• 생태와환경
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• 제41권1호
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• pp.1-10
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• 2008

청계천의 하도복원사업 이후 부착조류의 증식 실태와 영양염류 농도 등의 종적변이와 계절적 변화를 조사하였다. 조사기간은 복구된 직후인 2005년 12월부터 2007년 4월까지였으며, 영양염류와 부착조류 현존량, 물리적 요인 등이 조사되었다. 유속은 0.63m $sec^{-1}$에서 1.07m $sec^{-1}$의 변위를 보였으며, 부착조류의 현존량에 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. 총질소$(2.34{\pm}0.45mgN\;L^{-1})$는 계절이나 지점에 상관없이 농도의 변동이 없었으며, 총인$(10\sim90{\mu}gP\;L^{-1})$은 중랑천 합류 전 지점이 계절에 상관없이 가장 높은 농도를 나타냈고 중 상류 두 지점은 겨울에, 하류 두 지점은 여름에 높았다. 총인 농도 가운데 입자성유기인은 60% 이상을 차지하였으며, 중랑천 합류전 지점을 제외하고 용존무기인(DIP)은 10% 이내의 낮은 농도를 나타냈다. 부착조류의 현존량은 $0.3\sim48.6{\mu}gChl\;{\alpha}cm^{-2}$의 범위를 보였는데, 이는 타 연구 보고에 의하면 무척추동물의 생체량을 감소시킬 수 있을 정도의 높은 밀도이다. 부착조류 군집의 우점종은 대부분 남조류로서 부영양한 수역에서 나타나는 종들이 출현하였다. 청계천은 부착조류 종조성과 현존량으로 볼 때 부영양한 하천인 것으로 판정된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.416-416
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• 2019

육상 담수는 대기중 이산화탄소($CO_2$) 배출의 중요한 발생원으로 주목되고 있다. 하천 및 강에서 대기중으로 배출되는 $CO_2$는 전 세계 탄소순환의 핵심요소이며, 대부분의 하천과 강은 $CO_2$로 과포화 되어있다. 세계적으로 하천 및 강의 $CO_2$ 배출량은 호수 및 저수지의 배출량보다 약 5배 많은 것으로 보고되고 있으나, 국내연구에서는 연구사례가 드물다. 따라서 본 연구의 목적은 낙동강 중하류에 위치해있는 강정고령보(GGW), 달성보(DSW), 합천창녕보(HCW), 창녕함안보(CHW)에서 발생되는 순 대기 배출 플럭스(Net Atmospheric Flux, NAF)의 동적 변동 특성을 분석하고, 데이터마이닝 기법을 적용하여 쉽게 수집할 수 있는 물리적 및 수질 변수로 $CO_2$ NAF를 추정하는데 사용할 수 있는 간략한 예측 모델을 개발하는데 있다. $CO_2$ NAF는 대기-수면 경계면에서의 $CO_2$ 부분압($pCO_2$)의 차에 기체전달속도를 곱하여 산정하였으며, 기체전달속도는 Cole and Caraco(1998)가 제안한 식을 사용하였다. 담수와 해수의 탄산염 시스템에서 열역학적 화학평형을 모두 고려한 $CO_2$SYS 프로그램을 사용하여 수중의 $pCO_2$를 산정하였고, $CO_2$ NAF는 Henry의 법칙과 Fick의 1차 확산법칙을 사용하여 계산하였다. $CO_2$ NAF의 시간적 변동성에 영향을 미치는 환경요인을 평가하기 위해서 상관분석, 주성분분석(Principal Component Analysis; PCA), 단계적다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regression; SMLR), 랜덤포레스트(Random Forest; RF)방법을 사용하였다. SMLR 모델은 R package인 olsrr, RF 모델은 R package인 caret, randomForest를 이용하여 분석하였다. 연구 결과, 4개 보 상류 하천구간은 조류의 성장이 활발한 일부 기간을 제외한 대부분의 기간에서 $CO_2$를 대기로 배출하는 종속영양시스템(Heterotrophic system)을 보였다. $CO_2$ NAF의 중위값은 HCW에서 최소 $391.5mg-CO_2/m^2day$, DSW에서 최대 $1472.7mg-CO_2/m^2day$였다. 모든 보에서 NAF는 pH와 강한 음의 상관관계를 보였으며, $pCO_2$와 Chl-a도 음의 상관관계를 보였다. 이는 조류가 수중에서 $CO_2$를 소비하고 pH를 증가시키기 때문이다. PCA 분석 결과, NAF와 $pCO_2$가 높은 공분산을 보였으며, pH와 Chl-a는 반대 방향으로 군집되어 상관분석과 동일한 결과를 보였다. 이 연구를 통해 개발된 SMLR 모델과 RF 모델의 Adj. $R^2$ 값은 모든 보에서 0.77 이상으로 나왔으며, $pCO_2$ 측정 데이터가 없더라도 하천의 $CO_2$ NAF를 추정하는 방법으로 사용될 수 있을 것으로 평가된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권6호
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• pp.627-639
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• 2014

