• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.131-131
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• 2018

하천의 생태계는 다양한 이화학적 및 생물학적 요인들에 의해 많은 영향을 받으며 그 중 수온은 수질 및 수생태계에 지대한 영향을 미치는 인자라고 할 수 있다. 하천의 수온은 인간의 활동과 도시화에 의해 인위적인 교란을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 수온변화의 원인 중 자연에서 취수한 물에 인위적으로 열에너지를 첨가하여 수온이 높은 상태에서 다시 자연으로 방류하여 문제가 되고 있는 온배수에 초점을 맞춰 분석을 시행하고자 한다. 온배수는 하류 하천의 수질 및 그곳에 서식하는 생물들의 서식처와 같은 다양한 수환경에 직접적으로 변화를 발생시킬 수 있다. 따라서 하천 생태계의 보호를 위한 방류수 수온의 관리를 위해서는 변화된 수온의 영향 범위를 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 실제 방류되는 온배수의 평균 수온과 기존 하천 수온의 온도차를 이용해 물질수지식과 3차원 모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 활용하여 방류수로 인한 하류 하천의 수온 변화를 모의하고자 하였다. 또한 적절한 수온의 관리를 위해 방류수 수온 및 유량의 인자를 변화시켜가면서 하류하천의 수온변화 모의를 실시하고자 하였다. 본 연구의 결과는 하류 하천에서 서식하는 생물들에 영향을 미치지 않는 방류수의 수온 기준을 제시하는데 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.133-133
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• 2012

기후변화에 관한 정부 간 패널 IPCC의 4차 보고서에 의하면 지난 100년간 지구 평균 기온의 선형추세선 기울기가 $0.74^{\circ}C$/년을 보이고 있으며 21세기말 지구의 평균기온은 최대 $6.3^{\circ}C$까지 더 상승할 것으로 전망하고 있다. 이러한 대기기온의 상승은 저수지 및 하천의 수온과 밀접한 관계를 지니는데, 저수지 표층 수온 및 유입 하천의 수온을 증가시켜 저수지 수온 성층형성시기를 앞당겨 성층화 기간을 증가시키고 또한 성층강도도 증가하게 된다. 이러한 수온성층기간 및 강도의 증가는 심수층의 용존산소 고갈과 이에 따른 퇴적층의 영양염류 용출량을 증가시켜 저수지 수질관리에 어려움을 야기할 것으로 전망되고 있다. 특히 온대기후대에 속하는 우리나라의 대부분의 대형 인공 저수지는 여름철 뚜렷한 수온성층구조가 확인되고 있어 대기기온 상승이 수온성층구조에 미치는 영향을 분석하는 것은 미래 기후변화에 대비한 저수지 수질관리 전략 수립을 위해 필요한 기초 연구라 판단되어진다. 본 연구에서는 2차원 횡방향 평균 수치모형(CE-QUAL-W2)을 활용하여 대기 온도 변화에 따른 충주호의 수온분포를 모의하고 수온 성층구조의 변동경향을 분석하였다. 지구 온난화 영향 모의에 앞서 2010년과 2008년의 충주호 수문조건에 모형을 적용하여 수온 성층구조의 재현성을 확인하였다. 미래 대기기온 자료는 국립기상연구소에서 제공하는 한반도 기후전망 모의자료(RCM) 중 충주댐 유역의 평균 기온자료를 수집하여 사용하였으며, 모의연도는 2011, 2040, 2070, 2100으로 하였다. 또한, 대기기온과 유입수온 자료를 제외한 모든 입력자료는 보정년도인 2010년과 동일하다고 가정하여 대기기온 변화의 영향만을 고려하였다. 2011년에 비해 2100년의 대기기온이 연평균 $2.44^{\circ}C$ 증가하였을 때 표층수온은 평균 $1.72^{\circ}C$, 최대 $4.31^{\circ}C$ 증가하는 것으로 나타났으며, 심층수온은 평균 $0.36^{\circ}C$, 최대 $1.33^{\circ}C$ 증가하는 것으로 나타났다. 성층구조 형성기간의 비교를 위해 표층과 심층의 수온이 $5^{\circ}C$ 이상의 차이를 보이는 기간을 조사한 결과 2011년에 비해 2100년에서 5일 일찍 시작되어 11일 더 지속되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1063-1067
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• 2006

