• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.28 no.4
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• pp.64-78
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• 2013

21세기의 화두인 환경오염 및 기후변화에 따른 생태계 변화는 미래사회의 최대 위협으로써, 국제적뿐만 아니라 우리나라가 지속 가능한 사회로 발전하기 위해서는 생태계 변화에 대한 실시간 모니터링 및 이를 기반으로 한 예측 및 예보 시스템을 확보해야 하는데, 이를 위해 체계적이고 장기적인 대응 및 대책이 필요한 시점이다. 본고에서는 생태계 변화 모니터링을 위한 국내외 연구개발 동향과 차세대 실시간 생태계 관측 네트워크의 하나의 대안이 될 수 있는 IoT(Internet of Things)의 센서네트워크 기반 생태계 변화 모니터링 국내외 융합 기술 동향들을 살펴보고자 한다. 아울러, 향후 실시간 생태계 변화 모니터링을 위한 기술적 이슈 및 전망 등을 간략히 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.4-4
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• 2022

낙동강 하구 환경/생태 복원을 위하여 "해수유입"으로 하구환경을 조성하는 사업이 추진되고 있으며, 해수 유입 규모와 빈도에 따른 생태환경변화를 예측하는 연구수요가 증가하고 있는 상황이다. 보다 구체적으로는 단기간의 해수유입에 의한 흐름 및 염분 확산범위 예측과 더불어 보다 장기간의 지형변화, 수질환경 변화, 생태환경 변화 등에 대한 예측이 필요한 상황이다. 그리고 그 예측의 대부분을 수치모델에 크게 의존하고 있는 상황이다. 그러나, 수치모형을 이용한 단기 예측은 가까운 미래에 대한 입력조건을 사용하여야 하기 때문에 입력조건에 대한 불확실성이 포함되고, 환경생태모형의 불확실성에 따른 예측 한계 등으로 인하여 오차가 누적되기 때문에 직접적인 활용에 크게 제한이 따를 수 있다. 또한 운영과정에서 어떤 분산, 편향 오차 등이 지속적으로 발생하는 경우, 모델 예측 결과에 대한 신뢰수준이 크게 감소하기 때문에 모델의 적절한 운영기법이 요구된다. 모델은 관심을 가지는 자연현상에 대한 근사(approximation)이고, 예상하지 못한 오차가 발생할 수 있기 때문에 관측 자료를 이용한 자료동화(data assimilation) 과정이 운영모델에서는 필수적인 부분이다. 이론적인 기반이 탄탄한 유체역학 기반 기상예측의 경우에도, 가용한 모든 지점의 관측 자료를 이용한 자료 동화과정을 통하여 모델 예측 결과를 개선하여 나가는 과정을 포함하여 운영하고 있다. 이 과정이 포함하는 중요한 개념은 수치모델이 가지고 있는 (예측 수준의) 한계를 인정하고, 수치모델에 전적으로 의존하는 것이 아니라 관측 자료를 이용하여 그 한계를 저감하여 나가는 과정이다. 모니터링은 모델의 한계를 알려주는 지표이다. 모델링과 모니터링의 불가피한 상호의존 관계를 의미하는 이 개념은 단기간의 흐름, 염분 확산 예측으로 한정되지 않고, 장기적인 변화가 예상되는 생태환경변화 모델에도 적용이 된다. 즉각적인 변화보다는 장기적인 관점에서 파악하여야 하는 생태학적인 변화는 보다 다양한 인자가 관여하기 때문에 어떤 측면에서는 모델보다는 적절한 빈도와 항목에 대한 관측계획 수립(monitoring design)이 더 중요하다고 할 수 있다. 이론적인 질량보존(mass conservation) 방정식을 기반으로 하는 모델은 다양한 현실적인 인자의 영향을 받기 때문에 모델의 한계를 인정하고, 모니터링 자료를 적극적으로 활용하여 불확실성을 저감하는 접근방식이 요구된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.629-629
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• 2015

