• 생태와환경
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• 제42권1호
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• pp.9-18
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• 2009

본 연구에서는 우리나라의 주요한 철새도래지인 주남 저수지를 대상으로 1998년부터 2007년까지 10년간의 계절적 수질특성 분석 및 연별변이 특성, 강우분포에 따른 영양염류(N, P)의 부하특성 및 경험적 모델(Empirical model)을 이용한 부영양화 변수 간의 역동적 관계를 분석하였다. 수체내의 COD의 평균농도는 $7.8\;mg\;L^{-1}$이었고, TN 및 TP의 영양염류 농도는 각각 $1.4\;mg\;L^{-1}$, $83{\mu}g\;L^{-1}$로서 부영양-과영양 상태로 나타났다. 주남저수지의 월별 COD는 전기전도도(r=0.669, p<0.001)와 높은 상관관계를 보여 하절기 강우는 이온희석현상을 야기시키고 이는 수질향상에 기여하는 것으로 나타났다. TN 및 TP의 One-way ANOVA 분석 결과에 따르면, 철새 도래의 전 후에는 유의한 차이(F=$5.2{\sim}12.9$, p<0.05)를 보였다. 즉, 이는 철새 도래 전에 오히려 더 영영염류가 높은 것으로 나타나 철새도래에 의한 영양염류의 증가효과는 없는 것으로 나타났다. 또한, $NO_{3^-}N$ 및 $NH_{3^-}$의 Oneway ANOVA 분석 결과는 철새 도래 전 후에 유의한 차이(F=$0.37{\sim}0.48$, p>0.05)가 없는 것으로 나타났다. 부영양화에 관계된 변수를 이용한 경험적 모델(Empirical model)의 1차 회귀분석 결과에 따르면, 조류생체량은(CHL)은 TN ($R^2$=0.143, p<0.001, n=119) 및 TP ($R^2$=0.192, p<0.001, n=119)와 통계적으로 유의한 상관성을 보여 CHL의 증감에 영양염류가 영향을 미치나 그 효과는 미미한 것으로 나타났다. 이를 위해 영양상태 지수 변이성(Trophic State Index Deviation, TSID) 테스트에 따르면, "TSI (CHL)-TSI (SD)" 및 "TSI (CHL)-TSI (TP)"값은 전체 관측치 중 70% 이상이 음수값으로 나타나 CHL은 영양염류에 의한 제한보다는 무기성 부유물(Inorganic solids)에 의한 광제한 효과로 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제21권3호
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• pp.445-460
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• 2012

In order to evaluate and predict the environmental impact of the low-trophic-level ecosystem to environmental changes in the Yellow Sea and the East China Sea, an ecological modelling study was undertaken. Simulation results of average distribution patterns and concentrations of water quality factors during the summer by the model were acceptable. Phytoplankton and remineralization rate of organic matter were very important parameters by a sensitivity analysis. Water quality factors showed high values in the estuary of the Yangtze River and in the West and South Sea of Korea and low values in the central area of the Yellow Sea. There is a plume of high values, especially nutrients, off the mouth of the Yangtze that expands or contracts with changes in the discharge strength. Characteristics of responses of water quality factors vary for different scenarios of environmental change, such as land-based pollution sources and atmospheric forcing. It is suggested that changes of light intensity, discharges of input sources, and wind play an important role in the marine ecosystem.

• 환경영향평가
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• 제21권5호
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• pp.631-648
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• 2012