소양호의 유입지천 중의 하나인 인북천의 원통수위관측소에 현장용 수온계를 설치하여 수온변화를 분석하고 수온 추정을 위하여 다중회귀분석을 수행하였다. 인북천 원통수위유량관측소지점의 유량이 작은 경우, 수온은 기온의 최고점부근에서 변화하고, 이슬점은 기온의 최저점부근에서 변화하는 것으로 나타났으며, 일일 주기로 변화하는 양상을 보이고, 일교차는 각각 약 $5^{\circ}C,\;15^{\circ}C$ 및 $5^{\circ}C$정도로 나타났다. 최대수온과 최대기온은 차이가 거의 없지만 최저수온은 최저기온보다 약 $10^{\circ}C$정도 높은 것으로 나타났다. 인북천 원통수위유량관측소 지점의 유량이 증가하는 경우에는 수온과 기온이 급감하는 것으로 나타났다. 수온추정시 유량이 작은 구간과 큰 경우구간에 대하여 각각 다중회귀분석을 수행하는 것이 추정오차를 낮추는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.593-593
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• 2012

본 연구는 화력 및 원자력 발전소로 취입된 냉각수(circulating and essential service water)가 복수기로부터 온배수 형태의 개수로 흐름으로 표층배수 될 경우 수온을 저감시키기 위해 주입하는 희석수(by-pass cooling water)와의 혼합효과의 효율성을 증대시키고, 불리한 수리현상을 야기하지 않으며, 경제적인 배수로 구조물을 고찰하기 위한 목적으로 시도되었다. 배수로 구조물 내 온배수와 희석수가 혼합되는 구간을 혼합지(mixing basin)라 하는데, 본 과업에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$발전소의 배수로 구간 중 혼합지를 대상으로 FLOW-3D$^{(R)}$를 이용한 3차원 수치모형을 구축하고, 총 9개에 해당하는 각 대안별 현상을 분석하고 비교하였다. 각 대안들의 차이점은 배수로에 설치되는 보조구조물들의 형상과 배열 등이며, 복수기로부터 나오는 배출수의 수온은 $42^{\circ}C$, 희석수는 $35^{\circ}C$이고, 본 과업의 주요 관심대상 물리량은 유속과 온도이다. 배수로에 아무런 보조 구조물이 없는 형태인 기본 계획안을 검토한 결과, 평균 $3.31^{\circ}C$의 수온강하가 이루어졌으나, 우안 쪽으로 강한 흐름이 발생하여 수온의 좌우편차가 $4.61^{\circ}C$ 가량 발생하는 것으로 나타났다. 기본 계획안의 검토결과를 보완하기 위한 대안으로 연직 흐름의 소산을 위해 고안된 잠형 소파블록(baffle block) 설치안은 평균 $3.06^{\circ}C$의 수온강하가 이루어지고 $4.44^{\circ}C$의 수온 좌우편차가 발생했다. 지그재그(zigzag) 형태의 흐름을 만들어 혼합효과를 올리기 위한 미로형 수제(labyrinth groin) 설치안은 평균 $5.33^{\circ}C$의 수온강하가 이루어지고, $1.43^{\circ}C$의 수온 좌우편차를 보여줘 검토했던 대안들 중 가장 좋은 결과를 보여주었다. V자 배열 소파블럭(deformed block) 설치안은 연직 및 수평방향의 소산을 기대했으나 평균 $3.00^{\circ}C$의 수온 강하와 $4.41^{\circ}C$의 수온 좌우편차를 나타냈다. 벤츄리(Venturi) 형태의 흐름을 발생시키기 위한 병목형(bottleneck) 수로안은 평균 $3.18^{\circ}C$의 수온강하와 $3.94^{\circ}C$의 수온 좌우편차, 흐름의 소산과 흐름방향을 변화시키기 위한 와형 수제(swirl groin) 설치안은 평균 $2.24^{\circ}C$의 수온강하와 $1.48^{\circ}C$의 수온좌우편차, 우안 흐름을 지연시키기 위한 물방석(water cushion) 수로안은 평균 $3.03^{\circ}C$의 수온강하와 $4.50^{\circ}C$의 수온 좌우편차, 우안의 흐름을 좌안으로 보내기 위한 분사형(injector) 수로안은 평균 $3.13^{\circ}C$의 수온강하와 $4.45^{\circ}C$의 수온 좌우편차, 우안의 흐름을 막기 위한 외팔형 수제(cantilever groin) 설치안은 평균 $3.11^{\circ}C$의 수온강하와 $3.02^{\circ}C$의 수온 좌우편차가 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2007년도 춘계 학술발표회 발표논문집
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• pp.331-335
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• 2007

