• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.55 no.2
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• pp.145-155
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• 2022

Koreoleptoxis nodifila (Martens, 1886) is an endangered species only living in the central and north streams of South Korea. However, there is a lack of information on physical habitat characteristics of K. nodifila. We aimed to determine preference ranges for water depth, current velocity, streambed substrate of K. nodifila. The weibull model was used to estimate the habitat suitability based on distribution of individual abundance by physical factors. Optimal depth preferences ranged from 0.53~17.17 cm, current preferences ranged from 48.40~81.03 cm s^-1 and substrate (𝜱_m) preferences ranged from -4.36~ -2.26. Median values of central tendency were determined as follows: water depth 16.73 cm, current velocity 65.23 cm s^-1, substrate -3.51. Mean values of central tendency were determined as follows: water depth 21.32 cm, current velocity 65.65 cm s^-1, substrate -3.63. Mode values of central tendency were determined as follows: water depth 5.17 cm, current velocity 64.77 cm s^-1, substrate -3.24. Based on the habitat suitability analysis, the microhabitat types of K. nodifila were determined as riffle and coarse-grained streambed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.43-43
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• 2018

수생태계는 다른 여러 생태계 중에서 가장 위험에 처해있으며, 기후변화로 인한 수온, 수문 수질의 변화는 수생태계와 담수 생물다양성에 가장 큰 영향을 미치는 요인 중 하나이다. 본 연구에서는 생물 생태학적으로 변화하는 세계적인 물 관리 패러다임에 따라 한강유역에서의 미래 수생태계 평가를 수행하였다. 본 연구의 목적은 수생태 건강성 관측자료와 수질자료, SWAT 모형을 이용하여 미래 기후변화에 따른 한강유역의 수생태를 평가하는 것이다. 본 연구에서 선정한 수생태계 건강성 조사자료로 국립환경과학원에서 8년간(2008년~2015년) 봄과 가을 2차례에 걸쳐 모니터링 한 부착돌말류(TDI), 저서형 대형무척추동물(BMI), 어류(FAI)에 대한 수생태 등급자료 및 해당 지점에 대한 수온 및 수질자료를 이용하였다. 수집한 결과를 DB(T-N, $NH_4N$, $NO_3N$, T-P, PO4P)에 대한 수생태 등급의 상관성을 분석하고 수온 수질인자에 따른 수생태 등급을 나타내어 미래 기후변화에 따른 수생태 건강성 평가 및 예측을 실시하고자 하였다. Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형은 유역의 신뢰성 있는 유역 수문, 수질 모의 및 기후변화 영향평가를 위하여 활용되었다. SWAT 모형을 이용하여 한강유역의 다목적댐(3개), 발전용댐(1개), 다기능보(3개) 운영을 고려하였고, 237개의 표준유역으로 분할한 뒤 수문 및 수질 모의를 수행하였다. 모형의 적용성 평가를 위해 댐 및 보의 유입량, 증발산량, 토양수분, 지하수위, SS, T-N, T-P에 대하여 보정(2005~2009) 및 검증(2010~2015)을 수행하였다. 기후변화에 따른 수문, 수질 및 수생태 평가를 위해 기상청의 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 시나리오를 적용하였으며, 기준년(1975-2005)년에 대해 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 수생태를 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.283-283
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• 2021

