• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.2287-2300
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• 2015

서해 새만금 방조제에 인접하는 고군산군도 해역에서 2011년 4회 계절별 식물플랑크톤 군집의 시 공간적 분포특성 파악을 위한 현장조사를 실시하였다. 출현한 식물플랑크톤은 56속 104종으로 다양하였으나 기존 서해해역의 출현 종수에 비해 낮았다. 분류군별은 규조류가 60.5%, 와편모조류가 34.6%로 규조류 점유률이 높았다. 현존량은 가을 $9.6{\times}10^4cells/L$에서 겨울 $1.0{\times}10^7cells/L$의 범위로 큰 변동 폭과 값으로 겨울과 여름에 높고, 봄과 가을에 낮았다. 우점종은 겨울 Skeletonema costatum-like species, Thalassiosira nordenskioeldii, Dactyliosolen fragillisimus, Chaetoceros debilis, 봄 Guinardia delicatula, 여름 Eucampia zodiacus, Cylindrotheca closterium, Ch. debilis, Ch. curvisetus, 그리고 가을 S. costatum-like species, Ch. debilis, Ch. curvisetus, G. delicatula, Leptocylindrus danicus로 가을과 겨울을 제외하면 계절적 변화가 분명하였다. 또한 서해의 토착 및 일시성 부유종은 39종으로 1980년에 비해 1/3로 감소하였다. Chl-a 농도는 가을 $3.82{\mu}g/L$에서 여름 $13.36{\mu}g/L$로 변화하였고, 최대는 여름 $44.24{\mu}g/L$로 1980년대 서해 최대 $50{\mu}g/L$에 비하면 9배 가까운 증가를 나타내었다. 다만 Chl-a 농도와 세포밀도의 계절변화 사이에 유의적 관련성은 발견되지 않았다. 주성분분석에 의한 고군산군도 해역의 생물해양학적 특성은 고수온기에는 새만금 수괴, 저수온기에는 금강 수괴에 지배되었고, 중심목과 우상목 규조류의 출현 환경은 서로 다르게 나타났다. 즉 고군산군도 해역은 새만금 방조제 완공 이후 급격하게 부영양화가 진행되어, 현재 내만성 환경으로 진행되어 있는 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.23-32
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• 2010

정체수역에서는 자연적 흐름의 차단으로 인해 자정능력이 떨어지며, 영양염류의 축적으로 인해 부영양화와 같은 문제점이 발생한다. 또한 비점오염물질의 유입은 정체수역 내 난분해성 물질을 증가시킨다. 본 연구에서는 정체수역의 수질개선을 위해 무산소조, 호기1조, 호기2조로 구성된 장치형 상향류 활성탄 생물막 반응기를 도입하여 정체수의 연속적 순환에 따른 오염물질 농도의 변화를 모니터링 하였다. 정체수역을 모사하기 위하여 $2m^3$의 저장탱크에 유원지의 호소수를 저장하였으며, 수질개선을 위한 최적 유입 유량을 산출하기 위하여 HRT가 6 hr, 4 hr, 2 hr 가 되도록 호소수의 유입 유량을 변화시켰다. 이 가운데 HRT 4 hr에서 SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, TN, TP의 제거 효율이 각각 69.8, 83.0, 91.3, 74.1, 74.7, 88.9%로 가장 좋은 수질 개선 효과를 얻을 수 있었다. 이에 HRT를 4 hr로 고정하고 골프장 연못수를 운전했을 때 SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$ TN, TP의 제거 효율이 각각 78.5, 78.0, 80.2, 74.9, 55.6, 97.5% 달성되었다. 각 조건에서의 미생물 군집 변화를 PCR-DGGE를 사용하여 분석 결과, 유입수를 골프장 연못수로 교체함에 따라 미생물 군집에 변화가 나타났다. 또한 FISH에 의해 유입 유량 변화에 따른 질산화 미생물량의 변화를 관찰한 결과, HRT 4 hr의 조건에서 질산화 미생물이 가장 우점화됨을 알 수 있었다. 미생물량 및 INT-DHA를 이용한 미생물 활성도 실험 결과, HRT를 낮게 유지하였을 때에도 감소되지 않았다. 따라서 상향류 활성탄 생물막 공정을 정체 수역의 효과적인 수질 개선에 충분히 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권5호
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• pp.836-841
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• 2012