습지는 다양한 생태계가 형성되어있고, 토양과 물의 정화기능, 폭우방지 및 홍수 완화 등 인간이 살아가는데 중요한 역할을 하고 있다. 이처럼 중요한 기능을 제공하는 습지에 대한 관심이 증가하고 있지만 그에 따른 습지관리 방안에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 특히, 습지 조성 후 유지관리 방안을 제시하기 위해서는 습지의 생태환경을 모니터링 하여 분석하는 것이 필요하다.이를 위해 본 연구에서는 비내섬(남한강), 옥포지구(낙동강), 세도지구(금강) 3개의 인공습지를 대상으로 생태환경에 대한 모니터링을 실시하였다. 모니터링 결과, 비내섬 습지는 천이초기단계에서 개척자식물이 유입되는 등 향후 천이도중상태의 이차초지로 천이될 것으로 판단되며, 옥포지구 습지는 안정된 천이과정을 보이고 있으나, 안정화 단계에 도달할 때 까지 지속적으로 변화될 것으로 판단된다. 세도지구 습지는 인위적 교란요인이 적기 때문에 미소입지별로 식생천이에 따라 다양한 식생이 형성될 것으로 판단된다. 본 연구의 결과 향후 봄, 여름이 추가된 사계절을 장기적으로 모니터링 하여 식물상 데이터를 구축할 수 있다면 더 정량적인 식성천이 분석을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.14 no.9
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• pp.13-19
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• 2013

The Chongok karst cave which is located in Donghae-city, has high tourist and educational value due to existence of many doline(sink hole). Whereas this cave is easy to approach for the tourists, because this cave is located near the downtown, a high environmental riskiness such as sewage flowing has been also involved. In study, we observed the variation of water quality with long-term monitoring and investigated the possibility of existence of impact factor to water eco-system and determined the proper long-term monitoring factor among many monitoring criteria. The groundwater quality was maintained in the range of about $14^{\circ}C$ in temperature, over 10mg/l in dissolved oxygen and 7-8 in pH, so the impact factor in water eco-system was not observed. The guide line to make sure of tourist safety was determined to 60mm/d as daily rainfall. The conductivity was suggested to main factor for long-term monitoring main factor and pH/turbidity was suitable for the supplementary factor. For the seasonal variation monitoring, ORP was recommended.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.436-436
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• 2021

강원도 춘천시에 위치한 소양호는 북한강 상류수계로서 1973년에 준공된 우리나라 최대의 인공호이다. 소양호는 준공 이후 주변 유역의 인구밀집도가 낮고 오염물질 유입원이 적어 빈영양호의 수질을 보였다. 준공 후 소양호 수질에 영향을 미친 주요 환경요인으로는 1980-90년대 가두리 양식, 1990년대 후반부터 현재까지 지속되는 문제는 상류에서 강우시 발생된 탁수유입이 있다. 이러한 환경 문제로, 소양호에서는 식물플랑크톤 일차생산력, 동물플랑크톤 및 식물플랑크톤 장기변동, 용존산소 일주기 변동, 호수 내 유기물 분포 등의 연구가 이루어져 왔다. 그러나 가두리 양식장의 철거로 한 가지 요인은 해결되었으나 상류 탁수 유입 문제는 현재까지 진행 중이다. 소양호에서는 매해 여름철 탁수 유입이 지속적으로 발생하고 있으며 부영양화를 초래할 수 있는 주요한 문제이다. 이에 본 연구는 소양호에서의 장기적인 생태계 변동성 연구를 위해 1982년부터 현재까지 월 1-4회 수질 모니터링을 실시 중이며, 수질항목은 SS(Suspended Solids), TN(Total Nitrogen), TP(Total Phosphorus), BOD(Biochemical Oxygen Demands), TOC(Total Organic Carbon), Chl-a(Chlorophyll-a)에 대해 분석을 진행하고 있다. 기존 연구에서는 주-월 단위로 모니터링을 실시하여 강우에 의한 탁수 유입, 타 오염원에 의한 오염물질 및 유기물 유입으로 인한 실시간 수질 변동을 파악할 수 없었으며, 이벤트 발생 이후의 경과만 관찰할 수 있는 한계점이 있었다. 그러나 앞으로의 진행될 연구는 고빈도 센서를 이용하여 실시간 짧은 간격으로 모니터링하여 소양호 수질의 일주기 변동 분석과 오염원 유입과 같은 이벤트 발생 전·후 비교 및 실시간 수질변동에 대해 연구하는 것이며, 기존 데이터와 함께 진행될 연구의 데이터를 활용하게 된다면 소양호에서의 장기적인 수질 변화를 분석하는 데 효과적일 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.464-464
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• 2022