연안환경의 영양염 순환에서 저층에서의 영양염 재생산(regeneration)은 주요한 영양염 공급원 중 하나이다. 진해만 저층 영양염의 거동을 살펴보기 위해 2004년부터 2012년까지 9년간 진해만 내 14개 정점의 수질자료를 분석하였다. 저층의 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소는 계절적 변동성을 나타내었고, 하계에 가장 높은 농도를 보였다. 특히, 빈산소 수괴(hypoxia) 형성 시기의 평균 영양염 농도는 정상산소상태(normoxia) 시기에 비해 약 2배 더 높게 나타났다. 하계 진해만의 저층 용존무기질소, 인산염인, 규산염규소의 농도는 재생산에 의해 모두 높은 경향을 보였으나, 공간적 농도 분포는 차이를 나타내었다. 용존무기질소와 인산염인은 마산만에서 가장 높은 농도를 보이는 반면 규산염규소는 마산만 뿐만 아니라 진해만 중심부에서도 높은 농도를 나타내었다. 또한 다른 영양염에 비해 규산염규소는 전 계절 동안 저층에서의 재생산이 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 시계열 분석 결과 9년간 용존무기질소의 농도는 약 $14{\mu}M$에서 $6{\mu}M$로 뚜렷한 감소를 나타내었다. 용존무기질소의 감소로 인해 진해만 저층의 Si/N 비는 약 1에서 3으로 증가된 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제52권1호
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• pp.40-49
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• 2019

본 연구는 몬순지역의 대형호인 소양호를 대상으로 동물플랑크톤의 종 조성과 생물량을 조사하였으며, 군집의 계절천이를 알아보고자 하였다. 또한, PEG 모델과 몬순지역에서 다른 호수와의 동물플랑크톤 계절천이를 비교하여 고찰하였다. 조사기간 동안 소양호 유역의 강수량은 $705{\sim}1,779mm\;yr^{-1}$의 큰 변동을 보였으며, 70% 이상이 6~9월에 집중되는 것으로 나타났다. 소양호의 수질은 연도별 변화보다 계절적 변화가 뚜렷하게 나타났으며, 몬순기후로 인한 여름철 홍수기 탁수유입이 가장 중요한 환경요인으로 작용하였다. 소양호에서 동물플랑크톤 종 조성의 계절천이는 연도별로 차이는 있지만, 매년 두 시기에 거쳐 뚜렷한 경향을 보였다. 봄 시기에는 소형 동물플랑크톤이 우점하였으며, 여름과 가을 시기에는 크기가 큰 지각류와 요각류가 우점하였다. 동물플랑크톤의 생물량은 집중강우 이후 9월에 최대를 보였으며, Chl. a 농도와 유사한 계절변동을 보였다(r=0.45). 소양호에서 동물플랑크톤의 생물량 증가는 강우 시 유입된 영양염과 유기물에 의한 미생물, 식물플랑크톤 등 먹이유용성 증가에 따른 microbial loop와 bottom-up 효과로 판단된다. 결과적으로, 몬순지역의 대형호인 소양호 동물플랑크톤은 종별 계절천이는 PEG 모델을 따랐지만, 생물량의 계절천이는 온대호수뿐만 아니라 몬순지역의 호수와도 차이를 보였다. 이는 유역에서 유입된 다량의 유기물 등과 함께 소양호의 수심, 체류시간 등 수리학적 특성에 따른 영향으로 판단된다.