본 연구에서는 장기간의 현장관측 수온, 염분자료를 분석하여 동중국해 북부해역에서 계절별 수온, 염분의 변동 특성을 조사하였다. 표층의 경우 춘계 수온상승에는 공간적인 차이가 있다. 또한 서부해역($125^{\circ}E$ 이서)에서는 32 psu 이하의 저염 분포가 나타나고 제주 남서해역에서 33psu 이하의 저염수가 춘계부터 제주 주변해역으로 확장한다. 하계 표층염분은 $28.0{\sim}32.4$ psu로 연중 최저값은 보이며, 전해역 표층 염분이 33psu 이하로 저염의 양자강 희석수가 하계에 동중국해 북부해역 표층 전체에 영향을 미치고 있다. 추계의 표층수온과 염분은 동고서저형의 수평분포를 나타낸다. 수온 하강은 서부해역인 대륙 연안수역이 동부의 대마난류수역에 비해 크고, 서부해역에서 33psu 이하의 설상형 저염분포가 이시기에 남동쪽으로 관입되는 형태로 나타나 동계의 남북방향의 염분전선과 이어지게 된다. 연직해황의 경우 동계 수온과 염분은 활발한 대륙작용에 의해 전수층에서 균일한 분포를 나타내며, 대륙연안수역에서는 저온, 저염($12^{\circ}C$, 33psu 이하)의 분포를, 대마난류수역에서는 고온, 고염($16^{\circ}C$, 34.4psu 이상)분포의 지역적인 특성으로 구별된다. 춘계에는 수온약층이 형성되며, 저층에는 동계에 형성되어 대륙연안수와 외양수 사이에 고립된 $13^{\circ}C$ 이하의 냉수괴가 분포한다. 염분은 표층 저염화가 시작된다. 하계에는 양자강 유출수의 영향으로 전해역 표층에서는 30psu 이하로 전해역에서 저염화 양상이 나타나며, 표층에서 30m 층까지 매우 강한 염분약층이 형성된다. 추계 수온 엽문은 균일한 연직수온분포가 나타나며, 동부해역에서는 수심 $75{\sim}100m$사이에서 수온, 염분약층이 형성된다. 동중국해의 수괴는 뚜렷한 계절 변동을 보이며, 대마난류수역인 동부해역에서는 수괴 계절변동의 요인으로 계절 수온변동이 지배적이고, 수온변동은 춘계와 하계 사이에 가장 크다. 중앙부와 대륙연안역인 서부해역에서는 수괴 계절변동에 수온외에 염분 변화가 주요한 요인으로 작용하며, 염분은 하계와 추계 사이에 가장 변동이 크게 나타난다. 즉, 동중국해의 수괴변동에는 변동요인에 따른 공간적인 차이가 있으며, 수괴변화 특성으로 동중국해는 수온변화가 수괴변동에 직접요인이 되는 동부 대마난류수역과 염분변화가 수괴변동의 직접요인인 서부의 대륙연안수역으로 구분된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.483-483
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• 2018

