• 생태와환경
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• 제55권1호
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• pp.60-75
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• 2022

베이지안 알고리즘 모델은 입력된 자료를 기반으로 확률을 계산하는 모델 알고리즘으로써 주로 복합재난 및 수질관리를 위해 사용되었다. 최근에는 생물 간, 혹은 생물-비생물 요인들 사이의 생태학적 구조를 파악하고 이를 이용한 생태 네트워크 분석에 활용되고 있다. 본 연구는 국내 하구수생태계의 부착돌말류 군집 변화와 이화학적 요인들 사이의 베이지안 네트워크 분석을 수행하여 부착돌말류 건강성 변화의 주요 요인들을 파악하였다. 베이지안 분석을 위해 본 연구 자료를 위해 물환경측정망의 생물 측정망을 기준으로 전국 하구 지역에 분포하는 668개 지점을 2008년부터 2019년까지 연간 2회 조사를 수행하였다. 자료는 서식지 요인, 물리적 요인, 화학적 요인, 생물학적 요인으로 분류하였으며 이를 베이지안 네트워크 모델에 입력하여 전국 및 해역별 하구수생태계 네트워크 분석을 수행하였다. 2008년부터 2019년까지 전국 하구수역에서 부착돌말류는 총 625개 분류군이 출현하였으며 2목, 5아목, 18과, 141속, 595종, 29변종, 1품종으로 구성되었다. Nitzschia inconspicua의 누적 세포밀도가 가장 높았으며 Nitzschia palea가 뒤를 이었고, 이외에도 Pseudostaurosira elliptica와 Achnanthidium minutissimum 분류군의 누적 세포밀도가 높았다. 부착돌말류를 이용한 하구수생태계 건강성 평가 결과는 조사 지점이 증가함에 따라서 대체로 보통(C등급)~나쁨(D등급) 등급의 비율이 증가하였으나 조사 시기에 따른 등급별 변화는 매우 미약하였다. 베이지안 네트워크 모델을 이용하여 하구수생태계 부착돌말류 건강성 평가 결과와 서식지 정보 및 이화학적 수질 정보 사이의 관계를 분석한 결과, 건강성 평가 점수에 가장 민감하게 영향을 미치는 요인은 생물 요인이었으며 서식지 및 이화학적 요인은 상대적으로 민감도가 낮았다. 하구수생태계 건강성 평가 점수에 가장 민감하게 영향을 미치는 부착돌말류 분류군은 Nitzschia inconspicua, N. fonticola, Achnanthes convergens, Pseudostaurosira elliptica으로 나타났으며 생물 요인 이외에도 서식지 인근의 공단과 축사의 비율이 건강성 평가 점수에 많은 영향을 미쳤다. 해역에 따라서 부착돌말류 건강성 평가 점수에 민감한 주요 분류군 조성은 다르게 나타났으나 모든 해역에서 부착돌말류의 세포밀도와 AFDM 및 Chl-a는 부착돌말류 건강성 점수에 민감한 영향을 미치지 않았다. 베이지안 네트워크 분석은 하구수생태계와 같이 복잡한 생태구조에서도 건강성에 영향을 미치는 주요 분류군과 요인들을 파악하는데 유용하였으며 이를 통해 향후 훼손된 하구수생태계의 복원을 수행함에 있어서 복원 대상을 보다 정확하게 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.307-318
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• 2010

