• 대한환경공학회지
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• 제35권4호
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• pp.263-267
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• 2013

낙동강 하류 물금지역의 장기적인 부영양화 경향을 평가하기 위해 1995년부터 2012년까지 수질인자들 및 식물 플랑크톤 생체량(클로로필-a 농도)들의 변화경향을 조사하였다. 18년간의 장기적인 연평균 수질인자들 농도 및 식물 플랑크톤 생체량 변화에서 연평균 수질인자들 농도 및 식물 플랑크톤 생체량은 점차 감소하는 추세였다. 연중 식물 플랑크톤의 농도변화에서는 매년 12월부터 3월까지 높은 식물 플랑크톤의 농도를 나타내었다. Aizaki의 부영양화 지수(Trophic State Index, TSI) 평가에서 낙동강 하류 물금지역의 경우 1995년부터 2012년까지 매년 그리고 연중 부영양화 상태인 것으로 나타났다. 각각의 수질인자들과 식물 플랑크톤 생체량과의 단순 상관관계 분석에서 BOD와 식물 플랑크톤 생체량과의 상관성($r^2$ = 0.82)이 가장 높게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.143-143
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• 2023

최근 대청댐('17), 평림댐('19) 등 광역 취수원에서 망간의 먹는 물 수질기준(0.05mg/L 이하) 초과 사례가 발생되어, 다수의 민원이 제기되는 등 취수원의 망간 관리 중요성이 부각되고 있다. 특히, 동절기 전도(Turn-over)시기에 고농도 망간이 발생되는 경우가 많은데, 현재 정수장에서는 망간을 처리하기 위해 유입구간에 필터를 설치하고 주기적으로 교체하는 방식으로 처리하고 있다. 그러나 단기간에 고농도 망간 다량 유입 시 처리용량의 한계 등 정수장에서의 공정관리가 어려워지므로 사전 예측에 의한 대응 체계 고도화가 필요한 실정이다. 본 연구는 광역취수원인 주암댐을 대상으로 망간 예측의 정확도 향상 및 예측기간 확대를 위해 다양한 머신러닝 기법들을 적용하여 비교 분석하였으며, 독립변수 및 초매개변수 최적화를 진행하여 모형의 정확도를 개선하였다. 머신러닝 모형은 수심별 탁도, 저수위, pH, 수온, 전기전도도, DO, 클로로필-a, 기상, 수문 자료 등의 독립변수와 화순정수장에 유입된 망간 농도를 종속변수로 각 변수에 해당하는 실측치를 학습데이터로 사용하였다. 그리고 데이터기반 모형의 정확도를 개선하기 위해서 성층의 수준을 판별하는 지표로서 PEA(Potential Energy Anomaly)를 도입하여 데이터 분석에 활용하고자 하였다. 분석 결과, 망간 유입률은 계절 주기에 따라 농도가 달라지는 것을 확인하였고 동절기 전도시점과 하절기 장마기간 난류생성 시기에 저층의 고농도 망간이 유입이 되는 것을 분석하였다. 또한, 두 시기의 망간 농도의 변화 패턴이 상이하므로 예측 모델은 각 계절별로 구축해 학습을 진행함으로써 예측의 정확도를 향상할 수 있었다. 다양한 머신러닝 모델을 구축하여 성능 비교를 진행한 결과, 동절기에는 Gradient Boosting Machine, 하절기에는 eXtreme Gradient Boosting의 기법이 우수하여 추론 모델로 활용하고자 하였다. 선정 모델을 통한 단기 수질예측 결과, 전도현상 발생 시기에 대한 추종 및 예측력이 기존의 데이터 모형만 적용했을 경우대비 약 15% 이상 예측 효율이 향상된 것으로 나타났다. 본 연구는 머신러닝 모델을 활용한 망간 농도 예측으로 정수장의 신속한 대응 체계 마련을 지원하고, 수처리 공정의 효율성을 높이는 데 기여할 것으로 기대되며, 후속 연구로 과거 시계열 자료 활용 및 물리모형과의 연결 등을 통해 모델의 신뢰성을 제고 할 계획이다.