혼합대는 지표수와 지하수의 수리적 교환이 일어나는 경계부로써 1) 수문학적 관점에서는 하도와 하상간의 물교환이 이루어지는 공간으로 다양한 물리적·화학적 작용이 발생, 2) 생지화학적인 관점에서는 하상 간극수 흐름에 의한 전이대(ecotone)를 형성하여 용존산소·영양물질·용존유기탄소의 이동뿐만이 아니라 지하수로부터 열에너지·무기염류의 공급을 유도하면서 높은 생지화학적 활동과 변환을 야기하는 산화·환원 반응구역, 3) 생태적인 관점에서는 저서생물과 지하 유기체종을 특징으로 하는 서식지이나 잠재적인 레퓨지움(refugium) 등의 관점에서 해석될 수 있다. 국내 하천환경의 생태학적 지속가능성을 위한 지표수-지하수 혼합대 관리에 대한 중요성이 점차 증대되고 있지만 우리나라는 여전히 지하수의 이용 및 보전과 지하수의 안정적인 수량·수질 확보를 목표로 관리를 추진하고 있다. 따라서, 실질적인 지표수-지하수 혼합대에서 발생하는 다양한 현상의 이해나 관리방안에 관한 연구는 아직 미비한 상황이다. 지표수-지하수 혼합대에 관한 보고서, 논문 등을 종합하여 혼합대의 영향인자를 살펴보면 1) 수리수문 특성에는 수리전도도·하천 수위·하천 유속·하천수 수온, 2) 수질 특성에는 유기오염물질·영양염류, 3) 수생태 특성에는 대형무척추동물 등으로 분류할 수 있다. 지금까지 단일 연구분야의 접근방법으로 다양한 현장측정기법 및 모델링을 통한 혼합대 연구가 수행되고 있지만, 혼합대가 가지는 환경적 중요성에 대한 이해와 인식이 부족하고, 혼합대 내부에서 발생하는 복합적인 프로세스로 인해 전문가들조차 연구에 어려움을 가질 것이다. 지표수-지하수 혼합대의 효율적인 관리를 위해서는 수리수문·수질·수생태 등 다양한 시각에서 접근하여 학제간 융합연구를 통해 기초 데이터를 상호교환하고, 기존의 혼합대 조사에 부족한 부분을 해결할 필요가 있다. 향후 하천 기저유출 및 혼합대 기초자료 구축, 혼합대 흐름 정량화, 하천복원사업에 의한 혼합대 영향 규명 등의 연구를 수행함으로써 혼합대를 체계적으로 관리할 수 있는 기술 방안을 제시할 필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.496-500
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• 2009

소하천은 하천 네트워크의 최상류에 넓게 소재하는 하천이다. 본 연구의 목적은 올바른 소하천 수생태계 관리방안을 도출하기 위하여 소하천의 건강성을 분석하고 현행 소하천 관리제도의 개선점을 모색하는 것이었다. 본 연구에서는 다음과 같은 분석방법을 이용하였다. 첫째, 2007년 한강수계 소하천 28개 지점에서의 부착조류($DAI_{PO}$, TDI), 저서성 대형무척추동물(KSI), 어류(IBI), 서식환경, 수변환경 등 6개 항목에 대한 수생태 건강성 조사결과를 토대로 공간적 분포와 수질현황을 조사하여 소하천에 대한 종합적인 건강성 평가를 실시하였다. 둘째, 분석대상지역을 각각 소하천 구간스케일(28개 지점)과 유역스케일(팔당호, 안성천 유역)로 선정, 하천차수도(1:25,000)를 활용하여 해당 구간과 유역의 소하천도를 작성하였다. 셋째, 작성된 소하천도 는ArcGIS(ver. 9.3)에서 30, 60, 90, 120, 150-m Buffering을 하였다. 다음으로 소하천 구간은 중분류(23개 항목, $2000{\sim}2006$ 또는 2007년) 토지피복도를, 팔당호 및 안성천 유역의 소하천은 대분류(8개 항목, $1975{\sim}2000$년) 토지피복도를 적용하여 분류항목별 면적변화비율을 산정하였다. 끝으로 소하천 정비에 대한 제도적 문제점을 분석하여 소하천 관리의 개선점을 연구하였다. 그 연구 결과, 첫째 연구대상 소하천(28개)의 건강성은 도심 소하천에서 가장 낮게 조사되었고, 일부 소하천은 비록 상류에 위치함에도 불구하고 부착조류의 유기물, 영양염류 평가가 낮게 평가되었다. 둘째, 소하천 구간 스케일의 수변토지피복변화 분석결과 소하천 수생태 건강성은 거시적으로 산림, 도시화, 밭 등의 피복변화에 민감한 것으로 나타났으며 도시화 피복변화의 영향은 수변 30m에서 60m보다 3배 정도 큰 것으로 나타났다. 유역 스케일 분석에서는 상대적으로 도시화가 많이 진행된 안성천 유역의 소하천이 팔당호 유역보다 낮은 건강성일 것으로 예측되었다. 결론적으로 적절한 소하천 수변관리는 지역 하천의 건강성을 온전히 회복시키고 개선 유지하기 위한 중요한 수단들 중에 하나이며 수변토지피복의 변화율은 (소)하천 건강성 또는 유역관리의 지표로 활용될 수가 있는 것으로 조사되었다. 이와 더불어 본 연구를 통해 소하천 복원 및 관리는 소하천 특성을 고려한 장기적인 계획과 관리대상의 우선순위를 바탕으로 점진적인 대안마련이 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.435-435
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• 2018