건강한 수생태계 유지·관리를 위하여 다양한 수생생물을 활용한 각 분류군의 종별 서식지 적합도 지수 DB 구축의 필요성이 증대되고 있다. 대부분의 수생생물의 경우 문헌 연구를 통해 서식지 적합도 지수를 산정하기는 어려우므로 현장 모니터링 자료를 이용한 어류, 저서생물 등의 서식지 적합도 지수를 산정하여 하천 복원 및 수생생물의 서식에 필요한 생태유량 결정에 중요한 인자로 활용하고 있다. 국내에서 하천 건강성 평가 등을 통해 수계별 다양한 조사를 수행하고 있으나 대부분의 연구는 출현 종 분류 및 출현율 등에 국한되어 있다. 또한, 부족한 현장 모니터링 자료로 인해 서식지 적합도 지수를 산정하기 위한 객관적이고 과학적인 물리적 인자를 도출하기 어려운 실정이며, 이는 전문가의 경험을 바탕으로 한 주관적 판단으로 이어져 결과의 신뢰성 측면에서 한계가 있을 수 있다. 따라서, 수계별 장기적인 모니터링 및 자료 구축을 위한 연구가 필요하며, 기존 서식지 적합도 지수 산정에 관한 방법의 장단점을 명확히 파악하여 국내 하천환경 및 특성에 적합한 서식지 적합도 지수 구축이 반드시 선행되어야 할 것이다.

• Proceedings of the Korean Society of Environment and Ecology Conference
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• 2008.04a
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• pp.131-133
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• 2008

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.82-82
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• 2021

전 세계적으로 가뭄은 농업·식량안보·수자원관리·생태계 등 다양한 분야에서 부정적인 영향을 미치고 있다. 일반적으로 가뭄은 강수량의 부족으로 발생하고, 지표수와 지하수의 가용성이 제한됨에 따라 작물생산 및 사회·경제적으로 피해가 발생한다. 이러한 영향은 특정 가뭄 모니터링 및 조기 경보와 관련하여 가뭄 지표를 결정할 때 중요한 고려사항이다. 가뭄을 분석하기 위해서는 가뭄 지표를 적용하여 정확하게 반영하고 나타내는 것이 중요하다. 가뭄의 특성을 객관적으로 정량화하기 어렵기 때문에 다양한 지표와 계산을 통한 가뭄 모니터링 및 분석 기술이 필요하며, 강수량, 토양수분, 증발산량 및 식생과 관련하여 가뭄 지표가 개발되었다. 본 연구에서는 혼합 가뭄 지표 (Drought Indicator Blends) 활용하여 우리나라의 가뭄을 분석하였다. 혼합 가뭄 지표는 NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)의 기후 예측 센터 (Climate Prediction Center, CPC)에서 여러 가뭄 지수를 단기 또는 장기로 구분하여 통합, 개발되었다. 단기 및 장기 혼합 제품은 PDSI (Palmer Drought Severity Index), Z-Index, SPI (Standardized Precipitation Index)를 결합하여 가뭄을 추정한다. 혼합 가뭄 지표는 해당 지역의 단기 및 장기 가뭄을 이해하는데 유용하게 활용할 수 있으며, 현재까지 미국에서 활발하게 연구가 진행되고 있다. 단기 지표는 비관개 농업, 토양수분 등 강수량에 밀접한 관련이 있는 가뭄과 관련되어 평가하며, 장기 지표의 경우 관개 농업, 지하수위 등 장기간 가뭄과 연관성을 가지고 있다. 단기 및 장기 혼합 가뭄 지표를 우리나라에 적용함으로써 기존 단일 가뭄 지수를 활용한 가뭄 분석 이상으로 다방면에서 효율적인 가뭄 모니터링을 할 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.779-779
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• 2012