• 생태와환경
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• 제39권1호통권115호
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• pp.52-61
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• 2006

본 연구는 지난 10여년간의 (1994 ${\sim}$ 2003) 주간격의 자료를 이용한 자가조직화 지도 (SOM) 방법으로 낙동강 하류역 (물금: 낙동강 하구언으로부터 27 km 상류지점)에서 동물플랑크톤 군집 동태에 대한 계절별 유형화 분석을 하는데 목적이 있다. 담수생태계내의 먹이망에서 동물플랑크톤 군집의 역할은 매우 중요하나, 다른 군집 구성원들과의 비교 연구는 다소 미진하게 진행되었다. 비선형 모형 알고리즘인 SOM을 동물플랑크톤 군집 역동성과 강 환경 인자들과의 상관관계 파악을 위하여 적용하였다. 육수학적 환경 인자 (수온, 용존산소, pH, 세키투명도, 탁도, 클로로필 a 농도, 유량 등) 들을 동물플랑크톤 군집 구조(윤충류, 지각류 및 요각류)의 계절적 변화 유형파악을 위하여 사용하였다. 학습된 SOM 모형은 육수학적 환경인자와 연관 지어 지도상에 동물플랑크톤을 배치되었다. 동물플랑크톤의 주요 세 군집들은 계절별 변화 유형에 있어서 높은 유사성을 가지고 있었다. 다양한 육수학적 환경인자 중, 수온은 동물플랑크톤 군집 역동성과 매우 높은 연관관계를 나타내었다(특히, 지각류). SOM 모형은 여름기간 증가된 강 유량에 의해서 동물플랑크톤을 매우 저해하는 요인으로 표현되었다. 클로로필 a 농도는 우점한 초식성 동물플랑크톤 활성도에 의해 지도상에서 구획되었다. 본 연구는 비선형 방법을 이용한 육수학적 환경요인과 동물플랑크톤 역동성을 연관 지어 소개하였으며, 이러한 정보는 먹이망이라는 관점에서 볼 때, 강 생태계 관리에 유용한 정보로 활용될 것으로 사료된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제7권1호
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• pp.20-27
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• 2004

일본 동경만의 흐름양상과 생물플럭스의 분포특성을 역학-생태계모델을 통해 구현하고, 위성자료에서 얻어진 영상과 비교 분석하였다. 모델의 초기치와 경계치는 2001년 3월의 관측값들을 이용하였다. 운용된 모델 결과에서 얻어진 동경만의 흐름양상과 염분분포 등은 선행연구들과 대체로 일치하며 모델의 재현성을 어느 정도 신뢰할 수 있었다. NOAA/AVHRR에서 추정된 SST는 모델결과에 비해 전체적인 분포양상은 아주 유사하였으나, 만입구에서 $2.5^{\circ}C$정도, 내만에서 $0.5^{\circ}C$ 정도 높게 추정되었다. 위성에서 얻어진 클로로필-a 분포는 모델결과의 식물플랑크톤분포와 그 양상이 비슷하나, 농도는 상당한 차이가 나는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 불일치에 관해서는 앞으로도 계속적인 연구가 수행될 예정이다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.559-572
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• 2019

한반도 동해 남부해역은 매년 하계에 집중적으로 냉수대가 형성되어 빈번한 이상해황이 발생한다. 동해안에 발생하는 냉수대는 바람의 영항을 지배적으로 받는데 남풍계열의 바람이 3일에서 7일 이상 지속적으로 불어오는 경우 발생한다. 본 연구에서는 냉수대의 발생과 변화 및 Cochlodinium polykrikoides 적조와의 상관성을 분석하기 위하여 기상청, 한국수력원자력, 해양조사원의 부이의 수온과 풍향 및 풍속, COMS/GOCI의 클로로필 자료, 바람자료와 NOAA에서 제공하는 GHRSST Level 4 SST, 국립수산과학원의 적조속보자료를 활용하였다. 동해안 연안용승시 용승된 수괴는 해류를 따라 북쪽으로 이동하는 특성을 보이며 수괴를 따라 고농도의 클로로필이 형성되는 특성을 보였다. 남쪽의 동한난류의 세력이 강하게 형성될 때 적조가 북상하는 특성을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.111-111
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• 2020