본 연구는 창원천과 남천에서 각각 5지점, 6지점의 생태복원 전(2006, 2007)과 후(2009)의 물리적 서식지, 화학적, 생물학적 상태에 기초한 생태학적 상태를 분석하였고 복원 전 후의 생태 건강도를 비교평가 하였다. 하천의 이화학적 수질과 생물통합지수(Index of Biological Integrity, IBI)와 서식지 평가(Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)의 다변수 평가 모델에 기초하여 생태건강도를 분석하였다. 본 연구에서 IBI와 QHEI의 모델은 각각 8개, 11개의 수정 보완된 메트릭을 적용하였다. 평가를 위해서 조사는 복원 전 2006년에서 2007년, 복원 후 2009년 실시하였다. 화학적 상태는, 두 하천 모두 상류에서 하류로 갈수록 전기전도도(Condutivity)의 값이 전형적으로 증가하는 경향을 보였다. 복원 전후에 따른 수질변화 특성은 차이를 보이지 않았다. 창원천과 남천의 생태건강도 지수는 각각 평균 21.6, 19.7로 환경부 기준 C등급을 보였고, 복원 전 후 사이에 생태건강도 지수는 큰 차이를 보이지 않았다. 복원 이후 남천과 창원천의 물리적 서식지 평가 결과 평균점수가 각각 29.2, 63.2로 특히 남천에서 복원 후 35.3점이 두드러지게 감소하였다. 서식지 교란은 2009년에 있었던 홍수에 의한 인공제방의 파괴(천변 식생대의 폭이 줄고 대기에 의해 하천 피복도가 높아졌다.)가 주요한 원인이었다. 종합적으로, 결과를 볼 때 복원 전 후 두 하천에서 효과적이지 않았으며, 비록 많은 예산을 사용하였지만, 환경으로 고려하지 않은 채 맹목적으로 이루어지는 생태복원은 하천 복원에 효과적이지 않을 수 있다고 사료된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제1권1호
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• pp.39-48
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• 2014

하천복원과 환경유량을 위한 기초자료를 확립하고자 금강수계의 초강천에서 생물학적 건강성 및 최적 생태유량에 대하여 조사하였다. 출현한 어종은 총 9과 36종 4,669개체였으며, 잉어과가 66.7%(24종)로 가장 높았다. 참갈겨니가 1,588개체로 34.0%로 우점종이었으며, 아우점종은 피라미로 22.6%, 우세종은 쉬리 13.3%로 나타났다. IBI와 QHEI는 상류로부터 하류로 내려갈수록 값이 감소하는 것으로 나타났으며, IBI 값은 27.9~38.6으로 평균 32.2로 양호상태를 나타냈다. 참갈겨니, 쉬리 및 감돌고기에 대하여 서식도적합도지수(HSI) 및 최적 생태유량을 산정하였다. 참갈겨니의 경우, 유속과 수심의 HSI 값은 각각 0.1~0.4 m/s와 0.2~0.4 m 였다. 감돌고기는 유속이 0.2~0.5 m/s, 수심이 0.4~0.6 m 및 하상재료가 가는자갈~호박돌로 나타났다. 이를 기초로 하여 각 지점의 최적 생태유량은 하류로 내려갈수록 값이 증가하는 것으로 나타났으며, 이에 따라서 WUA 값도 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권5호
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• pp.796-804
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• 2006

The objective of this research was to develop ecological multi-metric models using natural fish assemblages for a diagnosis of current stream health condition, and apply the model to nationwide lotic ecosystems of the Geum River, the Youngsan River, and the Sumjin River. The ecological stream health model was based on the index of biological integrity (IBI), which was originally developed in North American streams by Karr (1981), and the Rapid Bioassessment Protocol (RBP), which was scientifically established by the US EPA (1999). The metric numbers and metric attributes were partially changed for the regional applications, so the scoring criteria was modified for the assessment. Overall, metric values, based on the IBI calculations, reflected conventional water quality characteristics, based on nutrient regime, and agreed with results of staticeco-toxicity tests. Some stations impaired in terms of stream health were identified by the IBI approach, and also major key stressors affecting the stream health were identified by additional evaluations of physical habitats. Our preliminary results suggested that biological integrity in stream ecosystems was largely disturbed by habitat degradation as well as chemical pollutions. This new approach would be used as a key tool for ecological restorations and species conservations in the degraded aquatic ecosystems in Korea and applied for elucidating major causes of ecological disturbances. Ultimately, this approach provides us an effective management strategy of stream ecosystems through establishments of ecological networks in various watersheds.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제38권2호
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• pp.195-211
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• 2015