The integrative ecological approaches of chemical assessments, physical habitat modelling, and multi-metric biological health modelling were applied to Gwanpyeong Stream within Gap-Stream watersheds to evaluate environmental impacts on the constructions of residential and commercial complex. For the analysis, the surveys conducted from 45 sites of reference streams within the Gap-Stream watershed and 3 regular sites during 2009 - 2010. Physical habitat health, based on the habitat model of Qualitative Habitat Evaluation Index(QHEI) declined from the headwaters(good - fair condition) to the downstream(poor condition). Chemical water quality, based turbidity and electric conductivity(EC), was degraded toward to the downstream, and especially showed abrupt increases, compared to the values of control streams(CS). Also, concentrations of chlorophyll-a in the downstreams were greater compared to the control stream(CS), indicating an eutrophication. Biological health conditions, based on the Index of Biological Integrity(IBI) using fish assemblages, averaged 19.3 which is judged as a fair condition by the biological criteria of the Ministry of Environment, Korea. The comparisons of model metric values in sensitive species and riffle-benthic species on the Maximum Species Richness Line(MSRL) of 45 reference streams indicated a massive disturbances in all sampling locations. Also, tolerance guild and trophic guild analyses suggest that dominances of tolerant species and omnivores were evident, indicating a biological degradation by habitat disturbances and organic matter pollutions. There was no distinct longitudinal variations of IBI model values from the headwater to the downstream in spite of slight chemical and habitat health gradients among the sampling sites. Overall, integrative ecological health(IEH) scores, based on the chemical, physical, and biological parameters, were low compared to the 45 reference streams due to physical and chemical disturbances of massive constructions of the residential and commercial complex. This stream, thus showed a tendency of typical urban streams which are disturbed in the chemical water quality, habitat structures, and biological integrity. Effective stream management plans and restoration strategies are required in this urban stream for improving integrative stream health.

• 한국물환경학회지
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• 제35권5호
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• pp.432-438
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• 2019

The purpose of this study is to predict Trophic Diatom Index (TDI) in tributaries of the Han River watershed using the random forest algorithm. The one year (2017) and supplied aquatic ecology health data were used. The data includes water quality(BOD, T-N, $NH_3-N$, T-P, $PO_4-P$, water temperature, DO, pH, conductivity, turbidity), hydraulic factors(water width, average water depth, average velocity of water), and TDI score. Seven factors including water temperature, BOD, T-N, $NH_3-N$, T-P, $PO_4-P$, and average water depth are selected by the Correlation Feature Selection. A TDI prediction model was generated by random forest using the seven factors. To evaluate this model, 2017 data set was used first. As a result of the evaluation, $R^2$, % Difference, NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency), RMSE(Root Mean Square Error) and accuracy rate show that this model is compatible with predicting TDI. To be more concrete, $R^2$ is 0.93, % Difference is -0.37, NSE is 0.89, RMSE is 8.22 and accuracy rate is 70.4%. Also, additional evaluation using data set more than 17 times the measured point was performed. The results were similar when the 2017 data set were used. The Wilcoxon Signed Ranks Test shows there was no statistically significant difference between actual and predicted data for the 2017 data set. These results can specify the elements which probably affect aquatic ecology health. Also, these will provide direction relative to water quality management for a watershed that must be continuously preserved.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권11호
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• pp.6943-6951
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• 2014

본 연구는 울산시 상수원인 회야호의 부영양화를 평가하고 WASP7을 이용하여 준설로 인한 호수 내 침전물의 용출 저감에 따른 수질개선 효과를 분석하였다. 회야호의 부영양화 평가는 회야호 2개 지점의 투명도, Chlorophyll-a 및 TP를 이용하여 Carlson과 Aizaki 등에 의한 영양상태지수(TSI)로 수행하였다. 평가결과, 2지점 모두 부영양 상태의 호소로 나타나 부영양에 대한 대책이 필요한 것으로 조사되었다. 또한, TN/TP 비에서 볼 때 인이 제한요인으로 작용하는 호소로 나타나 인을 제거하는 수질개선책을 강구해야 할 것으로 판단되었다. 회야호의 수질개선을 위해 퇴적물을 준설할 경우를 가정하여 WASP7 모형을 이용하여 용출저감 10%, 용출저감 40% 및 용출저감 60%의 세 가지 시나리오로 가정하여 시뮬레이션을 수행하였다. 준설을 통한 용출저감이 10%일 경우, 회야호 1지점에서는 TN이 0.9%, 2지점에서는 0.6% 저감되었으며, TP의 경우는 1.3%와 0.8%가 저감되는 것으로 예측되었다. 그리고 용출저감 60%를 가정한 시나리오 3의 경우는 TN이 회야호 1지점에서 6.4%, 회야호 2지점에서는 3.9% 저감되는 것으로 예측되었으며, TP의 경우는 각각 9.3%, 5.6% 저감되는 것으로 예측되었다.