하천환경과 기후의 변화로 인해 수질오염 과정의 메커니즘이 더욱 복잡해짐에 따라 다양한 요인을 고려한 불확실성 평가 연구가 요구되고 있다. 하천 수질 중에서도 부영양화 문제는 특히 개발로 인한 하천환경 변화 이후 사회 정치적 논점이 되어왔다. 본 연구에서는 지난 7년 동안의 수질 변화의 전반적인 양상을 조사하였으며, 클로로필-a(Chl-a, chlorophyll-a) 농도의 시공간적 의존성의 효과적으로 고려하기 위해 기계학습 기반 분류(classification) 접근법인 다변량 은닉 마코프 모형(MHMM, multivariate hidden Markov model)을 사용하였다. 월 단위 수질 및 수문 자료를 사용하여 Chl-a의 변동성을 군집화하여 수질 상태의 익월 천이확률을 효과적으로 추정하였다. Chl-a와 수질 및 수문기상 조건의 관계를 평가하였으며, 결과적으로 수질 상태의 시공간적 전이가 정확하게 식별되었고 이의 잠재적 원인에 대하여 논의하였다.

• 유기물자원화
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• 제21권3호
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• pp.93-98
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• 2013

본 연구에서는 최근 자주 거론되는 녹조발생의 주요 원인을 찾아보고자 하였다. 지난 십년이상의 기상자료 및 수질에 대한 실측자료를 이용하여 녹조원인에 대한 통계적 접근을 시도하였다. 팔당호를 대상으로 한 연구에서 조류예보일수에 일정한 추세를 발견할 수는 없지만 발생년도에는 10일 이상씩 나타나는 특징을 보여 주고 있으며 최근 5년간은 발령일수가 증가하고 있어 주의해야 할 것으로 판단되었다. 유속의 자료 대신 사용된 방류량을 보면 조사기간 중 세 배 정도의 차이가 나는 해도 관찰되었다. 클로로필a에 대한 다른 지표들의 상관계수를 보면 뚜렷한 한 가지 지표로 나타나지 않아서 상관계수 0.4를 넘는 요인은 없었다. 그 중 중요한 요인으로 나타나는 것은 일조시간, BOD, 그리고 방류량이며 일조시간과 BOD는 양의 상관 그리고 강수량과 방류량은 음의 상관을 나타내고 있어서 광합성미생물에 의한 현상으로서 타당한 결과로 보였다. 수온과 총인농도는 중요한 요인이 될 것으로 예상되었으나 결과는 낮은 상관성을 보였다. 이상의 결과로 판단할 때 조류발생에는 여러 가지 요인이 복합적으로 작용하며 그중 일조시간, BOD, 그리고 유속 또는 방류량은 중요한 요인으로 판단된다. 방류량과 다른 요소와의 상관관계도 조사하였다. 강수량과 수온이 양의 상관을 보이는 것은 계절적인 효과로 타당해 보였다.

