• 한국지리정보학회지
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• 제22권2호
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• pp.82-96
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• 2019

본 연구는 금강유역을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 유역 수문 및 수질에 대한 유역건전성 (Watershed Healthiness)을 평가하였다. 유역 수문과 수질에 대한 건전성은 다변수 정규분포를 이용하여 0(불량)에서 1(양호)의 범위로 산정하였다. 유역 건전성 평가에 앞서, SWAT 수문 검보정 결과 5개 지점에 대한 11년(2005~2015) 동안의 하천유출량의 Nash-Sutcliffe 모델효율(NSE)은 0.50~0.77이었고, 3개 지점에 대한 suspended solid(SS), total nitrogen(T-N), and total phosphorus(T-P)의 결정계수($R^2$)는 각각 0.67~0.94, 0.59~0.79, 0.61~0.79이었다. 총 24년(1985~2008)에 대한 토지이용변화에 따른 유역 건전성 분석을 위하여 1985년, 1990년, 1995년 2000년, 2008년 5개의 토지이용자료를 준비하였다. 기준년도인 1985년 대비 2008년 SWAT 총유출은 불투수면적의 증가로 40.6% 증가하였고, 토양수분과 기저유출은 각각 6.8%, 3.0 % 감소하였으며, SS, T-N, T-P는 특히 농업활동으로 인해 각각 29.2%, 9.3%, 16.7% 증가하였다. 1985년 토지이용조건 대비 2008년의 유역 수문과 수질의 건전성은 각각 1에서 0.94와 0.69로 감소하였다. 본 연구의 결과는 과거 자연상태 대비 인간활동에 의한 유역 환경변화를 감지할 수 있을 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제30권4호
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• pp.258-269
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• 2021

본 연구의 목적은 금강수계 하천의 생태적 건전성을 평가하는 체계를 구축하는 것이다. 연구대상 지역은 금강수계 14개 중권역으로 하였다. 평가지표의 투명성과 일관성을 확보하기 위하여, 건전성 지표 선정은 지표 간 내재적 가중치 변화 특성을 고려한 조정방법을 사용하여 선정하였다. 최종 통합지수에 미치는 영향이 가장 큰 지표는 수량, 수질, 수생태, 서식·수변환경 부문 중 수생태 부문의 지수로 파악되었다. 하천의 생태적 건전성 지수를 분석한 결과, 댐상류 유역(대청댐 기준)은 2014년까지 기준년도(2008)에 비해 상대적으로 좋은 상태로 평가되었으며 댐하류 유역은 좋지 않은 상태로 평가되었다. 년 단위 생태적 건전성 지수의 변화 추이는 다음과 같다. 용담댐, 용담댐하류, 보청천, 대청댐, 대청댐하류, 논산천의 경우는 시기별 차이는 있으나 건전성 지수의 저하가 진행되고 있다. 반면, 무주남대천, 영동천, 갑천의 경우는 건전성이 개선되고 있는 것으로 평가되었으며 초강, 대청댐상류, 미호천, 금강공주, 금강하구언은 건전성이 개선된 후 다시 저하되는 것으로 평가되었다.

• 생태와환경
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• 제45권4호
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• pp.392-402
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• 2012

본 연구는 어류군집을 이용하여 회야강 수계와 인근 하천의 건강도를 분석하고 해당하천을 효과적으로 관리하기 위하여 29지점에 대한 어류상을 조사하였다. 2007년 실시된 조사에서 총 12과 33종의 어류가 채집되었으며, 전체 조사지점에서 우점종은 피라미 (Zacco platypus, RA: 24.8%), 아우점종은 버들치(Rhynchocypris oxycephalus, RA: 16.2%)로 나타났다. 또한 8종의 한국고유종과 4종의 외래종, 그리고 타 수계로부터 도입된 2종의 이입종(끄리, Opsariichthys uncirostris amurensis; 치리, Hemiculter eigenmanni)의 서식이 확인되었다. 하천별 건강성 평가를 위해 어류군집을 이용하여 생물보전지수 (IBI)를 구한 결과 2지점이 B 등급인 것을 제외한 대부분 C~D등급으로 확인되었다. 조사지점 인근의 토지이용이 하천의 건강성에 미치는 영향을 알아보기 위해 생물보전지수와 토지이용과의 Pearson correlation 분석을 실시한 결과 개발지가 증가할수록 생물보전지수가 감소하였다(r=-0.425, p=0.022). 반대로 생물보전지수와 숲과 초지는 양의 상관성을 보였으며(r=0.556, p=0.002), 경작지는 유의한 상관관계를 나타내지 않았다 (r=-0.231, p=0.333). 본 연구를 통해 확인된 회야강 수계 및 인근하천의 어류군집구조, 하천의 건강도, 인근 토지이용과의 상관관계는 유역 토지의 개발로 인한 인근 하천의 영향 예측 및 해당하천의 관리 및 복원사업에 있어 유용하게 이용될 수 있을 것이다.

