부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 발생하는 녹조의 과도한 발생은 하천 생태계 훼손, 동식물의 건강, 담수의 오염 등 환경 사회 경제적으로 큰 피해를 준다. 현재 수질 측정망은 정해진 지점에서 Chlorophyll-a(Chl-a), Phycocyanin(PC)을 대표농도로 산정하고 조류경보에 활용하고 있으나, 일주일에 한번씩 샘플링을 통해 Chl-a 및 PC를 측정하여 시공간적인 신뢰성의 문제가 제기될 수 있다. 본 연구에서는 기존 점단위 조류 모니터링의 한계점을 개선하기 위해 초분광영상 자료를 머신러닝 기법에 적용하여 Chl-a 및 PC 산정 알고리즘을 개발하였다. 이를 위해 Chl-a와 PC의 최대 흡수, 반사 파장대, 주요 물 흡수 파장대 자료를 조합하여 9개의 파장비를 구축하였으며, 기존 연구에서 활용한 머신러닝 기법인 Partial Least Square, Random Forest, Gradient Boosting, Support Vector Machine, K-Nearest Neighbor, Artificial Neural Network를 검토하여 최적 모델을 선정하였다. 학습된 머신러닝의 성능을 R2, NSE, RMSE 목적함수를 이용해 평가하였으며, 그 결과 ANN이 각각 PC 0.801, 0.755, 11.774 mg/m3, Chl-a 0.733, 0.622, 8.736 mg/m3로 가장 우수한 성능을 보였다. 최적화 된 ANN 모델을 백제보 상류 2016-2017년 항공 초분광영상에 적용하여 시공간에 따른 조류 분포변화를 평가하고자 한다.
4대강 다기능 보 건설 이후 보 내에서 발생하는 녹조를 효과적으로 저감시키기 위해 다양한 방법들이 시도되고 있으며, 댐-보 및 보-보간 연계운영 기법은 수량을 이용하여 대규모 구간에 걸쳐 효과적으로 조류를 저감시킬 수 있어 최근 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 영산강 수계 승촌보와 죽산보를 대상으로 조류저감을 위한 다기능보 연계 운영 시나리오에 대해 2차원 모델링을 이용하여 효과를 분석하고 향후 조류저감을 위한 가동보 운영방안 수립에 적용하고자 수행되었다. 시뮬레이션 기간은 2014년 7월 1일부터 7월 15일까지 남조류가 다량으로 발생하였던 시기를 모의기간으로 하였다. 분석시나리오는 최근 낙동강에서 적용된 바 있는 pulse형 방류를 실시하여 수체내에 유속과 난류를 증가시키되 승촌보와 죽산보를 연계하여 순차적인 방류와 담수를 반복하는 형태를 가정하였다. 또한 방류 규모에 따라 수위 저하범위를 0.3~2 m로 차등 적용하여 조류저감 효과를 예측하였다. 예측결과 소수력 발전방류를 이용한 pulse형 방류 연계운영 CASE에서는 최대 승촌보 3.8% 죽산보 8.4%의 저감 효과가 예측되었다. 반면 소수력과 수문방류를 동시에 이용하여 수위 저하범위를 크게 적용하는 CASE에서는 승촌보에서 최대 12.5%, 죽산보 4.7%의 저감율로 방류규모 증가에도 불구하고 죽산보의 저감율은 증가하지 않는 결과를 나타내었다. 이는 상대적으로 저수량이 큰 죽산보에서 큰 폭으로 수위를 저하시킬 경우 수위회복 기간이 길어지고 이 시기에 조류가 성장할 수 있는 조건을 제공하기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 조류의 발생 규모와 공간적 분포, 보별 유입지류 유입특성과 저수량 등 조류발생에 관련된 다양한 인자를 복합적으로 고려하여 효율적인 운영방안이 수립되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구는 독도에서 식수원으로 이용되었던 담수 환경인 물골 생태계를 소개하고자 하였다. 물골 유출수의 염분도는 2.0 psu 이하이었고, 부착조류 생물량이 25.9 ${\mu}g$ chl-a/$cm^2$수준으로 대량 번성하여 과영양 환경을 유지하였다. 수중 영양염 중에서 질소는 $NH_4$의 농도가 비교적 높았고, SRP는 117.3 ${\mu}g$ P/l SRSi는 4,104.6 ${\mu}g$ Si/l로서 N성분에 비해 매우 높은 농도를 보였다. 그 결과, N/P비는 1.0이하로서 강한 N 제한 상태를 나타냈다. 물골에서 높은 무기 영양염 농도와 부착조류 생물량은 교란이 적은 생태계로서 자연적 오염의 영향으로 볼 수 있었으나, 본 연구를 통해 완전한 규명은 어려웠으며, 향후 이에 대한 학술적 후속 연구가 요구된다.