하천은 다양하게 분류되고 다양한 식물, 동물, 어류 등이 살아가고 있는 서식처이다. 이러한 하천의 환경 상태를 판단하고 진단하기 위해 올바르게 하천을 평가할 방법이 필요하다. 국내에서는 1910년대부터 1940년대 중반까지의 하천사업은 수력발전을 위한 대규모 댐 개발과 평야지대 관개를 위한 저수지 축조 등 이수사업에 치중하였다. 이후 1960년대부터 1970년대에는 도시와 공단의 개발, 교통, 수자원, 상하수도, 전력 등 사회간접자본의 집중적인 개발을 하였다. 여기서 하천에 초점을 맞추면 하천변의 치수를 위한 하천개수 사업, 그리고 도시화에 따른 도시 소하천의 복개를 들 수 있다. 그러나 이러한 도시화와 산업화는 하천의 오염과 함께 하천의 인공화라는 바람직하지 못한 결과를 가져왔다. 대부분의 도시하천은 직선화되고 높은 콘크리트제방과 콘크리트호안공, 무분별한 하천변의 개발 등으로 인한 황폐화되고 더 이상 하천을 이용할 수 없게 되었다. 국내 하천의 건강성을 평가하기 위한 수많은 하천평가방법들이 연구되었다. 대표적으로 '우리나라 중소하천 코리도의 자연성 평가기법 연구'(조용현, 1997), 생태환경복원을 위한 하천자연도평가 기준에 과한 연구(김동찬 박익수, 1999), 수생태계 건강성 조사 및 평가의 서식수변환경 평가(환경부, 2008) 등이 연구되어 왔으며, 몇몇 평가방법들은 많은 프로젝트에 사용되어 국내 하천의 자연성을 보여주고 있다. 많은 평가방법은 각각의 평가방법과 평가기준을 가지고 하천을 평가하고 있다. 하지만 이 많은 평가방법들의 평가기준, 평가결과 가 하천환경의 상태를 파악하고 진단할 수 있는지에 대한 연구가 전무한 상태이다. 우리나라에서 자연도 평가에 대해 연구를 시작한 것은 90년대 이후였다. 지금까지는 많은 연구와 프로젝트가 진행되어 왔지만 다양한 평가방법들에 대한 비교연구가 없었다. 다기능 하천실험사업(한국건설기술연구원, 2007, 2008)에서 LAWA를 이용해 하천의 물리적 평가를 하고 물리적 구조항목간의 상관분석, 저서성 대형 무척추 동물과 하천 물리적 구조의 상관분석, 식물과 하천 물리적 구조의 상관분석을 실시한 적은 있지만 서로 다른 하천의 물리적 평가방법을 가지고 비교연구를 실시한 적은 없다. 때문에 국내 하천의 물리적 평가 중 어떤 방법이 국내 하천의 현황을 잘 판단하고 있는지, 객관적으로 평가하는지, 복원계획을 수립할 때 효과적인 복원방안을 제시하는지 연구할 필요가 있다. 본 연구는 국내 하천 자연도 평가 방법을 살펴보고 평가항목의 적합성을 도출하고자 하였으며, 하천 자연도 평가항목의 중요도를 선정하여 하천 실무자들이 간편하게 사용할 수 있는 실용적인 방법을 제시하고자 하였다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.51 no.2
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• pp.192-203
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• 2018

Headwater streams provide various microhabitats, resulting in high diversity of macroinvertebrate community. In this study, we compared the differences of communities between two adjacent headwater streams (Jangjeon stream (GRJ; GRJ1-GRJ5) and Haanmi stream (GRH; GRH1-GRH3)) in Jungwang and Gariwang mountains, Gangwon-do and evaluated the effects of habitat condition to the macroinvertebrates community composition. In order to characterize the macroinvertebrate communities and extract influential environmental factors, we applied to Cluster analysis (CA), Indicator species analysis and Non-metric multidimensional scaling (NMDS). Total 33,613 individuals in 3 phyla, 5 classes, 13 orders, 51 families, and 114 taxa (genera or species) were collected. Gammarus sp. was dominant at the upper stream of GRJ, whereas Chironomidae spp. was abundant at GRH and the downstream of GRJ. The CA classified samples into six clusters (1-6) reflecting spatial and temporal variation of benthic macroinvertebrate communities. Benthic macroinvertebrate community composition was significantly different between two adjacent streams. Sweltsa sp. 1, Psilotreta kisoensis, Rhyacophila shikotsuensis and Serratella setigera were identified as representative indicator species for clusters 1, 2, 3 and 5, respectively. Similar to CA results, NMDS revealed the spatial and temporal differences of benthic macroinvertebrate communities, indicating the difference of community composition as well as microhabitat condition. Forest composition, proportion of boulders (>256 mm), and water velocity were main factors affecting the macroinvertebrate community composition.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.53 no.3
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• pp.286-294
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• 2020