The objectives of this research were to determine mean and maximum tolerance ranges of Carassius auratus ($C_a$) and Cyprinus carpio ($C_c$) populations on various physico-chemical parameters and ecological indicator metrics. Little is known about chemical tolerance ranges of the two species, even though these species are widely distributed species in aquatic ecosystems. Maximum tolerance ranges of $C_a$-population to total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were $20.3mgL^{-1}$ and $2.0mgL^{-1}$, respectively. Optimal ranges of TN and TP in the $C_a$-population were $1.7-5.0mgL^{-1}$ and $0.06-0.30mgL^{-1}$, respectively. Such nutrient regimes of the $C_a$-population were evaluated as hypereutrophy, indicating high tolerance limits. The $C_c$-population had similar ecological characteristics to $C_a$-population, but the mean tolerance ranges of TN, TP, BOD, and COD were significantly (p < 0.05) greater than the $C_a$-population. Ecological patterns of trophic composition and tolerance guilds in the $C_a$-population were similar to those of the $C_c$-population. The model value of Index of Biological Integrity (IBI) of the habitat where C. auratus and C. carpio co-occurred averaged $15.0{\pm}4.3$ and $12.9{\pm}3.6$, respectively. Based on the modified criteria of the United States Environmental Protection Agency (Klemm et al. 1993), it indicated poor ecological health of both species. These results suggest that both species are highly tolerant to chemical and physical habitat conditions of waterbodies, and that the chemical tolerance range of $C_c$-population was higher than $C_a$-population.

• 환경영향평가
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• 제21권3호
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• pp.483-501
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• 2012

본 연구에서는 2005 - 2006년 기간 동안 국내 인공호의 환경영향평가를 위해 LEHA 다변수 생태모형(Lentic Ecosystem Health Assessment Model)을 청평호에 적용하였고, 생태 건강도 모델값을 산정하였다. LEHA 생태 평가모형은 생물학적 변수($B_p$), 물리적 변수($P_p$), 화학적 변수($C_p$)의 11개 주요 메트릭으로 구성되었고, 이를 통합하여 생태 건강도 등급을 평가하였다. 생물학적 변수($B_p$)는 수환경의 질적 저하에 따라서 감소하는 민감종 메트릭($M_2$, NSS) 및 충식종 메트릭($M_5$, % $I_n$)이 이용되었고, 두 메트릭 모델값은 각각 1.5%, 32.4%로서 낮게 나타났다. 반면, 내성종($M_3$, % $T_s$)과 잡식종 메트릭($M_4$, % $O_m$) 값은 43%, 62%로서 높게 나타나 호수생태계의 질적 저하가 확인되었다. 물리적 서식지 변수($P_p$)는 수변 식피율($M_9$, % $V_c$)로서 1차 조사에 비해 2차 조사에 높게 나타났으며, 상류에서 하류로 갈수록 메트릭 모델 값이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 정수역의 증가로 서식환경의 단순화와 인근 수체에서 실시되고 있는 잦은 골재 채취로 인한 서식지의 하상구조 변경이 악영향을 준 것으로 사료되었다. 한편, 화학적 수질특성 변수($C_p$)는 수체의 이온(양이온/음이온) 특성을 나타내는 전기전도도($M_{10}$, $C_I$)와 부영양 상태를 평가하는 Chl-a의 부영양화 지수($M_{11}$, $TSI_{CHL}$)로서 메트릭 모델값은 계절별 변이는 크게 나타났고, 지점 간의 공간변이는 미미한 것으로 나타나, "양호상태"로 평가되었다. LEHA 다변수 모델에 의거한 청평호의 환경영향평가에 의하면, 생태 건강도 LEHA 모델값은 1차 조사에서 30.7로 "보통-악화상태", 2차 조사에서 28로 "악화상태"를 보여 계절 변이 특성을 보였다. 지점별 LEHA 모델값은 호수의 정수대(S5)에서 28로 최소치를 보였고, 그 외 지점들도 29 - 30으로 지점 간 미미한 차이를 보였다. 청평호의 종합적인 환경영향평가에 의하면, 이 화학적인 수질기준 측면에서는 "양호상태"를 보인 반면, 생물학적 기준에서는 "악화상태"를 보였는데, 이는 빈번한 준설작업으로 인한 물리적 서식지 교란이 영향을 준 것으로 사료되었다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.130-142
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• 2007