동복호 저수구역내 침수된 식물체별 생육특성과 영양염류 함량 및 흡수량을 조사하기 위해 침수지역의 수위별 식물체의 분포와 생육특성을 각각 조사하였고, 자생하는 식물체들의 biomass 및 영양염류 흡수량을 조사하였다. 저수구역의 전체 면적은 $209,160m^2$로 침수 전 식생의 총 면적은 $156,871m^2$이었고, 7월 11일에는 장마로 인하여 식생이 서식하는 저수구역내 중부 및 하부가 침수되었다. 침수지역내우점 식생은 이삭사초, 돌피, 여뀌 및 털빕새귀리로 이삭사초가 전체 식생면적의 53.3%를 차지하였다. 동복호 저수구역내 주요 우점종의 분포비율에 따른 단위면적 당 ($m^{-2}$) O.M 총 흡수량은 이삭사초 ($204.5g\;m^{-2}$) > 털빕새귀리 ($40.6g\;m^{-2}$) > 여뀌 ($21.7g\;m^{-2}$) $\fallingdotseq$ 돌피 ($21.3g\;m^{-2}$) 순으로 높았다. T-N 총 흡수량은 이삭사초가 $1.30g\;m^{-2}$로 전체총 흡수량 ($2.55g\;m^{-2}$)의 약 51%를 차지하였고, 돌피, 여뀌 및 털빕새귀리가 각각 10, 13 및 12%를 차지하였다. T-P 총 흡수량은 이삭사초가 전체 T-P 총 흡수량의 51.8%인 $0.350g\;m^{-2}$로 가장 높았다. 이상의 결과를 미루어 볼 때, 동복호 저수구역내 주요 침수 식물체는 침수 후 영양염류를 용출하여 동복호의 부영양화를 촉진시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제36권3호통권104호
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• pp.286-294
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• 2003

본 연구는 수심이 얕고 부영양화가 지속되고 있는 인공호수에서의 동 ${\cdot}$식물플랑크톤의 종 조성과 현존량의 계절변화, 수질인자와의 상관관계 그리고 PEG모델과의 비교를 위해 실시되었다. 식물플랑크톤의 분류군 별 계절적 출현양상은 봄과 가을에 녹조류와 규조류가 우점하고 여름에 남조류의 현존량이 증가함에 따라 PEG모델과 유사하였다. 그러나 현존량에 의한 우점종의 변화는 2002년 1월부터 3월가지 녹조류가 우점했던 것을 제외하고는 조사기간 내내 남조류가 우점 함으로써 PEG모델과 다르게 나타냈다. 수체 내 영양염의 증가가 나타난 봄철 녹조류가 증가하였고, 무기영양염의 감소와 함께 남조류의 우점비율이 증가하였다. 주요출현 남조류는 Microcystis, Oscillatoria, Lyngbya, Merismopedia속 내종들 이였고, 2000년 10월에 가장 높은 현존량을 나타났으며 (12.9${\pm}$5.8${\times}10^5$ cells/ml, 3.5${\pm}$0.9${\times}10^3{\mu}gC/l$), 엽록소 a ($r^2$ = 0.71, P< 0.001), TP농도 ($r^2$ = 0.62, P< 0.001)와 양의 상관관계를 나타냈다. 녹조류가 우점한 3월부터 5월 사이에 윤충류인 Keratella cochlearis와 같은 크기가 작은 윤충류의 증가가 나타났다. 성체보다는 대부분 유생의 비율이 (70%이상)높았던 요각류와 지각류 (Diaphanosoma brachyurum, Bosmina longirostris등)의 현존량 증가는 식물플랑크톤 중 와편모조류와 규조류가 증가한 6월과 9월 사이에 나타났다($r^2$=0.73, P< 0.001). 본 연구기간동안 동물플랑크톤 섭식에 의한 청수기는 관찰되지 않았으며, 동 ${\cdot}$ 식물플랑크톤의 다양성은 식물플랑크톤의 생물량 증가 시 회복되는 것으로 나타났다. 본 연구결과에서는 부영양 호수에서 동물플랑크톤의 섭식이나 제한영양염의 결핍이 식물플랑크톤의 현존량에 영향을 출 수 있으나 군집의 변화를 야기하지는 못함이 제시되었다.

