 침수 특성을 분석의 정확도가 향상되어 하류지역의 주민 대피, 피해 범위의 산정을 위한 자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다. 산지소유역 강우유출량 산정을 위해 MIKE series 중 MIKE SHE를 활용하여 산지소유역 강우유출량을 산정하였고, MIKE 21 FM (Flow model)을 통해 하류지역의 침수 분석을 진행하였다. 본 연구를 통해 산지소유역에 강우 발생 시 발생 유출량 및 하류까지의 도달 시간을 확인할 수 있었으며, 이 분석 결과는 향후 강우 발생 시 하류지역에 사전 대피를 통한 인적·물적 자원을 보호하는데 활용 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권4호
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• pp.297-306
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• 2023

새만금호는 우리나라 최대의 인공호수로 호수의 수질은 갈수록 악화되어 가고 있어 호수의 특성에 맞는 새로운 수질관리 대책이 필요하다. 이에 새만금호의 국가수질측정망 자료를 이용하여 통계분석 기법에 의한 새만금호의 시공간적 수질특성을 분석하였다. 수질항목간의 상관성에서 수온과 TP는 상관성이 있고, 염분과 TN, 그리고 pH와 COD가 상관성이 높았다. 그 외 항목들 간에는 낮은 상관성을 나타내어 관련성이 낮았다. 주성분 분석을 이용한 새만금호의 공간적 수질특성을 보면, 크게 4개의 그룹으로 구분되었는데, 담수 영향구역과 해수 영향구역, 해수와 담수가 혼합되는 중간 수역이 2개 그룹으로 구분되어 각각 다른 수질특성을 나타내었다. 주성분분석을 이용한 시간적 수질특성은 계절적으로 4가지 그룹으로 구분되었다. 그룹I은 늦봄과 초여름에 해당되는 5, 6월이고, 그룹 II는 계절적으로 초봄(3, 4월)과 늦가을(11, 12월)에 해당되는 시기로 나타났으며, 그룹 III은 낮은 수온에 의한 용존산소의 증가가 나타나는 계절인 겨울철(1, 2월)의 수질 특성을 보였고, 그룹 IV는 하계(7, 8, 9, 10월) 성층의 발달로 저층 퇴적물의 높은 인농도와 하계 고수온의 상관성을 가지는 그룹으로 구분되었다. 이는 새만금호가 인위적으로 조성된 호수로써 상류 만경강과 동진강의 유입 영향을 받는 것과 동시에 새만금 방조제에 설치된 가력과 신시갑문을 통한 외해수 유입의 영향을 받음으로써 수질의 변동요소가 달라진 것으로 평가된다. 새만금호의 목표수질을 달성하기 위해서는 상류 유역의 오염원 관리 대책과 함께 새만금호의 수질관리 대책을 수립할 필요가 있다.