본 연구에서는 용담댐의 탁수 방류로 인한 하류 하천의 영향을 알아보기 위하여 생태계 건강성 평가 모델, 물리적 서식지 평가 모델, 해부학적 건강성 평가 모델을 적용하였다. 건강성 평가 결과 $S1{\sim}S4$의 생태계 건강도는 평균 43으로 최적${\sim}$ 양호 상태였고, 물리적 서식지 건강도는 평균 154로 양호상태로 나타나 건강도가 양호하게 유지되고 있는 것으로 나타났다. 한편 개체의 건강도를 평가하는 해부학적 건강도 평가 결과 10개 메트릭에서 이상증상이 나타나지 않아 어류 건강성에 대한 영향은 없는 것으로 판단되었다. 한편, 부유물의 증가에 따른 어류 아가미의 전자현미경적 영향 분석을 위해 탁도 처리군 및 대조군의 비교분석 결과에 따르면, 어류 아가미에서 많은 부유물 미세 입자가 관찰되어 고탁도에 장기간 노출될 경우 건강성에 영향을 미칠 가능성이 있을 것으로 사료되었다. 또한, 탁도 증가에 따른 부유사 이동에 의한 어류의 물리적 서식지 영향 분석(특히, 하상 매몰도 및 하상특성 분석)을 위해 서식지 건강성 평가모델을 적용 평가한 결과에 따르면, 대상 조사지역$(S1{\sim}S4)$이 대조군 지역(C1, C2)보다 더 좋은 것으로 나타났다. 즉, 부유사의 증가는 현재의 결과로는 서식지 건강도에 영향을 주지 않는 것으로 나타나 어류의 먹이사슬, 산란장 및 서식처에 대한 부정적 영향은 없는 것으로 사료되었다. 한편, 이런 결과는 단기간 연구 결과에 의한 현재 상태의 건강도 평가의 결과이지만 향후 탁수가 지속될 경우 수 환경이 어떻게 변할 것인가에 대해서는 사후 지속적인 모니터링이 이루어져야 하며, 향후 $3{\sim}5$년 후의 지속적인 모니터링을 실시할 경우 용담댐 건설에 의한 생태 건강도가 어떻게 변할 것인지에 대한 정보를 제공하기 때문에 지속적인 모니터링이 요구된다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.198-208
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• 2006

본 연구는 어류를 이용한 생물학적 수환경 평가기법 즉, '생물통합지수'라 불리는 다변수 모델기법을 적용하는 것이다. 본 연구를 위하여 2004년 8월 ${\sim}$ 2005년 9월까지 갑천에서 5개 지점을 선정하여 조사하였다. 또한 생물학적 자료와 함께 환경부에서 제공되는 장기간의 수진자료와 물리적 서식지 평가 결과를 비교하였다. 어류 군집에 기반으로 한 하천의 생몰학적 건강도 평가를 위하여 Karr(1981)가 제시한 12메트릭 모델을 국내 실정에 맞게 10메트릭 모델로 변형하여 적용하였다. US EPA(1993)와 Karr(1981)의 기준에 따르면 갑천의 평균 생물학적 건강도 지수는 24.0 (범위: 20 ${\sim}$ 30, n=5)으로 보동${\sim}$악화 상태를 나타내었다. 장마기간에 조사된 4차 조사를 제외한 나머지 조사 중 상류부(SI~S3)와 하류부(S4, S5)의 평균 생물학적 건강도 지수는 26.0${\sim}$24.0으로 나타난 반면 4차 조사는 상류부와 하류부가 각각 21.0과 20.0을 기록하였다. 이는 장마로 인한 교란현상을 시사하며 또한 하류부보다는 상류부가 장마의 영향을 심하게 받는 것을 알 수 있다. 물리적 서식지 평가 지수는 75(보통)${\sim}$148(양호)상태를 보였다. 53은 75점을 기록하여 다른 지점에 비하여 상당히 낮은 수치(P=0.001, n=5)를 보였으며 생물학적 건강도 평가 지수 역시 24를 기록하여 상당히 낮은 수치를 보였다. 생물학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 총인, 총질소의 네 항목은 상류에 비하여 하류에서 3${\sim}$8배 가랑 상승하였으며, 이는 생물학적건강도 지수가 이 ${\cdot}$ 화학적 수질과 물리적 서식지를 모두 반영하는 결과라 사료되었다. 이와 같은 이유로 생물학적건강도 평가기법은 하천생태계를 현재를 진단하는 것뿐만이 아니라 나아가서 하천생태계와 수질을 회복하는데 핵심도구로 여겨진다.