• 생태와환경
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• 제41권3호
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• pp.283-293
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• 2008

본 연구는 울산광역시의 오염총량관리계획을 수립하기 위한 기초자료를 제시하고자 소하천을 중심으로 이화학적 수질조사와 더불어 어류조사를 병행하여 각 수질항목별 대표어종의 수질 내성범위를 확인하여 어류를 이용한 하천의 건강성 평가 기초자료로 활용하고자 하였다. 현장조사는 태화강, 회야강, 동천 및 청량천에서 총 44개 지점을 선정하여 수질조사는 계절별로, 어류는 8월에 실시하였으며 수질항목 중 생물의 호흡과 관련된 BOD와 DO, 영양염 및 부영양화와 관련된 T-N, T-P, 기타 TSS와 $NH_4$-N 등을 출현율이 높은 8개 대표어종별로 vertical box plot을 활용하여 비교하였다. 어류조사 결과, 태화강은 9과 24종, 회야강은 5과 14종, 동천은 4과 12종, 청량천은 6과 12종으로서 전체적으로 멸종위기종인 잔가시고기와 외래도입종인 블루길, 배스를 포함한 총 13과 33종이 확인되었으며 태화강이 가장 높은 한국고유종 출현율(29.2%)을 보였다. 출현율이 높은 8개 어종별 서식이 확인된 지점의 수질을 기본으로 내성범위를 살펴본 결과, 참갈겨니, 버들치, 왕종개, 긴몰개는 각 항목별로 제한적인 내성범위를 보이며 양호한 수환경을 선호하는 것으로 나타난 반면 참붕어와 붕어는 오염물질 유입이 빈번한 하류지역 및 도심형하천에도 서식이 가능한 것으로 확인되었다. 이를 통해 어류를 이용한 생물학적 평가 시 사용되는 항목 중 하나인 내성도를 살펴볼 때 좀 더 객관적인 자료를 토대로 민감종과 중간종, 내성종으로 구별하여 하천의 건강성 평가 및 수생태계 보전 및 복원을 위한 기초자료로 활용되리라 사료된다.

• 생태와환경
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• 제49권3호
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• pp.153-175
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• 2016

대청호는 담수 초기부터 부영양화와 녹조현상을 겪었고, 조류경보제는 1997년에 도입되었다. 본 연구의 목적은 강우와 수문학적 요인이 녹조현상의 증감 변동과 조류경보제의 장기화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 대청호에서 19년 (1997년~2015년) 동안 운영되어 온 조류경보제의 현황을 조사하고 분석하였다. 조류경보제의 총 발령횟수는 46회였고 8월과 9월에 각각 22회 (752일), 16회 (431일)로써 82.6%를 차지하였다. 이 기간에 빈도와 일수가 많았던 것은 강우, 유량 및 수위와 관련성이 컸다. 강우 및 수문사상은 장마와 태풍과 연관되어 6월~9월에 집중되었고, 총강수량은 연강수량의 69.9%를 차지하였다. 유입량의 증가는 강우의 강도, 빈도 및 그 양에 의존적이었다. 연간 총 유입량의 68.4%를 차지하여 저수지에서 수문변화가 가장 급변하는 시기였다. 총방류량도 강우량과 밀접한 관련성이 있었고, 발전방류와 수문방류의 특성이 잘 나타났다. 또한, 상류 댐의 조절 방류로 인해 대청호의 상류수역은 녹조현상에 취약할 수 있었다. 조류경보 발령은 저수지의 수문-여수로 방류의 유무와 관련성이 컸다. 수문방류는 총 25회가 있었고, 연중 7월~9월에 17일로써 최대였다. 개방횟수와 기간은 각각 1회~4회와 3일~37일 범위였다. 수문을 개방하였을 때 경보를 울린 해는 13년이었다. 수문개방에 의한 수체 및 녹조의 이동은 비개방 때보다 약 5배 정도 빨랐고, 저수지 내 조류경보제 장기화에 지대한 영향을 주었다. 녹조현상에서 CHU (소옥천의 추소리 수역)는 여전히 심각한 상태에 있으나, JAN (본류의 장계 수역)이 더욱 중요한 것으로 지적되었다. 조류경보제는 수문-여수로 방류를 중심으로 한 강우와 수문학적 영향을 반드시 고려하여 운영되어야 하겠다. 무엇보다 녹조현상의 대응책에 우리나라의 유역과 저수지 특성에 적합한 육수학적 대책이 포함되어야 하겠으며, 이제부터라도 조류경보제 운영지점에 녹조가 도착하기를 기다리는 것보다 장마 전에 녹조현상의 촉발에 근본적 원인이 되는 저수지 내 우심수역의 체계적 관리와 가이드라인이 필요하겠다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권2호
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• pp.45-58
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• 2012