1991년 3월부터 1992년 4월까지 낙동강 하구에서 입자성 유기규소(PBSi), 규조류 및 규산염의 시공간적 변화를 조사하였다. 입자성 유기 규소의 양은 0.40∼11.45 ug-at/l의 범위에 있었으며 춘계 및 추계에 놓고 동계에 낮았으며 일반적으로 외해보 다는 내만에서 더 높았다. 수심별로는 상충이 가장 높고 중층에서 낮았으며 저층에서 다소 증가하는 양상이었다. 입자성 유기 규소는 규조류의 현존량과 밀접한 관계가 있 었으나 입자성 유기 규소와 개체수의 비율(약 500pgSi·cell/SUP -1/)이 높아 조사해 역에 많은 detritus성 유기규소가 존재하고 있음을 시사하고 있다. 규산염은 담수유입 이 주요 공급원이었으며 조사 해역에서 규조류의 성장 제한 요소로는 작용하지 않았 다. 다만 저층의 규산염 농도는 담수 유입외에 조사시기 직전의 표층의 입자성 유기 규소량과도 관계가 있는 것으로 예상된다. 비교적 낮은 입자성 유기 규소와 탄소(POC) 의 비(평균 0.20gSi·gC/SUP -1/), 높은 POC와 엽록소 a 의 비율 (약 900)로 볼 때 POC중 상당부분이 detrital POC 임을 시사하고 있다.
본 실험은 해수 미세 조류인 Chlorella capsuiata로부터 신경세포에 대한 활성을 증가시키는 기능성물질을 분리하여 해수자원의 생체 조절자원으로서의 가능성을 제시하고자 실시하였다. 선별된 해수 Chlorella를 이용하여 활성물질을 분리한 뒤, 그 물질의 신경활성을 탐색하였다. C. capsulata의 물 추출물로부터 분리된 분획물(CCE)의 분자량은 약 45KDa(data not shown)으로 기존에 연구된 60~100 KDa보다 더 낮은 범위에서 물질이 분리되었으며, 이는 현재 발표된 많은 연구결과에서 주장하는 물질들과는 다른 종류의 물질임을 제시하고 있어 이에 보다 심층적인 연구가 수행되어져야 한다고 생각된다. 실험 결과를 통해 볼 때 활성을나타낸 주된 물질은 C. capsulata의 수용성 성분으로 생각되어지며, 260 nm에서 최대 흡광도를 나타내는 물질로 C. capsulate에 존재하는 단백질이 열 변성에 의해 탄수화물과 결합한 glycoprotein의 형태로 존재하는 것으로 추측되지만 일부의 연구결과에서 280nm에 최대 흡광도를 보이는 활성물질이 glycoprotein이라고 주장하고 있어 이 분획물(CCE)에 대한 좀더 심도 깊은 연구가 수행되어져야 한다고 생각된다. 이는 최근에 발표된 Chiorella의 기능성과 관련한 논문들에서 언급한 내용들과 유사한 결과를 나타내지만 대부분이 담수조류에 대한 활성 탐색의 결과임을 감안한다면 본 실험을 통해 해수 미세조류로부터 분리된 물질의 새로운 활성물질로서의 가능성을 제시한 것이라 하겠다. 또한, 다른 유기용매를 통해 활성물질을 분리하는 것과 달리 순수한 물을 통해 Chlorella의 수용성 성분을 추출하는 것이 좀더 신경세포의 활성을 증가시킨다는 것을 확인하였다. 앞으로 이 수용성 물질에 대찬 면역활성과 in vivo 실험을 통해 좀더 깊은 연구가 수행되어지고, 나아가 대량배양기술, 분리정제 기술이 뒷받침된다면, 고비용의 동물세포를 이용한 신경활성물질을 대체할 새로운 신경 활성물질 개발은 물론 다방면에 걸친 생체 조절기능을 가진 기능성 소재로서 활용 범위가 점차 확되지 않을까 생각한다.
금강하구 외해에서 1991년과 1992년 8월에 관측된 CTD, 광투과도 및 조류자료를 분석하여 담수 plume의 수평이동과 조류에 따른 수직구조의 변화를 파악하였다. 집중 호우로 발단된 초기 plume은 하구 서쪽 고군산군도와 연도사이 해역에서 표층에 저염 의 렌즈구조를 이룬다. 북동-남서 방향으로 왕복하는 조류에 의해 plume의 축이 이동 되며 축의 이동거리는 약 7km에 달한다. 낙조시의 plume은 전선이 형성되며 전선역에 서의 plume 두께는 6m까지로 깊어지고 비대칭적 구조를 보인다. 염분전선이 창조류에 의해 북쪽으로 이동되어 하구 북쪽의 해수가 전층에 걸쳐 남쪽보다 고온, 저염화되는 것으로 추측된다. 20일 이상 장기간에 걸쳐 다량의 담수가 유출되었을 때는 plume 이 십이동파도까지 렌즈 구조를 유지하며 확장하고 북쪽으로 편향된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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