• 환경영향평가
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• 제21권3호
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• pp.461-468
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• 2012

In general, long-term changes of ecological factors take a pulse form in which they interact with other factors and go through a repeated increasing and decreasing cycle. The coupling of the two approaches the grid model and the box model in ecological modeling can lead to an in-depth understanding of the environment. The study analyzes temporal variations of major storages with an energy system model that formulizes effectively the relationships among nutrients, phytoplankton, and zooplankton in the Yellow Sea and the East China Sea. An increase of light intensity and standing stock of nutrient increase the magnitude and frequency of pulsing. Also, an immense reduction of nutrient concentration can cause extinction of the pulsing and bring about a steady state. It is concluded that the nutrient loads in freshwater discharge from the Yangtze affect the cycles of major ecological components as well as water quality variables and play an important role in the marine ecosystem.

• 생태와환경
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• 제42권2호
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• pp.242-252
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• 2009

본 연구에서는 국내 인공호 4대 수계 39곳을 선정하여 2003년 1월부터 2007년 12월까지 5년간의 수질 측정 자료를 바탕으로 우리나라에 적합한 다변수 수질평가 모델을 개발하고, 그 모델을 이용하여 2008년 1년간의 자료를 통해 팔당호와 대청호의 수질평가를 실시하였다. 개발된 다변수 수질평가 모델은 4개의 수질변수를 각각 부영양, 중영양, 빈영양의 3단계로 나누어 점수를 부여하고, 수질변수별 획득점수를 총합하여 총점으로 계량화하였으며, 총점을 구간별로 5등급으로 나누어 최종 수질등급을 부여하였다. 새롭게 제안된 수질평가 모델의 적용 결과, 팔당호는 전반적으로 보통(Fair) 및 악화 (Poor)상태로 나타났으며, 대청호는 최적(Excellent) 및 좋음(Good) 상태로 나타났다. 일반적으로 수자원의 가치를 결정하는 수질항목 중 가장 보편적인 중요성을 가지는 것은 유기물의 함량이며 이런 유기물은 수체 내 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 그렇기 때문에 새로운 수질평가 모델을 개발함에 있어 수체의 수리 수문학적 특성을 비롯해 물리적 특성, 화학적 특성, 생물학적 특성 등의 각종 이화학적인 특성이 고려되었으며, 이러한 항목을 각각 평가 모델의 4가지 메트릭으로 선정하여 호소의 평가에 있어 복수의 측정지표가 활용될 수 있도록 하였다. 이러한 복수 지표를 활용해 개발된 다변수 수질평가 모델은 호소의 영양 단계를 평가함에 있어 보다 정확한 판단을 가능하게 할 것이며, 효과적인 호소의 관리에 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.750-763
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• 2018

본 연구는 울진 바다목장해역에 서식하는 생물을 대상으로 바다목장 관리를 위한 해양생태계의 영양구조와 에너지흐름을 파악하기 위한 목적으로 2013년 3월부터 10월까지 총 4회 현장조사를 실시하였다. 본 연구에서 개별 생물종들의 생태학적 특징에 따라 유사도에 근거한 비계량형다차원척도법을 사용하여 최고포식자, 바다새, 대형 및 소형유영어류, 볼락류, 가자미류, 저서어류, 반저서어류, 두족류, 저서섭이자, 표서동물, 이매패류, 전복, 자포동물, 동물플랑크톤, 부착성해조류, 미소해조류, 식물플랑크톤, 유기쇄설물 등 총 19가지로 생물그룹핑되었다. Ecopath 모델의 입력변수인 각 생물군들의 생체량, 생산량/생체량의 비, 섭식량/생체량의 비, 피식-포식관계 자료를 사용하여 울진 바다목장해역의 영양구조와 에너지 흐름을 추정하였다. 연구해역에서 각 생물군들의 영양단계는 1 ~ 5.687 범위로 파악되었다. 울진 바다목장 해역에 서식하는 모든 생물그룹들의 전체 소비량의 합은 $229.7t/km^2/yr$, 생물그룹들의 전체 이출량은 $3,432.4t/km^2/yr$이었다. 모든 생물그룹들의 총 에너지량은 $6,796.2t/km^2/yr$, 전체 생산량은 $3,613.1t/km^2/yr$로 추정되었다. 울진 바다목장 해역에서의 순 생태계 생산량은 $3,490.3t/km^2/yr$, 전체 생물군의 생체량은 $167.3t/km^2/yr$으로 추정되었다.