육상기인 오염원의 해양유입의 급속한 증가로 인해 유해성 적조발생이 빈번해졌을 뿐 아니라, 양식기술의 발달과 과밀양식으로 인해 연안역의 자가 오염증가가 가속화되고 있다. 따라서 해양환경 관리와 적절한 해역이용을 위해 과학적인 관리의 필요성이 증가하고 있다. 현행 환경기준은 일본의 해역 수질기준을 준용하여 육상의 배수기준에 희석 비율을 적용시켜 설정하는 공학적인 방식이다. 그리고 해역의 환경특성을 고려하지 않고 일률적인 값을 적용하였다. 유럽연합, 미국, 호주, 캐나다 등의 선진국에서는 이미 20여 년 전부터 종합적인 수질관리대책을 마련하고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 해양환경 특성에 적합한 수질평가 기준을 설정하기 위해 해역을 해류, 조석, 탁도 등을 기준으로 다섯 가지의 생태구로 구분하였다. 그리고 국가해양측정망의 관측항목 중에서 부영양화의 원인항목(용존 무기질소(dissolved inorganic nitrogen, DIN), 용존 무기인(dissolved inorganic phosphorus, DIP)과 일차반응항목(클로로필, Secchi depth)과 이차반응항목(저층용존산소포화도, bottom dissolved oxygen saturation)에 해당하는 항목들을 평가항목으로 선정하였다. 용존 무기질소, 용존 무기인과 클로로필의 기준값은 각각의 생태구에서 하천의 유입 영향이 최소인 외양역 정점의 2000년에서 2007년까지의 계절별 평균값 중 최대값으로 하였고, Secchi depth는 계절별 평균값 중 최소값을 선택하였다. 그리고 저층용존산소 포화도는 외양역의 평균값 중 최소포화도 값인 90%를 전체 생태구의 기준값으로 정하였다. 전체연안을 체계적이고 동일한 기준으로 관리하기 위해서 개별 평가항목의 점수로부터 원인항목, 일차반응 항목, 이차반응 항목 순으로 큰 가중치를 부여하는 가중선형합산 방식으로 수질지수를 계산하였다. 2000년부터 2007년까지 모든 정점에서 구한 수질지수의 분포는 최소값인 20과 중앙값이 30에서 빈도수가 높은 쌍봉분포가 나타났다. 따라서 수질지수의 쌍봉분포 앞부분에 해당하는 23이하를 매우좋음(I등급)으로 하였고 최소값+표준편차 이하를 좋음(II등급), 최소값+2표준편차 이하를 보통(III등급), 최소값+3표준편차 이하를 나쁨(IV등급), 그리고 최소값+3표준편차 초과일 때 아주나쁨(V등급)으로 정하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.221-230
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• 2016

유속이 낮은 정체수역에 대하여 부영양화에 의한 녹조발생을 미연에 방지하고 수질개선을 도모하기 위하여 기존 인공식물섬 운영기술에 다양한 요소기술을 도입한 다기능 인공식물섬을 개발하였고 개발기술에 대한 성능검증을 위하여 경기도에 소재하는 하천에서 여름철과 겨울철 동안에 모니터링 하였다. 본 연구의 다기능 인공식물섬은 수질정화 기능을 높이기 위해서 정수식물 기반의 식생여과 공정 위주의 일반 인공식물섬 기술에 미세기포 공정과 인공여재에 의한 인 흡착/여과 공정을 추가하여 운영하였다. 개발기술에 대한 계절에 따른 오염물질 (COD, T-P) 제거율 변화로부터 오염부하가 낮은 겨울철 (15.9%, 20.0%)보다는 부하가 높은 여름철 (40.9%, 45.7%)에 높은 처리효율을 갖는 것으로 나타났고 공정별 제거율 (SS, Chl-a)에서는 미세기포 공정은 여름철 (33.1%, 39.2%)에, 인 흡착/여과 인공여재 및 식생여과 공정은 겨울철 (76.5%, 59.5%)에 높은 제거효율을 갖는 것으로 분석되어 다기능 인공식물섬의 정화능은 계절별 변화 또는 오염부하 정도에 따라서 적용 기술별로 제거능을 나타내어 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 사료되었다. 또한, 인공식물섬 주변의 생태변화 분석결과, 식물섬 저부에 미세기포의 공급으로 용존산소가 증가됨으로써 혐기화에 의한 물질환원 현상을 방지하고 수류순환을 유도하여 친환경적인 새로운 수생태계가 조성되는 것을 확인하였고 이러한 결과들을 통하여 다기능 인공식물섬에 의하여 정체수역의 수질이 개선되고 다양한 동식물의 성장으로 정체수역 저부의 물질순환이 개선될 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제42권3호
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• pp.382-393
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• 2009

