• 생태와환경
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• 제52권1호
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• pp.50-64
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• 2019

본 연구에서는 낙동강 5개 보의 상류 및 하류 총 6개 지점(상주보, 강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보 상류와 합천창녕보 하류)에서 서식 생물의 탄소 및 질소 안정동위원소 비를 분석, 낙동강 생태계 구조를 정량적으로 파악하고자 하였다. 대상 생물은 식물플랑크톤을 포함하는 입자성유기물(부유 및 부착), 동물플랑크톤, 저서성 대형무척추동물 및 어류를 포함하며, 강우 전 갈수기(6월) 와 강우 직후(9월), 두 차례에 걸쳐 시료를 채집, 안정동위원소 비를 분석하였다. 채집된 생물의 탄소 안정동위원소 비의 범위를 비교하고 질소 안정동위원소 비를 이용하여 각 생물의 영양단계를 산출, 시공간 분포를 분석하였다. 동물플랑크톤과 저서성 대형무척추동물은 상류에 위치한 상주보에서 높은 값을 나타낸 후 점차 감소하여 하류의 창녕함안보에서 다시 증가하는 경향을 나타냈다. 이들 값은 홍수 전과 후, 상이한 값을 나타내어 하절기 홍수로 인한 육상 기원 유기물의 영향을 받는 것으로 조사되었으나, 그 반응은 생물군에 따라 상이한 것으로 분석되었다. 질소 안정동위원소 비를 이용해 계산된 각 생물들의 영양단계는 그 기준(baseline)으로 POM보다 동물플랑크톤을 이용하는 것이 보다 타당한 범위를 보이는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 생태계 먹이망 구조 해석에 대한 정략적 접근에 요구되는 주요 생물군의 생태정보를 제공하여 향후 생태계 반응을 평가, 예측하는 다양한 연구분석에 활용될 수 있도록 하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권4호
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• pp.315-326
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• 2013

제주연안선 부근에 밀집된 육상양식장 배출구 주변 4개 해역(애월리, 행원리, 표선리, 일과리)에서 수질환경의 시공간적 변화에 영향을 미치는 요인을 파악하기 위해 2010년 2월부터 2011년 12월까지 격월로 총 12회 조사하였다. 주성분 분석 결과 조사해역에서 연중 영양염의 분포는 염분과의 관련성 없이 배출구로부터 공급되는 물질에 의해 영양염의 농도가 조절되어, 연안에서 외해역으로 갈수록 농도구배가 감소하는 특징을 나타냈다. 특히 용존무기질소의 경우는 배출구와 인접한 해역에서는 부영양상태로 인에 비해 질소가 과잉되고 있었다. 유기물의 분포는 담수유입량이 증가하는 고수온기에 증가하는 경향을 보였다. 식물플랑크톤의 생물량 변화는 애월 및 행원해역은 담수유입과 관련된 기상요인(기온 및 강우), 표선 및 일과는 영양염의 인위적 공급요인(양식장 배출수)에 의한 영향을 주로 받는 것으로 나타났다. 특히, 배출구로부터 직선거리 약 300 m 및 수심 10 m이내 해역의 표 저층에서는 고영양염 농도 분포가 지속되고 있어, 부영양화 과정에서 발생하는 문제를 직 간접적으로 받을 수 있는 가능성을 나타냈다. 육상양식장의 운영 시 취수지점이 배출수의 영향을 받는 지점에 위치할 경우 사육수질의 문제가 발생할 수 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제18권2호
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• pp.88-98
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• 2016