• 한국습지학회지
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• 제20권2호
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• pp.181-189
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• 2018

본 연구는 탐진강 하구역 생물군집의 군집 동태 및 분포 조건을 통해 기수지역 생태계 관리의 기초정보를 제공하기 위해 각 분류군별 전문가들이 정밀 조사한 결과를 분석하였다. 식생을 포함한 총 11개 생물 분류군에 대한 생물종의 다양성, 풍부성, 상관관계 및 생태적 특성을 분석하였다. 분석 결과 식생은 하천의 물리적 환경과 염도 등 서식처 환경조건에 따라 7개 상관형에 18개 단위식생의 분포가 확인 되었다. 생물종 다양성은 멸종위기야생생물 9분류군을 포함해 총 1,125개 분류군이 확인되었다. 각 분류군별 종조성과 분포 특성은 넓은 구간에 걸쳐 형성되는 자연성 높은 기수역의 하구역 특성을 잘 반영하고 있었다. 특히, 하천을 중심으로 유속과 염도, 토성 등 기반환경 차이에 따른 종다양성과 그 분포가 뚜렷하게 구분되었다. 일부구간에 분포하는 물막이보, 인공제방과 같은 인위적 교란요소에도 불구하고 현재의 환경조건 하에서 생물종의 다양성과 그 분포는 전반적으로 자연성 높은 것으로 평가되었다. 그러나 물막이보, 간척, 주기적인 제방관리, 경작지 확장 등에 의한 야생생물의 서식처 소실과 축소, 생태계 연결성 단절 등은 지역 생태계의 다양성과 건강성을 위협하는 주요 요인으로 지목되었다. 탐진강 하구역의 생물 분포 현황과 그 특성을 규명하는 최초의 정밀조사로서 탐진강을 비롯한 하구역에 대한 각종 개발압력 및 훼손 위기에 대응 할 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 생태와환경
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• 제42권3호
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• pp.364-373
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• 2009

본 연구에서는 대전광역시를 관통하는 도심하천인 대전천의 4개 지점을 선정하여, 2004년 8월에서 2007년 10월까지 총 8차례에 걸쳐 생물학적 건강도 평가 및 물리적 서식지 평가를 실시하였고, 환경부 수질측정 망 지점자료를 이용하여 화학적 수질특성을 분석하였다. 물리적 서식지 평가 지수(QUEI)는 평균 78.2(범위: 47$\sim$124)로 "보통상태"(Fair)로 나타났다. QUEI 값은 최상류지점(S1)에서 최대치(112, "양호상태")를 보인 반면, S3에서 SS(보통$\sim$악화상태)로 가장 불량한 서식지 상태를 보였는데, 이는 심각한 하상구조의 교란, 하상도로 및 인위적활동에 의한 것으로 사료되었다. 화학적 수질변수들은 하류로 갈수록 점차 악화되는 것으로 나타나 하천주변 도심으로부터 유입되는 유기물 오염에 의한 것으로 사료되었다. 또한 TP 및 전기전도도(Conductivity)는 집중강우로 인한 희석효과가 뚜렷이 나타난 계절적 변이가 큰 것으로 나타났다. 본 연구에서는 총 5과 24종 6909개체의 어류가 채집되었고, 피라미(Zacco platypus)가 81.6%로 우점하는 것으로 나타났다. 다변수 어류 평가모델인 생물통합지수(IBI)는 평균 17(범위: 12$\sim$30)"보통상태"(C)로 나타났으며, 하류지점으로 갈수록 생태건강성이 악화되는 양상(S4: 14, "불량상태")을 보였다. 따라서 대전광역시 도심의 상가밀집지역 및 주거지역을 관통하면서 생활하수 유입 및 각종 오염원에 의한 심각한 수질저하 현상에 의한 것으로 사료되었다.