• 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.

• 생태와환경
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• 제45권2호
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• pp.218-231
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• 2012

본 연구는 2005~2007년까지 3년에 걸쳐 폐광산 수계의 유출수에 의해 직접적으로 영향 받는 하천 및 대조군(Control, $C_o$) 하천에서 이 화학적 수질특성, 수질 내성도 및 트로픽 길드 특성, 다변수 생태모형(Multimetric Health Model)을 이용한 생태 건강도 평가 및 물리적 건강도 평가 모형(QHEI model)을 이용한 생물 서식지 평가를 실시하였다. 또한, 폐광산의 유출수에 대한 생태독성 평가를 위해 버들치(Rhynchocypris oxycephalus)를 이용하여 현장 Enclosure 노출시험(In situ Enclosure Bioassay)을 실시하였고, 해부학적 장기 조직의 평가지수 모형(Necropy-based Health Assessment Index, $N_b$-HAI)을 이용하여 대조군($C_o$)과 처리군(T)의 광산폐수의 영향을 평가하였다. 이들에 대한 장기 조직의 영향평가는 각 Enclosure에 10 개체씩 투입하여 지라(Spleen), 신장(Kidney), 아가미(Gill), 간(Liver), 눈(Eyes), 지느러미(Fins)의 조직분석(Tissue analysis)을 실시하였다. 대조군과의 비교평가에 따르면, 폐광산의 유출수는 하천수를 pH 3.2까지 떨어뜨려 강한 산성폐수와 유사한 특성을 보였고, 급격한 수소이온 증가 및 총용존물질(Total Dissolved Solid, TDS)의 증가를 가져왔다. 서식지 평가의 QHEI 모델 값은 지점별 유의한 차이(p>0.05)를 보이지 않은 반면, 다변수 생태모형(Multimetric Health Model)을 이용한 생태 건강도는 3년 동안 대조군($C_o$)에서 $M_m$-EH 모델 값은 16~20, 처리군($M_w$)에서는 0으로 폐광 유출수의 영향을 받는 지점에서는 "악화상태(P)"로 나타났다. 또한, Enclosure 노출평가 따르면, $N_b$-HAI 모델값은 3년 기간 동안 대조군에서 0~3으로 나타나 "최적~양호상태" (Ex~G)로 나타난 반면, 폐광 유출수의 Enclosure에 포함된 처리군(Treatment)에서 모델값은 모두 100 이상(범위: 100~137)을 상회하여 "악화상태(P)"로 평가되었으며, 크게 손상된 장기조직은 간(Liver), 신장(Kidney), 아가미(Gill)로 나타나 향후 폐광산 유출지역의 수질 및 생태관리가 시급한 것으로 사료되었다.

• 생태와환경
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• 제42권3호
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• pp.280-289
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• 2009

2008년 봄, 가을 2회에 걸쳐 팔당호 수계로 유입되는 15개 하천 하류부의 어류의 길드 특성과 생물학적 건강도, 물리적 서식지 건강도를 조사하였다. 어류 분포 조사결과, 총 11과 31속 40종에 속하는 2,745개체가 채집되었으며 고유어종인 줄납자루가 우점하였고, 무갑천(K3)에서는 멸종위기야생동물 II급으로 지정된 둑중개가 채집되었다. 외래종으로는 배스 1종으로 극소수 개체수만 채집되어 외래종에 인한 교란은 적은 것으로 사료된다. 어류 군집 결과를 다변수 건강성 평가 메트릭에 적용한 결과, 팔당호 유입하천 대부분에서 수질에 민감한 민감종과 충식성 어종이 빈약했고 내성종과 잡식종 비율이 높았다. 어류생물지수 평가 결과, 봄과 가을 조사에서 모두 B등급 "양호"를 나타낸 하천은 4개 하천(N1, N4, N5, K3)이었고, 우산천(K1)은 가을철 조사에서 D등급 "악화"로 조사되었다. 수계별로는 북한강으로 유입하는 하천이 가장 양호한 것으로 조사되었다. 물리적 서식지를 평가한 결과, 수계별로는 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며 4개 하천(S1, S4, N4, N5)이 II등급(양호)으로 평가되었고 나머지 11개 하천은 III등급(보통)이었다. 대부분의 하천이 인위적인 하천정비 등으로 인하여 수로변경도($M_6$)와 여울빈도 및 하천굴곡도($M_7$) 항목이 낮은 점수를 나타내었다. 조종천(N4)과 문호천(N5)은 생물지수 평가와 물리적 서식지 평가 모두 "양호상태"로 조사되었다.