설마천 유역의 범륜사 사면에서 2010년 3월26일에서 동년 11월 30일까지 측정된 토양수분자료를 이용하여 사면에서의 저류 특성을 산정하고 분석하였다. 측정지점들을 위치와 특성에 따라 A, B 단면 C 지역으로 구분하여 저류변수들을 계절별로 분석하였으며, 지점별 초과유출과 저류상수도 계산하였다. 설마천의 측정된 토양수분자료를 이용하여 저류량의 시공간적 변화를 분석하였다. 시간적인 저류량의 변동양상은 봄철에 식생의 활동으로 저류량이 낮게 나타났고, 여름철에 강우사상에 의한 증가를 보이다가 가을철과 겨울철에 건조기간으로 인해 감소현상이 나타났으며, 공간적인 저류량의 변동양상은 상부사면은 충전효과가 거의 없는 것으로 나타났고, 중부사면은 상부사면보다 높은 초기 저류량을 가지며 일정량을 유지하는 특성이 나타났고, 하부사면은 강우사상에 의한 증가폭이 크며 감쇄는 완만하게 나타나 상부로부터의 기여와 충전을 확인할 수 있었다. 토양수분과 증발산으로 추정된 유량과 하부지점인 전적 비교에서 관측된 유량을 비교하였을 때 계절별, 위치별 상이한 연관성이 나타났다. 하부지점으로 갈수록 상관 관계가 높게 나타났고 완충지점인 C단면에서 비교적 높은 연관성이 나타났다. 계절별로는 여름철과 하부지점에서 계산된 유량이 높게 나타난 것을 알수 있는데 이는 하부지점이 사면유출발생 지점이 될 수 있음을 보여주고 것이다. 이와 같은 지점별 유량의 발생은 시간적인 요인보다는 공간적인 특성에 제어되고 있다고 판단된다. 유역의 특성을 고려하여 저류상수 K의 거동은 계절별로는 여름철과 가을철에 높게 나타나고 있다. 이는 여름철에 많은 강우량으로 인해 저류상수가 높게 나타났고 가을철에 저류상수가 높게 나타난 것은 가을철 토양수분의 충전현상이 발달된다는 것을 알 수 있었다. 지점별로 하부지점으로 갈수록 저류상수 값이 증가 하였다. 이는 상부사면으로부터의 기여와 충전으로 설명될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.362-362
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• 2019

제주도는 화산섬의 지질특성상 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 제주도는 정책 및 연구적으로 오랜 기간 동안 지하수의 보전관리에 많은 노력을 기울여 오고 있다. 하지만 최근 기후변화로 인한 지하수위의 하강 및 해수면 상승으로 인한 해수침투의 문제가 꾸준히 제기되고 있으며, 제주도 일부지역에서는 축산폐수 등으로 인해 지하수의 수질오염문제가 발생하고 있다. 따라서 제주도 지하수의 수량 및 수질에 대한 체계적인 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수에 절대적으로 의존하고 있는 제주도의 수자원의 개발 및 이용 여건을 고려할 때, 지하수의 수량 및 수질에 대한 학술적 토대가 확고히 구축되어야 할 뿐만 아니라 기후변화에 대응한 최적 물관리기법의 개발이 필요한 실정이다. 하지만 제주도의 수자원에 대한 기존의 연구들은 제주도 전역에 대해 최신의 분석방법을 사용한 종합적인 연구가 아닌 일부지역을 대상으로 한 지하지질분석, 지구물리탐사 및 대수성시험 위주의 단편적 분석, 개념적 수문모델의 적용에 의한 대략적인 분석, 또는 일부지역을 대상으로 한 지하수 흐름분석 및 해수침투 분석 위주로 수행되었다. 이러한 기존의 연구들은 여러 가지 문제점을 내포하고 있는데 첫째, 일부지역의 지하지질이 제주도의 복잡한 지하지질특성을 대표할 수 없다는 점과 둘째, 개념적 수문모델은 제주도와 같이 강우의 큰 시공간적 변동성을 고려할 수 없으며 지하지질 특성의 공간적 변동성 또한 적절히 반영할 수 없다는 점 및 셋째, 지하수의 이동은 유역경계와 일치하지 않으므로 독립된 소유역을 대상으로 산정한 지하수 부존량은 소유역내 실제 지하수 부존량과 다를 수 있다는 점 그리고 마지막으로 개별적으로 수행된 지표수, 지하수 및 수질 분석들은 서로 연결성이 없어 이들 간의 상호작용을 고려하지 않아 그 결과의 신뢰성이 떨어진다는 점 등이다. 이러한 제주도에 대한 기존 연구들의 한계점을 극복하기 위해서는 제주도 전역에 대한 종합적인 연구가 필요하다. 이를 위한 방안으로서 제주도 전체를 대상으로 한 최신의 분포형 수문모델의 구축이 필요하며 이 수문모델은 지표수 및 지하수의 상호작용과 해수침투 및 수질 또한 모의할 수 있어야 할 것이다. 그리고 이 개발된 모형과 기후변화 시나리오를 사용하여 미래 수자원변화에 대한 대응이 필요하다. 이에 대한 해외연구사례로서 미국지질조사국이 하와이 섬들 및 괌 등에 대해 수행했던 연구들을 참고할 수 있다. 제주도 전체에 대한 신뢰할만한 종합적인 분석결과는 제주도 수자원의 정책수립에 기초로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.333-346
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• 2024