우리나라 하천 생태계에서 외래어종은 토착 어류의 개체수를 빠르게 감소시키고 서식처에서 우점종이 되어 생태계 교란을 야기하고 있다. 이러한 현안의 문제점을 해결하기 위해 외래어종과 관련된 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 우리나라 대표적 외래어종인 배스와 블루길을 대상으로 수온에 따른 서식처 형성을 관찰한다. 그 후 계절별로 형성된 서식처 안에서 수온을 조절하여 외래어종의 생태환경에 따른 민감성을 분석하는 것을 목적으로 수행하였다. 실험실 연구를 진행하는 동안 외래어종이 서식처를 형성할 때 민감하게 반응하는 수온 차가 계절에 따라 달라짐을 발견하였다. 이 사실을 증명하기 위해 농업용 저수지로부터 채집한 배스와 블루길을 길이 12 m, 깊이 0.6 m, 폭 1 m의 하천과 유사한 자연적 환경이 갖추어진 수조에 이식한 후, 외래어종이 서식처를 형성할 때 계절에 따라 어떻게 반응하는지 면밀히 관찰하였다. 수조를 3개의 구역으로 나누어 좌측 끝단을 히터를 설치한 온수대, 우측 끝단을 냉각기를 설치한 냉수대, 중앙은 온도 조절장치를 설치하지 않은 중수대로 구분하여 실험하였고 계절 마다 수온을 조절하며 수온 차와 서식처 형성의 상관성 분석이 진행되었다. 실험 진행 시 수온을 제외한 수조 안 환경은 동일하게 유지하였다. 실험 결과, 동계에는 실험실 수조의 평균 수온이 $12.88^{\circ}C$이고 어류는 각 구간별 수온의 차이가 $1^{\circ}C$ 이하에도 민감하게 반응하며 조금이라도 수온이 높은 구역에 서식처를 형성하였다. 춘계에는 평균 수온 $16.15^{\circ}C$가 되면서 어류가 온수대에 서식처를 형성하기는 하나 각 구간별 $1^{\circ}C$ 정도의 차이에는 중수대까지 서식처를 형성하였다. 즉 동계보다는 수온 차이에 둔감하게 반응하는 특성을 보였다. 또한 춘계에서 하계로 넘어가는 과도기에 수조의 평균 수온이 $21^{\circ}C$로 올라가자 외래어종은 각 구간별 수온 차이와는 관계없이 이미 서식처로 형성했던 온수대를 넘어 수조 전체에 좀 더 확산된 형태의 서식처를 형성하였다. 하계에는 수조의 평균 수온이 $25.67^{\circ}C$였으며 수온을 조절하여 관찰한 결과 외래어종은 약 $24^{\circ}C$ 수온보다 낮은 냉수대에 서식처를 뚜렷하게 형성하는 모습을 보였다. 즉 외래어종은 $20{\sim}24^{\circ}C$ 정도의 수온에 서식처를 가장 선호 하며 동계에는 수온이 가장 높은 곳, 하계에는 가장 낮은 곳에 형성하는 것으로 판단된다. 실험을 진행하는 동안 수조 내 구역의 구분을 위해 공통으로 설치된 가림판 부근에 외래어종의 군락이 형성된 것을 통해, 향후에는 외래어종의 서식처 형성과 장애물과 같은 지형적인 요인이 미치는 영향에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1691-1695
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• 2006

합천호의 총유역면적은 $925km^2$이다. 합천호 유역내 주요 하천은 황강본류, 논덕천, 사천천, 유전천 및 하금천이다. 유역면적을 살펴볼 때 합천호 강우유출의 86.3 %는 황강본류 유역으로부터 유입되고 약 13.7 %만이 그 외의 하천들로부터 유입되는 것으로 판단된다. 본 연구에서는 강우유출이 성층화된 합천호의 수온분포에 미치는 영향을 2차원 수치모의를 통하여 검토하였다. 유입지천의 수온은 성층화된 여름철 저수지의 거동에 큰 영향을 미친다. 따라서 합천호 유입지천 3개 지점에 수온계를 설치하여 수온변화를 조사하였다. 2차원 수치모의결과에 의하면, 비강우시의 경우에는 합천호의 수온성층현상을 보이는 구간은 합천댐으로부터 19 km지점까지로 나타났으며, 강우시 유입유량의 증가로 인하여 수온성층현상을 보이는 구간은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 강우유출이 증가함에 따라서 유입수의 운동량이 증가하기 때문에 저수지의 수온성층현상의 영향을 상대적으로 작게 받기 때문으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.780-784
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• 2009

수온은 생태계에 중요한 인자이다. 수온이 상승할수록 용존산소 용해도가 감소하며, 유입된 유기성 폐기물 분해에 많은 영향을 미친다. 낮은 온도에 민감한 수생생물들은 온도에 의해 여러가지 생화학적 생리학적 작용들이 좌우되며, 온도가 올라갈수록 먹이사슬 내에서 신진대사와 생식율이 증가한다. 따라서 댐 하류 하천에서 방류수 수온 검토 및 수온변화를 파악하기 위해 용담댐 직하류 하천에 수온계를 설치하여 수온변화를 모니터링하고, 1차원 비정상 모형을 사용하여 용담댐건설에 대한 하류하천 수온 변화를 파악하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제21권4호
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• pp.253-271
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• 2005