The Chironomus(Diptera: Chironomidae) is a freshwater benthic invertebrate that is an important indicator organism used for environmental pollution and water quality monitoring. In this study, we performed morphological classification and genetic species identification using the cytochrome c oxidase subunit I (COI) gene on mitochondrial DNA for an accurate species classification of Chironomus larvae found in tap water purification plants in Incheon, Korea. Twenty larvae in six water purification plants consist of four species, including twelve Chironomus kiiensis, six Chironomus flaviplumus, one Chironomus dorsalis, and one Polypedilum yongsanensis (not included Genus Chironomus). Morphological characteristics of each larvae were identified based on the head capsule, the mentum, the mandible, the antenna, and the claw. Based on the COI sequences of 21 individuals of 17 Chironomus species registered in NCBI Genbank, phylogenetic analysis indicated that the 20 individuals investigated in this study consist of the same clade with corresponding species of the high homology (99~100%) including C. kiiensis, C. flaviplumus, C. dorsalis, and P. yongsanensis. These results will be used as main classification indicator for monitoring freshwater ecosystems by providing integrated morphological and genetic information for the species identification of Korean Chironomus.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.54 no.3
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• pp.240-246
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• 2021

The Chironomidae is a benthic macroinvertebrate commonly found in freshwater ecosystems, along with Ephemeroptera and Trichoptera, which can be used for environmental health assessments. There are approximately 15,000 species of Chironomidae worldwide, but there are limited studies on species identification of domestic Chironomidae larvae. In the present study, we carried out species classification of the Chironomidae larvae that found in Jeju's tap water purification plants using morphological characteristics and genetic identification based on cytochrome c oxidase subunit I (COI) gene of the mitochondrial DNA. Body shape, mentum, antenna, mandible in the head capsule, and claws were observed in the larvae for morphological classification. Analysis of 17 larvae collected from faucets and fire hydrants of domestic tap water purification plants revealed the presence of two species, including 14 Orthocladius tamarutilus and 3 Paratrichocladius tammaater. These results will aid the use of the criteria information about species classification of the Chironomidae for water quality management in water purification plants and diversity monitoring of freshwater environments.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.55 no.4
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• pp.305-319
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• 2022

The community temperature index (CTI) reflects the temperature and environmental preferences of the community. We investigated the distribution patterns of major aquatic insect assemblages (Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera; EPT) based on CTI in streams of South Korea. We selected unpolluted 151 study sites at upper streams(less than 3^rd) with less than 1.5 mg L^-1 of biochemical oxygen demand. Study sites were clustered into six groups based on the similarities of their EPT composition. All three orders showed a continuous decrease in the number of species as CTI increased, especially in Plecoptera. In addition, the functional feeding groups were also significantly changed according the CTI changes. Temperature tolerance range of each group's indicator species varied according to the CTI of the group. Finally, changes of CTI reflected differences of EPT assemblages according to the differences of environmental condition including temperature. Therefore, CTI can be applied to the evaluation and preservation of stream ecosystems and prediction of community changes due to climate change.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.55 no.1
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• pp.84-98
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• 2022

Estuary is important in terms of biodiversity because it has the characteristics of transition waters, created by the mixing of fresh- and seawater. The estuarine water circulation provides a variety of habitats with different environments by inducing gradients in the chemical and physical environment, such as water quality and river bed structure, which are ultimately the main factors influencing biological community composition. If the water circulation is interrupted, the loss of brackish areas and the interception of migration of biological communities will lead to changes in the spatial distribution of biodiversity. In this study, among the sites covered by the Estuary Aquatic Ecosystem Health Assessment, we selected study sites where changes in biodiversity can be assessed by spatial gradient from the upper reaches of the river to the lower estuarine area. The α-, γ- and β-diversity of diatom, benthic macroinvertebrates, and fish communities were calculated, and they were divided into open and closed estuary data and compared to determine the trends in biodiversity variation due to estuarine circulation. As results, all communities showed higher γ-diversity at open estuary sites. The benthic macroinvertebrate community showed a clear difference between open and closed estuaries in β-diversity, consequently the estuarine transects were considered as a factor that decreases spatial heterogeneity of their diversity among sites. The biodiversity trends analyzed in this study will be used to identify estuaries with low γ- and β-diversity by community, providing a useful resource for further mornitoring and management to maintain estuarine health.