수량과 수질 및 수생태를 동시에 고려한 수자원 관리를 위해서는 신뢰도 높은 중기 유량 예측 기술이 필수적이다. 이를 위해서는 기상자료의 특성에 대한 이해와 더불어, 시공간 해상도가 낮은 기상예측 정보를 고해상도 분포형 수문모형에서 효과적으로 활용하는 기술이 중요하다. 본 연구에서는 분포형 수문모형 WRF-Hydro와 선행시간 288시간까지의 기상정보를 제공하는 Global Data Assimilation and Prediction System (GDAPS)를 활용해 고해상도 중기 유량 예측을 수행하고 적용성을 검토하였다. 이를 위해 대상 유역인 낙동강 지류 금호강 유역에 대해 100 m 공간해상도의 WRF-Hydro모형을 구축하고 기상지상관측자료 Automatic Weather Stations (AWS)& Automated Synoptic Observing Systems (ASOS), 기상수치예보모형 GDAPS, 기상재분석자료 Global Land Data Assimilation System (GLDAS)를 입력자료로 적용한 유량 예측 모의 결과를 비교하였다. 2020~2022년 기간 3개의 강우사상에 대해 유역 평균 누적 강우량을 분석 결과, AWS&ASOS대비 GDAPS는 36%~234%, GLDAS 재분석자료는 80%~153% 범위의 과소 및 과대 산정되었음을 확인하였다. AWS&ASOS입력자료로 한 유량 예측 결과는 KGE, NSE지표가 유역 말단 강창교 지점 기준 0.6이상이었으나, GDAPS 기반 유량 모의는 강우 사상에 따라 KGE 값이 0.871~-0.131로 큰 변동성이 확인되었다. 한편, 첨두 유량 오차는 GDAPS가 GLDAS보다 크거나 비슷했지만, 첨두 홍수 발생시간의 오차는 AWS&ASOS, GDAPS, GLDAS가 각각 평균 3.7시간, 8.4시간, 70.1시간으로, 첨두 발생시간 측면에서는 GDAPS의 오차가 GLDAS보다 적었다. GDAPS를 입력자료로 한 WRF-Hydro 고해상도 중기 유량 예측은 첨두 유량의 불확실성은 크지만, 첨두 유량 발생시점에 대한 정확도는 상대적으로 높아 수자원 시설 운영에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제51권4호
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• pp.287-298
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• 2018

강우부족현상이 지속되었던 2015년 팔당호에서의 이화학적 요인과 동물플랑크톤 군집 특성은 선행연구에서의 몬순기후에 의한 강우와 수리 수문학적 요인의 영향을 받아 변화하던 동물플랑크톤 군집과 다른 양상을 나타냈다. 조사기간 동안 팔당호의 수리학적 체류시간은 2014년부터 지속된 강우부족현상에 영향을 받아 2013년대비 크게 증가하였다. 이에 따라 유입 방류량이 감소하여 팔당댐앞(St.1)의 이화학적 수질은 호소형 특성의 남한강수역(St.2) 수질보다 하천형 특성의 북한강수역(St.3) 수질과 비슷한 특성이 나타났다. 동물플랑크톤의 군집변화는 봄(3~5월)에는 주로 소형 윤충류(Syncheata, Keratella)가 우점하였으며, 여름(7~9월)에는 집중호우가 적어 연중 가장 높은 현존량을 기록했으며 우점종은 윤충류인 Keratella cochlearis와 원생동물인 Difflugia corona로 나타났다. 가을(9~11월)에는 수온이 감소함에 따라 윤충류와 원생동물의 현존량이 감소하고 요각류 유생(Nauplius)이 우점하는 천이를 보였다. 통계분석결과 복합적 수계의 특성을 보여주는 팔당호에서 북한강수역은 하천형, 남한강수역과 경안천수역은 호소형 특성으로 지점별 상이하게 구분되며, 이에 따라 동물플랑크톤 군집 또한 영향을 받을 수 있음을 나타냈다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.107-116
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• 2019