Landsat 시계열 영상과 실측수온자료를 이용하여 한강 수계 댐호들의 표면수온과 계절적 성층현상을 분석하였다. 1994년에서 2004년까지 29회에 걸쳐 얻어진 Landsat-5, 7 열적외선 영상으로부터 NASA 경험식을 이용하여 호수의 표면수온을 추출하였고, 이를 하천형 댐호인 파로호, 춘천호, 의암호, 청평호, 팔당호의 표층수온, 그리고 호소형 댐호인 소양호의 상층수온(수심 10m) 자료와 비교하였다. 십 수 년간 매월 1회 측정된 수온자료를 위성관측 날짜에 보간하여 사용하였음에도 불구하고, 하천형 댐호들에서는 수온오차(위성관측수온-실측보간수온)의 표준 편차가 $2^{\circ}C$ 이하인 영상이 94개로서, 새로운 통계적 대기보정을 적용할 수 있었다. 실측보간수온과 위성관측수온의 상관계수는 소양호가 0.915 (대기보정 후 0.950), 다른 호수는 0.951-0.980 (대기보정 후 0.979-0.997)로서, 높은 상관성을 보여주었다. 이는 수심이 얕고 인위적인 물의 유입과 유출이 연중 계속되는 하천형 댐호의 표층에는 혼합층이 상시 존재하고 수온의 일변화 및 월변화가 비교적 연속적이기 때문인 것으로 해석되었다. 그러나 소양호에서는 4-7월에 위성관측수온이 실측보간수온보다 $3-5^{\circ}C$ 더 높게 나타나는 이상 수온오차가 관찰되었다. 한강 수계의 최상류에 위치하며 수심이 깊고 자연적인 유입량만이 존재하는 소양호에서 이 시기는 상층수의 물리적 혼합현상이 없이 매우 안정적이고, 일조량 증가에 따라 호수 상층부에 수온약층이 발달하기 때문에, 수심 10m에서 측정된 실측수온보다 위성으로 관측된 표면수온이 연중 비교적 건조한 이 시기에 더 높게 나타나는 것으로 밝혀졌다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.552-552
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• 2017

본래 식용으로 들여온 외래어종은 우리나라 하천에서 토착 어류의 생태계를 교란시키며, 빠르게 서식처를 확산하고 있다. 일반적으로 알려져 있는 외래어종인 배스와 블루길 이외에도 무지개 송어 및 향어도 외래어종으로 분류된다. 본 연구는 외래어종 중 배스와 블루길을 대상으로 여러 환경적 요인에 따른 서식처 형성을 관찰하고 외래어종의 생태활동 변화를 분석하는 것을 목적으로 수행하였다. 여러 연구에 따르면 수온과 용존산소가 담수 어류의 서식환경 구축을 결정하는 매우 중요한 인자임을 알 수 있다. 이에 따라, 외래어종의 서식처 형성에 영향을 미치는 여러 환경적 요인 중 수온을 주요 인자로 선정하여 실험실 실험을 수행하였다. 연구를 수행하기 위해 하천 및 농업용 저수지로부터 배스와 블루길을 채집하였다. 채집된 외래어종을 길이 12 m, 깊이 0.6 m, 폭 1 m의 하천과 유사한 자연적 환경이 갖추어진 수조에 이식하였다. 수조 내 환경은 독립변인인 수온을 제외하고 모두 동일하게 구성하였다. 수조를 3개의 구역으로 구분하여 양 끝단에 냉수대와 온수대를 조성하였으며, 중간부의 평균 수온대를 기준으로 냉수대와 온수대의 수온 차는 약 $1^{\circ}C$이상 유지되도록 설정하였다. 현재까지의 실험 결과에 따르면, 외래어종은 온수대에 서식처를 형성하였다. $1^{\circ}C$의 수온 차에도 매우 민감하게 반응하며, 냉수대에는 서식처를 형성하지 않는 것 또한 확인되었다. 이를 통해 수온이 외래어종의 서식처 형성에 매우 중요한 영향을 미치는 요인인 것으로 판단된다. 연구 과정에서 추가적으로, 먹이 금붕어가 부재할 경우 동종 어식을 하는 것이 관찰되었다. 수조 내 수온에 따른 구역의 구분을 위해 공통으로 설치된 가림판 부근에 외래어종의 군락이 형성된 것을 통해, 향후에는 외래어종의 서식처 형성과 장애물과 같은 지형적인 요인이 미치는 영향에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다. 춘계는 수온의 증가로 외래어종이 더욱 왕성한 활동을 하는 시기이다. 수온이 외래어종의 서식처 형성에 지배적인 영향을 미치는 것이 실험을 통해 확인하였으나, 수온에 대한 민감도에 관한 연구 또한 필요하다. 더불어 외래어종의 계절에 따른 먹이활동 및 생장량 또한 지속적으로 관찰할 것이다.