• 환경생물
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• 제39권1호
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• pp.88-99
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• 2021

본 연구에서는 해양생태계 위해성 평가 시 생물학적, 비생물학적 요인에 대한 인공생태계 실험의 초기 안정성을 객관적으로 평가하기 위해 육상 기반 해양 폐쇄형 메조코즘(LMCM) 실험을 수행하였다. 변동계수(CV)의 진폭 변화는 실험의 안정성 분석 자료로 사용하였다. 본 연구에서 LMCM 그룹(200, 400, 600, 1,000 L) 내 비생물학적 실험변수에 대한 CV 값은 20~30% 범위로 유지되었다. 그러나 엽록소-a, 식물플랑크톤 및 동물플랑크톤과 같은 생물학적 요인의 CV 진폭 파이는 600L와 1,000L LMCM 그룹에서 높게 분석되었다. 이와 같은 결과는 실험 초기에 생물학적 변수에 대한 제어가 부족하여 발생한 것으로 해석된다. 또한 ANOVA 분석에 따르면, LMCM 그룹 간 CV 값은 생물학적 요인과 연관된 실험변수들에서 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 본 연구에서 생물학적 변수의 안정화는 LMCM 그룹의 크기와 그룹 내 생물의 생태-생리학적 활동의 복잡성을 감안할 때 수질 및 영양염 성분을 제외하면 실험 초기 생물학적 변수의 변동성을 제어하고 유지할 필요가 있으나 현실적으로 어려운 부분이 많았다. 결론적으로 해양에서 과학적 도구로써 인공생태계 실험은 생물학적, 비생물학적 요인을 구분하여 명확한 측정요소(endpoint)를 비교 분석할 수 있는 연구목적 수립, 실험조건의 안정성 유지 및 실험결과를 객관적으로 해석할 수 있는 표준화된 분석 기법의 도입이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1077-1089
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• 2022

도림천의 최상류인 관악산에 서울대학교가 건설되면서 관악산 유역은 일종의 도시화를 겪어왔으며, 폭우 시 하류 하천의 수량과 수질에 악영향을 미치는 사례 등 물순환 왜곡이 우려되어왔다. 대부분의 캠퍼스 유역이 그렇듯 물순환과 관련된 자료가 절대적으로 미흡하였기에 복합기상관측장비 Atmos-41을 도입함으로써 수문·기상학적 자료를 구축하여 본 연구를 시작하였다. Atmos-41의 관측 결과는 기상청 자료와 비교하여 통계적 특성과 월별 변동성에 따른 신뢰구간을 분석하여 검증하였다. 관악캠퍼스의 물순환은 SWMM으로 평가하였는데 표면유출량과 침투량 모의값은 동일 유역의 과거 연구 결과를 통해 검증하였고, 잠재증발산량은 Atmos-41의 관측 자료와 비교하여 검증하였다. 계산된 SWMM 잠재증발산량은 기온이 낮은 기간에 대해서는 과소 추정되는 경향이 있어, 다중회귀분석을 통해 강수량, 상대습도, 풍속에 대한 변동을 고려할 수 있도록 보정하였다. 그 결과 Atmos-41의 잠재증발산량과 비교했을 때 R²가 0.54에서 0.80으로 개선되었다. 관악산 유역의 캠퍼스화로 인한 물순환 변화율은 표면유출률의 15.7% 증가, 침투율의 14.2% 감소, 그리고 증발량의 1.6% 감소를 초래한 것으로 확인하였다. 결론적으로 서울대학교가 지속가능한 캠퍼스로 나아가고 하류 유역의 안전성 확보를 위해 현재의 물순환 변화율을 유지할 것을 제안하며, Atmos-41의 지속적인 관측 결과는 추후 관악캠퍼스 물순환 연구의 기초 자료로 활용성이 높을 것이라 기대된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.31-36
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• 2008