다목적댐은 생·공용수를 공급하고, 하천유지유량을 방류하는 등 하천관리에 있어 매우 중요한 역할을 한다. 하지만, 최근 발생하고 있는 기상이변은 댐 공급량의 시공간적 변화를 야기하여 댐 용수공급의 취약성이 증대되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내 6개 다목적댐들의 미래 유입량의 변화를 평가하였다. 평가를 위해, 고해상도 앙상블 기후변화 시나리오를 이용하였으며, 준분포형 강우-유출모형을 통해 댐 유입량을 산정하였다. 평가 결과, 모든 댐과 모든 시나리오에서 홍수량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 하지만, 갈수량의 경우 태백산맥에서 발원되는 소양강댐, 충주댐, 안동댐은 크게 감소하는 것으로 나타났으나, 합천댐은 증가하는 것으로 나타났으며, 대청댐과 섬진강댐은 변화가 거의 없었다. 하지만 합천댐을 제외한 나머지 댐들 모두 갈수량의 범위가 더욱 넓어지고, 갈수량의 최소값은 감소하는 등 기후변화는 댐의 공급능력에 부정적인 영향을 미칠 것으로 분석되었다. 따라서 기후변화를 고려한 극한 물부족 발생 시 대응할 수 있는 물관리 정책수립이 요구된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제27권4호
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• pp.359-379
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• 2005

In order to understand the spatial and temporal variations of nutrients and factors controlling their distribution in Gwangyang Bay, this study was carried out bimonthly from June 2001 to July 2003, Inorganic silicate and nitrate concentrations ranged from $0.04{\mu}M\;to\;69.5{\mu}M(avg.\;12.9{\mu}M)$, and from $0.12{\mu}M\;to\;42.2{\mu}M\;(avg.\;7.83{\mu}M)$, respectively. Silicate concentrations measured just after the typhoon were the highest with an average of $43.2{\mu}M$ at the surface layer in June 2001, whereas the highest nitrate concentration $(avg.\;37.0{\mu}M)$ was observed in the surface layer in July 2003. River runoff apparently influenced variations in silicate and nitrate concentrations (r=0.701 and 0.728, p<0.000, respectively) as well as salinity (r=-0.628, p<0.000). Phosphate concentrations ranged from $0.24{\mu}M\;to\;5.70{\mu}M\;(avg.\;1.34{\mu}M)$ and were highest at stations 5, 6, and 7, near a fertilizer plant with an average of $2.01{\mu}M$. On the basis of N/P and Si/N molar ratios, limiting nutrients have varied temporary and spatially. During 2001-2002, nitrogen was a limiting nutrient in the study area, and Phosphate was limited when a large volume of freshwater flowed into the bay. Silicate was limited when the high standing crops of phytoplankton occurred in the whole study area throughout 2003, and in the inner bay in February and August 2002. During the study period, factors controlling the distribution of nutrients might be summarized as follows; 1) inflow of freshwater by heavy rain accompanied by typhoons and frequent rainfall in summer, showing high concentrations of silicate and nitrate, 2) release of high phosphate concentrations from the fertilizer plant located in the south of Moydo to adjacent stations, 3) release of nutrients from bottom sediment, 4) magnitude of occurrence of phytoplankton standing crops.

• 생태와환경
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• 제47권spc호
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• pp.57-65
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• 2014