• 한국환경생태학회지
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• 제37권4호
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• pp.289-301
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• 2023

유역 내 산림은 생태계 유지에 있어 중요한 역할을 맡고 있으며 생태네트워크 체계를 구성하는 주요 기반 환경이다. 그러나 지난 수십여 년간 행해진 무분별한 개발사업으로 인해 산림 파편화 및 토지이용 변화가 가속화되었으며 본래의 기능을 상실하게 되었다. 산림 생태계를 파악하는 데 있어 산림의 구조적 패턴은 생태적 과정과 기능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 변화패턴을 파악하고 분석하는 것은 중요한 인자라 할 수 있다. 이에 본 연구는 금강 상류 댐 유역을 대상으로 FRAGSTATS 모델을 통해 시계열적인 토지피복변화에 따른 산림 경관의 구조적 변화를 분석하였다. 토지피복 변화탐지를 통한 금강 상류 댐 유역 내 토지피복변화는 1980년대부터 2010년대까지 산림 33.12km²(0.62%), 시가화건조지역 67.26km² (1.26%) 증가하였고 농업지역 148.25km²(2.79%) 감소하였다. 유역 내 산림 경관분석결과 No sampling 분석에서는 경관백분율(PLAND), 면적가중근접지수(CONTIG_AM), 평균 중심지 면적(CORE_MN), 인접지수(PLADJ)가 증가하였고 패치수(NP), 경관형태지수(LSI), 응집지수(COHESION)가 감소하였다. Moving window 분석을 통해 구조적 변화패턴을 파악한 결과, 경상북도 상주시, 충청북도 보은군, 전라북도 진안군 내 산림 경관은 상대적으로 잘 보전되어 있었으나 충청북도 옥천군, 영동군 그리고 충청남도 금산군 사이의 경계부와 전라북도 무주군과 장수군 인접 지역의 산림 경관에서는 파편화가 진행되고 있었다. 결과를 토대로 추후 해당 지역의 산림 관리전략 수립 시 파편화 지역을 대상으로 조림사업을 수립할 필요가 있을 것으로 사료된다. 본 연구를 통해 산림 경관의 파편화가 예상되는 지역을 도출할 수 있었으며, 유역 산림의 건전성 평가 및 관리계획 수립을 위한 기초자료로써 활용될 가능성을 기대할 수 있다.

• 생태와환경
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• 제43권3호
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• pp.356-368
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• 2010

본 연구는 삽교천 수계의 삽교천, 무한천, 곡교천의 이화학적 수질, 물리적 서식지 건강성, 생물학적 건강성을 평가하였고, 이를 바탕으로 종합적인 수생태계 건강성을 평가하였다. 3가지 건강성 평가 항목은 3개 하천에서 모두 악화된 상태이거나 보통 상태를 유지하고 있는 것으로 나타났고, 곡교천에서 가장 악화되어 있는 것으로 나타났다. 또한 상류에서 하류로 갈수록 건강성이 더 악화되는 경향을 보였다. 6개 항목의 화학적 수질 중 Chl-$\alpha$를 제외한 5개 수질 항목은 하류로 갈수록 증가하는 경향을 보였고, 곡교천에서 가장 높은 값을보였다. 물리적 서식지 건강성은 Good에서 Fair 범위를 보였고, 곡교천의 서식지 건강성이 가장 낮은 것으로 나타났다. 생물학적 건강성은 이화학적 수질과 물리적 서식지 건강도를 잘 반영하였으며, 3개 하천의 생물학적 건강도는 상류지점에서 Fair 상태로 나타났고, 하류 지점에서 Poor 상태를 보였다. 이러한 생물학적 건강성에 영향을 주는 요인을 PCA를 통하여 분석한 결과 상류 지점에서는 물리적 서식지 건강성이 좀더 영향을 주는 것으로 나타났고, 하류지점에서는 화학적수질의 영향이 좀 더 큰 젓으로 판단되었다. 화학적 수질, 물리적 서식지 건강성, 생물학적 건강성 평가 항목을 바탕으로 종합적인 수생태계 건강성을 평가한 결과 무한천의 M1 지점이 통합적인 건강성이 가장 높은 것으로 나타났으며, 곡교천의 G2와 G3 지점이 가장 건강성이 악화된 것으로 나타났다. 본 연구결과는 수생태계의 건강성을 통합적으로 나타내어 취약한 부분을 쉽게 확인할 수 있는 방법으로써 향후 수생태계 복원 및 장기 모니터링에 중요한 자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 환경생물
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• 제31권4호
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• pp.440-447
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• 2013