• 한국수산과학회지
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• 제19권4호
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• pp.339-346
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• 1986

낙동강 하류역의 부영양화에 관한 연구로서 1983년 10월부터 1984년 9월까지 1년간 조사된 결과를 요약해 보면 다음과 같다. 1. 낙동강 하류역의 영양염류의 분포를 보면 암모니아 질소 농도범위 및 평균농도는 $0.22{\sim}173.37{\mu}g-at/l,\;43.38{\mu}g-at/l$이며 질산 질소 농도는 $26.68{\sim}186.85{\mu}g-at/l,\;68.89{\mu}g-at/l$, 아질산 질소 농도는 $1.07{\sim}8.22{\mu}g-at/l,\;3.08{\mu}g-at/l$, 총무기 질소 농도는 $58.65{\sim}231.68{\mu}g-at/l,\;115.35{\mu}g-at/l$, 인산염인 농도는 $0.44{\sim}4.43{\mu}g-at/l,\;1.56{\mu}g-at/l$로 나타나고있어 영양염류의 함양이 다른 하천에 비하여 매우 높았다. 2. N/P비율은 물금이 119.6으로 가장 높고 구포가 80.7, 하단이 63.5로 영양염류중 인에 비하여 질소의 함유비율이 매우 높은 특징을 가지고 있었다. 3. 클로로필 a양의 농도범위는 $1.8{\sim}75.16\;mg/m^3$였으며 물금지점이 평균 $33.98mg/m^3$로 전조사기간을 통해 구포나 하단지점보다 월등히 높은 농도분포를 보이고 있으며 여름에 평균농도가 물금이 $56.38mg/m^3$, 구포가 $31.34mg/m^3$ 하단이 $16.85mg/m^3$로 대단히 높은 농도이다. 4. 총부유물질은 물금이 평균 10.65ppm, 구포가 15.80ppm, 하단이 45.90ppm로 하단이 가장 높고 휘발성 부유물질은 물금이 평균 3.63ppm, 구포가 3.40ppm, 하단이 8.20ppm이며 총부유물질중의 휘발성부유물질량의 비로 본다면 물금이 $35.2\%$, 구포가 $22.9\%$, 하단이 $16.2\%$로 물금지점이 휘발성 부유물질 함유비율이 가장 높다. 5. 호소의 영양도에 적용해 보면 클로로필 a양으로서는 물금과 구포지점에서는 겨울을 제외한 전계절에서 부영양화상태이고 무기태 질소량으로서는 전지점이 부영양화 상태이며 인산염양으로서는 전지점이 중부영양 상태이다. 이상의 결과에서 고찰해 보면 현재 강들이 흐르는 상태에서 영양염류의 함량이 매우 많은 부영양화 상태에 있으므로 이러한 강물이 하구언이 설정되어 저류하게 된다면 부영양화의 진행에 의해 수질 악화가 예상된다.

• 한국해양학회지
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• 제19권1호
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• pp.89-93
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• 1984

진해만에서 83년 7월의 장마직후에 수직적 및 수평적 해양화학적 환경을 조사 하였다. 마산만-가덕수도의 종축면상에는 염분이 낮은 내만쪽의 표층수에서 높은 농도의 용존성 질산염, 암모니아, 클로로필 a, 입자성질소, 입자성탄소가 측정 되었다. 입자성 C/N비는 내만쪽에서 낮고, 외만에서 높은 값을 보였다. 이 해역 에서 무기질소와 인의 양은 적조가 발생하기에 충분한 향으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.659-663
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• 2010

미세조류는 전 세계 바다에 분포하고 있으며 일부 종들은 인간의 식품에 이용되어 왔다. 특히, 광합성 미세조류 Nannochloropsis oculata는 영양적 가치가 우수하여 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 광합성 미세조류 Nannochloropsis oculata의 고농도배양을 위한 배양온도, 초기 pH, 배양액 선정, 인공해수 농도, 배지농도, $CO_2$영향 등 최적조건을 확립하고자 하였다. 그 결과, 3%의 인공해수, 초기 pH 8.5, 배양온도 $25^{\circ}C$가 최적 배양조건으로 판별되었다. 미세조류에 $CO_2$를 공급하지 않았을 때에는 건조 균체량이 0.76 g/L이었지만, 5% $CO_2$ 공급 이후 1.50 g/L로 높은 성장률을 보였다. 클로로필 생합성은 미세조류 성장과 깊은 연관이 있는 것으로 판명되었다.