2006년에 준공한 양양양수발전댐에서 동물플랑크톤의 시 공간적인 밀도변동을 파악하기 위해 2007~2009년 월 1회 조사(결빙기 제외)를 시행 분석하였다. 고산 삼림에 위치한 양수발전댐은 거의 매일 밤에 하부댐에서 양수한 물을 상부댐으로 양수하여 낮에 방류를 통해 전력을 생산하고 있다. 매일 반복되는 수체의 교란은 기존의 댐과는 다른 독특한 동물플랑크톤의 시공간적인 변동을 초래할 것으로 예상하였다. Chl-a 농도는 초겨울에 가장 높은 양상을 보인 한편, 몬순강우 시기에는 가장 낮은 농도를 보이는 일반적인 특성 또한 보였다. 동물플랑크톤의 밀도는 하부댐에 비해 상부댐에서 높게 나타났는데, 이는 하부댐과는 달리 상부댐에는 어류의 포식압에 의한 영향이 작기 때문으로 사료된다. 윤충류(특히, Keratella cochlearis)의 출현 시기와 식물플랑크톤의 현존량이 높아지는 시기 사이에 뚜렷한 차이가 있었다. 이는 윤충류가 식물플랑크톤 이외에 용존유기물과 박테리아 등과 같은 먹이원에 일부 의존하고 있음을 시사한다. 본 논문에서는 동물플랑크톤에 포함시키지는 않았으나 mixotrophic dinoflagellate (Peridinium bipes f. ocultatum)이 상당한 출현을 보였는데 Peridinium은 식물플랑크톤과 동물플랑크톤의 사이에 위치하는 혼합영양방식을 가지고 있어 이들 종의 생태적인 특성을 연구하는 것은 외부기원유기물의 기여가 큰 수환경내 물질순환을 이해하는데 중요한 지표가 될 수 있다. 본 논문은 고산에 위치하거나 주변 삼림으로부터 외부기원유기물의 기여도가 높은 저수지 및 인공댐에 서식하는 동물플랑크톤군집에 대한 생태학적인 메커니즘을 이해하는데 기초정보로서 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.193-193
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• 2011

국제기구인 정부간 기후변화협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, 이하 IPCC)에서는 기후변화가 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량 및 유출량의 시공간적 분포의 변동 등을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 또한 IPCC 4차 보고서에 따르면 21세기말 지구의 평균기온은 현재보다 최대 $6.3^{\circ}C$정도 더 상승할 것으로 전망하였다. 전구평균기온이 $3.0^{\circ}C$ 증가할 경우 아시아에서만 연간 700만 명이상이 홍수피해 위기에 직면할 것으로 예상되고 있다. 국내의 경우 기온은 전구평균기온에 비해 2배 이상 높은 $1.5^{\circ}C$ 정도 상승하였으며, 최근 50년간의 강우일수는 감소한 반면 일강수량이 80mm 이상인 호우일수의 발생빈도는 증가되고 있다고 보고되었다. 또한 최근의 물수지 해석과 관련하여 거시적인 관점에서 기온 및 강수량 증가에 따른 물순환 과정을 모의하고, 농업용수, 댐건설, 도시화, 토지이용의 변화 등 인위적인 환경 변화 및 기후변화에 따른 유출량의 변화를 정량화하려는 연구들이 수행되고 있다(한국건설기술원, 2007). 이를 위하여 단기적이 아니라 장기적인 측면에서 유출분석을 할 필요가 있으나, 현재까지 보유하고 있는 실측 자료의 한계 및 이러한 조사를 위해 요구되는 시간 및 비용의 한계 때문에, 유출해석 모형을 주로 이용하고 있다. 본 연구에서는 장래 건설예정인 미계측 호소의 유량과 수질을 모의하기 위하여 하천, 하구, 호소 및 해역에 고루 적용할 수 있는 3차원 수리 동력학적인 모델인 EFDC 모형과 시간의 변화에 따른 수질을 모의하는데 가장 널리 이용하는 WASP 모형을 도입하였다. 향후, 내성천의 영주댐 건설과 같은 큰 변화가 발생하였을 기후 변화의 영향을 파악하기 위하여 EFDC와 WASP모형을 이용하여 대상유역에 대한 유출량과 수온의 변화를 통하여 A2, B1 기후변화 시나리오별로 2020년, 2050년, 2080년의 수질(BOD, TN, TP)변화를 분석하여 보았다. 연구의 결과는 다음과 같이 나타났다. EFDC 및 WASP 모형의 연계를 통한 기후 변화 시나리오에 따른 미래의 저수지 수질예측 모의를 수행한 결과, BOD, TN, TP 등 수질농도 변화는 2020년에서 2080년도로 갈수록 BOD, TN 다소 증가하는 경향을 나타내었고, TP농도는 감소하였다. 시나리오별 변화 특성은 TN, TP 농도는 A2 시나리오가 다소 높고, BOD 농도는 B1 시나리오가 A2보다 높은 것으로 나타났다. EFDC와 WASP을 이용하여 미계측 호소에 대한 기후변화 시나리오별로 적용하여 수질변화를 예측하여 보았는데, 향후 기후변화에 따른 기온, 유량변화와 수질 항목간의 상간관계 정립 및 수질 모의의 불확실성 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.