• 생태와환경
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• 제40권2호
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• pp.223-233
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• 2007

본 연구에서는 $2002{\sim}2005$년까지 측정된 한국농촌공사의 수질측정자료를 이용하여 계절별, 공간별 저수지의 부영양화 및 수질 특성을 분석하였다. TN에 의거하였을 때, 대다수(전체의 88%)의 저수지는 부영양 상태로 나타났다. OECD 기준에 의거하여 산정한 TP에 의한 영양상태에서는 전체 저수지의 26%가 부영양 상태로 나타났고, 71%는 중영양, 3%는 빈영양 상태로 나타났다. 계절적 변이는 강우 집중기인 7월에서 8월 사이에 강하게 나타나고 있었으며, 전기전도도, COD, SS, TN, TP 및 CHL 값은 강우 후에 증가하는 것으로 나타났다. TP는 전기전도도와 COD 농도가 높은 저수지에서 높은 수준으로 나타나고 있었으며, TP의 증가에 따라 CHL의 농도도 함께 증가하는 것으로 나타났다. COD와 SS는 집중 강우해에 높은 수치를 기록하였으며, TP와 CHL은 가뭄해에 비하여 약 2배정도 높은 수치를 기록하였다. 이는 인근 점 비 점오염원으로부터 장마 기간에 유기물 및 부유물, 영양염의 다량 유입이 원인으로 작용하는 것으로 나타났다. 한편 회귀분석에서는 TN: TP 비와 TP가 매우 높은 상관관계 ($R^2$=0.84, p<0.001, n=34)를 보였으며, CHL과 TP는 1차 함수관계 $(Log_{10}TP=0.5{\times}Log_{10}CHL+0.086)$를 보였다. TN, TP, CHL에 의거한 유사도 분석에서는 약 90% 수준에서 염도가 높으면서 해양 인접 지역에 위치한 그룹, 염도가 낮으면서 내륙에 위치한 그룹, 그리고 뚜렷한 위치 특성을 보이지 않는 중간적인 그룹으로 분류되었다.

• 생태와환경
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• 제41권spc호
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• pp.11-20
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• 2008

본 연구에서는 농림부와 환경부의 전국수질측정망 자료를 이용하여 2002년 9월 전후에 조사된 전국 290개 농업용 저수지의 Chl-${\alpha}$ 농도를 예측하였다. 우리나라 290개 농업용 저수지의 9월 전후 영양상태를 분류한 결과, 부영양 상태 이상을 나타내는 저수지가 $TSI_{CHL}\;64.1%,\;TSI_{TP}\;75.5%$로 대부분의 저수지가 높은 부영양화 상태를 보였다. 이렇게 분류된 저수지의 영양 상태를 환경특성에 따라 판별분석을 실시하였다. 그 결과 전체 판별적중률은 약 60%를 보였다. 판별분석의 결과에 정준분석을 실시한 결과, 각 그룹은 영양상태에 따라 구분이 되었으며, COD, DO, TP등이 중요한 인자로 나타났다. 또한 MLP-PSO 모델을 이용하여 부영양화에 따른 저수지 수질을 예측한 결과 높은 예측력을 보였으며 (r=0.831, p<0.05), 민감도 분석 결과 COD와 TP가 상대적으로 가장 중요한 요인으로 작용하였으며, 고도 및 제방 높이는 음의 영향을 미치는 것으로 나타났다.