배수시설은 합리적인 계획으로 배치하여 시간적으로 변동하는 수요량에 대하여 적정한 수질의 물을 적정한 압력으로 연속적이면서 안정적으로 공급해야 한다. 또한 상수관 파괴 같은 사고가 발생했을 경우에도 용수 수요자에 대한 영향을 최소화 할 수 있는 안정성이 높은 시설을 목표로 구축되어야 한다. 본 연구에서는 상수관 파괴에 의한 피해를 합리적으로 경감시킬 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구를 위해 기존의 상수관 파괴에 의한 피해영역 산정기법과 신뢰도 산정기법을 통해서 상수관망을 분석하고 상수관 파괴에 의한 피해 경감기법을 도출하였다. 분석결과 minimum cutset에 속하는 상수관의 내구성을 중요우선순위에 따라 향상시킴으로써 상수관 파괴에 의한 피해를 효과적으로 경감시킬 수 있었으며 제안된 방법을 Cherry Hill 상수관망에 적용하여 적용성을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권8호
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• pp.673-680
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• 2009

지표수 부족과 수질에 대한 불신 때문에 대체 수자원의 확보가 요구되고 있으며, 유력한 대안으로 강변여과에 관심이 모아지고 있다. 국내 최초의 강변여과는 경남 창원에서 2001년에 시작되었으며, 현재 창원시 수돗물의 100%를 여기에 의존하고 있다. 본 연구는 강변여과 취수장 부근 지하수위를 설명하는 시계열 모형의 개발에 관한 것이다. 연구 대상지역은 창원시 대산면 현장으로 11개 관측정으로부터의 5년간(2003년 1월$\sim$2007년 12월) 지하수위 자료를 이용했다. 지하수위의 장기변동을 알아보기 위해 분단위 자료를 월자료로 변환하고, 결측치를 보완하여 Box-Jenkins 방법에 따라 시계열분석을 실시했다. 대상지역의 지하수위 자료는 계절형 ARIMA 모형으로 잘 설명되는 것이 입증되었다. 본 연구는 향후 증가할 강변여과를 이용한 상수 공급시설의 안정적인 운영을 위해 반드시 필요한 지하수위 예측능력을 확보하기 위한 하나의 원형이 될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권7호
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• pp.569-579
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• 2004

최근 들어 지구온난화와 기상조건의 변화로 기후의 변동폭이 증가하면서 극심한 가물이 자주 발생하고 있다. 또한 기 개발된 용수원의 수질 오염, 물 분배에 관한 상류지역의 반대 및 지방자치단체간의 수리권 문제 등도 상류지역으로부터의 맑은 수자원 확보를 필요하게 만드는 요인이다. 따라서 이에 대한 용수공급 관리 방안의 필요성에 대한 인식이 부각되고 있으며, 수도권의 용수수요 변화에 대한 북한강 유역 댐의 용수공급 능력에 대한 적절한 검토가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 북한강 유역 댐의 용수공급 가능성을 파악하고 적절한 용수 공급방안을 제시하기 위하여 shared vision 모형인 스텔라 소프트웨어를 이용한 모의 운영시스템을 개발하였다. 또한 이 모형에서는 수위에 따른 평균의 최소, 중간, 최대의 조건으로 3가지 Rule을 정하여 저수지의 운영곡선의 변화와 발전방류에 따른 안전 공급율 변화를 분석하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권4호
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• pp.225-236
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• 2014

다변량통계기법은 수리지구화학 자료의 분석 및 해석에 많이 이용되어 왔다. 본 연구에서 대응분석과 주성분분석을 동시에 사용하여 인위적인 활동에 의한 지하수의 특징을 살펴보았다. 본 연구의 목적은 NETPATH 프로그램 속의 WATEQ4F를 이용하여 지하수 화학성분의 분화를 계산하고 이를 다변량통계기법을 이용하여 지구화학적인 정보를 추출하는 것이다. 연구지역은 한반도의 남동쪽에 위치한 울산의 LPG 저장시설이다. 본 연구지역에서는 다른 저장시설에서 관찰되는 초염기성의 조성을 가지는 지하수가 관찰되었다. 이러한 인위적인 영향에 의한 높은 pH를 가지는 지하수로 인해 Al의 분화특징과 탄산염의 침전을 유발할 수 있다. 본 연구에서는 연구지역에 지하수에 영향을 주는 두 인위적인 요소(세정작용와 시멘트영향)에 의해서 수리지구화학적인 특징과 상이 어떻게 변하는 가에 초점을 두었다. 이전 연구결과와 두 통계분석을 통해 제시된 결과를 비교하여 지구화학적인 정보를 이용한 주성분분석과 대응분석인 수리지구화학 연구에서 기초연구로 활용될 수 있음을 알 수 있다.