수자원의 개발은 세계적으로 경제, 사회적 발전에 중요한 역할을 해왔으며, 특히 하천은 그 발전의 원동력이 되어 왔다. 하지만 우리나라의 경우, 급속한 산업화와 도시화로 인해 치수에 집중된 개발을 해왔기 때문에, 하천의 환경 생태적 기능은 중요시되지 않아왔다. 최근에서야 하천의 환경적 기능의 제고를 위한 연구의 필요성이 대두되고, 하천생태계의 서식공간을 가능한 한 자연상태로 보전하고자 하는 노력이 늘어나면서, 생태계를 고려한 하천유지유량(생태유량) 산정에 관한 연구가 진행되고 있다. 위와 같이 생태유량을 산정하는 방법으로는 유지유량증분법이 가장 널리 이용되고 있으며, 이를 위해서는 각 어종별 서식처적합도지수를 구축하여야 한다. 이는 수생 서식처 모델링에 사용되는 물리적 인자에 대한 정량적 지수이다. 국내의 경우도, 수계별 어류조사를 수행하고 있으나 대부분이 출현어종분류 및 출현율 등에 국한되어 있어 물리적 인자를 도출하기 어려운 실정이고, 장기간 실측자료의 부족으로 대부분 전문가의 판단에 의존하고 있다. 따라서 이러한 객관적인 서식처 적합도지수의 부재는 생태유량 산정에 있어 큰 어려움을 준다. 본 연구에서는 이런 부족한 국내의 서식처 적합도지수에 객관성을 부여하고, 좀 더 표준화된 방법론을 제시하기 위해 장기간의 현장모니터링 자료를 이용하여 전문가의 주관적인 판단이 배제된 추계학적 방법을 이용한 서식처 적합도 지수를 산정하고, 이를 이용해 적절한 생태유량을 구하는 방법을 제안하고자 한다. 본 연구에서 사용된 자료는 2007-2010년, 'Ecoriver21사업단'의 '생태유량 산정 및 확보기술개발' 과제에서 한국수자원공사가 수행한 현장모니터링 자료이다. 자료 수집 대상지역은 한강과 금강 수계이며 41개 어종에 대한 자료가 수집되었으나 그 중 다른 어종에 비해 상대적으로 많은 현장 데이터가 존재하고, 본 모니터링에서도 한강과 금강 두 수계에서 모두 우점종으로 나타난 피라미를 이용하여 새로운 서식처 적합도 지수 산정 방법의 제안 및 기존 방법에 의한 지수와 비교하였다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.25 no.7
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• pp.898-905
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• 2019

As the positive feedback between the absorption of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) and acceleration of ice melt can impact the aquatic biota and dynamic heat budget, long-term monitoring of the CDOM variation in the polar ocean is necessary. However, the monitoring of CDOM is not easy because of harsh weather and difficult access, especially in the Antarctic Ocean. Therefore, the purpose of this study was to find a suitable long-term monitoring site for CDOM variation; we selected Maxwell Bay and Marian Cove at Sejong Base and horizontal and vertical distributions of CDOM were measured. After a 72 hr time-series measurement test of the CDOM variation at Sejong Dock and Sejong Cape in Maxwell Bay, Sejong Dock was selected, as it does not haveland discharge effects. The seasonal variation of CDOM was evident and the average CDOM concentration of Maxwell Bay was comparable with the adjacent sea. The CDOM at Sejong Dock from February to November 2010 was the highest in the fall and winter and the lowest during spring and summer. Thus, based on our one-year CDOM data, we suggest that Sejong Dock in Maxwell Bay is suitable for long-term monitoring of CDOM as an indicator of photochemical and biological environmental change and an important factor in determining the heating budget in the Antarctic Ocean.