본 연구의 목적은 탑정저수지의 부영양화 특성을 알고, 주요변수간의 상호관계를 결정하는 것이다. 연구를 위하여 1995년부터 2007년까지의 환경부의 수질 측정 자료를 이용하여 다양한 변수를 분석하였다. 이러한 수질 변수는 연별, 계절별로 변이양상을 보였다. 탑정저수지의 TN과 TP의 연평균 값은 각각 1.78 mg $L^{-1}$, 0.03 mg $L^{-1}$로, TN:TP의 비율은 76으로 나타나 탑정저수지 내의 질소는 연중 부영양화를 초과한 상태이며 인은 호소의 1차 생산력에 대한 제한 요인으로 작용할 잠재성을 갖는 것을 알 수 있다. TP는 8월에 강수에 의한 희석 현상을 보이며, SS의 월별 변화는 CHL과 같은 양상을 보였다. BOD와 COD의 연평균 값은 각각 1.61 mg $L^{-1}$, 4.23 mg $L^{-1}$로 나타났으며 연별 변화 양상은 강수량과 관련되었음을 알 수 있었다. 또한 탑정저수지 내의 두 사이트는 공간적인 변이의 특성을 거의 보이지 않은 것으로 나타났다. 탑정저수지 내의 TSI(CHL), TSI(TP)및 TSI(SD)는 중영양-부영양 상태를 보였다. 한편, TSI(TN)은 계절에 관계없이 전체 호소 내에서 TN 농도가 풍부한 부영양-과영양 상태를 보였다. CHL와 다른 수질 변수(TP, TN, 그리고 SD)사이의 관계를 로그-전환 회귀분석을 통해 분석하였다. TP에 대한 CHL의 계절별 회귀분석에 따르면 CHL의 변이는 TP의 변이에 의해 37% ($R^2$=0.37, p<0.001, r=0.616)를 설명하는 것으로 나타났으나 TN은 낮은 상관관계 ($R^2$=0.03, p>0.05)를 보였다. 또한 SD에 대한 CHL의 회기 분석에서는 CHL이 SD의 변이에 의해 33% ($R^2$=0.33, p<0.003, r=0.580)를 설명하는 것으로 나타나 탑정저수지의 SD는 CHL에 의하여 조절됨을 알 수 있었다. 결과적으로 TP는 탑정저수지의 부영양화 현상을 예측하는 핵심 인자로 사료되므로 부영양상태를 조절하기 위해 수계로부터 인의 유입의 철저한 관리가 매우 중요하다고 판단되었다.

• 생태와환경
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• 제38권1호통권110호
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• pp.54-62
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• 2005

본 연구는 하절기 집중강우가 하천의 부영양화도, 이온변화, 산소요구량에 영향 평가로서 수질 변수들 간의 상호관계를 분석하였다. 용존산소(DO) 농도는 수온과 역상관 관계 (r= -0.99, p<0.001)를 보였다. 대부분 수질변이는 7 ${\sim}$ 8월에 발생 하였으며, 이들의 대부분은 하절기 집중강우와 직접적인 연관성을 보였다. pH의 경우 6.5 이하의 최소값은 최대 강우를 보인 8월에 관측되었는데, 이는 강우에 의한 수소이온농도의 희석현상에 의한 것으로 사료되었다. 전기전도도 또한 강우분포를 반영하였다. 즉, EC 값은 다른 계절보다 하절기에 좀 더 높은 값을 보였으며, 강우와의 직접적 연관성을 보였다. 연구결과에 따르면, 이온희석 현상은 강우 전의 하절기에는 높았지만, 집중강우 후 짧게는 4 ${\sim}$ 5일 길게는 1 ${\sim}$ 2주 후에 이온이 희석되는 것으로 나타나 강우와 하천수의 이온농도사이에 뚜렷한 반응시간의 지체현상을 보였다. COD의 계절적 변화 페턴은 BOD와 유사한(r= 0.55, p<0.001) 양상을 보였다. 총질소 (TN)는 총인 (TP)에 비해 변이 폭이 적었으며, 3월의 갈수기에 최소값을 보였다. 대조적으로, 총인 유입은 하절기 몬순동안에 주로 발생하였고, 총부유물(TSS)과 유사한 계절 변화 양상을 보여인(P)의 증가가 수계에서 유발되는 무기성부유물과 밀접하게 연관성을 갖는 것으로 나타났다. 총인: 총질소의 무게비는 질소 변이 (r= -0.21, p<0.01)보다는 총인(r= -0.51, p<0.01)의 변이에 의해 결정되었으며, 총인이 제한 요인으로 작용할 것으로 사료되었다. 본 계류형 하천에서 수질을 조절하는 1차 요인은 강우시기 및 강고로 사료 되었으며, 최대 변이는 하절기의 첨두강우와 일치하였다.