본 연구에서는 남한강 상류수계의 10개 지점에서 생물보전지수 (Index of Biological Integrity, IBI) 및 물리적 서식지 평가 지수 (Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)를 이용하여 생태건강도 특성을 평가하였다. 생물보전지수 조사는 Karr (1981)가 제시한 12개 항목 중 11개 메트릭에 대하여 평가하였다. 생물보전지수 등급은 "양호상태"였고, 지점별 IBI 값의 범위는 33 (악화상태)~47 (양호상태)로 나타났다. 물리적 서식지측면에서는 Plafkin et al. (1989)에 의해 도입된 서식지 평가 지수(QHEI)의 12항목 중 9개 항목에 대해 평가를 실시했으며, QHEI 값의 범위는 75~109로 나타났으며, 전체 서식지 건강도 평균치는 부분 지지상태(Partially supporting)로 나타났다. 연구지점내의 하천 비교평가에 따르면, Gj 하천의 IBI 모델 값 및 QHEI 모델 값은 타 하천들 (Ig, Dn 하천)에 비해 양호한 상태로 평가되었다. 어류의 영양단계 종 성분분석에 따르면, 식충종, 잡식종 및 육식종은 61.9%, 19.0% 및 9.5%를 차지하는 것으로 나타났다. 어류의 내성도 길드분석에 따르면, 민감종 (76.1%)은 내성종 (4.7%)보다 우점하여 생태계가 건전한 것으로 평가되었다. 서식지 길드 분석에 따르면, 여울성 저서종(57.1%)은 수층종(28.5%)보다 우점하는 것으로 나타났다. 연구기간 동안, 외래종 및 질병에 걸리거나 비정상적인 증상을 나타내는 개체는 관측되지 않았다. 전체적으로 생태건강도 모델값(IBI) 및 서식지평가지수 모델값의 분석에 따르면 본 상류 하천지역은 생태학적으로 양호한 상태로 잘 유지되는 것으로 평가되었다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제36권1호
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• pp.73-83
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• 2013

The object of this study was to evaluate lotic ecosystem health using multiple eco-metric approaches such as water chemistry diagnosis, physical habitat health evaluations, and biological integrity modeling at 100 streams of four major watersheds. For the study, eight chemical water quality parameters such as nutrients (N, P) and organic material were measured and 11-metric models of Qualitative Habitat Evaluation Index (QHEI) and multiple eco-metric health assessment model (MEHA) were applied to the four major watershed. Nutrient analysis of nitrogen (N) and phosphorus (P) in all watersheds indicated a eutrophic state depending on the locations of sampling streams. Physical habitat health, based on the QHEI model, averaged 114 (range: 56 - 194), judging as a "good condition" by the criteria of Plafkin et al. (1989). In addition, primary (H1 - H4), secondary (H5 - H7), and tertiary habitat metric variables (H8 - H11) were analyzed in relation to the physical habitat degradations. The plots of tolerant species ($P_{TS}$) and sensitive species ($P_{SS}$) to water quality showed that the proportions of $P_{TS}$ had positive linear functions with nutrients, and that the $P_{SS}$ had inverse linear relations with the chemical variables. The model of eco-metric health assessment showed that mean MEHA was 20.4, indicating a fair condition. Overall, our data suggest that water chemistry, based on nutrients and organic matter, directly modified the trophic structures in relation to food chain in the aquatic ecosystems, and then these directly influenced the compositions of tolerance/sensitive species, resulting in degradations of overall ecological health.